ES2887321T3 - Bomba de dos cilindros para materiales pastosos - Google Patents

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Abstract

Bomba de dos cilindros para materiales pastosos, en particular, para el transporte de hormigón, en la cual dos cilindros de suministro transportan de manera alternada el material pastoso a través de una línea de succión a una línea de suministro; en donde los cilindros de suministro son accionados por cilindros de accionamiento (12) que se accionan hidráulicamente; en donde los cilindros de accionamiento (12) están conectados a través de un bloque de control (20) con una primera bomba hidráulica ajustable (18) que transporta en una dirección; en donde la primera bomba hidráulica (18) está conectada en su lado de presión con el lado de alta presión del bloque de control (20) y en su lado de succión con la conexión de retorno del bloque de control (20); y en donde una segunda bomba hidráulica ajustable (34) que transporta en una dirección se proporciona con un volumen de suministro menor que la primera bomba hidráulica (18), que está conectada en su lado de succión con un depósito hidráulico (26); caracterizada porque la segunda bomba hidráulica (34) está conectada en su lado de presión al lado de alta presión del bloque de control (20) y porque el exceso de aceite hidráulico generado por la segunda bomba hidráulica (34) puede ser descargado del circuito hidráulico (10 )al depósito hidráulico (26) contra una presión dinámica de una magnitud predeterminada; en donde la presión dinámica es generada por una válvula (25) que conecta la conexión de retorno del bloque de control (20) con el depósito hidráulico (26).

Description

DESCRIPCIÓN
Bomba de dos cilindros para materiales pastosos
La presente invención hace referencia a una bomba de materiales pastosos de dos cilindros, particularmente, para bombear hormigón, de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 1.
Las bombas de dos cilindros para materiales pastosos comprenden normalmente dos cilindros de suministro que están conectados entre sí en términos de circuito y su secuencia de movimiento está sincronizada de tal manera que cuando un cilindro de suministro bombea, el otro cilindro de suministro realiza una carrera de succión. Al final de cada carrera, la dirección de movimiento del pistón del cilindro se invierte para que se realice un cambio constante entre las carreras de bombeo y de succión.
La carrera de succión se utiliza para transportar un material pastoso como el hormigón en el respectivo cilindro de suministro de succión. Durante el movimiento de bombeo subsiguiente, el material pastoso succionado previamente se presiona fuera del cilindro de suministro que ahora bombea a una línea de suministro. Para que este proceso siempre se realice de la manera correcta, generalmente existe un tubo de desvío que se puede mover hacia adelante y hacia atrás entre dos posiciones finales de conmutación para establecer la conexión correcta entre la abertura del cilindro de suministro, la conexión de la línea de alimentación y la alimentación de material pastoso. El tubo de desvío generalmente pivota hacia adelante y hacia atrás entre dos posiciones finales mediante cilindros giratorios de accionamiento hidráulico, en dichas posiciones se fabrica la conexión necesaria entre las aberturas del cilindro del cilindro de suministro y la conexión de la línea de suministro o la alimentación de material pastoso. Allí, un extremo del tubo de desvío está conectado constantemente con la línea de suministro, mientras que el otro extremo cubre respectivamente la abertura del cilindro del cilindro de suministro que se encuentra bombeando en el momento. La abertura del cilindro del cilindro de succión se abre así hacia un recipiente de prellenado del que se aspira el material pastoso.
Los cilindros de accionamiento que accionan los cilindros de suministro funcionan por lo general de manera hidráulica en el estado del arte. En el estado del arte se conocen, por un lado, circuitos hidráulicos abiertos (véase la figura 1) y, por otro lado, circuitos hidráulicos cerrados (véase la figura 2).
La solicitud DE 1020130063333 revela una bomba de hormigón, cuya presión dinámica se genera a través de una válvula que está integrada en el circuito cerrado de presión de alimentación.
En la figura 1 está representado un circuito hidráulico abierto típico 10, que impulsa hidráulicamente los dos cilindros de accionamiento 12 del cilindro de suministro (aquí, no mostrado) de una bomba de dos cilindros para materiales pastosos. En el circuito abierto representado en la figura 1, la bomba hidráulica 18 se muestra como una bomba hidráulica ajustable 18 que transporta en una dirección. La bomba hidráulica 18 impulsa al lado de presión de un bloque de control 20 en el cual, como está previsto habitualmente, está dispuesta una válvula direccional 4/322. Ya que en este caso se trata de un circuito hidráulico abierto 10, el aceite hidráulico de retorno se conduce desde el bloque de control 20 a través de un filtro de aceite 24 a un depósito hidráulico 26. En este sistema, la conmutación de las carreras de pistón de los dos cilindros de accionamiento 12 se realiza en un control de secuencia exclusivamente hidráulico. El mismo, se caracteriza por su sencillez y por los componentes sencillos. Sin embargo, es necesario un volumen comparativamente grande de aceite hidráulico. El volumen de aceite hidráulico requerido depende fundamentalmente de la cantidad de aceite hidráulico que pasa a través del depósito hidráulico 26, ya que el aceite hidráulico debe decantar en el depósito 26 mediante el volumen de aceite antes de volver a introducirlo en el circuito hidráulico 10. Por lo tanto, en el caso de un circuito hidráulico abierto 10, se requiere un depósito hidráulico 26 relativamente grande debido al alto flujo de aceite hidráulico. Por lo tanto, todo el sistema requiere un mantenimiento extremadamente intensivo debido a las grandes dimensiones del depósito hidráulico 26. El bloque de control 20 presenta una estructura comparativamente pesada y es de gran tamaño.
Un control alternativo del cilindro de accionamiento 12 a través de un circuito hidráulico cerrado 10, como el que ya se conoce por el estado del arte, se explica a continuación a modo de ejemplo con referencia a la figura 2. También en este caso hay una bomba tándem hidráulica 18, que, sin embargo, está diseñada como una bomba hidráulica ajustable con dos direcciones de transporte, ya que sirve para controlar la conmutación de las carreras del pistón de los cilindros de accionamiento 12 al cambiar la dirección de transporte de la bomba 18 (reversa). En la variante de realización mostrada aquí, no hay por lo tanto ningún bloque de control en el circuito hidráulico 10 que acciona el cilindro de accionamiento 12. En el lugar del bloque de control, aquí, se invierte la dirección de la bomba hidráulica 18. El circuito hidráulico cerrado 10 también presenta una válvula de descarga 27, a través de la cual una parte del aceite hidráulico se puede desviar a un depósito hidráulico 26 a través de un filtro de aceite 24. El aceite hidráulico extraído del circuito hidráulico cerrado 10, que también comprende el aceite de fuga, se realimenta del depósito 26 al circuito hidráulico 10 a través de dos válvulas antirretorno 16 mediante una bomba de alimentación 19 provista adicionalmente. Ya que la inversión de dirección del cilindro de accionamiento 12 se realiza por reversa, es decir, por el cambio de dirección de la bomba hidráulica tándem 18, en este sistema la conmutación de las direcciones de carrera del pistón sólo es posible con un control de secuencia eléctrico.
El circuito hidráulico cerrado 10 ofrece la ventaja de que sólo se requiere un pequeño volumen de aceite hidráulico y, por lo tanto, un depósito hidráulico 26 más pequeño y la ventaja de que no existe un bloque de control principal. Tampoco hay ninguna restricción para el tamaño de la bomba y el filtro hidráulico 24 se puede dimensionar comparativamente pequeño. Por otra parte, resulta desventajoso que la bomba de alimentación 19 provista adicionalmente tenga que alimentar el aceite hidráulico a introducir a un nivel de presión muy alto, por ejemplo, de 30 bar. Esto significa que aquí se requieren componentes muy costosos y que todo el sistema es muy complejo. La resolución de problemas en el sistema hidráulico 10 o el ajuste del sistema hidráulico 10 resulta ser enormemente complejo. Además, la bomba 18 de reversa está sujeta con mucha frecuencia a cargas elevadas o a cargas alternas y, por lo tanto, a un desgaste elevado.
En particular, en el caso de las bombas de hormigón móviles, el volumen de aceite hidráulico necesario en términos del peso es un factor decisivo, y en el caso de un cambio de aceite también para el operador en términos de costes. El objeto de la presente invención consiste, por tanto, en perfeccionar una bomba de la clase mencionada de dos cilindros para materiales pastosos de tal manera que la misma pueda funcionar de manera energéticamente eficiente y con un circuito hidráulico lo más simple y robusto posible y con el menor volumen posible de aceite hidráulico.
Dicho objeto se resuelve, conforme a la presente invención, mediante la combinación de las características de la reivindicación 1. Según la misma, está prevista una bomba de dos cilindros para materiales pastosos, en particular, para transportar hormigón, en la cual dos cilindros de suministro transportan de manera alternada el material pastoso a través de una línea de succión a una línea de transporte, en donde los cilindros de suministros son accionados por cilindros de accionamiento que se accionan hidráulicamente.
De acuerdo con la invención, la bomba de dos cilindros para materiales pastosos se caracteriza porque los cilindros de accionamiento están conectados a través de un bloque de control con una primera bomba hidráulica ajustable que transporta en una dirección; en donde la primera bomba hidráulica está conectada en su lado de presión con el lado de alta presión del bloque de control y en su lado de succión con la conexión de retorno del bloque de control; porque una segunda bomba hidráulica que transporta en una dirección se proporciona con un volumen de suministro menor que la primera bomba hidráulica, y está conectada en su lado de presión con el lado de alta presión del bloque de control y en su lado de succión con un depósito hidráulico; en donde el exceso de aceite hidráulico generado por la segunda bomba hidráulica se descarga del circuito hidráulico al depósito hidráulico contra una presión dinámica de una magnitud predeterminada.
El sistema hidráulico presenta fundamentalmente dos bombas hidráulicas ajustables, que transportan ambas al lado de alta presión del bloque de control. La primera bomba hidráulica más grande se puede seleccionar de un diseño constructivo que se usa generalmente en circuitos hidráulicos abiertos. Por lo tanto, la primera bomba hidráulica está sujeta a una carga menor y, por lo tanto, es menos susceptible a daños y más robusta o de una vida útil más prolongada. Sin embargo, de acuerdo con la presente invención, la primera bomba hidráulica se utiliza en un circuito hidráulico cerrado. La segunda bomba hidráulica más pequeña corresponde en su tamaño prácticamente a la bomba de alimentación, tal como se explicó anteriormente con referencia al circuito hidráulico cerrado del estado del arte mostrado en la figura 2. Sin embargo, conforme a la invención, la segunda bomba hidráulica se utiliza como una bomba hidráulica ajustable en un circuito hidráulico abierto. Según la invención, el circuito hidráulico cerrado se fabrica en el caso de la primera bomba hidráulica porque su lado de succión está conectado con la conexión de retorno del bloque de control.
El circuito hidráulico de la bomba de dos cilindros para materiales pastosos conforme a la invención combina las ventajas del circuito hidráulico cerrado y abierto sin las respectivas desventajas. En comparación con el circuito hidráulico abierto, el volumen requerido del depósito hidráulico se reduce o prácticamente se reduce a la mitad, es decir, que sólo la bomba hidráulica más pequeña aspira del depósito hidráulico, pero no la bomba hidráulica más grande. En particular, en aplicaciones de peso crítico, por ejemplo, en bombas de hormigón móviles con brazos de distribución, el ahorro de aceite hidráulico es una ventaja económica importante.
En comparación con un circuito hidráulico cerrado, el sistema conforme a la invención se destaca por el uso de bombas hidráulicas unidireccionales, es decir, sin reversa, más sencillas, rentables y menos propensas a sufrir daños, lo que también representa una ventaja económica. Además, los circuitos hidráulicos cerrados conocidos del estado del arte requieren un circuito de aceite separado para la refrigeración del aceite hidráulico, mientras que en el sistema conforme a la invención la refrigeración se puede colocar en la zona de baja presión del circuito hidráulico o en el lado de baja presión del bloque de control. El circuito hidráulico implementado en la bomba de dos cilindros para materiales pastosos conforme a la invención también ofrece la ventaja de que se requiere un menor enfriamiento y que comparativamente se consume poca energía, ya que en el circuito hidráulico cerrado de la primera bomba hidráulica permanece una presión hidráulica comparativamente elevada.
Las formas de ejecución preferidas de la invención resultan de las reivindicaciones a continuación de la reivindicación principal.
En una forma de ejecución está previsto que la relación de tamaño entre la primera bomba hidráulica y la segunda bomba hidráulica sea aproximadamente de 5 a 1.
En otra forma de ejecución está previsto que la presión dinámica sea generada por una válvula que conecta la conexión de retorno del bloque de control con el depósito hidráulico.
En otra forma de ejecución está previsto que la presión dinámica generada alcance entre 3 y 15 bar, en particular, aproximadamente 5 bar. De este modo, la válvula permite, por ejemplo, mantener constante la presión de retorno en aproximadamente 5 bar.
En otra forma de ejecución está previsto que haya un filtro de aceite a través del cual se conduzca el aceite hidráulico que se descarga del circuito hidráulico.
En otra forma de ejecución está previsto que en el bloque de control esté dispuesta una válvula direccional 4/3 para el control del cilindro de accionamiento.
En otra forma de ejecución está previsto que en la zona de baja presión entre la conexión de retorno del bloque de control y el lado de succión de la primera bomba hidráulica esté proporcionado un dispositivo de refrigeración para la refrigeración del aceite hidráulico.
En otra forma de ejecución está previsto que la válvula, el filtro de aceite, el dispositivo de refrigeración y el depósito hidráulico estén conectados entre sí en serie. Así, el exceso de aceite hidráulico generado por la segunda bomba hidráulica se descarga al depósito hidráulico a través de la válvula, el filtro de aceite y el radiador de aceite.
Otras características, detalles y ventajas de la invención se explican detalladamente de acuerdo con un ejemplo de ejecución representado en el dibujo. Las figuras muestran:
Figura 1: un circuito hidráulico abierto para el funcionamiento de una bomba de dos cilindros para materiales pastosos según el estado del arte.
Figura 2: un circuito hidráulico cerrado para el funcionamiento de una bomba dos cilindros para materiales pastosos según el estado del arte.
Figura 3: un ejemplo de ejecución de un circuito hidráulico para el funcionamiento de una bomba de dos cilindros para materiales pastosos conforme a la presente invención.
En la figura 3 se muestra una forma de ejecución de la bomba para materiales pastosos de dos cilindros conforme a la presente invención. El número de referencia 10 indica el circuito hidráulico a través del cual, por un lado, dos cilindros de accionamiento 12, que accionan respectivamente un cilindro de suministro se controlan hidráulicamente de tal manera que los cilindros de suministro (aquí, no mostrados) transportan de manera alternada el material pastoso, generalmente hormigón, a través de una línea de succión a una línea de suministro (que no se muestra). Los cilindros de accionamiento 12 se alimentan través de un bloque de control 20 con fluido hidráulico, por lo general, con aceite hidráulico, y están conectados hidráulicamente entre sí para la contra sincronización de las carreras del pistón. Para el control hidráulico de los cilindros de accionamiento 12 se utiliza una válvula direccional 4/3 30, que está dispuesta en el bloque de control 20 y que se alimenta con aceite hidráulico a través de una primera bomba hidráulica ajustable 18 que transporta en una dirección. La misma está conectada en su lado de presión con el lado de alta presión del bloque de control 20 o de la válvula direccional 4/3 30. El lado de succión de la primera bomba hidráulica 18 está conectado con la conexión de retorno del bloque de control 20 o de la válvula direccional 4/3 30, de modo que la primera bomba hidráulica 18 funciona en un circuito hidráulico cerrado.
En paralelo a la primera bomba hidráulica 18 está proporcionada una segunda bomba hidráulica 34, que es de tamaño más pequeño, aproximadamente, en una quinta parte, que también es una bomba hidráulica ajustable que transporta en una dirección. Dicha bomba está conectada en su lado de succión con un depósito hidráulico 26 para recibir aceite hidráulico desde allí y suministrarlo en el lado de alta presión del bloque de control 20 o en la línea de alta presión que conecta el lado de presión de la primera bomba hidráulica 18 con la conexión de alta presión del bloque de control 20 o de la válvula direccional 4/330. De esta manera, ambas bombas hidráulicas ajustables 18, 34 que transportan en una dirección suministran del lado de alta presión del bloque de control 20.
En la línea de retorno que sale del bloque de control 20 o de la válvula direccional 4/3 30, se genera una contrapresión constante de 5 bar a través de una válvula 25. El exceso de aceite hidráulico se descarga de la línea de retorno al depósito hidráulico 26 en contra de esta presión dinámica de 5 bar a través de la válvula 25 y un filtro de aceite 24. El resto del aceite hidráulico que no se ha descargado permanece en el circuito cerrado y es transportado al lado de alta presión del bloque de control 20 por la primera bomba hidráulica 18, a la que se aplica una presión de 25 bar.
El circuito hidráulico 10 implementado aquí ofrece la ventaja de que consume comparativamente poca energía. En el circuito cerrado de la primera bomba hidráulica 18 permanece una presión hidráulica comparativamente elevada de aproximadamente 25 bar. El aceite hidráulico no requiere una gran refrigeración. La bomba hidráulica 18 utilizada aquí, que sólo transporta en una dirección, corresponde a un tipo de construcción que también se puede utilizar en un circuito hidráulico abierto convencional. Esto resulta más económico tanto en la compra como en el funcionamiento que las bombas hidráulicas que generalmente se usan en circuitos cerrados y actúan en ambas direcciones. En general, se requiere menos aceite hidráulico que en un circuito abierto. El sistema es en general fácil de instalar y comparativamente sencillo de mantener.
Lista de símbolos de referencia:
10 Circuito hidráulico
12 Cilindro de accionamiento
16 Válvula de retorno
18 Primera bomba hidráulica
19 Bomba de alimentación
20 Bloque de control
22 Válvula direccional 4/3
24 Filtro de aceite
25 Válvula
26 Depósito hidráulico
27 Válvula de descarga
30 Válvula direccional 4/3
34 Segunda bomba hidráulica

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Bomba de dos cilindros para materiales pastosos, en particular, para el transporte de hormigón, en la cual dos cilindros de suministro transportan de manera alternada el material pastoso a través de una línea de succión a una línea de suministro; en donde los cilindros de suministro son accionados por cilindros de accionamiento (12) que se accionan hidráulicamente; en donde los cilindros de accionamiento (12) están conectados a través de un bloque de control (20) con una primera bomba hidráulica ajustable (18) que transporta en una dirección; en donde la primera bomba hidráulica (18) está conectada en su lado de presión con el lado de alta presión del bloque de control (20) y en su lado de succión con la conexión de retorno del bloque de control (20); y en donde una segunda bomba hidráulica ajustable (34) que transporta en una dirección se proporciona con un volumen de suministro menor que la primera bomba hidráulica (18), que está conectada en su lado de succión con un depósito hidráulico (26); caracterizada porque
la segunda bomba hidráulica (34) está conectada en su lado de presión al lado de alta presión del bloque de control (20) y porque el exceso de aceite hidráulico generado por la segunda bomba hidráulica (34) puede ser descargado del circuito hidráulico (10 )al depósito hidráulico (26) contra una presión dinámica de una magnitud predeterminada; en donde la presión dinámica es generada por una válvula (25) que conecta la conexión de retorno del bloque de control (20) con el depósito hidráulico (26).
2. Bomba de dos cilindros para materiales pastosos según la reivindicación 1, caracterizada porque la relación de tamaño entre la primera bomba hidráulica (18) y la segunda bomba hidráulica (34) es aproximadamente de 5 a 1.
3. Bomba de dos cilindros para materiales pastosos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la presión dinámica generada alcanza entre 3 y 15 bar, en particular, aproximadamente 5 bar.
4. Bomba de dos cilindros para materiales pastosos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque se presenta un filtro de aceite (24) a través del cual se conduce el aceite hidráulico que se descarga del circuito hidráulico (10).
5. Bomba de dos cilindros para materiales pastosos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en el bloque de control (20) está dispuesta una válvula direccional 4/3 (30) para el control del cilindro de accionamiento (12).
6. Bomba de dos cilindros para materiales pastosos según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en la zona de baja presión entre la conexión de retorno del bloque de control (20) y el lado de succión de la primera bomba hidráulica (18) está proporcionado un dispositivo de refrigeración para la refrigeración del aceite hidráulico.
7. Bomba de dos cilindros para materiales pastosos según la reivindicación 6, caracterizada porque la válvula (25), el filtro de aceite (24), el dispositivo de refrigeración y el depósito hidráulico (26) están conectados entre sí en serie.
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