Grúa, especialmente grúa móvil de puerto, con un sistema de accionamiento híbrido.

Grúa, especialmente grúa móvil de puerto (1), con un accionamiento diésel-eléctrico (11) cuyo generador decorriente trifásica (11 b) alimenta un circuito de corriente alterna (12),

con un circuito de corriente continua (17)conectado al circuito de corriente alterna (12), con motores eléctricos, que accionan al menos un mecanismogiratorio (d), un mecanismo elevador (h) y un mecanismo basculante (w) de la grúa, con al menos unaresistencia de frenado (14) y con un acumulador de energía de corta duración (13) que está conectado alcircuito de corriente alterna (12) o al circuito de corriente continua (17) para el almacenamiento intermedio deenergía en exceso, caracterizada porque al menos uno de los motores eléctricos está conectado al circuito decorriente alterna (12), al menos uno de los motores eléctricos está conectado al circuito de corriente continua(17) y el circuito de corriente alterna (12) está unido con el circuito de corriente continua (17) mediante unrectificador (16) de forma que sea posible un intercambio de energía entre el circuito de corriente alterna (12) yel circuito de corriente continua (17).

Grúa, especialmente grúa móvil de puerto, con un sistema de accionamiento híbrido La invención se refiere a una grúa, especialmente grúa móvil de puerto, con un accionamiento diésel-eléctrico cuyo generador de corriente trifásica alimenta un circuito de corriente alterna, con un circuito de corriente continua conectado al circuito de corriente alterna, con motores eléctricos, que propulsan al menos un mecanismo giratorio, un mecanismo elevador y un mecanismo basculante de la grúa, con al menos una resistencia de frenado y con un acumulador de energía de corta duración que está conectado al circuito de corriente alterna o al circuito de corriente continua para el almacenamiento intermedio de energía en exceso.

Por la solicitud de patente alemana DE 10 2004 010 988 A1 se conoce un sistema de accionamiento híbrido para una carretilla pórtico. Las carretillas pórtico de este tipo también se conocen como straddle carrier y se utilizan en puertos marítimos y terminales de contenedores para transportar y apilar contenedores. El sistema de accionamiento híbrido comprende una unidad generadora de corriente con un motor diésel que acciona un generador de corriente trifásica. El generador de corriente trifásica alimenta mediante un rectificador un circuito intermedio de corriente continua al que están conectados motores de tracción, elevación y auxiliares mediante inversores. Para diseñar la unidad generadora de corriente considerablemente más pequeña y más fácil, un acumulador de energía de corta duración está conectado al circuito intermedio de corriente continua mediante un regulador de carga y descarga para cubrir picos momentáneos de necesidad de energía que aparecen al accionar y frenar el accionamiento por tracción de la carretilla pórtico o al subir y bajar los contenedores. Este acumulador a corto plazo puede cargarse en el frenado generador del accionamiento por tracción y elevación y, por tanto, la energía alimentada de nuevo por los accionamientos de tracción y elevación al circuito intermedio de corriente continua no debe transformarse en calor con resistencias de frenado. El acumulador a corto plazo evita, por tanto, estas pérdidas energéticas y sirve de acumulador intermedio para la energía. El acumulador de energía de corta duración está constituido por condensadores de doble capa conectados juntos con capacidades muy altas que también se denominan “ultracondensadores” o “ultracapacitores”. Además del acumulador de energía de corta duración, al circuito intermedio de corriente continua está conectado otro acumulador de energía mediante otro regulador de carga y descarga. El otro acumulador de energía está configurado como batería de alta energía ligera, especialmente acumulador de cloruro sódico-níquel, sodio-azufre o níquel-hidruro metálico, para cubrir picos de necesidad de potencia medios que aparecen, por ejemplo, en viajes en el intervalo de minutos. El regulador de carga y descarga para el acumulador de energía de corta duración y el otro acumulador de energía están configurados como convertidor de cc/cc de dos cuadrantes regulable. Además, está previsto un dispositivo de control eléctrico que está unido con la unidad generadora de corriente, el acumulador de energía de corta duración y el otro acumulador de energía para controlar éstos dependiendo del estado de operación del sistema de accionamiento híbrido.

Por la memoria de patente US 7 554 278 B2 o la publicación para información de solicitud de patente US 2008/0048497 A1 correspondiente se conoce un sistema de accionamiento híbrido de una grúa con neumáticos de goma que presenta en el lado de entrada un circuito de corriente continua que se alimenta, por una parte, por un generador de corriente trifásica accionado por un motor de combustión con rectificador postconectado y, por otra parte, por una unidad de batería que sirve de sistema acumulador de energía con energía eléctrica. Para el suministro de energía de los motores de accionamiento de la grúa eléctricamente accionados se prevé además un circuito de corriente alterna al que están unidos eléctricamente todos los accionamientos de la grúa, especialmente un accionamiento de elevación. También se prevé otro circuito de conmutación que pueda conectarse al circuito de corriente continua y mediante el cual la energía eléctrica recuperada, por ejemplo, al bajar una carga mediante frenado generador del accionamiento de elevación, pueda conducirse para cargar el sistema acumulador de energía en su unidad de batería.

Además, por la publicación para información de solicitud de patente US 2008/0121444 A1 se conoce otra carretilla pórtico con un sistema de accionamiento híbrido. En lugar de un motor diésel se utiliza una microturbina de gas que acciona un generador de corriente trifásica. Al generador de corriente trifásica está postconectado un rectificador que suministra un circuito de corriente continua. A este circuito de corriente continua están conectados los motores de accionamiento por tracción eléctricos y el motor de elevación, así como una bomba hidráulica para un sistema hidráulico. Los accionamientos previamente mencionados son respectivamente accionamientos de corriente trifásica eléctricos y, por tanto, están respectivamente unidos mediante un inversor con el circuito de corriente continua.

Además, por el actual folleto de la empresa Gottwald Port Technology GmbH, Düsseldorf, Alemania, con el título “Grúa de puerto Modelo 4” ya se conocen las llamadas grúas móviles de puerto con las que se transbordan contenedores o mercancías a granel en puertos marítimos o terminales de contenedores. Una grúa móvil de puerto de este tipo está constituida esencialmente por un equipo inferior de rodadura con el que la grúa móvil de puerto se soporta sobre el suelo, por ejemplo, un muelle, o sobre un pontón flotante, y un equipo superior de rodadura montado sobre el equipo inferior de rodadura de forma giratoria sobre un eje vertical. El equipo inferior de rodadura puede desplazarse mediante neumáticos sobre el muelle o sobre ruedas de raíl sobre raíles. Durante la operación de transbordo, el equipo inferior de rodadura está soportado sobre soportes. Sobre el equipo superior de rodadura están dispuestos una torre que se extiende en dirección vertical, los mecanismos de giro y elevadores para el giro del equipo superior de rodadura, así como la elevación de una carga, y un contrapeso. Además, una pluma está articulada sobre la torre aproximadamente en la región de la mitad de su longitud y sobre el lado alejado del contrapeso. La pluma está unida con la torre de forma pivotable alrededor de un eje basculante horizontal y adicionalmente puede pivotarse de su posición de operación que sobresale lateralmente a una posición de reposo vertical mediante un cilindro basculante articulado en la pluma y por debajo del equipo superior de rodadura. Además, la pluma está normalmente configurada como mástil en celosía.

Las grúas móviles de puerto de este tipo presentan en lo que se refiere a su concepto de accionamiento la formación de un híbrido en serie, ya que trabajan con un accionamiento diésel-eléctrico, en el que la energía química del combustible diésel se transforma en trabajo mecánico mediante un motor de combustión y se alimenta como energía eléctrica por un generador de corriente trifásica a un circuito de corriente alterna. Para el accionamiento del mecanismo elevador, del mecanismo giratorio y del mecanismo basculante, así como otros posibles accionamientos, se usan motores de corriente continua o de corriente trifásica en los que tiene lugar una nueva transformación de la energía eléctrica de nuevo en trabajo mecánico que se utiliza finalmente para elevar las cargas, para el procedimiento y giro de la grúa o para el movimiento de la pluma. La energía que se alimenta de nuevo al circuito de corriente alterna, por ejemplo, al bajar las cargas en la pluma, se pone inicialmente a disposición de los restantes consumidores. Tan pronto como esté presente un exceso de energía en el circuito de corriente alterna, éste se transforma en calor mediante resistencias de frenado, destruyéndose la energía que se ha alimentado de nuevo, es decir, se pierde definitivamente.

A partir de este estado de la técnica el objetivo de la presente invención se basa en conseguir una grúa, especialmente grúa móvil de puerto, con un sistema de accionamiento híbrido mejorado.

Este objetivo se alcanza mediante una grúa, especialmente grúa móvil de puerto, con las características de la reivindicación 1. Configuraciones ventajosas de la invención se especifican en las reivindicaciones dependientes 2 a 14.

Según la invención, en el caso de una grúa,... [Seguir leyendo]

1. Grúa, especialmente grúa móvil de puerto (1) , con un accionamiento diésel-eléctrico (11) cuyo generador de corriente trifásica (11 b) alimenta un circuito de corriente alterna (12) , con un circuito de corriente continua (17) conectado al circuito de corriente alterna (12) , con motores eléctricos, que accionan al menos un mecanismo giratorio (d) , un mecanismo elevador (h) y un mecanismo basculante (w) de la grúa, con al menos una resistencia de frenado (14) y con un acumulador de energía de corta duración (13) que está conectado al circuito de corriente alterna (12) o al circuito de corriente continua (17) para el almacenamiento intermedio de energía en exceso, caracterizada porque al menos uno de los motores eléctricos está conectado al circuito de corriente alterna (12) , al menos uno de los motores eléctricos está conectado al circuito de corriente continua (17) y el circuito de corriente alterna (12) está unido con el circuito de corriente continua (17) mediante un rectificador (16) de forma que sea posible un intercambio de energía entre el circuito de corriente alterna (12) y el circuito de corriente continua (17) .

2. Grúa según la reivindicación 1, caracterizada porque al menos los motores eléctricos (h1, w1) del mecanismo elevador (h) y del mecanismo basculante (w) pueden operarse como generador para alimentar de nuevo energía eléctrica al circuito de corriente alterna (12) o al circuito de corriente continua (17) .

3. Grúa según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque los motores eléctricos (d1, h1, w1) están configurados como motores de corriente trifásica.

4. Grúa según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el acumulador de energía de corta duración

(13) está conectado al circuito de corriente continua (17) mediante un transformador de corriente continua (13a) .

5. Grúa según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el acumulador de energía de corta duración

(13) está configurado como condensador de doble capa.

6. Grúa según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la resistencia de frenado (14) está conectada al circuito de corriente alterna (12) mediante un rectificador (14a) .

7. Grúa según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque al menos el motor eléctrico (w1) del mecanismo basculante (w) está conectado al circuito de corriente alterna (12) .

8. Grúa según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el mecanismo giratorio (d) presenta un motor de corriente trifásica (d1) que está conectado al circuito de corriente continua (17) mediante un inversor (d2) , el mecanismo elevador (h) presenta un motor de corriente trifásica (h1) que está conectado al circuito de corriente continua (17) mediante un inversor (h2) y el mecanismo basculante (w) presenta un motor de corriente trifásica (w1) que está conectado directamente al circuito de corriente alterna (12) .

9. Grúa según una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizada porque un control de la potencia (15) que está fijado mediante una estrategia de operación está unido con el accionamiento diésel-eléctrico (11) , la resistencia de frenado (14) o su rectificador (14a) , el acumulador de energía de corta duración (13) y el transformador de corriente continua (13a) del acumulador de energía de corta duración (13) y basándose en los datos de un medidor de potencia activa (11c) asociado al generador de corriente trifásica (11b) y el estado de carga del acumulador de energía de corta duración (13) controla el acumulador de energía de corta duración (13) y en caso de necesidad la resistencia de frenado (14) .

10. Grúa según la reivindicación 9, caracterizada porque el acumulador de energía de corta duración (13) está ajustado mediante el control de la potencia (15) a una potencia de descarga constante durante un refuerzo regular del accionamiento diésel-eléctrico (11) o está ajustado mediante el control de la potencia (15) de forma que durante el refuerzo del accionamiento diésel-eléctrico (11) en el caso de demanda de potencia correspondiente diferente de la potencia de descarga constante se ponga a disposición una mayor potencia de descarga cuando el estado de carga del acumulador de energía de corta duración (13) está próximo al valor máximo después de una fase de carga.

11. Grúa según la reivindicación 9 ó 10, caracterizada porque mediante el control de la potencia (15) para el acumulador de energía de corta duración (13) está definido un límite del estado de carga inferior y un límite del estado de carga superior.

12. Grúa según la reivindicación 11, caracterizada porque el límite del estado de carga inferior está definido como el 25 % del límite del estado de carga superior.

13. Grúa según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizada porque la salida de potencia del acumulador de energía de corta duración (13) se reduce mediante el control de la potencia (15) próxima al límite de conmutación entre la operación de refuerzo y la operación normal del accionamiento diésel-eléctrico (11) .

14. Grúa según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque el mecanismo basculante (w) comprende un cilindro hidráulico (w3) y una bomba hidráulica (w2) y el motor eléctrico (w1) que acciona la bomba hidráulica (w2) puede recuperar energía.