Dispositivo de vibración para un aparato transportador, capaz de transportar una carga metálica,

hacia un depósito (15) de una planta de fusión (13), en el que dicho aparato transportador comprende, al menos, una estructura de soporte (20), sustancialmente rectangular, con un canal transportador (21) asociado, y soportada por elementos de soporte (27) que permiten que dicho canal transportador (21) oscile, o vibre, al menos en una dirección longitudinal (X), permaneciendo sustancialmente horizontal, y en el que dicho dispositivo de vibración (10) está fijado a dicha estructura de soporte (20) y comprende, al menos, un primer par de masas excéntricas (35a, 36a) montadas fuera del eje, sobre dos árboles de soporte (40, 41) correspondientes, capaces de girar en sincronía entre sí, y un segundo par de masas excéntricas (35b, 36b) montadas fuera del eje, sobre dos árboles de soporte (42, 43) correspondientes, siendo capaces dichos árboles de soporte (40, 41, 42, 43) de girar en sincronía entre sí para provocar, debido al efecto de las fuerzas centrífugas generadas por dichas masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b), un movimiento vibratorio, a una frecuencia determinada, de dicha estructura de soporte (20) y del canal de transportador asociado (21) para suministrar, de esta manera, dicha carga metálica con respecto a dicho canal transportador (21), de una manera sustancialmente constante, hacia dicho depósito (15), en el que al menos una primera masa excéntrica (35a) de dicho primer par de masas excéntricas (35a, 36a) está angularmente desfasado en un ángulo (φ) distinto de cero, con respecto a la segunda masa excéntrica (36a) del mismo par de masas excéntricas (35a, 36a), caracterizado porque durante la etapa de puesta en marcha, cada par de dichas masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b) es capaz de situarse en una posición de referencia angular determinada con respecto a dicha dirección longitudinal (X)

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un dispositivo de vibración, que puede aplicarse ventajosamente en un aparato para transportar una carga metálica, que consiste, por ejemplo, en chatarra de hierro, hierro esponjoso caliente o frío (DRI), lingotes de hierro fríos, u otros, incluso en grandes cantidades, del orden de aproximadamente 3 toneladas por minuto para chatarra de hierro, y hasta 8 toneladas por minuto para otros tipos de carga, a un depósito, que puede ser un horno de fusión, por ejemplo de tipo de arco eléctrico, o una tolva de almacenamiento de chatarra. El dispositivo de vibración es del tipo que comprende, al menos, un par de masas excéntricas conectadas entre sí para girar en direcciones recíprocamente opuestas y en sincronía, y es capaz de hacer vibrar, a una frecuencia determinada, un canal transportador y la estructura de soporte relativa del aparato, con respecto a la parte fija de este último. Debido a la fase angular particular entre las dos masas excéntricas de cada par, su ensamblaje en los árboles de rotación respectivos, y su colocación durante la etapa de puesta en marcha, el dispositivo de vibración es capaz de hacer vibrar aparatos que tienen una longitud mayor de 50 m y que pesan incluso más de 100 toneladas, sin ningún problema relacionado con las resonancias de los propios aparatos y con un consumo de energía limitado. El documento GB-A-1.084.304 desvela un dispositivo de vibración y un procedimiento para determinar la posición de referencia angular inicial de un par de masas excéntricas, de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 15, respectivamente.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los documentos de patente GB-A-828.219, GB-A-1.084.304, JP-A-55089118, JP-A55140409, US-A-2.951.581, US-A-3.604.555 y US-A-3.834.523 desvelan diferentes tipos de dispositivos de vibración, con masas excéntricas rotatorias, aplicados en aparatos transportadores de tipo vibratorio u oscilatorio, para transportar una carga metálica a un depósito de una planta de fusión; el depósito puede ser un horno de fusión o una tolva de almacenamiento de chatarra, que a su vez descarga después la carga metálica en el horno de fusión.

Se sabe que, cuando dichos aparatos tienen que instalarse en las plantas de fusión que tienen una gran capacidad de producción, es decir, más de 100 toneladas por hora, tienen una longitud de varios cientos de metros, para poder ofrecer, por un lado, un plano de carga adecuado y, por otro lado, un segmento suficientemente largo para poder precalentar la carga metálica mientras se está transportando. Cada aparato debe dimensionarse entonces tal como para soportar una carga metálica con un peso de varias decenas de toneladas.

Para soportar dichas cargas altas, cada uno de los aparatos conocidos más recientes

comprende una estructura de soporte bastante pesada, incluso más de cien toneladas, sobre la que se monta un dispositivo de vibración. Dichas estructuras de soporte tienen un canal transportador montado en la parte superior y están soportadas por elementos de soporte que les permiten oscilar o vibrar, principalmente a lo largo de su eje longitudinal, mientras que aún permanecen sustancialmente horizontales.

Los dispositivos de vibración conocidos, asociados con dichos aparatos transportadores, normalmente consisten en uno o más pares de masas excéntricas, que giran en sincronía entre sí, para generar un movimiento vibratorio que se transmite a la estructura de soporte y al canal transportador relativo.

La estructura de soporte, el canal transportador y el dispositivo de vibración forman, de esta manera, un bloque o grupo estructural que tiene su propia frecuencia de resonancia. Las aceleraciones longitudinales conferidas al bloque estructural por el dispositivo de vibración provocan un movimiento relativo de la carga metálica con respecto al canal transportador.

Las fuerzas generadas por las masas rotatorias del dispositivo de vibración, por lo tanto, no solo deben ser muy altas, del orden de 106 N, es decir, capaces de inducir una fuerza horizontal y alterna adecuada al bloque estructural, sino también tales que confieran a este último tanto aceleraciones adecuadas, del orden de al menos 10 m/s2, y también una frecuencia de oscilación que se desvíe considerablemente de las frecuencias de resonancia del bloque estructural, con o sin la carga metálica cargada en su interior.

En particular, a partir del documento GB-A-1.084.304 se conoce un mecanismo vibratorio montado en un transportador y que comprende un mecanismo impulsor que incluye dos pares de masas rotatorias no equilibradas, dispuesto de manera que las dos masas de cada par giran en direcciones opuestas y a la misma velocidad. Los dos pares de masas están conectados mediante un engranaje, de manera que uno de los pares de masas tiene dos veces la velocidad del otro par de masas.

Un primer problema técnico, no resuelto por los dispositivos de vibración conocidos, es tener masas excéntricas dispuestas de tal manera que, al girar, generen dichas fuerzas de una manera adecuada, pero que al mismo tiempo no desarrollen fenómenos vibratorios no deseados, que son negativos para el aparato en su conjunto y que, adicionalmente, requieran un consumo de energía tan limitado como sea posible para hacerlas girar.

Otro problema técnico, no resuelto por los dispositivos de vibración conocidos, es evitar que se generen fenómenos de aceleración vertical sobre la estructura de soporte, en la puesta en marcha del dispositivo de vibración, cuando el canal transportador, la carga metálica contenida en su interior y la estructura de soporte relativa tienen que ponerse en movimiento. Dichos fenómenos provocarían el mal funcionamiento y/o roturas del aparato transportador, que requeriría interrupciones consecuentes para el mantenimiento de este último, con un daño grave al procedimiento de producción y a la planta de fusión en su totalidad.

Otro problema técnico, no resuelto por los dispositivos de vibración conocidos, es el ensamblaje de las masas excéntricas individuales en los árboles correspondientes, que les hacen girar; este ensamblaje no sólo es ventajosamente de tipo amovible, sino que también debe hacerse de una manera tal que las propias masas mantengan su posición sin cambiar con el tiempo, y que no haya un aflojamiento o desviación de las masas con respecto a los árboles de soporte, a pesar de las altas fuerzas centrífugas a las que están sometidas durante la rotación.

El Solicitante ha concebido, ensayado y realizado la presente invención para superar los inconvenientes del estado de la técnica y resolver los problemas técnicos anteriores. SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se expone y caracteriza en las reivindicaciones independientes 1 y 15, respectivamente, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la invención o variantes de la idea inventiva principal.

Los problemas técnicos anteriores se resuelven mediante un dispositivo de vibración de acuerdo con la presente invención, que está fijado a una estructura de soporte de un aparato transportador capaz de transportar una carga metálica hacia un depósito de una planta de fusión. El dispositivo de vibración comprende, al menos, un primer par de masas excéntricas montadas fuera del eje, sobre dos árboles de soporte correspondientes, capaces de girar en sincronía entre sí, tal como para provocar, debido al efecto de las fuerzas centrífugas generadas por dichas masas excéntricas, un movimiento vibratorio, a una frecuencia determinada, de dicha estructura de soporte y del canal transportador asociado, para suministrar, de esta manera, dicha carga metálica con respecto a dicho canal transportador de una manera sustancialmente constante hacia dicho depósito.

De acuerdo con una característica de la presente invención, una primer masa excéntrica, por ejemplo la más pequeña, de dicho par de masas excéntricas, está desfasada angularmente en un ángulo ϕ, diferente de cero, con respecto a la segunda masa excéntrica, mayor que la primera, del par de masas excéntricas. El ángulo ϕ está comprendido, ventajosamente, entre 20º y 60º y, preferentemente, es de aproximadamente 45º.

El dispositivo de vibración comprende también un segundo par de masas excéntricas, dispuesto en el lado opuesto con respecto a dicha estructura de soporte, y sustancialmente especular con respecto al primer par de masas excéntricas.

Los...

1. Dispositivo de vibración para un aparato transportador, capaz de transportar una carga metálica, hacia un depósito (15) de una planta de fusión (13), en el que dicho aparato transportador comprende, al menos, una estructura de soporte (20), sustancialmente rectangular, con un canal transportador (21) asociado, y soportada por elementos de soporte

(27) que permiten que dicho canal transportador (21) oscile, o vibre, al menos en una dirección longitudinal (X), permaneciendo sustancialmente horizontal, y en el que dicho dispositivo de vibración (10) está fijado a dicha estructura de soporte (20) y comprende, al menos, un primer par de masas excéntricas (35a, 36a) montadas fuera del eje, sobre dos árboles de soporte (40, 41) correspondientes, capaces de girar en sincronía entre sí, y un segundo par de masas excéntricas (35b, 36b) montadas fuera del eje, sobre dos árboles de soporte (42, 43) correspondientes, siendo capaces dichos árboles de soporte (40, 41, 42, 43) de girar en sincronía entre sí para provocar, debido al efecto de las fuerzas centrífugas generadas por dichas masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b), un movimiento vibratorio, a una frecuencia determinada, de dicha estructura de soporte (20) y del canal de transportador asociado (21) para suministrar, de esta manera, dicha carga metálica con respecto a dicho canal transportador (21), de una manera sustancialmente constante, hacia dicho depósito (15), en el que al menos una primera masa excéntrica (35a) de dicho primer par de masas excéntricas (35a, 36a) está angularmente desfasado en un ángulo (ϕ) distinto de cero, con respecto a la segunda masa excéntrica (36a) del mismo par de masas excéntricas (35a, 36a), caracterizado porque durante la etapa de puesta en marcha, cada par de dichas masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b) es capaz de situarse en una posición de referencia angular determinada con respecto a dicha dirección longitudinal (X).

2. Dispositivo de vibración como en la reivindicación 1, caracterizado porque dichos dos pares de masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b) están controlados por dos motores eléctricos (49, 59) correspondientes, cada uno de los cuales puede activarse y controlarse individualmente, o en sincronía con el otro motor eléctrico.

3. Dispositivo de vibración como en la reivindicación 2, caracterizado porque cada uno de dichos motores eléctricos (49, 59) está conectado a un primero de dichos árboles de soporte (41, 43) del par de masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b) correspondiente, mientras que el otro de dichos árboles de soporte (40, 2) del par de masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b) correspondiente está engranado con el primer árbol de soporte (41, 43).

4. Dispositivo de vibración como en la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque dichos motores eléctricos (49, 59) son capaces de girar en direcciones recíprocamente opuestas.

5. Dispositivo de vibración como en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para cada par de dichas masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b), dicha primera masa excéntrica (35a, 35b) es capaz de girar a una velocidad angular que es el doble de la de dicha segunda masa excéntrica (36a, 36b).

6. Dispositivo de vibración como en la reivindicación 1, caracterizado porque en dicha posición de referencia angular la segunda masa excéntrica (36a, 36b) de cada par de dichas masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b) tiene su baricentro situado sustancialmente sobre un eje (a, b) que pasa a través del eje de rotación del árbol de soporte correspondiente (41, 43) y que está en ángulo según un valor predeterminado (α) con respecto a dicha dirección longitudinal (X), y que dicho valor predeterminado (α) es una función de la masa global de las partes en movimiento de dicho aparato transportador (11, 12), y de su rigidez.

7. Dispositivo de vibración como en las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque durante la etapa de puesta en marcha, dichos motores eléctricos (49, 59) son capaces de hacer girar a dichas masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b) primero lentamente hacia dicha posición de referencia angular, sustancialmente sin provocar ninguna oscilación sobre dicha estructura de soporte (20), y posteriormente conferirles la aceleración necesaria para provocar dicho movimiento vibratorio.

8. Dispositivo de vibración como en la reivindicación 7, caracterizado porque los medios sensores (70) son capaces de detectar dicha posición de referencia angular para controlar, en consecuencia, dichos motores eléctricos (49, 59).

9. Dispositivo de vibración como en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el peso de dicha estructura de soporte (20) y del canal de transportador relativo (21) es del orden de aproximadamente 100 toneladas, caracterizado porque cada una de las primeras masas excéntricas (35a, 35b) pesa aproximadamente 600-650 kg y porque cada una de las segundas masas excéntricas (36a, 36b) pesa aproximadamente 2.000-2.400 kg y porque, para conferir dicha aceleración, dichos motores eléctricos (49, 59) son capaces de alimentarse de manera que cada uno suministra una potencia comprendida entre 30 y 40 kW, ventajosamente aproximadamente 37 kW, a aproximadamente 600 rpm.

10. Dispositivo de vibración como en la reivindicación 1, caracterizado porque cada una de dichas masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b) comprende una pluralidad de láminas metálicas (60) empaquetadas juntas y fijadas sobre un asiento longitudinal lateral (61) del árbol de soporte correspondiente (40, 41, 42, 43).

11. Dispositivo de vibración como en la reivindicación 10, caracterizado porque cada pluralidad de láminas metálicas (60) está fijada al árbol de soporte correspondiente (40, 41, 42, 43) mediante dos filas longitudinales de elementos de fijación (62, 63) dispuestos en lados opuestos y sustancialmente equidistantes del eje de rotación del árbol de soporte correspondiente (40, 41, 42, 43).

12. Dispositivo de vibración como en la reivindicación 11, caracterizado porque dichos elementos de fijación comprenden una pluralidad de pernos que asocian los extremos opuestos de dichas láminas metálicas (60) con medios de restricción (65) que evitan la rotación de las mismas.

13. Dispositivo de vibración como en la reivindicación 12, caracterizado porque dichos medios de restricción comprenden, para cada perno (62, 63), un elemento transversal (65) que captura la tuerca roscada correspondiente.

14. Dispositivo de vibración como en la reivindicación 1, caracterizado porque, con respecto a la dirección de suministro de dicha carga metálica, cada masa excéntrica más pesada (36a; 36b) está dispuesta corriente arriba con respecto a la masa excéntrica más ligera correspondiente (35a; 35b).

15. Procedimiento para determinar la posición de referencia angular inicial de al menos un par de masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b) de un dispositivo de vibración para un aparato transportador, capaz de transportar una carga metálica hacia un depósito (15) de una planta de fusión (13), en el que dicho aparato transportador comprende, al menos, una estructura de soporte (20), sustancialmente rectangular, con un canal transportador asociado (21), y soportada por elementos de soporte (27) que permiten que oscile, o vibre, al menos en una dirección longitudinal (X), permaneciendo sustancialmente horizontal, y en el que dicho par de masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b) está montado fuera del eje, sobre dos árboles de soporte correspondientes (40, 41; 42, 43) capaces de girar mediante, al menos, un motor eléctrico (49; 59) en sincronía entre sí para provocar, debido al efecto de las fuerzas

centrífugas generadas por dichas masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b), un movimiento vibratorio, a una frecuencia determinada, de dicha estructura de soporte (20) y del canal transportador (21) asociado, para suministrar, de esta manera, dicha carga metálica con respecto a dicho canal transportador (21), de una manera sustancialmente constante, hacia 5 dicho depósito (15), en el que al menos una primera masa excéntrica (35a, 35b) de dicho primer par de masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b) está angularmente desfasada en un ángulo (ϕ) distinto de cero, con respecto a la segunda masa excéntrica (36a; 36b) caracterizador porque durante una etapa de puesta en marcha, dicho par de masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b) tiene que situarse en una posición de referencia angular inicial 10 determinada con respecto a dicha dirección longitudinal (X), y en el que dicho procedimiento comprende una primera etapa durante la cual dichas masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b) están dispuestas en una primera posición angular, sustancialmente aleatoria; una segunda etapa en la que, con dichas masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b) en dicha primera posición angular, el motor eléctrico correspondiente (49; 59) se alimenta con una potencia máxima, y la 15 aceleración vertical se mide en el extremo de dicha estructura de soporte (20), sobre la que está montado el dispositivo de vibración (10), después de lo cual dicho motor eléctrico (49; 59) se detiene; una tercera etapa en la que dichas masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b) están dispuestas en una segunda posición angular, girada un ángulo determinado con respecto a dicha primera posición angular; una cuarta etapa en la que dicho motor eléctrico (49; 59) se 20 reinicia con potencia máxima y dicha aceleración vertical se mide de nuevo; una quinta etapa en la que se repiten la tercera y cuarta etapa, con nuevas posiciones angulares de dichas masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b) hasta que se completa el ángulo de360º de dichas masas excéntricas (35a, 36a; 35b, 36b); y una etapa final, al final de dichas mediciones, en la que se determina dicha posición de referencia angular, que corresponde a aquella en la que se

25 ha detectado el valor más bajo de dicha aceleración vertical.