ES2923388T3 - Acumulador de vejiga hidroneumático monitorizado - Google Patents

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Abstract

Acumulador de vejiga hidroneumático con un recipiente a presión 1, que tiene una vejiga 2, una entrada de aceite 3, una entrada de gas 4 y un sensor de presión 5, al menos un sensor de temperatura 6 y unidades de evaluación 7, 11, y está diseñado para medir la temperatura en al menos dos puntos con dos sensores de temperatura adicionales 8, 9 y registrar tanto un perfil de presión a lo largo del tiempo como la diferencia de temperatura en la memoria y compararlos con los valores de consigna. Además, se reivindica un método para controlarlo y su uso en una máquina. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Acumulador de vejiga hidroneumático monitorizado
La invención se refiere a un acumulador de vejiga hidroneumático según la reivindicación 1, a un procedimiento y su monitorización según la reivindicación 5 así como a su uso según la reivindicación 6.
Por un acumulador de vejiga se entiende un acumulador hidroneumático especial en donde una vejiga flexible funciona como elemento de separación entre un amortiguador de gas comprimible y un medio con capacidad de fluir denominado también líquido de servicio.
Se considera líquido de servicio a los medios de presión en instalaciones hidráulicas como aceite hidráulico u otros fluidos a presión, pero también lubricantes o refrigerantes.
Los acumuladores se componen de un depósito a presión y la vejiga de acumulador anteriormente citada, así como de los grupos de válvula necesarios para las conexiones en el lado del gas y del medio.
La mayoría de los fabricantes de sistemas hidráulicos importantes ofrecen acumuladores hidráulicos de este tipo.
El documento DE 10 2009 010 775 A1 describe un acumulador hidráulico para el alojamiento de al menos un volumen parcial de un líquido sometido a presión, en donde el acumulador hidráulico presenta una carcasa con al menos un punto de conexión a un equipo hidráulico, como un circuito hidráulico. Una memoria de datos es componente del acumulador hidráulico y puede leerse mediante un lector y/o registrador dispuesto fuera del acumulador hidráulico.
En un tipo de realización en la carcasa del acumulador hidráulico está dispuesto un elemento de separación mediante el cual están separados dos espacios de trabajo. La memoria de datos puede presentar un sensor para registrar la presión y/o la temperatura. En el caso de un sensor de presión puede averiguarse la presión en el espacio de gas y enviarse una señal de aviso al lector y/o registrador o un equipo de control cuando la presión no alcanza y/o supera un valor que puede especificarse.
El documento DE 102011 100532 A1 describe entre otros un acumulador de vejiga, en donde el paso al menos de un medio debe poder detectarse a través del equipo de separación en el otro espacio de medio. Un equipo de medición que sirve para la prueba de estanqueidad debe presentar al menos un sensor dispuesto en el lado del gas.
Además de sensores térmicos para determinar la conductibilidad térmica se proponen también procedimientos de medición ópticos como mediciones de dispersión de luz o la determinación de la luminiscencia, la medición de la conductividad eléctrica, de las propiedades dieléctricas, procedimientos de medición químicos o físicos, como la medición del medio que presenta vibraciones.
El documento DE 10 2009 032 859 describe un acumulador de vejiga con sensores de presión y de temperatura según el preámbulo de la reivindicación 1.
Se consideran desventajosos el gasto de medición enorme en parte, así como las adaptaciones al medio, es decir, el combustible, necesarias en los procedimientos de medición indicados.
El objetivo de la invención consiste en mantener a un mínimo el gasto de medición e indicar un equipo de medición adecuado para en la medida de lo posible todos los carburantes en cuestión. Además, la disposición debe poder ser asequible, fácil de manejar y poder estar dispuesta al menos parcialmente también fuera de los medios. En particular deben detectarse también cambios “graduales” (mantenimiento predictivo).
El objetivo de la invención se resuelve con las características de la reivindicación 1. La reivindicación 5 describe el procedimiento según la invención. Las reivindicaciones dependientes se refieren a configuraciones ventajosas de la invención. La reivindicación 6 se refiere al uso del acumulador de vejiga.
La idea esencial de la invención consiste en recurrir a sensores de presión y/o de temperatura con frecuencia ya existentes y disponerlos y evaluar los de tal modo que pueda detectarse un daño, en particular la fatiga de la vejiga, mediante una unidad de evaluación conectada con los sensores.
Para ello están previstos al menos un sensor de presión y al menos tres sensores de temperatura. Según la invención el sensor de presión está dispuesto en el lado del gas o en el lado del medio (lado del aceite), un primer sensor de temperatura está dispuesto en un grupo de válvulas y los dos otros sensores de temperatura están dispuestos a altura diferente junto a o en el acumulador de vejiga. Según el procedimiento según la invención la presión de medio y/o la presión de gas, la temperatura de medio y una diferencia de temperatura se determinan en la zona de la vejiga, en donde la evaluación se realiza mediante la comparación con valores teóricos.
Las realizaciones siguientes sirven para explicación del procedimiento según la invención. El fallo de un acumulador de presión se hace notable, entre otros, porque en un régimen de presión específico la cantidad de líquido necesaria ya no puede absorberse o suministrarse más, en donde el fallo con frecuencia se provoca mediante una presión de gas errónea. Por consiguiente, mediante una monitorización permanente estática y dinámica de la presión de llenado pueden evitarse fallos, y la vida útil de la instalación puede prolongarse mediante una monitorización previsora y un mantenimiento asociado a esta (mantenimiento predictivo).
Dado que la presión medida de manera estática indica únicamente si la presión de llenado se encuentra en un régimen permitido, la monitorización de presión dinámica puede indicar cambios de la vejiga, véase la figura 3. No obstante, en oposición a un acumulador de émbolo, en el caso de un acumulador de vejiga pueden producirse fallos por regla general espontáneamente al reventar la vejiga. En primer lugar va a aclararse en qué medida se hace notar el reventón de la vejiga mediante fugas de gas o de líquido. En todo caso la presión de llenado disminuye de manera espontánea.
Un indicio adicional para la modificación de la vejiga son diferencias de temperatura en particular entre la entrada de gas o de aceite y el depósito o en la vejiga. Por lo tanto se proponen tres sensores de temperatura evaluados permanentemente dispuestos según la invención para detectar un comportamiento de temperatura que cambia lentamente (mantenimiento predictivo).
Para un acumulador de vejiga que funciona cíclicamente se propone como concepto de diagnóstico:
1. Registrar el número de cambios de presión cíclicos (ciclos)
2. Registrar el tiempo entre los ciclos individuales
3. Medir la temperatura en la entrada, en el centro y en el extremo superior del acumulador
4. Medir la presión estáticamente, comprobar si la presión se encuentra en el intervalo teórico
5. Medir la presión dinámicamente para registrar el tiempo entre los ciclos individuales
6. Medir la presión dinámicamente para detectar cambios en la vejiga.
El valor de medición indicado puede integrarse sin más ventajosamente en un sistema de monitorización de condición (Condition Monitoring) de una instalación de presión, por ejemplo una máquina.
Otras ventajas de la invención consisten en que se emplean sensores de presión o sensores de temperatura ya existentes y los sensores de temperatura adicionales propuestos pueden montarse fácilmente y sin contacto de medios sobre/en la carcasa del depósito a presión.
Una unidad de evaluación independiente por regla general no es necesaria porque pueden emplearse unidades de control generalmente existentes. Por consiguiente, la invención permite una monitorización asequible del acumulador de vejiga citado, lo que sirve para mejorar la inmunidad ante interferencias. Una monitorización a distancia a través de una red local o el internet es también posible.
La invención se explica con más detalle mediante el dibujo:
La figura 1 muestra un acumulador de vejiga según la invención en representación parcialmente seccionada Fig. 2 muestra una selección de los sensores de presión y de temperatura necesarios
Fig. 3 muestra desarrollos típicos de presión con vejiga intacta y sin vejiga (o con vejiga reventada)
Fig. 4 muestra esquemáticamente las unidades de evaluación conectadas con los sensores de la figura 2.
La figura 1 muestra un acumulador de vejiga según la invención con un depósito 1 a presión, que presenta un acumulador (de gas) 2, una entrada 3 de aceite, una entrada 4 de gas y un sensor 5 de presión, un primer sensor 6 de temperatura y dos sensores 8 y 9 de temperatura adicionales.
La entrada 4 de gas presenta una válvula 15 de gas cubierta por una caperuza 14 de protección. Se indica que también en este caso puede efectuarse una medición de presión.
La disposición según la invención se configura para medir, además de la presión y de la temperatura en la entrada 3 de medios también la temperatura en al menos dos puntos, en el centro y en el extremo superior del acumulador, y transmitirla a unidades 7 de evaluación no representadas para la presión y 11 para los diversos puntos de medición de temperatura. Esta disposición según la invención puede realizarse de manera asequible y fácil de montar.
Mediante el envejecimiento de la vejiga 2 con difusión elevada o mediante deterioro de la misma pueden tener lugar microfugas o perforaciones del aceite en el depósito de gas. Tan pronto como el aceite sube internamente con ello al nivel de sensor de temperatura 8 y el gas se hace retroceder más y más, se produce allí un nuevo nivel de temperatura que indica indirectamente este problema. Al mismo tiempo la “elasticidad” de toda la instalación disminuye debido a una reserva de gas que se reduce, modificando así la dinámica esencialmente y mostrándose en una señal de presión claramente diferente (véase figura 3). Por consiguiente, al solaparse estos dos efectos de dinámica de presión reducida al mínimo y diferencias de temperatura que cambian y se reducen a un mínimo de los dos sensores de temperatura superiores 8, 9 con respecto al sensor de temperatura 6 inferior original para el líquido hidráulico, puede realizarse una detección inequívoca y clara del retroceso creciente del volumen de gas y con ello la ausencia creciente de comportamiento de amortiguación y una solicitación excesiva de la máquina asociada a ello debido a la ausencia de amortiguación o compensación de dinámicas de máquinas y de bombeo.
La figura 2 muestra los sensores necesarios. Están representados tres sensores de temperatura del tipo PT100 y un sensor de presión PT5301 del solicitante. Naturalmente pueden emplearse también sensores similares de otros fabricantes. Para los tres sensores de temperatura PT100 son necesarios convertidores señalados con 10 (PT100 - sensor de temperatura a 4-20 mA).
La figura 3 muestra desarrollos típicos de presión con vejiga intacta y sin vejiga o con vejiga reventada. Tal como se distingue sin dificultad una vejiga reventada debido a un curso de presión puede detectarse sin problemas. No obstante, deben detectarse ya a tiempo deterioros de la vejiga, fugas y fatiga de material (mantenimiento predictivo).
La figura 4 muestra las unidades de evaluación que van a conectarse con los sensores de la figura 2.
Las señales des sensor de presión 5 se evalúan mediante una unidad de diagnóstico señalada con 7 para sensores de vibraciones del tipo VSE100 del solicitante.
Las señales de los tres sensores de temperatura se alimentan a un módulo de armario de distribución AS-Interface señalado con 11 del tipo AC3222 del solicitante.
Como fuente de alimentación 13 sirve un suministro de corriente AS-Interface del tipo AC1258 del solicitante. Las unidades de evaluación 7 y 11 están conectadas con un maestro IO-Link con interfaz Ethernet/IP AL1920 del solicitante. Está designada con 12 y sirve para la comunicación con el exterior, en particular con unidades de control de orden superior.
No se representa explícitamente el cableado que resulta familiar al experto.
Dado que al experto esta disposición le resultará clara sin más la explicación puede ser breve.
Las unidades de evaluación 7 y/u 11 contienen grupos de parámetros para los sensores así como el software necesario para su evaluación y realización del procedimiento de evaluación según la invención, en donde la evaluación puede realizarse igualmente en una unidad de control y de evaluación de orden superior.
Referencias
1 Depósito a presión
2 Vejiga (vejiga de gas)
3 Entrada de aceite / entrada de medios
4 Entrada de gas
5 Sensor de presión, por ejemplo un PT5301 del solicitante
6 Primer sensor de temperatura (para el medio), p.ej. un PT 100
7 Unidad de evaluación, p.ej. un VSE 100 del solicitante para hasta 6 sensores
8 Segundo sensor de temperatura (para la vejiga de gas), p.ej. un PT100
9 Tercer sensor de temperatura (para la vejiga de gas), p.ej. un PT 100
10 Convertidor PT100 - sensor de temperatura a 4-20 mA (3x)
11 Armario de distribución, por ejemplo un módulo de armario de distribución AS-Interface AC3222
12 Conmutador Ethernet, p.ej. un maestro IO-Link con interfaz Ethernet/IP AL1920
13 Fuente de alimentación, por ejemplo un suministro de corriente AC1258 AS-Interface
14 Caperuza de cierre
15 Válvula de gas

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Acumulador de vejiga hidroneumático con un depósito (1) a presión que presenta una vejiga (2), una entrada (3) de aceite, una entrada (4) de gas y un sensor (5) de presión, al menos un sensor (6) de temperatura y unidades (7, 11) de evaluación para presión y temperatura, caracterizado por que está configurado para medir temperaturas en al menos dos puntos adicionales con dos sensores (8, 9) de temperatura adicionales y registrar tanto un curso de presión temporal como la diferencia de temperatura en el acumulador y compararlos con valores teóricos.
  2. 2. Acumulador de vejiga hidroneumático según la reivindicación 1, caracterizado por que se registra y se evalúa la presión de aceite.
  3. 3. Acumulador de vejiga hidroneumático según la reivindicación 1, caracterizado por que se registra y se evalúa la presión de gas.
  4. 4. Acumulador de vejiga hidroneumático según la reivindicación 1, caracterizado por que se registra y se evalúa la diferencia de presión de aceite y de gas.
  5. 5. Procedimiento para monitorizar un acumulador de vejiga hidroneumático según una de las reivindicaciones 1 a 4 con las siguientes etapas de procedimiento:
    - registrar el número de cambios de presión cíclicos (ciclos)
    - registrar el tiempo entre los ciclos individuales
    - medir la temperatura en la entrada, en el centro y en el extremo del acumulador - medir estáticamente la presión, comprobar si la presión se encuentra en el intervalo teórico - medir dinámicamente la presión para registrar el tiempo entre los ciclos individuales
    - medir dinámicamente la presión para detectar cambios en la vejiga.
  6. 6. Uso de un acumulador de vejiga hidroneumático según una de las reivindicaciones 1 a 4 en una máquina.
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