ES2256926T3 - Cabezal de dragado para una draga de tolvas aspirante remolcada y procedimiento para dragar utilizando dicho cabezal de dragado. - Google Patents
Cabezal de dragado para una draga de tolvas aspirante remolcada y procedimiento para dragar utilizando dicho cabezal de dragado.Info
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Abstract
ESTA INVENCION SE REFIERE A UNA CABEZA DE DRAGADO PARA UNA DRAGA CON CANTARA DE SUCCION POSTERIOR QUE ESENCIALMENTE CONSISTE EN UNA ESTRUCTURA CONECTADA A UNA TUBERIA DE SUCCION, CON UNA VISERA (2) QUE ROTA ALREDEDOR DE UN EJE HORIZONTAL (6), EN LA QUE HAY UNA SERIE DE DIENTES (10) PARA QUE ROMPAN LA ARENA QUE SE EXTIENDEN PERPENDICULARES RESPECTO A LA DIRECCION DE MOVIMIENTO DE LA CABEZA DE DRAGADO, Y UNA SERIE DE TUBOS DE INYECCION (9) QUE INYECTAN AGUA A PRESION, EXTENDIENDOSE EN PARALELO A DICHOS DIENTES Y ENFRENTE DE ESTOS DIENTES, CONSIDERANDO SIEMPRE LA DIRECCION DE MOVIMIENTO DE LA CABEZA DE DRAGADO, QUE SE CARACTERIZA PORQUE DETRAS DE LOS DIENTES ANTEDICHOS (10), TENIENDO SIEMPRE EN CUENTA LA DIRECCION DE MOVIMIENTO DE LA CABEZA DE DRAGADO, HAY AL MENOS UNA SEGUNDA SERIE DE TUBOS DE INYECCION (12).
Description
Cabezal de dragado para una draga de tolvas
aspirante remolcada y procedimiento para dragar utilizando dicho
cabezal de dragado.
El invento hace referencia a un cabezal de
dragado para una draga de tolvas aspirante remolcada, que
esencialmente consiste en una estructura conectada a un tubo de
aspiración, con una visera protectora que gira alrededor de un eje
horizontal, en la cual hay una serie de dientes para romper la
arena, estando provista de un brazo dentado que se extiende
perpendicularmente con respecto al sentido de movimiento del cabezal
de dragado, y una serie de tubos de tobera para inyectar agua a
presión, extendiéndose paralelo a dicho brazo dentado y delante de
dichos dientes, siempre considerando el sentido de movimiento del
cabezal de dragado.
La patente
GB-A-1.312.032 se refiere a una
draga de tolvas aspirante que resuelve el problema de proporcionar
medios que permiten acarrear una mayor parte de tierra coherente
escarbada por el rascador de la draga de tolvas aspirante en la
actual aspiración. Esto se consigue aumentando la presión de
aspiración disponible para levantar la mezcla de agua y tierra por
medio de una draga de tolvas aspirante que comprende una boca de
aspiración con una pared que define una cámara con una abertura para
la conexión de un tubo aspirante. La boca de aspiración comprende
una aleta conformada como visera protectora giratoria a la que va
fijada una hoja rascadora dispuesta fuera de la cámara. Dentro de
la boca de aspiración existe por lo menos una tobera para dirigir
como mínimo un chorro de agua sobre el material situado junto a una
segunda porción de la hoja rascadora dentro de la cámara, siendo la
dirección del flujo del chorro sustancialmente paralelo al sentido
de aspiración. De este modo la tierra rascada es desmenuzada por los
chorros de agua y aspirada dentro de la boca de aspiración.
La patente JP-60.055.133 de
Kokusai Denwa Co Ltd. se refiere a un dispositivo excavador con un
rendimiento de excavación mejorado. El dispositivo comprende un
brazo del cual sobresalen una serie de hojas de arado. Hay una
tobera de chorro de agua montada para cada hoja de arado a fin de
aumentar metódicamente la profundidad de excavación desde la fase
frontal a la fase posterior en sentido longitudinal de la parte
inferior del excavador.
Una draga con tolvas de arrastre aspirantes
consiste en una estructura conectada a un tubo de aspiración, la
cual está abierta por el costado inferior y que se arrastra sobre el
suelo durante el dragado.
El propio cabezal de dragado consiste de dos
partes: una tapa que está conectada directamente al tubo de
aspiración del barco, y una visera protectora que va conectada
mediante bisagra a la tapa mediante un eje horizontal. En la visera
protectora hay una serie de dientes 4 aplicados en un brazo a fin de
romper el suelo. Dicho brazo se conoce como brazo dentado.
En el costado inferior de la tapa, a la altura de
la conexión con la visera protectora, hay aplicada una serie de
piezas del talón de desgaste. Estas piezas forman la placa del
talón. En estas piezas del talón de desgaste existe un número de
toberas.
Durante el dragado, se mueve el cabezal sobre el
suelo. De este modo, el cabezal se apoya sobre el suelo por medio
de la placa del talón. Dado que la visera protectora puede moverse
independientemente de la tapa, esta última descansa con la pared
lateral y/o posterior sobre el suelo. En función de la dureza del
suelo, dichas paredes penetrarán más o menos en el suelo. Mediante
la acción aspirante de la bomba de dragado en el extremo del tubo
de aspiración, finalmente se formará una depresión en el cabezal de
dragado que, entre otros depende del grado de cierre de dicho
cabezal. Con ello, junto con el agua del exterior, que debe ser
inevitablemente suministrada, se aspirará una cantidad de arena. De
este modo, se draga la arena mediante la acción erosiva del
agua.
La producción de arena ahora se ve incrementada
gracias a dos elementos adicionales:
- a)
- Dientes: debido a los dientes existentes en la visera protectora, se procede al pelado de una capa del suelo cuando pasa el cabezal. De este modo, la tierra rota puede luego ser aspirada.
- b)
- Chorros: en las piezas de desgaste de talón se encuentran una o más toberas. A través de las mismas, actualmente, se bombea agua a una presión de aproximadamente 10 bar. Esto permite aspirar arena extra, dado que:
La arena a dragar consiste en granos apilados.
Estos se aprietan unos sobre otros por su propio peso. Dicha presión
se transfiere entre los granos mediante puntos de soporte mutuos,
encontrándose los puntos de contacto entre los granos.
Es esta presión la que garantiza que los granos
permanezcan en cierto modo en reposo: los granos quedan apretados en
cierto estado de equilibrio.
Si se desea aspirar esta arena, hay que perturbar
dicho equilibrio. Esto puede conseguirse utilizando los chorros:
alimentando agua a presión, puede eliminarse la presión mutua entre
los granos. Así se elimina la fuerza que mantiene los granos unos
sobre otros, haciendo que los granos empiecen a moverse. Estos
granos intentan alcanzar otro estado de equilibrio, y esto es lo
que recibe el nombre de fluidización de la arena. Ahora, tan solo
hay que aspirar aún dicha arena, lo que puede conseguirse por la
depresión formada en el cabezal de dragado.
En general puede decirse que los chorros sirven
para soltar la arena, y que la fuerza de aspiración de la bomba de
dragado sirve para el transporte de la arena suelta.
Ya se conocen las tolvas de arrastre que
corresponde a lo antes citado.
El objeto del invento es diseñar un cabezal de
dragado que, gracias a un número de modificaciones y
perfeccionamientos, muestra un incremento de rendimiento, entre
otros gracias a un aumento de concentración de arena en la mezcla
bombeada, para lo cual existen medios para ajustar el espacio de
agua independientemente del espesor de corte.
A fin de permitir esto, de acuerdo con el
invento, detrás de los dientes antes citados, siempre con referencia
al sentido de movimiento del cabezal de dragado, existe por lo menos
una segunda serie de tubos de chorreado.
Siempre de acuerdo con el invento, la antes
citada segunda serie de tubos de chorreado está subdividida en tubos
de chorreado dirigidos al interior de la visera protectora, más
particularmente sobre dichos dientes, y en tubos de chorreado que
están dirigidos en sentido vertical o sustancialmente en dirección
vertical hacia abajo.
Otros detalles y ventajas del invento se pondrán
de manifiesto en la siguiente descripción de un cabezal de dragado
de acuerdo con el invento. Esta descripción se proporciona
exclusivamente a modo de ejemplo y no limita el invento. Los
números de referencia son los que aparecen en las figuras
adjuntas.
La figura 1 es una vista lateral esquemática del
cabezal de dragado de acuerdo con el invento;
La figura 2 es una representación en perspectiva,
a mayor escala, del cabezal de dragado de acuerdo con el
invento;
La figura 3 ilustra esquemáticamente la
profundidad de trabajo de un cabezal de dragado de tipo conocido;
y
La figura 4 ilustra, de igual manera, la posible
profundidad de trabajo del cabezal de dragado de acuerdo con el
invento.
El cabezal de dragado para una draga con tolvas
aspirante remolcada, de acuerdo con el invento, es movido sobre el
suelo en la dirección de la flecha P representada en la figura 1. El
cabezal de dragado de acuerdo con el invento se encuentra en el
extremo de un tubo de aspiración 1 que va equipado con una visera
protectora 2 consistente en paredes laterales 3, una pared
posterior 3', una placa superior 4 con una sección en forma de arco
5, que una vez girada la visera protectora 2 alrededor de su eje 6
permanece en íntimo contacto con la tira de cierre 7 que pertenece
a las partes fijas que van montadas en el tubo de aspiración.
Durante el dragado, de hecho se mantiene una depresión dentro de la
visera protectora, y actualmente constituye un claro objeto del
invento aumentar la fracción de arena de los lodos dragados. A
través de las placas del talón 8 pasan un número de tubos de
chorreado 9, los cuales inyectan agua a alta presión. Hasta el
presente se utiliza corrientemente la placa del talón 8 con los
tubos de chorreado 9 aplicados en la parte frontal. Durante el
dragado del cabezal de dragado sobre el suelo, los chorros
inyectados primero soltarán la arena, que luego será inmediatamente
aspirada. Al mismo tiempo, los dientes 10, que se encuentran detrás
de los tubos de chorreado 9, romperán la arena. (En este texto, los
términos "delante de" y "detrás" deben entenderse con
respecto al sentido de movimiento del cabezal de dragado). Estos
dientes también se encuentran en cabezales de dragado existentes
hasta ahora.
Detrás de dichos dientes 10, a la altura de la
válvula de agua 11 que cierra la visera protectora en el costado
posterior, existe ahora una segunda serie de tubos de chorreado.
Estos tubos de chorreado están subdivididos en una primera serie de
tubos de chorreado 12 que están dirigidos hacia los dientes 10, y
una segunda serie de tubos de chorreado 12' que están dirigidos en
sentido vertical o sustancialmente verticales hacia abajo. Los
chorros inyectados a través de los tubos de chorreado 12 están
dirigidos hacia el interior de la visera protectora. Los tubos de
chorreado 12' están destinados a dar mejor fluidez al suelo, es
decir, llegar más profundamente a la altura de la pared posterior
3'.
La presencia de los tubos de chorreado 12 y 12'
tiene las siguientes ventajas:
- a)
- La arena soltada por los dientes 10 y los tubos de chorreado 9 que todavía no había sido aspirada vuelve a ser fluidizada y así puede aspirarse mejor.
- b)
- La fractura en varias etapas por medio de los tubos de chorreado 9 por un lado, y los tubos de chorreado 12 y 12' por otro lado, aumenta la profundidad que se agita y aspira la arena. Esto puede descubrirse claramente mediante la comparación de la profundidad de trabajo según la figura 3 y la profundidad de trabajo de acuerdo con la figura 4.
- c)
- Un incremento del rendimiento a través del espacio de agua. Mientras antes pasaba únicamente una mezcla de arena y agua a través del espacio de agua por erosión, ahora la concentración de la mezcla aumenta por erosión y por la presencia de arena fluidizada como consecuencia de la acción de los tubos de chorreado situados inmediatamente delante del espacio de agua.
Las ventajas aquí explicadas son la respuesta
inmediata del cambio de los tubos de chorreado 12, 12'
inmediatamente detrás los dientes 10.
Los diferentes tubos de chorreado 12, 12' se
enlazan inmediatamente con una válvula de agua 11 que puede
moverse, y ello según una traslación que se produce en un plano que
corre paralelo a la pared posterior 3' de la visera protectora.
Esta válvula de agua 11 está diseñada en forma de una cámara de agua
13. En caso de un trabajo hidráulico, este se lleva a cabo desde el
puente de la draga de tolvas de aspiración remolcada. El montaje de
la válvula de agua que puede ajustarse en el sentido de altura,
aumenta la eficacia del nuevo cabezal de dragado, dado que el
espacio de agua puede ajustarse de manera óptima en función de las
condiciones del suelo y de manera totalmente independiente a la
penetración del suelo mediante la visera protectora.
La eficacia de la draga de tolvas de aspiración
remolcada se incrementa todavía más aplicando en la parte inferior
de las paredes laterales 3 de la visera protectora, una o más series
de varios listones de desgaste laterales en forma de cuchilla 14.
Dichos listones de desgaste son lo bastante delgados para penetrar
dentro de la arena a fin de conseguir el cierre deseado, de modo
que la relación arena/agua de la mezcla aspirada se optimiza aún
más.
A fin de evitar que el agua suministrada sea
alimentada a lo largo de los costados relativamente improductivos
de la visera protectora, el cabezal de dragado tiene que estar bien
cerrado en estos lugares. Las paredes laterales de la visera
protectora deben penetrar bien dentro del suelo.
Mediante la presencia de los listone de desgaste
de pared delgada 14, la visera protectora está perfectamente
cerrada lateralmente, de modo que el agua de transporte necesaria es
completamente aspirada en la parte posterior a través del espacio
de agua y el suelo agitado. Esta nueva configuración forma una
segunda importante características del invento.
Debe verse como otro perfeccionamiento del
cabezal de dragado la presencia en el costado posterior del cabezal
de dragado de las patas 15 abisagradas con respecto a la visera
protectora, la superficie útil de las cuales, es decir la base 15',
es suficientemente grande para garantizar un soporte fijo en el
suelo. Regulando la profundidad de las patas 15, que están
conectadas mutuamente a una placa 17 (figura 2), se regula la
penetración de la visera protectora y por tanto de los dientes en
el suelo. Esto permite regular el espesor de corte de los dientes, y
ello independientemente del espacio de agua. En una posible forma de
realización, las patas 15, con sus bases ensanchadas 15' están
montadas giratorias alrededor de un punto bisagra 18. La rotación
se efectúa mediante la acción del cilindro hidráulico 16, con el
punto de bisagra 18 respecto a las patas 15 y el punto de bisagra
19 con respecto a la visera protectora. La propia visera protectora
es levantada y bajada por la acción del cilindro hidráulico 20. El
cilindro 20 va fijado rígidamente con respecto al tubo de
aspiración 1 y está conectado, a modo de bisagra en 21, a las partes
fijas que corresponden a la estructura de la visera protectora, a
fin de alzar y bajar la parte posterior 3' de la misma.
En la figura 2 se representa uno de los cilindros
hidráulicos 22, que controla la válvula de agua 11.
Aumentando la presión de trabajo de los chorros
de agua de 10 a 20 bar, puede preverse una penetración notablemente
mejor de dichos chorros de agua. Esto constituye una característica
del invento.
Mediante la combinación de las diferentes mejoras
en un cabezal de dragado de tipo conocido, tal como se ha explicado
antes, puede preverse un sorprendente aumento del rendimiento del
nuevo cabezal de dragado.
El invento no se limita a la forma de realización
aquí descrita, sino que pueden aplicarse modificaciones al mismo
siempre que entren dentro del ámbito de las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (5)
1. Un cabezal de dragado para una draga de tolvas
de aspiración remolcada, que consiste esencialmente en una
estructura conectada a un tubo de aspiración, con una visera
protectora (2) que gira alrededor de un eje horizontal (6), en la
que hay aplicada una serie de dientes (10) para romper la arena que
van dispuestos a lo largo de una línea que se extiende
perpendicularmente con respecto al sentido de movimiento del cabezal
de dragado, y una primera serie de tubos de chorreado (9) para
inyectar agua a alta presión, que están dispuestos a lo largo de
una línea paralela a la línea y delante o detrás de dichos dientes,
caracterizado por el hecho de que por lo menos existe una
segunda serie de tubos de chorreado (12, 12') a lo largo de una
línea paralela a la línea de dichos dientes, y que dicha segunda
serie de tubos de chorreado dispone de una válvula de agua (11) en
forma de una cámara de agua (13) que se puede mover hidráulicamente
en un plano que se extiende tangencial o sustancialmente tangencial
a la pared posterior (3') de la visera protectora.
2. Un cabezal de dragado de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la
segunda serie de tubos de chorreado (12) está subdivididos en tubos
de chorreado (12) dirigidos al interior de la visera protectora y
tubos de chorreado (12') dirigidos en sentido vertical o
sustancialmente vertical hacia abajo.
3. Un cabezal de dragado de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que los tubos
de chorreado (12) hacia al interior de la visera protectora van
dirigidas sobre los dientes (10).
4. Un cabezal de dragado de acuerdo con una
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por
el hecho de que en la visera protectora (2), junto con el antes
citado tubo de aspiración (1), hay patas ajustables (15) cuya
superficie útil (15') es lo bastante grande para proporcionar
soporte sobre el suelo, de manera que la visera protectora, en la
parte inferior de las paredes laterales 3' está equipada con
listones de desgaste en forma de cuchillas (14) que son
suficientemente delgadas para penetrar en el suelo y garantizar el
deseado cierre lateral.
5. Un procedimiento para dragar con una draga de
tolvas aspirante equipada con un cabezal de dragado de acuerdo con
una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado
pro el hecho de que la presión en los tubos de chorro se aumenta a
20 bar.
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