ES3038643T3 - Piling hammer and method for striking pile - Google Patents
Piling hammer and method for striking pileInfo
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Abstract
Se proporciona una máquina eléctrica lineal que comprende un impulsor conectado a un bloque de ariete para golpear un pilote, un procesador conectado operativamente a la máquina eléctrica lineal y configurado para determinar una energía cinética objetivo total para golpear un pilote utilizando un bloque de ariete conectado a un impulsor de una máquina eléctrica lineal del martillo de pilotaje, determinar una primera porción de la energía cinética objetivo total para golpear el pilote al menos en función de una masa del bloque de ariete, determinar una segunda porción de la energía cinética objetivo total para golpear el pilote en función de la energía cinética objetivo total y la primera porción de la energía cinética objetivo total, y controlar la máquina eléctrica lineal para acelerar el impulsor en función de la segunda porción determinada de la energía cinética para golpear el pilote por la máquina eléctrica lineal. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Martillo piloteador y método de percusión de pilotes
Campo técnico
La presente invención se refiere a un martillo piloteador y a un método para percutir un pilote con un martillo piloteador.
Antecedentes
Esta sección tiene por objeto proporcionar antecedentes o contexto a la invención que se recita en las reivindicaciones. La presente descripción puede incluir conceptos que podrían aplicarse, pero que no necesariamente han sido concebidos o aplicados con anterioridad. Por lo tanto, a menos que se indique lo contrario en el presente documento, lo que se describe en esta sección no es estado de la técnica de la descripción y reivindicaciones de esta solicitud y no se admite que sea estado de la técnica mediante su inclusión en esta sección.
Es sabido que en el campo de las máquinas de operaciones de pilotaje, el martillo utilizado para hincar pilotes suele ser de tipo hidráulico. Los principales inconvenientes de esta solución son la baja eficiencia energética, que ronda el 70%, y la presencia de aceite hidráulico, con todos los problemas de eliminación y contaminación que conlleva. Además, la velocidad del martillo de percusión puede ser como máximo un poco superior a la de caída libre, por lo que la energía que puede transferirse con este tipo de martillos es limitada y se necesitan martillos de percusión muy pesados para pilotes de gran tamaño. La efectividad se reduce aún más en caso de procesamiento inclinado, ya que la fuerza de gravedad no actúa en la misma dirección en la que se mueve el martillo de percusión.
El documento WO2005028758A1 divulga un accionador de impacto para conducir objetos alargados (51) en un cuerpo, el accionador de impacto que comprende un chasis, un ariete soportador por el chasis de una manera que permite el movimiento rectilíneo del ariete en relación con el chasis entre dos límites, un motor de inducción linear (LIM, por sus siglas en inglés) que tiene un estator montado en el chasis y posicionado para interactuar operativamente con un medio de reacción de motor de inducción lineal que es de un material metálico conductor, el medio de reacción es transportado por el ariete de manera que permite que el ariete oscile entre los dos límites mediante el estator del motor de inducción lineal, un primer límite es una posición retraída y un segundo límite es una posición de impacto a la que el ariete es acelerado desde la condición retraída mediante el estator y en la que el ariete imparte una fuerza de impacto sobre el objeto alargado en la dirección alargada del mismo. La fuerza LIM aplicada tanto para elevar como conducir el martillo puede controlarse ajustando la tensión de motor o las tasas de aceleración y deceleración.
Breve descripción de la invención
El alcance de la protección solicitada para las diversas realizaciones de la invención se establece en las reivindicaciones independientes. Las realizaciones, ejemplos y características, si las hubiera, descritas en esta memoria descriptiva que no entran en el alcance de las reivindicaciones independientes deben interpretarse como ejemplos útiles para comprender diversas realizaciones de la invención.
Ahora, se ha inventado un método mejorado y un equipo técnico que implementa el método, mediante el cual se alivian al menos los problemas anteriores. Diversos aspectos incluyen un método, un aparato, un programa de ordenador y un medio legible por ordenador no transitorio, que se caracterizan por lo indicado en las reivindicaciones independientes. Diversos detalles de las realizaciones se describen en las reivindicaciones dependientes y en las imágenes y descripciones correspondientes.
El alcance de la protección solicitada para las diversas realizaciones de la invención se establece en las reivindicaciones independientes. Las realizaciones y características, si las hubiera, descritas en esta memoria descriptiva que no entran en el alcance de las reivindicaciones independientes deben interpretarse como ejemplos útiles para comprender diversas realizaciones de la invención.
Breve descripción de los dibujos
Para una comprensión más completa de las realizaciones de ejemplo, se hace referencia ahora a las siguientes descripciones tomadas en conexión con los dibujos adjuntos, en los que:
Las Figuras 1a y 1b ilustran una máquina eléctrica lineal según al menos algunas realizaciones;
La Figura 2 ilustra un detalle de una máquina eléctrica lineal según al menos algunas realizaciones;
Las Figuras 3a y 3b muestran diagramas de bloques para dispositivos de martillo según al menos las realizaciones;
Las Figuras 4, 5 y 6 ilustran ejemplos de métodos según al menos algunas realizaciones;
La Figura 7 ilustra un ejemplo de aparato de hincado de pilotes según al menos algunas realizaciones;
La Figura 8 ilustra un ejemplo de conexión entre un bloque de ariete y un desplazador de una máquina lineal eléctrica;
Las Figuras 9, 10 y 11 ilustran ejemplos de métodos según al menos algunas realizaciones; y La Figura 12 ilustra una interfaz de usuario según al menos algunas realizaciones.
Descripción detallada de algunas realizaciones de ejemplo
El uso de términos ordinales como "primero", "segundo", "tercero", etc., en las reivindicaciones y la descripción para modificar una característica descrita no connota por sí mismo ninguna prioridad, precedencia u orden de una característica descrita sobre otra ni el orden temporal en que se realizan los actos de un método, sino que se utilizan meramente como etiquetas para distinguir una característica descrita que tiene un determinado nombre de otra característica descrita que tiene el mismo nombre (pero para el uso del término ordinal) para distinguir la característica descrita.
Los verbos "comprender" e "incluir" se utilizan en la presente descripción como limitaciones abiertas que ni excluyen ni requieren la existencia de características no mencionadas. La características recitadas en las reivindicaciones dependientes son libremente combinables entre sí, a menos que se indique explícitamente lo contrario. Además, se debe entender que el uso de "un" o "una", es decir, una forma singular, a lo largo de este documento no excluye una pluralidad.
En este documento, la palabra "geométrico", cuando se utiliza como prefijo, significa un concepto geométrico que no forma parte necesariamente de ningún objeto físico. El concepto geométrico puede ser, por ejemplo, un punto geométrico, una línea geométrica recta o curva, un plano geométrico, una superficie geométrica no plana, un espacio geométrico o cualquier otra entidad geométrica que sea cero, una, dos o tres dimensiones.
Se proporciona un martillo piloteador que comprende una máquina eléctrica lineal. La máquina eléctrica lineal comprende un desplazador conectado a un bloque de ariete para percutir un pilote. El martillo piloteador comprende un procesador conectado operativamente a la máquina eléctrica lineal y configurado para determinar una energía cinética objetivo total para percutir un pilote utilizando un bloque de ariete conectado a un desplazador de una máquina eléctrica lineal del martillo piloteador, determinar una primera porción de la energía cinética objetivo total para percutir el pilote con base en al menos en una masa del bloque de ariete, determinar una segunda porción de la energía cinética objetivo total para percutir el pilote con base en la energía cinética objetivo total y la primera porción de la energía cinética objetivo total y controlar la máquina eléctrica lineal para acelerar el desplazador con base en la segunda porción determinada de la energía cinética para percutir el pilote mediante la máquina eléctrica lineal.
Se proporciona un martillo piloteador que comprende una máquina eléctrica lineal. La máquina eléctrica lineal comprende un desplazador conectado a un bloque de ariete para percutir un pilote. El martillo piloteador comprende un procesador conectado operativamente a la máquina eléctrica lineal y configurado para determinar una energía cinética de retroceso a partir de la percusión del pilote utilizando un bloque de ariete conectado a un desplazador de la máquina eléctrica lineal, determinar al menos una porción de la energía cinética de retroceso determinada para frenar regenerativamente el desplazador hasta una posición máxima; controlar la máquina eléctrica lineal para desacelerar el desplazador hasta la posición máxima con base en al menos una porción de la energía cinética de retroceso determinada.
La máquina eléctrica lineal comprende un desplazador que comprende una parte activa que contiene imanes permanentes dispuestos uno tras otro en la dirección longitudinal de la máquina eléctrica lineal, un estator que comprende una estructura de núcleo ferromagnético y bobinados para conducir corrientes eléctricas, y primera y segunda estructuras de soporte a ambos lados de la estructura de núcleo ferromagnético del estator en la dirección longitudinal de la máquina eléctrica lineal, la primera y segunda estructuras de soporte soportan el desplazador para que sea linealmente móvil con respecto al estator en la dirección longitudinal de la máquina eléctrica lineal.
La mencionada parte activa del desplazador es más larga que la estructura de núcleo ferromagnético del estator en la dirección longitudinal de la máquina eléctrica lineal, y la primera estructura de soporte comprende una porción de armazón de metal sólido, por ejemplo, acero sólido. La primera estructura de soporte comprende además un elemento de soporte dispuesto para mantener al desplazador a cierta distancia del metal sólido de la porción de armazón y que comprende una superficie de deslizamiento contra el desplazador. El elemento de soporte comprende un material cuya conductividad eléctrica, S/m, es inferior a la del metal sólido de la porción de armazón, por ejemplo, como máximo la mitad de la conductividad eléctrica del metal sólido. El elemento de soporte es tubular y está dispuesto para rodear una porción de extremo del desplazador, la porción de extremo rodeada por el elemento de soporte comprende una superficie de extremo del desplazador.
Como el desplazador se mantiene a la distancia antes mencionada del metal sólido de la porción de armazón de la primera estructura de soporte, se reducen las corrientes parásitas inducidas por los imanes permanentes del desplazador al metal sólido. Por lo tanto, se reducen las pérdidas de la máquina eléctrica lineal y, por tanto, la eficiencia de la máquina eléctrica lineal se mejora.
La máquina eléctrica lineal puede ser, por ejemplo, pero no necesariamente, una máquina eléctrica lineal tubular donde la estructura de núcleo ferromagnético del estator está dispuesta para rodear el desplazador y los bobinados del estator están dispuestos para rodear el desplazador y conducir corrientes eléctricas en una dirección circunferencial.
La Figura 1a muestra una vista en sección de una máquina eléctrica lineal 100 según una realización ejemplar y no limitativa. El plano de sección es paralelo al plano yz de un sistema de coordenadas 199 que comprende los ejes x, z e y. La Figura 1b muestra una ampliación de una parte 180 de la Figura 1a. La máquina eléctrica lineal comprende un desplazador 101 y un estator 105. La Figura 1a muestra una parte del desplazador 101 también por separado en aras de la claridad. El desplazador 101 comprende una parte activa 102 que contiene imanes permanentes dispuestos uno tras otro en la dirección longitudinal de la máquina eléctrica lineal. La dirección longitudinal es paralela al eje z del sistema de coordenadas 199. En las Figuras 1a y 1b, dos de los imanes permanentes se denotan con las referencias 103 y 104. El estator 105 comprende una estructura de núcleo ferromagnético y bobinados para generar la fuerza magnética que actúa sobre el desplazador 101 en respuesta al suministro de corriente eléctrica a los bobinados. En la Figura 1b, la estructura de núcleo ferromagnético del estator se indica con una referencia 106 y las secciones transversales de dos bobinas de los bobinados se indican con una referencia 107. Como se muestra en la Figura 1b, la estructura de núcleo ferromagnético 106 constituye las ranuras de estator para las bobinas de los bobinados. Típicamente, los bobinados están dispuestos para constituir un bobinado polifásico, por ejemplo, un bobinado trifásico, y los bobinados pueden implementarse, por ejemplo, de modo que cada ranura de estator contenga sólo una bobina que pertenezca a una fase de los bobinados. Sin embargo, también es posible que cada ranura de estator contenga, por ejemplo, dos bobinas que pueden pertenecer a fases diferentes de los bobinados o a una misma fase de los bobinados. La máquina eléctrica lineal 100 comprende primera y segunda estructuras de soporte 108 y 109 en ambos lados de la estructura de núcleo ferromagnético del estator en la dirección longitudinal de la máquina eléctrica lineal. La primera y segunda estructuras de soporte 108 y 109 están dispuestas para soportar el desplazador 101 para que se desplace linealmente con respecto al estator 105 en la dirección longitudinal de la máquina eléctrica lineal. Como se muestra en la Figura 1a, la parte activa 102 del desplazador 101 es más larga que la estructura de núcleo ferromagnético del estator 105 en la dirección longitudinal de la máquina eléctrica lineal. Así, durante un movimiento lineal alternativo del desplazador 101, algunos de los imanes permanentes del desplazador 101 se encuentran temporalmente dentro de una porción de armazón 110 de la estructura de soporte 108. La porción de armazón 110 está hecha de metal sólido, por ejemplo, acero sólido, para lograr una resistencia mecánica suficiente. La estructura de soporte 108 comprende además un elemento de soporte 111 dispuesto para mantener al desplazador 101 a cierta distancia del metal sólido de la porción de armazón 110.
El elemento de soporte 111 constituye una superficie de deslizamiento 112 que está contra el desplazador y soporta el desplazador 101 en direcciones transversales, es decir, en direcciones perpendiculares a la dirección longitudinal de la máquina eléctrica lineal. El elemento de soporte 111 comprende un material cuya conductividad eléctrica, S/m, es inferior a la del metal sólido de la porción de armazón 110. La conductividad eléctrica del material del elemento de soporte 111 puede ser, por ejemplo, inferior al 50%, 40%, 30%, 20%, 10% o 5% de la conductividad eléctrica del metal sólido de la porción de armazón 110. A medida que el desplazador 101 se mantiene alejado del metal sólido dela porción de armazón 110, se reducen las corrientes parásitas inducidas por los imanes permanentes móviles del desplazador al metal sólido. Como corolario, se reducen las pérdidas de la máquina eléctrica lineal y, por tanto, la eficiencia de la máquina eléctrica lineal se mejora. La distancia puede ser, por ejemplo, de al menos 5 mm, al menos 10 mm, al menos 15 mm, al menos 20 mm, al menos 25 mm o al menos 30 mm.
El elemento de soporte 111 puede comprender, por ejemplo, material polimérico o algún otro material adecuado que tenga baja conductividad eléctrica y propiedades mecánicas adecuadas. El material polimérico puede ser, por ejemplo, politetrafluoroetileno, conocido como teflón. En una máquina eléctrica lineal según una realización ejemplar y no limitativa, el elemento de soporte 111 comprende un revestimiento que constituye la superficie de deslizamiento que está contra el desplazador 101. El revestimiento mejora la resistencia al desgaste de la superficie de deslizamiento del elemento de soporte 111. El revestimiento puede ser, por ejemplo, una capa de cromo. En los casos en que el revestimiento está hecho de material conductor de la electricidad, el revestimiento es ventajosamente delgado para reducir las pérdidas por corrientes parásitas en el revestimiento.
La máquina eléctrica lineal de ejemplo ilustrada en las Figuras 1a y 1b es una máquina eléctrica lineal tubular donde la estructura de núcleo ferromagnético 106 del estator 105 está dispuesta para rodear al desplazador 101 y los bobinados 107 del estator están dispuestos para rodear al desplazador 101 y conducir corrientes eléctricas en una dirección circunferencial. El desplazador 101 puede ser, por ejemplo pero no necesariamente, sustancialmente simétrico en rotación con respecto a una línea geométrica 117 mostrada en la Figura 1b. El desplazador 101 comprende elementos de núcleo ferromagnético que se alternan con los imanes permanentes en la dirección longitudinal del desplazador. En la Figura 1b, dos de los elementos de núcleo ferromagnético del desplazador 101 se indican con una referencia 118. En este caso ejemplar, las direcciones de magnetización de los imanes permanentes del desplazador 101 son paralelas a la dirección longitudinal, y los imanes permanentes longitudinalmente vecinos tienen direcciones de magnetización opuestas entre sí. En la Figura 1b, las direcciones de magnetización de los imanes permanentes se representan con flechas. Los ejemplos de líneas de flujo magnético se indican con líneas curvas discontinuas. En este caso ejemplar, el desplazador 101 comprende un vástago central 116 que soporta mecánicamente los imanes permanentes y los elementos de núcleo ferromagnético del desplazador. El vástago central 116 se fabrica ventajosamente de material no ferromagnético para que la mayor parte posible de los flujos magnéticos generados por los imanes permanentes del desplazador 101 fluyan a través del estator 105. El vástago central 116 puede estar hecho, por ejemplo, de acero austenítico o de algún otro material no ferromagnético suficientemente resistente.
En la máquina eléctrica lineal de ejemplo ilustrada en las Figuras 1a y 1b, el elemento de soporte 111 es tubular y está dispuesto para rodear una porción de extremo 113 del desplazador 101. Una porción de extremo 114 de la estructura de soporte 108 puede estar cerrada.
La Figura 2 muestra una vista en sección de una parte de una máquina eléctrica lineal según una realización ejemplar y no limitativa. El plano de sección es paralelo al plano yz de un sistema de coordenadas 299 que comprende los ejes x, z e y. La Figura 2 ilustra una parte de una estructura de soporte 208 de la máquina eléctrica lineal y una parte de un desplazador 201 de la máquina eléctrica lineal. La estructura de soporte 208 está dispuesta para soportar el desplazador 201 de la misma manera que la estructura de soporte 108 está dispuesta para soportar el desplazador 101 en la máquina eléctrica lineal 100 ilustrada en las Figuras 1a y 1b. La estructura de soporte 208 comprende un elemento de soporte 211 que comprende un material cuya conductividad eléctrica es inferior a la del metal sólido que constituye una porción de armazón 210 de la estructura de soporte 208. En esta máquina eléctrica lineal de ejemplo, el elemento de soporte 211 comprende material ferromagnético 219 cuya conductividad eléctrica es menor que la del metal sólido que constituye la porción de armazón 210, por ejemplo, como máximo la mitad de la conductividad eléctrica del metal sólido. El material ferromagnético 219 proporciona trayectorias de baja reluctancia para los flujos magnéticos generados por los imanes permanentes del desplazador 201, y por lo tanto el material ferromagnético 219 reduce los flujos magnéticos parásitos dirigidos a la porción de armazón 210 de la estructura de soporte 208. Además, el material ferromagnético 219 reduce la variación de flujo que tiene lugar en los imanes permanentes y, por tanto, el material ferromagnético reduce las pérdidas de los imanes permanentes. El material ferromagnético 219 puede ser, por ejemplo, ferrita o un compuesto de polvo de hierro como, por ejemplo, el compuesto magnético blando SOMALOY®. El elemento de soporte 211 comprende además un revestimiento 215 sobre una superficie del material ferromagnético y que constituye una superficie de deslizamiento que está contra el desplazador 201. El revestimiento 215 puede ser, por ejemplo, una capa de cromo.
Las Figuras 3a y 3b muestran diagramas de bloques para los dispositivos de martillo 350, 352 según al menos algunas realizaciones. Los dos martillos comprenden máquinas eléctricas lineales 390, 392. El dispositivo de martillo comprende un procesador conectado a la máquina eléctrica lineal. El procesador está configurado para realizar una o más funcionalidades descritas en los ejemplos del presente documento. El procesador puede estar incluido en un dispositivo de control 320, 322, por ejemplo, un controlador de motor eléctrico (EMC, por sus siglas en inglés). El dispositivo de control puede comprender una memoria y un programa de ordenador que comprenda instrucciones que, cuando se ejecutan por el procesador, hacen que se realicen una o más funcionalidades descritas en ejemplos del presente documento, por ejemplo, al menos para acelerar un desplazador del dispositivo de martillo para golpear un pilote.
A diferencia de la máquina eléctrica lineal 390 del dispositivo de martillo 350, la máquina eléctrica lineal 392 del dispositivo de martillo 352 puede utilizarse para el frenado regenerativo y la corriente eléctrica del frenado regenerativo puede almacenarse en un almacenamiento de energía controlado por un dispositivo de control 322 del dispositivo de martillo. En consecuencia, cabe señalar que la máquina eléctrica lineal 392 del dispositivo de martillo 352 puede utilizarse al menos para desacelerar un desplazador de un dispositivo de martillo y, además, para acelerar el desplazador del dispositivo de martillo.
El dispositivo de martillo 350, 352 de las Figuras 3a y 3b puede ser un martillo para un pilote de ariete, o un martillo piloteador para percutir un pilote 310. Un martillo piloteador es una máquina utilizada en la construcción para hincar pilotes de acero, hormigón o madera en la tierra mediante el movimiento alternativo de un bloque de martillo. El plano de sección es paralelo al plano yz de un sistema de coordenadas 399 que comprende los ejes x, z e y. El dispositivo de martillo puede comprender una disposición de armazón 330 que puede incluir uno o más elementos, por ejemplo, guías, como guías de guía, para conectar el dispositivo de martillo a una guía de una máquina de hincado de pilotes. El dispositivo de martillo 350, 352 comprende una máquina eléctrica lineal 390, 392 y un bloque de ariete 332 conectado a un desplazador de la máquina eléctrica lineal. El martillo piloteador comprende un controlador de motor eléctrico (EMC, por sus siglas en inglés), o un dispositivo de control, 320, 322 para controlar la máquina eléctrica lineal. En un ejemplo, el EMC puede estar conectado a la máquina eléctrica lineal y/o a una fuente de alimentación externa para suministrar corriente eléctrica a los bobinados de la máquina eléctrica lineal para controlar un movimiento lineal de un desplazador de la máquina eléctrica lineal. El controlar el movimiento lineal del desplazador puede comprender la aceleración o deceleración del desplazador. El movimiento lineal puede ser un movimiento alternativo en una dirección paralela al eje z. Por lo tanto, cuando está conectado al desplazador, el bloque de ariete es linealmente móvil con el desplazador, por lo que tanto el desplazador como el bloque de ariete pueden moverse en la misma dirección paralela al eje z. Cabe señalar que el eje z puede ser una dirección vertical en una dirección inclinada con respecto a la dirección vertical. La disposición de armazón puede comprender guías para soportar el movimiento del bloque de ariete y del desplazador en una dirección inclinada con respecto a la dirección vertical.
En un ejemplo, el controlador del motor eléctrico (EMC, por sus siglas en inglés), o el dispositivo de control, 320, 322 puede estar conectado a un convertidor electrónico de potencia, o el convertidor electrónico de potencia puede servir como el controlador del motor eléctrico (EMC, por sus siglas en inglés), o el dispositivo de control, 320, 322. El convertidor electrónico de potencia puede acoplarse a los bobinados del estator de la máquina eléctrica lineal 390, 392.
El dispositivo de martillo 350, 352 puede comprender una tapa de accionamiento 370 para transferir una fuerza de percusión desde el bloque de ariete a un pilote para hincar el pilote mediante el martillo piloteador. La tapa de accionamiento puede estar construida dentro de una carcasa de tapa de accionamiento que comprende un cojín de tapa de accionamiento y un anillo de rebote. La tapa de accionamiento puede tener en su lado inferior una pluralidad de superficies contra las que puede encajar el pilote 310. Al percutir el pilote, la energía del bloque de ariete que percute la tapa de accionamiento puede transferirse al pilote a través de la tapa de accionamiento que se asienta en la parte superior del pilote. El desplazador y con ello el bloque de ariete puede ser acoplado en un movimiento alternativo para conducir continuamente el pilote al percutir el pilote por golpes consecutivos del bloque de ariete. La máquina eléctrica lineal 390, 392 puede ser, por ejemplo, como las ilustradas en las Figuras 1a y 1b o como la ilustrada en la Figura 2.
En un ejemplo según al menos algunas realizaciones, el bloque de ariete 332 es un bloque de ariete modular. El bloque de ariete modular está configurado para soportar la adición y extracción de uno o más módulos de ariete para adaptar el peso del bloque de ariete. La adaptación del peso del bloque de ariete permite adaptar la energía para percutir los pilotes a partir de la energía potencial del bloque de ariete. Un número bajo de módulos de ariete puede tener un peso relativamente bajo, por lo que una contribución de la máquina eléctrica lineal 390, 392 a una energía total para percutir un pilote puede ser mayor que si se utiliza un número mayor de módulos de ariete, y un peso relativamente alto del bloque de ariete, para percutir el pilote.
El desplazador de la máquina eléctrica lineal 390, 392 y el bloque de ariete 332 pueden estar dispuestos dentro de la disposición de armazón del dispositivo de martillo y conectados entre sí para percutir el pilote con base en el acoplamiento de un movimiento lineal del desplazador al bloque de ariete. Cuando el ariete del martillo se coloca sobre el pilote, se utiliza un movimiento lineal alternativo del desplazador y el bloque para percutir el pilote. El movimiento lineal alternativo tiene una o más posiciones superiores, o posiciones máximas, y una posición inferior, o posición de fondo. En las una o más posiciones superiores, el bloque de ariete se separa de un extremo superior del pilote. En la posición inferior, el bloque está en contacto con el pilote. El movimiento lineal alternativo del desplazador hace que el bloque se desplace entre las una o más posiciones superiores y la posición inferior. El bloque de ariete inicia un golpe contra el pilote desde una posición superior, o una posición máxima, y el bloque de ariete golpea el pilote, por ejemplo golpeando la tapa de accionamiento, en la posición inferior, por lo que una porción de la energía cinética del bloque de ariete se transfiere al pilote. Tras el golpe, el bloque de ariete regresa a una posición superior para un golpe posterior. Las posiciones superiores, o posiciones máximas de los golpes subsiguientes pueden ser las mismas o si el pilote avanza, la posición máxima de un golpe subsiguiente puede disminuir con respecto a un golpe anterior. Cabe señalar que puede colocarse un cojín entre el extremo del pilote y el bloque de ariete, para amortiguar adecuadamente el impacto causado por el bloque de ariete, de modo que pueda evitarse dañar el pilote al percutir el pilote. De este modo, el bloque puede percutir el pilote indirectamente mediante la amortiguación que actúa como mediador para transferir la energía cinética del bloque al pilote. Cabe señalar que en la posición inferior del movimiento alternativo lineal, el bloque también puede estar en contacto directo o indirecto con el pilote.
En un ejemplo, el martillo piloteador 350, 352 puede estar configurado para determinar una posición del desplazador y/o del bloque de ariete 332. La posición del desplazador y/o del bloque de ariete 332 puede determinarse con base en la inducción eléctrica, por ejemplo, mediante el dispositivo de control 320, 322. La inducción eléctrica puede ser medida por el dispositivo de control conectado al LEM y/o uno o más sensores 340, por ejemplo, sensores inductivos. El dispositivo de control puede medir la corriente eléctrica inducida a los bobinados del LEM. En consecuencia, un movimiento del desplazador 101 induce corrientes eléctricas a los bobinados, que pueden ser medidas por el dispositivo de control. Los bobinados están dispuestos en el estator tanto radialmente alrededor del desplazador como axialmente, paralelamente a la dirección longitudinal del desplazador, por ejemplo, paralelamente al eje z, por lo que la posición del desplazador puede determinarse con base en la inducción eléctrica de corriente eléctrica a los bobinados a medida que el desplazador se mueve linealmente hacia adelante y hacia atrás a través del estator que contiene los bobinados. Por otra parte, los uno o más sensores 340 pueden estar dispuestos en el martillo piloteador 350, 352 para detectar una posición del desplazador y/o del bloque de ariete 332. Los uno o más sensores 340 pueden estar dispuestos, por ejemplo, en la disposición de armazón 330, para detectar una o más posiciones superiores y/o una o más posiciones inferiores del desplazador. Ejemplos de los uno o más sensores comprenden al menos un sensor de posición mecánico que comprende un vástago de sensor fijado al desplazador de la máquina eléctrica lineal. La posición del desplazador también puede medirse sin contacto, por ejemplo, con una disposición de medición láser. También es posible proporcionar al desplazador y al estator estructuras operables como un sensor de posición inductivo. El desplazador y el bloque de ariete pueden estar conectados directamente entre sí, por lo que pueden moverse como una sola entidad. Por lo tanto, detectar una posición del desplazador o del bloque de ariete puede utilizarse para determinar la posición del otro. Ejemplos de las posiciones detectadas son al menos una posición máxima y una posición del cabezal de pilote. La posición máxima puede ser la posición más alta del bloque de ariete 332 para percutir el pilote con una energía cinética objetivo total. Tras el golpe dado al pilote por el bloque de ariete, el pilote puede avanzar y el bloque de ariete retrocede hacia arriba, por ejemplo, en una dirección paralela a la dirección z. El bloque de ariete retrocedido se detiene en una nueva posición máxima para un golpe posterior al pilote. Cuando el pilote avanza, las posiciones máximas subsiguientes del bloque de ariete pueden formar una serie decreciente de posiciones máximas. Un avance del pilote puede determinarse con base en una diferencia entre las posiciones máximas de los golpes subsiguientes o las posiciones máximas entre un número de golpes.
En un ejemplo, el martillo piloteador 352 puede comprender un sistema de recolección de energía 380 para recolectar al menos una parte de la energía cinética de retroceso al percutir el pilote 310 utilizando un bloque de ariete conectado a un desplazador de la máquina eléctrica lineal 392. El sistema de recolección de energía puede comprender un almacenamiento de energía, por ejemplo una batería eléctrica. El sistema de recolección de energía puede estar conectado a la máquina eléctrica lineal 392 para recibir corriente eléctrica de la máquina eléctrica lineal, cuando la máquina eléctrica lineal está realizando el frenado regenerativo. Cuando la máquina eléctrica lineal está realizando el frenado regenerativo, la máquina eléctrica lineal está operando como un generador de corriente eléctrica para decelerar un movimiento del desplazador. La corriente eléctrica procedente de la máquina eléctrica lineal se almacena en el almacenamiento de energía. El sistema de recolección de energía puede conectarse para suministrar corriente eléctrica desde el almacenamiento de energía a la máquina eléctrica lineal, cuando la máquina eléctrica lineal está operando como motor eléctrico. De este modo, la energía eléctrica almacenada en el almacenamiento de energía puede utilizarse para acelerar el desplazador. El dispositivo de control 322 puede estar conectado al almacenamiento de energía y a la máquina eléctrica lineal para controlar la máquina eléctrica lineal y el flujo de corriente eléctrica entre la máquina eléctrica lineal y el almacenamiento de energía.
El dispositivo de martillo 350, 352 puede comprender una fuente de alimentación. El dispositivo de control puede estar incluido en una fuente de alimentación o la fuente de alimentación puede ser una fuente de alimentación externa. Cuando el dispositivo de martillo se instala en un aparato de hincado de pilotes, la fuente de alimentación puede desplegarse en el aparato de hincado de pilotes. De manera similar, el almacenamiento de energía 380 puede estar incorporado al dispositivo de martillo o el almacenamiento de energía puede ser externo al dispositivo de martillo. Cuando el dispositivo de martillo se instala en un aparato de hincado de pilotes, el almacenamiento de energía puede desplegarse en el aparato de hincado de pilotes.
La Figura 4 ilustra un método de acuerdo con al menos algunas realizaciones. El método consiste en percutir un pilote mediante un bloque de ariete accionado por una máquina eléctrica lineal. El método puede ser ejecutado por un martillo piloteador o un dispositivo controlador conectado al martillo piloteador.
La fase 402 comprende determinar una energía cinética objetivo total para percutir un pilote utilizando un bloque de ariete conectado a un desplazador de una máquina eléctrica lineal del martillo piloteador.
La fase 404 comprende determinar una primera porción de la energía cinética objetivo total para percutir el pilote al menos con base en una masa del bloque de ariete.
La fase 406 comprende determinar una segunda porción de la energía cinética objetivo total para percutir el pilote con base en la energía cinética objetivo total y la primera porción de la energía cinética objetivo total.
La fase 408 comprende controlar la máquina eléctrica lineal para acelerar el desplazador con base en la segunda porción determinada de la energía cinética para percutir el pilote mediante la máquina eléctrica lineal.
En un ejemplo, la fase 402 comprende determinar la energía cinética objetivo total,K to t.La energía cinética objetivo total,K to t,puede determinarse con base en un tipo de pilote, un tipo de suelo y una tasa de golpes para percutir el pilote. La energía cinética objetivo total,K tot,puede expresarse a partir de una energía potencialPpeakdel bloque de ariete en una posición máxima del bloque de ariete y una energía cinéticaK l n eañadida al bloque de ariete mediante la máquina eléctrica lineal, cuando el bloque de ariete se acelera desde la posición máxima hacia el pilote. La energía cinética objetivo total,K tot,puede expresarse mediante
dondeEiossdenota la energía consumida en pérdidas, por ejemplo debido a la fricción causada por los carriles de guía, y v es la velocidad a la que el bloque de ariete golpea el pilote, por ejemplo a través de una tapa de accionamiento.
En un ejemplo, la fase 404 comprende determinar la primera porción con base en una posición máxima para el bloque de ariete o la posición máxima del desplazador. Se puede preferir la posición máxima del desplazador, ya que el movimiento del bloque de ariete es causado por el desplazador. Por otra parte, el bloque de ariete y el desplazador se mueven como una sola entidad, por lo que la posición de cualquiera de ellos puede utilizarse para determinar tanto la posición del desplazador como la del bloque de ariete. La primera porción puede basarse en la energía potencialPpeakdel bloque de ariete en la posición máxima. Al percutir el pilote con el bloque de ariete, el bloque de ariete retrocede hacia atrás, es decir, hacia arriba, después del golpe contra el pilote, es decir, después de percutir el pilote. El movimiento de retroceso del bloque de ariete se detiene en la posición máxima. En la posición máxima, el bloque de ariete tiene una energíap o t e n c i a l Ppeak,
donde m es la masa del bloque de ariete,ges la aceleración gravitatoria de la tierra y h es la altura del bloque de ariete desde el suelo. Hay que tener en cuenta que, en la práctica, es posible que no toda laPpeakse transforme en energía cinética debido a las pérdidas,Eioss.Las pérdidas pueden tenerse en cuenta junto con la energía potencialPpeak,cuando se determina la energía cinéticaKl n eañadida al bloque de ariete mediante la máquina eléctrica lineal.
En un ejemplo, la fase 406 comprende determinar la energía cinéticaKl n eañadida al bloque de ariete mediante la máquina eléctrica lineal. La energía cinéticaKl n epuede determinarse con base en una aceleraciónaiemejercida al bloque de ariete mediante la máquina eléctrica lineal. En consecuencia, la máquina eléctrica lineal acciona el bloque de ariete ejerciendo en el bloque de ariete la aceleraciónaiem,con lo que aumenta la energía cinéticaKl n edel bloque de ariete. De este modo, la aceleración del pilote puede superar la aceleración gravitatoria de la Tierra, g, por lo que el bloque de ariete puede tener una aceleración totalatotde la siguiente manera
donde alem es la aceleración ejercida al bloque de ariete mediante la máquina eléctrica lineal. La aceleración totalatotdel bloque de ariete puede ser superior a1g,por ejemplo1g<atot¿2g.Añadiendo la energía cinética al bloque de ariete se puede alcanzar la energía cinética objetivo total,Ktot,para percutir el pilote. La energía cinética añadida al bloque de ariete mediante la máquina eléctrica lineal puede determinarse con base en la fórmula (1), como sigue:
K
En un ejemplo, la fase 406 comprende determinar una relación entrePpeakyKl n e , Ppeak: Kl n e .La relación entrePpeakyKl n epuede verse afectada por una tasa de golpes objetivo. Si se aumenta la tasa de golpes objetivo, la posición máxima del bloque de ariete puede disminuir, lo que reduce una porción de la energía potencialPpeakenKtot.Si la tasa de golpes objetivo disminuye, la posición máxima del bloque de ariete puede aumentar, lo que incrementa una porción de la energía potencialPpeakenKtot.Por consiguiente, a una tasa de golpes objetivo baja, una contribución de la máquina eléctrica lineal a la energía cinética objetivo totalKtotpuede ser menor en comparación con una tasa de golpes mayor, donde la posición máxima del bloque de ariete puede reducirse para permitir una tasa de golpes mayor, con lo que también se reduce la contribución de la energía potenciaPpeak.
En un ejemplo, la fase 408 comprende controlar una corriente eléctrica suministrada a la máquina eléctrica lineal para añadir la energía cinéticaKl n eal bloque de ariete para percutir el pilote con la energía cinética objetivo totalKtot.La corriente eléctrica suministrada a la máquina eléctrica lineal puede determinarse con base en que la máquina eléctrica lineal provoque que el bloque de ariete sea acelerado por alem para alcanzar una aceleración totalatot.
La Figura 5 ilustra un método de acuerdo con al menos algunas realizaciones. El método consiste en percutir un pilote con un bloque de ariete accionado mediante una máquina eléctrica lineal, en conexión con el avance del pilote. El método puede ser ejecutado por un martillo piloteador o un dispositivo controlador conectado al martillo piloteador.
La fase 502 comprende actualizar, con base en un avance del pilote, de la primera porción de la energía cinética objetivo total y de la segunda porción de la energía cinética total. En un ejemplo, el avance del pilote puede determinarse con base en una o más variables, ejemplos de las cuales comprenden un tipo de pilote, la energía utilizada para percutir el pilote y el tipo de suelo y una tasa de golpes. El avance del pilote puede determinarse con base en la detección de una posición máxima disminuida del bloque de ariete o del desplazador entre golpes sucesivos o una serie de golpes sucesivos. Cuando se reduce la posición máxima del bloque de ariete, también se reduce la contribución de la energía potencialPpeaka la energía cinética objetivo totalKtot,siempre que la energía cinética objetivo totalKtotse mantenga entre golpes sucesivos. En consecuencia, la contribución de la máquina eléctrica lineal,Kl n e ,a la energía cinética objetivo totalKtotpuede incrementarse. Por lo tanto, en un ejemplo, la fase 502 comprende o actualiza, por ejemplo, aumentando, la contribución de la máquina eléctrica lineal,Kl n e ,a la energía cinética objetivo totalKtot.La actualización delKl n e ,provoca un cambio de la relación entrePpeakyKl n e , Ppeak: Kl n ey un aumento deatotcon base en un aumento deaiem.
La fase 504 comprende controlar la máquina eléctrica lineal con base en la segunda porción actualizada de la energía cinética para percutir el pilote mediante la máquina eléctrica lineal. En un ejemplo, la fase 408 comprende controlar una corriente eléctrica suministrada a la máquina eléctrica lineal para añadir la energía cinética actualizadaKl n eal bloque de ariete para percutir el pilote con la energía cinética objetivo totalKtot.La corriente eléctrica suministrada a la máquina eléctrica lineal puede determinarse con base en que la máquina eléctrica lineal hace que el bloque de ariete se acelere por la alem incrementada para conseguir la aceleración total incrementadaatot.
La Figura 6 ilustra un método de acuerdo con al menos algunas realizaciones. El método consiste en percutir un pilote con un bloque de ariete accionado mediante una máquina eléctrica lineal, en conexión con el avance del pilote. El método puede ser ejecutado por un martillo piloteador o un dispositivo controlador conectado al martillo piloteador.
La fase 602 comprende la visualización de información que indica al menos una de la primera porción, por ejemploPpeak,y la segunda porción, por ejemploKl n e .La información puede mostrarse en una interfaz de usuario conectada operativamente al dispositivo controlador. La visualización de la información que indica la primera porción, por ejemplo,Ppeak,permite que el usuario pueda obtener información sobre la contribución de la masa del bloque de ariete a la energía cinética objetivo totalKtot.La visualización de la información que indica la segunda porción, por ejemploKl n e ,permite que el usuario pueda obtener información de la contribución de la máquina eléctrica lineal la energía cinética objetivo totalKtot.La información mostrada ayuda al usuario a determinar una o más operaciones de control para controlar el martillo piloteador. En un ejemplo, las operaciones de control pueden comprender el ajuste, por ejemplo, el aumento o la disminución de la posición máxima, y/o el ajuste, por ejemplo, el aumento o la disminución de la tasa de golpes. Las operaciones de control pueden proporcionar que elKtotpueda mantenerse en un rango adecuado para percutir el pilote sin romper el pilote, proporcionando al mismo tiempo una velocidad de trabajo suficiente por avance del pilote. Si se aumenta la tasa de golpes objetivo, la posición máxima del bloque de ariete puede disminuir, lo que reduce una porción de la energía potencialPpeakenKtot.Si la tasa de golpes objetivo disminuye, la posición máxima del bloque de ariete puede aumentar, lo que incrementa una porción de la energía potencialPpeakenKtot.Por consiguiente, a una tasa de golpes objetivo baja, una contribución de la máquina eléctrica lineal a la energía cinética objetivo totalKtotpuede ser menor en comparación con una tasa de golpes mayor, donde la posición máxima del bloque de ariete puede reducirse para permitir una tasa de golpes mayor, con lo que también se reduce la contribución de la energía potenciaPpeak.
La fase 604 comprende determinar siKl n esupera un umbral, por ejemplo, un nivel de energía umbral. Si se supera el umbral, el método pasa a la fase 606 que comprende controlar la interfaz de usuario para que indique información que indique que se ha superado el umbral. Si no se supera el umbral, el método pasa a la fase 602.
En un ejemplo en la fase 604, el umbral para K<lne>puede determinarse con base en Ktot. El umbral paraKl n eproporciona que elKtotpueda mantenerse en un rango adecuado para percutir el pilote sin romper el pilote, proporcionando al mismo tiempo una velocidad de trabajo suficiente por avance del pilote. En consecuencia, la contribución delKl n ea laKtotpuede ser limitada.
En un ejemplo, la fase 606 comprende que la interfaz de usuario provoque una salida que indica que se ha superado el umbral. La salida puede comprender mostrar información, reproducir audio y/o provocar una retroalimentación táctil al usuario. Un ejemplo de visualización de información comprende la visualización de un mensaje de advertencia que puede incluir un texto que indique que la máquina eléctrica lineal está operando a un nivel en el que no se recomienda continuar su operación. El mensaje de advertencia puede resaltarse con al menos un color de advertencia. El mensaje de advertencia puede ser una notificación que requiera un reconocimiento mediante una entrada de usuario. Un ejemplo de reproducción de audio comprende un sonido de alerta. Un ejemplo de retroalimentación táctil comprende una vibración de una palanca de mando de control.
La Figura 7 ilustra un ejemplo de aparato de hincado de pilotes según al menos algunas realizaciones. El aparato de hincado de pilotes puede comprender un martillo piloteador descrito de acuerdo con un ejemplo descrito en el presente documento. El aparato de hincado de pilotes 702 comprende una guía 704 y un martillo piloteador 706 instalado en la guía. La guía es una parte alargada del aparato de hincado de pilotes que tiene la función de permitir un movimiento del martillo piloteador en una dirección transversal o inclinada con respecto a la superficie del suelo 708 durante la hinca de un pilote 710 en el suelo. La guía puede inclinarse para hincar el pilote en posición vertical o inclinada y para inclinar la guía a una posición horizontal durante el transporte de la máquina de hincar pilotes.
La Figura 8 ilustra un ejemplo de conexión entre un bloque de ariete y un desplazador de una máquina lineal eléctrica. El desplazador 800 se ilustra utilizando la orientación de la Figura 3, en la que el desplazador es paralelo al eje z. El desplazador 800 comprende un cabezal 802 que se extiende en dirección axial, por ejemplo paralelamente al eje z, del desplazador hacia un bloque de ariete 804. La máquina eléctrica lineal puede estar de acuerdo con la Figura 1a, en la que el desplazador tiene extremos separados axialmente, donde uno de los extremos está más cerca de la estructura de soporte 109 y uno de los extremos está más cerca de la estructura de soporte 110. El cabezal puede estar dispuesto en el extremo del desplazador más cercano a la estructura de soporte 109, por lo que el cabezal sobresale fuera de la máquina eléctrica lineal. El cabezal consta de una argolla de elevación. El bloque de ariete comprende un soporte de elevación. El pasador de argolla de elevación proporciona que el cabezal está adaptado para conectarse con el bloque de ariete. Cuando se opera la máquina lineal, el desplazador se mueve en paralelo al eje z. Cuando el desplazador está conectado por el cabezal al bloque de ariete, el bloque de ariete puede ser movido por el desplazador y el bloque de ariete y el desplazador forman una sola entidad. Gracias a que el desplazador está conectado directamente al bloque de ariete, la potencia de la máquina eléctrica lineal se acopla directamente sin engranaje o transmisión intermedios al bloque de ariete, por lo que el movimiento lineal del desplazador puede acoplarse directamente al bloque de ariete. De este modo, la potencia de la máquina eléctrica lineal puede transferirse eficientemente a un movimiento del bloque de ariete para percutir el pilote. Cabe señalar que, puesto que no hay necesidad de engranajes o transmisión entre la máquina eléctrica lineal y el bloque de ariete, puede evitarse el tiempo de inactividad debido a la necesidad de servicio de tales engranajes o transmisión, lo que favorece la eficiencia operativa del martillo piloteador.
La Figura 9 ilustra un ejemplo de un método según al menos algunas realizaciones. El método puede ser ejecutado por un martillo piloteador o un dispositivo controlador conectado al martillo piloteador.
La fase 902 comprende determinar una energía cinética de retroceso al percutir el pilote utilizando un bloque de ariete conectado a un desplazador de la máquina eléctrica lineal.
La fase 904 comprende determinar al menos una porción de la energía cinética de retroceso determinada para el frenado regenerativo del desplazador hasta una posición máxima.
La fase 906 comprende controlar la máquina eléctrica lineal para desacelerar el desplazador a la posición máxima con base en la determinación de al menos una porción de la energía cinética de retroceso determinada.
En un ejemplo, la fase 902 comprende la determinación de una velocidad del bloque de ariete después de que el bloque de ariete haya golpeado el pilote. La velocidad del bloque de ariete puede dar la energía cinética de retroceso con base en:
dondeK reces la energía cinética de retroceso,v reces la velocidad del bloque de ariete después de que el bloque de ariete haya golpeado el pilote, m es la masa del bloque de ariete. La velocidad puede determinarse con base en la medición de una posición del bloque de ariete. La posición del bloque de ariete puede determinarse con base en mediciones directas o indirectas de la corriente eléctrica de los bobinados de la máquina eléctrica lineal.
En un ejemplo, la fase 902 comprende determinar una velocidad del bloque de ariete con base en la energía perdida por el bloque de ariete que percute el pilote. LaK recpuede determinarse entonces mediante:
dondeK reces la energía cinética de retroceso,K to tes la energía cinética objetivo total para percutir un pilote yElosses la energía perdida al golpear el pilote, por ejemplo, transferida al pilote y/o calor. En una fase de ejemplo 904, comprende que la al menos una porción de la energía cinética de retroceso puede determinarse con base en una posición máxima del bloque de ariete. La posición máxima del bloque de ariete puede utilizarse para determinar una energía de frenado necesaria para detener el bloque de ariete hasta la posición máxima. En consecuencia, la energía en la posición máxima es
dondeP peakes la energía potencial del bloque de ariete en una posición máxima del bloque de ariete,Ebrakees la energía para el frenado regenerativo,K re ces la energía cinética de retroceso yElossdenota la energía consumida en pérdidas, por ejemplo, debido a la fricción causada por los carriles de guía.
En un ejemplo, la fase 906 comprende controlar la máquina eléctrica lineal para desacelerar el desplazador hasta la posición máxima con base enEbrake.El controlar puede comprender suministrar corrientes eléctricas a los bobinados de la máquina eléctrica lineal, por lo que un movimiento del desplazador se desacelera y el desplazador se detiene en la posición máxima. En consecuencia, laEbrakepuede utilizarse para determinar las corrientes eléctricas que se suministran a los bobinados para causar una fuerza de frenado al desplazador, por lo que el desplazador se detiene en la posición máxima.
La Figura 10 ilustra un ejemplo de un método según al menos algunas realizaciones. El método puede ser ejecutado por un martillo piloteador o un dispositivo controlador conectado al martillo piloteador.
La fase 1002 comprende determinar al menos una porción de la energía cinética de retroceso determinada para regresar el desplazador a una posición máxima después de percutir el pilote con base en una frecuencia de percusión objetivo.
En un ejemplo, la fase 1002 comprende que la porción determinada de la energía cinética es
En un ejemplo, la fase 1002 comprende que la al menos una porción de la energía cinética de retroceso determinada para regresar el desplazador a una posición máxima después de percutir el pilote es una parte de Krec, que se consume al mover el desplazador a la posición máxima, por lo tanto" K rec - E loss - Ebrake '.La'E loss E b rake 'se consume durante el tiempo que tarda el desplazador en alcanzar la posición máxima. El tiempo puede determinarse con base en la frecuencia de percusión objetivo, por lo que la máquina eléctrica lineal puede controlarse para frenar el movimiento del desplazador con base en
dondeEbrakees la energía para el frenado regenerativo,W b a k ees la potencia a la que la máquina eléctrica lineal frena el desplazador yfstrikees la frecuencia de percusión. Por lo tanto, laPpeakse convierte en
La Figura 11 ilustra un ejemplo de un método según al menos algunas realizaciones. El método puede ser ejecutado por un martillo piloteador o un dispositivo controlador conectado al martillo piloteador.
La fase 1102 comprende recolectar al menos una parte de la energía cinética de retroceso.
La fase 1104 comprende controlar la máquina eléctrica lineal para acelerar el desplazador con base en la energía cinética recolectada.
En un ejemplo, la fase 1102 comprende que la máquina eléctrica lineal está conectada a un almacenamiento de energía. El almacenamiento de energía puede ser una batería eléctrica. La máquina eléctrica lineal puede controlarse para que opere como generador de corriente, después de que el bloque de ariete haya percutido el pilote y el bloque de ariete retroceda desde el pilote hacia una posición máxima del bloque de ariete. La máquina eléctrica lineal puede operar como un generador de corriente durante el tiempo en que el desplazador se mueve hacia atrás, es decir, alejándose del pilote. Cuando se alcanza la posición máxima, la máquina eléctrica lineal puede controlarse para que opere de nuevo como un motor, para acelerar el bloque de ariete para percutir el pilote. Cuando la máquina eléctrica lineal opera como generador, suministra corriente eléctrica inducida con base en el movimiento del desplazador hacia atrás del pilote al almacenamiento de energía, donde la corriente eléctrica puede almacenarse directamente como energía eléctrica en el almacenamiento de energía.
En un ejemplo, la fase 1104 comprende que la energía cinética de retroceso recolectada se suministra a la máquina eléctrica lineal para acelerar el bloque de ariete para percutir el pilote. La energía cinética recolectada puede suministrarse desde el almacenamiento de energía. Por ejemplo, cuando el modo de operación de la máquina eléctrica lineal vuelve a cambiar de recolección de energía a motor, la electricidad del almacenamiento de energía puede suministrarse a la máquina eléctrica lineal para acelerar el desplazador.
La Figura 12 ilustra una interfaz de usuario según al menos algunas realizaciones. La interfaz de usuario puede estar conectada operativamente a un dispositivo de control de un martillo piloteador. La interfaz de usuario 1202 puede proporcionarse en un dispositivo portátil, por ejemplo un teléfono inteligente o un ordenador tipo tableta, una unidad de control de un aparato de hincado de pilotes, o la interfaz de usuario puede proporcionarse en un ordenador de propósito general provisto de una pantalla. La unidad de control del aparato de hincado de pilotes puede estar dentro de una cabina de un aparato de hincado de pilotes. La interfaz de usuario comprende al menos un dispositivo de visualización para la presentación de la información. Preferiblemente, la interfaz de usuario puede proporcionar, además de la funcionalidad de salida, por ejemplo mostrando información, también una funcionalidad de entrada para un usuario. La funcionalidad de entrada puede proporcionar que el usuario pueda introducir uno o más comandos que pueden hacer que se controle una máquina eléctrica lineal del martillo piloteador de acuerdo con los ejemplos aquí en el presente documento. En un ejemplo, el dispositivo de visualización puede ser una pantalla táctil para proporcionar tanto una funcionalidad de entrada como de salida al usuario. La interfaz de usuario puede proporcionar también otros medios de entrada, como uno o más botones, teclas y/o palancas de mando.
En un ejemplo de acuerdo con al menos algunas realizaciones, la interfaz de usuario 1202 está conectada operativamente a un procesador del martillo piloteador y configurada para mostrar información que indica al menos una de una primera porción,Ppeak,y una segunda porción,K l n e ,de la energía cinética objetivo total para percutir un pilote,K to t.En un ejemplo, la interfaz de usuario muestra uno o más valores dePpeakyK l n e .
En un ejemplo de acuerdo con al menos algunas realizaciones, si se determina que la segunda porción,K l n e ,supera un umbral, por ejemplo, un nivel de energía umbral, la interfaz de usuario 1202 se controla para indicar información 1206 que indica que se ha superado el umbral. En un ejemplo, la información que indica que se ha superado el umbral puede comprender la visualización de un indicador en relación con un valor delK l n ey/o resaltar el valor delk l n e .
En un ejemplo de acuerdo con al menos algunas realizaciones, la información que indica que se ha superado el umbral comprende información que indica una adición 1208 de un módulo de bloque de ariete al bloque de ariete modular o una retirada 1210 de un módulo de bloque de ariete del bloque de ariete modular. De este modo, se puede pedir al usuario que añada o elimine uno o varios módulos de ariete. Además, se puede mostrar un número de módulos de ariete añadidos o eliminados.
En un ejemplo de acuerdo con al menos algunas realizaciones, la interfaz de usuario 1202 está conectada operativamente a un procesador y configurada para mostrar información que indica al menos uno del estado operativo del frenado regenerativo, una cantidad de energía obtenida por el frenado regenerativo y un estado de carga de un almacenamiento de energía. De este modo, el usuario puede obtener información sobre la operación del frenado regenerativo. Con base en la información mostrada, el usuario puede cambiar el estado operativo del frenado regenerativo. En un ejemplo, el frenado regenerativo puede desactivarse o activarse, por ejemplo, si la capacidad del almacenamiento de energía disminuye o si el almacenamiento de energía está vacío o lleno.
En un ejemplo de acuerdo con al menos algunas realizaciones, la interfaz de usuario puede comprender un elemento de entrada 1204 para cambiar un estado operativo del frenado regenerativo de la máquina eléctrica lineal. El usuario puede cambiar el estado operativo del frenado regenerativo, por ejemplo, tocando el elemento de entrada. Si el estado operativo está desconectado, no se aplica el frenado regenerativo, por lo que el desplazador del desplazador eléctrico lineal no es decelerado mediante la máquina eléctrica lineal, cuando el desplazador retrocede después de un golpe. Si el estado operativo está conectado, se aplica el frenado regenerativo, por lo que el desplazador del motor eléctrico lineal es decelerado mediante la máquina eléctrica lineal, cuando el desplazador eléctrico lineal retrocede después de un golpe.
Según una realización, se proporciona un aparato que comprende medios para determinar una energía cinética objetivo total para percutir un pilote utilizando un bloque de ariete conectado a un desplazador de una máquina eléctrica lineal del martillo piloteador, medios para determinar una primera porción de la energía cinética objetivo total para percutir el pilote al menos con base en una masa del bloque de ariete, medios para determinar una segunda porción de la energía cinética objetivo total para percutir el pilote con base en la energía cinética objetivo total y la primera porción de la energía cinética objetivo total, medios para controlar la máquina eléctrica lineal para acelerar el desplazador con base en la segunda porción determinada de la energía cinética para percutir el pilote mediante la máquina eléctrica lineal.
Según una realización, se proporciona un aparato que comprende medios para determinar la energía cinética de retroceso a partir de la percusión del pilote utilizando un bloque de ariete conectado a un desplazador de la máquina eléctrica lineal, medios para determinar al menos una porción de la energía cinética de retroceso determinada para regresar el desplazador a una posición máxima después de percutir el pilote, y medios para controlar la máquina eléctrica lineal para desacelerar el desplazador hasta la posición máxima con base en al menos una porción de la energía cinética de retroceso determinada.
Los ejemplos de aparatos comprenden al menos un martillo piloteador y un dispositivo de control para un martillo piloteador y un aparato de hincado de pilotes. El aparato puede comprender una memoria almacenada con código de programa informático en la misma, donde la al menos una memoria y el código de programa informático están configurados, con al menos un procesador del aparato, para hacer que el aparato realice al menos un método o al menos parte de las funcionalidades de un método. La memoria puede ser un medio legible por ordenador no transitorio.
Debe entenderse que las realizaciones descritas no se limitan a las estructuras, pasos del proceso o materiales particulares descritos en el presente documento, sino que se extienden a sus equivalentes, tal y como los reconocerían los expertos en la materia. Asimismo deberá entenderse que la terminología empleada en el presente documento se utiliza solo con el propósito de describir realizaciones particulares solamente y no pretende ser limitativa.
La referencia a lo largo de esta memoria descriptiva a una realización o a la realización significa que un elemento, estructura o característica particular descrito en relación con la realización está incluido en al menos una modalidad. Por lo tanto, las apariciones de las frases "en/según una realización" o "en/según una realización" en diversos lugares a lo largo de esta memoria descriptiva no se refieren necesariamente todas a la misma realización. Cuando se hace referencia a un valor numérico utilizando un término como, por ejemplo, aproximadamente o sustancialmente, también se indica el valor numérico exacto.
Tal y como se utiliza en el presente documento, una pluralidad de componentes, elementos estructurales, elementos compositivos y/o materiales pueden presentarse en una lista común por motivos de conveniencia. Sin embargo, estas listas deben interpretarse como si cada miembro de la lista estuviera identificado individualmente como un miembro distinto y único. Por lo tanto, ningún miembro individual de dicha lista debe interpretarse como equivalente de facto de cualquier otro miembro de la misma lista únicamente con base en su presentación en un grupo común sin indicaciones en contrario. Además, en el presente documento se puede hacer referencia a diversas realizaciones y ejemplos junto con alternativas para los diversos componentes de los mismos. Queda entendido que tales realizaciones, ejemplos y alternativas no deben interpretarse como equivalentes de facto entre sí, sino que deben considerarse como representaciones separadas y autónomas.
El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (15)
1. Un martillo piloteador que comprende:
una máquina eléctrica lineal que comprende un desplazador conectado a un bloque de ariete para percutir un pilote;caracterizado porqueel martillo piloteador comprende
un procesador conectado operativamente a la máquina eléctrica lineal y configurado para:
determinar (402) una energía cinética objetivo total para percutir un pilote utilizando un bloque de ariete conectado a un desplazador de una máquina eléctrica lineal del martillo piloteador;
determinar (404) una primera porción de la energía cinética objetivo total para percutir el pilote al menos con base en una masa del bloque de ariete;
determinar (406) una segunda porción de la energía cinética objetivo total para percutir el pilote con base en la energía cinética objetivo total y en la primera porción de la energía cinética objetivo total; controlar (408) la máquina eléctrica lineal para acelerar el desplazador con base en la segunda porción determinada de la energía cinética para percutir el pilote mediante la máquina eléctrica lineal.
2. El martillo piloteador de la reivindicación 1, configurado para:
determinar la primera porción con base en al menos una posición máxima del desplazador de la máquina eléctrica lineal.
3. El martillo piloteador de la reivindicación 1 o 2, configurado para:
actualizar, con base en un avance del pilote, la primera porción de la energía cinética objetivo total y la segunda porción de la energía cinética total;
controlar la máquina eléctrica lineal con base en la segunda porción actualizada de la energía cinética para percutir el pilote mediante la máquina eléctrica lineal.
4. El martillo piloteador de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el martillo piloteador comprende un procesador conectado operativamente con interfaz de usuario y configurado para:
mostrar información que indica al menos una de la primera porción y la segunda porción.
5. El martillo piloteador de la reivindicación 4, configurado para:
determinar que la segunda porción supera un umbral y controlar la interfaz de usuario para indicar información que indica que se ha superado el umbral.
6. El martillo piloteador de la reivindicación 5, donde el bloque de ariete es un bloque de ariete modular y la información que indica que se ha superado el umbral comprende información que indica una adición de un módulo de bloque de ariete al bloque de ariete modular o una retirada de un módulo de bloque de ariete del bloque de ariete modular.
7. Un método para percutir un pilote mediante un martillo piloteadorcaracterizado porqueel método comprende:
proporcionar un procesador como el definido en la reivindicación 1;
determinar (402) una energía cinética objetivo total para percutir un pilote utilizando un bloque de ariete conectado a un desplazador de una máquina eléctrica lineal del martillo piloteador; determinar (404) una primera porción de la energía cinética objetivo total para percutir el pilote al menos con base en una masa del bloque de ariete;
determinar (406) una segunda porción de la energía cinética objetivo total para percutir el pilote con base en la energía cinética objetivo total y en la primera porción de la energía cinética objetivo total;
controlar (408) la máquina eléctrica lineal para acelerar el desplazador con base en la segunda porción determinada de la energía cinética para percutir el pilote mediante la máquina eléctrica lineal.
8. El método de la reivindicación 7, que comprende:
determinar la primera porción con base en al menos una posición máxima del desplazador de la máquina eléctrica lineal.
9. El método de la reivindicación 7 u 8, que comprende:
actualizar, con base en un avance del pilote, la primera porción de la energía cinética objetivo total y la segunda porción de la energía cinética total;
controlar la máquina eléctrica lineal con base en la segunda porción actualizada de la energía cinética para percutir el pilote mediante la máquina eléctrica lineal,
mostrar información que indica al menos una de la primera porción y la segunda porción.
10. El método de cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, que comprende:
mostrar información que indica al menos una de la primera porción y la segunda porción.
11. El método de la reivindicación 10, que comprende:
determinar que la segunda porción supera un umbral y controlar la interfaz de usuario para indicar información que indica que se ha superado el umbral.
12. El método de la reivindicación 11, donde el bloque de ariete es un bloque de ariete modular y la información que indica que se ha superado el umbral comprende información que indica una adición de un módulo de bloque de ariete al bloque de ariete modular o una retirada de un módulo de bloque de ariete del bloque de ariete modular.
13. Un programa de ordenador que comprende instrucciones para hacer que un aparato realice un método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, cuando se ejecuta en un procesador del aparato.
14. Un medio legible por ordenador no transitorio que comprende instrucciones de programa para hacer que un aparato realice un método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12.
15. Un aparato de hincado de pilotes que comprende un martillo piloteador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 instalado a una guía.
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