ES2394334B1 - Dispositivo de emergencia para descenso seguro de cargas - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere un dispositivo de emergencia para descenso seguro de cargas, donde el dispositivo en cuestión se configura como un sistema eléctrico conectado a la instalación eléctrica convencional de la grúa y que comprende: al menos, un módulo de alimentación (1) conectados a un bus de corriente continua (2), de forma que mantienen la tensión de dicho bus; unos onduladores de accionamiento (3) de los motores de elevación (4?) y de traslado (4) de la grúa, que cuelgan de dicho bus de corriente continua (2), tomando la energía necesaria de él o retornando la que devuelven los motores durante la maniobra de descenso en las elevaciones, o frenado en los movimientos horizontales; al menos, una excitatriz de arranque (6) para alimentar los componentes de control, cuando existe un fallo de suministro eléctrico; y, al menos, un acumulador mecánico (8), dejándolo predispuesto para iniciarlo de nuevo.

Description

Dispositivo de emergencia para descenso seguro de cargas
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un dispositivo de emergencia para descenso seguro de cargas, aportando a la función a que se destina ventajas y características de novedad que se describirán en detalle más adelante y que suponen una destacable mejora en el estado actual de la técnica.
Más en particular, el objeto de la invención se centra en un dispositivo que se configura como un sistema eléctrico, aplicable preferentemente en grúas pero sin que se descarte su aplicación a cualquier otro tipo de maquinaria similar, cuya finalidad estriba en proporcionar un sistema de arranque de emergencia y descenso seguro de cargas, frente a una pérdida de alimentación cuando el puente de grúa se encuentre con una carga suspendida.
CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector técnico de la industria dedicada a la fabricación de grúas y similares, centrándose particularmente en el ámbito de los sistemas e instalaciones eléctricas que las hacen funcionar.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los sistemas de elevación disponen de elementos de seguridad pasivos que intervienen con su desalimentación y mantienen la carga que manipulan en una situación segura.
Los frenos de retención, una vez carecen de alimentación eléctrica, han de ser capaces de mantener la carga nominal de la grúa suspendida por un periodo de tiempo indefinido.
En ciertas ocasiones, por características de la carga manipulada, debe poderse disponer de medios tales que permitan su descenso controlado hasta el suelo.
Existen diferentes técnicas conocidas para este propósito, sin embargo, al menos por parte del solicitante, no se tiene conocimiento de la existencia de ningún otro dispositivo, sistema o instalación que presente unas características técnicas, estructurales y constitutivas semejantes a las que presenta el que aquí se preconiza, según se reivindica.
En dicho sentido, conviene señalar que sí se tiene constancia de algún intento utilizando SAI’s con acumuladores a base de electrolitos químicos no permitidos en determinadas instalaciones.
Existen otras soluciones, utilizadas antiguamente que consistían en la utilización de resistencias de frenado dinámico en motores de corriente continua con excitación independiente que aprovechaban el magnetismo remanente de los polos inductores.
En estos casos, no obstante, la apertura de los frenos se realizaba manualmente y se carecía de cualquier elemento de seguridad activo. Además, con dichos sistemas, únicamente es posible el movimiento de descenso de cargas.
El desuso de los motores de corriente continua ha provocado la pérdida de utilización del control de descenso de emergencia indicado en el párrafo anterior.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
Así, el dispositivo de emergencia para descenso seguro de cargas que la presente invención propone se configura como una destacable novedad dentro de su campo de aplicación, ya que a diferencia de otros sistemas, es capaz de funcionar con todos los elementos de supervisión y seguridad necesarios para asegurar, en todo momento, el descenso de la carga.
Se mantienen operativos los sistemas relacionados con la seguridad que se consideren necesarios como: paros de emergencia, protección contra sobre velocidad y/o cualquier otro elemento o dispositivo que pueda considerarse en cada aplicación en concreto.
La apertura de los frenos se realiza automáticamente una vez coinciden todas las condiciones necesarias. Frente a cualquier perturbación se produce el cierre automático de los mismos, quedando de nuevo la carga retenida y en condición segura y estable hasta la normalización de la perturbación o avería ocurrida.
Otra de las particularidades que presenta el dispositivo de la invención es que la energización inicial de los sistemas de control y seguridad se realiza mediante la recuperación de energía potencial de origen mecánico acumulada con anterioridad. Esta energía puede tener distintos orígenes, dependiendo de las necesidades de cada aplicación.
La utilización de la energía acumulada de origen mecánico evita la utilización de otros dispositivos acumuladores de tipo químico, tales como sistemas de alimentación ininterrumpida, baterías de condensadores, etc., que pueden introducir en la atmósfera elementos químicos y gases no deseables.
La energía devuelta por el sistema durante el descenso de la carga no es posible devolverla a la red, por carecer de ella, no obstante, dicha energía se aprovecha para su utilización en:
-
La nueva acumulación de energía mecánica y poder disponer de nuevo de una cantidad suficiente para reiniciar el proceso en caso que éste deba pararse por los motivos que fueren.
-
La alimentación de los movimientos horizontales, en el caso que se requiera, para poder desplazar horizontalmente la carga hasta una vertical que permita su apoyo seguro.
El resto de energía sobrante es disipada en forma de calor a través de un sistema de resistencias de frenado dinámico.
Así, el funcionamiento del dispositivo es, esencialmente, el siguiente:
El dispositivo supervisa en todo momento la presencia de tensión correcta en la red de alimentación.
Si ésta es correcta, la grúa opera con normalidad y, a la vez, mantiene cargado y preparado para su utilización el dispositivo de emergencia para descenso seguro de cargas.
La pérdida de alimentación en la grúa provoca la parada inmediata de todos sus movimientos por desenergización y caída de todos sus frenos.
En tal caso, el dispositivo de emergencia para descenso seguro de cargas queda dispuesto para su intervención y se establece la siguiente secuencia de funcionamiento:
-
Se produce tras una orden manual de arranque. Esta es la única intervención manual que hay que realizar, ya que el resto de secuencias se realizan automáticamente.
-
Incluye la alimentación de los equipos de control de los motores de elevación y todos los elementos de seguridad que tienen que estar disponibles para asegurar el correcto descenso de la carga.
-
La finalización de la conexión del sistema de control y elementos de protección, junto con las condiciones necesarias para el inicio del descenso, entre otras el chequeo de la alimentación a los motores y su magnetización para garantizar la respuesta en el par, dan la orden de apertura de los frenos para que se inicie el descenso de la carga.
-
El descenso de cualquier carga provoca la devolución de la energía potencial acumulada debido a la pérdida de altura de la misma.
Esta devolución es aprovechada para reponer la energía tomada del dispositivo de emergencia para que quede disponible y pueda arrancar de nuevo en el caso que tuviera que detenerse el movimiento de descenso de carga antes de llegar al suelo.
Mientras la carga desciende, es posible aprovechar el resto de energía que retorna al sistema para realizar desplazamientos horizontales y desplazar la carga hasta la vertical de una zona segura para que pueda ser apoyada.
Obviamente esta posibilidad queda condicionada por el peso de la carga a descender y la altura en la que se encuentre.
Una vez que la carga se encuentre sobre el suelo, el dispositivo se detiene y desenergiza por completo al finalizar la devolución de energía del descenso de la carga.
Cuando esto ocurre, la carga será accesible para la realización de las tareas que requiera.
Cabe destacar que cualquier perturbación, fallo o avería, provoca el cierre inmediato de los frenos.
El retorno de la energía tomada del suceso iniciador predispone al sistema para reiniciar el movimiento de manera segura las veces que sea necesario.
El dispositivo descrito presenta ventajas muy importantes en aplicaciones de manejo de cargas de alta responsabilidad, en las que se disponga de un tiempo determinado para su manipulación y donde las condiciones ambientales sean particulares.
Entre dichas ventajas, cabe destacar, a modo de resumen, las siguientes:
-
Ausencia total de elementos químicos tales como electrolitos, ácidos, gases, etc.
-
Existencia y actuación, en caso de necesidad, de elementos de seguridad automáticos.
-
Control sobre la apertura de los frenos, al no ser posible su apertura si no se establecen un mínimo de condiciones.
-
Eliminación del “factor humano” sobre el control de apertura de frenos, aunque si es posible dar una orden de detención inmediata mediante la actuación sobre cualquier pulsador de paro de emergencia.
-
Posibilidad de rearranque en el caso de necesitar detener el movimiento.
-
Posibilidad de actuación sobre movimientos horizontales para el desplazamiento de la carga hacia una nueva vertical.
Visto lo que antecede, se constata que el descrito dispositivo de emergencia para descenso seguro de cargas representa una innovación de características desconocidas hasta ahora para el fin a que se destina, razones que unidas a su utilidad práctica, la dotan de fundamento suficiente para obtener el privilegio de exclusividad que se solicita.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando de la invención, y para ayudar a una mejor comprensión de las características que la distinguen, se acompaña la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de un juego de planos, en los que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:
Las figuras número 1 a 8.-Muestra muestran un diagrama eléctrico unifilar, correspondiente un ejemplo de realización del dispositivo de emergencia para descenso seguro de cargas objeto de la invención, en sus respectivas fases de funcionamiento, habiéndose representado en cada uno de dichos diagramas los tramos que están en funcionamiento con línea de trazo más grueso para facilitar la comprensión. Además, las flechas representadas sobre dichos trazos gruesos indican el sentido de la energía del sistema.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede apreciar como el dispositivo en cuestión se configura como un sistema eléctrico conectado a la instalación eléctrica convencional de la grúa y que comprende:
-
al menos, un módulo de alimentación (1) conectados a un bus de corriente continua (2), de forma que mantienen la tensión de dicho bus;
-
unos onduladores de accionamiento (3) de los motores de elevación (4’) y de traslado (4) de la grúa, que cuelgan de dicho bus de corriente continua (2), tomando la energía necesaria de él o retornando la que devuelven los motores durante la maniobra de descenso en las elevaciones, o frenado en los movimientos horizontales;
-
al menos, una excitatriz de arranque (6) para alimentar los componentes de control, cuando existe un fallo de suministro eléctrico;
-
y, al menos, un acumulador mecánico (8), dejándolo predispuesto para iniciarlo de nuevo.
Además, incluye, al menos, una excitatriz de apoyo (6’), de considerarse necesaria, para magnetizar el motor, o motores de elevación (4’) y, posteriormente, abrir frenos (7).
Y, al menos, una resistencia de frenado dinámico (5) para dispar en forma de calor la energía retornada al sistema.
En resumen, pues, se trata de aprovechar las particularidades de los módulos de alimentación, onduladores y módulos con resistencia de frenado dinámico de los dispositivos convencionales de aparatos de elevación para añadir las excitatrices con sus respectivos módulos de alimentación que cuelgan “aguas abajo”.
De acuerdo con lo reflejado en el diagrama lógico de la secuencia de funcionamiento del dispositivo de la invención, reflejado en las figuras 1 a 8, las fases que comprende dicho funcionamiento son las siguientes:
-
Fase 0 (figura 1): Durante el funcionamiento normal de la grúa, el sistema se alimenta a través de, al menos, un módulo de alimentación (1), puede ser único, o disponer de varios trabajando simultáneamente y además pueden ser únicamente de alimentación o de alimentación y devolución a la red.
Este módulo o módulos de alimentación (1) mantienen la tensión del bus de corriente continua (2).
Los onduladores de accionamiento (3) de los motores (4, 4’) cuelgan de este bus de corriente continua (2), tomando la energía necesaria de él o retornando la que devuelven los motores durante la maniobra de descenso en las elevaciones, o frenado en los movimientos horizontales.
La energía retornada al sistema puede ser devuelta a la red, si el módulo o módulos de alimentación (1) lo permiten, disipada en forma de calor a través de una resistencia de frenado dinámico (5) dispuesta al final de bus.
-
Fase 1 (figura 2): Tras un fallo en el suministro eléctrico (S) de la grúa con una carga suspendida, se recupera la energía mecánica acumulada a través de la excitatriz de arranque (6) para alimentar los componentes de control.
Puede ser necesario disponer de más de una excitatriz.
-
Fase 2 (figura 3): Una recuperación más enérgica, con una excitatriz de apoyo (6’), sirve para magnetizar el motor,
o motores de elevación (4’) y, posteriormente, abrir frenos (7). Una segunda excitatriz puede ser necesaria en esta fase dependiendo de las características de los motores y frenos.
-
Fase 3 (figura 4): Iniciado el descenso, los motores de elevación (4’) recuperan la energía devuelta por el sistema.
-
Fase 4 (figura 5): Cuando el nivel de energía devuelta es suficiente se recarga el sistema a través de un acumulador mecánico (8), dejándolo predispuesto para iniciarlo de nuevo.
-
Fase 5 (figura 6): Aprovechando la energía devuelta también es posible realizar movimientos horizontales, ya que dicha energía se puede hacer llegar a los motores (4) de traslado del carro y del puente.
-
Fase 6 (figura 7): El sobrante de energía es transformado en forma de calor por medio de la resistencia de frenado dinámico (5).
-
Fase 7 (figura 8): El posado de la carga en el suelo finaliza el ciclo.
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciéndose constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-DISPOSITIVO DE EMERGENCIA PARA DESCENSO SEGURO DE CARGAS, aplicable a grúas o maquinaria similar, como sistema de arranque de emergencia y descenso en caso de pérdida de alimentación, que siendo del 5 tipo que se configura habitualmente como un sistema eléctrico para este tipo de aplicaciones utilizando al menos, un módulo de alimentación (1) conectados a un bus de corriente continua (2); onduladores de accionamiento (3) de los motores de elevación (4’) y de traslado (4); al menos, una resistencia de frenado dinámico (5), está caracterizado porque además incorpora, al menos, una excitatriz de arranque (6) con su correspondiente módulo de alimentación que cuelga aguas abajo, para alimentar los componentes de control, cuando existe un fallo de suministro eléctrico;
    10 y, al menos, un acumulador mecánico (8), dejándolo predispuesto para iniciarlo de nuevo.
  2. 2.-DISPOSITIVO DE EMERGENCIA PARA DESCENSO SEGURO DE CARGAS, según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye, al menos, una excitatriz de apoyo (6’) para magnetizar el motor, o motores de elevación (4’) y, posteriormente, abrir frenos (7).
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201231061
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 06.07.2012
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    X
    WO 2006016002 A1 (KONE CORP; JAHKONEN PEKKA) 16.02.2006, página 8, línea 21 – página 12, línea 28; figura 1. 1,2
    A
    US 6094024 A (WESTLAKE) 25.07.2000, columna 2, línea 66 - columna 6, línea 6; figuras. 1,2
    A
    EP 0471348 A1 (OTIS ELEVATOR CO) 19.02.1992, columna 4, línea 33 -columna 6, línea 55; figuras. 1,2
    A
    US 2007084673 A1 (THYSSEN ELEVATOR CAPITAL CORP) 19.04.2007, todo el documento. 1,2
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 18.12.2012
    Examinador F. J. Riesco Ruiz Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201231061
    CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD B66B5/02 (2006.01)
    B66C15/00 (2006.01) B66D5/02 (2006.01) Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) B66B, B66C, B66D Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201231061
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 18.12.2012
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones 1,2 SI
    Reivindicaciones
    NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones SI
    Reivindicaciones
    1,2 NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201231061
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    WO 2006016002 A1 (KONE CORP; JAHKONEN PEKKA) 16.02.2006
  3. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    El objeto de la invención es un dispositivo de emergencia para descenso seguro de cargas, aplicable a grúas o maquinaria similar como sistema de arranque de emergencia y descenso en caso de pérdida de alimentación. Es un sistema eléctrico que utiliza un módulo de alimentación conectado a un bus de corriente continua, onduladores de accionamiento de los motores de elevación y traslado y una resistencia de frenado. Incorpora además una excitatriz de arranque, con su correspondiente módulo de alimentación aguas abajo, para alimentar los componentes de control cuando existe un fallo de suministro eléctrico; y un acumulador mecánico.
    El documento D1 divulga un dispositivo de emergencia para descenso seguro de cargas, aplicable a ascensores como sistema de arranque de emergencia y descenso en caso de pérdida de alimentación. Es un sistema eléctrico que utiliza un módulo de alimentación conectado a un bus de corriente continua, onduladores de accionamiento del motor de elevación y un sistema de frenado que permite la recuperación de energía. Incorpora además un switch de arranque (16) el cual permite alimentar los componentes de control y el motor, cuando existe un fallo de suministro eléctrico, con la energía acumulada en un supercondensador durante el funcionamiento normal (ver página 8, línea 21 página 12, línea 28; figura 1). El hecho de que el sistema de frenado comprenda específicamente una resistencia de frenado dinámico es conocimiento común en el estado de la técnica.
    Por tanto, la invención definida en las reivindicaciones 1,2 no difiere de la técnica conocida descrita en el documento D1 en ninguna forma esencial, considerándose obvia para un experto en la materia. Por consiguiente, la invención según las reivindicaciones 1,2 no se considera que implique actividad inventiva en base a lo divulgado en el documento D1 (Art. 8 LP).
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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