ES2902076T3 - Máquina vibratoria y procedimiento para hacer funcionar una máquina vibratoria - Google Patents

Abstract

Máquina vibratoria (2) con una primera parte de máquina (21) que vibra durante su funcionamiento, con una segunda parte de máquina (22) conectada a una superficie de instalación de la máquina vibratoria (2) y con un accionamiento vibratorio (20), en donde un dispositivo de apoyo elástico (1) está dispuesto entre las partes de máquina (21, 22), que tiene, por cada punto de apoyo, al menos un muelle neumático (10) y al menos un depósito de aire comprimido (11) conectado en términos de flujo al muelle neumático (10), y en donde un estrangulador (13) está conectado entre el muelle neumático (10) y el depósito de aire comprimido (11), caracterizada porque el dispositivo de apoyo (1) con la primera parte vibratoria de la máquina (21) tiene una frecuencia de resonancia o natural (fR) ,que es inferior a una frecuencia de funcionamiento (fB) de la máquina vibratoria (2), porque el dispositivo de apoyo (1) tiene, en función de la frecuencia, un nivel de rigidez inferior con gran amortiguación a bajas frecuencias, un nivel superior de rigidez con baja amortiguación a frecuencias más altas y una zona de transición situada entremedio a una frecuencia de transición (fü), y porque el/cada estrangulador (13) está dimensionado de tal manera, que la frecuencia de transición (fü) se encuentra cerca, preferiblemente ligeramente por encima, de la frecuencia de resonancia o natural (fR).

Description

DESCRIPCIÓN

Máquina vibratoria y procedimiento para hacer funcionar una máquina vibratoria

La invención se refiere a una una máquina vibratoria que tiene una primera parte de la máquina que vibra durante su funcionamiento, que tiene una segunda parte de la máquina que está conectada a una superficie de instalación de la máquina vibratoria, y que tiene un accionamiento vibratorio, en donde un dispositivo de apoyo elástico está dispuesto entre las partes de la máquina, cuyo dispositivo de apoyo tiene al menos un muelle neumáticomuelle neumático y al menos un depósito de aire comprimido que está conectado por flujo al muelle neumático por cada punto de apoyo, y en donde un estrangulador está conectado entre el muelle neumático y el depósito de aire comprimido. La invención también se refiere a un procedimiento para hacer funcionar una máquina vibratoria.

En las máquinas vibratorias, como las máquina de cribados o los impulsores de inercia, con una primera parte de la máquina que vibra durante su funcionamiento, esta última está apoyada sobre muelles. Para minimizar la transmisión de cargas dinámicas a la segunda parte de la máquina, conectada a la superficie de instalación de la máquina vibratoria, y a la capa de soporte que forma la superficie de instalación, la frecuencia natural del dispositivo de apoyo se selecciona lo más baja posible y por debajo de la frecuencia de funcionamiento de la primera parte vibratoria de la máquina.

La máquina vibratoria también puede diseñarse sin una segunda parte no vibratoria de la máquina, en cuyo caso la parte vibratoria de la máquina puede disponerse sobre una base de máquina estacionaria, por ejemplo de hormigón, con el dispositivo de apoyo como capa intermedia.

Cuando la máquina vibratoria se pone en marcha y se para, la frecuencia natural del dispositivo de apoyo elástico pasa con relativa lentitud debido a las elevadas masas y a la gran inercia de la primera parte vibratoria de la máquina. Esto da lugar a elevadas desviaciones de la primera parte vibratoria de la máquina y a las correspondientes cargas dinámicas elevadas. La máquina vibratoria con el dispositivo de apoyo y las estructuras circundantes sobre la superficie de la instalación están a este respecto muy cargadas. En el dispositivo de apoyo se suelen utilizar muelles de compresión helicoidales de acero o muelles neumáticos. Sin embargo, su amortiguación inherente es desventajosamente baja y, por lo tanto, no es técnicamente utilizable para evitar las altas desviaciones de la primera parte vibratoria de la máquina al arrancar y parar la máquina vibratoria. La relación de amortiguación, también llamada relación de amortiguación de Lehr, es de aproximadamente 0,009 ó 0,9% para los muelles de acero y de aproximadamente 0,012 ó 1,2% para los muelles neumáticos convencionales. Ambas dimensiones de amortiguación son insuficientes para amortiguar eficazmente y evitar las elevadas desviaciones de la primera parte vibratoria de la máquina al arrancar y parar la máquina vibratoria.

De la práctica pertinente se conocen varias soluciones, que pretenden minimizar la oscilación no deseada de la primera parte vibratoria de máquina de la máquina vibratoria durante el arranque y la parada. Una solución consiste en limitar la oscilación acelerando y desacelerando fuertemente la velocidad del accionamiento vibratorio. Sin embargo, debido a la inercia generalmente elevada de los accionamientos vibratorios, esta vía sólo es eficaz hasta cierto punto.

El uso de amortiguadores de fluido sólo tiene sentido en algunos casos. La desventaja en este caso es la amortiguación de los amortiguadores de fluido, que también es efectiva durante el funcionamiento, lo que es ineficiente en términos de energía y se asocia a un menor aislamiento durante el funcionamiento. Además, se ha comprobado que la vida útil de los amortiguadores de fluido no es satisfactoria en las condiciones ambientales habituales de las máquinas vibratorias.

En la práctica, también es común un apoyo de la primera parte vibratoria de la máquina sobre elementos de caucho, pero este tipo de apoyo está desventajosamente limitado a bajas amplitudes de vibración. La amortiguación natural de los elementos de caucho es suficiente para pequeñas desviaciones. Sin embargo, la frecuencia natural o de resonancia de un apoyo de elementos de caucho es relativamente alta, de 6 a 9 Hz, por lo que sólo se consiguen grados aceptables de aislamiento en máquinas vibratorias con frecuencias de funcionamiento de unos 16 Hz y superiores. Además de la restricción de la amplitud de la vibración, también existe una restricción para su uso con máquinas vibratorias con una alta frecuencia de funcionamiento.

Los sistemas de dos masas se utilizan para las grandes máquinas vibratorias y/o cuando hay una gran demanda de aislamiento con respecto al entorno. Las fuerzas, que actúan sobre la superficie de instalación y el entorno durante el arranque y la parada de la máquina vibratoria, se reducen mediante efectos de amortización. Sin embargo, la alta desviación de la primera parte vibratoria de máquina de la máquina vibratoria no se evita mediante una estructura de este tipo. Dado que la masa adicional del sistema de dos masas debe ser al menos la mitad, idealmente el doble o el triple, de la masa de la máquina vibratoria para lograr un efecto eficaz y, dado que la estructura del sistema de dos masas dificulta el acceso a la máquina vibratoria, esta solución está asociada a desventajas en términos de eficiencia económica y facilidad de mantenimiento de la máquina vibratoria.

El documento ES 2357838 A1 muestra un dispositivo de apoyo aislante de las vibraciones para una máquina, con una combinación de muelles de caucho o metal, cada uno con un muelle neumático asociado. El muelle neumático se muestra en la figura 3 de este documento y se explica en la descripción de la figura correspondiente. Según esto, el muelle neumático tiene una primera cámara de aire formada por un fuelle elástico y una segunda cámara de aire formada por piezas de pared rígidas. Las cámaras de aire están en comunicación de flujo entre sí a través de una "pequeña abertura", es decir, un estrangulador, en una parte de la pared que separa las cámaras. La presión de los muelles neumáticos puede ajustarse y modificarse a través de un canal o conductos con reguladores de presión.

El documento EP 3034905 A1 muestra un sistema de muelles compuesto por un sistema de muelles neumáticos y un sistema de muelles mecánico. Los muelles neumáticos están equipados con sensores de medición de presión, que suministran la señal de medición a una unidad de control y regulación. La unidad de control y regulación ajusta la presión del aire en cada muelle neumático a través de válvulas ajustables, preferiblemente de forma que el nivel de altura de la carga se mantenga constante durante el funcionamiento. Los muelles del sistema de muelles mecánico sirven para absorber la mayor carga básica; los muelles del sistema de muelles neumáticos sólo sirven para absorber los cambios de carga esperados, más pequeños. Para amortiguar el sistema de muelles se ha previsto un sistema de amortiguación viscoso con amortiguadores hidráulicos.

El documento DE 42 33212 A1 muestra un sistema de muelles para aislar piezas de máquinas e instrumentos de medición de un soporte, sirviendo aquí el sistema de muelles para aislar las piezas de máquinas o los instrumentos de medición de las vibraciones que actúan desde el entorno. A este respecto, la rigidez del sistema de muelles puede cambiar entre "duro" y "blando" y/o se pueden hacer efectivas amortiguaciones de diferentes magnitudes. La figura 1 de este documento muestra un muelle neumático que tiene un primer espacio, sobre el que actúa la carga y que está delimitado por un fuelle, y un segundo espacio, que está conectado a él a través de un estrangulador. El estrangulador no es ajustable y las diferentes rigideces son causadas por al menos un muelle mecánico o un muelle de líquido acoplable.

El documento WO 03/089806 A1 muestra un muelle de aislamiento y un sistema de soporte de muelle para soportar una carga, que pueden funcionar en un primer modo y en un segundo modo, que comprende un muelle neumático conectado a un vástago de soporte y un elemento de amortiguación hidráulico que tiene una primera cámara y una segunda cámara, que están separadas por un émbolo conectado al vástago de soporte. Un conducto hidráulico tiene una válvula, a la que se conecta un extremo del conducto hidráulico. La primera cámara y el otro extremo del conducto hidráulico están conectados a la segunda cámara. Un detector de vibraciones está conectado a la válvula para accionarla cuando se produzcan vibraciones anormales, en donde en un primer tipo de funcionamiento la carga está fijada rígidamente a la capa de soporte a través de una ruta de carga mediante el elemento amortiguador hidráulico y en donde, en un segundo modo, la carga está aislada mediante el muelle neumático y amortiguada mediante el elemento amortiguador hidráulico.

El documento ES 202012003315 U1muestra una máquina de cribado para clasificar o preparar grava, arena u otro material a granel, con un accionamiento para generar un movimiento vibratorio, en donde la máquina de cribado está apoyada sobre al menos un fuelle de aire. Preferiblemente, también se prevé un dispositivo para el llenado de los fuelles de aire, por medio del cual la presión en los fuelles de aire individuales puede ajustarse a diferentes niveles. La máquina de cribado puede incluir un sistema de control o regulación, con el que se puede variar automáticamente la presión en al menos un fuelle de aire durante el funcionamiento de la máquina de cribado. Además de esto, en esta máquina de cribado está preferiblemente previsto que no tenga ningún freno para frenar la máquina de cribado. Seleccionando la presión de aire en los fuelles de aire, la altura de trabajo, por un lado, y la inclinación de la máquina de cribado, por otro, pueden variarse, pero con esta máquina de cribado conocida, las altas desviaciones de la parte vibratoria de la máquina que se producen durante el arranque y la parada de la máquina no pueden limitarse eficazmente debido al bajo grado de amortiguación de los fuelles de aire, especialmente si, como se indica explícitamente como preferido en el documento, no está previsto ningún freno para frenar la máquina de cribado. El documento no aclara cómo podría diseñarse un freno, que podría estar previsto dado el caso, para frenar la máquina de cribado.

En el documento ES 2427907 C2 se da a conocer una máquina vibratoria, por ejemplo un impulsor de inercia u otro aparato vibratorio para transportar material o para clasificar, mezclar u ordenar materiales, del tipo mencionado al comienzo. La máquina vibratoria tiene una primera parte de la máquina, que está montada sobre muelles neumáticos de soporte y que se hace vibrar por medio de pesos excéntricos que están fijados a un árbol montado en la primera parte de la máquina. El árbol está situado cerca del centro de gravedad de la primera parte de la máquina y es accionado por un motor situado en la primera parte de la máquina. Los antes mencionados muelles neumáticos de soporte se utilizan aquí únicamente para el apoyo oscilante de la primera pieza de la máquina. Sin embargo, este documento se refiere esencialmente a un dispositivo para ajustar las vibraciones de la parte de la máquina accionada de forma vibratoria. Para ello, en la primera parte de la máquina accionada de forma vibratoria se dispone al menos un sistema vibratorio independiente, que ejecuta tales vibraciones lineales de amplitud y frecuencia ajustables, que las vibraciones de la primera parte de la máquina se amortiguan o amplifican en determinadas direcciones. Preferiblemente, al menos dos sistemas vibratorios específicos están dispuestos con ángulos diferentes en la primera parte de la máquina, que ejecutan vibraciones lineales en diferentes direcciones. Preferiblemente, cada sistema vibratorio está formado por una masa vibratoria sujetada de forma móvil a la primera parte de la máquina y un muelle neumático del sistema vibratorio en cada uno de los lados opuestos de la masa vibratoria.

Preferiblemente, cada sistema vibratorio está formado aquí por dos masas vibratorias específicas con muelles neumáticos del sistema vibratorio en sus lados opuestos. La presión de aire en los muelles neumáticos del sistema vibratorio del dispositivo para ajustar las vibraciones de la parte de la máquina accionada de forma vibratoria es ajustable. Con respecto a los muelles neumáticos de soporte, este documento sólo revela que podrían producirse daños debido a una liberación de aire desde los muelles neumáticos de soporte y que, por lo tanto, los muelles neumáticos de soporte son vigilados por un interruptor de presión, que está previsto para detener el motor si se produce una caída de la presión de inflado en los muelles neumáticos de soporte.

La máquina vibratoria conocida del documento DE 24 27 907 C2 tiene una estructura técnica reconocidamente compleja y complicada con, por un lado, muelles neumáticos de soporte en los que está montada la primera parte de la máquina que vibra durante el funcionamiento y, por otro lado, con muelles neumáticos del sistema vibratorio y masas vibratorias que interactúan con ellos y que forman parte del dispositivo para ajustar las vibraciones de la parte de la máquina accionada de forma vibratoria. Este documento no aborda el problema de que la primera parte de la máquina vibre en funcionamiento durante el arranque y la parada de la máquina vibratoria.

El documento DE 202015 106653 U1 muestra una máquina de cribado para la separación de materiales a granel en función del tamaño, que comprende una caja de cribado, provista de al menos una superficie de cribado para el cribado de materiales a granel, y una unidad de accionamiento, mediante la cual la caja de cribado puede hacerse vibrar, en donde la caja de cribado tiene al menos una sección de soporte, a través de cuya sección de soporte la caja de cribado está montada sobre una capa de soporte por medio de al menos un elemento de suspensión que aprovecha la compresibilidad de los gases, y en donde el al menos un elemento de suspensión está provisto de al menos una valvulería de retención para evitar un escape brusco de gas desde el elemento de suspensión. Preferiblemente, el elemento de suspensión está configurado aquí por al menos un fuelle de muelle neumático y el al menos un fuelle de muelle neumático está conectado a un conducto de alimentación de aire. Además, está previsto preferiblemente aquí que el al menos un fuelle de muelle neumático tenga una válvula de retención que forma la valvulería de retención, que está prevista en el lado de entrada de aire y preferiblemente cargada por muelle, con el fin de evitar automáticamente que el aire se escape del fuelle de muelle neumático en el conducto de alimentación de aire, cuando la presión de entrada de aire cae por debajo de un valor predeterminado. Con ello se pretende minimizar el riesgo de daños en caso de una fuga en el conducto de suministro de gas de los elementos de suspensión, ya que en tal caso se impide automáticamente la salida de gas desde el elemento de suspensión y se mantiene la funcionalidad del elemento de suspensión al menos durante un período de tiempo, dentro del cual la máquina de cribado puede ser llevada a una parada de forma controlada. Este documento no trata el problema de evitar o reducir una oscilación no deseada de la primera parte de la máquina durante el arranque y la parada de la máquina de cribado.

La presente invención se ha impuesto, por lo tanto, la tarea de especificar una máquina vibratoria con un dispositivo de apoyo y un procedimiento para hacer funcionar una máquina vibratoria, mediante los cuales, con un esfuerzo técnico económico, se evite, por un lado, una oscilación no deseada de la primera parte de la máquina durante la puesta en marcha y la parada de la máquina vibratoria o, al menos, se reduzca sustancialmente y, por otro lado, se evite una amortiguación no deseada de la segunda parte de la máquina vibratoria durante el funcionamiento en curso, es decir, entre la puesta en marcha y la parada de la máquina vibratoria.

La solución de la primera parte de la tarea relativa a la máquina vibratoria con dispositivo de apoyo se consigue según la invención con una máquina vibratoria del tipo mencionado al comienzo, caracterizada porque el dispositivo de apoyo con la primera parte vibratoria de la máquina tiene una frecuencia de resonancia o natural que es inferior a una frecuencia de funcionamiento de la máquina vibratoria, porque el dispositivo de apoyo tiene, en función de la frecuencia, un nivel de rigidez inferior con alta amortiguación a bajas frecuencias, un nivel de rigidez superior con baja amortiguación a frecuencias más altas y una zona de transición que se encuentra en medio a una frecuencia de transición, y porque el/cada estrangulador está dimensionado de tal manera que la frecuencia de transición se encuentra cerca, preferiblemente ligeramente por encima, de la frecuencia de resonancia o natural.

La ventaja conseguida con la invención consiste, en particular, en el hecho de que se evita, o al menos se reduce notablemente, un aumento de la desviación de la segunda parte vibratoria de la máquina durante la puesta en marcha y la parada de la máquina vibratoria y el consiguiente paso inevitable de la frecuencia natural del dispositivo de apoyo, gracias a la amortiguación producida por medio del depósito de aire comprimido conectado en flujo con el muelle neumático y el estrangulador conectado entre el muelle neumático y el depósito de aire comprimido e instalado en la conexión en flujo. El dispositivo de apoyo según la invención se puede utilizar ventajosamente incluso con altas amplitudes de vibración de, por ejemplo, 20 mm y está en gran medida libre de desgaste.

Mediante el estrangulador se consigue una rigidez y una amortiguación dinámicas, dependientes de la frecuencia, del dispositivo de apoyo de la máquina vibratoria. La rigidez dinámica muestra un claro incremento con el aumento de la frecuencia, hasta que se alcanza un nivel de rigidez superior con una amortiguación baja. El comportamiento en este caso se corresponde con el de un único muelle neumático rígido. El nivel de rigidez inferior con una gran amortiguación se debe al aumento artificial del volumen del muelle neumático con el volumen adicional del depósito de aire comprimido. Entre los niveles de rigidez superior e inferior hay una zona de transición, en la que el dispositivo de apoyo se hace cada vez más rígido. En consecuencia, se puede determinar de aquí una frecuencia de transición en el punto de inflexión de la curva, que describe a partir de qué momento el volumen adicional en el depósito de aire comprimido se desacopla sucesivamente del muelle neumático. El desacoplamiento y el acoplamiento se realizan ventajosamente de forma automática por efectos físicos, sin necesidad de un control activo del estrangulador o de otros componentes del dispositivo de apoyo. La desconexión se debe precisamente solo a que a altas frecuencias y con un estrangulador de dimensiones correspondientes a su sección transversal de paso, el aire no tiene tiempo suficiente para igualar la presión entre el muelle neumático y el volumen adicional en el depósito de aire comprimido. De forma correspondiente, tras el desacoplamiento, la amortiguación durante el funcionamiento de la máquina vibratoria asociada a la velocidad nominal desciende a un nivel insignificante y no afecta negativamente a la eficiencia energética de la máquina de cribado. Con una estrangulador convenientemente seleccionado, la frecuencia de transición está cerca, preferiblemente ligeramente por encima, de la frecuencia de resonancia o natural de la primera parte vibratoria de máquina de la máquina vibratoria, con lo que se genera la máxima amortiguación deseada aquí para este rango de frecuencias.

Con los parámetros del dispositivo de apoyo seleccionados de forma óptima, en particular de la sección transversal del estrangulador, se consiguen relaciones de amortiguación de dos dígitos cercanas al 20 %, como han demostrado las simulaciones y las pruebas prácticas. De este modo, se reducen considerablemente las amplitudes de vibración de la parte vibratoria de máquina de la máquina vibratoria asociada durante el paso de la resonancia, es decir, el exceso de vibración cuando la máquina vibratoria se pone en marcha y se para, y, por tanto, las cargas dinámicas sobre la máquina vibratoria, el dispositivo de apoyo y también el entorno. En cambio, las máquinas vibratorias apoyadas sobre muelles neumáticos convencionales conocidos del estado de la técnica o sobre muelles de acero equivalentes en cuanto a las propiedades de amortiguación, presentan un exceso de vibración de un múltiplo de la amplitud de la vibración estacionaria.

La frecuencia natural o de resonancia del dispositivo de apoyo de la máquina vibratoria según la invención es ventajosamente baja, en la práctica preferiblemente de entre 1 y 3 Hz aproximadamente, debido a su principio técnico de funcionamiento. Por lo tanto, incluso en el caso de máquinas vibratorias de funcionamiento relativamente lento, es decir, con una frecuencia de funcionamiento baja de, por ejemplo, hasta unos 8 Hz, existe una separación suficiente entre la frecuencia natural o de resonancia del dispositivo de apoyo y la frecuencia de funcionamiento de la máquina vibratoria y, por lo tanto, un aislamiento suficiente de las vibraciones incluso con frecuencias de funcionamiento tan bajas, por ejemplo, sólo de 8 Hz.

El dispositivo de apoyo de la máquina vibratoria según la invención representa, por tanto, un sistema de una unidad de amortiguación por muelle neumático que, mediante efectos físicos, termodinámicos y dinámicos en cuanto a flujo, produce una amortiguación por medio de un muelle neumático con un volumen adicional, conectado a través de un estrangulador, en un rango de frecuencia deseado. La amortiguación se debe a la disipación de energía en forma de calor, lo que puede comprobarse mediante mediciones con una cámara de imágenes térmicas en un dispositivo de apoyo según la invención.

En una primera configuración de la máquina vibratoria con dispositivo de apoyo, se prevé que el estrangulador sea un estrangulador no ajustable. Este dispositivo de apoyo de la máquina vibratoria se caracteriza por un diseño técnicamente particularmente sencillo y, por lo tanto, rentable, ya que un estrangulador no ajustable no contiene elementos móviles y de desgaste y no requiere elementos activos adicionales, como por ejemplo, actuadores. No obstante, incluso con este dispositivo de apoyo técnicamente sencillo de la máquina vibratoria, se consiguen las características favorables y las ventajas explicadas anteriormente.

En un perfeccionamiento alternativo de la máquina vibratoria con dispositivo de apoyo según la invención, se prevé que el estrangulador sea ajustable. De este modo, la sección transversal de paso del estrangulador puede seleccionarse y, en su caso, variarse de tal forma, que la amortiguación del muelle o de los muelles neumático(s) se encuentre en el nivel máximo alcanzable durante todo el proceso de arranque y parada de la máquina vibratoria, y que la amortiguación del muelle o de los muelles neumático(s) sea mínima durante el funcionamiento de la máquina vibratoria asociada con su frecuencia de funcionamiento, es decir, entre el proceso de arranque y parada. Ajustando la sección transversal del estrangulador, se puede influir significativamente en la frecuencia de transición explicada anteriormente. Esto es especialmente útil para los dispositivos de apoyo de las máquinas vibratorias, como las máquinas de cribado, que pueden funcionar en diferentes rangos de frecuencia. Además de esto, la frecuencia de transición y el máximo de amortiguación pueden desplazarse continuamente con frecuencia creciente / decreciente cuando la máquina vibratoria se pone en marcha / se para.

Asimismo, se propone según la invención que el estrangulador sea conmutable entre una posición de estrangulación y una posición de no estrangulación, en función de una frecuencia de vibración detectada de la primera parte vibratoria de la máquina. En esta forma de realización de la máquina vibratoria con dispositivo de apoyo, el estrangulador sólo asume dos posiciones diferentes, lo que constituye una solución técnicamente sencilla y rentable. Alternativamente, en función de una frecuencia de vibración detectada de la primera parte vibratoria de la máquina, el estrangulador puede ser ajustable de forma continua o en varias etapas entre posiciones más o menos abiertas, de estrangulamiento y de amortiguación del muelle neumático, por un lado, y una posición de no estrangulamiento, por otro. Esto permite un ajuste más diferenciado y variable de la amortiguación del muelle neumático o de los muelles neumáticos de la máquina vibratoria con una complejidad técnica algo mayor.

La invención prevé además, para la máquina vibratoria con dispositivo de apoyo, que la posición no de estrangulación del estrangulador sea su posición totalmente cerrada, en la que el estrangulador bloquea una conexión de flujo entre el muelle neumático y el depósito de aire comprimido, o que la posición no de estrangulación del estrangulador sea su posición totalmente abierta, en la que hay una conexión de flujo no estrangulada entre el muelle neumático y el depósito de aire comprimido que no amortigua el muelle neumático. En la alternativa mencionada en primer lugar, la frecuencia natural o de resonancia del dispositivo de apoyo está determinada únicamente por el volumen de aire del muelle neumático. En la alternativa aquí mencionada en segundo lugar, mediante el volumen adicional del depósito de aire comprimido sumado al volumen de aire del muelle neumático se disminuye la frecuencia natural o de resonancia del dispositivo de apoyo a una frecuencia más baja, lo que es especialmente ventajoso para los dispositivos de apoyo para máquinas vibratorias con una frecuencia de funcionamiento baja. Con el tamaño del volumen adicional puede influirse significativamente en la frecuencia natural o de resonancia del dispositivo de apoyo, como se describe con más detalle a continuación.

La mencionada conexión de flujo no estrangulada entre el muelle neumático y el depósito de aire comprimido también puede discurrir en paralelo al estrangulador en lugar de a través del mismo mediante un conducto de derivación adicional de sección transversal suficientemente grande entre el muelle neumático y el depósito de aire comprimido, que puede conmutarse entre la posición cerrada y la posición abierta, por ejemplo mediante una válvula, y que está conectado en paralelo al estrangulador.

Para la máquina vibratoria con dispositivo de apoyo está previsto, en otra concreción, que el estrangulador adopte una posición de estrangulamiento que amortigüe el muelle neumático a las frecuencias de vibración que se producen durante la puesta en marcha y la parada de la máquina vibratoria y que adopte una posición de no estrangulamiento totalmente abierta o cerrada, que no amortigüe el muelle neumático en cada caso, durante el funcionamiento de la máquina vibratoria a su frecuencia de funcionamiento. Tanto cuando el estrangulador está completamente abierto como cuando está cerrado, no hay amortiguación del muelle neumático causada por el estrangulador, sino sólo su insignificante amortiguación inherente, de modo que no se produce ninguna amortiguación indeseable de la vibración de la parte vibratoria de máquina de la máquina vibratoria durante el funcionamiento de la máquina vibratoria a su frecuencia de funcionamiento.

Para aislar y desacoplar suficientemente la vibración de la primera parte vibratoria de la máquina de la segunda parte no vibratoria de la máquina y de la superficie de instalación de la máquina vibratoria durante el funcionamiento de la máquina vibratoria, se propone que el dispositivo de apoyo de la máquina vibratoria tenga una frecuencia de resonancia o natural, que sea como máximo la mitad de la frecuencia de funcionamiento de la primera parte vibratoria de máquina de la máquina vibratoria.

Otra posibilidad de influir específicamente en el comportamiento de suspensión del dispositivo de apoyo de la máquina vibratoria consiste en que, preferiblemente, una fuente de aire comprimido esté conectada al depósito de aire comprimido y/o al muelle neumático y que, por medio de la fuente de aire comprimido, pueda ajustarse una presión de aire básica predeterminable y variable en el depósito de aire comprimido y en el muelle neumático.

Para que la construcción de la máquina vibratoria sea lo más sencilla y rentable posible, la misma tiene preferiblemente un muelle neumático por cada punto de apoyo.

Preferiblemente, a este respecto los muelles neumáticos de todos los puntos de apoyo de la máquina vibratoria tienen la misma orientación, preferiblemente una orientación vertical. En particular, esto permite absorber bien las grandes cargas estáticas ejercidas sobre el dispositivo de apoyo por la gran masa de la parte vibratoria de la máquina.

Si la carga estática y dinámica sobre el dispositivo de apoyo de la máquina vibratoria es particularmente alta, la misma puede tener respectivamente dos muelles neumáticos dispuestos como un par por cada punto de apoyo, sobre los cuales se distribuyen las cargas. En principio, también es naturalmente posible prever más de dos muelles neumáticos por punto de apoyo si es necesario o conveniente.

Los muelles neumáticos tienen un índice de elasticidad mucho menor en su dirección transversal en comparación con el índice de elasticidad en su dirección longitudinal, y por lo tanto también una frecuencia natural menor en su dirección transversal que en su dirección longitudinal. Asimismo, una carga sobre el muelle neumático en su dirección transversal va acompañada de un cambio menor en el volumen del muelle neumático que una carga en su dirección longitudinal. Si, por ejemplo, todos los muelles neumáticos de la máquina vibratoria están dispuestos en posición vertical, es decir, con dirección longitudinal vertical, entonces desventajosamente la amortiguación de un movimiento de la parte vibratoria de máquina de la máquina vibratoria en la dirección horizontal no es tan eficiente como en la dirección vertical. Para evitar esta desventaja, está previsto según la invención que los dos muelles neumáticos de cada par se ajusten entre sí en un ángulo de hasta 90°. Mediante el ajuste de los muelles neumáticos hasta 90° entre sí, los movimientos horizontales de la parte vibratoria de máquina de la máquina vibratoria provocan también una carga sobre el muelle o los muelles neumático(s) en su dirección longitudinal y las vibraciones durante la puesta en marcha y la parada de la máquina vibratoria asociada, apoyada en el dispositivo de apoyo, pueden así amortiguarse y reducirse de forma más eficaz e independiente de la dirección.

Para garantizar un efecto de amortiguación espacialmente simétrico del dispositivo de apoyo de la máquina vibratoria, los dos muelles neumáticos de cada par están convenientemente orientados simétricamente entre sí en ángulos iguales de hasta 45° con respecto a la vertical.

Un diseño ventajosamente sencillo de una máquina vibratoria con un dispositivo de apoyo que comprende varios muelles neumáticos, con relativamente pocas piezas individuales, se logra si se asigna a todos los muelles neumáticos un depósito de aire comprimido común e individual y un estrangulador común e individual. Por otra parte sin embargo, la necesidad de conductos de aire más largos entre los muelles neumáticos, por un lado, y del estrangulador y del depósito de aire comprimido, por el otro, puede ser una desventaja aquí si los muelles neumáticos están dispuestos relativamente separados entre ellos.

En una configuración alternativa de la máquina vibratoria con un dispositivo de apoyo que comprende varios muelles neumáticos, a cada muelle neumático se le asigna su propio depósito de aire comprimido y su propio estrangulador. En particular, esto permite influir individualmente en las características de suspensión y amortiguación de cada uno de los muelles neumáticos.

Para el diseño antes mencionado de la máquina vibratoria con un dispositivo de apoyo con muelles neumáticos dispuestos en pares, puede ser conveniente asignar un depósito de aire comprimido común y un estrangulador común a cada uno de los dos muelles neumáticos de cada par.

Una ventaja de la máquina vibratoria con un dispositivo de apoyo con dos o incluso más muelles neumáticos por punto de apoyo es también que, en caso de que se dañe un muelle neumático con escape del aire comprimido del mismo, al menos otro muelle neumático sigue funcionando en el punto de apoyo en cuestión, con lo que se evitan más daños en el dispositivo de apoyo y en la máquina vibratoria hasta su parada de emergencia.

El/cada estrangulador ajustable del dispositivo de apoyo de la máquina vibratoria puede diseñarse de forma diferente; preferiblemente, el/cada estrangulador ajustable está formada por una válvula de mariposa ajustable en su sección transversal de paso o por un conducto de estrangulador, como una manguera de sección transversal estrecha, ajustable en su longitud de paso.

En la máquina vibratoria con dispositivo de apoyo según la invención está previsto además que el/cada depósito de aire comprimido tengan un volumen variable y ajustable o que uno o varios depósitos de aire comprimido adicionales, que pueden estar conectados a él en términos de flujo y separados de él en términos de flujo, estén asociados al/a cada depósito de aire comprimido. Con el tamaño variable del volumen adicional al volumen del muelle neumático, proporcionado por el volumen del depósito de aire comprimido y, dado el caso, de los depósitos de aire comprimido adicionales, la frecuencia natural del dispositivo de apoyo es ajustable y adaptable. Según esto, por ejemplo, la rigidez del dispositivo de apoyo puede reducirse aumentando el volumen adicional, lo que se traduce en menores cargas dinámicas.

En un perfeccionamiento de la máquina vibratoria según la invención, está previsto que se le asigne una unidad de control, con la que se puede detectar una frecuencia de vibración actual de la primera parte vibratoria de la máquina y con la que se puede ajustar el/cada estrangulador, en función de la frecuencia de vibración detectada, entre una posición de estrangulamiento durante una puesta en marcha y una parada de la máquina vibratoria con frecuencias de vibración por debajo de la frecuencia de funcionamiento y una posición abierta o cerrada, en cada caso sin estrangulamiento o sólo con un ligero estrangulamiento, durante el funcionamiento en curso de la máquina vibratoria con su frecuencia de funcionamiento.

Para resolver la segunda parte de la tarea relativa al procedimiento hacer funcionar una máquina vibratoria, la invención propone un procedimiento que se caracteriza porque se detecta una frecuencia de vibración actual de la primera parte vibratoria de la máquina y porque el/cada estrangulador se ajusta, en función de la frecuencia de vibración detectada, entre una posición de estrangulamiento que amortigua el/cada muelle neumático durante el arranque y la parada de la máquina vibratoria a frecuencias de vibración inferiores a la frecuencia de funcionamiento, y una posición de no estrangulamiento abierta o cerrada, que en cada caso no amortigua el muelle neumático, durante el funcionamiento de la máquina vibratoria a su frecuencia de funcionamiento. Con este procedimiento para hacer funcionar una máquina vibratoria, se evita, o al menos se reduce sustancialmente, una oscilación no deseada de la primera parte vibratoria de la máquina durante la puesta en marcha y la parada de la máquina vibratoria, así como una amortiguación no deseada de la vibración de la segunda parte vibratoria de la máquina durante el funcionamiento de la máquina vibratoria a la frecuencia de funcionamiento. Esto reduce las cargas dinámicas perjudiciales en la máquina vibratoria y permite un modo de funcionamiento más económico de la máquina vibratoria con un menor consumo de energía de accionamiento, ya que no se desperdicia energía como resultado de la amortiguación indeseable durante el funcionamiento continuo de la máquina vibratoria a la frecuencia de funcionamiento.

A continuación, se explican unos ejemplos de realización de la invención con referencia a un dibujo. Las figuras del dibujo muestran:

la figura 1 una máquina vibratoria con un primer dispositivo de apoyo, en una vista lateral esquemática, la figura 2 la máquina vibratoria con un segundo dispositivo de apoyo, en una vista lateral esquemática, la figura 3 la máquina vibratoria con un tercer dispositivo de apoyo, en una vista lateral esquemática, la figura 4 la máquina vibratoria con un cuarto dispositivo de apoyo, en una vista lateral esquemática, la figura 5 la máquina vibratoria con un quinto dispositivo de apoyo, en una vista lateral esquemática, la figura 6 la máquina vibratoria con un sexto dispositivo de apoyo, en un vista lateral esquemática, la figura 7 la máquina vibratoria con un séptimo dispositivo de apoyo, en una vista lateral esquemática,

la figura 8 la máquina vibratoria con un octavo dispositivo de apoyo, en una vista lateral esquemática,

la figura 9 un llamado diagrama de Bode, en el que se compara el exceso de vibración de una máquina vibratoria apoyada sobre un dispositivo de apoyo convencional y una máquina vibratoria con dispositivo de apoyo según la invención,

la figura 10 dos diagramas de vibración, en los que se compara el comportamiento de decaimiento de una máquina vibratoria apoyada sobre un dispositivo de apoyo convencional y una máquina vibratoria con dispositivo de apoyo según la invención, y

la figura 11 un diagrama con dos curvas de medición, que muestran la deceleración de una máquina vibratoria después de una desconexión, una de una máquina vibratoria con dispositivo de apoyo según la invención y otra de una máquina vibratoria con dispositivo de apoyo convencional.

En la siguiente descripción de las figuras, las mismas partes en las distintas figuras del dibujo reciben siempre los mismos símbolos de referencia, de modo que no es necesario explicar de nuevo todos los símbolos de referencia para cada figura del dibujo.

La figura 1 del dibujo muestra una máquina vibratoria 2, como una máquina de cribado o un impulsor de inercia, con un primer dispositivo de apoyo 1, en una vista lateral esquemática. La máquina vibratoria 2 tiene una primera parte de máquina 21 que vibra durante su funcionamiento, una segunda parte de máquina 22 que está conectada a una superficie de instalación de la máquina vibratoria 2, y un accionamiento vibratorio 20, por ejemplo con una masa desequilibrada que puede ponerse en rotación mediante un accionamiento rotativo, como se indica en la figura 1 y como se conoce per se. Detrás de la parte de la primera parte de la máquina 21, visible en la figura 1, hay una superficie de cribado o transporte oculta, como también se conoce per se.

Un dispositivo de apoyo elástico 1 está dispuesto entre las partes de la máquina 21, 22, para permitir que la primera parte de la máquina 21 vibre con respecto a la segunda parte de la máquina 22 y para desacoplar las vibraciones de la primera parte de la máquina 21 de la segunda parte de la máquina 22 y de la superficie de instalación y del entorno.

El dispositivo de apoyo 1 tiene un muelle neumático 10 por cada punto de apoyo. En la figura 1, se ven dos puntos de apoyo delanteros, cada uno con un muelle neumático 10; otros dos puntos de apoyo traseros, cada uno también con un muelle neumático 10, están ocultos en la parte trasera de la máquina vibratoria 2 en la figura 1. En el ejemplo de realización mostrado, la parte vibratoria de la máquina 21 está apoyada en cuatro puntos de apoyo sobre un muelle neumático 10 cada uno, es decir, sobre un total de cuatro muelles neumáticos 10, que, vistos en planta, están dispuestos en las esquinas de un rectángulo. También es posible un número y una disposición diferentes de los puntos de apoyo.

Los muelles neumáticos 10 de todos los puntos de apoyo tienen la misma orientación, en este caso vertical.

El dispositivo de apoyo 1 comprende asimismo, para cada muelle neumático 10, un depósito de aire comprimido 11 conectado por flujo al muelle neumático 10 mediante un conducto respectivo 12. Entre el muelle neumático 10 y el depósito de aire comprimido asociado 11, se conecta en cada caso un estrangulador 13 en el conducto 12, que es ajustable y en este caso se puede cambiar su sección transversal de paso. Para ello, el estrangulador 13 está diseñado, por ejemplo, como una válvula de mariposa ajustable.

Una fuente de aire comprimido 14, como por ejemplo una conexión de aire comprimido de una red de aire comprimido o un compresor, está conectada a cada depósito de aire comprimido 11. Mediante la fuente de aire comprimido 14, se puede ajustar una presión básica de aire predeterminada y variable en el depósito de aire comprimido asociado 11 y en el muelle neumático asociado 10. Esto permite ajustar las características elásticas de los muelles neumáticos según las necesidades de la aplicación específica.

Cada estrangulador 13 es conmutable entre una posición de estrangulamiento y una posición de no estrangulamiento en función de una frecuencia de oscilación detectada de la primera parte vibratoria de la máquina 21, preferiblemente de forma continua o en varias etapas entre posiciones de estrangulamiento más o menos abiertas que amortiguan el muelle neumático 10, por un lado, y una posición de no estrangulamiento, por otro lado. La posición de no estrangulamiento del estrangulador 13 es su posición totalmente abierta, en la que hay una conexión por flujo no estrangulada entre el muelle neumático 10 y el depósito de aire comprimido 11 que no amortigua el muelle neumático 10, o su posición totalmente cerrada, en la que el estrangulador 13, o alternativamente una válvula adicional, bloquea una conexión por flujo entre el muelle neumático 10 y el depósito de aire comprimido 11. En la primera alternativa, la frecuencia natural o de resonancia de los muelles neumáticos 10 y, por tanto, del dispositivo de apoyo 1, está determinada únicamente por el volumen de aire de los muelles neumáticos 10. En la segunda alternativa, el volumen adicional del depósito de aire comprimido 11 añadido al volumen de aire del muelle neumático 10 desplaza la frecuencia natural o de resonancia de los muelles neumáticos 10 y, por tanto, del dispositivo de apoyo 1 a una frecuencia más baja.

Los estranguladores 13 adoptan una posición de estrangulamiento que amortigua los muelles neumáticos 10 a las frecuencias de vibración que se producen durante una puesta en marcha y una parada de la máquina vibratoria 2, mientras que durante el funcionamiento de la máquina vibratoria 2 a su frecuencia de funcionamiento adoptan una posición totalmente abierta o cerrada que no amortigua los muelles neumáticos 10 en cada caso.

Para evitar de forma segura la excitación no deseada de los muelles neumáticos 10 y del dispositivo de apoyo 1 con vibraciones a su frecuencia natural o de resonancia, durante el funcionamiento de la máquina vibratoria 2 a su frecuencia de funcionamiento, el dispositivo de apoyo 1 tiene una frecuencia natural que es como máximo la mitad de la frecuencia de funcionamiento de la primera parte vibratoria 21 de máquina de la máquina vibratoria 2. Mediante el uso de los muelles neumáticos 10 en el dispositivo de apoyo 1, se consigue ya una frecuencia natural ventajosamente baja del dispositivo de apoyo 1 por razones técnicas y físicas, que puede reducirse aún más aumentando el volumen de aire efectivo de los muelles neumáticos 10 al añadir el volumen de aire de los depósitos de aire comprimido 11 al volumen de aire propio de los muelles neumáticos 10.

La figura 2 muestra la máquina vibratoria 2 con un segundo dispositivo de apoyo 1, también en una vista lateral esquemática. Es característico del segundo dispositivo de apoyo 1 que tenga respectivamente dos muelles neumáticos 10 dispuestos como un par por cada punto de apoyo. Los dos muelles neumáticos 10 de cada par se ajustan a este respecto uno con relación al otro en un ángulo de hasta 90°, en el ejemplo mostrado en un ángulo de 60°. Los dos muelles neumáticos 10 de cada par están orientados simétricamente entre sí en ángulos iguales de hasta 45°, en el ejemplo mostrado en un ángulo de 30° cada uno, con respecto a la vertical. Debido a este ajuste de los muelles neumáticos 10, los movimientos horizontales de la parte vibratoria de máquina 21 de la máquina vibratoria 2 también provocan una carga sobre los muelles neumáticos 10 en su dirección longitudinal. De este modo, las vibraciones durante la puesta en marcha y la parada de la máquina vibratoria 2 pueden amortiguarse de forma más eficaz e independiente de la dirección.

El estrangulador ajustable 13 puede diseñarse de forma diferente. En los ejemplos de realización mostrados, el/cada estrangulador ajustable 13 está formada por una válvula de mariposa ajustable en su sección transversal de paso. Alternativamente, el/cada estrangulador ajustable 13 puede estar formado también, por ejemplo, por un conducto de estrangulador, como una manguera con una sección transversal estrecha, cuya longitud de flujo puede ser ajustada. En las dos ejemplos de realización mostrados en las figuras 1 y 2 del dibujo, a cada muelle neumático 10 está asociado su propio depósito de aire comprimido 11, su propio estrangulador 13 y una fuente de aire comprimido 14. Según el ejemplo de realización mostrado en la figura 3, también es posible que a los dos muelles neumáticos 10 de cada par del dispositivo de apoyo 1 estén asignados respectivamente un depósito de aire comprimido común 11 y un estrangulador ajustable común 13. En esta forma de realización del dispositivo de apoyo 1, el conducto de aire comprimido 12, que conecta el depósito de aire comprimido 11 a los dos muelles neumáticos asociados 10 y en el que se conecta el estrangulador ajustable 13, se ramifica respectivamente en dos ramificaciones de conducto entre el estrangulador 13 y los dos muelles neumáticos asociados 10. Cada depósito de aire comprimido 11 está conectado a una fuente de aire comprimido 14. Con respecto a las demás partes mostradas en la figura 3 y al modo de funcionamiento del dispositivo de apoyo 1, se hace referencia a la descripción anterior de las figuras 1 y 2.

Como alternativa a los ejemplos de realización según las figuras 1 a 3, según el ejemplo de realización de la figura 4, los estranguladores 13 del dispositivo de apoyo 1 pueden ser también estranguladores 13 no ajustables, es decir, estranguladores 13 con una determinada sección transversal de paso fija. Este dispositivo de apoyo 1 se caracteriza por un diseño técnicamente particularmente sencillo y, por tanto, rentable, ya que un estrangulador no ajustable 13 no contiene elementos móviles y de desgaste y no requiere elementos activos adicionales, como por ejemplo, actuadores.

No obstante, incluso con este dispositivo de apoyo 1, técnicamente sencillo, se consiguen las propiedades y ventajas favorables explicadas anteriormente. También mediante el estrangulador no ajustable 13 se consigue una rigidez y una amortiguación dinámicas del dispositivo de apoyo 1 que dependen de la frecuencia. La rigidez aumenta con el incremento de la frecuencia, hasta que se alcanza un nivel superior de rigidez con baja amortiguación. El menor nivel de rigidez con una gran amortiguación se debe al aumento artificial del volumen de los muelles neumáticos 10 con el volumen adicional del depósito de aire comprimido 11. Entre los niveles de rigidez inferior y superior hay una zona de transición en la que el dispositivo de apoyo 1 se hace cada vez más rígido. A este respecto, existe una gama de frecuencias de transición en la que el volumen adicional en el depósito de aire comprimido 11 se desacopla gradualmente de los muelles neumáticos 10. En este caso, el desacoplamiento y el acoplamiento se realizan ventajosamente de forma automática sólo por efectos físicos, es decir, solo por el hecho de que a altas frecuencias y con una sección transversal del estrangulador 13 correspondientemente dimensionada, no hay tiempo suficiente para que el aire iguale la presión entre los muelles neumáticos 10 y el volumen adicional en el depósito de aire comprimido 11. En consecuencia, la amortiguación tras el desacoplamiento durante el funcionamiento de la máquina vibratoria 2 asociada a velocidad nominal desciende a un nivel insignificante y no afecta negativamente a la eficiencia energética de la máquina de cribado 2. Con un estrangulador convenientemente seleccionado, la gama de frecuencias de transición está cerca, concretamente un poco por encima, de la frecuencia de resonancia o natural de la primera parte vibratoria de máquina 21 de la máquina vibratoria 2, con lo que la máxima amortiguación deseada aquí se genera para la gama de la frecuencia de resonancia o natural que se pasa cuando la máquina vibratoria 2 arranca y para.

Con parámetros seleccionados de forma óptima del dispositivo de apoyo 1, en particular de la sección transversal del estrangulador 13, se consiguen en la práctica grados de amortiguación cercanos al 20 %. De este modo, se reducen considerablemente las amplitudes de vibración de la parte vibratoria de máquina 21 de la máquina vibratoria 2 asociada durante el paso de resonancia, es decir, cuando la máquina vibratoria 2 se pone en marcha y se para, y, por tanto, las cargas dinámicas sobre la máquina vibratoria 2, el dispositivo de apoyo 1 y también el entorno. Además de esto, se reduce el tiempo de decaimiento de la máquina vibratoria 2.

Con respecto a las demás partes del dispositivo de apoyo 1 que se muestra en la figura 4, se hace referencia a la descripción anterior de las figuras 1 y 2.

Según el ejemplo de realización mostrado en la figura 5, todos los muelles neumáticos 10 del dispositivo de apoyo 1 de la máquina vibratoria 2 también pueden tener asignados un único depósito de aire comprimido común 11 y un único estrangulador común 13, que también es ajustable en este caso, así como una única fuente de aire comprimido 14. En esta forma de realización del dispositivo de apoyo 1, el conducto de aire comprimido 12, que conecta el depósito de aire comprimido 11 a los muelles neumáticos 10 y en el que está conectado el estrangulador ajustable 13, se ramifica entre el estrangulador 13 y los muelles neumáticos 10 asociados en un número de ramificaciones del conducto correspondiente al número de muelles neumáticos 10. Con respecto a las demás partes mostradas en la figura 5 y al modo de funcionamiento del dispositivo de apoyo 1, se hace referencia a la descripción anterior de las figuras 1 y 2.

La selección del diseño del dispositivo de apoyo depende en este caso, en particular, del alcance de las posibilidades de influir en el dispositivo de apoyo 1 que se requieren o son deseables en la aplicación respectiva. La figura 6 muestra la máquina vibratoria 2 con otro dispositivo de apoyo modificado 1, que, aparte del diseño del depósito de aire comprimido 11, coincide con el ejemplo de realización de la figura 3. A diferencia de los ejemplos de realización descritos anteriormente, los depósitos de aire comprimido 11 no tienen un volumen fijo, sino un volumen variable, como se indica con líneas discontinuas en los depósitos de aire comprimido 11 de la figura 6. Con el tamaño variable del volumen adicional al volumen de los muelles neumáticos 10 proporcionado por el volumen del depósito de aire comprimido 11, la frecuencia natural del dispositivo de apoyo 1 es ajustable y adaptable. Por lo tanto, por ejemplo, la rigidez del dispositivo de apoyo 1 puede reducirse aumentando el volumen adicional, lo que se traduce en menores cargas dinámicas.

Con respecto a las otras partes mostradas en la figura 6 y al modo de funcionamiento del dispositivo de apoyo 1, se hace referencia a la descripción anterior de las figuras 1 y 2.

La figura 7 muestra la máquina vibratoria 2 con otro dispositivo de apoyo 1 que es alternativo al diseño mostrado en la figura 6. Aquí, cada depósito de aire comprimido 11 tiene un volumen fijo y a cada depósito de aire comprimido 11 se le asigna un depósito de aire comprimido adicional 11', que puede estar conectado a él y separado de él en términos de flujo. Una válvula de cierre 11" sirve para conectar y desconectar selectivamente el depósito de aire comprimido 11 y el depósito de aire comprimido adicional 11', la cual está conectada en un conducto de aire que conecta el depósito de aire comprimido 11 y el depósito de aire comprimido adicional asociado 11'. También con el tamaño variable del volumen adicional al volumen de los muelles neumáticos 10, proporcionado por el volumen del depósito de aire comprimido 11 y el depósito de aire comprimido adicional 11' y logrado de esta manera, la frecuencia natural del dispositivo de apoyo 1 es ajustable y adaptable. En lo que respecta a las demás partes del dispositivo de apoyo 1 mostrado en la figura 7, se hace referencia a la descripción anterior de las figuras 1 y 2. En los dispositivos de apoyo 1 según las figuras 6 y 7, el volumen adicional se ajusta o se conecta y desconecta oportunamente en función de parámetros determinados en la máquina vibratoria 2, en particular la frecuencia de vibración de la parte vibratoria de la máquina 21, preferiblemente de forma automática.

La figura 8 muestra la máquina vibratoria 2 con un dispositivo de apoyo 1 y con una unidad de control asociada 3, con la que se puede detectar una frecuencia de vibración actual de la primera parte vibratoria de la máquina 21, por ejemplo mediante un sensor de vibraciones 30 situado en la primera parte de la máquina 21, y mediante el cual cada estrangulador ajustable 13 puede ajustarse, en función de la frecuencia de vibración detectada, entre una posición de estrangulamiento durante un arranque y una parada de la máquina vibratoria 2 a frecuencias de vibración inferiores a la frecuencia de funcionamiento y una posición abierta o cerrada, en cada caso sin estrangulamiento o con poco estrangulamiento, durante el funcionamiento en curso de la máquina vibratoria 2 a su frecuencia de funcionamiento, que es superior a las frecuencias de vibración durante el arranque y la parada de la máquina vibratoria 2. Para ello, los estranguladores ajustables 13 se pueden accionar automáticamente a distancia desde la unidad de control 3, por ejemplo, de forma conveniente mediante un motor eléctrico, por medios electromagnéticos o de otro modo adecuado. Una línea de medición 31 se utiliza para transmitir los datos de medición de la frecuencia de las vibraciones desde el sensor de vibraciones 30 a la unidad de control 3. La transmisión de las órdenes de control desde la unidad de control 3 a los estranguladores ajustables tiene lugar, respectivamente, a través de una línea de control 32. Alternativamente, también es posible la transmisión inalámbrica.

Además de esto, otros parámetros de la máquina vibratoria pueden ser detectados y utilizados con fines de control a través de la unidad de control 3 y por medio de otros sensores adecuados que no se muestran específicamente en la figura 8, como la amplitud de vibración de la parte vibratoria de la máquina 21 o la presión de aire en los muelles neumáticos 10.

El funcionamiento de la máquina vibratoria 2 con el dispositivo de apoyo 1 se lleva a cabo entonces de manera conveniente, de modo que se detecta una frecuencia de vibración actual de la primera parte vibratoria de la máquina 21 y que el/cada estrangulador 13 se ajusta, en función de la frecuencia de vibración detectada, entre una posición de estrangulamiento que amortigua los muelles neumáticos 10 durante una puesta en marcha y una parada de la máquina vibratoria 2, a frecuencias de vibración inferiores a la frecuencia de funcionamiento, y una posición abierta no estranguladora o una posición cerrada que no amortigua el/cada muelle neumático 10 en cada caso durante el funcionamiento en curso de la máquina vibratoria 2, a su frecuencia de funcionamiento.

La figura 9 muestra un denominado diagrama de Bode en el que se compara el exceso de vibración de una máquina vibratoria apoyada sobre un dispositivo de apoyo convencional y una máquina vibratoria con dispositivo de apoyo según la invención.

En el diagrama de Bode, la amplitud y la fase se han representado con relación a la frecuencia. En consecuencia, también se denominan respuesta en frecuencia de amplitud y respuesta en frecuencia de fase. El diagrama de Bode describe con ello la relación entre una excitación armónica en la entrada y la señal de salida asociada. La representación de esta ganancia de amplitud es, como es habitual, una magnitud logarítmica en decibelios [dB] y se define como 20*log (salida/entrada) dB. A efectos de clasificación, cabe mencionar que un exceso de 6 dB corresponde a una amplificación de 2 veces, 12 dB a una amplificación de 4 veces y 20 dB a una amplificación de 10 veces.

En el caso de las máquinas vibratorias que se apoyan en dispositivos de apoyo con muelles neumáticos convencionales, conocidos del estado de la técnica, o muelles de acero, se puede determinar un exceso de vibración teórico de unos 36 dB en el diagrama de Bode, en comparación con sólo unos 9 dB en el caso de la máquina vibratoria con dispositivo de apoyo según la invención. Los valores en dB de los excesos de vibración corresponden a este respecto a las diferencias entre la magnitud en la gama de frecuencias más alta, a partir de 10 Hz, y la magnitud en la gama de frecuencias de resonancia o naturales, en este caso ligeramente por debajo de 2 Hz.

La clara amortiguación también se puede comprobar en las mediciones de la amplitud de la vibración durante el paso de la resonancia. En este caso, se puede demostrar una amplitud de vibración de sólo 3 veces la amplitud de la máquina de vibración con dispositivo de apoyo según la invención, en comparación con un exceso de 7 a 10 veces en las máquinas sobre muelles neumáticos convencionales o muelles de acero. Para ello, la figura 10 muestra dos diagramas esquemáticos de vibración, en los que se compara el comportamiento de decaimiento de una máquina vibratoria apoyada sobre un dispositivo de apoyo convencional, en la parte superior de la figura 10, y una máquina vibratoria según la invención con dispositivo de apoyo en la parte inferior de la figura 10.

Como ilustra la comparación de los diagramas de vibración, el tiempo de decaimiento de la máquina vibratoria con dispositivo de apoyo según la invención se reduce sustancialmente en comparación con una máquina vibratoria apoyada sobre un dispositivo de apoyo convencional conocido de la técnica anterior, debido a su elevado grado de amortiguación de aproximadamente el 20 %. En comparación con el dispositivo de apoyo según la invención, los dispositivos de apoyo con muelles neumáticos según el estado de la técnica descritos anteriormente tienen tiempos de decaimiento considerablemente más largos y grados de amortiguación considerablemente más pequeños, de sólo un 5 % o incluso menos. Por consiguiente, el aislamiento de las vibraciones también se mejora de forma mensurable con la máquina vibratoria con dispositivo de apoyo según la invención en forma de un sistema de una unidad de amortiguador con muelle neumático.

Las curvas de las figuras 9 y 10 provienen de una simulación, pero han sido verificadas por numerosas mediciones en el campo de pruebas.

Por último, la figura 11 muestra un diagrama con dos curvas de medición que muestran la deceleración de una máquina vibratoria después de una desconexión, una de ellas de una máquina vibratoria con dispositivo de apoyo según la invención y otra de una máquina vibratoria con un dispositivo de apoyo convencional. Aquí se puede ver una desconexión de la máquina vibratoria a los 22 segundos aproximadamente, con la subsiguiente deceleración. A partir de los 35-40 segundos aproximadamente, se observan los primeros excesos debido a la resonancia. Después del paso de resonancia, se observa una vibración significativamente menor y que se atenúa más rápidamente de la máquina vibratoria con dispositivo de apoyo según la invención en comparación con la máquina vibratoria apoyada sobre un dispositivo de apoyo convencional, en este caso un muelle neumático convencional.

Con la máquina vibratoria 2 con dispositivo de apoyo 1 según la invención, se evita eficazmente o al menos se limita a un nivel inofensivo una subida no deseada de las vibraciones de la parte vibratoria de la máquina 21 mediante una fuerte amortiguación cuando la máquina vibratoria 2 arranca y se para, y prácticamente no se produce ninguna amortiguación o sólo una baja amortiguación no perturbadora de la vibración de la parte vibratoria de la máquina 21 por el dispositivo de apoyo 1 durante el funcionamiento en curso de la máquina vibratoria 2 a su frecuencia de funcionamiento. La máquina vibratoria 2 con dispositivo de apoyo 1, según la invención, es por lo tanto capaz de cumplir dos requisitos técnicos que a primera vista parecen contradictorios.

Lista de símbolos de referencia:

Claims (21)

REIVINDICACIONES

1. - Máquina vibratoria (2) con una primera parte de máquina (21) que vibra durante su funcionamiento, con una segunda parte de máquina (22) conectada a una superficie de instalación de la máquina vibratoria (2) y con un accionamiento vibratorio (20), en donde un dispositivo de apoyo elástico (1) está dispuesto entre las partes de máquina (21, 22), que tiene, por cada punto de apoyo, al menos un muelle neumático (10) y al menos un depósito de aire comprimido (11) conectado en términos de flujo al muelle neumático (10), y en donde un estrangulador (13) está conectado entre el muelle neumático (10) y el depósito de aire comprimido (11),

caracterizada

porque el dispositivo de apoyo (1) con la primera parte vibratoria de la máquina (21) tiene una frecuencia de resonancia o natural (f^R) ,que es inferior a una frecuencia de funcionamiento (f^B) de la máquina vibratoria (2), porque el dispositivo de apoyo (1) tiene, en función de la frecuencia, un nivel de rigidez inferior con gran amortiguación a bajas frecuencias, un nivel superior de rigidez con baja amortiguación a frecuencias más altas y una zona de transición situada entremedio a una frecuencia de transición (fü), y porque el/cada estrangulador (13) está dimensionado de tal manera, que la frecuencia de transición (fü) se encuentra cerca, preferiblemente ligeramente por encima, de la frecuencia de resonancia o natural (f^R).

2. - Máquina vibratoria (2) según la reivindicación 1, caracterizada porque el estrangulador (13) es un estrangulador no ajustable.

3. - Máquina vibratoria (2) según la reivindicación 1, caracterizada porque el estrangulador (13) es ajustable.

4. - Máquina vibratoria (2) según la reivindicación 3, caracterizada porque el estrangulador (13) puede conmutarse entre una posición de estrangulamiento y una posición de no estrangulamiento en función de una frecuencia de vibración detectada de la primera parte vibratoria de la máquina (21).

5. - Máquina vibratoria (2) según la reivindicación 3, caracterizada porque el estrangulador (13) puede ajustarse de forma continua o en varias etapas entre posiciones más o menos abiertas, de estrangulamiento y que amortiguan el muelle neumático (10), por un lado, y una posición de no estrangulamiento, por otro, en función de una frecuencia de vibración detectada de la primera parte vibratoria de la máquina (21).

6. - Máquina vibratoria (2) según la reivindicación 4 ó 5, caracterizada porque la posición de no estrangulamiento del estrangulador (13) es su posición totalmente abierta, en la que hay una conexión de flujo no estrangulada, que no amortigua el muelle neumático (10), entre el muelle neumático (10) y el depósito de aire comprimido (11), o porque la posición de no estrangulamiento del estrangulador (13) es su posición totalmente cerrada, en la que la estrangulador (13) bloquea una conexión de flujo entre el muelle neumático (10) y el depósito de aire comprimido (11).

7. - Máquina vibratoria (2) según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizada porque el estrangulador (13) asume una posición de estrangulamiento que amortigua el muelle neumático (10), a las frecuencias de vibración que se producen durante el arranque y la parada de la máquina vibratoria (2), y asume una posición totalmente abierta o cerrada que no amortigua el muelle neumático (10) en cada caso durante el funcionamiento de la máquina vibratoria (2) a su frecuencia de funcionamiento (f^B).

8. - Máquina vibratoria (2) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque tiene una frecuencia de resonancia o natural (f^R), que es como máximo la mitad de la frecuencia de funcionamiento (f^B) de la primera parte vibratoria de máquina (21) de la máquina vibratoria (2).

9. - Máquina vibratoria (2) según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque una fuente de aire comprimido (14) está conectada al depósito de aire comprimido (11) y/o al muelle neumático (10), y porque una presión básica de aire predeterminable y variable puede ser ajustada en el depósito de aire comprimido (11) y en el muelle neumático (10) por medio de la fuente de aire comprimido (14).

10. - Máquina vibratoria (2) según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque tiene respectivamente un muelle neumático (10) por cada punto de apoyo.

11. - Máquina vibratoria (2) según la reivindicación 10, caracterizada porque los muelles neumáticos (10) de todos los puntos de apoyo tienen una misma orientación, preferiblemente una orientación vertical.

12. - Máquina vibratoria (2) según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque tiene dos muelles neumáticos (10) dispuestos como un par por cada punto de apoyo.

13. - Máquina vibratoria (2) según la reivindicación 12, caracterizada porque los dos muelles neumáticos (10) de cada par están ajustados uno respecto al otro en un ángulo de hasta 90°.

14. - Máquina vibratoria (2) según la reivindicación 13, caracterizada porque los dos muelles neumáticos (10) de cada par están orientados simétricamente entre sí con ángulos iguales de hasta 45° respecto a la vertical.

15. - Máquina vibratoria (2) según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque todos los muelles neumáticos (10) están asociados a un único depósito de aire comprimido común (11) y a un único estrangulador común (13).

16. - Máquina vibratoria (2) según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque cada muelle neumático (10) tiene asignado su propio depósito de aire comprimido (11) y su propio estrangulador (13).

17. - Máquina vibratoria (2) según una de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizada porque os dos muelles neumáticos (10) de cada par tienen asignados respectivamente un depósito de aire comprimido (11) común y un estrangulador (13) común.

18. - Máquina vibratoria (2) según una de las reivindicaciones 3 a 17, caracterizada porque el/cada estrangulador ajustable (13) está formado por una válvula de mariposa ajustable en su sección transversal de paso o por un conducto de estrangulador ajustable en su longitud de paso.

19. - Máquina vibratoria (2) según una de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizada porque el/cada depósito de aire comprimido (11) tiene un volumen variable y ajustable o porque uno o varios depósitos de aire comprimido adicionales (11'), que pueden estar conectados a él en términos de flujo y separados de él en términos de flujo, están asociados al/a cada depósito de aire comprimido (11).

20. - Máquina vibratoria (2) según una de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizada porque tiene asociada una unidad de control (3), con la que se puede detectar una frecuencia de vibración actual de la primera parte vibratoria de la máquina (21) y con la que se puede ajustar automáticamente el/cada estrangulador (13), en función de la frecuencia de vibración detectada, entre una posición de estrangulamiento durante la puesta en marcha y la parada de la máquina vibratoria (2) a frecuencias de vibración inferiores a la frecuencia de funcionamiento (f^B) y una posición abierta o cerrada durante el funcionamiento de la máquina vibratoria (2) a su frecuencia de funcionamiento (f^B), en cada caso no o ligeramente de estrangulamiento.

21. - Procedimiento para hacer funcionar una máquina vibratoria (2) que presenta las características de una o varias de las reivindicaciones 1 a 20,

caracterizado

porque se detecta una frecuencia de vibración actual de la primera parte vibratoria de la máquina (21) y porque el/cada estrangulador (13) se ajusta, en función de la frecuencia de vibración detectada, entre una posición de estrangulamiento que amortigua el/cada muelle neumático (10) durante la puesta en marcha y la parada de la máquina vibratoria (2) a frecuencias de vibración inferiores a la frecuencia de funcionamiento (f^B) y una posición abierta no de estrangulamiento o una posición cerrada , que en cada caso no amortigua el muelle neumático (10), durante el funcionamiento de la máquina vibratoria (2) a su frecuencia de funcionamiento (f^B).