SISTEMA DE ASISTENCIA A UN GRUPO HIDRAULICO QUE ALIMENTA CON FLUIDO HIDRAULICO A UN VIBRADOR.

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

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.

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:

• 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,

• 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:

• Un primer bucle de asistencia B₁, 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 C₁, 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).

• Un segundo bucle de asistencia B₂, 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 C₂. 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...

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 (B₁), 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 (C₁) 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 (B₂), 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 (C₂), 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 (C₂) de grado de carga es regulable por parte del usuario.

7. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado porque la consigna (C₂) 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 (C₂) 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 (C₂), 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).