ES2290897T3 - Dispositivo y procedimiento para controlar una bomba de materia viscosa. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para controlar una bomba de materia viscosa con dos cilindros de alimentación (50, 50'') que desembocan, a través de dos orificios frontales (52), en un contenedor de suministro de materia (54) y que son accionados en contrafase por al menos una bomba hidráulica reversible (6) y por cilindros de propulsión hidráulica (5, 5'') controlados por dicha bomba, con un selector tubular (56) accionado hidráulicamente -situado en el interior de dicho contenedor de suministro de materia- y que puede conectarse de forma alterna, por el lado de entrada, a uno de los orificios de los cilindros de alimentación (50, 50'')-dejando libre el otro- y que, por el lado de salida, está conectado con una línea de transporte (58), de modo que los cilindros de propulsión (5, 5''), por uno de sus extremos, están conectados mediante sendas conducciones hidráulicas (11, 11'') a una unión de la bomba reversible (6) y, por el otro extremo, están conectados hidráulicamente entre sí a través de un tubo oscilante de suministro de aceite (12), y que además incluye un dispositivo (18) para invertir la bomba reversible (6) y el selector tubular (56) tras cada carrera del pistón, caracterizado por el hecho de que las conexiones hidráulicas de los cilindros propulsores del lado de la bomba y el selector tubular accionado hidráulicamente están situados en ramas del circuito hidráulico alimentado por la bomba conectadas en paralelo; por el hecho de que el selector tubular presenta un sensor de la posición (80) en su extremo oscilante, el cual cuenta con al menos dos sensores de conmutación -separados entre sí una cierta distancia sobre los cilindros de trabajo- que reaccionan al paso de los pistones y/o un sensor de presión que reacciona a la presión de salida de la bomba reversible (en el lado de alta presión); y caracterizado por el hecho de que el dispositivo de inversión asistido por ordenador cuenta con una rutina de control que reacciona, por un lado, a la señal de salida del sensorde posición y, por otro, a la señal de salida de los sensores de conmutación y/o del sensor de la presión, permitiendo dicha rutina controlar informáticamente un elemento de control para ajustar el caudal y la dirección del caudal de la bomba reversible, así como controlar un elemento inversor situado en la rama hidráulica del selector tubular.
Description
Dispositivo y procedimiento para controlar una
bomba de materia viscosa.
El presente invento hace referencia a un
dispositivo y un procedimiento para controlar una bomba de materia
viscosa con dos cilindros de alimentación que desembocan, a través
de dos orificios frontales, en un contenedor de suministro de
materia y que son accionados en contrafase por al menos una bomba
hidráulica reversible y por cilindros de propulsión hidráulica
controlados por dicha bomba, con un selector tubular accionado
hidráulicamente -situado en el interior de dicho contenedor de
suministro de materia- y que puede conectarse de forma alterna, por
el lado de entrada, a uno de los orificios de los cilindros de
alimentación -dejando libre el otro- y que, por el lado de salida,
está conectado con una línea de transporte, de modo que los
cilindros de propulsión, por uno de sus extremos, están conectados
mediante sendas conducciones hidráulicas a una unión de la bomba
reversible y, por el otro extremo, están conectados hidráulicamente
entre sí a través de un tubo oscilante de suministro de aceite, y
que además incluye un dispositivo para invertir la bomba reversible
y el selector tubular tras cada carrera del pistón.
Se conoce un dispositivo para controlar una
bomba de dos cilindros para materia viscosa
(DE-A-19542258) en la que las
posiciones finales de los pistones de los cilindros propulsores
pueden detectarse. Mediante las señales que indican la posición
final de los pistones puede cambiarse la dirección de flujo de la
bomba reversible y, simultáneamente, el selector tubular invierte
su posición. De este modo, el control de la bomba es adecuado,
siempre y cuando los cilindros de propulsión de la bomba, por un
lado, y los cilindros de propulsión del selector tubular, por otro,
formen parte de dos circuitos hidráulicos; esto puede suceder, por
ejemplo, si el selector tubular puede controlarse mediante un
acumulador de presión -que a su vez se carga mediante una bomba
hidráulica- que sea independiente del circuito hidráulico de los
cilindros de propulsión. En el caso de las llamadas bombas de
circuito único- en las que el fluido a presión que modifica la
posición del selector tubular se desvía directamente del circuito
hidráulico del cilindro de propulsión alimentado por la bomba
reversible- surgen problemas cuando los pistones no han alcanzado
todavía su posición final y, no obstante, el selector tubular
comienza a invertir su posición, lo que ocurre, sobre todo, cuando
se varía el caudal y la consistencia del mismo. Cuando esto sucede,
el movimiento del selector no tiene lugar de manera amortiguada, lo
que provoca choques y los consiguientes ruidos en los topes de fin
de carrera.
La patente
DE-38.40.392-A1 presenta otro
dispositivo y otro método conocidos para controlar una bomba de dos
cilindros para materia viscosa.
Partiendo de esta base, el objeto del invento es
desarrollar un dispositivo y un método para controlar una bomba de
dos cilindros para materia viscosa de tal forma que, incluso para
bombas de circuito único y hormigones de distintas consistencias y
presiones, la inversión del selector tubular pueda realizarse de
manera correcta y amortiguada.
Para alcanzar dicho objetivo se proponen, en las
reivindicaciones de la 1 a la 6, distintas combinaciones de
características. En las reivindicaciones dependientes se presentan
otras configuraciones ventajosas del invento.
La idea principal sobre la que se sustenta el
invento es que tanto los pistones en los cilindros de trabajo como
el selector tubular deben ser supervisados durante su movimiento y
sometidos a una inversión asistida por ordenador de modo que se
respeten los recorridos medidos. Para conseguir este objetivo, la
propuesta según el invento consiste en que las conexiones
hidráulicas de los cilindros propulsores -del lado de la bomba- y
los cilindros del selector tubular se configuren en ramas conectadas
en paralelo del circuito hidráulico alimentado por la bomba
reversible; el selector tubular presenta un sensor de la posición en
su posición oscilante, el cual cuenta con al menos dos sensores de
conmutación -separados entre sí una cierta distancia- sobre los
cilindros de trabajo -sensores que detectan el paso de los pistones-
y/o un sensor de presión que reacciona a la presión de salida de la
bomba reversible (en el lado de alta presión); además, el
dispositivo asistido por ordenador para la inversión del sistema
presenta una rutina de control que reacciona, por un lado, a las
señales de salida del sensor de posición y, por otro, a las señales
de salida de los sensores de conmutación de los cilindros y/o del
sensor de presión, de tal modo que se establece un control
programado de un elemento de control para ajustar el caudal y la
dirección del caudal en la bomba reversible; dicho dispositivo
asistido por ordenador presenta asimismo un elemento de inversión
en la rama hidráulica del selector tubular. Es aconsejable que el
sensor de posición de dicho selector se configure como sensor del
ángulo; de este modo, su señal de salida es una medida de la
posición oscilante del selector tubular.
Otra configuración preferente del invento prevé
que el elemento de control sea un disco oscilante de la bomba
reversible y que dicho disco pueda accionarse hidráulica o
electromecánicamente. El elemento de inversión del selector tubular
puede configurarse, por ejemplo, como una válvula de paso
controlable hidráulica o electromagnéticamente.
Mediante las medidas previstas por el invento es
posible, según el método presentado, lo siguiente: medir la
posición oscilante del selector tubular durante el proceso de
inversión; supervisar la posición del pistón en los cilindros de
propulsión durante el proceso de transporte y reducir la velocidad
de los pistones en la sección final de la carrera del pistón,
disminuyendo para ello el caudal proporcionado por la bomba
reversible, de tal modo que el pistón con menor velocidad sea el
que alcance el limitador de fin de carrera; invertir el aporte de
presión sobre un accionamiento del selector tubular cuando el pistón
impacte sobre él; aumentar el caudal transportado por la bomba
reversible -durante la fase de impulsión y sin cambiar la dirección
del flujo- hasta que el selector tubular alcance una posición media
definida en su recorrido oscilante; finalmente, recircular en
dirección inversa el caudal proporcionado por la bomba reversible
hasta que el selector tubular alcance una posición final e invertir
la dirección del flujo de manera que el elemento de inversión
interrumpa la presión ejercida sobre el selector tubular o bien se
conserve al realizar la inversión.
Una configuración preferente del invento prevé
que, cuando se realice la inversión del caudal en la bomba
reversible, el elemento de inversión conectado con el selector
tubular debe invertirse o bloquearse. En la fase de impulsión, la
bomba reversible puede ajustarse, durante el proceso de inversión,
para que trabaje a máximo caudal.
En lo sucesivo, las explicaciones sobre el
invento se realizarán en base a un ejemplo de realización y sus
correspondientes esquemas explicativos, que son los siguientes:
En la figura 1 se muestra una sección de una
bomba de dos cilindros para materia viscosa en una vista
parcialmente seccionada;
En la figura 2 se muestra un dispositivo de
control asistido por ordenador para una bomba de circuito único de
dos cilindros para materia viscosa;
En la figura 3 se muestra un diagrama para
ilustrar el proceso de inversión de la bomba reversible y del
selector tubular al final de cada carrera de los pistones.
El dispositivo de control representado
esquemáticamente en la figura 2 es adecuado para la correspondiente
bomba de materia viscosa de la figura 1; dicha bomba cuenta con dos
cilindros de alimentación 50, 50' cuyos orificios frontales 52
desembocan en un contenedor de suministro de materia 54 y que pueden
conectarse alternadamente -a través de un selector tubular 56- a
una línea de transporte 58 durante la carrera del pistón en fase de
compresión. Los cilindros de alimentación 50, 50' se accionan en
contrafase mediante cilindros de propulsión hidráulica 5, 5' y una
bomba hidráulica reversible 6. Con este fin, los pistones 60, 60' de
los cilindros de alimentación 50, 50' están unidos mediante una
varilla 9, 9' común a los pistones 8, 8' de los cilindros de
propulsión 5, 5'.
En el ejemplo de realización, se inyecta aceite
a presión -con ayuda de la bomba reversible 6- en los cilindros de
propulsión 5, 5' del circuito hidráulico y están unidos entre sí
mediante un tubo oscilante de suministro de aceite 12 por el
extremo del lado de la varilla. La dirección del movimiento de los
pistones de propulsión 8, 8' -y, por tanto, el conjunto de la
bielas 9, 9' de los pistones- puede invertirse mediante un
dispositivo de inversión 18 que comprenda un ordenador 14 y un
mecanismo de conmutación 16, de tal forma que dicho mecanismo
invierta la dirección de flujo de la bomba reversible 6. La bomba
reversible 6 cuenta, para este fin, con un disco oscilante 62 el
cual se inclina sobre su posición cero durante la inversión de
manera que la dirección de alimentación del aceite a presión se
invierte en las conducciones hidráulicas 11, 11'. El caudal de la
bomba reversible 6 puede modificarse variando el ángulo de
inclinación del disco oscilante 62 si se conoce la velocidad de
giro del motor propulsor (que no se ha representado). El ángulo de
inclinación del disco oscilante 62 puede ajustarse mediante un
aparato por control remoto asistido por ordenador.
La inversión de la bomba reversible 6 y del
selector tubular 56 tiene lugar en cuanto los pistones 8, 8' de los
cilindros de propulsión 5, 5' alcanzan su posición final. El
dispositivo de inversión valora las señales de salida emitidas por
los sensores de conmutación 20, 22 y 20', 22', los cuales se
encuentran a cierta distancia de los extremos de los cilindros
propulsores, tanto por el lado de la varilla como por el lado de la
base; dichos sensores, además, están conectados por el lado de la
salida al dispositivo de inversión 18 asistido por ordenador. Los
sensores de conmutación de los cilindros son sensibles al paso de
los pistones propulsores 8, 8' -cuando la bomba está trabajando- y
transmiten el hecho a las entradas del ordenador 66, 68. Cuando se
recibe la señal de salida, el dispositivo de inversión genera una
señal de inversión retardada que permite al mecanismo de
conmutación 16 invertir la bomba reversible 6. En el transcurso del
proceso de inversión se produce asimismo la inversión del selector
tubular 56 gracias a la válvula de paso 56 y a los cilindros de
conmutación 72, 72'. En régimen de funcionamiento normal, se
utilizan en primer lugar las señales de los sensores 20, 20'
procedentes del lado de la varilla para generar la señal de
inversión. Para ello, el ordenador cuenta con una rutina de
conmutación 14 en la que las señales de salida de los sensores de
conmutación 20, 20' del lado de la varilla son evaluados al
generarse una señal de inversión para la bomba reversible 6 y/o el
selector tubular 20, 20'. En el caso de que falle al menos uno de
los sensores de conmutación 20, 20' del lado de la varilla, se
activa al menos uno de los sensores de conmutación 22, 22' del lado
de la base para la rutina de conmutación.
El dispositivo de inversión 18 comprende,
además, un sensor de la presión 24 -situado en el lado de alta
presión 78 de la bomba reversible 6- cuya señal de salida es
evaluada por el ordenador 14 con ayuda de una rutina para el
control y seguimiento de la presión. Dicha rutina calcula una
presión alta media durante la carrera del pistón e incluye un
algoritmo para determinar el incremento de presión que se produce al
final de cada carrera de transporte; el algoritmo también
transforma dicho incremento en una señal de inversión para la bomba
reversible 6 y/o el selector tubular 56. Preferentemente, la señal
de inversión mencionada anteriormente se emplea para realizar la
inversión en caso de que fallen los sensores de conmutación 20, 20',
22, 22'.
Una particularidad del invento es que el
selector tubular 56 presenta un sensor de la posición sensible a su
posición oscilante. Por otro lado, el dispositivo de inversión 18
asistido por ordenador presenta una rutina de control -sensible a
las señales de salida del sensor de posición 80 y de los sensores de
conmutación 20, 20', 22, 22' y/o del sensor de presión 24- para
realizar una inversión dirigida informáticamente del disco oscilante
62 de la bomba reversible 6, así como del elemento de inversión 79
situado en la rama hidráulica 82 del selector tubular 56. En el
ejemplo de realización mostrado, el sensor de la posición 80 es un
sensor del ángulo, mientras que el elemento de inversión 79 es una
válvula de paso 79 que puede controlarse electromagnéticamente.
Gracias a estas medidas, puede inyectarse aceite
hidráulico -en función del ángulo- en el selector tubular 56, de
tal forma que el movimiento de inversión sea no sólo rápido sino
también suave y amortiguado.
A continuación, el proceso de inversión del
selector tubular se ilustrará con más detalle empleando el diagrama
representado en la figura 3. En función del tiempo, en el diagrama
superior se ha representado la posición de conmutación 79'; en el
diagrama intermedio la posición angular 80' del sensor de ángulo 80;
y en el diagrama inferior la posición angular 62' del disco
oscilante 62 de la bomba reversible. También se han señalado los
puntos en los que los sensores de conmutación de los cilindros 20 y
20' detectan el paso de los pistones 8 y 8' y emiten una señal de
inversión. Una vez emitida la señal de inversión se produce una
espera correspondiente a una distancia de demora x -que depende del
rendimiento, es decir, de la duración de la carrera- hasta que el
disco oscilante 62 de la bomba reversible 6 se controla. La demora
produce una rampa R en el caudal que conlleva una desaceleración
del pistón 8, 8'. Al final de la curva R, el pistón R, R' se
encuentra sobre la base del cilindro. A partir de ahí, el disco
oscilante 62 vuelve a oscilar completamente generando una fase
"pushover" P, de tal modo que se genera una presión en la
dirección de avance anterior que obliga al selector tubular 56 a
ponerse en movimiento a partir de su posición de salida A. Una vez
que el selector tubular sobrepasa una cierta posición intermedia Z
-señalizada por el sensor de posición 80-, el disco oscilante 62
recupera su posición. El movimiento hacia los cilindros 72, 72'
finaliza cuando el selector tubular alcanza la posición final E. En
este caso, la válvula de paso 79 se sitúa en su posición intermedia,
neutral. Para finalizar, el disco oscilante se inclina
completamente en la otra dirección, de tal forma que pueda tener
lugar la carrera del pistón en el sentido contrario.
El procedimiento descrito resulta especialmente
adecuado para bombas de dos cilindros y circuito único para
materias viscosas, en las que las conexiones hidráulicas de los
cilindros propulsores situadas en el lado de la bomba y los
cilindros de inversión del selector tubular se encuentran en ramas
paralelas del circuito hidráulico alimentado por la bomba.
En resumen, puede decirse lo siguiente: el
invento hace referencia a un dispositivo y un procedimiento para
controlar una bomba de dos cilindros para materia viscosa cuyos
pistones se accionan en contrafase mediante una bomba hidráulica
reversible 6 y unos cilindros propulsores hidráulicos controlados
por ésta. En cada carrera del pistón en fase de compresión, los
cilindros de alimentación 50, 50' se conectan con una línea de
transporte 58 mediante un selector tubular 56. Al finalizar cada
carrera de transporte, tiene lugar una inversión tanto de la bomba
reversible 6 como del selector tubular 56. Para conseguir asimismo
un rendimiento óptimo en bombas de dos cilindros y circuito único
para materias viscosas, el invento propone que el selector tubular
cuente con un sensor de la posición en su extremo oscilante.
Además, se prevén al menos dos sensores de conmutación -situados
sobre los cilindros de trabajo y separados una cierta distancia
entre sí- que reaccionen al paso de los pistones de los cilindros
propulsores y/o un sensor de la presión que reaccione a la presión
de salida de la bomba reversible (en el lado de alta presión). El
dispositivo de inversión asistido por ordenador cuenta con una
rutina de control que reacciona, por un lado, a la señal de salida
del sensor de posición y, por otro, a la señal de salida de los
sensores de conmutación y/o del sensor de la presión; dicha rutina
permite controlar informáticamente un elemento de control para
ajustar el caudal y la dirección del caudal de la bomba reversible,
así como controlar un elemento inversor situado en la rama
hidráulica del selector tubular.
Claims (8)
1. Dispositivo para controlar una bomba de
materia viscosa con dos cilindros de alimentación (50, 50') que
desembocan, a través de dos orificios frontales (52), en un
contenedor de suministro de materia (54) y que son accionados en
contrafase por al menos una bomba hidráulica reversible (6) y por
cilindros de propulsión hidráulica (5, 5') controlados por dicha
bomba, con un selector tubular (56) accionado hidráulicamente
-situado en el interior de dicho contenedor de suministro de
materia- y que puede conectarse de forma alterna, por el lado de
entrada, a uno de los orificios de los cilindros de alimentación
(50, 50')-dejando libre el otro- y que, por el lado
de salida, está conectado con una línea de transporte (58), de modo
que los cilindros de propulsión (5, 5'), por uno de sus extremos,
están conectados mediante sendas conducciones hidráulicas (11, 11')
a una unión de la bomba reversible (6) y, por el otro extremo, están
conectados hidráulicamente entre sí a través de un tubo oscilante
de suministro de aceite (12), y que además incluye un dispositivo
(18) para invertir la bomba reversible (6) y el selector tubular
(56) tras cada carrera del pistón, caracterizado por el
hecho de que las conexiones hidráulicas de los cilindros propulsores
del lado de la bomba y el selector tubular accionado
hidráulicamente están situados en ramas del circuito hidráulico
alimentado por la bomba conectadas en paralelo; por el hecho de que
el selector tubular presenta un sensor de la posición (80) en su
extremo oscilante, el cual cuenta con al menos dos sensores de
conmutación -separados entre sí una cierta distancia sobre los
cilindros de trabajo- que reaccionan al paso de los pistones y/o un
sensor de presión que reacciona a la presión de salida de la bomba
reversible (en el lado de alta presión); y caracterizado por
el hecho de que el dispositivo de inversión asistido por ordenador
cuenta con una rutina de control que reacciona, por un lado, a la
señal de salida del sensor de posición y, por otro, a la señal de
salida de los sensores de conmutación y/o del sensor de la presión,
permitiendo dicha rutina controlar informáticamente un elemento de
control para ajustar el caudal y la dirección del caudal de la bomba
reversible, así como controlar un elemento inversor situado en la
rama hidráulica del selector tubular.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el sensor de la posición
del selector tubular es un sensor del ángulo.
3. Dispositivo según las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizado por el hecho de que el elemento de control es
un disco oscilante de la bomba reversible.
4. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado por el hecho de que el disco oscilante puede
ajustarse hidráulica o electromecánicamente.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones
de la 1 a la 4, caracterizado por el hecho de que el elemento
de inversión es una válvula de paso que puede controlarse
electromagnética o mecánicamente.
6. Un procedimiento para controlar una bomba de
materia viscosa con dos cilindros de alimentación (50, 50') que
desembocan, a través de dos orificios frontales (52), en un
contenedor de suministro de materia (54) y que son accionados en
contrafase por una bomba hidráulica reversible (6) y por cilindros
de propulsión hidráulica (5, 5') controlados por dicha bomba, con
un selector tubular (56) accionado hidráulicamente -situado en el
interior de dicho contenedor de suministro de materia- y que puede
conectarse de forma alterna, por el lado de entrada, a uno de los
orificios de los cilindros de alimentación (50,
50')-dejando libre el otro- y que, por el lado de
salida, está conectado con una línea de transporte (58), de modo que
cada vez que finaliza una carrera en los cilindros de alimentación
(50, 50') tiene lugar un proceso de inversión de la bomba reversible
(6) y del selector tubular (56); caracterizado por el hecho
de que durante dicho proceso de inversión se mide la posición
oscilante del selector tubular; caracterizado por el hecho de
que durante el proceso de transporte se controla y supervisa la
posición del pistón en los cilindros propulsores y se reduce la
velocidad de los pistones en la sección final de la carrera del
pistón, disminuyendo para ello el caudal proporcionado por la bomba
reversible, de tal modo que el pistón con menor velocidad sea el que
alcance el limitador de fin de carrera; caracterizado por el
hecho de que se invierte el aporte de presión sobre un accionamiento
del selector tubular cuando el pistón impacta sobre él y se aumenta
el caudal transportado por la bomba reversible -durante la fase de
impulsión y sin cambiar la dirección del flujo- hasta que el
selector tubular alcanza una posición media definida en su
recorrido oscilante; y, finalmente, caracterizado por el
hecho de que se recircula en dirección inversa el caudal
proporcionado por la bomba reversible hasta que el selector tubular
alcanza una posición final y por el hecho de que la dirección del
flujo se invierte de manera que el elemento de inversión interrumpe
la presión ejercida sobre el selector tubular o bien se conserva al
realizar la inversión.
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado por el hecho de que, al invertir la dirección
de flujo del caudal de la bomba reversible, se invierta o se
bloquee un elemento hidráulico de inversión conectado con el
selector tubular.
8. Procedimiento según las reivindicaciones 6 ó
7, caracterizado por el hecho de que la bomba reversible
puede ajustarse provisionalmente -en la fase de impulsión durante
el proceso de inversión- para que trabaje a máximo caudal.
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