DISPOSITIVO DE CONTROL DE UN MOTOR Y MÉTODO PARA CONTROLAR DICHO MOTOR.

Aparato de bombeo (120) para un sistema de surtidores de fluidos (100) que comprende un vaso (105) que contiene un fluido,

un desagüe (115) y un retorno (135), pudiendo conectarse el aparato de bombeo a una fuente de alimentación (155) que comprende: - una bomba (140) que comprende un orificio de entrada (125) que puede conectarse al desagüe, y una salida (130) que puede conectarse al retorno, estando la bomba adaptada para recibir el fluido procedente del desagüe y lanzar el fluido en chorro a través del retorno; - un motor (145) acoplado a la bomba y que impulsa la bomba; - un detector (170) acoplado al motor y configurado para generar una señal relacionada con la potencia del motor; un conmutador (K1) acoplado al motor y configurado para controlar el menos una característica del motor; caracterizado porque un dispositivo de derivar (150) se encuentra acoplado al detector y al conmutador, estando configurado el dispositivo de derivar para generar un valor de derivada matemática de un parámetro a partir de la señal y controlar el motor basándose en el valor de derivada

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07118064.

Solicitante: A.O. SMITH CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 11270 WEST PARK PLACE MILWAUKEE, WISCONSIN 53224 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: Bartos,Ronald P, Branecky,Brian Thomas, Richardson,Howard.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 8 de Octubre de 2007.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F04D15/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F04 MAQUINAS DE LIQUIDOS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO; BOMBAS PARA LIQUIDOS O PARA FLUIDOS COMPRESIBLES.F04D BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO NO POSITIVO (bombas de inyección de combustible para motores F02M; bombas iónicas H01J 41/12; bombas electrodinámicas H02K 44/02). › Control, p. ej. regulación de las bombas, instalaciones o sistemas de bombeo.
  • F04D15/00D
  • F04D15/00G
  • F04D15/02B2

Clasificación PCT:

  • F04D15/00 F04D […] › Control, p. ej. regulación de las bombas, instalaciones o sistemas de bombeo.
  • F04D15/02 F04D […] › F04D 15/00 Control, p. ej. regulación de las bombas, instalaciones o sistemas de bombeo. › Parada de bombas, o accionamiento de válvulas en caso de funcionamiento indeseable.
  • H02H3/00 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02H CIRCUITOS DE PROTECCION DE SEGURIDAD (indicación o señalización de condiciones de trabajo indeseables G01R, p. ej. G01R 31/00, G08B; localización de defectos a lo largo de las líneas G01R 31/08; dispositivos de protección H01H). › Circuitos de protección de seguridad para desconexión automática respondiendo directamente a un cambio indeseado de las condiciones eléctricas normales de trabajo con o sin reconexión (especialmente adaptados para máquinas o aparatos de tipos especiales o para la protección seccional de sistemas de cables o líneas H02H 7/00; sistemas para conmutación de la alimentación de reserva H02J 9/00).
  • H02H7/08 H02H […] › H02H 7/00 Circuitos de protección de seguridad especialmente adaptados para máquinas o aparatos eléctricos de tipos especiales o para la protección seccional de sistemas de cables o líneas, y efectuando una conmutación automática en el caso de un cambio indeseable de las condiciones normales de trabajo (asociación estructural de órganos de protección con máquinas o aparatos específicos y su protección sin desconexión automática, ver la subclase correspondiente a tales máquinas o aparatos). › para motores dinamoeléctricos.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2363808_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

ANTECEDENTES

La invención se refiere a un dispositivo de control de un motor, y concretamente, a un dispositivo de control para un motor que impulsa una bomba.

Ocasionalmente, en una piscina, dispositivo de hidroterapia, o una aplicación similar para lanzar fluidos en chorro, el desagüe principal puede obstruirse con un objeto, como una toalla o un juguete para piscinas. Cuando esto sucede, la fuerza de succión de la bomba se aplica a la obstrucción, y el objeto se pega al desagüe. A esto se le denomina atrapamiento por succión. Si el objeto tapa sustancialmente el desagüe (como una toalla que cubra el desagüe), se bombeará el agua, que saldrá de la bomba por el lado del desagüe. Finalmente, la bomba se vaciará, los cierres estancos se fundirán y la bomba podrá sufrir daños.

Hay otro tipo de atrapamiento al que se denomina atrapamiento mecánico. El atrapamiento mecánico se produce cuando un objeto, tal como una toalla o un juguete para piscinas, se atasca en la tapadera del desagüe. El atrapamiento mecánico también puede afectar al funcionamiento de la bomba.

Se han propuesto diversas soluciones para el atrapamiento mecánico y el atrapamiento por succión. Por ejemplo, cuando se construyen nuevas piscinas, estas pueden disponer de dos desagües, de forma que si un desagüe se atasca, el otro pueda seguir fluyendo libremente y no produciéndose un atrapamiento por vacío. Sin embargo, esto no sirve de ayuda en el caso de las piscinas existentes, ya que el añadir un segundo desagüe a una piscina excavada en el suelo y que sólo tenga un desagüe resulta muy difícil y costoso. Las modernas tapaderas de desagüe de las piscinas también estás diseñadas de forma que no pueda quedarse ningún objeto atrapado en la tapadera.

Como ejemplo adicional, varios fabricantes ofrecen sistemas conocidos como Sistemas de Seguridad de Liberación de Vacío (SVRS). Los sistemas SVRS suelen incluir varias capas de protección, para impedir tanto el atrapamiento por succión como el mecánico. La mayor parte de las SVRS utilizan válvulas hidráulicas de seguridad que se acoplan al lado de succión de la bomba. La válvula está diseñada para liberar fluido (abrirse a la atmósfera) en el caso de que el vacío (o la presión) en el interior de la tubería de desagüe supere un umbral predeterminado, liberando de este modo la obstrucción. Estas válvulas pueden resultar muy eficaces para liberar la succión desarrollada en estas circunstancias. Desgraciadamente, presentan una serie de problemas técnicos que limitan su utilización.

El documento EP 0246769 A2 describe un aparato de bombeo que presenta las características del preámbulo de la reivindicación 1.

La invención proporciona un aparato de bombeo y un método para controlar un motor para impulsar un aparato de bombeo, de acuerdo con lo definido en las reivindicaciones adjuntas.

Se apreciarán otras características y aspectos de la invención tras el estudio de la descripción detallada y de las figuras adjuntas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La figura 1 es una representación esquemática de un dispositivo de hidroterapia con surtidores que incorpora la invención.

La figura 2 es un organigrama de un primer dispositivo de control que puede utilizarse con el dispositivo de hidroterapia de la figura 1.

Las figuras 3A y 3B son esquemas eléctricos del primer dispositivo de control mostrado en la figura 2.

La figura 4 es un organigrama de un segundo dispositivo de control que puede utilizarse con el dispositivo de hidroterapia mostrado en la figura 1.

Las figuras 5A y 5B son esquemas eléctricos del segundo dispositivo de control que se muestra en la figura

4.

La figura 6 es un organigrama de un tercer dispositivo de control capaz de utilizarse con el dispositivo de hidroterapia mostrado en la figura 1.

La figura 7 es un gráfico que muestra una señal de potencia de entrada y una señal de potencia derivada respecto del tiempo.

La figura 8 es un organigrama que muestra un diagrama de observación del modelo.

La figura 9 es un gráfico que muestra una señal de potencia de entrada y una señal de potencia procesada respecto del tiempo.

La figura 10 es un gráfico que muestra un las lecturas de un promedio de la señal de potencia de entrada y un valor de umbral en función del tiempo.

La figura 11 es un gráfico que muestra los datos de caracterización y los datos de presión del fluido a partir del caudal.

La figura 12 es es una tabla que muestra una relación numérica entre la potencia de entrada y el par.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Antes de comentar en mayor detalle las realizaciones de la invención, debe entenderse que la aplicación de la invención no se limita a los detalles de construcción ni a la disposición de los componentes que se recoge en la siguiente descripción o que se muestra en las siguientes figuras. La invención es susceptible de otras realizaciones y de ejecutarse o llevarse a la práctica de diversas formas. Asimismo, debe entenderse que la fraseología y la terminología utilizadas en este documento tienen una finalidad descriptiva, y no deberían considerarse como limitativas. La utilización en este documento de las formas “incluyendo”, “comprendiendo” o “teniendo” y de las variaciones de estos vocablos pretende incluir los elementos que se relacionan a continuación, y sus equivalentes, así como otros elementos adicionales. A menos que se limite o especifique en otro sentido, los términos “montado”, “conectado”, “soportado”, y “acoplado” y las variaciones de los mismos se utilizan en una forma muy amplia e incluyen montajes, conexiones, soportes y acoplamientos directos e indirectos. Asimismo, “conectado” y “acoplado” no se limitan a conexiones o acoplamientos físicos o mecánicos.

La figura 1 representa esquemáticamente un dispositivo de hidroterapia 100 que incorpora la invención. No obstante, la invención no se limita al dispositivo de hidroterapia 100 y puede utilizarse con otros sistemas de fluidos a presión (por ejemplo, piscinas, “jacuzzis”, bañeras de hidromasaje, etc.). También se ha previsto que la invención pueda utilizarse en otras aplicaciones (por ejemplo, aplicaciones de bombeo de fluidos).

Como se muestra en la figura 1, el dispositivo de hidroterapia 100 incluye un vaso 105. Tal y como se utiliza en el presente documento, el vaso 105 es una vasija hueca, tal como una bañera, piscina, depósito o tanque que alberga una carga. La carga incluye un fluido, tal como agua clorada, y puede incluir uno o más ocupantes u objetos. El dispositivo de hidroterapia incluye también un sistema de impulsión de fluido 110 acoplado al vaso 105. El sistema de impulsión de fluido 110 incluye un desagüe 115, un aparato de bombeo 120 con una entrada 125 acoplada al desagüe y una salida 130, y un retorno 135 acoplado a la salida 130 del aparato de bombeo 120. El aparato de bombeo 120 incluye una bomba 140, un motor 145, acoplado a la bomba 140, y un dispositivo de control 150 para el control del motor 145. En el caso de las construcciones que se definen en este documento, la bomba 140 es una bomba centrífuga, y el motor 145 es un motor de inducción (por ejemplo, un motor de condensador de arranque o un motor de inducción con condensador; un motor de inducción de fase partida; un motor de inducción trifásico; etc.). No obstante, la invención no se limita a este tipo de bomba o motor. Por ejemplo, puede utilizarse un motor de corriente continua (CC) sin escobillas en una aplicación de bombeo diferente. En el caso de otras construcciones, un sistema de hidroterapia puede incluir múltiples desagües, múltiples retornos o incluso múltiples sistemas de desplazamiento de fluidos.

Haciendo nuevamente referencia a la figura 1, el vaso 105 alberga un fluido. Cuando el sistema de impulsión de fluido 110 está activo, la bomba 140 hace que el fluido se desplace desde el desagüe 115, a través de la bomba 140, y se lance en chorro en el vaso 105. Esta operación de bombeo tiene lugar cuando el dispositivo de control 150 suministra de forma controlada energía al motor 145, lo que produce un movimiento mecánico del motor 145. El acoplamiento del motor 145 (por ejemplo, un acoplamiento directo o un acoplamiento indirecto a través... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Aparato de bombeo (120) para un sistema de surtidores de fluidos (100) que comprende un vaso (105) que contiene un fluido, un desagüe (115) y un retorno (135), pudiendo conectarse el aparato de bombeo a una fuente de alimentación (155) que comprende:

- una bomba (140) que comprende un orificio de entrada (125) que puede conectarse al desagüe, y una salida (130) que puede conectarse al retorno, estando la bomba adaptada para recibir el fluido procedente del desagüe y lanzar el fluido en chorro a través del retorno;

- un motor (145) acoplado a la bomba y que impulsa la bomba;

- un detector (170) acoplado al motor y configurado para generar una señal relacionada con la potencia del motor; un conmutador (K1) acoplado al motor y configurado para controlar el menos una característica del motor;

caracterizado porque

un dispositivo de derivar (150) se encuentra acoplado al detector y al conmutador, estando configurado el dispositivo de derivar para generar un valor de derivada matemática de un parámetro a partir de la señal y controlar el motor basándose en el valor de derivada.

2. Aparato de bombeo de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de derivar incluye un microdispositivo de control (185).

3. Aparato de bombeo de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de derivar está configurado para calcular una pluralidad de valores indicativos del parámetro, y en el que el dispositivo de derivar genera valor de derivada mediante generación de una aproximación discreta del valor de derivada, a partir de la pluralidad de valores.

4. Aparato de bombeo de la reivindicación 1, en el que el detector incluye un detector de tensión (165) configurado para generar una primera señal relacionada con la tensión aplicada al motor, y un detector de corriente (170) configurado para generar una segunda señal relacionada con la corriente aplicada al motor, y en el que el dispositivo de derivar está configurado para generar el valor de derivada a partir de la primera y de la segunda señales.

5. Aparato de bombeo de la reivindicación 1, en el que el detector incluye un detector de tensión (165) y un detector de corriente (170) incluyendo el parámetro una potencia de entrada al motor, e incluyendo el valor de derivada un valor de derivada matemática de la potencia de entrada al motor.

6. Aparato de bombeo de la reivindicación 5, en el que el dispositivo de derivar está configurado para determinar la potencia de entrada al motor a partir de las señales procedentes de los detectores de tensión y corriente, y para determinar el valor de derivada a partir de la potencia de entrada al motor.

7. Aparato de bombeo de la reivindicación 1, en el que el valor de derivada está configurado adicionalmente para supervisar el valor de derivada, determinar si el valor de derivada supervisado indica la existencia de un caudal de fluido no deseado a través de la bomba y controlar el motor para interrumpir el funcionamiento de la bomba cuando dicha determinación indica un flujo no deseado de fluido a través de la bomba y se da un valor cero u otras condiciones adicionales.

8. Método para controlar un motor (145) que impulsa un aparato de bombeo (120) en una aplicación para bombear fluidos, incluyendo el aparato de bombeo una bomba (140) con una entrada (125) para recibir un fluido y una salida

(130) para vaciar el fluido, y el motor acoplado a la bomba para impulsar la bomba, incluyendo dicho método:

- detectar una corriente del motor;

- detectar una tensión del motor; caracterizado por

- generar un valor de derivada matemática de la potencia del motor, a partir de la tensión y de la corriente detectadas;

- determinar si el valor de derivada indica una condición de funcionamiento de la bomba; y

- controlar el motor que impulsa la bomba a partir de dicha condición de funcionamiento de la bomba.

9. Método de la reivindicación 8, que comprende asimismo obtener un valor de la potencia del motor a partir de la tensión y de la intensidad detectadas, y en el que el valor de derivada incluye un valor de derivada matemática de la potencia del motor.

10. Método de la reivindicación 8, en el que la condición de funcionamiento de la bomba es un caudal no deseado de fluido circulante a través de la bomba.

11. Método de la reivindicación 8, en el que el aparato de bombeo comprende un detector de tensión (165) y un

detector de corriente (170), en el que la detección de una tensión del motor comprende detectar una tensión aplicada al motor con el detector de tensión, y en el que detección de la corriente del motor comprende detectar una corriente que circula a través del motor mediante el detector de corriente.

12. Aparato de bombeo de la reivindicación 1, en el que el parámetro incluye un par motor o un factor de potencia del motor, y el valor de derivada incluye un valor de derivada matemática del par motor o del factor de potencia del motor.

 

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