ES2346273T3 - Sistema de asistencia a un grupo hidraulico que alimenta con fluido hidraulico a un vibrador. - Google Patents
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Abstract
Sistema de asistencia a un grupo hidráulico (7), del tipo que comprende una bomba (8), que es arrastrada por un motor (9), que alimenta con fluido hidráulico a un vibrador (1) o a un sistema vibrante, que comprende masas excéntricas, que están arrastradas en rotación por medio de, al menos, un motor hidráulico, que recibe dicho fluido, caracterizado porque comprende medios de adaptación del caudal del fluido hidráulico, que permiten adaptar de forma continua la velocidad de rotación del motor (9) del grupo hidráulico (7) en función de la energía realmente consumida por el vibrador (1), haciendo intervenir estos medios a un dispositivo de medida del grado de carga del motor del grupo hidráulico y a medios, que aseguran un reglaje de forma continua de la velocidad de rotación del motor de dicho grupo, en función del grado de carga medido.
Description
Sistema de asistencia a un grupo hidráulico que
alimenta con fluido hidráulico a un vibrador.
La presente invención se refiere a un sistema de
asistencia a un grupo hidráulico, que alimenta con fluido
hidráulico a un vibrador, del tipo de los que son utilizados para
hundir en el suelo objetos, tales como pies, planchas o incluso un
sistema vibrante fusiforme, por ejemplo del tipo designado por la
marca "Vibrolance" depositada a nombre la solicitante.
De una manera más precisa, la "Vibrolance"
es un vibrador fusiforme, que es utilizado para los procedimientos
de mejora y de los suelos, tales como la
vibro-compactación o las columnas balastadas. La
Vibrolance comprende una mazarota que gira con una velocidad del
orden de 1.500 a 3.200 revoluciones/minuto, con el fin de obtener
una fuerza en el plano perpendicular a su eje de rotación.
De una manera general, se sabe que, para este
tipo de aplicación, se utilizan con frecuencia vibradores, que
comprenden, montados de forma rotativa, en el interior de una
carcasa, uno o varios pares de masas excéntricas (mazarotas) que
giran a la misma velocidad pero en sentidos opuestos, con el fin de
obtener un resultado que consiste en una fuerza vertical de
intensidad senoidal (anulándose las componentes horizontales de la
fuerza).
Estos dispositivos se distinguen principalmente
de las máquinas machacadoras tales como las que están descritas en
el documento US 4,534,419, que hacen intervenir una masa móvil
linealmente en el interior de un pistón y que es propulsada
alternativamente por un fluido bajo presión.
De manera usual, las masas excéntricas son
arrastradas en rotación, por ejemplo por medio de motores
hidráulicos que están montados sobre la carcasa, a velocidades del
orden de 1.200 a 3.000 revoluciones/minuto.
La amplitud de las vibraciones, que son
engendradas como consecuencia de esta rotación, es función del
momento excéntrico, de la frecuencia (velocidad de rotación) y del
peso total del sistema (conjunto vibrador/estribo/objeto a ser
hundido).
El momento del vibrador puede ser fijo o
variable. En este último caso, el vibrador comprende, al menos, dos
trenes de masas excéntricas, cada uno de cuyos trenes comprende, al
menos, un par de masas excéntricas que giran en sentidos inversos,
mientras que los dos trenes de masas excéntricas están acoplados
entre sí por intermedio de un defasador. Cuando se efectúa el
defasado entre los dos trenes, es posible hacer variar la amplitud
de las oscilaciones entre una amplitud nula (oposición de fase) y
una amplitud máxima (en fase). Este proceso es explotado,
principalmente, en la solicitud de patente EP 0 926 300 A1 para
llevar a cabo la reducción de la nocividad de las vibraciones
engendradas por el vibrador.
En cualquier caso, los motores hidráulicos
reciben una energía hidráulica, que convierten en una energía
mecánica de rotación. Un grupo hidráulico proporciona la energía
hidráulica hacia el motor del vibrador por intermedio de tubos
flexibles hidráulicos. Este grupo hidráulico comprende un motor
(habitualmente un motor térmico), que arrastra en rotación a una
bomba hidráulica.
La potencia hidráulica absorbida por el vibrador
es muy variable. Esta potencia depende, principalmente, de la
profundidad de inserción del objeto que se quiere hundir así como de
las características geológicas del suelo atravesado (presencia de
incidentes geológicos).
De manera habitual, se hace girar de forma
continua, en pleno régimen, al motor del grupo hidráulico para
disponer permanentemente de una reserva de potencia. Por lo tanto,
de aquí resulta un consumo importante de carburante, una
contaminación atmosférica acrecentada así como molestias
sonoras.
Por lo tanto, la invención tiene de una manera
más particular por objeto suprimir estos inconvenientes.
Con esta finalidad, la invención propone un
sistema de asistencia, que comprende medios que permiten adaptar de
forma continua la velocidad de rotación del motor del grupo
hidráulico en función de la energía realmente consumida por el
vibrador, haciendo intervenir este sistema un dispositivo de medida
del grado de carga del motor del grupo hidráulico, estando
previstos medios para asegurar un reglaje de forma continua de la
velocidad de rotación del motor en función del grado de carga
medido.
Por otra parte, con objeto de compensar las
variaciones de caudal debidas a las variaciones de velocidad del
motor, podría utilizarse una bomba con cilindrada variable. El
sistema podrá comprender, entonces, medios para llevar a cabo el
reglaje de forma continua de la cilindrada de esta bomba con objeto
de obtener el caudal necesario (consigna).
Un modo de ejecución de la invención se describe
a continuación, a título de ejemplo no limitativo, con referencia a
los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una representación esquemática de
un vibrador y de su circuito de alimentación con fluido hidráulico,
y de su circuito de control/accionamiento;
La figura 2 es un esquema de principio del doble
sistema de asistencia aplicado en el circuito de
control/acciona-
miento, que está ilustrado en la figura 1.
miento, que está ilustrado en la figura 1.
En el ejemplo ilustrado en la figura 1, se ha
representado, de forma esquemática, un vibrador 1 de tipo clásico,
suspendido del gancho 2 de una máquina elevadora por intermedio de
un estribo de suspensión 3. Este vibrador 1 sirve para llevar a
cabo el hundimiento de una plancha 4. La conexión entre la carcasa
del vibrador 1 y la plancha 4 está asegurada por medio de una pinza
hidráulica 5.
Las masas excéntricas del vibrador 1 están
arrastradas en rotación por medio de, al menos, un motor hidráulico
6, que está alimentado con fluido hidráulico bajo presión,
procedente de un grupo hidráulico 7, que hace intervenir una bomba
hidráulica 8 de caudal variable, que es accionada por medio de un
accionador, que permite un reglaje de forma continua de la
cilindrada de la bomba 8 y un motor 9 que sirve para el arrastre en
rotación de la bomba 8. La conexión entre la bomba 8 y el motor 6
del vibrador 1 se efectúa por medio de dos conductos flexibles, a
saber, un conducto de alimentación a alta presión 10 y un conducto
de retorno hasta el depósito 11, a baja presión.
En este caso, el motor 9 está constituido por un
motor térmico, que está equipado con un dispositivo para medir el
grado de carga del motor (es decir la relación potencia
utilizada/potencia disponible). De la misma forma, este motor debe
estar equipado con un accionamiento asistido por su velocidad de
rotación.
El circuito de control/accionamiento, que está
asociado con el vibrador 1 y con el grupo hidráulico 7, hace
intervenir:
- \bullet
- un carcasa de accionamiento 12 (interfaz hombre/máquina), que comprende un botón 13 (o análogo) para llevar a cabo el reglaje de la frecuencia vibratoria,
- \bullet
- una calculadora central 14, que está conectado eléctricamente con el motor térmico 9 (conexión bidireccional 15), con la bomba hidráulica 8 (accionamiento de variación de la cilindrada) y con un captador de frecuencia 16, que está montado sobre la carcasa del vibrador 1. La conexión bidireccional 15 permite que la calculadora efectúe el accionamiento de la velocidad de rotación del motor 9 y permite al motor 9 enviar a la calculadora 14 la información relativa a su grado de carga.
El conjunto grupo hidráulico 7/vibrador 1 ha
sido representado esquemáticamente por un bloque 20 en el esquema
de la figura 2.
Este conjunto está sometido a una asistencia
doble, que comprende:
- \bullet
- Un primer bucle de asistencia B_{1}, que comprende un restador 21, que sirve para medir la desviación entre la frecuencia medida por el captador de frecuencia 16 y una frecuencia de consigna C_{1}, indicada sobre el botón 13. La señal de desviación (error) suministrada por el restador 21 es transmitida a un corrector de frecuencia 22, que elabora una señal de accionamiento de cilindrada de bomba (caudal), que es aplicada al accionador 23 de reglaje de la cilindrada de la bomba (accionador de caudal).
- \bullet
- Un segundo bucle de asistencia B_{2}, que comprende un restador 24, que sirve para medir la desviación entre el valor instantáneo del grado de carga del motor 9, medida por medio de un indicador del grado de carga IT, que equipa al motor 9, y una consigna del grado de carga C_{2}. La señal de desviación (error) suministrada por el restador 24 es transmitida hasta un corrector del grado de carga 25, que elabora una señal de accionamiento de velocidad motor, que aplica a un accionador de velocidad motor (órgano de potencia 26). En este ejemplo, el corrector del grado de carga 25 recibe una información relativa al accionamiento de la cilindrada máxima que emite un corrector de frecuencia 27.
El principio del sistema de asistencia, que ha
sido descrito precedentemente, es entonces el siguiente:
- \circ
- en primer lugar, el operario define una consigna de frecuencia vibratoria, por medio del botón correspondiente 13 de la carcasa de accionamiento 12;
- \circ
- el captador de vibración 16 mide de forma continua la frecuencia vibratoria real del vibrador 1;
- \circ
- la calculadora 14 compara la desviación entre la frecuencia deseada (consigna C_{1}) y la frecuencia medida que emana del captador 16 y acciona, en consecuencia, la corrección del caudal de la bomba 8 (provocando una variación de su cilindrada);
- \circ
- al mismo tiempo, la calculadora 14 compara el grado de carga medido del motor 9 con relación a la consigna del grado de carga C_{2}. La calculadora 14 corrige, en consecuencia, la velocidad de rotación del motor térmico 9. (Si el grado de carga medido es menor que la consigna C_{2} y si el accionamiento de la cilindrada de bomba no se encuentra al máximo, la calculadora 14 acciona un ralentizamiento del motor 9, por ejemplo por acción sobre el accionamiento del gas. Si el grado de carga medido es mayor que la consigna C_{2}, la calculadora 14 acciona una aceleración del motor 9). Cuanto más elevada sea la consigna de grado C_{2} de carga (próxima al 100%), tanto mejor será la economía del carburante realizada. A la inversa, una consigna C_{2} baja impondrá al motor 9 un funcionamiento a pleno régimen. Esta consigna C_{2} de grado de carga podrá ser regulada eventualmente por el usuario, merced a un órgano de reglaje, tal como, por ejemplo, un botón de reglaje 28 de la carcasa 12. Sin embargo, esta consigna podrá ser fija y no modificable por parte del usuario.
En resumen, esta solución consiste en asistir al
mismo tiempo a dos accionadores (caudal de la bomba y velocidad de
rotación del motor térmico) de un mismo proceso en función de dos
parámetros distintos (respectivamente la frecuencia vibratoria y el
grado de carga del motor térmico).
Cuando se actúe sobre una de las dos
asistencias, la otra debe efectuar una compensación, puesto que cada
una actúa sobre el mismo proceso.
Evidentemente, la invención no está limitada a
las disposiciones que han sido descritas precedentemente. De este
modo, por ejemplo, el captador de frecuencia podrá ser reemplazado
por un captador de caudal hidráulico, colocado entre la bomba 8 y
el vibrador 1: puesto que la frecuencia vibratoria es función del
caudal, el resultado es sensiblemente el mismo.
De la misma manera, el captador (de frecuencia
16 o de caudal) puede ser suprimido y puede ser reemplazado por
medios que efectúen en cálculo teórico del caudal, a partir del
accionamiento de la cilindrada de la bomba y de la velocidad de
rotación del motor térmico.
Claims (12)
1. Sistema de asistencia a un grupo hidráulico
(7), del tipo que comprende una bomba (8), que es arrastrada por un
motor (9), que alimenta con fluido hidráulico a un vibrador (1) o a
un sistema vibrante, que comprende masas excéntricas, que están
arrastradas en rotación por medio de, al menos, un motor hidráulico,
que recibe dicho fluido, caracterizado porque comprende
medios de adaptación del caudal del fluido hidráulico, que permiten
adaptar de forma continua la velocidad de rotación del motor (9) del
grupo hidráulico (7) en función de la energía realmente consumida
por el vibrador (1), haciendo intervenir estos medios a un
dispositivo de medida del grado de carga del motor del grupo
hidráulico y a medios, que aseguran un reglaje de forma continua de
la velocidad de rotación del motor de dicho grupo, en función del
grado de carga medido.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque el grupo hidráulico (7) comprende una
bomba (8) de caudal variable por variación de su cilindrada y
porque comprende medios que aseguran un reglaje de forma continua
de la cilindrada de la bomba (8) con el fin de obtener un caudal
igual a un valor de consigna.
3. Sistema según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque el vibrador (1) está dotado
con un captador de frecuencia de las vibraciones (16), siendo el
motor (9) del grupo hidráulico (7) un motor térmico, que está
equipado con un dispositivo de medida de su grado de carga y los
citados medios de adaptación comprenden medios de asistencia, que
comprenden:
- \circ
- un primer bucle de asistencia (B_{1}), que comprende un restador (21), que sirve para medir una primera desviación entre la frecuencia medida por el captador de frecuencia (16) y una frecuencia de consigna (C_{1}) y un corrector de frecuencia (22), que aplica a los medios para llevar a cabo el reglaje de la cilindrada de la bomba (8) una señal de accionamiento de caudal, en función de dicha primera desviación;
- \circ
- un segundo bucle de asistencia (B_{2}), que comprende un restador (24), que sirve para medir una segunda desviación entre el valor instantáneo del grado de carga del motor (9), medido por el citado dispositivo de medida del grado de carga, y una consigna de grado de carga (C_{2}), y un corrector de grado de carga (25), que aplica a un accionador de velocidad motor, una señal de accionamiento, en función de dicha segunda desviación.
4. Sistema según la reivindicación 3,
caracterizado porque el corrector de grado de carga recibe
una señal de accionamiento de cilindrada máxima, que emana del
corrector de frecuencia (22).
5. Sistema según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicho captador de frecuencia (16) está
reemplazado por un captador de caudal hidráulico, colocado entre la
bomba (8) y el vibrador (1).
6. Sistema según la reivindicación 3,
caracterizado porque la consigna (C_{2}) de grado de carga
es regulable por parte del usuario.
7. Sistema según la reivindicación 3,
caracterizado porque la consigna (C_{2}) de grado de carga
es fija.
8. Sistema según una de las reivindicaciones 3 a
7, caracterizado porque dicha consigna de frecuencia es
regulable por parte del usuario.
9. Sistema según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque dicho vibrador es de
momento fijo o de momento variable.
10. Sistema según una de las reivindicaciones 1
a 8, caracterizado porque dicho sistema vibrante es de tipo
fusiforme.
11. Sistema según la reivindicación 4,
caracterizado porque, si el grado de carga medido es menor
que la consigna (C_{2}) y si el accionamiento de la cilindrada de
la bomba no es el máximo, los medios de asistencia (14) accionan
una ralentización del motor (9) y, si el grado de carga medido es
mayor que la consigna (C_{2}), los medios de asistencia accionan
una aceleración del motor.
12. Sistema según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicho captador de frecuencia (16) está
suprimido y está reemplazado por medios que efectúan un cálculo
teórico del caudal a partir del accionamiento de la cilindrada de
la bomba (8) y de la velocidad de rotación del motor térmico
(9).
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