ES2290897T3 - Dispositivo y procedimiento para controlar una bomba de materia viscosa. - Google Patents

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.