ES2322037T3 - Agitador interior de alta frecuencia con convertidor electronico de frecuencia regrigerado. - Google Patents
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Abstract
Vibrador interior de alta frecuencia para la compactación de hormigón (12), con: - una carcasa de agitador (6), en la que están dispuestos una masa centrífuga y un motor eléctrico que trabaja con frecuencia más alta que la frecuencia de la red para el accionamiento de la masa centrífuga; - un convertidor electrónico de frecuencia (1) para la alimentación del motor eléctrico, en el que al menos una parte de los componentes del convertidor de frecuencia (1) está dispuesto en una carcasa del convertidor (2); - una manguera de protección (7) que conecta la carcasa del vibrador (6) y la carcasa del convertidor (2); - un circuito de refrigeración (4) con un medio de refrigeración contenido en el mismo; - un primer intercambiador de calor (3), integrado en el circuito de refrigeración (4), dispuestos en o junto a la carcasa del convertidor (2) para la transmisión de calor generado en la carcasa del convertidor (2) al medio de refrigeración; y con - un segundo intercambiador de calor (11) integrado en el circuito de refrigeración (4) para la transmisión de calor recibido a través del medio de refrigeración hacia el exterior; caracterizado porque el segundo intercambiador de calor (11) está previsto separado de la carcasa de convertidor (2).
Description
Agitador interior de alta frecuencia con
convertidor electrónico de frecuencia refrigerado.
La invención se refiere a un vibrador interior
de alta frecuencia para la compactación de hormigón según el
preámbulo de la reivindicación 1 de la patente.
Durante la elaboración de montones de hormigón
no fraguado, para la consecución de resistencias y hermeticidades
suficientes del hormigón es imprescindible eliminar perturbaciones
de la textura e inclusiones de aire, que se producen durante el
vertido del hormigón, a través de una compactación del hormigón. Con
esta finalidad, se introducen vibraciones en forma de oscilaciones
de alta frecuencia a través de aparatos vibratorios en los montones
de hormigón no fraguado. Los aparatos vibratorios empleados con más
frecuencia para ello a pie de obra son los llamados agitadores
interiores o bien vibradores interiores.
Además de la introducción de una energía
determinada, la forma y la frecuencia de las oscilaciones
introducidas adquieren una importancia central para una
compactación efectiva del hormigón. En la mayoría de los casos de
aplicación se ha revelado como óptima a este respecto, cuando se
emplean vibradores interiores, una frecuencia de funcionamiento de
200 Hz. Para la preparación de tales oscilaciones de alta frecuencia
se han implantado en el mercado en una medida amplia los vibradores
interiores, en los que un motor eléctrico de alta frecuencia está
incorporado en un cuerpo de botella que sirve como carcasa del
agitador. Estos aparatos son accionados a través de convertidores
de frecuencia y convertidores de tensión mecánicos o electrónicos
separados. Sin embargo, debido a los convertidores previstos
separados de los vibradores interiores, que solamente son portátiles
en una medida limitada en virtud de su peso y su tamaño, el radio de
acción posible de tales vibradores interiores a pie de obra está
limitado considerablemente.
Se conoce a partir del documento DE 92 17 854 U
un agitador interior para la compactación de hormigón, que es
accionado con un motor eléctrico de alta frecuencia. Un convertidor
de frecuencia está agrupado en este caso con un conmutador de
activación del motor eléctrico para formar una unidad de
construcción miniaturizada y está alojado en una carcasa de
conmutador. De esta manera se puede prescindir, frente a los
vibradores interiores de alta frecuencia convencionales, de
convertidores de frecuencia adicionales, con lo que se simplifica
esencialmente la manipulación de este agitador interior por un
operario. Además, en este caso, se mejora el radio de acción del
agitador interior debido a las dimensiones reducidas de la carcasa
de conmutador y a una reducción del peso implicada con ello. Sin
embargo, la carcasa de conmutador no se puede adaptar totalmente en
sus dimensiones a convertidores electrónicos de frecuencia de
estructura cada vez más pequeña, porque debe asegurarse una
disipación suficientemente grande del calor, que se genera durante
el funcionamiento del convertidor de frecuencia, sobre la superficie
de la carcasa del conmutador por medio de convención. Una reducción
adicional de la carcasa del conmutador tendría como consecuencia que
no se garantiza una disipación suficiente de calor al medio ambiente
y, por lo tanto, el convertidor de frecuencia puede fallar como
consecuencia de una sobrecarga térmica.
En el documento DE 199 00 348 A1 se describe un
agitador interior, en el que un convertidor electrónico de
frecuencia está dispuesto en una carcasa de convertidor con un
sistema de refrigeración integrado. La carcasa de convertidor
presenta nervaduras huecas de refrigeración, en cuyo interior está
previsto un medio de refrigeración.
La invención tiene el cometido de indicar un
vibrador interior de alta frecuencia con un convertidor electrónico
de frecuencia, que se puede accionar de forma estable térmicamente
y, por lo tanto, se puede emplear en el funcionamiento práctico sin
interferencias.
De acuerdo con la invención, el cometido se
soluciona por medio de un vibrador interior de alta frecuencia con
las características de la reivindicación 1 de la patente. Los
desarrollos ventajosos de la invención se definen en las
reivindicaciones dependientes de la patente.
Un vibrador interior de alta frecuencia para la
compactación de hormigón presenta una carcasa de agitador, en la que
están dispuestos una masa centrífuga y un motor eléctrico que
trabaja con frecuencia más alta que la frecuencia de la red para el
accionamiento de la masa centrífuga, un convertidor electrónico de
frecuencia alojado en una carcasa de convertidor para la
alimentación del motor eléctrico y una manguera de protección que
conecta la carcasa del agitador y la carcasa del convertidor.
El convertidor de frecuencia comprende un
circuito de refrigeración con un medio de refrigeración contenido en
el mismo, un primer intercambiador de calor integrado en el circuito
de refrigeración y dispuesto en la carcasa del convertidor, para la
transmisión de calor generado en la carcasa del convertidor al medio
de refrigeración y un segundo intercambiador de calor integrado en
el circuito de refrigeración para la transmisión de calor absorbido
a través del medio de refrigeración hacia el exterior.
El circuito de refrigeración y el primero y
segundo intercambiador de calor integrados en él proporcionan una
refrigeración muy buena del convertidor de frecuencia a través de
una disipación eficiente de calor desde la carcasa del convertidor
hacia fuera, de manera que convertidor de frecuencia está protegido
contra un fallo debido a una acumulación de calor en la carcasa del
convertidor. Una disipación de calor convencional a través de
convección se superpone a través de una transmisión de calor al
medio de refrigeración y una disipación de calor siguiente hacia
fuera, de manera que frente a los convertidores de frecuencia
conocidos, es posible sin circuito de refrigeración una reducción de
una superficie de la carcasa del convertidor sin perjuicio de la
seguridad funcional del convertidor de frecuencia. De esta manera se
puede conseguir una reducción adicional de la carcasa del
convertidor y, unida con ella, una facilidad de manipulación
mejorada del convertidor de frecuencia durante la aplicación
práctica.
En la invención, el primer intercambiador de
calor está dispuesto en o sobre la carcasa del convertidor. El
primer intercambiador de calor está asociado en este caso a
componentes generadores de calor del convertidor de frecuencia, que
están alojados en la carcasa del convertidor, de manera que el calor
generado por estos componentes puede ser transmitido a través del
primer intercambiador de calor al medio de refrigeración. De la
misma manera, pueden estar dispuestos tubos, a través de los cuales
está configurada, por ejemplo, una parte del circuito de
refrigeración, en una superficie exterior de la carcasa del
convertidor. Además, el segundo intercambiador de calor está
previsto separado de la carcasa del convertidor, para transmitir el
calor absorbido a través del medio de refrigeración hacia el
exterior.
Una forma de realización especialmente ventajosa
de la invención se caracteriza porque la parte mencionada
anteriormente del circuito de refrigeración, que puede estar
realizada, por ejemplo, en forma de tubos, está configurada dentro
de la carcasa del convertidor. De esta manera, esta parte del
circuito de refrigeración está muy bien blindada frente a
repercusiones externas, que se pueden producir, por ejemplo, en
forma de impactos. Para proteger el primer intercambiador de calor
de la misma manera contra daños, éste puede estar alojado de la
misma manera en la carcasa del convertidor. En este caso es posible
o bien disponer el primer intercambiador de calor en la proximidad
de los componentes generadores de calor o de una manera alternativa
fijarlo directamente en estos componentes generadores de calor. En
general, el convertidor electrónico de frecuencia se puede realizar
muy robusto a través de la integración del primer intercambiador de
calor y de una parte del circuito de refrigeración dentro de la
carcasa del trasformador.
El medio de refrigeración utilizado junto con el
circuito de refrigeración puede estar constituido por un líquido
refrigerante o de una manera alternativa por un gas refrigerante. En
una forma de realización especialmente ventajosa, el medio de
refrigeración es circulado en el circuito de refrigeración por medio
de una bomba, estando adaptado el caudal de la bomba de una manera
correspondiente al dimensionado del primero y segundo intercambiador
de calor. Con respecto a una facilidad de manejo del convertidor de
frecuencia, es ventajoso que la carcasa del convertidor esté
agrupada con la bomba para formar una unidad e construcción. En este
caso, es especialmente ventajoso que la bomba esté integrada en la
carcasa del convertidor, para estar protegida frente a
repercusiones externas.
Otro desarrollo de la invención se caracteriza
porque en la carcasa del convertidor está integrado un conmutador
manual para la activación del convertidor electrónico de frecuencia.
Con un conmutador manual de este tipo se puede conectar y
desconectar el convertidor de frecuencia de una manera sencilla
directamente en la carcasa del convertidor.
Con respecto a un empleo sin problemas a pie de
obra, es especialmente ventajoso, además, que el convertidor
electrónico de frecuencia se puede accionar con corriente alterna de
la red. En este caso, se puede conectar el convertidor de frecuencia
a través de un conector normal directamente en la red de corriente
de la luz, por ejemplo con 230 V y 50 Hz.
Las ventajas mencionadas anteriormente con
respecto a la facilidad de manejo del convertidor de frecuencia de
acuerdo con la invención facilitan, por lo tanto, de la misma manera
la aplicación práctica del vibrador interior de alta frecuencia.
Es especialmente ventajoso que otra parte del
circuito de refrigeración del convertidor de frecuencia esté
configurada en la manguera de protección y en la carcasa del
agitador, estando dispuesto el segundo intercambiador de calor
dentro de la carcasa del vibrador. El medio de refrigeración
circulado por la bomba circula a través del segundo intercambiador
de calor, con lo que el calor absorbido a través del medio de
refrigeración es transmitido a la carcasa del agitador. Para el caso
de que la carcasa del agitador esté inmersa en el hormigón a
compactar, de esta manera es posible de una forma ventajosa derivar
el calor transmitido a la carcasa del vibrador a continuación al
hormigón buen refrigerante.
Otra forma de realización especialmente
ventajosa del vibrador interior de alta frecuencia se caracteriza
por una instalación de detección, a través de la cual se puede
detectar una modificación de una corriente del motor alimentada al
motor eléctrico, y por una instalación de conmutación de protección
de la temperatura, que puede ser activada por la instalación de
detección, para la conexión y desconexión de la bomba. En la
aplicación práctica del vibrador interior, la carcasa del agitador
no está sumergida de forma continua en el hormigón a compactar,
sino que se extrae, dado el caso, durante corto espacio de tiempo
fuera del hormigón, para ser sumergida de nuevo en otro lugar. Si
la carcasa del agitador no se encuentra en funcionamiento dentro
del hormigón, sino que cuelga libremente en el aire, se desarrollan
en la carcasa del agitador inmediatamente temperaturas muy altas,
siendo reducida en este caso la corriente del motor alimentada al
motor eléctrico. Por este motivo, se puede desconectar la bomba a
través de la instalación de conmutación de protección contra la
temperatura, en el caso de una reducción de la corriente del motor
detectada por la instalación de detección. La interrupción de la
circulación del medio de refrigeración que resulta de ello impide
que el calor generado a través del motor eléctrico en la carcasa del
vibrador y transmitido en este caso a través del segundo
intercambiador de calor al medio de refrigeración sea transportado,
como consecuencia de la circulación del medio de refrigeración, de
retorno al primer intercambiador de calor, lo que conduciría a un
calentamiento adicional desfavorable del convertidor de frecuencia
menos cargado en sí en este momento.
Tan pronto como la carcasa del agitador es
sumergida, después de una extracción, de nuevo en el hormigón, se
incrementa la corriente del motor alimentada al motor eléctrico. De
una manera correspondiente, se puede conectar la bomba a través de
la instalación de conmutación de protección de la temperatura en el
caso de un aumento de la corriente del motor detectada por la
instalación de detección, de manera que puede tener lugar una
transmisión ventajosa de calor desde la carcasa del agitador hacia
el hormigón refrigerado.
Ésta y otras ventajas y características de la
invención se explican a continuación con la ayuda de una forma de
realización ejemplar con referencia a la figura única adjunta, que
muestra la estructura de principio de un vibrador interior de alta
frecuencia de acuerdo con la invención con un convertidor
electrónico de frecuencia.
El convertidor electrónico de frecuencia 1
representado en la figura presenta una carcasa de convertidor 2 y
un primer intercambiador de calor 3, que está dispuesto dentro de la
carcasa del convertidor 2 en la proximidad de componentes
generadores de calor (o mostrados) del convertidor de frecuencia 1.
El primer intercambiador de calor 3 puede estar alojado, por
ejemplo, por medio de un soporte de fijación en una pared de la
carcasa del convertidor 2. De una manera alternativa, el primer
intercambiador de calor 3 puede estar fijado en los componentes
generadores de calor. A través de la disposición en el interior de
la carcasa del convertidor 2, el primer intercambiador de calor 3
está muy bien protegido contra repercusiones externas perjudiciales,
que no se excluyen en la aplicación a pie de obra.
El convertidor de frecuencia 1 presenta, además,
un circuito de refrigeración 4, en el que está integrado el primer
intercambiador de calor 3. En el circuito de refrigeración 4 está
contenido un medio de refrigeración (no mostrado), que es un
líquido de refrigeración o un gas de refrigeración. A través del
primer intercambiador de calor 3 se transmite el calor general por
los componentes generadores de calor del convertidor de frecuencia
1 al medio de refrigeración. El convertidor de frecuencia 1
presenta, además, una bomba 5, que está agrupada con la carcasa del
convertidor 2 para formar una unidad de construcción. En este caso,
la bomba 5 está alojada en la carcasa del convertidor 2 de la misma
manera que el primer intercambiador de calor 3 para la protección
contra daños externos.
El circuito de refrigeración 4 mencionado
anteriormente está configurado por medio de un sistema de tubo y
manguera, en el que una parte del circuito de refrigeración 4 se
extiende dentro de la carcasa del convertidor 2. Los tubos, que son,
en general, sensibles contra impactos, están protegidos con ello de
una manera efectiva contra daños. La bomba 5 está conectada con el
circuito de refrigeración 4, de tal manera que el medio de
refrigeración puede ser circulado en el circuito de refrigeración 4
por la bomba.
Como se muestra, además, en la figura, el
convertidor de frecuencia 1 es componente de un vibrador interior de
alta frecuencia, que presenta, además, una carcasa de vibrador 6 y
una manguera de protección 7.
En el interior de la carcasa de agitador 6 están
dispuestos de una manera conocida una masa centrífuga y un motor
eléctrico (no mostrado) para el accionamiento de la masa centrífuga.
Para poder garantizar las oscilaciones de alta frecuencia necesarias
para la compactación del hormigón, se alimenta el motor eléctrico
desde el convertidor de frecuencia 1 con una tensión, cuya
frecuencia está con preferencia en el intervalo de 200 Hz y, por lo
tanto, por encima de la frecuencia habitual de la red de 50 Hz. Un
extremo de la manguera de protección 7 está conectado con la carcasa
del agitador 6, mientras que el otro extremo de la manguera de
protección 7 está montado a través de una instalación de
acoplamiento 8 en la carcasa del convertidor 2. La manguera de
protección 7 está realizada flexible con respecto a una manipulación
sin problemas, estando dimensionado su diámetro exterior de tal
forma que se puede agarrar fácilmente por un operario, de modo que
puede servir también como manguera de manejo. Para poder realizar
fácilmente reparaciones y trabajos de mantenimiento eventualmente
necesarios, la manguera de protección 7 se puede extraer fácilmente,
en una variante del convertidor de frecuencia 1 de acuerdo con la
invención 1 fuera de la carcasa del agitador 6 o bien a través de la
instalación de acoplamiento fuera de la carcasa del convertidor
2.
En un lado de la carcasa del convertidor 2 está
guiado un cable de alimentación de corriente 9 con un conector 10.
El convertidor electrónico de frecuencia 1 se puede accionar a
través del cable de alimentación de corriente 9 y el conector 10 con
corriente alterna de la red habitual, siendo elevada la frecuencia
normal de la corriente alterna de 50 Hz a valores de hasta 200 Hz.
En la manguera de protección 7 está recibidas líneas eléctricas (no
mostradas), que conectan una salida del convertidor de frecuencia 1
con el motor eléctrico dispuesto en la carcasa del agitador 6. De
esta manera, se puede alimentar el motor eléctrico con una tensión
de alta frecuencia emitida por el convertidor de frecuencia 1.
El convertidor de frecuencia 1 presenta, además,
un segundo intercambiador de calor 11 integrado en el circuito de
refrigeración 4, que está dispuesto dentro de la carcasa del
agitador 6. Una parte del circuito de refrigeración 4 se extiende
dentro de la manguera de protección 7 y conduce desde la carcasa del
convertidor 2 hacia el segundo intercambiador de calor 11.
A través del funcionamiento de la bomba 5 se
garantiza que el medio de refrigeración contenido en el circuito de
refrigeración 4 llega desde el primer intercambiador de calor 3 a
través de la manguera de protección 7 hacia el segundo
intercambiador de calor 11. El calor transmitido a través del primer
intercambiador de calor 3 sobre el medio de refrigeración es cedido
ahora a través del segundo intercambiador de calor 11 a la carcasa
del agitador 6. A continuación, el medio de refrigeración circula a
través de la manguera de protección 7 de retorno en la dirección del
primer intercambiador de calor 3.
Como se representa de forma esquemática, además,
en la figura, la carcasa del agitador 6 se sumerge en el
funcionamiento en el hormigón 12 todavía no fraguado, que debe
procesarse. Puesto que el hormigón presenta, en general, una
temperatura relativamente reducida con relación al convertidor de
frecuencia 1, el calor transmitido por el segundo intercambiador de
calor 11 a la carcasa del vibrador 6 puede ser desviado de una
manera eficiente a hormigón refrigerante.
El convertidor de frecuencia 1 explicado
anteriormente se puede accionar con gran seguridad en un estado no
crítico térmicamente durante un periodo de tiempo largo.
A través de la refrigeración del convertidor de
frecuencia 1 se pueden reducir adicionalmente las dimensiones
externas de la carcasa del convertidor 2, sin que se produzca una
interferencia bien un fallo del convertidor de frecuencia 1 debido
a una refrigeración por convección demasiado reducida de la carcasa
del convertidor 2.
Claims (9)
1. Vibrador interior de alta frecuencia para la
compactación de hormigón (12), con:
- -
- una carcasa de agitador (6), en la que están dispuestos una masa centrífuga y un motor eléctrico que trabaja con frecuencia más alta que la frecuencia de la red para el accionamiento de la masa centrífuga;
- -
- un convertidor electrónico de frecuencia (1) para la alimentación del motor eléctrico, en el que al menos una parte de los componentes del convertidor de frecuencia (1) está dispuesto en una carcasa del convertidor (2);
- -
- una manguera de protección (7) que conecta la carcasa del vibrador (6) y la carcasa del convertidor (2);
- -
- un circuito de refrigeración (4) con un medio de refrigeración contenido en el mismo;
- -
- un primer intercambiador de calor (3), integrado en el circuito de refrigeración (4), dispuestos en o junto a la carcasa del convertidor (2) para la transmisión de calor generado en la carcasa del convertidor (2) al medio de refrigeración; y con
- -
- un segundo intercambiador de calor (11) integrado en el circuito de refrigeración (4) para la transmisión de calor recibido a través del medio de refrigeración hacia el exterior; caracterizado porque el segundo intercambiador de calor (11) está previsto separado de la carcasa de convertidor (2).
2. Vibrador interior de alta frecuencia de
acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque una
parte del circuito de refrigeración (4) está configurada dentro de
la carcasa del convertidor (2).
3. Vibrador interior de alta frecuencia de
acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado
porque el medio de refrigeración puede ser circulado en el circuito
de refrigeración (4) por medio de una bomba (5).
4. Vibrador interior de alta frecuencia de
acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque la
carcasa del convertidor (2) está agrupada con la bomba (5) para
formar una unidad de construcción.
5. Vibrador interior de alta frecuencia de
acuerdo con una de las reivindicaciones 3 ó 4, caracterizado
porque la bomba (5) está integrada en la carcasa del convertidor
(2).
6. Vibrador interior de alta frecuencia de
acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque en la carcasa del convertidor (2) está
integrado un conmutador manual para la conexión y desconexión del
convertidor de frecuencia (1).
7. Vibrador interior de alta frecuencia de
acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque el convertidor electrónico de frecuencia
(1) puede ser accionado con corriente alterna de la red.
8. Vibrador interior de alta frecuencia de
acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque
- -
- otra parte del circuito de refrigeración está configurada en la manguera de protección (7) y en la carcasa del agitador (6), y porque
- -
- el segundo intercambiador de calor (11) está dispuesto en la carcasa del vibrador (6), para transmitir el calor absorbido a través del medio de refrigeración a la carcasa del agitador (6).
9. Vibrador interior de alta frecuencia de
acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 8, caracterizado
por
- -
- una instalación de detección, a través de la cual se puede detectar una modificación de una corriente del motor alimentada al motor eléctrico; y por
- -
- una instalación de conmutación de protección de la temperatura, que puede ser activada a través de la instalación de detección, para la conexión y desconexión de la bomba (5); en el que
- -
- la bomba (5) se puede desconectar a través de la instalación de conmutación de protección de la temperatura en el caso de una reducción de la corriente del motor detectada por la instalación de detección; y en el que
- -
- la bomba (5) se puede conectar a través de la instalación de conmutación de protección de la temperatura en el caso de un aumento de la corriente del motor detectado por la instalación de detección.
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