ES2902717T3 - Excavadora aspiradora equipada con dispositivos de bombeo de residuos y escombros - Google Patents

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Abstract

Excavadora aspiradora compuesta por un vehículo de transporte (5) equipado con un motor de combustión interna (15) en el que están montados un compartimento de la máquina equipado con dispositivos de bombeo de residuos y escombros, así como un depósito subdividido en un compartimento de filtrado adyacente al compartimento de la máquina en el que está montado un inserto de filtrado y en un compartimento de almacenamiento de residuos y escombros aspirados situado en la parte trasera del vehículo de transporte (5) y equipado en su parte trasera con un brazo de aspiración articulado conectado a un circuito de aspiración conectado al lado de aspiración de los dispositivos de bombeo, este depósito es capaz de bascular transversalmente en torno a un eje de basculación horizontal sustancialmente paralelo a su eje longitudinal medio entre, por un lado, una posición vertical o de trabajo en la que los residuos y escombros pueden ser aspirados y transferidos al compartimento de almacenamiento y, por otro lado, una posición basculada o de vaciado, caracterizada porque los dispositivos de bombeo de residuos y escombros están constituidos por una única bomba de aspiración de gran potencia (1) capaz de generar un caudal superior a 22.000 m3/h y un vacío de más de 25.000 Pascal entre sus orificios de aspiración y de descarga, y por medios de accionamiento del eje de rotación (6) de esta bomba de aspiración (1) que comprenden, por una parte, miembros de accionamiento hidráulico y, por otra, miembros de accionamiento mecánico accionados desde el motor (15) del vehículo de transporte (5), así como unos elementos de embrague que permiten acoplar y desacoplar de forma selectiva y automática, en condiciones de velocidad controlada, estos elementos de accionamiento y el eje de rotación (6) de la bomba de aspiración (1), de forma que el eje de rotación (6) de la bomba de aspiración (1) es accionado por los elementos de accionamiento hidráulico entre su arranque y la consecución de una velocidad umbral predefinida, y después por los elementos de accionamiento mecánico hasta su velocidad de trabajo.

Description

DESCRIPCIÓN
Excavadora aspiradora equipada con dispositivos de bombeo de residuos y escombros
El objeto de la presente invención es una excavadora aspiradora equipada con dispositivos de bombeo de residuos y escombros.
Una máquina de obras públicas de este tipo está constituida clásicamente por un vehículo de transporte equipado con un motor de combustión interna en el que están montados un compartimento de máquina equipado con dispositivos de bombeo de residuos y escombros, así como un depósito subdividido en un compartimento filtrante adyacente al compartimento de máquina en el que está montado un inserto de filtrado que comprende una serie de filtros de polvo, y un compartimento de almacenamiento de los residuos y escombros aspirados situado en la parte trasera del vehículo de transporte y equipado en su parte posterior con un brazo de aspiración articulado conectado a un circuito de aspiración conectado al lado de aspiración de los dispositivos de bombeo.
Cabe señalar que, a efectos de la presente descripción, los términos "delantero" y "trasero" deben entenderse en la dirección que va desde la cabina del conductor del vehículo de transporte hasta el brazo articulado de aspiración. El depósito de una excavadora aspiradora de este tipo puede inclinarse transversalmente alrededor de un eje basculante horizontal sustancialmente paralelo a su línea central longitudinal entre una posición vertical o posición de trabajo en la que los residuos y escombros pueden ser aspirados y transferidos al compartimento de almacenamiento y una posición inclinada o posición de vaciado.
Las excavadoras aspiradoras del tipo mencionado pueden utilizarse ventajosamente en muchas actividades, como la excavación de zanjas en carreteras o en zonas urbanas sin riesgo de dañar las tuberías subterráneas, o para aspirar los escombros de las terrazas o de la parte superior de los edificios, o para realizar operaciones de retirada de nieve.
Los dispositivos de bombeo de residuos y escombros instalados en el compartimento de la máquina de las excavadoras aspiradoras disponibles actualmente en el mercado consisten en varios ventiladores conectados en serie, cuyas depresiones se suman, o en varias bombas de aspiración de menor capacidad conectadas en paralelo. La desventaja de estos dispositivos de bombeo es que requieren una gran cantidad de tuberías y cambios de dirección que dan lugar a altas caídas de presión y, por lo tanto, reducen significativamente la eficiencia global del sistema.
Para remediar este inconveniente, se pensó, de acuerdo con la invención, en sustituir los dispositivos convencionales de bombeo de residuos y escombros por una única bomba de aspiración de gran potencia capaz de generar un caudal de más de 22.000m3/h y una presión negativa de más de 25.000 Pascales entre sus puertos de aspiración y descarga.
Dicha bomba, que es una bomba centrífuga multietapa y con varios álabes, tiene un momento de inercia muy elevado.
Cabe señalar que, en función de las necesidades, es posible generar mayores diferencias de presión aumentando el número de etapas de la bomba.
Sin embargo, la elevada potencia y la altísima velocidad de rotación de dichas bombas de aspiración dificultan mucho su funcionamiento, y las diversas soluciones técnicas que se han propuesto hasta la fecha para resolver este problema no son compatibles con los requisitos que deben cumplir los sistemas de a bordo de los vehículos que transportan excavadoras aspiradoras del tipo mencionado anteriormente.
En efecto, el arranque de una bomba de este tipo mediante el motor del vehículo de transporte provocaría el calado del motor o dañaría el sistema de accionamiento de la bomba.
Para remediar estos inconvenientes se propone, de acuerdo con la invención, añadir a la bomba de aspiración única que constituye los dispositivos de bombeo de residuos y escombros unos medios de accionamiento del eje de rotación de esta bomba de aspiración que comprenden, por una parte, unos miembros de accionamiento hidráulico y, por otra, unos miembros de accionamiento mecánico accionados desde el motor del vehículo de transporte, así como unos miembros de embrague que permiten acoplar y desacoplar selectiva y automáticamente estos elementos de accionamiento del eje de rotación de la bomba de aspiración en condiciones de velocidad controlada.
Según la invención, el eje de rotación de la bomba de aspiración es así accionado por los elementos de accionamiento hidráulico entre su arranque y la obtención de una velocidad umbral predefinida, y luego por los elementos de accionamiento mecánico hasta una velocidad máxima que permite obtener el caudal de trabajo deseado.
Cabe señalar que según el documento JP 2004 270 160 A, ya se ha propuesto una bomba de aspiración de excavadora del tipo mencionado, que consiste en un vehículo de transporte equipado con un motor de combustión interna en el que se monta un compartimento de máquina equipado con dispositivos de bombeo de residuos y escombros que consiste en una única bomba de aspiración y un depósito subdividido en un compartimento de filtrado adyacente al compartimento de máquina en el que se monta un inserto de filtrado y un compartimento para almacenar los residuos y escombros aspirados situado en el compartimento de máquina un compartimento de filtrado adyacente al compartimento de la máquina en el que se monta un inserto de filtrado y un compartimento de almacenamiento de los residuos y escombros aspirados situado en la parte trasera del vehículo de transporte y equipado en su parte trasera con un brazo de aspiración articulado conectado a un circuito de aspiración conectado al lado de aspiración de los dispositivos de bombeo, este depósito puede inclinarse transversalmente en torno a un eje basculante horizontal esencialmente paralelo a su eje longitudinal medio entre, por un lado, una posición vertical o de trabajo en la que los residuos y escombros pueden ser aspirados y transferidos al compartimento de almacenamiento y, por otro lado, una posición inclinada o de vaciado.
Sin embargo, de acuerdo con el presente documento, la bomba de aspiración única que constituye los dispositivos de bombeo de residuos y escombros no es una bomba de aspiración de alta potencia que genere un caudal elevado y una gran diferencia de presión entre sus puertos de aspiración y descarga en el sentido de la invención.
Además, esta bomba de aspiración única no está asociada a medios de accionamiento de su eje de rotación que comprenden, por una parte, miembros de accionamiento hidráulico y, por otra parte, miembros de accionamiento mecánico accionados desde el motor del vehículo de transporte, así como miembros de embrague que permiten que estos miembros de accionamiento y el eje de rotación de la bomba de aspiración se acoplen y desacoplen selectiva y automáticamente en condiciones de velocidad controlada.
Según otra característica de la invención, los miembros de accionamiento hidráulico están constituidos por un motor hidráulico o arrancador alimentado con aceite por una bomba de arranque y que coopera con un conjunto de poleas de conexión con ejes paralelos que pueden ser accionadas por este arrancador mediante correas de conexión. Una de estas poleas de conexión o polea de arranque está montada en el eje de rotación del arrancador a través de un embrague de arranque que es parte integrante de los miembros del embrague y que permite su acoplamiento o desacoplamiento, mientras que otra de estas poleas de conexión o polea motriz es parte integrante del eje de rotación de la bomba de aspiración.
Según la invención, el conjunto de poleas de conexión comprende ventajosamente también una polea de medición equipada con un sensor de medición para medir continuamente la velocidad de rotación del eje de la bomba de aspiración.
Cabe señalar que la bomba de arranque está preferentemente embridada a la parte trasera de la caja de cambios del vehículo de transporte.
En otra característica de la invención, los elementos de accionamiento mecánico comprenden una caja de desconexión montada en el eje de transmisión del vehículo de transporte entre la caja de cambios del vehículo de transporte y el eje trasero del mismo.
Esta caja de cambios comprende un eje de transferencia que permite que el eje de transmisión del vehículo de transporte conduzca en rotación, tras el desacoplamiento del eje trasero, un eje de retorno en el que está montada una polea de retorno del juego de poleas de conexión.
Este eje de retorno está montado en el eje de transferencia de la caja de cambios mediante un embrague que también es parte integrante de los componentes del embrague y permite su acoplamiento o desacoplamiento.
Por consiguiente, cuando el eje de retorno está acoplado al eje de transmisión del vehículo de transporte a través del eje de transferencia de la caja de cambios, la polea del eje de retorno acciona el eje de rotación de la bomba de aspiración a través de la polea de transmisión que forma parte de este eje y de una correa de conexión montada entre estas dos poleas.
Según otra característica de la invención, los medios de accionamiento del eje de rotación de la bomba de aspiración comprenden un sensor de velocidad montado en el vehículo de transporte y que permite medir de forma continua e indirecta la velocidad de rotación del eje de transferencia de la caja de cambios a medida que gira.
Según la invención, los medios de accionamiento del eje de rotación de la bomba de aspiración comprenden así dos sensores, a saber, un sensor de medición que permite medir continuamente la velocidad de rotación del eje de la bomba de aspiración y un sensor de velocidad que permite medir continuamente la velocidad de rotación del eje de transferencia de la caja de cambios.
Según una característica preferente de la invención, los medios de accionamiento del eje de rotación de la bomba de aspiración comprenden también una unidad de control electrónico que permite desacoplar la polea de arranque y el arrancador y acoplar el eje de retorno y el eje de transferencia cuando las velocidades medidas por estos dos sensores se sitúan en un rango predefinido en torno a la velocidad umbral.
Esta velocidad umbral puede ser ventajosamente del orden de 1.500 rpm.
Esta característica garantiza, por tanto, que la velocidad del eje de rotación de la bomba de aspiración y la velocidad del eje de transferencia de la caja de cambios estén sincronizadas cuando el accionamiento de esta bomba de aspiración se conmuta entre los elementos de accionamiento hidráulico y mecánico.
Además, hay que tener en cuenta que cuando el eje de rotación de la bomba de aspiración se acciona a gran velocidad pero el brazo articulado de aspiración está en reposo, (es decir, no aspira residuos y escombros) y, por tanto, cuando esta bomba no genera una diferencia de presión significativa entre sus orificios de aspiración y de descarga, la potencia consumida es máxima y conlleva riesgos de calar el motor del vehículo de transporte o de dañar el sistema de accionamiento de la bomba.
Según otra característica preferente de la invención, que permite subsanar este inconveniente, la unidad de control electrónico coopera con sensores de medición del vacío en el depósito, de la presión atmosférica y de la temperatura ambiente para limitar la velocidad de rotación de la bomba de aspiración cuando la diferencia de presión entre las bocas de aspiración y de descarga de esta bomba alcanza un valor crítico.
Esta característica permite así reducir la velocidad del motor del vehículo de transporte en presencia de pequeñas diferencias de presión, "recortando" así la potencia máxima del sistema para evitar que se cale este motor o se dañe el sistema de accionamiento de la bomba.
Esta característica de limitar la potencia de la bomba de aspiración reduce el consumo máximo de energía en aproximadamente un 25%.
Las características de la excavadora aspiradora equipada con dispositivos de bombeo de residuos y escombros objeto de la invención se describirán con mayor detalle con referencia a los dibujos no limitativos adjuntos, en los que:
- la figura 1 es una vista esquemática en perspectiva que muestra la bomba de aspiración y el motor hidráulico que puede accionar esta bomba de aspiración,
- la figura 2 es un diagrama que muestra los elementos de accionamiento mecánico accionados desde el motor del vehículo de transporte.
Según la figura 1, la bomba de aspiración 1 es accionada a baja velocidad, es decir, entre su arranque y una velocidad umbral predefinida por un motor hidráulico o arrancador 2.
Según la figura 2, este arrancador 2 se alimenta de aceite mediante una bomba de arranque 3 embridada en la parte trasera de la caja de cambios 4 del vehículo de transporte 5 que se representa esquemáticamente en esta figura. Según la figura 1, el arrancador 2 puede accionar el eje de rotación 6 de la bomba de aspiración 1 a través de un conjunto de poleas de conexión y correas de conexión 7 y 8.
Este juego de poleas de conexión comprende cuatro poleas, a saber, una polea de arranque 9, una polea de retorno 10, una polea de medición 11 y una polea motriz 12.
La polea de arranque 9 está montada en el eje de rotación del arrancador 2 a través de un embrague de arranque 13 que permite su acoplamiento o desacoplamiento con este eje.
La polea motriz 12 está conectada al eje de rotación 6 de la bomba de aspiración 1.
La polea de medición 11 está equipada con un sensor de medición 14 que mide continuamente la velocidad del eje 6 de la bomba de aspiración 1.
La función de la polea de desviación 10 se describirá con más detalle a continuación.
Cuando el arrancador 2 es accionado en rotación y la polea de arranque está acoplada al eje de este arrancador por el embrague 13, la rotación de la polea de arranque 9 impulsa la rotación de la polea de retorno 10 a través de las correas 7, y la rotación de la polea de retorno 10 impulsa la rotación de la polea de medición 11 y la polea de accionamiento 12, que son parte integrante del eje de rotación 6 de la bomba de aspiración 1, a través de las correas 8.
Cuando el eje de rotación 6 de esta bomba de aspiración 1 ha alcanzado la velocidad umbral, el embrague 13 desacopla la polea de arranque 9 del arrancador 2, de modo que la bomba de aspiración 1 es impulsada por los elementos de accionamiento mecánico del motor 15 del vehículo de transporte 5.
Según la figura 2, estos elementos de accionamiento mecánico comprenden esencialmente una caja de cambios 16 montada en el eje de transmisión 17 del vehículo de transporte 5 entre la caja de cambios 4 de este vehículo y el eje trasero 18 de este último.
La caja de cambios 16 dispone de un eje de transferencia 19 que, tras desacoplarse del eje trasero 18 del vehículo de transporte 5, es accionado por el eje de transmisión 17 de este vehículo.
Como se muestra en la figura 2, el eje de transferencia 19 de la caja de cambios 16 hace girar un eje de retorno 20 en el que está montada la polea tensora 10 del conjunto de poleas de enlace mostrado en la figura 1.
Un embrague 21 permite acoplar o desacoplar el eje de retorno 20 y el eje de transferencia 19 de la caja de cambios 16.
Según las figuras 1 y 2, el motor 15 del vehículo de transporte 5 permite así, tras el acoplamiento del eje de transferencia 19 y del eje de retorno 20, el accionamiento mecánico del eje de rotación 6 de la bomba de aspiración 1 a través de la polea de retorno 10 que acciona la polea de accionamiento 12 integrada en el eje de rotación 6 de esta bomba de aspiración a través de las correas 8.
Según la figura 2, los elementos de accionamiento del eje de rotación 6 de la bomba de aspiración 1 incluyen también un sensor de velocidad 22 que permite medir de forma continua e indirecta la velocidad de rotación del eje de transferencia 19 de la caja de cambios 16 cuando está girando.
Una unidad de control electrónico no representada en las figuras permite desacoplar la polea de arranque 9 y el arrancador 2 y acoplar el eje de retorno 20 y el eje de transferencia 19 de la caja de cambios 16 accionando los embragues 13 y 21 cuando las velocidades de rotación medidas por el sensor de medición 14 y el sensor de velocidad 22 están sincronizadas y alcanzan la velocidad umbral para que la bomba de aspiración 1 pueda ser accionada desde el motor 15 del vehículo de transporte 5.
Nomenclatura
1 Bomba de aspiración
2 Motor hidráulico o arrancador
3 Bomba de arranque
4 Caja de cambios
5 Vehículo de transporte
6 Eje de rotación
7 Correas
8 Correas
9 Polea de arranque
10 Polea de retorno
11 Polea de medición
12 Polea motriz
13 Embrague de arranque
14 Sensor de medición
15 Motor del vehículo de transporte
16 Caja de desconexión
17 Eje de transmisión
18 Eje trasero
19 Eje de transferencia
20 Eje de retorno
21 Embrague
22 Sensor de velocidad

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Excavadora aspiradora compuesta por un vehículo de transporte (5) equipado con un motor de combustión interna (15) en el que están montados un compartimento de la máquina equipado con dispositivos de bombeo de residuos y escombros, así como un depósito subdividido en un compartimento de filtrado adyacente al compartimento de la máquina en el que está montado un inserto de filtrado y en un compartimento de almacenamiento de residuos y escombros aspirados situado en la parte trasera del vehículo de transporte (5) y equipado en su parte trasera con un brazo de aspiración articulado conectado a un circuito de aspiración conectado al lado de aspiración de los dispositivos de bombeo, este depósito es capaz de bascular transversalmente en torno a un eje de basculación horizontal sustancialmente paralelo a su eje longitudinal medio entre, por un lado, una posición vertical o de trabajo en la que los residuos y escombros pueden ser aspirados y transferidos al compartimento de almacenamiento y, por otro lado, una posición basculada o de vaciado,
caracterizada porque
los dispositivos de bombeo de residuos y escombros están constituidos por una única bomba de aspiración de gran potencia (1) capaz de generar un caudal superior a 22.000 m3/h y un vacío de más de 25.000 Pascal entre sus orificios de aspiración y de descarga, y por medios de accionamiento del eje de rotación (6) de esta bomba de aspiración (1) que comprenden, por una parte, miembros de accionamiento hidráulico y, por otra, miembros de accionamiento mecánico accionados desde el motor (15) del vehículo de transporte (5), así como unos elementos de embrague que permiten acoplar y desacoplar de forma selectiva y automática, en condiciones de velocidad controlada, estos elementos de accionamiento y el eje de rotación (6) de la bomba de aspiración (1), de forma que el eje de rotación (6) de la bomba de aspiración (1) es accionado por los elementos de accionamiento hidráulico entre su arranque y la consecución de una velocidad umbral predefinida, y después por los elementos de accionamiento mecánico hasta su velocidad de trabajo.
2. Excavadora aspiradora según la reivindicación 1,
caracterizada porque
los elementos de accionamiento hidráulico están constituidos por un motor hidráulico o arrancador (2) alimentado con aceite por una bomba de arranque (3) preferentemente embridada a la parte trasera de la caja de cambios (4) del vehículo de transporte (5) que coopera con un conjunto de poleas de conexión (9, 10, 11, 12) con ejes paralelos que pueden ser accionados por este arrancador (2) a través de correas de conexión (7, 8) y de las cuales una de estas poleas de conexión o polea de arranque (9) está montada en el eje de rotación del arrancador (2) a través de un embrague de arranque (13) que permite su acoplamiento o desacoplamiento, mientras que otra polea de conexión o polea motriz (12) es integral con el eje de rotación (6) de la bomba de aspiración (1).
3. Excavadora aspiradora según la reivindicación 2,
caracterizada porque
el conjunto de poleas de conexión (9, 10, 11, 12) comprende una polea de medición (11) equipada con un sensor de medición (14) para medir continuamente la velocidad de rotación del eje de la bomba de aspiración (1).
4. Excavadora aspiradora según la reivindicación 3,
caracterizada porque
los elementos de accionamiento mecánico comprenden una caja de desconexión (16) montada en el eje de transmisión (17) del vehículo de transporte (5) entre la caja de cambios (4) de este vehículo (5) y el eje trasero (18) de este último y que permite que el eje de transmisión (17) del vehículo de transporte (5), después de desacoplarse del eje trasero (18), accione en rotación a través de un eje de transferencia (19) un eje de retorno (20) en el que está montada una polea de retorno (10) del conjunto de poleas de conexión.
5. Excavadora aspiradora según la reivindicación 4,
caracterizada porque
el eje de retorno (20) está montado en el eje de transmisión (19) de la caja de desconexión (16) mediante un embrague (21) que permite su acoplamiento o desacoplamiento.
6. Excavadora aspiradora según la reivindicación 5,
caracterizada porque
los medios de accionamiento del eje de rotación (6) de la bomba de aspiración (1) comprenden un sensor de velocidad (22) que permite medir de forma continua e indirecta la velocidad de rotación del eje de transferencia (19) de la caja de desconexión (16) a medida que ésta gira.
7. Excavadora aspiradora según la reivindicación 6,
caracterizada porque
los medios de accionamiento del eje de rotación (6) de la bomba de aspiración (1) comprenden una unidad de control electrónico que permite desacoplar la polea de arranque (9) y el arrancador (2) y acoplar el eje de retorno (20) y el eje de transferencia (19) cuando las velocidades medidas por el sensor de medición (14) y por el sensor de velocidad (22) se sitúan en un rango predefinido alrededor de la velocidad umbral.
8. Excavadora aspiradora según la reivindicación 7,
caracterizada porque
la unidad de control electrónico coopera con los detectores para medir el vacío en el depósito, la presión atmosférica y la temperatura ambiente para limitar la velocidad de rotación del eje de la bomba de aspiración (1) cuando la diferencia de presión entre los puertos de aspiración y descarga de esta bomba alcanza un valor crítico.
ES14193858T 2014-01-09 2014-11-19 Excavadora aspiradora equipada con dispositivos de bombeo de residuos y escombros Active ES2902717T3 (es)

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