ES2208464T3 - Instalacion de compresion para ejecutar procesos de compresion sobre cuerpos de moldeo de materiales granulosos. - Google Patents
Instalacion de compresion para ejecutar procesos de compresion sobre cuerpos de moldeo de materiales granulosos.Info
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Abstract
Instalación para comprimir materiales granulosos, formando cuerpos de moldeo (108), mediante la aplicación de fuerzas vibratorias fundamentalmente armónicas, con un sistema de masa-muelle (136) con capacidad de oscilación con una o varias frecuencias naturales, que comprende un muelle principal del sistema (150, 970) para la conversión continuada entre energía cinética del sistema de masa-muelle (136) y energía elástica y una masa que presenta una mesa oscilatoria (124), sobre la que actúa la fuerza elástica del muelle principal del sistema (150, 970), y un molde (106) para alojar el cuerpo de moldeo (108), unido fijamente con la mesa oscilatoria (124) al menos durante la compresión, una instalación de excitación (144) ajustable en cuanto a su frecuencia natural, con un actuador del excitador para excitar el sistema de masa-muelle (136) y producir oscilaciones forzadas, de las que pueden derivarse las fuerzas vibratorias, actuando la fuerza elástica generada por el actuador del excitador sobre la mesa oscilatoria (124) y estando situada la frecuencia de excitación para las oscilaciones, ya sea en la frecuencia natural o en sus proximidades, o pudiendo ajustarse dentro de un margen de frecuencias, dentro del cual se encuentra al menos una frecuencia natural.
Description
Instalación de compresión para ejecutar procesos
de compresión sobre cuerpos de moldeo de materiales granulosos.
La invención se refiere a una instalación de
compresión accionada con oscilaciones vibratorias, para moldear y
comprimir materiales de moldeo en escotaduras de moldeo de cajas de
moldeo para formar cuerpos de moldeo, presentando los cuerpos de
moldeo un lado superior y un lado inferior, a través de los cuales
se aplican las fuerzas de compresión. En este procedimiento el
material de moldeo se encuentra, antes del proceso de compresión en
las escotaduras de moldeo, primero como una masa volumétrica de
componentes granulosos sueltos que se unen por adhesión, que no se
moldean durante el proceso de compresión para formar cuerpos de
moldeo fijos hasta que actúan fuerzas de compresión sobre el lado
superior y el lado inferior. La masa volumétrica puede estar
compuesta, mediante el uso de la instalación de compresión en
máquinas para fabricar productos acabados de hormigón (por ejemplo
adoquines), por ejemplo de argamasa húmeda de hormigón, en máquinas
de moldeo de fundiciones de arena de moldeo, y en máquinas de
moldeo de piezas sinterizadas de partículas metálicas u otras
partículas sinterizadas. Mediante el uso en máquinas de moldeo de
piezas sinterizadas, la instalación de compresión también puede
utilizarse para comprimir ulteriormente cuerpos de moldeo de piezas
sinterizadas premoldeados.
Muy especialmente la invención se refiere a
aquellas instalaciones de compresión por vibración, que funcionan
comparativamente con pocos ruidos y con reducido consumo de energía
para la compresión. Con ello el modo de funcionamiento bajo en
ruidos exige, por un lado, que la compresión se produzca mediante
la aplicación de fuerzas vibratorias fundamentalmente armónicas
(senoidales) y, por otro lado, que la caja de moldeo no presente
ningún movimiento propio notable con relación a las otras piezas
constructivas que participan en la oscilación. Para cumplir el
requisito citado en último lugar, la caja de moldeo debe poder
fijarse en un elemento de máquina de este tipo, que participa en las
oscilaciones vibratorias. Como elemento de máquina de este tipo es
adecuada, por ejemplo, la mesa oscilatoria situada debajo de la
caja de moldeo. El requisito de una compresión con bajo consumo de
energía se cumple por medio de que el sistema de
masa-muelle participante puede oscilar a, o al menos
en las proximidades de la frecuencia de resonancia f_{o} de este
sistema. El modo de funcionamiento a frecuencia de resonancia
conduce con ello, a causa del llamado efecto de resonancia mediante
las aceleraciones muy elevadas que con ello pueden conseguirse, a
una compresión muy efectiva, si se garantiza que también el cuerpo
de moldeo se somete a los elevados valores derivados del
funcionamiento de resonancia para la aceleración oscilatoria.
El siguiente estado de la técnica está cubierto
por el documento EP 0 870 585 A1, y para describir el estado
general de la técnica es de interés el documento DE 44 34 679 A1.
Debido a que el establecimiento estructural de una instalación de
compresión de aquel género, que debe asociarse a la invención, no
está representado suficientemente en el documento EP 0 870 585 A1,
se mencionan a continuación las características estructurales más
fundamentales, incluidas en el flujo de fuerza total de una
instalación de compresión conforme a la invención, haciendo
referencia a la figura 2 del documento DE 44 34 679 A1.
- A un lado, por ejemplo al lado superior del
cuerpo de moldeo 226, se aplica una plancha de prensado 250, a
través de cuya plancha de prensado se aplica al cuerpo de moldeo
una "fuerza de prensado promedio" especial, llamada a
continuación de forma simplificada también fuerza de prensado,
incluso durante el proceso de compresión, cuya plancha de prensado
puede absorber las fuerzas vibratorias aplicadas desde el otro lado
(por ejemplo el lado inferior), cuya plancha de prensado puede
adicionalmente ejecutar también un movimiento de traslación con
relación al otro lado del cuerpo de moldeo, y precisamente con la
finalidad de su seguimiento durante la reducción de la altura de
compresión durante el proceso de compresión y, dado el caso,
también para ejecutar los movimientos necesarios habitualmente
durante la manipulación del cuerpo de moldeo o de la caja de moldeo,
a cuya plancha de prensado se ha asignado, para generar la fuerza
de prensado y/o para ejecutar un movimiento de traslación, una
instalación de fuerza de prensado 264 (dado el caso, accionada
hidráulicamente), y cuya plancha de prensado transfiere las fuerzas
por ella transmitidas a un bastidor 204 de la instalación de
compresión. [La "fuerza de prensado promedio" especial aquí
aplicada se obtiene, aparte de una proporción de fuerza transmitida
constantemente, sobre todo de los impulsos aplicados por la placa
base 294 al cuerpo de moldeo y transmitidos por el cuerpo de
moldeo, y por su naturaleza no es una fuerza de prensado estática ni
de acción continua].
- Al otro lado, por ejemplo al lado inferior del
cuerpo de moldeo 226, se aplica mediante una placa base 294, además
de la fuerza de prensado aplicable mediante la plancha de prensado,
también fuerzas vibratorias que son generadas y aplicadas por un
sistema generador de movimiento 240. La placa base 294 se apoya por
su lado de nuevo en la mesa oscilatoria 211 del sistema de masas
oscilantes.
- El sistema generador de movimiento 240 se forma
mediante un sistema de masa-muelle 207 + 217, que
ejecuta las oscilaciones vibratorias, cuya masa está definida por un
sistema de masas oscilantes 207, y mediante una instalación de
accionamiento para generar las fuerzas de excitación para excitar
oscilaciones en el sistema de masas oscilantes 207 o en el sistema
de masa-muelle 207 + 217.
- El sistema de masas oscilantes 207 se apoya a
través de muelles 217 en el bastidor 204 (o en el suelo, sobre el
que carga el bastidor con su gravedad). Los muelles 217 asumen con
ello tanto la función del almacenamiento de energía durante el
funcionamiento oscilatorio del sistema de masas oscilantes o del
sistema de masa-muelle, como la función de la
aplicación de la fuerza de prensado. El sistema de masas oscilantes
comprende las masas de varias piezas constructivas que también
oscilan, entre otras la mesa oscilatoria 21, la placa base 294, la
caja de moldeo 213, el/los cuerpo(s) de moldeo 226 y los
componentes, fijados para el arrastre en oscilación, de la
instalación de fijación 298 para la caja de moldeo.
- La instalación de accionamiento 215 sirve para
generar fuerzas de excitación con una frecuencia de excitación
prefijable y asume la transmisión de la energía de excitación, que
se utiliza para la puesta en marcha y el mantenimiento de las
oscilaciones del sistema de masa-muelle, así como
para la transmisión de la energía de compresión y aquella energía,
que se necesita para cubrir diversas energías de pérdida por
fricción. La energía de excitación a transmitir se somete en la
instalación de accionamiento, mediante el uso de un actuador del
excitador 238, al menos una vez a una conversión de energía,
transformándose una primera forma de energía en una segunda forma de
energía, cuya segunda forma de energía se transmite como energía de
excitación al sistema de masas oscilantes.
- La aplicación de las fuerzas vibratorias o los
impulsos de vibración y de la fuerza de prensado superpuesta a
éstas se realiza de tal modo, que todas las fuerzas o los impulsos
de vibración se guían en un circuito cerrado de flujo de fuerza,
estando ligado a este circuito de flujo de fuerza (situado entre la
placa de prensado 250 y los muelles 217 del sistema de masas
oscilantes) el bastidor 204 (y dado el caso también el fondo). Una
particularidad digna de atención del establecimiento estructural de
la instalación de compresión conforme a la figura 2 del documento DE
44 34 679 A1 (cuyo significado se tratará de nuevo posteriormente)
consiste en que las fuerzas aplicadas mediante la mesa oscilatoria
211 se aplican por dos recorridos diferentes (hacia el bastidor).
Los muelles 217 transmiten la fuerza de prensado (promedio) y las
fuerzas másicas dinámicas superpuestas del sistema de
masa-muelle 207 + 217 y sirven con ello, al mismo
tiempo, también como almacenes para la conversión intermedia de
energía cinética del sistema oscilante de masas oscilantes 207 en
energía elástica (y a la inversa). Los émbolos hidráulicos 228
transmiten las fuerzas de excitación. El circuito de flujo de
fuerza se guía en este caso, por tanto, sobre el tramo entre la
mesa oscilatoria 211 y el bastidor 204, por dos recorridos
paralelos. También puede decirse que las fuerzas aplicadas a través
de los muelles 217, por un lado, y las fuerzas de excitación por
otro lado están acopladas de forma paralela a la masa del sistema
de masa-muelle 207 + 217.
- Se entiende que al menos algunos de los
elementos de transmisión de fuerza confinados en el circuito de
flujo de fuerza pueden formar un sistema de
masa-muelle con capacidad de oscilación, el cual
dispone de al menos una primera frecuencia de resonancia f_{o},
cuya frecuencia de resonancia puede ser excitada mediante la
determinada frecuencia de excitación de la instalación de
accionamiento. En la instalación de compresión del documento DE 44
34 679 A1 en la figura 2 (conforme a la columna 15, líneas 3 a 16),
se ha previsto que el sistema de masa-muelle 207 +
217 se haga funcionar a su frecuencia de resonancia f_{o}. Sin
embargo, no está previsto que el propio cuerpo de moldeo 226 esté
también confinado en el sistema de masa-muelle que
oscila en resonancia. Más bien debe producirse la compresión del
cuerpo de moldeo 226 mediante la acción de la aceleración de choque,
a causa de los choques entre la placa base 294 y el lado inferior
del cuerpo de moldeo, o entre el lado frontal 272 de la plancha de
prensado 250 y el lado superior del cuerpo de moldeo (véase por
ejemplo la columna 3, líneas 1 a 21). Al mismo tiempo el cuerpo de
moldeo 226 ejecuta con ello movimientos de vuelo libre (columna L)
con relación al sistema de masas oscilantes 207 (véase por ejemplo
la columna 9, líneas 40 a 52 o reivindicación 1). Se trata por
tanto, por así decirlo, de una "instalación de compresión
porvibración".
La instalación de compresión descrita mediante el
documento DE 44 34 679 A1 se diferencia del género de instalaciones
de compresión, definido por el documento EP 0 870 585 A1, también
por lo siguiente:
- No puede ejecutarse una clase de compresión
tal, en la que la masa del propio cuerpo de moldeo 226 esté
incluida en el circuito de flujo de fuerza de un sistema de
masa-muelle, que se hace funcionar a su frecuencia
de resonancia f_{o}.
- Siempre que la fuerza de excitación se genere
mediante un vibrador direccional 118, que sirve de actuador del
excitador, con dos cuerpos de desequilibrio, se obtiene un buen
grado de eficacia durante la conversión de energía en el propio
actuador, se produce sin embargo el problema de que la fuerza de
excitación no puede conectarse y desconectarse con la suficiente
rapidez. Debido a que durante el proceso de intercambio, a realizar
dentro de la caja de moldeo, del cuerpo de moldeo acabado por la
masa de moldeo suelta en principio no comprimida (para el siguiente
cuerpo de moldeo a comprimir), el sistema de masas oscilantes 207
no puede estar en movimiento, la aceleración y el frenado del
vibrador direccional, que se necesitan después usualmente,
significaría un tiempo muerto no utilizado durante el proceso de
fabricación y también una absorción de energía.
En el documento EP 0 870 585 A1 se describe una
instalación de compresión, en la que la compresión de un cuerpo de
moldeo se produce, con la aplicación simultánea de una presión de
prensado y de una vibración, por medio de aceleración oscilatoria
que discurre senoidalmente. (Las siguientes designaciones de
particularidades están en parte adaptadas a la terminología usada
en la explicación del documento DE 44 34 679 A1). La presión de
prensado puede controlarse mediante una instalación de fuerza de
prensado 6 hidráulica, y la vibración (la oscilación) se ejecuta
mediante un sistema de masa-muelle
hidráulico-mecánico, que está formado por la mesa
oscilatoria 1, la caja de moldeo 14, el cuerpo de moldeo 17, la
parte móvil 2 del excitador hidráulico 3, y mediante el medio
hidráulico compresible, que se encuentra entre la parte móvil 2 del
excitador y los medios de accionamiento 7 (órgano de control
electro-mecánico).
La vibración durante la compresión puede
ejecutarse de tal modo, que el sistema de
masa-muelle hidráulico-mecánico
oscile aproximadamente o exactamente a su frecuencia de resonancia
f_{o} y con ello (mediante las aceleraciones "a") genere
fuerzas de inercia, que están superpuestas a la fuerza de prensado
generada mediante la instalación de fuerza de prensado 6 hidráulica.
De aquí también se deduce que aquí, al contrario que en el
documento DE 44 34 679 A1, la presión de prensado (generada
mediante la instalación de fuerza de prensado 6 hidráulica y
transmitida a través del cilindro hidráulico 5, 6) no es una
presión interrumpida entre dos movimientos oscilatorios del sistema
de masa-muelle hidráulico-mecánico,
sino una presión con una proporción constante y con una proporción
cambiante superpuesta a la misma.
Para poder establecer una comparación con
relación al circuito de flujo de fuerza presente también en esta
instalación de compresión, para las "fuerzas resultantes" (=
fuerza de prensado + fuerzas de excitación + fuerzas de inercia
dinámicas) dirigidas a través del cuerpo de moldeo 17 (masa 17),
con el circuito de flujo de fuerza de la instalación de compresión
conforme al documento DE 44 34 679 A1, se hace referencia a la
observación ofrecida en el documento EP 0 870 585 A1 (columna 2,
línea 41) sobre una instalación de compresión conforme al documento
EP 0 620 090, en la que las "fuerzas resultantes" dirigidas a
través del cuerpo de moldeo 15 allí mostrado (producto 15) se
aplican al bastidor 1, 2 allí mostrado. De aquí puede deducirse
(lo que en realidad también es algo evidente para el técnico) que
las "fuerzas resultantes", dirigidas en la instalación de
compresión conforme al documento EP 0 870 585 A1 a través del
cuerpo de moldeo 17, están ligadas de tal modo a un circuito de
flujo de fuerza, que las "fuerzas resultantes" se aplican, por
un lado a través de la instalación de fuerza de prensado 6
hidráulica, y por otro lado a través del excitador hidráulico 3, a
un "bastidor a aceptar". Un circuito de flujo de fuerza que
conduce a través del "bastidor a aceptar" debe aceptarse ya por
lo demás, de forma obligatoria, porque el medio hidráulico
compresible que da cuerpo a los muelles del sistema de
masa-muelle sólo puede generar fuerzas en un
sentido (sólo fuerzas de presión). La oscilación inversa de la masa
del sistema de masa-muelle debe producirse por
tanto, a causa de la elevada frecuencia de oscilación buscada,
aparte de la gravedad que también coopera, adicionalmente también
por medio de una fuerza de este tipo, que se aplica al bastidor a
través del cuerpo de moldeo (y a través de la instalación de fuerza
de prensado 6 hidráulica).
Para el análisis del modo de funcionamiento de la
instalación de compresión conforme al documento EP 0 870 585 A1, es
de especial importancia que (al contrario que la instalación de
compresión conforme al documento DE 44 34 679 A1), el circuito de
flujo de fuerza sólo sea guiado sobre un único recorrido de flujo
de fuerza, en el tramo entre la mesa oscilatoria 1 y el "bastidor
a aceptar", cuyo recorrido de flujo de fuerza conduce a través
de la parte móvil 2, el medio hidráulico compresible [que está
dispuesto entre la parte móvil 2 y el medio de accionamiento 7 o el
órgano de control 7 electro-hidráulico (columna 4,
líneas 18 a 21)] y el excitador 3. El medio hidráulico compresible
participa aquí en dos funciones. Por un lado forma parte del
excitador hidráulico 3, y precisamente por medio de que el volumen
del medio se impulsa, con ayuda del accionamiento 7 y del medio de
control 11, con "corrientes volumétricas hidráulicas
dinámicas" (columna 2, líneas 38 a 40), por medio de lo cual la
parte móvil (2) del excitador (3) se ve forzada a ejecutar
movimientos oscilatorios, y por medio de lo cual se generan el
movimiento oscilatorio del excitador y las fuerzas de excitación
(las corrientes volumétricas dinámicas son los volúmenes de líquido
añadidos al compás de la frecuencia de excitación al volumen del
medio y extraídos de nuevo). Por otro lado el volumen del medio
forma parte del sistema de masa-muelle
hidráulico-mecánico a convertir en oscilaciones a
una frecuencia de resonancia f_{o}, usándose el medio hidráulico
compresible como un muelle (posteriormente también llamado muelle
principal del sistema).
En consecuencia también puede hablarse de que el
recorrido de flujo de fuerza de las "fuerzas resultantes" es
guiado, entre el cuerpo de moldeo 17 y el "bastidor a aceptar"
a través del soporte funcional "parte móvil 2", como parte de
transmisión de fuerza del excitador hidráulico 3 (véase también la
columna 1, línea 47 y 48), y a través del soporte funcional medio
como muelles del sistema de masa-muelle
hidráulico-mecánico, cuyos soportes funcionales
están unidos mediante conexión consecutiva (conexión en serie).
Este comportamiento de referencia también se expresa en la
reivindicación 1 (columna 6, líneas 1 a 8), por medio de que se
expresa que, por un lado el sistema de masa-muelle
hidráulico-mecánico comprende los componentes
"parte móvil 2" y "medio hidráulico compresible" y de que,
por otro lado, el "medio hidráulico compresible" está
disponible entre la "parte móvil 2" y el
"accionamiento 7" y, en consecuencia, se conecta por tanto a
la "parte móvil 2". De aquí puede deducirse que la enseñanza
técnica hecha patente en el documento EP 0 870 585 A1 se basa
expresamente en una conexión en serie de los soportes funcionales
"pieza constructiva que transmite fuerzas de excitación" (del
excitador para la generación de las fuerzas de excitación) y
"muelles del sistema masa-muelle que debe
funcionar a su frecuencia de resonancia", o incluso en una
aplicación de las fuerzas de excitación al medio hidráulico de los
muelles del sistema.
Sobre las revelaciones de la invención en el
documento EP 0 870 585 A1 puede anotarse asimismo lo siguiente: con
el fin de provocar y mantener las oscilaciones del sistema de
masa-muelle hidráulico-mecánico es
necesaria la alimentación de energía de excitación, en porciones,
al compás de la frecuencia de excitación. La energía a alimentar
durante el mantenimiento de las oscilaciones cubre con ello las
pérdidas de energía, que se extrae del sistema mediante
amortiguación y fricción, así como mediante la necesidad energética
de la compresión del cuerpo de moldeo. Conforme a las ideas de la
invención más generales hechas patente debe producirse la
alimentación de la energía de excitación exclusivamente en forma
hidráulica, y precisamente de tal modo, que la energía de excitación
en forma hidráulica se entregue directamente al órgano elástico
decisivo (configurado hidráulicamente) del sistema. La alimentación
en porciones de la energía de excitación se produce con ello, por
medio de que las porciones de energía se implantan mediante las
"corrientes volumétricas hidráulicas dinámicas" a generar
discretamente y al compás de la frecuencia de excitación (columna 2,
líneas 38 a 40) en el sistema de masa-muelle
hidráulico-mecánico oscilatorio. Con ello, el
acoplamiento de energía a realizar en porciones sólo puede
producirse lógicamente a través de las "corrientes volumétricas
hidráulicas dinámicas" unidas a una presión creciente. Como se
deduce entre otras cosas de las observaciones en la columna 1,
líneas 33 a 50 y en la columna 3, líneas 19 a 22, deben generarse
las "corrientes volumétricas hidráulicas dinámicas" con la
cooperación de un "órgano de control
electro-hidráulico" o un "servomecanismo 7,
8". Esta medida especial del acoplamiento de energía debe
contener por tanto una determinada importancia de la invención, que
sin embargo no se describe.
Puede establecerse, con el análisis crítico del
modo de funcionamiento de una instalación de compresión según el
documento EP 0 870 585 A1, que precisamente la aplicación de la
particularidad de la conexión en serie de los soportes funcionales
antes citados, o la aplicación de la particularidad de la
aplicación de las fuerzas de excitación al medio hidráulico del
muelle principal del sistema, junto con la clase elegida y antes
citada del acoplamiento de la energía de excitación, alberga
algunos inconvenientes y por tanto son merecedores de mejoras, para
de este modo reducir el consumo de energía y también los costes de
fabricación.
Los problemas se agudizan además por las
siguientes circunstancias: como ya se ha expresado en el documento
EP 0 870 585 A1 (columna 3, línea 54 a columna 4, línea 8), y como
también sabe el técnico, pueden y deben generarse frecuencias muy
elevadas en una instalación de compresión de este tipo y,
precisamente a las elevadas frecuencias, debe tenerse en cuenta el
efecto de resonancia con sus de nuevo mayores aceleraciones. Sin
embargo, las aceleraciones dinámicas "a" de las masas
oscilantes del sistema de masa-muelle o las fuerzas
vibratorias aumentan con el cuadrado de la frecuencia. A estas
elevadas fuerzas de inercia dinámicas se superponen todavía las
fuerzas de prensado necesarias y las fuerzas de excitación, y las
elevadas "fuerzas resultantes" que de ello se deducen deben
conducirse forzosamente a través de los muelles hidráulicos y, de
este modo, también a través del excitador. Esto significa
prácticamente para una instalación de compresión conforme al
documento EP 0 870 585 A1, que las "corrientes volumétricas
hidráulicas dinámicas" deben ser generadas por el órgano de
control 7 electro-hidráulico o por el
servomecanismo, bajo la influencia y la carga de las presiones
causadas en el medio por las "fuerzas resultantes", y
naturalmente también bajo la carga de las elevadas frecuencias
previstas (de hasta 100 Hz). De los problemas que se ocultan en el
estado conocido de la técnica conforme al documento EP 0 870 585 A1
y a eliminar mediante la presente invención, se quieren extraer a
continuación y contemplar con más precisión 3 problemas.
a) Como puede verificarse para un sistema de
masa-muelle que se excita con una amplitud de
fuerza de excitación prefijable, para generar amplitudes forzadas,
con el uso de la fórmula para la amplificación de amplitudes en
dependencia de la frecuencia de excitación (que puede representarse
como diagrama en la llamada curva de resonancia), para la excitación
oscilatoria en el margen de la frecuencia natural se necesita una
fuerza de excitación considerablemente menor, en comparación con el
valor máximo de la fuerza oscilatoria dinámica a aplicar por medio
del muelle principal del sistema. Debido a que se querría
reivindicar el efecto de resonancia, precisamente también en el
margen de la frecuencia de excitación que puede recorrerse, y
debido a que los valores máximos de las fuerzas oscilatorias
dinámicas aumentan con el cuadrado de la frecuencia de excitación,
se obtienen muy elevadas fuerzas elásticas máximas, para las que
debe diseñarse el cilindro de suspensión (con una presión máxima
prefijada), con relación a su sección transversal de cilindro. Con
la dimensión del cilindro de suspensión dimensionado para las
fuerzas oscilatorias se establece sin embargo, con amplitud de
recorrido oscilatorio prefijado, también la dimensión de los
volúmenes variables necesarios y a sustituir para la excitación.
Como consecuencia de este comportamiento técnico, el actuador del
excitador debe hacerse funcionar con una corriente volumétrica
variable periódica innecesariamente grande, que como inconveniente
no sólo supone una mayor pérdida de energía, sino también la
necesidad de dimensionar con la dimensión correspondiente la
instalación servo (por ejemplo una servoválvula), para generar los
volúmenes variables.
b) Con el principio del uso de un volumen de
líquido común para el actuador del excitador y para el muelle
fluídico principal del sistema se obtiene otra fuente más, para una
pérdida considerable de potencia de excitación, de las siguientes
circunstancias: en una primera parte del movimiento oscilatorio
descendente debe dejarse salir un volumen variable de la cámara del
cilindro, y precisamente hasta que se alcance aquel punto situado
aproximadamente en el centro de todo el recorrido oscilatorio
descendente, en el que la cámara de compresión del muelle fluídico
debe estar cerrada de forma estanca, para que a continuación,
durante la segunda parte del movimiento descendente pueda
comprimirse el volumen de compresión y con ello materializarse la
función elástica. La transición entre la primera parte del
movimiento a la segunda parte del movimiento se produce, sin
embargo, precisamente en una situación en la que el émbolo de
suspensión ha desarrollado su máxima velocidad de oscilación. Por
ello, con un control de la corriente volumétrica teóricamente
óptima, justo antes de la transición entre la primera parte del
movimiento y la segunda parte del movimiento, la corriente
volumétrica variable periódica debería adoptar su valor máximo,
para justo después caer al valor cero. Este requisito no puede
cumplirse con servoválvulas reales, en especial a las elevadas
frecuencias requeridas (de hasta 100 Hz). Más bien necesita la
trancisión controlada entre una corriente volumétrica máxima y la
corriente volumétrica cero un determinado tiempo, en el que se
reduce la sección transversal de control de la servoválvula,
estableciéndose, a causa del máximo alcanzado de la velocidad de
oscilación en la servoválvula, una presión elevada que se estrangula
en la servoválvula y representa una elevada pérdida de energía. La
energía estrangulada durante este proceso debe alimentarse de nuevo
durante el movimiento oscilatorio ascendente al sistema oscilatorio,
desde el actuador del excitador, adicionalmente a la energía de
excitación que debe alimentarse además (= energía útil y demás
energías de pérdidas internas al sistema), lo que aparte de la
pérdida de energía significa también un aumento de la complejidad
del aparato.
c) Otro efecto indeseado se obtiene de la
utilización de un volumen de líquido común para el actuador del
excitador y para el muelle fluídico principal del sistema, de que
en la fase del recorrido oscilatorio en la que el cilindro común
debe servir de actuador del excitador, durante la necesaria
aplicación de presión sobre el volumen del líquido también se
comprime el volumen del líquido del muelle, por medio de lo cual en
el volumen de líquido del muelle, de forma indeseada, se desarrolla
una función elástica (alimentación de energía) y por medio de lo
cual la pura excitación de fuerza del actuador, posible de lo
contrario, se acopla a la función elástica del muelle principal del
sistema. Este acoplamiento es indeseado, ya que entre otras cosas
provoca un desplazamiento de fase, adicional y también variable,
entre la fuerza de excitación y el movimiento oscilatorio. Aparte de
esto, mediante la compresión del volumen de corriente del muelle,
se aumenta el volumen variable a sustituir mediante la instalación
servo, lo que puede suponer hasta el 50% del volumen variable solo
necesario en caso contrario y lo que produce pérdidas por
estrangulamiento, con una depresión de la presión del excitador no
realizada por completo al alcanzar la amplitud superior del
recorrido oscilatorio, durante el cambio de volumen a continuación
cuando se inicia el movimiento descendente.
Del documento
NL-A-8 004 985 se conoce una
instalación para comprimir materiales granulosos, para formar
cuerpos de moldeo mediante la aplicación de fuerzas vibratorias
fundamentalmente armónicas, en la que se utiliza un molde fijo
durante la compresión, en el que se han previsto una plancha de
prensado superior y una inferior, entre las que se dispone el
material granuloso. La plancha de prensado inferior se apoya para
esto sobre el suelo a través de muelles, que también pueden usarse
para ajustar la amplitud de vibración. Los muelles no representan
ningún acumulador para la energía cinética de la masa vibratoria,
de tal manera que según esto tampoco se produce ninguna recuperación
de energía. Por el contrario, la vibración en sí sólo es generada
por la presión hidráulica para impulsar émbolos unidos con las
planchas de prensado.
Del documento
DE-A-37 24 199 se conoce una
instalación para comprimir materiales granulosos para formar
cuerpos de moldeo mediante compresión por choque, en la que sobre
una mesa oscilatoria aislada a través de muelles con relación al
suelo, accionada a través de descompensaciones, está dispuesto un
molde a través del cual se ha dispuesto en un bastidor un peso
cubridor sometido a esfuerzos hidráulicos elásticos, oscilando
también todas estas piezas.
La misión de la invención consiste, para el
género elegido de instalaciones de compresión que funcionan con
fuerzas de compresión armónicas y con el efecto de resonancia, en
evitar los citados efectos indeseados o reducir su repercusión. La
solución de la misión se describe mediante las dos reivindicaciones
independientes 1 y 2.
Con ello se ha previsto: una instalación de
compresión para ejecutar procesos de compresión en los cuerpos de
moldeo (108), a partir de materiales granulosos, mediante la
aplicación de fuerzas vibratorias fundamentalmente armónicas
(senoidales) en el cuerpo de moldeo a comprimir, con un sistema de
masa-muelle (136) con capacidad de oscilación, con
un muelle principal del sistema (150, 970) con una o varias
frecuencias naturales y con una instalación de excitación (144) que
puede ajustarse en cuanto a su frecuencia de excitación, mediante
la cual puede excitarse el sistema de masa-muelle
para producir oscilaciones forzadas, de cuyas oscilaciones se
derivan las fuerzas vibratorias, comprendiendo asimismo la
instalación de compresión:
- una plancha de prensado (110) que puede
someterse a una fuerza de prensado,
- una mesa oscilatoria (124),
- un molde (106) unido fijamente con la mesa
oscilatoria, al menos durante la vibración de compresión, en cuyo
molde puede alojarse el cuerpo de moldeo entre la plancha de
prensado y la mesa oscilatoria,
- un control (190) para el control o la
regulación de la instalación de excitación, y formando la mesa
oscilatoria parte de la masa oscilante del sistema de
masa-muelle, sobre cuya mesa oscilante actúa la
fuerza del muelle principal del sistema y la fuerza de excitación,
generada por un actuador del excitador perteneciente a la
instalación de excitación.
Conforme a la reivindicación 1, la instalación de
compresión anteriormente definida está caracterizada asimismo
porque el muelle principal del sistema (150, 970) está configurado
como un muelle hidráulico con un volumen de líquido (140, 906)
compresible, porque se han previsto órganos que actúan por separado
para la generación de la fuerza de excitación (135, 980) y de la
fuerza elástica del muelle principal (150, 914) del sistema, y
porque los recorridos del flujo de fuerza para la fuerza de
excitación y la fuerza elástica discurren al menos parcialmente
separados.
Conforme a la reivindicación 2, la instalación de
compresión definida anteriormente está caracterizada asimismo por
medio de que el muelle principal del sistema está configurado como
un único muelle mecánico o como un muelle, resultante compuesto de
varios muelles aislados mecanizados, de que están previstos órganos
que actúan por separado para la generación de la fuerza de
excitación (135, 980) y de la fuerza elástica del muelle principal
del sistema, y de que los recorridos del flujo de fuerza para la
fuerza de excitación y la fuerza elástica del muelle principal del
sistema discurren al menos parcialmente separados.
Las reivindicaciones subordinadas definen otras
configuraciones ventajosas de la invención.
La solución de la misión se basa en el
reconocimiento de que los problemas que se producen en el estado de
la técnica pueden eliminarse mediante el desacoplamiento de las
fuerzas de excitación, tanto de las fuerzas de excitación como de
las fuerzas elásticas y adicionalmente mediante la separación de
los órganos de la función de excitación y de la función elástica.
Obligado por esto, en la presente invención puede desviarse, visto
desde el estado de la técnica, únicamente como forma de ejecución
hidráulica de excitador y muelle que aparece como posible, y pueden
ejecutarse de forma conveniente excitador y muelle en cualquier
combinación, tanto mecánica como hidráulicamente. El principio que
de aquí se deduce de la posibilidad de la sustitución del muelle
hidráulico por un muelle mecánico (y a la inversa), encuentra su
expresión ya en la reivindicación independiente 2 y representa
también la comunalidad que une las dos reivindicaciones 1 y 2.
Las ventajas principales de la solución conforme
a la invención se deducen de la eliminación o reducción de los
efectos negativos en el estado de la técnica, como se han descrito
anteriormente en los puntos a) a c): se obtienen grandes ahorros en
energía de excitación y complejidad de aparatos para la instalación
de excitación. El control de toda la instalación de excitación se
simplifica mediante el desacoplamiento de fuerzas elásticas y
fuerzas de excitación, lo que se expresa ya solamente por medio de
que la generación de la fuerza de excitación puede extenderse ahora
por toda la amplitud doble (= 2A en la figura 9). Además de esto no
se permite una superposición de fuerzas de inercia del sistema de
masa-muelle y de fuerzas de excitación sobre un
recorrido de flujo de fuerza que conduce a través del muelle
principal del sistema. Más bien las fuerzas de excitación se
conducen sobre un recorrido de flujo de fuerza especial, que
discurre entre la mesa oscilatoria y el bastidor en paralelo con el
recorrido de flujo de fuerza, que conduce a través del muelle
principal del sistema. Para la solución conforme a la
reivindicación 1, esto significa que la fuerza de excitación,
durante su generación, no se aplica sobre el volumen de líquido
compresible del muelle principal del sistema, y para la solución
conforme a la reivindicación 2 esto significa que la fuerza de
excitación, durante su generación, no está aplicada de tal modo
sobre el muelle principal del sistema, que aumenta la energía
acumulable mediante el muelle principal del sistema por acción de
la fuerza de excitación.
Para la aplicación de un actuador del excitador
hidráulico se ha previsto, en una configuración especial de la
invención, un generador hidráulico de bomba de volumen variable en
diferentes variables. Para esto las "corrientes volumétricas
hidráulicas dinámicas" o los volúmenes variables hidráulicos a
sustituir, necesarias para la generación de las fuerzas de
excitación, no se generan por medio de que la corriente
volumétrica, derivada desde una fuente de presión, se modula o
porciona mediante un órgano de control
electro-hidráulico o un servomecanismo, sino de que
se utiliza un generador hidráulico de bomba de volumen variable
como parte de una instalación de excitación. En los generadores
hidráulicos de bomba de volumen variable, dotados de un
accionamiento de émbolo de bomba mecánico, las aportaciones de los
volúmenes variables hidráulicos a sustituir son fundamentalmente
independientes de la presión ejercida, en cada caso, por el
actuador del excitador hidráulico. Los volúmenes variables
expulsados por estos hacia su salida e introducidos de nuevo son
generados por émbolos de bomba (o hablando muy en general, por los
órganos de compresión de bombas de compresión en principio
conocidas), siendo movidos los émbolos de bomba (o los órganos de
compresión) con carreras prefijables y que pueden mantenerse
constantes, con preferencia, con medios mecánicos, siendo las
carreras derivadas mecánicamente por motores de accionamientos
rotatorios (eléctricos o hidráulicos).
El posible mantenimiento constante de las
carreras durante la excitación del sistema de
masa-muelle no descarta que las carreras de los
émbolos de elevación puedan modificarse también según un modo
prefijado, o que los volúmenes variables puedan modificarse mediante
la modificación de la carrera útil de los émbolos de elevación,
como por ejemplo en una bomba de émbolo axial regulable con
relación al volumen del compresor. Los volúmenes variables
introducidos para generar la fuerza de excitación en el volumen de
líquido pueden también variarse, por medio de que, aunque la carrera
del generador de bomba de volumen variable se mantiene constante,
sólo se introduce en el volumen de líquido una parte del volumen
variable correspondiente a la carrera de la bomba. Como ejemplo para
un proceso regulador de este tipo a ejecutar se hace referencia a
la modificación de la carrera útil del émbolo de elevación, en una
instalación de inyección de motor diesel convencional.
Los movimientos de bomba de émbolo de la bomba
pueden generarse de forma diferentes según la clase de los
generadores de bomba de volumen variable, para lo que se dispone de
los siguientes ejemplos:
- las carreras del émbolo de bomba pueden
generarse mediante los movimientos oscilantes de vibradores de
desequilibrio, con preferencia de vibradores direccionales, pudiendo
variarse la frecuencia de las carreras mediante el número de
revoluciones de los motores de accionamiento y la longitud de
recorrido de las carreras mediante los medios conocidos para
modificar las amplitudes de oscilación de los vibradores.
-Las carreras del émbolo de bomba también pueden
generarse y modificarse, como se realiza en bombas hidráulicas, por
ejemplo en bombas radiales o bombas axiales. En las bombas a variar
algo, respectivamente, debería existir solamente la preocupación de
que el volumen variable expulsado, durante el recorrido inverso de
un émbolo de bomba, también pueda fluir de vuelta al espacio hueco
ganado del cilindro de la bomba.
La dimensión de los volúmenes variables
sustituidos permanece constante, ya que los recorridos de elevación
del generador de bomba de volumen variable no pueden ser
influenciados, con efecto retroactivo, por la influencia de la
presión dinámica del actuador del excitador (obligado por las
fuerzas e inercia dinámicas). Sin embargo, igualmente la presión
dinámica del actuador del excitador puede tener un efecto
retroactivo sobre el generador de bomba de volumen variable, de tal
modo que el émbolo de bomba es accionado en su recorrido de vuelta
por la presión dinámica, por medio de que se reduce la entrega de
potencia media del motor de accionamiento del generador de bomba de
volumen variable. A causa precisamente de este efecto retroactivo,
esta clase de acoplamiento produce para la energía de excitación,
en determinadas condiciones, también una sincronización automática
entre la frecuencia de excitación y la frecuencia de oscilación del
sistema de masa-muelle o una sincronización
automática de la diferencia de fases de las dos clases de
oscilaciones. El motor de accionamiento del generador de bomba de
volumen variable sólo tiene que controlarse o regularse con ello con
relación a su frecuencia de giro. Una posible desviación del guiado
sincrónico de la diferencia de fases entre la frecuencia de giro y
la frecuencia de oscilación del sistema de
masa-muelle se compensa mediante la elasticidad del
campo eléctrico, en especial del campo giratorio o del campo
migratorio de un motor de corriente alterna (resbalamiento), o se
atenúa su repercusión.
Para cumplir el requisito de una conexión y
desconexión rápida del actuador del excitador, para el caso de que
el generador de bomba de volumen variable no disponga de una
instalación adecuada para modificar la longitud del recorrido de las
carreras (con preferencia hasta el valor cero), conforme a la
invención se ha previsto entre la salida de la cámara del cilindro
del generador de bomba de volumen variable y la entrada de la
cámara, que cierra el volumen de líquido del actuador del excitador
hidráulico, un órgano conectable con el que puede limitarse o
interrumpirse al menos el intercambio de volumen de líquido. De
forma ventajosa debe poder conectarse, con el mismo proceso de
conmutación, también un recorrido de bypass a través del cual
pueden desviarse los volúmenes variables a otro recipiente.
A continuación se explica con más detalle la
invención con base en las figuras 1 a 10. La figura 1 muestra una
instalación de compresión en una ejecución general, representándose
la parte mostrada por debajo de la línea A-B en las
figuras 4 a 8 en otra clase de ejecución especial, de tal manera
que la parte de la instalación de compresión, mostrada en la figura
1 por debajo de la línea de separación A-B, se
sustituye por las representaciones parciales de las figuras 4 a 8.
La figura 2 ilustra una primera variante y la figura 3 una segunda
variante de un generador de bomba de volumen variable, que está
caracterizada en la figura 1 como bastidor 160, bastidor que
simboliza en las figuras 1 y 9 una parte de control, que forma la
instalación de compresión completa junto con el actuador del
excitador. La figura 9 muestra otra variante de una instalación de
compresión, en la que el motor lineal hidráulico del actuador del
excitador está dispuesto coaxialmente con relación al cilindro
hidráulico del muelle principal del sistema. Al igual que para las
figuras 2 a 8, para la figura 9 es válido que los símbolos de
referencia que comienzan con la cifra "1" representan los
mismos órganos o particularidades que en la figura 1. En la figura
10 se ha reproducido a mayor escala un detalle marcado en la figura
9 con Q, junto con un circuito hidráulico conectado.
En la figura 1 se ha marcado con 100 el bastidor
de la instalación de compresión, que tiene que transmitir fuerzas
de diferente clase y que se apoya en el suelo 104 a través de
muelles 102 que sirven de aisladores de oscilaciones. En una caja de
moldeo 106 abierta por arriba y por abajo se encuentra el cuerpo de
moldeo 108 a comprimir, sobre cuyo lado superior está colocada la
plancha de prensado 110 de la instalación de prensado 112. Los
lados inferiores de la caja de moldeo y del cuerpo de moldeo están
colocados sobre una placa base o placa de transporte 122, que a su
vez está colocada sobre la mesa oscilatoria 124. Se han previsto
dos instalaciones de fijación 126 con elementos tensores 130, que
pueden moverse en el sentido de la flecha doble 132 con la finalidad
de fijar y aflojar, para hacer posible una sustitución de la placa
base y/o de la caja de moldeo. Al menos durante el proceso de
compresión, la caja de moldeo 106 y la placa base 122 están fijadas
en la mesa oscilatoria 124, de tal manera que forman con la misma
una unidad corporal.
La instalación de prensado 112 hidráulica se
compone de un cilindro 114, un émbolo 116 y una instalación de
accionamiento de prensado 118, que está unida a través de una
tubería hidráulica 120 con el líquido de presión del cilindro y, a
través de una tubería 192, con el control central 190. La
instalación de prensado aplica al bastidor las fuerzas transmitidas
a través de la plancha de prensado 110. La instalación de
accionamiento de prensado 118 también puede estar configurada de tal
modo, que esté conectada a una fuente de presión, que mantiene
constante una presión prefijable con diferentes corrientes
volumétricas entregadas o recibidas.
La mesa oscilatoria 124 pertenece, junto con
otras piezas constructivas que se mueven en sincronía con ella a
las que pertenecen principalmente caja de moldeo 106, instalación de
fijación 126, placa base 122 y émbolo de suspensión 134, a un
sistema de masas oscilantes 136, que representa la masa de un
sistema de masa-muelle con capacidad de oscilación.
Las fuerzas de inercia dinámicas generadas durante la ejecución de
las oscilaciones del sistema de masa-muelle se
aplican, a través del muelle principal 150 del sistema, en el
bastidor. El muelle principal del sistema del sistema de
masa-muelle representa al mismo tiempo un
convertidor de energía y un acumulador de energía, ya que convierte
continuamente la energía cinética del sistema de masas oscilantes
136 en energía elástica (y a la inversa). En el caso de la figura
1, el muelle principal 150 del sistema toma cuerpo mediante un
volumen de líquido de presión 140 de una magnitud V_{o}
determinada, estando alojada al menos una parte del volumen del
líquido de presión entre el émbolo de suspensión 134 y las paredes
del cilindro 138. Las fuerzas de inercia dinámicas se aplican al
bastidor 100 a través del cilindro 138.
El sistema de masas oscilantes 136 puede verse
obligado, con la finalidad de ejecutar el proceso de compresión,
que debe llevarse a cabo usando una vibración, a generar movimientos
oscilatorios 152. Las fuerzas para ejecutar los movimientos
oscilatorios son generadas por un sistema generador de movimiento
142 (que en principio puede estar configurado de forma muy
diferente). Este último se compone de al menos los dos componentes
muelle principal 150 del sistema, que asume la generación de las
fuerzas principales, y la instalación de excitación 144 para
alimentar la energía de accionamiento para excitar y mantener las
oscilaciones y para el trabajo de compresión. La instalación de
excitación en sí comprende el actuador del excitador (representado
muy en general en la figura 1 por un rectángulo 135) para generar
las fuerzas de excitación, y el control del excitador 160 para
suministrar la energía y controlar la energía del actuador del
excitador. El control del excitador 160 está indicado
esquemáticamente por un bastidor, que representa diferentes formas
de ejecución. Con el punto de conexión 196 en la tubería 194, entre
el control central 190 y el control del excitador 160, y el punto de
conexión 162 en la unión efectiva entre el control del excitador
160 y el actuador del excitador 135, se quiere aclarar todavía más
la posibilidad de sustitución del soporte funcional control del
excitador 160.
El actuador del excitador 135 está dispuesto de
tal manera que aplica las fuerzas de excitación, con una parte
móvil a una pieza constructiva del sistema de masas oscilantes 136,
con preferencia a la mesa oscilatoria 124, y con una parte fija al
bastidor 100 (la parte móvil y la parte fija no se han representado
en la figura 1). Puede verse que los recorridos del flujo de fuerza
del muelle principal 150 del sistema y del actuador del excitador
135 discurren al menos parcialmente separados, de tal manera que no
puede producirse un acoplamiento directo entre las fuerzas elásticas
y las fuerzas de excitación, como en el citado estado de la
técnica. También puede verse que la fuerza de excitación no está
aplicada, durante su generación, al volumen de líquido 140
compresible del muelle principal 150 del sistema. Las
representaciones parciales de las figuras 4 a 8 muestran cómo los
soportes funcionales muelle principal del sistema y actuador del
excitador pueden estar materializados con medios absolutamente
diferentes.
El actuador del excitador 135 funciona de tal
modo, que se le alimentan porciones de energía al compás de la
frecuencia prefijada mediante el control del excitador 160, lo que
se ha representado simbólicamente mediante la unión efectiva 164.
Para el caso de que el actuador del excitador sea un actuador
hidráulico, por ejemplo un motor lineal hidráulico, se produce a
través de la unión efectiva 164, a indicar después como tubería
hidráulica, un intercambio dinámico de volúmenes variables con la
frecuencia prefijada entre el actuador del excitador y un generador
de bomba de volumen variable, disponible en el control del
excitador 160. Como generadores de bomba de volumen variable pueden
plantearse tres diferentes clases, de las que dos se explican con
base en las figuras 2 y 3. (En la tercera variante el actuador del
excitador se acciona con un motor lineal eléctrico, que funciona de
forma similar al descrito en la figura 7).
En un caso ideal, las fuerzas de excitación
periódicas están configuradas al menos aproximadamente como fuerzas
de excitación armónicas. La forma más sencilla de conseguir esto es
con el uso de generadores de bomba de volumen variable, utilizando
también un vibrador de desequilibrio o con el modo de
funcionamiento de una bomba hidráulica de compresión. En principio
el sistema de masa-muelle puede excitarse, dentro
de determinados límites, para crear oscilaciones armónicas con
cualquier frecuencia y cualquier amplitud de oscilación. Esto es
también válido para el caso de la vibración de compresión a
alimentar, siendo además influenciadas con ello las oscilaciones del
sistema de masa-muelle por los componentes de la
instalación de prensado 112 y por el propio cuerpo de moldeo 108,
por ejemplo mediante su fuerza elástica. En cualquier caso el
sistema de masa-muelle con su instalación de
excitación 144 está diseñado de tal forma, que puede funcionar
incluso bajo la carga de la instalación de prensado con una fuerza
de prensado prefijada, conducida a través del cuerpo de moldeo,
mucho más allá de la frecuencia de resonancia f_{o}, pero también
a la frecuencia de resonancia f_{o} o en las proximidades de la
f_{o} (por encima o por debajo). Como es conocido, el
funcionamiento en resonancia destaca entre otras cosas, también
porque aquí se alcanzan aceleraciones muy elevadas de la mesa
oscilatoria, que son necesarias precisamente con la compresión aquí
prevista con fuerzas vibratorias armónicas, y debiéndose generar en
funcionamiento en resonancia al mismo tiempo fuerzas de excitación
relativamente reducidas.
Para el caso de que la instalación de compresión
forme parte de una máquina de piedras de hormigón (en donde los
cuerpos de moldeo comprimidos se revienen posteriormente para
formar piedras de hormigón), el cuerpo de moldeo antes de su
compresión se compone de un material de moldeo con componentes
granulosos sueltos que se unen por adhesión, como por ejemplo
argamasa de hormigón húmeda. Una vez finalizada la compresión se
expulsa el cuerpo de moldeo, en una forma conocida por sí misma,
desde la caja de moldeo y se transporta a otro sitio y la caja de
moldeo se llena de nuevo, igualmente de una forma conocida, con
material de moldeo no comprimido. En el proceso del cambio del
contenido de la caja de moldeo participa también en una forma
conocida por sí misma la instalación de prensado 112, por medio de
que con ello el émbolo 116 junto con la plancha de prensado 110 es
capaz de ejecutar un movimiento de elevación, que conduce hacia
arriba y hacia abajo. El procedimiento de compresión empieza tras
el llenado de la caja de moldeo 106 con material de moldeo, para que
la plancha de prensado 110, movida hacia abajo mediante la
instalación de prensado, se coloque sobre el lado superior del
material de moldeo. Desde este momento del movimiento de elevación
de la plancha de prensado 110, ésta se desplaza más hacia abajo
ejerciendo una presión de prensado prefijable sobre el cuerpo de
moldeo que está surgiendo, con una compresión creciente del mismo.
Al empezar la compresión producida por la plancha de prensado 110 o
comenzando o finalizando en cualquier otro momento que se quiera, la
compresión es ejecutada por una acción conjunta de presión de
prensado y vibración sobre el cuerpo de moldeo.
Una compresión especialmente efectiva puede
provocarse si la vibración se realiza a la frecuencia de resonancia
o cerca de la frecuencia de resonancia f_{o}. Por este motivo se
ha previsto durante el proceso de compresión un desarrollo del
procedimiento, durante el cual se aproxima o alcanza la frecuencia
de resonancia f_{o}, o bien se supera. Debido a que con frecuencia
diferentes componentes de la masa de moldeo con sus diferentes
modos de comportamiento exigen, durante la compresión, diferencias
frecuencias de vibración ajustadas a los mismos, también se ha
previsto modificar durante el proceso de compresión la frecuencia
de vibración, y con ella dado el caso también la amplitud del
recorrido oscilatorio. Conforme progresa la compresión también debe
ser adaptable la fuerza de compresión. Para poder mantener un
desarrollo temporal repetible de los parámetros, se ha previsto por
tanto hacer variar la magnitud de al menos uno de los parámetros
frecuencia, amplitud del recorrido oscilatorio o fuerza de
prensado, según una función temporal prefijada. En otra
configuración de la invención se ha previsto, en lugar de un punto
de resonancia definido principalmente por el coeficiente de
elasticidad del volumen del líquido de presión 140, crear uno o
varios puntos de resonancia más mediante la modificación del
coeficiente de elasticidad. Este requisito puede cumplirse por
medio de que la magnitud V_{o} determinada del volumen del
líquido de presión 140 esté formada por varios
sub-volúmenes, que pueden separarse entre sí
mediante válvulas de bloqueo conectables. Con una modificación
deseada del coeficiente de elásticidad sólo es necesario entonces
abrir o cerrar las válvulas de bloqueo correspondientes. También
puede preverse una modificación continua del coeficiente de
elasticidad, por medio de que una parte del volumen del líquido de
presión 140 esté formada por un cilindro, cuya cámara de cilindro
se modifique mediante un émbolo, que puede desplazarse en el
cilindro de una forma prefijada. Con el fin de modificar la
frecuencia de resonancia es también posible modificar la masa
oscilante (con el vibrador parado). Esto puede realizarse por medio
de que se acoplan y desacoplan automáticamente masas adicionales
(no representado en el dibujo).
La vibración debe poder conectarse y
desconectarse, por ejemplo al cambiar el contenido de la caja de
moldeo. La conexión y desconexión de la vibración debe poder
ejecutarse muy rápidamente en el sentido de una elevada
productividad de toda la instalación productiva. Para cumplir este
requisito se han previsto medidas, que se describen posteriormente
con base en otras figuras.
Para la transmisión de los flujos de fuerza
también podría incluirse naturalmente el suelo 104, como se muestra
en la figura 9. Con objeto de evitar vibraciones en el suelo se ha
previsto para la figura 1, sin embargo, hacer circular los flujos de
fuerza sobre todo de las fuerzas de inercia dinámicas completamente
a través del bastidor 100, y aislar las vibraciones del bastidor,
mediante muelles 102, con relación al suelo. Cabe anotar también
que los émbolos 116 y 134 en la figura 1, así como otros émbolos en
las otras figuras, pueden estar configurados como émbolos de doble
acción.
En la figura 2 se muestra de forma esquemática un
control del excitador 200 con un generador de bomba de volumen
variable, con la inclusión de un vibrador de desequilibrio 240. A
través de dos puntos de conexión 162 y 196 puede conectarse todo el
control del excitador a una instalación de compresión conforme a la
figura 1, en los puntos de conexión 162 y 196 igualmente allí
presentes, sustituyendo el control de excitador 200 el control del
excitador simbolizado en la figura 1 por el bastidor 160. Dos masas
centrífugas 204 se ven forzadas por sus motores de accionamiento 202
a girar sincrónicamente en sentido contrario y, de este modo, hacen
que la placa base 208 del bastidor común pase a una oscilación
dirigida, que está indicada por la flecha doble 206. La placa base
208 se apoya además con suavidad en una forma no representada en el
dibujo, a través de muelles, en la carcasa del cilindro 214. Sobre
la placa base 208 se han fijado dos émbolos de bomba 210, que
cooperan con dos cámaras del cilindro 216 de la carcasa del
cilindro 214. Las cámaras del cilindro están unidas entre sí
mediante una tubería de unión 20 y están conectadas hacia fuera a
través de una tubería 222, con la inclusión del aparato 226, al
punto de conexión 162. Mediante el movimiento oscilatorio del
émbolo de bomba 210 se obliga al volumen de líquido de presión 218,
que está sometido a una presión de tensión previa, a entregar con
cada carrera descendente bajo una mayor presión un volumen de
intercambio de magnitud prefijada, a través del punto de conexión
162, al volumen de líquido de presión del actuador del excitador 135
en la figura 1 que funciona en este caso hidráulicamente, y con
cada carrera ascendente volver a acoger también un volumen de
intercambio entregado por el volumen de líquido de presión del
actuador del excitador. Con cada volumen de intercambio
intercambiado durante una carrera descendente puede entregarse, de
este modo, una porción de energía de excitación muy determinada al
sistema de masa-muelle de la figura 1.
Los motores de accionamiento 202 son impulsados
por un aparato de control 230, con el que puede influirse por
ejemplo en la frecuencia de giro, de tal modo que se corresponda
con la frecuencia de resonancia f_{o} de la instalación de
compresión de la figura 1. El aparato de control 230 está también
unido por otro lado, a través del punto de conexión 196, con el
control central 190. La magnitud del volumen de intercambio, a
intercambiar con el actuador del excitador 135 accionado
hidráulicamente en la figura 1, debe poder variarse por diferentes
motivos, debiendo estar también incluida la posibilidad de impedir
por completo el intercambio de volumen y, con ello, el movimiento
oscilatorio de la instalación de compresión. Para esta misión se
han previsto conforme a la invención diferentes soluciones. Por un
lado puede variarse la amplitud de oscilación del vibrador, con
medios conocidos por sí mismos y no descritos aquí con más detalle,
entre el valor cero y el valor máximo. Por otro lado existe la
posibilidad de limitar o interrumpir el intercambio de volumen de
líquido entre el volumen de líquido de presión 218 y el actuador del
excitador 135. El equipamiento en cuanto a aparatos para las
medidas citadas en último lugar debe estar indicada mediante un
aparato 226 y su conexión en cuanto a control, a través del punto de
conexión 196, al control central 190.
En la figura 3 se ha representado de forma
esquemática un control del excitador 300 con una bomba hidráulica
como generador de bomba de volumen variable. A través de dos puntos
de conexión 162 y 196 puede conectarse todo el control del excitador
a una instalación de compresión conforme a la figura 1, en los
puntos de conexión 162 y 196 también allí disponibles, sustituyendo
el control del excitador 300 el control del excitador simbolizado
en la figura 1 por el bastidor 160. En una carcasa de bomba 302
puede accionarse un disco de leva 310, que rota alrededor de un eje
304 montado giratoriamente en la carcasa de bomba, mediante un
motor de accionamiento M, lo que se ha simbolizado mediante la
flecha 308. El eje de giro del disco de leva está dispuesto
alrededor de un tramo excéntrico 306 por fuera del centro del
círculo de la leva. Durante una rotación del disco de leva se obliga
a un émbolo de bomba 320 a ejecutar movimientos oscilatorios en la
cámara del cilindro 322, lo que está simbolizado por la flecha
doble 324. Como consecuencia de los movimientos oscilatorios del
émbolo de bomba 320 se obliga al volumen de líquido de presión 326,
que está sometido a una presión de tensión previa, a entregar en
cada carrera de compresión bajo una presión mayor un volumen de
intercambio de magnitud prefijada, a través del punto de conexión
162, al volumen de líquido de presión del actuador del excitador 135
supuestamente accionado hidráulicamente en la figura 1 y a acoger,
en cada carrera inversa, también de nuevo un volumen de intercambio
entregado por el volumen de líquido de presión del actuador del
excitador. Con cada volumen de intercambio, intercambiado en una
carrera de compresión, puede entregarse de este modo una porción de
energía muy determinada al sistema de masa-muelle de
la figura 1.
El motor de accionamiento M es impulsado por un
aparato de control 330, con el que puede influirse por ejemplo en
la frecuencia de giro del disco de leva 310, de tal modo que se
corresponda con la frecuencia de resonancia f_{o} de la
instalación de compresión de la figura 1. El aparato de control 330
está también unido por otro lado, a través del punto de conexión
196, con el control central 190. Para también en este caso poder
variar la magnitud del volumen de intercambio, a intercambiar por el
volumen de líquido de presión del actuador del excitador en la
figura 1, se han previsto en el control del excitador 300 dos
posibilidades correspondientes. En la primera solución puede
modificarse la carrera del émbolo de bomba 324, por medio de que se
modifica el tramo excéntrico 306 (posible hasta el valor cero). La
otra solución trabaja de forma similar a la solución descrita con
relación a la figura 2, en la que el intercambio de volumen de
líquido entre el volumen de líquido de presión 326 y el volumen de
líquido de presión del actuador del excitador puede limitarse o
interrumpirse. Con ello se impone al aparato 340 la misma misión que
al aparato 226 de la figura 2.
La figura 4 muestra una variante de una
instalación de compresión conforme a la figura 1 con la mesa
oscilatoria 124, en cuya variante el actuador del excitador 480 para
generar las fuerzas de excitación y el muelle principal del sistema
470, en comparación con una instalación de compresión conforme a la
figura 1 con un actuador del excitador hidráulico, están
configurados de otro modo. En la figura 4 el muelle principal del
sistema 470 toma cuerpo mediante los muelles aislados de dos
volúmenes de líquido de presión 478 de la misma magnitud, los cuales
están confinados respectivamente entre un émbolo de suspensión 474
y un cilindro 476 propios. El actuador del excitador 480 está
formado por el émbolo del actuador 482, que está fijado por medio
del porta-émbolo 484 a la mesa oscilatoria 124, por el cilindro del
actuador 486 y por el volumen de líquido de presión del actuador
488, que está unido por medio de una unión efectiva 164 con el
control del excitador 160. Como ya se ha descrito para la figura 1,
pueden también llegar a usarse en la figura 4 como controles del
excitador (en lugar del bastidor simbólico 160 intercambiable entre
los puntos de conexión 162 y 196), generadores de bomba de volumen
variable como por ejemplo los descritos mediante las figuras 2 y 3.
Como en la instalación de compresión de la figura 1, en la figura 4
la transmisión de las fuerzas de excitación se produce de tal modo,
que son guiadas entre la mesa oscilatoria 124 y el bastidor 100
sobre un recorrido de flujo de fuerza especial, que discurre en
paralelo con los recorridos de flujo de fuerza que conducen a
través de los muelles aislados (478). Obligado por esta medida no
puede llegarse a un acoplamiento de fuerzas de excitación y fuerzas
de inercia dinámicas en un mismo volumen de líquido de presión.
La figura 5 muestra una variante de una
instalación de compresión conforme a la figura 1 con la mesa
oscilatoria 124, en cuya variante el actuador del excitador 580 para
generar las fuerzas de excitación y el muelle principal del sistema
570, en comparación con la figura 1, están configurados de otro
modo. En la figura 5 el muelle principal del sistema 570 toma cuerpo
mediante dos volúmenes de líquido de presión 578 de la misma
magnitud, los cuales están confinados respectivamente entre un
émbolo de suspensión 574 y un cilindro 576 propios. El actuador del
excitador 580 está formado por un vibrador direccional 584 cuya
amplitud puede ajustarse, el cual está unido directamente con la
mesa oscilatoria 124 sin una unión con transmisión de fuerza con el
bastidor 100. El accionamiento de los dos motores de accionamiento
582, a través de los cuales también puede controlarse el número de
revoluciones, se realiza a través de la unión efectiva 164 mediante
el control del excitador 160. Para la transmisión de las fuerzas de
excitación sobre un recorrido de flujo de fuerza propio es aplicable
algo similar a lo descrito en la descripción de la figura 4.
La figura 6 muestra una variante de una
instalación de compresión conforme a la figura 1 con la mesa
oscilatoria 124, en cuya variante el actuador del excitador 680 para
generar las fuerzas de excitación y el muelle principal del sistema
670, en comparación con la figura 1, están configurados de otro
modo. En la figura 6 el muelle principal del sistema 670 toma cuerpo
mediante dos volúmenes de líquido de presión 678 de la misma
magnitud, los cuales están confinados respectivamente entre un
émbolo de suspensión 674 y un cilindro 676 propios. El actuador del
excitador 680 comprende por un lado un vibrador direccional 681,
que se apoya suavemente a través de muelles 682 en el bastidor 100.
El accionamiento de los dos motores de accionamiento 683, a través
de los cuales también puede controlarse el número de revoluciones,
se realiza a través de la unión efectiva 164 mediante el control del
excitador 160. El vibrador direccional 681 no tiene en este caso
que ser ajustable en su amplitud de oscilación y puede permanecer
constantemente en oscilación. La conexión y desconexión de las
fuerzas de excitación generadas por el vibrador direccional sobre
la mesa oscilatoria 124 y el control de la magnitud de las porciones
de energía de excitación, a transmitir con cada movimiento
oscilatorio del vibrador direccional, se realiza por medio de una
instalación de acoplamiento 684 accionada hidráulicamente,
igualmente perteneciente todavía al actuador del excitador, en
unión con un órgano de conexión 685 hidráulico que se activa a
través de la tubería 686 desde el control central 190.
La instalación de acoplamiento 684 hidráulica
comprende un émbolo de doble acción 687, que puede desplazarse
hacia arriba y hacia abajo mediante los movimientos oscilatorios del
vibrador direccional, al que está fijado, en la cámara del cilindro
688. Durante la oscilación del vibrador direccional 681 se
intercambian volúmenes variables, que forman parte de los volúmenes
de líquido de presión de las dos cámaras del cilindro 672 y 673
separadas por el émbolo, con el órgano de conexión 685 hidráulico.
El órgano de conexión 685 hidráulico puede funcionar en diferentes
versiones: en un primer modo de funcionamiento crea para los
volúmenes variables a intercambiar un recorrido de cortocircuito, de
tal manera que durante el movimiento ascendente y descendente del
émbolo 687 prácticamente no se transmite ninguna fuerza de
excitación desde el vibrador direccional sobre la mesa oscilatoria.
En un segundo modo de funcionamiento, el órgano de conexión 685
hidráulico pone a disposición un recorrido de cortocircuito más
estrecho (con preferencia ajustable continuamente) con una acción de
estrangulamiento prefijable. Mediante el estrangulamiento de las
corrientes volumétricas de los volúmenes variables a intercambiar se
reducen de forma prefijable las amplitudes transmisibles del
movimiento oscilatorio del vibrador direccional y las fuerzas de
excitación transmisibles o las porciones de energía de excitación
transmisibles. En un tercer modo de funcionamiento el recorrido de
cortocircuito está completamente bloqueado, lo que tiene como
consecuencia que los movimientos oscilatorios o las fuerzas de
excitación del vibrador direccional se transmiten, en toda su
amplitud o con su máxima magnitud, sobre la mesa oscilatoria 124.
Para la transmisión de las fuerzas de excitación sobre un recorrido
de flujo de fuerza propio es aplicable algo similar a la
descripción de la figura 4.
En la figura 7 se muestra una variante de una
instalación de compresión conforme a la figura 1 con la mesa
oscilatoria 124, en la que el actuador del excitador 780 para
generar las fuerzas de excitación y el muelle principal del sistema
770, en comparación con la figura 1, están configurados de otro
modo. En la figura 7 el muelle principal del sistema 770 toma cuerpo
mediante dos volúmenes de líquido de presión 778 de la misma
magnitud, los cuales están confinados respectivamente entre un
émbolo de suspensión 774 y un cilindro 776 propios. El actuador del
excitador 780 es un motor lineal eléctrico, compuesto de una parte
móvil 782 y una parte estacionaria 783. Las fuerzas de excitación se
generan en un entrehierro 784 mediante campos variables magnéticos
y se aplican, por un lado a la mesa oscilatoria 124 y por otro lado
al bastidor 100. La magnitud de las fuerzas de excitación, las
amplitudes de carrera de la parte móvil y la frecuencia de
excitación son establecidas por el control del excitador 160, que
está unido con el motor lineal a través de la unión efectiva 164.
Para la transmisión de las fuerzas de excitación sobre un recorrido
de flujo de fuerza propio es aplicable algo similar a la descripción
de la figura 4. En un motor lineal eléctrico también puede
considerarse una ventaja el hecho de que con esto puede llevarse a
cabo una conversión directa de energía eléctrica en energía de
excitación.
La figura 8 muestra una variante de una
instalación de compresión conforme a la figura 1 con la mesa
oscilatoria 124, en cuya variante el actuador del excitador 880 para
generar las fuerzas de excitación y el muelle principal del sistema
870, en comparación con la figura 1, están configurados de otro
modo. En la figura 8 el muelle principal del sistema 870 toma cuerpo
mediante dos volúmenes de líquido de presión 878 de la misma
magnitud, los cuales están confinados respectivamente entre un
émbolo de suspensión 874 y un cilindro 876 propios. El actuador del
excitador 880 es un motor lineal eléctrico, compuesto de una parte
móvil 882 configurada como émbolo y una parte estacionaria 883
configurada como cilindro. Las fuerzas de excitación se generan en
el volumen de líquido de presión 884 mediante el intercambio de
volúmenes variables hidráulicos dinámicos, a través de la unión
efectiva 164 con el control del excitador 160. El control del
excitador 160 contiene en este caso un servomecanismo
electro-hidráulico, que genera, con base en las
informaciones de control obtenidas por el control central 190,
volúmenes variables hidráulicos dinámicos con frecuencia y magnitud
prefijables y con porciones de energía de excitación prefijables.
Las fuerzas de excitación se aplican por un lado a la mesa
oscilatoria 124 y por otro lado al bastidor 100. Para la
transmisión de las fuerzas de excitación sobre un recorrido de flujo
de fuerza propio es aplicable algo similar a la descripción de la
figura 4.
En la figura 9 se muestra una variante de una
instalación de compresión que funciona, de forma similar a las
variantes conforme a las figuras 4 y 8, con un muelle hidráulico y
con un excitador hidráulico. La estructura de toda la instalación de
compresión es similar a la de la figura 1. Los símbolos de
referencia que empiezan con el número 1 caracterizan por tanto las
mismas particularidades con las funciones asignadas a los mismos
que en la figura 1. Las particularidades de otro tipo en
comparación con la figura 1, que empiezan con el número 9, están
dispuestas todas por debajo de la mesa oscilatoria 124. El flujo de
fuerza de todas las fuerzas implicadas circula a través de la parte
del cilindro 902. La parte del cilindro está unida fijamente con el
cimiento 904, al igual que el bastidor 100 abierto hacia abajo. El
cimiento puede contemplarse en este caso como una parte del bastidor
100 y es igualmente soporte de los recorridos de flujo de fuerza de
todas las fuerzas de compresión.
La parte del cilindro 902 contiene cámaras del
cilindro o volúmenes de fluido para dos diferentes motores lineales
hidráulicos: el volumen de líquido compresible 906 representa la
parte de almacenamiento de energía del muelle principal del sistema
970 y con su módulo de compresión es decisivo para la frecuencia de
resonancia del sistema de masa-muelle con el sistema
de masas oscilantes 136, al que también pertenece el émbolo de
suspensión 908. El volumen de líquido 906 forma, junto con el
émbolo de suspensión 908, el muelle principal del sistema 970. El
volumen de líquido 914 del actuador forma, junto con el émbolo del
actuador 916 y la parte del cilindro 902, el motor lineal hidráulico
del actuador del excitador 980, con cuyo motor lineal se generan
las fuerzas de excitación, con las que se establecen frecuencia y
amplitud de la vibración de compresión. El émbolo de suspensión está
unido fijamente con la mesa oscilatoria 124 y el émbolo del
actuador está unido fijamente con el émbolo de suspensión. El
volumen de líquido 906 y el volumen de líquido del actuador 914
también podrían estar intercambiados.
El actuador del excitador 980 está unido por
medio de la unión efectiva 164 con el control del excitador 160. El
control del excitador (intercambiable en lugar del bastidor
simbólico 160 entre los puntos de conexión 162 y 196) puede estar
ejecutado como un generador de bomba de volumen variable; pero
también puede contener un servomecanismo
electro-hidráulico, que por un lado está conectado
a una fuente de presión (con preferencia con presión
fundamentalmente constante) y, por otro lado, intercambia volúmenes
variables hidráulicos dinámicos con frecuencia y magnitud
prefijables y con porciones de energía de excitación prefijables
con el motor lineal.
La mesa oscilatoria 124 o el émbolo de suspensión
debe mantenerse en una posición en altura promedio, prefijable con
un valor variable o constante, como está simbolizado por la
magnitud "Z". Durante la ejecución de movimientos oscilatorios,
la posición en altura promedio puede estar definida por ejemplo por
aquella posición de referencia del recorrido oscilatorio, en la que
la velocidad de oscilación tiene su valor máximo y la aceleración
de oscilación el valor cero. Con referencia a esta posición de
referencia del recorrido oscilatorio, pueden definirse amplitudes
del recorrido oscilatorio +A y -A (unido a aceleraciones de
oscilación positivas y negativas), pudiendo tener las amplitudes del
recorrido oscilatorio +A y -A diferentes valores, como es digno de
mencionar, en dependencia de diversos parámetros. Al menos durante
la ejecución de movimientos oscilatorios en funcionamiento resonante
debe comprimirse el volumen de líquido 906, con una amplitud de
oscilación negativa -A, aproximadamente en el valor -A.
Durante la ejecución de un movimiento oscilatorio
en sentido positivo (en sentido de la amplitud de oscilación +A)
puede suceder que, al alcanzar un valor de compresión = cero del
volumen de líquido, todavía no se haya alcanzado la amplitud de
oscilación "+A". Para evitar en este caso la formación de un
vacío se ha previsto el uso de un dosificador de volumen de
compensación 920. Se compone de una carcasa del cilindro 922, un
émbolo de suspensión 926, un muelle de compensación 928 y un
volumen de compensación 924, y está unido a través de una tubería
930 con el volumen de líquido 906. Mientras impera un valor de
compresión > cero del volumen de líquido, el émbolo de
compensación 926 está presionado en contra de la fuerza del muelle
de compensación 928 en una posición final formada mecánicamente.
Durante un movimiento oscilatorio ascendente se desplaza el émbolo
de compensación, como muy tarde al producirse un valor de
compresión = cero del volumen de líquido 906, mediante la fuerza del
muelle de compensación desde su posición final, por medio de lo
cual fluye una corriente volumétrica desde el volumen de
compensación 924 hasta el volumen de líquido 906. Con un valor de
compresión de nuevo ascendente tras la inversión el movimiento
oscilatorio en su punto más alto, se desplaza a la inversa una
corriente volumétrica desde el volumen de líquido 906 al volumen de
compensación 924, y precisamente mientras el émbolo de compensación
está de nuevo en la posición final dibujada, con lo que después
(aparte de pérdidas por fugas) comienza de nuevo, al mismo tiempo,
una compresión del volumen de líquido 906. En otra forma de
ejecución, un dosificador de volumen de compensación también podría
sustituirse por una válvula controlada de forma correspondiente,
que extrae la corriente volumétrica durante la carrera ascendente
desde una fuente de presión y devuelve la corriente volumétrica,
durante la carrera descendente, a la propia fuente de presión o a
otro recipiente.
Se ha previsto un sistema de medición de
recorridos para la detección del recorrido oscilatorio de la mesa
oscilatoria 124 o del émbolo de suspensión 908, compuesto de una
primera parte sensorial 910 y una segunda parte sensorial 912. El
resultado de esta medición de recorridos se alimenta (de un modo no
representado en el dibujo) al control central 190 y allí se trata.
Para poder mantener la mesa oscilatoria 124 o el émbolo de
suspensión 908, a pesar de las pérdidas por fugas que se producen y
otros factores perturbadores, en la posición en altura o posición de
referencia del recorrido oscilatorio promedio prefijable, se ha
previsto un dosificador de volumen regulador 940 hidráulico. Éste
puede alimentar a través de la tubería 942 una corriente
volumétrica reguladora hasta dentro del volumen de líquido y, dado
el caso, también evacuarla del mismo, de tal modo que la posición en
altura promedio prefijable se mantiene constante. El dosificador de
volumen regulador 940 presenta en el ejemplo elegido una fuente de
presión S, una válvula de retención C y una válvula V, a través de
cuya válvula se realiza la necesaria dosificación de la corriente
volumétrica reguladora. La válvula V, que es activada a través de la
tubería efectiva 944 desde el control central 190, es un actuador
de un circuito regulador cerrado de una instalación reguladora del
nivel, con la que se regula continuamente la posición en altura
promedio o la posición de referencia del recorrido oscilatorio a un
valor prefijado.
Una instalación de compresión conforme a la
figura 9 ofrece varias ventajas, que son precisamente:
- el muelle principal de sistema 970 no se carga
con las fuerzas de excitación, respectivamente, el volumen de
líquido del actuador no se carga con las fuerzas del muelle
principal del sistema. El flujo de fuerza de todas las fuerzas
implicadas se unifica en el émbolo de suspensión, a causa de la
generación de las fuerzas de excitación que se produce por separado
en un actuador del excitador propio, pero en el actuador del
excitador no se produce una superposición de fuerzas de excitación y
de fuerzas elásticas derivadas de las fuerzas de inercia
dinámicas.
- Durante el dimensionado del cilindro del
actuador no es necesario tener en cuenta el dimensionamiento del
émbolo de suspensión, que debe generar fuerzas de otro orden de
magnitud, sobre todo en funcionamiento en resonancia.
- Al contrario que en la instalación de
compresión conforme a la figura 8, en la figura 9 el motor lineal
hidráulico del actuador del excitador y el cilindro de suspensión
del muelle principal del sistema son concéntricos y están
dispuestos, con ello, también con simetría central respecto a la
mesa oscilatoria 124. A causa de la posible aplicación simétrica de
fuerza de fuerzas de inercia dinámicas, generadas por el
funcionamiento de los muelles, y de fuerzas de excitación no puede
producirse por tanto ningún efecto de agarrotamiento en los émbolos
implicados y la aceleración de compresión actúa simétricamente
sobre toda la caja de moldeo 106, lo que es importante sobre todo
para dividir la caja de moldeo en muchos moldes aislados.
La figura 10 muestra el detalle marcado en la
figura 9 con el círculo "Q" con una variación, de tal modo que
en el cilindro interior de la parte del cilindro 902 está prevista
una ranura anular 950, que está rellena de un volumen de líquido
952. El volumen de líquido 952 puede unirse al volumen de líquido
906 con un émbolo de suspensión 908 desplazado a una posición
superior. Aparte de esto se muestra también un circuito hidráulico
954 adicional, cuya parte de tubería 956 está unida con el volumen
de líquido 952 a través de una tubería de líquido 962. La figura 10
muestra en total una variante distinta a la de la figura 9, que
funciona de forma puramente mecánico-hidráulica, de
una instalación de regulación de nivel, con la que se regula la
posición en altura o posición de referencia del recorrido
oscilatorio promedio de la mesa oscilatoria 124 a un valor,
prefijado mediante la posición de la arista de control del cilindro
958 de la ranura anular, y en la que al mismo tiempo también se
materializa el funcionamiento del dosificador de volumen de
compensación descrito en la figura 9. El émbolo de suspensión 908
presenta por su lado inferior una arista de control del émbolo 960
que, en la misma posición en altura (como se ha dibujado) que la
arista de control del cilindro 958, separa el volumen de líquido 952
del volumen de líquido 906. Con la posición en altura dibujada del
émbolo de suspensión se define también la posición de referencia
del recorrido oscilatorio de la mesa oscilatoria 124. Con ello la
arista de control del cilindro 958 representa un dimensionamiento
para la posición nominal de la posición de referencia del recorrido
oscilatorio. El circuito hidráulico funciona de la siguiente
manera: PLV es una válvula limitadora de presión que, con una
presión > \rho_{L} en la parte de tubería 956 de una
corriente volumétrica, abre el recorrido en el recipiente T. S2
representa una fuente de líquido con una presión constante <
\rho_{L}. Una válvula de retención CV impide una corriente
inversa de líquido desde la parte de tubería 956 hasta la fuente de
líquido.
El funcionamiento de la instalación de regulación
de nivel es la siguiente. Después de que la arista de control del
émbolo 960 durante un movimiento oscilatorio descendente del émbolo
de suspensión 908, haya pasado por la posición de referencia del
recorrido oscilatorio, empieza con el volumen de líquido 906
separado la compresión de este volumen de líquido y el movimiento
oscilatorio alcanza su punto de inversión inferior, tras recorrer
el tramo -A. En cuanto, durante el movimiento oscilatorio
ascendente a aplicar a continuación, la arista de control del émbolo
960 ha pasado de nuevo por la posición de referencia del recorrido
oscilatorio, empieza a fluir una corriente volumétrica de
compensación desde la fuente S2 hasta dentro del volumen de líquido
906, y precisamente hasta que el émbolo de suspensión 908 ha
alcanzado el punto de inversión superior tras recorrer el tramo +A.
Durante la subsiguiente carrera descendente, después de que en el
volumen de líquido 906 se ha establecido una presión >
\rho_{L}, fluye una corriente volumétrica desde el volumen de
líquido 906, a través de la válvula limitadora de presión PLV,
hasta el recipiente T, y precisamente hasta que la arista de control
del émbolo 960 haya pasado de nuevo por la posición de referencia
del recorrido oscilatorio. En este procedimiento, las carreras
ascendentes pueden tener cualquier magnitud dentro de un bastidor
determinado, de forma correspondiente al tramo +A, mediante las
porciones de energía alimentadas a través del émbolo del
actuador.
La misma función de esta instalación de
regulación del nivel podría ejecutarse, con un modo de
funcionamiento similar, también con una versión algo modificada:
aquí la arista de control del émbolo (960) no está aplicada al
émbolo de suspensión 908 y la arista de control del cilindro 958 no
está aplicada al cilindro interior perteneciente al émbolo de
suspensión 908. Más bien se ha materializado ahora la arista de
control del émbolo (960) en otro émbolo y la arista de control del
cilindro 958 a otro cilindro interior, perteneciente al otro
émbolo, estando materializada la arista de control del cilindro en
el otro cilindro, igualmente mediante la superficie plana inferior
de otra ranura anular (o mediante taladros radiales). También en el
otro cilindro interior está contenido otro volumen de líquido
(similar al 906 de la figura 10) como medio elástico, que limita
con el lado inferir del otro émbolo. También se dispone de otro
circuito hidráulico, estructurado como el circuito 954 de la figura
10, pero el otro circuito hidráulico con su tubería de líquido
(como la tubería de líquido 962) está conectado ahora al otro
volumen de líquido, mientras que el volumen de líquido contenido en
la otra ranura anular está unido con el volumen de líquido 906 (=
medio elástico) mediante una tubería. En la versión configurada de
otra forma hay que prestar atención a que el otro émbolo esté unido
igualmente con la mesa oscilatoria 124, y oscila sincrónicamente con
el émbolo de suspensión 908.
Para todas las variantes de ejecución descritas
de la invención son todavía aplicables las siguientes
declaraciones: los órganos del actuador del excitador y del muelle
principal del sistema están dispuestos al mismo tiempo, ya sea por
encima o por debajo de la mesa oscilatoria. En lugar de un único
cuerpo de moldeo o modelo de molde de fundición pueden estar
previstos al mismo tiempo varios de ellos. La posición relativa
entre el muelle principal del sistema y el émbolo del excitador
pueden intercambiarse, lo que por ejemplo significaría para la
figura 9 que 908 sería el émbolo del actuador y que 916 sería el
émbolo de suspensión. Muy en general es aplicable para todas las
figuras que las líneas a trazos y puntos allí mostradas, como por
ejemplo la línea 879 en la figura 8, simbolizan una unión fija entre
las dos piezas constructivas.
Claims (19)
1. Instalación para comprimir materiales
granulosos, formando cuerpos de moldeo (108), mediante la
aplicación de fuerzas vibratorias fundamentalmente armónicas,
con
un sistema de masa-muelle (136)
con capacidad de oscilación con una o varias frecuencias naturales,
que comprende un muelle principal del sistema (150, 970) para la
conversión continuada entre energía cinética del sistema de
masa-muelle (136) y energía elástica y una masa que
presenta una mesa oscilatoria (124), sobre la que actúa la fuerza
elástica del muelle principal del sistema (150, 970), y un molde
(106) para alojar el cuerpo de moldeo (108), unido fijamente con la
mesa oscilatoria (124) al menos durante la compresión,
una instalación de excitación (144) ajustable en
cuanto a su frecuencia natural, con un actuador del excitador para
excitar el sistema de masa-muelle (136) y producir
oscilaciones forzadas, de las que pueden derivarse las fuerzas
vibratorias,
actuando la fuerza elástica generada por el
actuador del excitador sobre la mesa oscilatoria (124) y estando
situada la frecuencia de excitación para las oscilaciones, ya sea en
la frecuencia natural o en sus proximidades, o pudiendo ajustarse
dentro de un margen de frecuencias, dentro del cual se encuentra al
menos una frecuencia natural,
un control (190) para controlar o regular la
instalación de excitación (144),
siendo el muelle principal del sistema (150, 970)
un muelle hidráulico con volumen de líquido compresible (140,
906),
estando aplicadas las fuerzas transmitidas por la
plancha de prensado (110), por un lado, y las fuerzas transmitidas
por el muelle principal del sistema (150, 970), por otro lado, a un
bastidor (100) mediante el cual se guían sobre un recorrido de flujo
de fuerza cerrado las fuerzas implicadas en la compresión,
caracterizada porque el actuador del
excitador (144) y el muelle principal del sistema (150, 970) están
configurados separados entre sí, y los recorridos de flujo de fuerza
de la fuerza de excitación y de la fuerza elástica discurren al
menos parcialmente separados.
2. Instalación para comprimir materiales
granulosos, formando cuerpos de moldeo (108), mediante la
aplicación de fuerzas vibratorias fundamentalmente armónicas,
con
un sistema de masa-muelle (136)
con capacidad de oscilación con una o varias frecuencias naturales,
que comprende un muelle principal del sistema (150, 970) para la
conversión continuada entre energía cinética del sistema de
masa-muelle (136) y energía elástica y una masa que
presenta una mesa oscilatoria (124), sobre la que actúa la fuerza
elástica del muelle principal del sistema (150, 970), y un molde
(106) para alojar el cuerpo de moldeo (108), unido fijamente con la
mesa oscilatoria (124) al menos durante la compresión,
una instalación de excitación (144) ajustable en
cuanto a su frecuencia natural, con un actuador del excitador para
excitar el sistema de masa-muelle (136) y producir
oscilaciones forzadas, de las que pueden derivarse las fuerzas
vibratorias,
actuando la fuerza elástica generada por el
actuador del excitador sobre la mesa oscilatoria (124) y estando
situada la frecuencia de excitación para las oscilaciones, ya sea en
la frecuencia natural o en sus proximidades, o pudiendo ajustarse
dentro de un margen de frecuencias, dentro del cual se encuentra al
menos una frecuencia natural,
un control (190) para controlar o regular la
instalación de excitación (144),
una plancha de prensado (110) para aplicar la
fuerza del cuerpo de moldeo (108) al molde (106),
estando aplicadas las fuerzas transmitidas por la
plancha de prensado (110), por un lado, y las fuerzas transmitidas
por el muelle principal del sistema (150, 970), por otro lado, a un
bastidor (100) mediante el cual se guían sobre un recorrido de flujo
de fuerza cerrado las fuerzas implicadas en la compresión,
caracterizada porque el actuador del
excitador (144) y el muelle principal del sistema (150, 970) están
configurados separados entre sí, y los recorridos de flujo de fuerza
de la fuerza de excitación y de la fuerza elástica discurren al
menos parcialmente separados, estando configurado el muelle
principal del sistema (150, 970) como un único muelle mecánico o
como un muelle resultante, compuesto de varios muelles mecánicos
aislados.
3. Instalación según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizada porque se ha previsto un órgano de transmisión
de fuerza (908) entre el muelle principal del sistema (970) y la
mesa oscilatoria (124) y el órgano de transmisión de fuerza no puede
cargarse al menos sobre una parte del recorrido oscilatorio,
cubierto durante la ejecución de la amplitud superior del recorrido
oscilatorio (+A), mediante la fuerza elástica del muelle principal
del sistema, por medio de lo cual se define una recorrido libre
(+A) del órgano de transmisión de fuerza,
- estando prevista una instalación de intercambio
de volumen (920) especial, al utilizar un muelle principal del
sistema (970) hidráulico para el llenado o el vaciado del volumen
del cilindro (+A), que puede generarse mediante el recorrido libre
(+A) del émbolo de suspensión (908), estando el émbolo de
suspensión (908) asignado al órgano de transmisión de fuerza y
siendo idéntico al mismo,
- y estando previsto, al utilizar un muelle
principal del sistema mecánico, una separación del órgano de
transmisión de fuerza desde el único muelle o desde el muelle
resultante.
4. Instalación según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizada porque de la energía cinética de la
masa del sistema de masa-muelle sólo está prevista
la energía cinética de la velocidad de oscilación dirigida hacia
abajo, para su conversión en una energía elástica del muelle
principal del sistema.
5. Instalación según una de las reivindicaciones
1 a 4, caracterizada porque las fuerzas elásticas dinámicas
están aplicadas a la mesa oscilatoria, a través del órgano de
transmisión de fuerza (908) en un punto central de la misma, y
- para el caso de que sólo esté previsto un
actuador del excitador, las fuerzas de excitación están aplicadas a
la mesa oscilatoria a través del mismo órgano de transmisión de
fuerza (908), y
- para el caso de que estén previstos dos o más
actuadores del excitador, las fuerzas de excitación están aplicadas
en el punto central con relación a su vector de fuerza
resultante.
6. Instalación según la reivindicación 5,
caracterizada porque el órgano de transmisión de fuerza
(908) unido con la mesa oscilatoria forma parte al mismo tiempo de
una instalación de guiado (902; 908), con la que la masa de la mesa
oscilatoria está forzada a ejecutar movimientos traslatorios (152)
exclusivamente verticales, siendo transmitidas tanto las fuerzas
elásticas dinámicas como las fuerzas de excitación, para el caso de
que sólo esté previsto un actuador del excitador, mediante aquella
parte del órgano de transmisión de fuerza que forma parte al mismo
tiempo de una instalación de guiado.
7. Instalación según la reivindicación 6,
caracterizada porque se ha previsto un actuador del
excitador (980), cuyas fuerzas de excitación sólo se transfieren a
la mesa oscilatoria (124) con un solo órgano de accionamiento
(916), y porque tanto las fuerzas elásticas dinámicas como las
fuerzas de excitación se transmiten mediante aquella parte del
órgano de transmisión de fuerza (908), que forma parte al mismo
tiempo de una instalación de guiado (902; 908).
8. Instalación según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizada porque el coeficiente de elasticidad
del muelle principal del sistema es ajustable.
9. Instalación según una de las reivindicaciones
1 a 8, caracterizada porque la fuerza de prensado puede
generarse de forma variable mediante una instalación de prensado
(112), controlándose o regulándose la instalación de prensado
mediante un control central (190).
10. Instalación según la reivindicación 3,
caracterizada porque con el uso de un muelle principal del
sistema (970) hidráulico con un volumen de líquido del muelle (906),
se ha previsto una instalación de regulación del nivel (940), con
la que se ajusta o regula una posición en altura (Z) promedio
prefijable del émbolo de suspensión (908).
11. Instalación según la reivindicación 10,
caracterizada
- porque la posición en altura (Z) promedio
prefijable se regula mediante la alimentación de una corriente
volumétrica de regulación a un volumen de líquido del muelle (906) o
la evacuación de una corriente volumétrica de regulación desde el
volumen de líquido del muelle (906), y mediante la inclusión del
resultado de la medición de una instalación de medición para
establecer el valor real de la posición en altura (Z),
controlándose o regulándose en dependencia del resultado de la
medición una instalación hidráulica (940), con la que se modifica
la magnitud y/o el sentido de la corriente volumétrica de
regulación, o
- porque la posición en altura (Z) promedio
prefijable se ajusta mediante la cooperación de una arista de
control (958) como dimensionamiento mecánico de la posición en
altura, utilizándose la arista de control junto con otra
característica de control (960) mecánica, configurada como arista o
superficie, como parte de una instalación hidráulica para modificar
una sección transversal de corriente volumétrica, realizándose la
modificación de una sección transversal de corriente volumétrica
mediante un movimiento relativo, derivado del movimiento
oscilatorio, de la arista de control (958) y la característica de
control (960), y aplicándose la compresión del volumen de líquido
del muelle (906) al alcanzar una sección transversal de la
corriente volumétrica = cero.
12. Instalación según la reivindicación 10 ó 11,
caracterizada porque se utiliza un dosificador de volumen de
compensación (920) para la entrega de un volumen de compensación,
para el aumento del volumen de líquido (906) del muelle principal
del sistema (970) hidráulico durante la ejecución de un movimiento
oscilatorio ascendente (en el sentido de la amplitud +A).
13. Instalación según una de las reivindicaciones
1 a 12, caracterizada porque se ha previsto un actuador del
excitador hidráulico, que puede impulsarse con volúmenes variables,
generándose volúmenes variables mediante un generador de bomba de
volumen variable (160) asignado a la instalación de excitación,
- ya sea desde un émbolo de bomba (210), cuyo
movimiento de bombeo se deriva mecánicamente del movimiento
oscilatorio de un vibrador de desequilibrio (240),
- o desde un émbolo de bomba (320), cuyo
movimiento de bombeo se deriva mecánicamente de un órgano de
accionamiento (310) rotatorio,
- o desde un émbolo de bomba, cuyo movimiento de
bombeo se deriva del movimiento de la parte móvil de un motor
lineal eléctrico.
14. Instalación según una de las reivindicaciones
1 a 9, caracterizada porque las fuerzas de excitación son
fuerzas derivadas de las fuerzas de inercia de un vibrador de
desequilibrio, que se aplican desde el vibrador de desequilibrio en
la masa de la mesa oscilatoria (124), y precisamente por medio de
que el bastidor del vibrador de desequilibrio (584) está unido
directa y rígidamente con la masa de la mesa oscilatoria (124), o
por medio de que el vibrador de desequilibrio (681) se apoya con
suavidad (sintonización profunda) a través de muelles (682) en el
bastidor (100) o en el suelo, y porque la transmisión de los
movimientos oscilatorios y las fuerzas de excitación desde el
vibrador de desequilibrio hasta la masa de la mesa oscilatoria se
produce mediante la conexión de una instalación de acoplamiento
(684), la cual está equipada con uno de los principios mencionados a
continuación, para la creación de una unión de acoplamiento, y
precisamente
- mediante acoplamiento mecánico,
- mediante el uso de fuerzas magnéticas,
- con la utilización de medios viscosos con
cargas de cizallamiento conectables eléctricamente,
- hidráulicamente mediante la utilización de una
o dos columnas de aceite empotradas, siendo desplazables o no
desplazables las columnas de aceite empotradas en cámaras del
cilindro (672, 673), mediante la cooperación de un órgano de
conexión (685) hidráulico.
15. Instalación según una de las reivindicaciones
1 a 9, caracterizada porque las fuerzas de excitación se
aplican entre la masa de la mesa oscilatoria (124), por un lado, y
el bastidor (100) por otro lado, y porque el actuador del excitador
(780) es un motor lineal eléctrico (782, 783).
16. Instalación según la reivindicación 1,
caracterizada porque el muelle principal del sistema (140)
toma cuerpo mediante un volumen de líquido de presión (140),
empotrado al menos parcialmente en un cuerpo del cilindro, y porque
el coeficiente de elasticidad puede modificarse mediante una
modificación de la magnitud del volumen de líquido de presión,
- ya sea por medio de que la magnitud del volumen
de líquido de presión (140) está formado por varios
sub-volúmenes, que pueden separarse entre sí
mediante válvulas de bloqueo conectables,
- o por medio de que una parte del volumen de
líquido de presión (140) está empotrada en un cilindro, cuya cámara
del cilindro puede modificarse mediante un émbolo desplazable en el
cilindro según un modo prefijable, ejecutándose el desplazamiento
del émbolo con preferencia mediante un accionamiento por husillo
roscado.
17. Instalación según una de las reivindicaciones
1 a 16, caracterizada porque se ha previsto un motor lineal
hidráulico como actuador del excitador (980) y porque el motor
lineal hidráulico está dispuesto simétricamente al centro de la mesa
oscilatoria (124) y, en la configuración del muelle principal del
sistema como un muelle hidráulico (970), concéntricamente al
mismo.
18. Instalación según una de las reivindicaciones
1 a 17, formando parte la instalación de compresión de una máquina
de moldeo de fundición, caracterizada por la combinación de
las siguientes particularidades,
- el material granuloso está previsto para la
función de moldeado de un modelo de molde de fundición,
- al menos un modelo de molde de fundición está
alojado en el molde y unido fijamente con la masa del sistema de
masa-muelle, y oscila con el mismo,
-el material granuloso a comprimir y a moldear al
menos por su lado inferior mediante los contornos del modelo de
molde de fundición está dispuesto, ya antes del proceso de
compresión, junto al modelo de molde de fundición y/o por encima
del mismo.
19. Instalación según una de las reivindicaciones
1 a 18, caracterizada porque el sistema de compresión forma
parte de una máquina de moldeo de piezas sinterizadas.
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