ES2298804T3 - Bomba de embolo de materias consistentes con flujo continuo de transporte. - Google Patents

Abstract

Bomba de materias consistentes de dos cilindros para el transporte continuo, especialmente de hormigón, en la que dos cilindros de transporte transportan la materia consistente desde un depósito de llenado previo a una tubería de transporte y en la que está prevista una válvula de inversión con un distribuidor giratorio para cambiar entre el primer cilindro y el segundo cilindro de transporte, presentando el distribuidor una sección transversal que se estrecha desde un orificio de admisión asignado a los cilindros hacia un orificio de descarga asignado a la tubería de transporte, estando apoyado éste de manera giratoria en la zona del orificio de descarga y uniendo al menos un cilindro de transporte por toda la sección transversal con la tubería de transporte en todas las posiciones de la válvula de inversión, caracterizada porque al distribuidor (11) está asignado un apoyo (20) en su lado dirigido hacia los cilindros (3, 5) y un disco (15) de control unido fijamente con éste, y este disco (15) de control comprende, además del orificio (21) de admisión del distribuidor (11), un orificio (23) de aspiración dispuesto respecto al orificio (21) de admisión a una distancia suficiente para cubrir completamente un orificio de uno de los cilindros (3, 5) de transporte.

Description

Bomba de émbolo de materias consistentes con flujo continuo de transporte.

La presente invención se refiere a una bomba de materias consistentes con las características del preámbulo de la reivindicación 1. En un sentido más amplio se refiere también al control de estas bombas de materias consistentes.

Las bombas de émbolo de materias consistentes se usan desde hace tiempo especialmente para el transporte de hormigón en obras de construcción. Por lo general, están realizadas como bombas de émbolo de accionamiento hidráulico con al menos dos cilindros, que transportan el hormigón a través de conductos flexibles o tubos. En lo adelante se hablará siempre de transporte de hormigón para simplificar. Sin embargo, la invención no se limita al uso en bombas transportadoras de hormigón, sino que se puede usar en todas las bombas similares de materias consis-
tentes.

Estas bombas tienen que alimentar una única tubería de transporte con dos cilindros llenados de manera alterna y émbolos correspondientes. El cilindro llenado en cada caso se une con la tubería de transporte mediante un distribuidor conectable. A continuación, el émbolo empuja el hormigón hacia fuera (carrera de bombeo), mientras que el émbolo paralelo retrocede para llenar nuevamente el cilindro de hormigón (carrera de aspiración). Al final de cada carrera se invierte la dirección del movimiento de los émbolos de los cilindros respectivamente y se cambia de posición el distribuidor, de modo que las carreras de bombeo y de aspiración se alternan continuamente. Los dos émbolos se accionan con preferencia de forma hidráulica y acoplados entre sí, por lo que trabajan básicamente en sentido
opuesto.

Los distribuidores de uso corriente (documento DE2933128C2) se disponen de modo que pueden realizar un movimiento de vaivén entre dos posiciones finales de conexión, en las que establecen de manera alterna la unión entre los orificios de los cilindros y la tubería de transporte, por una parte, y el depósito de llenado previo, por la otra parte. Esto provoca un transporte discontinuo.

En una construcción determinada, el distribuidor comprende una válvula de falda, llamada así por su forma exterior, que está dispuesta en la zona de admisión, llenada con materia consistente, del depósito de llenado previo. El "talle" de esta falda tiene un taladro en correspondencia con el orificio de descarga de los cilindros de transporte, mientras que el borde de la falda define un orificio aproximadamente reniforme.

Un accionamiento permite posicionar esta válvula de falda entre dos posiciones finales con un movimiento deslizante y giratorio en forma de arco de modo que en una posición final respectivamente queda unido el orificio del talle con un orificio de descarga de uno de los cilindros, mientras que el orificio del borde se comunica siempre con la única tubería de transporte. Respecto al flujo de bombeo, el orificio del talle se encuentra en esta realización aguas arriba y el orificio del borde, aguas abajo.

A través del orificio de descarga, que queda libre respectivamente en la posición final de la válvula de falda, el respectivo cilindro se puede llenar de nuevo en la carrera de aspiración con la materia consistente que circula exteriormente por delante de la válvula de falda. Ambas superficies frontales de la válvula de falda en el borde y en el talle se deslizan sobre superficies adecuadas de obturación, de modo que la materia consistente no puede salir por los laterales. Sin embargo, este sistema no posibilita un transporte continuo.

El documento US3663129 describe como estado genérico de la técnica otra bomba de hormigón, en la que la válvula de inversión o su distribuidor está compuesta de una válvula de falda girada en 180º respecto al estado de la técnica mencionado antes. Su orificio del talle como orificio de descarga a favor de la corriente está unido de manera constante, pero giratorio con el orificio de la tubería de transporte. Su orificio reniforme del borde (orificio de admisión en contra de la corriente) es lo suficientemente largo para cubrir a la vez los orificios de ambos cilindros de transporte. El distribuidor realiza durante el funcionamiento un movimiento giratorio oscilante continuo y su eje se encuentra en sentido coaxial respecto al orificio de la tubería de transporte. El ángulo de giro del distribuidor es de aproximadamente 50º respecto a ambos lados de una posición central.

Los émbolos de los cilindros de transporte se controlan en coordinación con la posición momentánea del distribuidor de modo que en el momento de cubrir ambos orificios de los cilindros mediante el orificio del borde, un cilindro se encuentra al final y el otro respectivamente, al principio de una carrera de bombeo. En este caso, el transporte pasa por deslizamiento de un cilindro al otro. En el control conocido se establece el mismo período de tiempo para la carrera de aspiración y la carrera de bombeo de cada émbolo. Por consiguiente, no se realiza un transporte simultáneo en ambos cilindros.

Como resultado del apoyo sólo unilateral de este conocido distribuidor en el lado de la tubería de transporte y de las superficies de soporte y obturación, que definen esencialmente sólo el orificio del borde, no se pueden absorber eficazmente los considerables pares incidentes de vuelco de la conocida construcción. Esto provoca debido a la presión de transporte fisuras entre la carcasa y el distribuidor, produciéndose así pérdidas considerables por fugas en la zona de obturación entre el orificio del borde del distribuidor y los cilindros de transporte, que ponen en duda una vez más la realización de un transporte realmente continuo.

La invención tiene el objetivo de crear a partir del estado genérico de la técnica una bomba mejorada de materias consistentes de transporte continuo y especificar un procedimiento para controlar una bomba de materias consistentes con flujo continuo de transporte.

El objetivo relativo a la bomba de materias consistentes se consigue según la invención mediante las características de la reivindicación 1 y el objetivo relativo al procedimiento de control, mediante las características de la reivindicación independiente 17.

Las características de las reivindicaciones secundarias, subordinadas en cada caso a las reivindicaciones independientes, reflejan variantes ventajosas de la invención. Cuando al distribuidor se le asigna un apoyo también en su lado dirigido hacia los cilindros, se consigue un soporte mecánico del distribuidor que evita las pérdidas por fugas debido a la presión durante el servicio de transporte, lográndose así en primer lugar una bomba en correspondencia con la práctica para un transporte continuo de materias consistentes, especialmente de hormigón. El disco de control, unido fijamente al distribuidor, con orificios de admisión y aspiración permite transmitir de forma segura al apoyo las fuerzas que actúan sobre el distribuidor durante el servicio de bombeo. El disco de control comprende secciones superficiales muy precisas, previstas para cubrir completamente un orificio de uno de los cilindros de transporte. Esto posibilita, por una parte, una compresión previa de la carga fresca de este cilindro.

El apoyo situado en el lado del cilindro se puede combinar ventajosamente con el apoyo de un árbol motor para el distribuidor, lo que garantiza una construcción simple y robusta.

Cuando el distribuidor y el disco de control pueden girar en direcciones contrarias entre sí en 120º respectivamente (2 x 60º) desde una posición central, en la que ambos cilindros de transporte están unidos a la vez con la tubería de transporte, y el orificio de aspiración se encuentra en cada caso después de este giro en 120º (2 x 60º) delante de uno de los cilindros de transporte, resulta posible una construcción compacta de la válvula de inversión.

En el caso del estado genérico de la técnica está previsto un ángulo de giro del distribuidor que es en general más pequeño. Sin embargo, el distribuidor está muy acodado aquí a partir del eje central de la tubería de transporte y los ejes de los cilindros de transporte están más desplazados respecto al eje de la tubería de transporte. Esto aumenta considerablemente la necesidad de espacio y aumenta también las palancas, que actúan alrededor del eje motor, debido a las fuerzas de presión y fricción.

El propio disco de control se puede apoyar preferentemente por su contorno en la carcasa de la válvula de inversión con posibilidad de deslizamiento mecánico. De este modo se crea una base amplia contra las fuerzas que actúan sobre el distribuidor. Otra ventaja de esta configuración se logra con una obturación circunferencial del contorno del disco de control en esta carcasa, ya que en esta variante ventajosa, la materia consistente situada en el depósito de llenado previo se retiene en el contorno exterior del disco de control y no en los bordes del orificio de admisión o aspiración.

El procedimiento de control según la invención se caracteriza porque al iniciarse la carrera de bombeo del émbolo de cada cilindro de transporte se cierra su orificio por medio de una superficie de control u obturación del disco de control que pasa por delante del orificio de admisión del distribuidor, realizando el émbolo de este cilindro de transporte una carrera de compresión previa, mientras que el émbolo del otro cilindro de transporte realiza la carrera de bombeo, así como porque al cubrirse simultáneamente de manera temporal ambos orificios de los cilindros con el orificio de admisión, los dos émbolos se controlan de manera coordinada entre sí en una fase de sincronización de modo que la cantidad de materia consistente, bombeada al mismo tiempo por ambos émbolos, es al menos aproximadamente igual a la transportada por un émbolo sólo durante la carrera de aspiración del otro émbolo respectivamente. En la fase de sincronización, ambos émbolos se accionan con preferencia a la misma velocidad, a saber, aproximadamente a la mitad de la velocidad normal de bombeo.

Según otra configuración ventajosa, la carrera de aspiración de cada émbolo transcurre claramente más rápido que su carrera de bombeo. De este modo se gana tiempo para la carrera de compresión previa, entre la que se intercala cada carrera de bombeo.

Por último, puede ser ventajoso retardar o interrumpir completamente el movimiento giratorio del distribuidor o del disco de control en determinadas fases del movimiento.

Otros detalles y ventajas del objeto de la invención se derivan del dibujo de un ejemplo de realización y de su descripción detallada realizada a continuación.

En representación simplificada muestran:

Fig. 1 una vista en corte de una válvula de inversión de una bomba de materias consistentes, según la invención, en la zona del distribuidor,

Fig. 2 la vista en corte identificada con A-A en la figura 1,

Fig. 3 la vista en corte identificada con B-B en la figura 2,

Fig. 4 una representación de las fases de los ciclos de movimiento del distribuidor en la misma vista de la figura 2 y

Fig. 5 un diagrama de recorrido-tiempo, conforme a las fases de la figura 2, de las carreras, controladas de manera desfasada, de ambos émbolos de la bomba de materias consistentes.

La figura 1 muestra de una bomba 1 de materias consistentes sólo el cilindro 3 de transporte, situado delante en esta vista, en la zona de su extremo abierto (de descarga). El émbolo correspondiente no está representado. El segundo cilindro 5 de transporte está cubierto en este caso, pero se puede observar en las figuras 2 y 3. Los dos émbolos están accionados (con preferencia de manera hidráulica) independientemente uno de otro y pueden adoptar en principio cualquier posición y velocidad relativas en el marco de sus carreras y de su control. Sin embargo, también es posible accionarlos hidráulicamente de manera acoplada. Ambos cilindros y émbolos tienen el mismo diámetro, por ejemplo, 250 mm.

En los extremos abiertos de ambos cilindros de transporte está sujetada con brida una carcasa 7 de alojamiento, abierta por arriba, de una válvula 9 de inversión. La carcasa forma simultáneamente al menos un elemento (inferior) de un depósito 8 de llenado previo. Los orificios de ambos cilindros 3 y 5 de transporte desembocan cerca del fondo inferior del depósito 8 de llenado previo. En comparación con el estado genérico de la técnica, esto tiene la ventaja de que al aspirarse materia consistente se mantiene siempre un nivel máximo posible por encima de los orificios de los cilindros.

La válvula 9 de inversión comprende un distribuidor 11 como elemento móvil que se crea de manera similar al estado de la técnica mediante un cuerpo hueco en forma de una válvula de falda. El borde 10 de la falda está dirigido hacia los cilindros 3 y 5 de transporte y el talle 12, hacia una tubería 13 de transporte. Por tanto, el orificio del talle queda a favor de la corriente y el orificio del borde, en contra de la corriente respecto al flujo de transporte.

El orificio 12 del talle está en correspondencia con el orificio de la tubería 13 de transporte en la zona de unión y se encuentran siempre unidos entre sí de forma resistente a la presión. La tubería 13 de transporte tiene, por ejemplo, un diámetro de 180 mm en la zona de unión.

El cuerpo hueco que forma el distribuidor 11, está apoyado en la carcasa 7, sobre el fondo del depósito 8 de llenado previo, de forma giratoria o pivotante en el orificio de la tubería 13 de transporte, así como, según la invención, también en el lado contrario dirigido hacia los cilindros 3 y 5 de transporte. Este aspecto se abordará más adelante. El eje de giro queda situado centralmente en el eje longitudinal del extremo de la tubería 13 de transporte y en la proyección vertical (figura 3), exactamente entre los cilindros 3 y 5 de transporte.

Por tanto, el orificio 12 del talle se puede obturar de manera relativamente simple en el orificio de la tubería 13 de transporte (por ejemplo, mediante anillos radiales de junta), porque aquí sólo se produce un movimiento relativo coaxial y puramente rotativo-oscilante de ambas secciones transversales tubulares.

Por el contrario, en los orificios de ambos cilindros 3 y 5 de transporte, que desembocan cerca del fondo de la carcasa 7, se ha de prever una junta deslizante 4 (esbozada sólo de manera esquemática en la figura 1), que tiene una función de obturación tanto axial como radial. Esta junta deslizante 4 tiene en los cilindros una forma anular respectivamente con un diámetro interior que corresponde al diámetro de los cilindros. En este caso se puede tratar básicamente de juntas convencionales con formas constructivas conocidas que se han de adaptar, dado el caso, a la presente invención mejorada.

Un disco 15 de control, preferentemente circular, está unido de manera fija con el cuerpo hueco del distribuidor 11 por el borde de la falda o por el lado dirigido hacia los cilindros 3 y 5 de transporte. Los dos elementos se podrían fabricar íntegramente como pieza fundida. Sin embargo, el disco se fabrica con preferencia como elemento torneado y se suelda o se atornilla al distribuidor. De este modo se crea en general una combinación de válvula plana y tubular. Como se explicará más adelante, el propio disco 15 tiene una función importante de válvula y junta. Además, como se detallará asimismo a continuación, asume importantes funciones mecánicas de refuerzo y guía que diferencian la construcción según la invención del estado genérico de la técnica. El disco 15 de control refuerza en especial el cuerpo hueco del distribuidor 11 con paredes relativamente delgadas de modo que éste no se somete a deformaciones esenciales durante el funcionamiento.

A diferencia de la representación en la figura 1, en la realización real de la válvula de inversión no existirá o sólo existirá un intersticio extremadamente estrecho entre la superficie del disco 15, dirigida hacia los cilindros 3 y 5 de transporte, y la pared interior de la carcasa 7. Este aspecto se ha de abordar también más detalladamente. En este punto sólo habría que señalar que se ha de prever una obturación muy cuidadosa de los elementos móviles entre sí, a saber, del distribuidor 11 con el disco 15 y los bordes de los orificios en el disco 15, por una parte, y de la pared 7 de la carcasa o los orificios de descarga o aspiración de los cilindros 3 y 5 de transporte, por la otra parte, mediante lo que se logran mejoras decisivas respecto al estado genérico de la técnica. El disco 15 se apoya también preferentemente a lo largo de todo su contorno periférico sobre la pared interior 7 de la carcasa para proporcionar una base mecánica lo más amplia posible contra las fuerzas influyentes.

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Por fuera de la carcasa 7 está esbozada esquemáticamente una palanca 17 sobre el cilindro 3 de transporte, que sirve para producir fuerzas motrices en la válvula 9 de inversión o en el distribuidor 11 mediante un árbol motor 19 cubierto aquí parcialmente. El árbol motor 19 se encuentra con preferencia en sentido coaxial en el eje de giro del distribuidor 11 y está unido fijamente con este último. En este caso se puede usar también su apoyo 20 en la carcasa 7 como el apoyo, ya mencionado, del distribuidor situado en el lado del cilindro.

Naturalmente sería posible o necesario también un apoyo separado de ambos elementos, si se debe prever, por ejemplo, entre el árbol motor 19 y el distribuidor 11 un acoplamiento (no representado) que no resulta adecuado para la transmisión de fuerzas (portantes) que actúan radialmente. Es importante que el distribuidor 11 se encuentre apoyado frente o en la pared interior de la carcasa 7 de forma segura y giratoria contra los pares considerables de vuelco que se ejercen mediante la materia consistente comprimida sobre sus paredes interiores. De este modo se minimiza a la vez la acción de fuerzas excesivas sobre las juntas que se han de prever entre el distribuidor y la pared de la carcasa, así como se evitan completamente las solicitaciones innecesarias de estas juntas.

En cualquier caso se absorben de manera segura los pares de vuelco como resultado de las influencias externas ejercidas sobre el distribuidor mediante su apoyo a ambos lados y se impide también la formación de fisuras, a través de las que la materia consistente podría pasar nuevamente al depósito de llenado previo.

Las figuras 2 y 3 explican también la forma y la función del distribuidor 11 (cuyo cuerpo hueco se fabrica, por ejemplo, como pieza fundida de paredes relativamente delgadas) y del disco 15.

En la figura 2 se observa un orificio reniforme 21 y un orificio redondo 23 en el disco circular 15. El primer orificio sigue a una sección circular, alineada en el centro respecto al eje central del disco 15. Éste se extiende en aproximadamente 120º a una distancia constante de las secciones circulares que definen sus lados longitudinales. Esta distancia corresponde al diámetro de los cilindros de transporte, o sea, es asimismo de 250 mm. El orificio reniforme está redondeado en los extremos con un radio que corresponde al diámetro de los orificios de los cilindros, o sea, es de aproximadamente 125 mm. Los puntos centrales de estos radios finales están desplazados en 120º en la sección circular.

El punto central del orificio redondo 23 se encuentra a la misma distancia del eje central del disco que el orificio reniforme 21. El orificio 23 está a la misma distancia de ambos puntos centrales finales del orificio reniforme 21. Por tanto, entre los puntos centrales de los radios finales del orificio reniforme 21 y el punto central del orificio redondo 23 existe respectivamente un ángulo de 120º.

Las secciones superficiales del disco 15, situadas a ambos lados del orificio redondo 23, tienen al menos una anchura en correspondencia con los diámetros de los cilindros 3 y 5. Por tanto, resultan adecuadas para cerrar el orificio de un cilindro 3 ó 5 respectivamente por completo y también de manera hermética (con juntas que rodean los orificios de los cilindros) en determinadas posiciones del distribuidor 11 o del disco 15.

Se observa además el perfil del distribuidor 11 aproximadamente reniforme en la zona de corte. Las anchuras o diámetros interiores de ambos orificios 21 y 23 en el disco 15 corresponden a los diámetros interiores de los cilindros 3 y 5 de transporte. En todas las posiciones posibles del distribuidor 11 queda abierto siempre por completo al menos un orificio de un cilindro 3 ó 5 de transporte, así como unido con la tubería 13 de transporte.

La configuración constructiva del disco 15 como válvula plana en interacción con las juntas y la disposición del orificio 23 impiden a la vez también cualquier contacto directo entre el depósito sin presión o la materia consistente situada en éste, por una parte, y la tubería de transporte, por la otra parte. En ningún momento existe el riesgo de retorno desde la tubería de transporte hacia el depósito de llenado previo.

En la figura 2 están esbozados esquemáticamente los cilindros 25 de accionamiento (con preferencia hidráulicos) que sobresalen a ambos lados de la carcasa 7 y están unidos mediante elementos de acoplamiento no mostrados con la palanca 17 y mediante el árbol motor 19 (figura 1), con el distribuidor 11 y el disco 15. Los cilindros 25 de accionamiento pueden hacer girar de manera oscilante discontinua el distribuidor 11 en un intervalo angular relativamente amplio (véase las fases en la figura 4).

El árbol motor 19 se podría acoplar también naturalmente con un accionamiento directo de giro adecuado (motor eléctrico, cilindro hidráulico con barra dentada), en vez de con cilindros de accionamiento.

La figura 3 muestra claramente la disposición del distribuidor 11 (que se ha de considerar también aquí como válvula de falda) con orificio del borde situado en contra de la corriente y orificio del talle situado a favor de la corriente. Al igual que en la figura 1, se observa la unión axial fija del talle 12 de la falda con la tubería 13 de transporte. Ambos cilindros 3 y 5 de transporte están obturados respecto al distribuidor mediante juntas deslizantes 4.

Se puede observar también que ambos cilindros 3 y 5 de transporte pueden estar unidos simultáneamente y con la sección transversal completa por medio del distribuidor 11 a la tubería 13 de transporte, dependiendo de la posición respectiva del distribuidor 11 y del disco 15.

En la carcasa 7, dibujada aquí simplemente en forma de caja, entra por su lado superior abierto (a través del depósito de llenado previo no mostrado aquí) materia consistente que no llega directamente al distribuidor 11, sino que rodea su cuerpo hueco sólo por el exterior. Para conducir la materia consistente a los dos cilindros 3 y 5 de transporte sirve más bien, exclusivamente, el orificio redondo 23 del disco 15 tras haberse girado éste a la posición correspondiente de carga (véase a su vez la figura 4). Por tanto, este orificio 23 se puede identificar también como orificio de carga o aspiración del disco 15 y tiene, asimismo, una función de válvula o distribución.

Al obturarse el disco 15 respecto a la carcasa 7 hay que considerar en particular las siguientes condiciones límite: Éste se ha de obturar en el servicio de transporte (carrera de bombeo de los cilindros de transporte) por el orificio 21 del borde del distribuidor 11 y en el servicio de aspiración, por el orificio redondo 23.

En la pared interior de la carcasa 7 se dispondrá con preferencia, de un modo conocido, una placa de desgaste sustituible por separado. Esta crea la base para los movimientos deslizantes necesarios que realiza el distribuidor 11 o el disco 15 respecto a la pared 7 de la carcasa durante sus giros.

Por consiguiente, los dos orificios 21 y 23 se han de equipar con anillos cortantes que rodean estos orificios en forma de bastidor y están en contacto con la placa de desgaste mencionada o las juntas 4. En el caso del orificio 23 de aspiración, el anillo cortante puede tener una forma circular y en el caso del orificio 21 del borde tiene convenientemente un perfil reniforme.

Los anillos cortantes están unidos a su vez preferentemente de manera separable con el distribuidor 11 o con el disco 15 para poder sustituirlos por separado al desgastarse. Estos están obturados de un modo conocido con juntas elásticas (axiales) respecto a los elementos colindantes.

Por último, resulta ventajoso obturar todo el contorno exterior del disco 15 respecto al depósito de llenado previo, incluso cuando éste no está sometido a presión elevada. Sin embargo, con una junta exterior circunferencial de este tipo se evita en gran medida la solicitación de las juntas, sometidas a presión, alrededor de los orificios 21 y 23 mediante los componentes abrasivos de la materia consistente (hormigón), por lo que se crean dentro de lo posible intervalos más prolongados de sustitución.

La junta periférica del disco 15 se puede hacer girar sobre la misma placa de desgaste que los anillos cortantes, pero la placa de desgaste ha de tener al menos el mismo diámetro que el disco 15. Se puede prever también un anillo separado de desgaste, sobre el que gira sólo la junta de desgaste del disco 15. Por consiguiente, este anillo de desgaste y la placa de desgaste (más pequeña) se podrían sustituir por separado.

Al mismo tiempo, una junta deslizante crea sobre todo el contorno del disco un soporte seguro axial y, dado el caso, también radial en dependencia de la configuración, para el distribuidor, que refuerza su apoyo sobre una base amplia y minimiza el efecto de los pares de vuelco producidos en el distribuidor 11.

Sin embargo, a diferencia de la representación no es obligatoriamente necesario configurar el orificio de aspiración en el disco 15 como taladro encerrado 23. En su lugar se puede prever también una escotadura abierta hacia el borde del disco. No obstante, su ángulo de abertura y contorno siguen estando definidos por el requisito de que a ambos lados del orificio reniforme 21 ha de quedar suficiente superficie del disco 15 para obturar temporalmente de manera segura un orificio de un cilindro 3 o 5 de transporte en cada caso. En una variante de este tipo hay que adaptar naturalmente también la forma del canto cortante que rodea los bordes de esta escotadura.

La verdadera operación de transporte y el control de la bomba de materias consistentes, según la invención, se representan y explican después de presentarse todos los elementos constructivos esenciales de la bomba de materias consistentes por medio de las fases del ciclo de la figura 4 y del diagrama de recorrido-tiempo de la figura 5.

Las fases de la figura 4, que están en correspondencia con la figura 2, se explican línea por línea, desde el extremo superior izquierdo hacia el extremo inferior derecho. En el diagrama de la figura 5, éstas se encuentran una al lado de otra sobre un eje de tiempo, así como separadas entre sí por líneas verticales e identificadas con los mismos números de la figura 4.

En la figura 5 se ha reflejado, de forma complementaria, una vez más a escala reducida las posiciones correspondientes en cada caso del distribuidor 11 y del disco 15 de control debajo de los pasos consecutivos de control para facilitar una asignación inequívoca. El ciclo de movimiento del émbolo K3 del cilindro 3 de transporte se refleja con líneas discontinuas y el del émbolo K5 del cilindro 5 de transporte, con líneas continuas.

El distribuidor 11 en la fase 1 se encuentra en la posición mostrada también en las figuras 1 a 3 descritas arriba (en lo adelante, también posición inicial). El orificio reniforme 21 del borde une a la vez ambos cilindros 3 y 5 de transporte con la tubería 13 de transporte. El orificio redondo 23 se encuentra aún fuera de funcionamiento. Ninguno de los cilindros de transporte se comunica con la carcasa 7 o con el depósito 8 de llenado previo.

Según la fase 1 del diagrama, el émbolo K3 del cilindro 3 de transporte se encuentra al final de su carrera de bombeo, mientras que el émbolo K5 del cilindro 5 (recién llenado) comienza su nueva carrera de bombeo después de una compresión previa. Ambos émbolos se desplazan en paralelo y alineados de manera igual con una velocidad relativamente pequeña. Esto se puede identificar como "fase de sincronización".

En la fase 2 se produce una transición del cilindro 3 de transporte entre la carrera de bombeo y la carrera de aspiración. El disco 15 gira en 60º en contra del sentido de las agujas del reloj desde su posición inicial. El orificio del cilindro 3 de transporte se cierra de manera hermética mediante el disco 15 y su émbolo K3 está en reposo posiblemente. Esta posición intermedia evita con seguridad cualquier cortocircuito entre el cilindro que bombea y el otro cilindro que aspira.

En esta fase relativamente corta se puede mover lentamente en todo caso el disco 15 o el distribuidor 11 o, dado el caso, se han de detener.

Durante este proceso, el émbolo K5 se encuentra aún en la carrera de bombeo, al igual que en la fase 2 del diagrama. Sin embargo, la pendiente de su movimiento está ahora más inclinada, es decir, su velocidad de avance ha aumentado a una medida normal respecto a la fase anterior 1 de sincronización (por ejemplo, se ha duplicado). Esto garantiza un flujo constante de la materia consistente en la tubería 13 de transporte.

La fase 3 muestra la primera posición extrema o de inversión del distribuidor 11 girado a partir de la fase 1 en 120º y a partir de la fase 2 en 60º en contra del sentido de las agujas del reloj. El orificio redondo 23 del disco 15 se encuentra exactamente delante del cilindro 3 de transporte. El orificio reniforme 21 permite aún un transporte del cilindro 5 de transporte a la tubería 13 de transporte.

En la fase 3 del diagrama se puede observar que el émbolo K5 sigue funcionando a plena velocidad o a plena capacidad de bombeo, mientras que el émbolo K3 realiza una carrera de aspiración, preferentemente con arranque y parada suaves, pero en total a una velocidad más alta que en la carrera de bombeo ("fase de aspiración").

También en esta fase puede ser ventajoso detener temporalmente el movimiento oscilante del distribuidor 11 para que se pueda ejecutar la carrera de aspiración al abrirse por completo el orificio del cilindro 3 de transporte.

La posición del distribuidor 11 en la fase 4 de la figura 4 está en correspondencia con la fase 2. El disco 15 se giró nuevamente hacia atrás en 60º desde la posición de inversión en el sentido de las agujas del reloj. Según se deriva del diagrama, el émbolo K3 del cilindro 3 de transporte (cerrado de nuevo por el disco 15) puede precomprimir la materia consistente recién aspirada a una pequeña velocidad en una carrera muy corta, preferentemente a la presión de servicio imperante en la tubería de transporte ("fase de compresión previa"). Esto se ha de recomendar en relación con los gases (aire) aspirados con la materia consistente y con la contrapresión procedente de la tubería 13 de transporte para evitar choques en el sistema cuando el orificio del cilindro se libera nuevamente del orificio reniforme 21 de admisión. Aquí también se puede detener brevemente o frenar, en todo caso, el distribuidor 11.

El émbolo K5 llega precisamente a la fase final de su carrera de bombeo, pero aún a plena velocidad.

En relación con la posición del distribuidor 11, la fase 5 corresponde exactamente a la fase 1 (posición inicial, "fase de sincronización"). El diagrama también permite observar en la fase 5 que los émbolos K3 y K5 con funciones intercambiadas comienzan su trabajo desfasado desde el inicio con un transporte simultáneo de bombeo a una velocidad reducida. El distribuidor 11 se sigue girando entonces en el sentido de las agujas del reloj.

La fase 6 es la imagen especular de la fase 2, pero aquí sólo el émbolo K3 bombea a plena velocidad, mientras que el disco 15 cierra herméticamente el cilindro 5 de transporte y su émbolo K5 está en reposo posiblemente según la fase 6 del diagrama. El disco está girado en 60º en el sentido de las agujas del reloj a partir de la posición inicial.

La fase 7 está en correspondencia con la fase 3 en imagen invertida. El disco 15 o la válvula 11 de inversión llegaron aquí a su posición extrema o de inversión en el sentido de las agujas del reloj. El cilindro 5 de transporte se llena nuevamente. Su émbolo K5 retrocede según la fase 7 del diagrama a la posición inicial y a través del orificio redondo 23 circula materia consistente al cilindro 5 de transporte. El cilindro 3 de transporte se encuentra al mismo tiempo a plena capacidad de bombeo y su émbolo, a plena velocidad de avance.

Con la fase 8, correspondiente a la fase 4 en imagen especular, el émbolo del cilindro 5 de transporte precomprime nuevamente la materia consistente recién introducida, mientras que el émbolo del cilindro 3 de transporte pasa a la fase final de su carrera de bombeo. En el diagrama se cierra un ciclo completo de funcionamiento de la bomba de materias consistentes de dos cilindros y el ciclo siguiente comienza de nuevo con la fase 1.

Para explicar las velocidades, presiones y fuerzas resultantes durante el funcionamiento de la bomba de materias consistentes en transporte continuo habría que señalar que todo el ciclo de las fases 1 a 8 tiene lugar en sólo 6 segundos, como indica el eje rotulado de tiempo debajo del diagrama. Aquí los émbolos de los cilindros de transporte tienen que realizar carreras de 1 m de longitud aproximadamente.

Para una mayor interpretación del diagrama de la figura 5 se ha de repetir en primer lugar que en las fases 1 y 5, ambos émbolos bombean simultáneamente materia consistente a la tubería 13 de transporte. Sus velocidades durante esta fase están coordinadas entre sí de modo que su cantidad total de transporte corresponde a la de un émbolo sólo a su velocidad normal de avance. Por tanto, junto con la fase de compresión previa del émbolo que se pone en marcha, se obtiene una cantidad constante de transporte, prácticamente sin choques, de la bomba de materias consistentes.

En todas las otras fases, sólo uno de los émbolos respectivamente se encuentra en el servicio de bombeo y éste se mueve con preferencia a una velocidad constante.

La configuración, según la invención, de la válvula de inversión y un control selectivo de avance de los émbolos permiten lograr en las fases de las carreras conjuntas de bombeo una descarga de la bomba de materias consistentes, que resulta constante respecto a la capacidad de bombeo individual de un émbolo, y eliminar prácticamente así la pulsación del flujo de materias consistentes en la tubería 13 de transporte. Esto se ve favorecido especialmente con la compresión previa de la materia consistente en las fases 4 y 8, que evita que un "espacio de almacén temporal" se una con la tubería 13 de transporte al abrirse el cilindro 3 ó 5 de transporte recién llenado en cada caso.

Mediante el paso de la compresión previa se ejercen fuerzas considerables sobre la válvula tubular 11, que se absorben, sin embargo, mediante su apoyo a ambos lados, robusto y proporcionalmente simple según la invención. En este caso resulta efectiva también, una vez más, la ventaja de un apoyo puramente rotatorio (oscilante), así como la ventaja de la unión constante del extremo del distribuidor 11 situado corriente abajo con la tubería 13 de transporte.

Las posiciones de los émbolos y del distribuidor 11 más el disco 15 de control se registran con sensores adecuados (captadores de recorrido y/o ángulo), dado el caso, directamente en los respectivos accionamientos o en el contorno del disco 15 de control. Estos sensores envían sus señales de posición a una unidad de control preferentemente central de la bomba de materias consistentes que controla, por su parte, los accionamientos de los émbolos y del distribuidor 11.

En el momento de cubrirse simultáneamente ambos orificios de los cilindros de transporte, ésta controla una reducción de las velocidades de avance. No necesariamente se tienen que controlar ambos émbolos a la mitad de la velocidad, sino que también se podría controlar básicamente un émbolo, por ejemplo, a 1/3 de la velocidad plena y el otro émbolo, a 2/3 de la velocidad plena (al preverse diámetros y carreras totales iguales). El objetivo sigue siendo lograr un flujo de transporte lo más constante posible de la materia consistente en el distribuidor 11 o en la tubería 13 de transporte.

Además, durante el período de tiempo en el que el cilindro de transporte recién llenado se encuentra cerrado mediante el disco 15, la unidad de control ha de detener temporalmente el distribuidor o ajustarlo a una marcha lenta, por una parte, y controlar la carrera de compresión previa del respectivo émbolo, por la otra parte. Esto requiere, dado el caso, un sensor de presión que se puede disponer en el cilindro, en el émbolo o también en el distribuidor 11 sometido a presión o en el disco 15 unido a éste. Naturalmente queda excluido con seguridad un bloqueo del disco 15 como resultado de la presión excesiva.

En otras fases también, por ejemplo, en las fases de sincronización y en la fase de aspiración, puede ser ventajosa una marcha más lenta del distribuidor y del disco 15 de control o incluso una parada temporal entre los puntos de inversión. En general habrá que establecer un equilibrio cuidadoso entre períodos de parada y períodos de giro del distribuidor para que, por una parte, las secciones transversales del flujo no se reduzcan fuertemente al solaparse las superficies de control del disco de control con los orificios de los cilindros de transporte y para que, por otra parte, no se hagan necesarias velocidades excesivas de giro.

Claims (25)

1. Bomba de materias consistentes de dos cilindros para el transporte continuo, especialmente de hormigón, en la que dos cilindros de transporte transportan la materia consistente desde un depósito de llenado previo a una tubería de transporte y en la que está prevista una válvula de inversión con un distribuidor giratorio para cambiar entre el primer cilindro y el segundo cilindro de transporte, presentando el distribuidor una sección transversal que se estrecha desde un orificio de admisión asignado a los cilindros hacia un orificio de descarga asignado a la tubería de transporte, estando apoyado éste de manera giratoria en la zona del orificio de descarga y uniendo al menos un cilindro de transporte por toda la sección transversal con la tubería de transporte en todas las posiciones de la válvula de inversión, caracterizada porque al distribuidor (11) está asignado un apoyo (20) en su lado dirigido hacia los cilindros (3, 5) y un disco (15) de control unido fijamente con éste, y este disco (15) de control comprende, además del orificio (21) de admisión del distribuidor (11), un orificio (23) de aspiración dispuesto respecto al orificio (21) de admisión a una distancia suficiente para cubrir completamente un orificio de uno de los cilindros (3, 5) de transporte.

2. Bomba de materias consistentes según la reivindicación 1, caracterizada porque el distribuidor (11) está unido fijamente con un árbol motor (19) apoyado en la carcasa (7) de la válvula (9) de inversión y porque el apoyo del árbol motor (19) sirve también como apoyo del distribuidor (11) por el lado del cilindro.

3. Bomba de materias consistentes según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el distribuidor (11) y el disco (15) de control pueden girar en direcciones contrarias entre sí en 120º respectivamente desde una posición central, en la que ambos cilindros (3, 5) de transporte están unidos a la vez con la tubería (13) de transporte, para colocar el orificio (23) de aspiración respectivamente delante de un cilindro (3, 5) de transporte.

4. Bomba de materias consistentes según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el disco (15) de control y el distribuidor (11) tienen por el lado del cilindro un orificio reniforme (21) de admisión que se extiende a lo largo de un ángulo circular superior a 120º y tiene una forma redondeada en sus dos extremos, y porque el orificio (23) de aspiración está desplazado simétricamente sobre el mismo contorno circular en 120º respecto a ambos extremos del orificio (21) de admisión.

5. Bomba de materias consistentes según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el orificio (23) de aspiración está realizado como taladro en el disco (15) de control con un diámetro en correspondencia al menos con el diámetro de los cilindros (3, 5) de transporte.

6. Bomba de materias consistentes según una de las reivindicaciones precedentes 1 a 4, caracterizada porque el orificio de aspiración está realizado como escotadura por el lado del borde en el disco de control, cuyo orificio corresponde al menos al diámetro de un cilindro de transporte.

7. Bomba de materias consistentes según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el orificio reniforme (21) de admisión está rodeado por un anillo cortante.

8. Bomba de materias consistentes según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en una superficie lateral de la carcasa (7), dirigida hacia el distribuidor (11), está dispuesta al menos una placa de desgaste.

9. Bomba de materias consistentes según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el disco (15) de control está apoyado de manera deslizante por su borde periférico en una pared de la carcasa (7) de la válvula (9) de inversión.

10. Bomba de materias consistentes según la reivindicación 9, caracterizada porque la superficie de apoyo, situada por el lado del contorno, del disco (15) de control está realizada como junta deslizante circunferencial.

11. Bomba de materias consistentes según la reivindicación 8 y la reivindicación 9 ó 10, caracterizada porque el disco (15) de control está apoyado de manera deslizante sobre la placa de desgaste.

12. Bomba de materias consistentes según la reivindicación 9 ó 10, caracterizada porque el disco (15) de control está apoyado por su contorno de manera deslizante sobre un anillo separado de desgaste.

13. Bomba de materias consistentes según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el distribuidor (11) se puede accionar directamente para realizar movimientos giratorios con un árbol motor (19) mediante cilindros (25) de accionamiento con una palanca (17) o mediante un accionamiento giratorio.

14. Bomba de materias consistentes según la reivindicación 13, caracterizada porque al menos el árbol motor (19) está dispuesto en el plano vertical entre los cilindros (3, 5) de transporte.

15. Bomba de materias consistentes según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el disco (15) de control está unido con el distribuidor (11) de manera separable mediante tornillos o fijamente mediante soldadura.

16. Bomba de materias consistentes según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los orificios de los cilindros (3, 5) de transporte desembocan cerca del fondo inferior del depósito (8) de llenado previo por debajo del eje de giro del distribuidor (11).

17. Procedimiento para controlar una bomba de materias consistentes, especialmente una bomba (1) de materias consistentes según las reivindicaciones precedentes, con dos cilindros (3, 5) de transporte, abiertos por un lado, con émbolos y una válvula (9) de inversión con un distribuidor móvil (11), controlable de manera coordinada respecto al movimiento de los émbolos, cuyo orificio (10, 21) de admisión está dimensionado para cubrir a la vez los orificios de ambos cilindros (3, 5) de transporte en al menos una posición del distribuidor (11) y cuyo orificio (12) de descarga se comunica con una tubería (13) de transporte, estando provisto el distribuidor (11) de superficies de obturación que cierran el orificio de al menos un cilindro de transporte en posiciones predefinidas del distribuidor, caracterizado porque al iniciarse la carrera de bombeo del émbolo (K3, K5) de cada cilindro (3, 5) de transporte se cierra su orificio por medio de una superficie de obturación de un disco (15) de control que pasa por delante del orificio de admisión del distribuidor, realizando el émbolo de este cilindro de transporte una carrera de compresión previa, mientras que el émbolo del otro cilindro de transporte realiza la carrera de bombeo, así como porque al cubrirse simultáneamente de manera temporal ambos orificios de los cilindros con el orificio (21) de admisión, los dos émbolos se controlan de manera coordinada entre sí en una fase de sincronización de modo que la cantidad de materia consistente, bombeada al mismo tiempo por ambos émbolos (K3, K5), es al menos aproximadamente igual a la transportada por un émbolo (K3 o K5) sólo durante la carrera de aspiración del otro émbolo respectivamente (K3 o K5).

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque cada carrera de bombeo de un émbolo comprende al menos una fase de compresión previa (fases 4/8), una primera fase de sincronización (fases 1/5), una fase de bombeo (fases 2 a 4/6 a 8) y una segunda fase de sincronización (fase 5/1).

19. Procedimiento según la reivindicación 17 ó 18, caracterizado porque durante las fases de sincronización, ambos émbolos (K3, K5) se accionan con una velocidad y capacidad de bombeo reducidas.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, caracterizado porque durante las fases de sincronización, ambos émbolos (K3, K5) se accionan a la misma velocidad, especialmente a la mitad de la velocidad normal de su carrera ulterior de bombeo.

21. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes del procedimiento, caracterizado porque cada carrera de aspiración de un émbolo comprende una rampa de arranque y una rampa de parada a una velocidad menor.

22. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes del procedimiento, caracterizado porque la carrera de aspiración de cada émbolo (fase 3/7) transcurre más rápidamente que su carrera de bombeo, en especial, está intercalada entre una fase de reducción de presión (fase 2/6) y una fase de compresión previa (fase 4/8).

23. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes del procedimiento, caracterizado porque el distribuidor (11) se retarda o se detiene temporalmente en la fase de compresión previa.

24. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes del procedimiento, caracterizado porque el distribuidor (11) se retarda o se detiene temporalmente en la fase de sincronización.

25. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes del procedimiento, caracterizado porque el distribuidor (11) se retarda o se detiene temporalmente en la fase de reducción de presión.