WO2008025859A1 - Diente y adaptador para maquina de dragado - Google Patents

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WO2008025859A1
WO2008025859A1 PCT/ES2006/000498 ES2006000498W WO2008025859A1 WO 2008025859 A1 WO2008025859 A1 WO 2008025859A1 ES 2006000498 W ES2006000498 W ES 2006000498W WO 2008025859 A1 WO2008025859 A1 WO 2008025859A1
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tooth
adapter
nose
appendix
recess
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PCT/ES2006/000498
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Angel Martinez
Francisco Perez
Joan Tuto
Ester Alonso
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Metalogenia, S.A.
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Priority to KR1020097006524A priority patent/KR101316443B1/ko
Priority to AU2006347789A priority patent/AU2006347789B2/en
Priority to BRPI0621902A priority patent/BRPI0621902B1/pt
Priority to ES06807940T priority patent/ES2856094T3/es
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    • E02F9/2866—Small metalwork for digging elements, e.g. teeth scraper bits for rotating digging elements

Definitions

  • tooth and adapter for dredged machines refers to a tooth or wear element that, together with an adapter or adapter element, creates an assembly whose mission is to deepen and clean the bottoms of ports, rivers, canals, etc., extracting from them mud, stones, sand, etc., the adapters being attached to the blades of the propellers thus forming the cutting head of the dredging machine.
  • the dredging machine allows to excavate, transport and deposit material that is under water, being able to be either mechanical, or hydraulic, the mechanics being those used with cutting elements, teeth or blades for use on compact terrain.
  • the tooth and adapter object of the present invention are preferably intended for use in dredging machines that have a suction cutter head, of the type that while digging the ground under water the detached material is sucked by a pump and transported by a tube to another place.
  • tooth and adapter systems or adapters are known for application in dredging operations. These operations have as main objective the removal of material from sea or river bottoms and for its realization it is usual to use dredging boats that include a dredge or dredging machine on which the different teeth are arranged, in turn connected to the tooth holders or adapters
  • US Patent No. US-3349508-B describes a tooth and adapter system joined together by an elastic strip so that if it is improperly placed the entire system is diverted from its correct assembly. Also just It has a contact area between the tooth and the adapter, which negatively affects the distribution of efforts.
  • Spanish patent document number ES-2077412-A describes a tooth and adapter assembly consisting of three parts which requires the use of two fastening systems. Having three parts complicates the entire system by requiring a greater number of spare parts and three fastening systems, one of which requires the use of a hammer while the other two are carried out by welding, which makes the work of Substitution be long and complicated.
  • the teeth are solid elements in such a way that their material is poorly optimized for the functions for which it has been designed.
  • Another disadvantage of using solid teeth known in the state of the art is that their handling is more difficult due to their weight.
  • the fittings between tooth and adapter known in the state of the art have a retaining element or vertical pin that ensures the union between said tooth and the adapter during operation.
  • the water-cutting head is removed, which usually has water bottom material in which work is being adhered to the lower paile of the teeth and adapters.
  • the removal of said pin is usually done by hitting said pin at the top and removing it by the lower part of the tooth-adapter assembly, which often causes the pin to fall into the water (since the exchange of tooth is done on the water) preventing its recovery.
  • the fact that there is material attached to the lower part of the tooth-adapter assembly makes it difficult to remove said pin since it prevents the pin from leaving its housing.
  • the teeth Due to the configuration of the existing fittings in the state of the art, the teeth have an excessively large size, which generates long fittings, with a smaller force on the tooth, greater occupied volume and increased distance to the head blade cutter, which causes a reduction in the performance of the tooth and the whole.
  • the adapter does not have an additional protection to which the tooth facilitates, being affected by those materials detached by the action of the tooth and that strike on the adapter, damaging and wearing away the same.
  • the invention describes a tooth, with an anterior part of wear and a protruding rear part or nose intended to be housed inside a recess arranged in the body of an adapter and an assembly formed by both for dredging machines, the connection between both elements by means of a preferably hamerless retention system, preferably of the vertical type, that is, without the need to use hammers or blows on the pin that joins both elements.
  • the adapter at its opposite end to the cupping, is attached to the cutter head of the dredging machine by means of a coupling adapted for this purpose.
  • the object of the present invention is a tooth, an adapter and the assembly formed between them, preferably applied to dredging machinery, allowing wear of the tooth tip material and a coupling between the optimum tooth and adapter.
  • the replacement of the tooth in dredging operations must be done in the same dredging boat, that is, in the workplace or operating area, usually on the water and working directly on the cutting head, carrier of adapters or holders and teeth. Said operations are carried out by the personnel that are in said ship, that is to say on site, away from the maintenance workshops with the comforts and adequate tools for the optimal development of this type of operations, It is due to the above that all The mentioned components can be coupled with fasteners and pins so that the replacement operations are simple, without too many tools and avoiding the use of complex equipment.
  • Another object of the present invention is to present, in addition to the tooth-adapter assembly, a tooth as well as an adapter that due to its configuration allows a distribution of efforts that favors the retention of the tooth in the adapter as well as a reduction of the efforts to the that the restraint system and specifically its pin is subjected.
  • the configuration of the tooth and of the adapter can also be used outside of dredged applications, so that the adapter or adapter can be connected to the bucket of an excavating machine or similar for work on dry land.
  • the tooth and adapter object of the present invention have contact surfaces and constructional characteristics that allow the coupling between both elements to increase the coupling performance, in particular the performance of each tooth, thereby improving the performance of the machine dredged
  • the tooth is composed of two distinct parts, a first part of wear, which is the one that acts on the ground and is subject to erosion by part of the ground and a second part or nose, which is the one that is introduced into a disposed housing for this purpose in the adapter, forming the fit of the system, and subjected to the reactions and efforts generated by the work of the tooth in the field.
  • Said nose is formed by a lower base body and an appendix integrated in the upper surface of said lower base body, one of its ends being free and at the opposite end, said nose is attached to the wear part.
  • the separation between the wear part and the nose is determined by the upper surfaces of the appendix and by the lower surface of the lower base body, which after reaching a maximum height from the free end of the nose, converge towards the tip of the tooth, of so that the line of union of both surfaces is located on the side of the wear part of the tooth and in front of the line of maximum height of the nose.
  • the longitudinal vertical section of the nose varies along the length of the nose, and has at its free end, a cross section with its rounded vertices.
  • the cross section of the nose increases its area as the nose approaches the end of union with the wear part of the tooth, specifically until a maximum height is reached between the lower side of the base body and the upper side of the appendix of the base body. From this point the cross-sectional area of the nose begins to shrink until the upper surface of the appendix intersects with the lower surface of the base body.
  • Said section may have different shapes, such as elliptical, trapezoidal, or rectangular, but at least four sides.
  • the height of said appendix is preferably zero in an area close to the free end of the nose, (although it is possible that the appendix has a certain height at said free end) and it is increasing until it reaches said point of maximum height before decreasing from new.
  • the lateral sides of the successive cross sections of the appendix and the upper side of the successive cross sections of the base body of the tooth nose form an angle that varies, for manufacturing reasons, between 45 ° and an angle less than 180 °, preferably between 45 ° and 135 °. Even more preferably it is that the angle is greater than 90 °, so that the lower base of the appendix is greater than the upper one, although the opposite situation is also possible, that is, that the angle is less than 90 °
  • the nose has at least a first contact area with the internal surface of the adapter housing, the same being formed by the two upper surfaces of the base of the nose that are located on both sides of the appendix of the tooth nose
  • This first contact area has a main characteristic that achieves self-tightening of the tooth in the adapter.
  • the nose has a second contact area with the adapter, the latter being located on the lower surface of the base of the nose, in the area near the free end thereof.
  • the adapter is also composed of two parts, at one end it has a configuration that can vary depending on the type of machinery to which it will be connected, that is, either a cutting head of a dredging machine, or the bucket of a excavator machine, while at the opposite end it presents a hollow out, accommodation or cavity destined to receive the nose of the tooth.
  • the internal configuration of the surfaces of the cupping or housing of the adapter to receive the tooth are complementary to those of the nose of the tooth, thus ensuring a perfect coupling between both elements.
  • both preferably have a hole or through hole from the top of the adapter, through the nose of the tooth, and to the bottom of the adapter.
  • a pin will be introduced, preferably with surfaces of revolution and with a preferably hammerless retention system (which does not require hammer blows or mallet for its introduction or removal) that will facilitate the exchange of teeth in the adapter.
  • the pin is subjected to smaller efforts than in traditional fitting systems since the tooth-adapter system is self-tightened when subjected to vertical loads upwards at the tip of the tooth, freeing stress from the retention system and its pin, and thus allowing to design the pins of the retention system with smaller size and section since they are subjected to less effort, thus reducing the deterioration of the pin and allowing its reuse.
  • the contact surfaces between the tooth and the adapter are closer to the working point of the tooth than in the known couplings.
  • the foregoing causes the lever effect created between the tooth and the adapter to be reduced, and therefore the efforts to which the assembly is subjected, including the clamping or retention system, will also be reduced, thus reducing the matage.
  • the fact of reducing the efforts of lever in the tooth allows us to reduce the dimensions of the nose of said tooth, and also, due to its geometry, the resistant section of the posterior projection or nose decreases towards the free end thereof, of such that the bending moments in said area, caused by the load on the tip of the tooth, decrease and consequently the greatest moments are at the point where the resistant section is larger.
  • the tooth object of the invention together with the adapter, allows the optimization of the wear material, that is to say, the use of the material arranged in the front part of the tooth wear is optimized, which is the one that directly affects the ground. This optimization is achieved by minimizing the material of the tip of the tooth that will not be used.
  • the material that is part of the tip of the tooth, or of wear, and that is not worn out later, is material for which it has been paid but then it is not used for its purpose.
  • the optimization of the tooth tip material occurs because it has been designed following the inclination of the upper surface of the nose appendage, which is parallel to the tooth wear line, thus taking advantage of as much material as possible in the Tooth tip before replacing it with a new tooth.
  • the tooth can present between the anterior part of wear and the nose of coupling to the adapter, according to the previously defined inclined planes, a perimeter flange or projection or collar whose main mission is to protect the area of contact between the tooth and the adapter of the material detached during its dredging operation. Also, said collar fulfills three functions in the coupling:
  • Said collar can have varying thicknesses along its length depending on the stresses it is subjected to during the work of the coupling.
  • said collar has the thickest areas in its upper and lower zone, which, when contact occurs, the reactions of the holder on the collar exert a component that directly opposes the applied force (Fc)
  • the The middle area of the collar presents a curve towards the tip of the tooth that adapts to the shape of the socket, following the parallelism to the S and I planes and allowing the contact areas to be brought closer to the tip of the tooth, being in that area where find the main contact areas, located close to said tip to also reduce the lever effect.
  • These central areas have a smaller thickness than in the upper and lower areas.
  • Another object of the invention is a tooth whose nose is hollow, so that the amount of material that is disposed of is reduced.
  • Figure 1 represents a perspective view of a tooth without a collar and an adapter prior to its coupling.
  • Figure 2 represents a side elevation view of a tooth without a collar and an adapter prior to its coupling.
  • Figure 3 represents a perspective view of a tooth without a collar.
  • Figure 4 represents the rear front elevation of a tooth without a collar.
  • Figure 5 represents a side elevation of a tooth without a collar.
  • Figure 6 represents a plan view of a tooth without a collar.
  • Figure 7 represents a side elevation of a tooth without a collar in which the inclined planes S e l are shown.
  • Figure 8 represents a side elevation of a tooth with collar.
  • Figure 9 depicts an anterior front elevation of a tooth with collar.
  • Figure 10 represents a plan view of a tooth with collar.
  • Figure 11 represents a cross section of a solid tooth with collar.
  • Figure 12 represents a cross section of a hollow tooth without collar.
  • Figure 13 represents a side elevation of a tooth without a collar.
  • Figure 14 represents a section, according to Y-Y, of the hollow tooth without collar of Figure 13.
  • Figure 15 represents a section, according to Z-Z, of the hollow tooth without collar of Figure 13.
  • Figure 16 represents a section, according to AC-AC, of the hollow tooth without collar of Figure 13.
  • Figure 17 represents a section, according to AA-AA, of the hollow tooth without collar of Figure 13.
  • Figure 18 represents a section, according to AB-AB, of the hollow tooth without collar of Figure 13.
  • Figure 19 represents a section, according to AE-AE, of the hollow tooth without collar of Figure 13.
  • Figure 20 represents a perspective view of an adapter.
  • Figure 21 represents a view of an adapter.
  • Figure 22 represents a rear view of an adapter.
  • Figure 23 represents a section, according to AB-AB, of the adapter of Figure 22, showing the inclined planes SA and IA.
  • Figure 24 depicts a view of a tooth without a collar and an adapter attached.
  • Figure 25 represents a section, according to AE-AE, of the coupling between a solid tooth without collar and an adapter shown in Figure 24.
  • Figure 26 depicts a tooth without a collar and a coupled adapter in which the forces to which the assembly can be subjected and its reactions are shown.
  • Figure 27 represents a tooth without a collar in which the appendix of the nose of said tooth has a certain height throughout its length.
  • tooth and dredging adapter is formed by an interchangeable tooth 10, an adapter 20 that is coupled to a blade of a cutting head of a cutting machine. dredging, and a retaining element 30 responsible for ensuring the connection between the tooth and the adapter.
  • the tooth 10 is constituted by an anterior part of the wear and tear of the tooth responsible for the erosion of the soil, in contact with the earth and stones, and in its part rear has a projection or nose 12, intended to be housed inside a housing or recess 24 arranged in the adapter 20.
  • Fig. 4 shows how the nose 12 of the tooth is formed by a lower base body 16 and an appendix 15 integrated in its upper surface, with a free end 14 and joined by the end opposite to the front part of wear, said nose being 12 separated from the wear part by crossing the upper surfaces of the appendix and the lower surface of the base body. More specifically, the separation between the wear part 11 and the nose 12 is determined by the two inclined planes S, I determined by said upper surfaces of the appendix and lower surfaces of the base body, such that the imaginary horizontal intersection line of both planes I 1 is in front of the vertical line (h max i - h max2 ) that determines the maximum height of the tooth 10, located on the side opposite to the free end of the nose 14. Said maximum height of tooth H3 is formed by the maximum height of the base body Hl attached to the maximum height of Appendix H2.
  • the section of the appendix 15 of the nose 12 of the tooth 10 has a trapezoidal cross-section, with its lower base of smaller width than the upper surface of the base body of the nose 16, and centered with respect to said base body 16 , so that the height of said appendix is zero in an area close to the free end 14 of the nose Xo, and increases its height until reaching a maximum height H2, at which point the upper surface of said appendix 15 and therefore of the nose 12 intersects with the upper inclined plane S separating with the wear part of the tooth 11, the height of the appendix being reduced from that point until reaching the cross Xj of the upper and lower inclined planes I.
  • Said appendix 15 it could also not have its null height at the free end of nose 14 (see Fig. 27), nor be centered with respect to the base of nose 16.
  • the lateral sides 151, 152 of the successive cross sections of Appendix 15 and the upper side 121, 122 of the successive cross sections of the base of the nose 16 of the tooth 10 form an angle varying between 45 ° and 180 °, preferably between 45 ° and 135 °, and even more preferably greater than 90 °.
  • the nose of the tooth 10 has a lower base body 16, with a section of at least four sides with its rounded vertices and with an upper surface 120 and a lower surface 123.
  • the nose has a free end 14, opposite the part front of wear or tip 11, and one end opposite to said free end and attached to tip 11 of tooth 10.
  • the nose of the tooth and its section, as well as the area of union with the anterior part of the tooth or tip of the tooth, is determined by the progressive separation of the upper 12O and lower 123 surfaces of the lower base body 16 starting from a nearby point. to the free end 14 of the nose 12 and therefore increasing the section of said base body 16 in the direction of the tip of the tooth 11, until defining a maximum separation Hl corresponding to the maximum height Hl) of the lower base body 16.
  • the upper and lower surfaces 153 of Appendix 15 also progressively separate from a point near the free end 14 of the nose 12, thereby increasing the section of said appendix 15 in the direction of the tip of the tooth 11, until a separation is determined.
  • maximum H2 that defines the maximum height H2 of Appendix 15.
  • Said maximum height is situated at a point of balance between a good penetration of the system, which depends as already mentioned on the total height of the nose, and the resistance of the system, which depends on the efforts to which it is subdued
  • the adapter Fig. 20, is formed by a body that disposes at one end of a coupling 21 to be attached to a blade of the cutting head of a dredging machine and at the opposite end has a recess or housing 24 for receiving the protruding rear portion or nose 12 of a tooth 10, which is inserted into said housing 24.
  • the inner surfaces, Fig. 22, of said housing 24 of the adapter 20 are complementary to the surfaces of the nose 12 of the tooth 10. It is that is, said housing 24 is formed by a lower base hole 22 and an appendix on its upper surface 25, with a T-shape inverted in the opening 28 of the housing 24 which coincides with the free end thereof.
  • the shape of said free end or opening 28 is defined by two inclined planes, one upper SA and one lower IA, which correspond to the upper surface of the appendix hollow and with the lower surface of the base hollow of the nose, which intersect at its line (or point) of intersection I 2 , formed by the infinite points x 3 of the intersection of the planes), such that the line of intersection I 2 of both planes is in front of the line (h maxl - h max2 ) that determines the maximum height A3 of the recess 24, as shown in Fig. 23.
  • the inner surfaces are complementary to those of the tooth's nose, so that the infinite sections of said housing are complementary to the infinite sections of the tooth's nose so that the cupping, according to a vertical foreground XY, which varies along the horizontal axis x, has at the bottom 26 of the recess 24, opposite the opening 28, of a cross section, according to a second vertical plane YZ, rectangular in shape with its rounded vertices, so that the cross-section of the recess 24 is increasing its area as it approaches the opening 28 of the recess 24 (planes SA, IA), in particular until the lower side of the recess 24 intersects with the lower inclined plane IA, so that from that point the cross-sectional area of the recess 24 begins to shrink again until crossing X 3 of the upper inclined planes SA and lower IA.
  • the section of the upper appendix 25 of the recess 24 has a trapezoidal cross-section, smaller than the base of the recess 22, and centered thereon 22, so that the height of said appendix is zero in an area close to bottom of the recess 26, and increases its height until the upper surface of said appendix 25 intersects with the upper inclined plane SA of separation, the height of appendix 25 from that point being reduced until reaching the crossing x 3 of the planes inclined upper SA and lower IA.
  • the upper appendix 25 may not end in its area near the bottom of the recess 26 with a zero height, but with a certain height, and may also not be centered with respect to the base of the recess 22.
  • the lateral sides 251, 252 of the successive cross sections of the appendix 25 and the upper side 221, 222 of the successive cross sections of the base of the hollow 22 form an angle to each other. which varies between 45 ° and 180 °, preferably between 45 ° and 135 °. Even more preferably said angle is greater than 90 °. That is, the adapter 20 disposes at the opposite end of the coupling 21 of a recess or housing 24 to receive the protruding rear part or nose 12 of a tooth 10, which is completely inserted in said housing 24.
  • Said housing 24 is formed by a hollow or hollow bottom base 22 having a section of at least four sides with its rounded vertices, an upper surface 220 and a lower surface 223, said upper surface disposing on said upper surface 25 constituting the housing 24 of nose 12 of the tooth 10.
  • Said hollow appendix 25 is formed by an upper surface 253 and a lower surface 254, as well as a trapezoidal section whose lower base 254 is larger than the upper 253 and the same 254 is in turn smaller than the surface upper 220 of the lower base hollow 22, said hollow appendix 25 being centered relative to the upper surface 220 of the base body infe rior 22.
  • the housing 24 has an opening 28 at the end opposite the coupling end of the adapter to the blade, and an end opposite to that of the opening 28 constituting the bottom 26 of the housing 24, and thus located close to the coupling to the praise
  • the housing 24 of the adapter 20 is also determined by the upper and lower surfaces 220 223 of the lower base recess 22 which are progressively separated from a point near the bottom of the recess 26 of the adapter 20, so that the section of said base recess is increasing 22 in the direction of the opening 28 of the adapter 20 until a maximum clearance is defined which corresponds to the maximum height Al of the lower base recess 22.
  • the upper surfaces 253 and lower 254 of the upper hollow appendix 25 are also separated progressively from a point near the bottom of the recess 26 of the adapter 20, thereby increasing the section of said hollow appendix 25 in the direction of the opening 28 of the adapter 20, until a maximum clearance A2 defining the maximum height A2 of the hollow appendix 25 is determined.
  • the union of both heights Al, A2 of the lower base recess 22 and the hollow appendix 25, determine at the maximum height line A3 of the opening 24 of the housing 24 of the adapter 20.
  • the upper surface 253 of the hollow appendix 25 and the lower surface 223 of the lower base recess 22 begin to converge in the opposite direction to the bottom of the recess 26 to the junction of both surfaces 253, 223, the joining line of both surfaces 12 being located on the opposite side of the bottom of the recess 26 and in front of the maximum height line A3 of the opening 28 of the recess 24 of adapter 20.
  • the coupling between both elements is carried out by inserting the nose 12 of the tooth 10 into the housing 24 of the adapter 20, the different complementary surfaces of the nose 12 and the housing 24 coming into contact with each other.
  • the tooth 10 is installed, for which a preferably hammerless retaining element 30 is used, it is that is, an element that does not require the action of a mallet or hammer for its extraction or introduction into the housings intended for such purposes in the tooth and in the adapter.
  • the retention system is vertical, being introduced and removed by the upper part of the tooth and the adapter, through the nose 12 of the tooth 10 and the body of the adapter 20 through respective through holes 13, 23.
  • the tooth 10 is subjected at its tip li to a perpendicular rising force (Fc) on the underside of the tip of the tooth 11, being able to be subjected to a normal force Fs to the tip of the tooth due to the swell of the ship in a less habitual way, which causes a series of efforts and reactions in the coupling between the tooth 10 and the adapter, specifically in the contact surfaces between them.
  • Fc perpendicular rising force
  • the first contact zone between the two is formed by the two surfaces, both on the tooth and the adapter, which come into contact with each other, specifically those on both sides of appendix 15 of nose 12 tooth 10 or appendix 25 of the recess 24 of the adapter 20, that is, the surfaces 121, 122 in the tooth 10 and the surfaces 221, 222 in the adapter 20.
  • This first contact area very close to the tip of the tooth 11 generates a self-tightening reaction Rx2 which prevents the tooth 10 from being ejected from the adapter 20 due to the efforts to which it is subjected.
  • Rx2 self-tightening reaction
  • a constructive alternative in the tooth 10 consists in having therein a collar or flange 40 (see Fig. 8 to Fig. 11), which is located on the perimeter of the tooth and which is coinciding with the previously defined separation between the anterior part of the tooth or tip thereof 11 and the beginning of the nose 12 of the tooth 10.
  • the thickness or width of said collar 40 is varied depending on the area of the surrounding tooth depending on of the efforts to which said area is subjected.
  • the nose 12 of the tooth 10 has a recess or recess 50 to reduce the weight of the tooth without its mechanical characteristics being affected (see Fig. 12).
  • the adapter has at least one groove 27 in its area of contact with the tooth for the introduction of a tool and facilitates the disassembly of the tooth once the retaining element disposed between them has been removed.

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Abstract

Diente para máquina de dragado, que posee una punta (11) y una nariz (12) de acoplamiento a un adaptador (20). La nariz posee un cuerpo base inferior (16) con sección de al menos cuatro lados y cuya superficie superior (120) converge hacia la superficie inferior (123) hacia el extremo de la nariz (12) más lejano de la punta (11). En la superficie superior (120) se dispone un apéndice superior (15) trapezoidal, cuyas bases superior (153) e inferior (154) igualmente convergen hacia el extremo de la nariz. El apéndice superior (15) y el cuerpo base (16) tienen una sección máxima coincidente, en un punto a partir del cual la superficie inferior (123) y la base superior (153) convergen en dirección a la punta. Entre la nariz (12) y la punta (11) se puede disponer un reborde de sección constante o variable. El diente se fija a los alabes de la hélice de la draga mediante un adaptador (20) con un ahuecamiento complementario de la nariz (12) del diente, y se fija mediante un pasador (30) que atraviesa los correspondientes alojamientos verticales en la nariz (12) del diente y el adaptador.

Description

DIENTE Y ADAPTADOR PARA MAQUINA DE DRAGADO
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención, diente y adaptador para máquinas dragado, se refiere a un diente o elemento de desgaste que unido a un adaptador o elemento adaptador, crean un conjunto cuya misión es ahondar y limpiar los fondos de puertos, ríos, canales, etc., extrayendo de ellos fango, piedras, arena, etc., estando los adaptadores unidos a los alabes de la hélices conformando así la cabeza cortadora de la máquina de dragado.
La máquina de dragado, o dragadora, permite excavar, transportar y depositar material que se encuentra bajo el agua, pudiendo ser bien mecánicas, bien hidráulicas, siendo las mecánicas las empleadas con elementos cortantes, dientes o cuchillas para su uso sobre terrenos compactos.
El diente y adaptador objeto de la presente invención son preferiblemente destinados a su utilización en máquinas de dragado que disponen de una cabeza cortante (cutter head) succionadora, del tipo que a la vez que excava el terreno debajo del agua el material desprendido es succionado por una bomba y transportado por un tubo hasta otro lugar.
ESTADO DE LA TÉCNICA
En el estado de la técnica son conocidos los sistemas de diente y adaptador o adaptadores para su aplicación en operaciones de dragado. Dichas operaciones tienen como objetivo principal la retirada de material de fondos marinos o fluviales y para su realización es habitual emplear barcos de dragado que incluyen una draga o máquina de dragado sobre la que se disponen los distintos dientes, a su vez conectados a los portadientes o adaptadores.
El documento de patente estadounidense número US-3349508-B describe un sistema diente y adaptador unidos entre sí mediante una tira elástica de manera que si la misma es mal colocada el sistema completo queda desviado respecto a su montaje correcto. Asimismo, sólo dispone de una zona de contacto entre el diente y el adaptador, lo cual afecta negativamente a la distribución de los esfuerzos.
Otro documento de patente, también estadounidense, número US-4642920-B describe un sistema diente y adaptador unidos entre sí mediante un sistema de retención formado por un pasador, siendo la zona donde se aloja el pasador de fácil acceso a la suciedad lo cual dificulta la extracción posterior del mismo. Asimismo este sistema presenta dificultad en absorber las cargas y fuerzas de torsión y flexión, lo cual genera mucha reacción de palanca en el sistema. Al igual que el anterior existen pocas superficies de contacto entre el diente y el adaptador.
El documento de patente española número ES-2077412-A, describe un conjunto de diente y adaptador compuesto por tres partes lo cual requiere el uso de dos sistemas de sujeción. El hecho de disponer de tres partes complica el sistema completo al precisar un mayor número de recambios y tres sistemas de sujeción, uno de los cuales precisan el uso de martillo mientras que los otros dos se realizan por soldadura, lo cual hace que las labores de sustitución sean largas y complicadas.
Las soluciones existentes en el estado de la técnica para las máquinas de dragado presentan entre otras, las siguientes desventajas:
Los dientes son elementos macizos de tal manera que el material de los mismos es poco optimizado para las funciones para las que ha sido diseñado. Otra desventaja de emplear los dientes macizos conocidos en el estado de la técnica es que debido a su peso su manipulación es más difícil.
Los dientes empleados en el estado de la técnica para la misma aplicación, tienen un mayor volumen lo que requiere más espacio para su almacenamiento.
Los encajes entre diente y adaptador conocidos en el estado de la técnica disponen de un elemento de retención o pasador vertical que asegura la unión entre dicho diente y el adaptador durante su funcionamiento. Cuando el diente se ha desgastado es necesario proceder a su sustitución y para ello se extrae la cabeza cortadora del agua que habitualmente tiene material del fondo acuático en el que se está trabajando adherido a la paile inferior de los dientes y adaptadores. La extracción de dicho pasador habitualmente se realiza golpeando dicho pasador por la parte superior y extrayéndolo por la parte inferior del conjunto diente-adaptador, lo cual a menudo provoca que el pasador caiga al agua (puesto que el intercambio de diente se hace sobre el agua) impidiendo su recuperación. Asimismo, el hecho de que exista material adherido a la parte inferior del conjunto diente-adaptador dificulta la extracción del citado pasador ya que impide que el pasador salga de su alojamiento. Además, es habitual que el pasador se pierda al introducirse en la masa de material adherida al conjunto y que posteriormente cae al agua.
A causa de la configuración de los encajes existentes en el estado de la técnica los dientes presentan un tamaño excesivamente grande, lo cual genera encajes largos, con una menor fuerza en el diente, mayor volumen ocupado y aumento de la distancia al alabe de la cabeza cortadora, lo cual provoca una reducción de las prestaciones del diente y del conjunto.
Asimismo, el adaptador no dispone de una protección adicional a la que le facilita el diente, viéndose afectado por aquellos materiales desprendidos por la acción del diente y que golpean sobre el adaptador, dañando y desgastando el mismo.
DESCRIPCIÓN DE LA ESfVENCION
La invención describe un diente, con una parte anterior de desgaste y una parte posterior saliente o nariz destinada a alojarse en el interior de un ahuecamiento dispuesto en el cuerpo de un adaptador y un conjunto formado por ambos para máquinas de dragado, realizándose la unión entre ambos elementos mediante un sistema de retención preferiblemente hamerless, preferiblemente del tipo vertical, es decir, sin necesidad de emplear martillos ni golpes sobre el pasador que une ambos elementos. El adaptador, por su extremo opuesto al ahuecamiento queda unido al alabe de la cabeza cortadora de la máquina de dragado mediante un acoplamiento adaptado a tal fin.
El objeto de la presente invención es un diente, un adaptador y el conjunto formado entre ambos, de aplicación preferente a maquinaria de dragado, permitiendo un desgaste del material de la punta del diente y un acoplamiento entre el diente y el adaptador óptimos. Estos objetos de la invención se consiguen debido a una construcción particular de las superficies de contacto entre ambos elementos, que permiten que la fuerza de autoapriete se produzca cerca del punto de aplicación de la fuerza (carga), de tal manera que la componente horizontal de la reacción hacia atrás es más grande y por tanto la fuerza de autoapriete es también más grande al empujar el diente contra el adaptador.
La sustitución del diente en las operaciones de dragado debe hacerse en el mismo barco de dragado, es decir, en el lugar de trabajo o zona de operaciones, habitualmente sobre el agua y trabajando directamente sobre la cabeza cortadora, portadora de los adaptadores o portadientes y los dientes. Dichas operaciones son realizadas por el personal que se encuentra en dicho barco, es decir a pie de obra, alejado de los talleres de mantenimiento con las comodidades y herramientas adecuadas para el desarrollo óptimo de este tipo de operaciones, Es debido a lo anterior que todos los componentes citados se pueden acoplar con elementos de sujeción y pasadores para que las operaciones de sustitución sean sencillas, sin demasiadas herramientas y evitando el uso de equipos complejos.
Otro objeto de la presente invención es presentar, además del conjunto diente-adaptador, un diente así como un adaptador que debido a su configuración permitan una distribución de esfuerzos que favorezca la retención del diente en el adaptador así como una reducción de los esfuerzos a los que se ve sometido el sistema de retención y concretamente el pasador del mismo. La configuración del diente y del adaptador puede ser también empleada fuera de las aplicaciones dragado, de tal manera que el adaptador o portadientes pueda ser conectado al cazo de una máquina excavadora o similar para el trabajo en tierra firme.
El diente y adaptador objeto de la presente invención disponen de unas superficies de contacto y de unas características constructivas que permiten que el acoplamiento entre ambos elementos aumente el rendimiento del acoplamiento, en particular el rendimiento de cada diente, mejorando así el rendimiento de la máquina de dragado.
El diente se compone de dos partes diferenciadas, una primera parte de desgaste, que es la que actúa sobre el terreno y está sujeta a la erosión por parte del terreno y una segunda parte o nariz, que es la que queda introducida en un alojamiento dispuesto para tal fin en el adaptador, formando el encaje del sistema, y sometida a las reacciones y esfuerzos generados por el trabajo del diente sobre el terreno. Dicha nariz está formada por un cuerpo base inferior y un apéndice integrado en la superficie superior de dicho cuerpo base inferior, estando uno de sus extremos libres y en el extremo opuesto, dicha nariz queda unida a la parte de desgaste. La separación entre la parte de desgaste y la nariz queda determinada por las superficies superior del apéndice y por la superficie inferior del cuerpo base inferior, que tras alcanzar desde el extremo libre de la nariz una altura máxima, convergen hacia la punta del diente, de manera que la línea de unión de ambas superficies se sitúa en el lado de la parte de desgaste del diente y delante de la línea de altura máxima de la nariz.
La sección vertical longitudinal de la nariz varía a lo largo de la longitud de la misma, y dispone en el extremo libre de la misma, de una sección transversal con sus vértices redondeados. La sección transversal de la nariz va incrementando su área a medida que la nariz se aproxima hacia el extremo de unión con la parte de desgaste del diente, en concreto hasta que se alcanza una altura máxima entre el lado inferior de cuerpo base y el lado superior del apéndice del cuerpo base. A partir de este punto el área de la sección transversal de la nariz comienza a reducirse hasta la superficie superior del apéndice se cruza con la superficie inferior del cuerpo base.
Dicha sección puede presentar diferentes formas, tal como elíptica, trapezoidales, o rectangulares, pero de al menos cuatro lados.
El apéndice situado en la parte superior de la nariz, y cuya sección transversal, trapezoidal, es de menor anchura que la sección de la base de la nariz, se encuentra centrado respecto a esta. La altura de dicho apéndice es preferiblemente nula en una zona próxima al extremo libre de la nariz, (aunque es posible que el apéndice tenga cierta altura en dicho extremo libre) y va incrementándose la misma hasta alcanzar dicho punto de altura máxima previamente a disminuir de nuevo. Los lados laterales de las sucesivas secciones transversales del apéndice y el lado superior de las sucesivas secciones transversales del cuerpo base de la nariz del diente forman un ángulo que varía, por cuestiones de fabricación, entre 45° y un ángulo menor de 180°, preferiblemente entre 45° y 135°. Aun más preferiblemente es que el ángulo sea mayor de 90°, de manera que la base inferior del apéndice sea mayor que la superior, aunque también es posible la situación contraria, es decir, que el ángulo sea menor de 90°
Asimismo, la nariz dispone de al menos una primera zona de contacto con la superficie interna del alojamiento del adaptador, estando la misma formada por las dos superficies superiores de la base de la nariz que se encuentran situadas a ambos lados del apéndice de la nariz del diente. Esta primera zona de contacto tiene corno característica principal que consigue el autoapriete del diente en el adaptador.
Debido a la cercanía de estas superficies con la punta del diente, es decir, el punto de aplicación de la fuerza producida durante el trabajo del diente sobre el terreno, hace que las reacciones sobre dicha superficies sean más grandes y por tanto las fuerzas de autoapriete (componentes de dichas reacciones) son también más grandes.
La nariz dispone de una segunda zona de contacto con el adaptador, quedando ésta situada en la superficie inferior de la base de la nariz, en la zona próxima al extremo libre de la misma.
El adaptador se compone también de dos partes, en un extremo dispone de una configuración que puede variar en función del tipo de maquinaría a la que va ser conectada, es decir, bien una cabeza cortadora de una máquina de dragado, bien al cazo de una máquina excavadora, mientras que en el extremo opuesto presenta un ahuecamiento, alojamiento o cavidad destinado a recibir la nariz del diente. La configuración interna de las superficies del ahuecamiento o alojamiento del adaptador para recibir el diente, son complementarias a las de la nariz del diente, asegurándose así un acoplamiento perfecto entre ambos elementos.
Para el acoplamiento entre el diente y el adaptador, ambos disponen preferiblemente de un hueco o taladro pasante desde la parte superior del adaptador, atravesando la nariz del diente, y hasta la parte inferior del adaptador. En dicho alojamiento se introducirá un pasador, preferiblemente con superficies de revolución y con un sistema de retención preferiblemente hammerless (que no precisa de golpes de martillo ni de mazo para su introducción o extracción) que facilitará el intercambio de dientes en el adaptador.
El acoplamiento de la parte posterior o nariz del diente en el ahuecarniento o alojamiento del adaptador es debida la conjunción de los planos que definen las superficies de enclavamiento descritas. Mediante dichos planos se consigue además un efecto de apriete o de aplastamiento entre el diente y el adaptador cuando se aplique un esfuerzo perpendicular a la punta de desgaste del diente y hacia arriba, siendo esta la situación normal de trabajo de los dientes en una cabeza de corte de una máquina de dragado. Debido a este sistema de encaje, el pasador es sometido a esfuerzos menores que en los sistemas de encaje tradicionales ya que el sistema diente-adaptador se auto-aprieta al ser sometido a cargas verticales hacia arriba en la punta del diente, liberando de esfuerzos al sistema de retención y a su pasador, y permitiendo diseñar por tanto los pasadores del sistema de retención con menor tamaño y sección ya que se ven sometidos a menos esfuerzos, disminuyendo así el deterioro del pasador y permitiendo su reutilización.
Con la configuración del acoplamiento descrita se consigue que las superficies de contacto entre el diente y el adaptador se encuentren más próximas a la punta de trabajo del diente que en los acoplamientos conocidos. Lo anterior provoca que el efecto palanca creado entre el diente y el adaptador se vea reducido, y por tanto también se verán reducidos los esfuerzos a los que es sometido el conjunto, incluido el sistema de sujeción o retención, reduciendo así el matage. El hecho de reducir los esfuerzos de palanca en el diente, nos permite reducir las dimensiones de la nariz de dicho diente, Y además, debido a su geometría, la sección resistente del saliente posterior o nariz decrece hacia el extremo libre de la misma, de tal manera que los momentos flectores en dicha zona, provocados por la carga en la punta del diente, decrecen y consecuentemente los mayores momentos se encuentran en el punto donde la sección resistente es más grande. Asimismo, el hecho de reducir las dimensiones totales del sistema permite por tanto reducir la altura del encaje, consiguiendo así un sistema más penetrante. El diente objeto de la invención, junto al adaptador, permite la optimización del material de desgaste, es decir, se optimiza el uso del material dispuesto en la parte anterior de desgaste del diente, que es la que incide directamente sobre el terreno. Dicha optimización se consigue reduciendo al mínimo el material de la punta del diente que no va a ser utilizado. El material que forma parte de la punta del diente, o de desgaste, y que luego no es desgastado, es material por el que se ha pagado pero luego no es empleado para su fin. La optimización del material de la punta del diente se produce porque ésta se ha diseñado siguiendo la inclinación de la superficie superior del apéndice de la nariz, que es paralela a la línea de desgaste del diente, aprovechando así la mayor cantidad posible de material en la punta del diente antes de su sustitución por un nuevo diente.
Debido a esta configuración del acoplamiento diente-adaptador, y teniendo en cuenta que las operaciones de dragado se hacen a "ciegas" para el usuario, Ia punta del diente debe desgastarse completamente, siendo el material de desgaste sin utilizar mínimo, antes de que el portadientes comience a desgastarse, ya que si esto sucede, provoca un serio inconveniente tanto en tiempo como en recursos económicos, al tener que sustituir no solamente el diente sino también el adaptador. Es necesario tener en cuenta que el tiempo de desgaste de los dientes depende además de las revoluciones a las que trabaja la cabeza de corte, del material al que se enfrenta, siendo difícil de predecir la duración de los dientes. Asimismo, se da la circunstancia de que una vez desgastado el diente, y previamente a que el portadientes comience a desgastarse por la acción directa sobre el terreno, el usuario percibe un aumento de la vibración que le advierte de que la punta del diente ya se ha consumido. Dicha vibración es debida a que a medida que se va desgastando el diente la sección del mismo va aumentando, siendo por tanto cada vez mayor la sección de ataque del diente sobre el terreno, lo que provoca la citada vibración ya que la sección óptima para la penetración se ha consumido, de manera que cuando toda la sección de la punta de ataque se ha consumido y se alcanza el portadientes, dicha vibración es muy grande advirtiendo a los operarios de que es necesario sustituir el diente.
Otro objeto de la invención consiste en que el diente puede presentar entre Ia parte anterior de desgaste y la nariz de acoplamiento al adaptador, según los planos inclinados anteriormente definidos, un reborde o saliente perimetral o collarín cuya misión principal es la de proteger la zona de contacto entre el diente y el adaptador del material desprendido durante su operación de dragado. Asimismo, dicho collarín cumple con tres funciones en el acoplamiento:
- Proteger el adaptador del desgaste a través de los deflectores en las zonas superior e inferior, y que han sido diseñados para reorientar el flujo de material desprendido, evitando que éste roce o golpee el adaptador y por tanto evitando el desgaste del mismo,
Evitar la entrada del material desprendido en el interior del encaje actuando como tapón y reduciendo también la entrada de material en el sistema de sujeción o retención, y
Contactar con el adaptador después de un desgaste prolongado a través de topes o "stoppers" situados en las zonas superior e inferior, siendo dichos topes de mayor grosor para resistir los mayores esfuerzos a los que se ve sometido cuando se produce contacto con el adaptador, determinado una tercera zona de contacto entre el diente y el adaptador.
Dicho collarín puede presentar grosores variables a lo largo de su longitud en función de los esfuerzos a los que se ve sometido durante el trabajo del acoplamiento. En concreto, dicho collarín presenta las zonas más gruesas en su zona superior e inferior, que cuando se produce el contacto, las reacciones del portadientes sobre el collarín ejercen una componente que se opone directamente a la fuerza aplicada (Fc) Por otro lado, la zona media del collarín presenta una curva hacia la punta del diente que se adapta a la forma del encaje, siguiendo el paralelismo a los planos S e I y permitiendo acercar más las zonas de contacto a la punta del diente, siendo en esa zona donde se encuentran las zonas de contacto principal, situadas próximas a dicha punta para reducir también el efecto palanca. Dichas zonas centrales tienen un grosor menor que en las zonas superior e inferior.
Otro objeto de la invención es un diente cuya nariz es hueca, de manera que se consigue reducir la cantidad de material que se deshecha.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de figuras en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 representa una vista en perspectiva de un diente sin collarín y un adaptador previamente a su acoplamiento.
La figura 2 representa una vista en alzado lateral de un diente sin collarín y un adaptador previamente a su acoplamiento.
La figura 3 representa una vista en perspectiva de un diente sin collarín.
La figura 4 representa el alzado frontal posterior de un diente sin collarín. La figura 5 representa un alzado lateral de un diente sin collarín.
La figura 6 representa una vista en planta de un diente sin collarín.
La figura 7 representa una alzado lateral de un diente sin collarín en el que se muestran los planos inclinados S e l.
La figura 8 representa un alzado lateral de un diente con collarín.
La figura 9 representa un alzado frontal anterior de un diente con collarín.
La figura 10 representa una vista en planta de un diente con collarín.
La figura 11 representa una sección transversal de un diente macizo con collarín.
La figura 12 representa una sección transversal de un diente hueco sin collarín.
La figura 13 representa un alzado lateral de un diente sin collarín.
La figura 14 representa una sección, según Y-Y, del diente hueco sin collarín de la figura 13.
La figura 15 representa una sección, según Z-Z, del diente hueco sin collarín de la figura 13.
La figura 16 representa una sección, según AC-AC, del diente hueco sin collarín de la figura 13.
La figura 17 representa una sección, según AA-AA, del diente hueco sin collarín de la figura 13.
La figura 18 representa una sección, según AB-AB, del diente hueco sin collarín de la figura 13.
La figura 19 representa una sección, según AE-AE, del diente hueco sin collarín de la figura 13.
La figura 20 representa una vista en perspectiva de un adaptador.
La figura 21 representa una vista de un adaptador.
La figura 22 representa una vista posterior de un adaptador.
La figura 23 representa una sección, según AB-AB, del adaptador de la figura 22, mostrando los planos inclinados SA e IA. La figura 24 representa una vista de un diente sin collarín y un adaptador acoplados.
La figura 25 representa una sección, según AE-AE, del acoplamiento entre un diente macizo sin collarín y un adaptador mostrado en la figura 24.
La figura 26 representa un diente sin collarín y un adaptador acoplados en la que se muestran las fuerzas a las que se puede ver sometido el conjunto y sus reacciones.
La figura 27 representa un diente sin collarín en el que el apéndice de la nariz de dicho diente tiene una cierta altura en toda su longitud.
DESCRIPCIÓN DE UN MODO PREFERENTE DE REALIZACIÓN
La invención objeto de la presente solicitud, tal y como se observa en la Fig. 1, diente y adaptador para dragado, está formada por un diente intercambiable 10, un adaptador 20 que se acopla a un alabe de una cabeza cortadora de una máquina de dragado, y un elemento de retención 30 encargado de asegurar la conexión entre el diente y el adaptador.
Como se puede observar en las Fig. 3 y Fig. 20, el diente 10 está constituido por una parte anterior de desgaste l i o punta del diente encargada de la labor de erosión del terreno, en contacto con la tierra y piedras, y en su parte posterior dispone de un saliente o nariz 12, destinado a alojarse en el interior de un alojamiento o ahuecamiento 24 dispuesto en el adaptador 20.
La Fig. 4 muestra cómo la nariz 12 del diente está formada por un cuerpo base inferior 16 y un apéndice 15 integrado en su superficie superior, con un extremo libre 14 y unida por el extremo opuesto a la parte anterior de desgaste, estando dicha nariz 12 separada de la parte de desgaste por el cruce de las superficies superior del apéndice y la superficie inferior del cuerpo base. Mas concretamente, la separación entre la parte de desgaste 11 y la nariz 12 queda determinada por los dos planos inclinados S, I determinados por dichas superficies superior del apéndice e inferior del cuerpo base, de tal manera que la línea de intersección horizontal imaginaria de ambos planos I1 se encuentra por delante de la línea vertical (hmaxi - hmax2) que determina la altura máxima del diente 10, situada en el lado opuesto al del extremo libre de la nariz 14. Dicha altura máxima del diente H3 está formada por la altura máxima del cuerpo base Hl unida a la altura máxima del apéndice H2.
El cuerpo base de la nariz, Fig.13 a Fig. 19, según un primer plano vertical XY que varía a lo largo del eje horizontal x, dispone en el extremo libre del mismo X0, de una sección transversal, según un segundo plano vertical YZ, con forma rectangular con sus vértices redondeados de manera que la sección transversal, a lo largo del eje horizontal x, de la nariz 12 va incrementando su área a medida que la nariz se aproxima hacia el extremo de unión con la parte de desgaste del diente planos inclinados S, I, en concreto hasta que la superficie inferior de la nariz se cruza con el plano inclinado inferior I9 a partir de donde el área de la sección transversal, a lo largo del eje horizontal x de la nariz comienza a reducirse de nuevo hasta el cruce Xi de los planos inclinados superior S e inferior I.
Por otro lado, la sección del apéndice 15 de la nariz 12 del diente 10 dispone de una sección transversal trapezoidal, con su base inferior de menor anchura que la superficie superior del cuerpo base de la nariz 16, y centrada respecto a dicho cuerpo base 16, de manera que la altura de dicho apéndice es nula en una zona próxima al extremo libre 14 de la nariz Xo, y va incrementando su altura hasta alcanzar una altura máxima H2, punto en que la superficie superior de dicho apéndice 15 y por tanto de la nariz 12 se cruza con el plano inclinado superior S de separación con la parte de desgaste del diente 11, reduciéndose a partir de ese punto la altura del apéndice hasta alcanzar el cruce Xj de los planos inclinados superior S e inferior I. Dicho apéndice 15 también podría no tener su altura nula en el extremo libre de la nariz 14 (ver Fig. 27), ni estar centrado respecto a la base de la nariz 16.
Los lados laterales 151, 152 de las sucesivas secciones transversales del apéndice 15 y el lado superior 121, 122 de las sucesivas secciones transversales de la base de la nariz 16 del diente 10 forman un ángulo que varía entre 45° y 180°, preferiblemente entre 45° y 135°, y aún más preferiblemente mayor de 90°.
En función de lo anterior, ha quedado descrito que la nariz del diente 10 dispone de un cuerpo base inferior 16, con una sección de al menos cuatro lados con sus vértices redondeados y con una superficie superior 120 y una superficie inferior 123. Sobre dicho cuerpo base inferior
16 existe un apéndice superior 15 con una superficie superior 153 y una superficie inferior 154, así como con sección trapezoidal cuya base inferior 154 es mayor que la superior 153 y la base inferior 154 es a su vez de menor anchura que la superficie superior 120 del cuerpo base inferior 16 y se sitúa centrada respecto a la superficie superior 120 del cuerpo base inferior 16. Asimismo, la nariz dispone de un extremo libre 14, opuesto a la parte anterior de desgaste o punta 11, y un extremo opuesto al citado extremo libre y unido a la punta 11 del diente 10.
La nariz del diente y su sección, así como de la zona de unión con la parte anterior del diente o punta del diente, queda determinada por la separación progresiva de las superficies superior 12O e inferior 123 del cuerpo base inferior 16 partiendo desde un punto cercano al extremo libre 14 de la nariz 12 y aumentando por tanto la sección de dicho cuerpo base 16 en la dirección de la punta del diente 11, hasta definir una separación máxima Hl que se corresponde con la altura máxima Hl) del cuerpo base inferior 16. Asimismo las superficies superior 153 e inferior 154 del apéndice 15 se separan también progresivamente desde un punto cercano al extremo libre 14 de la nariz 12, aumentando así la sección de dicho apéndice 15 en la dirección de la punta del diente 11, hasta determinar una separación máxima H2 que define la altura máxima H2 del apéndice 15. La unión de las alturas máximas Hl, H2 del cuerpo base inferior 16 y del apéndice 15, determinan una línea de altura máxima H3 de la nariz del diente 12, de tal manera que a partir de dicha línea de altura máxima H3 la superficie superior 153 del apéndice 15 y la superficie inferior 123 del cuerpo base inferior 16 comienzan a converger hacia la punta 11 del diente 10 hasta la unión de ambas superficies 153, 123, situándose la línea de unión de ambas superficies U en el lado de la parte de desgaste del diente 11 y delante de la línea de altura máxima H3. Dicha altura máxima se sitúa en un punto de equilibrio entre una buena penetración del sistema, que depende como ya se ha mencionado de la altura total de la nariz, y de la resistencia del sistema, que depende de los esfuerzos a los que el mismo es sometido.
El adaptador, Fig. 20, está formado por un cuerpo que dispone en un extremo de un acoplamiento 21 para ser unido a un alabe de la cabeza de corte de una máquina de dragado y por el extremo opuesto dispone de un ahuecamiento o alojamiento 24 para recibir la parte posterior saliente o nariz 12 de un diente 10, que queda introducida en dicho alojamiento 24. Las superficies interiores, Fig. 22, de dicho alojamiento 24 del adaptador 20 son complementarias a las superficies de la nariz 12 del diente 10. Es decir, dicho alojamiento 24 está formado por un hueco base inferior 22 y un apéndice en su superficie superior 25, con forma de T invertida en la abertura 28 del alojamiento 24 que coincide con el extremo libre del mismo. La foπna de dicho extremo libre o abertura 28 queda definida por dos planos inclinados, uno superior SA y otro inferior IA, que se corresponden con la superficie superior del apéndice hueco y con la superficie inferior del hueco base de la nariz, que se cruzan en su línea (o punto) de intersección I2, formada por los infinitos puntos x3 del cruce de los planos), de tal manera que la línea de intersección I2 de ambos planos se encuentra por delante de la línea (hmaxl - hmax2) que determina la altura máxima A3 del ahuecamiento 24, tal y como muestra la Fig. 23.
Como ya se ha descrito, las superficies interiores son complementarias a las de la nariz del diente, por lo que las infinitas secciones de dicho alojamiento son complementarias con las infinitas secciones de la nariz del diente de manera que el ahuecamiento, según un primer plano vertical XY, que varía a lo largo del eje horizontal x, dispone en el fondo 26 del ahuecamiento 24, opuesto a la abertura 28, de una sección transversal, según un segundo plano vertical YZ, con forma rectangular con sus vértices redondeados, de manera que la sección transversal del ahuecamiento 24 va incrementando su área a medida que el mismo se aproxima hacia la abertura 28 del ahuecamiento 24 (planos SA, IA), en concreto hasta que el lado inferior del ahuecamiento 24 se cruza con el plano inclinado inferior IA, de manera que a partir de ese punto el área de la sección transversal del ahuecamiento 24 comienza a reducirse de nuevo hasta el cruce X3 de los planos inclinados superior SA e inferior IA.
Asimismo, la sección del apéndice superior 25 del ahuecamiento 24 dispone de una sección transversal trapezoidal, de menor anchura que la base del ahuecamiento 22, y centrada respecto al mismo 22, de manera que la altura de dicho apéndice es nula en una zona próxima al fondo del ahuecamiento 26, y va incrementando su altura hasta que la superficie superior de dicho apéndice 25 se cruza con el plano inclinado superior SA de separación, reduciéndose a partir de ese punto la altura del apéndice 25 hasta alcanzar el cruce x3 de los planos inclinados superior SA e inferior IA. Asimismo, el apéndice superior 25 puede no finalizar en su zona próxima al fondo del ahuecamiento 26 con una altura nula, sino con una cierta altura, y también podría no estar centrado respecto a la base del ahuecamiento 22.
Evidentemente, al igual que en la nariz 12 del diente 10, los lados laterales 251, 252 de las sucesivas secciones transversales del apéndice 25 y el lado superior 221, 222 de las sucesivas secciones transversales de la base del ahuecamiento 22 forman un ángulo entre sí que varía entre 45° y 180°, preferiblemente entre 45° y 135°. Aun más preferiblemente dicho ángulo es mayor de 90°. Es decir, el adaptador 20 dispone en el extremo opuesto al del acoplamiento 21 de un ahuecamiento o alojamiento 24 para recibir la parte posterior saliente o nariz 12 de un diente 10, que queda completamente introducida en dicho alojamiento 24. Dicho alojamiento 24 está formado por un hueco o ahuecamiento base inferior 22 que tiene una sección de al menos cuatro lados con sus vértices redondeados, una superficie superior 220 y una superficie inferior 223, disponiendo sobre dicha superficie superior un apéndice hueco superior 25 constituyendo el alojamiento 24 de la nariz 12 del diente 10. Dicho apéndice hueco 25 está formado por una superficie superior 253 y una superficie inferior 254, así como con una sección trapezoidal cuya base inferior 254 es mayor que la superior 253 y la misma 254 es a su vez de menor anchura que la superficie superior 220 del hueco base inferior 22, situándose dicho apéndice hueco 25 centrado respecto a la superficie superior 220 del cuerpo base inferior 22. El alojamiento 24 dispone de una abertura 28 en el extremo opuesto al extremo de acoplamiento del adaptador al alabe, y un extremo opuesto al de la abertura 28 que constituye el fondo 26 del alojamiento 24, y situado por tanto próximo al acoplamiento al alabe. El alojamiento 24 del adaptador 20 queda también determinado por las superficies superior 220 e inferior 223 del ahuecamiento base inferior 22 que se separan progresivamente desde un punto cercano al fondo del ahuecamiento 26 del adaptador 20, de manera que va aumentando la sección de dicho ahuecamiento base 22 en la dirección de la abertura 28 del adaptador 20 hasta que se define una separación máxima Al que se corresponde con la altura máxima Al del ahuecamiento base inferior 22. Asimismo, las superficies superior 253 e inferior 254 del apéndice hueco superior 25 se separan también progresivamente desde un punto cercano al fondo del ahuecamiento 26 del adaptador 20, aumentando así la sección de dicho apéndice hueco 25 en la dirección de la abertura 28 del adaptador 20, hasta determinar una separación máxima A2 que define la altura máxima A2 del apéndice hueco 25. La unión de ambas alturas Al, A2 del ahuecamiento base inferior 22 y del apéndice hueco 25, determinan una línea de altura máxima A3 de la abertura 24 del alojamiento 24 del adaptador 20. A partir de dicha línea de altura máxima A3 la superficie superior 253 del apéndice hueco 25 y la superficie inferior 223 del ahuecamiento base inferior 22 comienzan a converger en sentido opuesto al del fondo del ahuecamiento 26 hasta la unión de ambas superficies 253, 223, situándose la línea de unión de ambas superficies 12 en el lado contrario del fondo del ahuecamiento 26 y delante de la línea de altura máxima A3 de la abertura 28 del ahuecamiento 24 del adaptador 20. Tal y como muestran la Fig. 24 y Fíg. 25, el acoplamiento entre ambos elementos se realiza introduciendo la nariz 12 del diente 10 en el alojamiento 24 del adaptador 20, entrando en contacto entre sí las diferentes superficies complementarias de la nariz 12 y del alojamiento 24.
Una vez que el adaptador 20 se ha instalado a través de su acoplamiento 21 en el alabe o hélice de la cabeza cortadora de la máquina de dragado, se instala el diente 10, para lo cual se emplea un elemento de retención preferiblemente hammerless 30, es decir, un elemento que no precisa de la acción de un mazo o martillo para su extracción o introducción en los alojamientos destinados para tales fines en el diente y en el adaptador. El sistema de retención es vertical, introduciéndose y extrayéndose por la parte superior del diente y del adaptador, atravesando la nariz 12 del diente 10 y el cuerpo del adaptador 20 a través de respectivos orificios pasantes 13, 23.
Una vez montado el conjunto y durante las operaciones de trabajo, el diente 10 es sometido en su punta li a una fuerza ascendente perpendicular (Fc) en la cara inferior de la punta del diente 11, pudiendo ser sometida a un fuerza normal Fs a la punta del diente debido al oleaje del barco de forma menos habitual, que provoca una serie de esfuerzos y reacciones en el acoplamiento entre el diente 10 y el adaptador, en concreto en las superficies de contacto entre ambos.
La primera zona de contacto entre ambos está formada por las dos superficies, tanto en el diente y el adaptador, que entran en contacto entre si, en concreto aquellas que se encuentran a ambos lados del apéndice 15 de la nariz 12 diente 10 o del apéndice 25 del ahuecamiento 24 del adaptador 20, es decir, las superficies 121, 122 en el diente 10 y las superficies 221, 222 en el adaptador 20. Esta primera zona de contacto, muy cercana a la punta del diente 11 genera una reacción de autoapriete Rx2 que evita que el diente 10 sea expulsado del adaptador 20 debido a los esfuerzos a los que es sometido. Asimismo, es posible que únicamente exista una superficie de primer contacto entre el diente 10 y el adaptador 20, por ejemplo en el caso en que el apéndice 15 de la nariz 12 del diente 10 no se encuentre centrado respecto a la base de la nariz
16 del diente 10.
Una alternativa constructiva en el diente 10 consiste en disponer en el mismo de un collarín o reborde 40 (ver Fig. 8 a Fig. 11), que se sitúa en el perímetro del diente y que es coincidente con la separación anteriormente definida entre la parte anterior del diente o punta del mismo 11 y el comienzo de la nariz 12 del diente 10. El grosor o anchura de dicho collarín 40 se ve variado en función de la zona del diente que rodee en función de los esfuerzos a los que es sometida dicha zona.
Otra característica del diente 10 objeto de la presente invención es que la nariz 12 del diente 10 dispone de un ahuecamiento o vaciado 50 para reducir el peso del diente sin que sus características mecánicas se vean afectadas (ver Fig. 12).
Conviene mencionar que el adaptador dispone de al menos una ranura 27 en su zona de contacto con el diente para la introducción de una herramienta y facilitar el desmontaje del diente una vez retirado el elemento de retención dispuesto entre ambos.

Claims

Reivindicaciones
1. Diente (10) para ser conectado a un adaptador (20) mediante un sistema de retención (30), estando dicho adaptador (20) preparado para estar preferiblemente unido a la hélice de una máquina de dragado, y disponiendo dicho diente (10) de una parte anterior de desgaste o punta (11) destinada a estar en contacto con tierra y piedras, y una parte posterior (12) de acoplamiento, caracterizado porque dicha parte posterior de acoplamiento, saliente o nariz (12), dispone de:
un cuerpo base inferior (16), con una sección de al menos cuatro lados con sus vértices redondeados y con una superficie superior (120) y una superficie inferior (123),
un apéndice superior (15) dispuesto sobre el cuerpo base inferior (16), con una superficie superior (153) y una superficie inferior (154), y sección trapezoidal cuyas bases superior (153) e inferior (154) son respectivamente determinadas por las citadas superficies (153, 154), siendo la base inferior (154) de menor anchura que la superficie superior (120) del cuerpo base inferior (16) y situándose centrada respecto a la superficie superior (120) del cuerpo base inferior (16),
un extremo libre (14), opuesto a la parte anterior de desgaste o punta (11), y
un extremo opuesto al citado extremo libre y unido a la punta (11) del diente (10), donde
las superficies superior (120) e inferior (123) del cuerpo base inferior (16) se separan progresivamente desde un punto cercano al extremo libre (14) de la nariz (12), aumentando por tanto la sección de dicho cuerpo base (16) en la dirección de la punta del diente (11), hasta definir una separación máxima (Hl) que se corresponde con la altura máxüna (Hl) del cuerpo base inferior (16), y las superficies superior (153) e inferior (154) del apéndice (15) se separan también progresivamente desde un punto cercano al extremo libre (14) de la nariz (12), aumentando por tanto la sección de dicho apéndice (15) en la dirección de la punta del diente (11), hasta determinar una separación máxima (H2) que define la altura máxima (H2) del apéndice (15), de tal manera que la unión de las alturas máximas (Hl, H2) del cuerpo base inferior (16) y del apéndice (15), determinan una línea de altura máxima (H3) de la nariz del diente (12), de tal manera que a partir de dicha línea de altura máxima (BB) la superficie superior (153) del apéndice (15) y la superficie inferior (123) del cuerpo base inferior (16) comienzan a converger hacia la punta (11) del diente (10) hasta la unión de ambas superficies (153, 123), situándose la línea de unión de ambas superficies (11) en el lado de la parte de desgaste del diente (11) y delante de la línea de altura máxima (H3).
2. Diente, según reivindicación 1, caracterizado porque las superficies superior (120) e inferior (123) del cuerpo base inferior (16) de la nariz (12) se separan progresivamente desde el extremo libre (14) de la nariz (12).
3. Diente, según reivindicación 1, caracterizado porque las superficies superior (153) e inferior (154) del apéndice (15) se separan progresivamente desde el extremo libre (14) de la nariz.
4. Diente, según reivindicación 1, caracterizado porque dispone de un collarín o reborde (40) situado en el perímetro del diente y coincidente con la separación entre dicha parte anterior de desgaste del diente o punta (11) y dicha parte posterior o nariz (12).
5. Diente, según reivindicación 4, caracterizado porque el collarín (40) dispone de un grosor o anchura variable en diferentes zonas de su perímetro.
6. Diente, según reivindicación 5, caracterizado porque el grosor del collarín (40) es mayor en su zona superior e inferior para resistir los esfuerzos cuando se produce el contacto entre esa zona y el adaptador.
7. Diente, según reivindicación 4, caracterizado porque el collarín (40) dispone de un grosor o anchura constante.
8. Diente, según reivindicación 1, caracterizado porque la nariz (12) del diente (10) es hueca C (5500Ϊ) o paarraa r reedduucciirr e ell t pieessoo d deell d diieennttee..
9. Diente, según reivindicación 1, caracterizado porque la nariz (12) dispone de un alojamiento vertical (13) para el alojamiento de un pasador vertical (30) que sirve de retención del diente (10) con el adaptador (20).
10. Diente, según reivindicación 9, caracterizado porque dicho pasador (30) no requiere de la utilización de golpes, de mazo o martillo, para su introducción o extracción en el alojamiento (13).
11. Diente, según reivindicación 1, caracterizado porque la base inferior (154) del apéndice (15) es mayor que la base superior (153) del mismo.
12. Adaptador (20) para acoplarse con un diente (10), que dispone en un extremo de un acoplamiento (21) para ser preferiblemente unido a un alabe de la cabeza de corte de una máquina de dragado, y caracterizado porque dispone en el extremo opuesto al del acoplamiento (21) de un ahuecamiento o alojamiento (24) para recibir la parte posterior saliente o nariz (12) de un diente (10), que queda completamente introducida en dicho alojamiento (24), estando dicho alojamiento (24) formado por:
un hueco o ahuecamiento base inferior (22) con una sección de al menos cuatro lados con sus vértices redondeados, una superficie superior (220) y una superficie inferior (223),
- un apéndice hueco superior (25), con una superficie superior (253) y una superficie inferior (254), dispuesto sobre el hueco base inferior (26) y conectado con el mismo constituyendo el alojamiento (24) de la nariz (12) del diente (10), y sección trapezoidal cuyas bases superior (253) e inferior (254) son respectivamente determinadas por las citadas superficies (253, 254), siendo la base inferior (254) de menor anchura que la superficie superior (220) del hueco base inferior (22) y situándose dicho apéndice hueco (25) centrado respecto a la superficie superior (220) del cuerpo base inferior (22),
una abertura (28) en un extremo opuesto al extremo de acoplamiento al alabe, y
un fondo del ahuecamiento (26), situado en el extremo opuesto al de la abertura (28) y próximo al acoplamiento al alabe, donde
las superficies superior (220) e inferior (223) del ahuecamiento base inferior (22) se separan progresivamente desde un punto cercano al fondo del ahuecamiento (26) del adaptador (20), aumentando por tanto la sección de dicho ahuecamiento base (22) en la dirección de la abertura (28) del adaptador (20), hasta definir una separación máxima (Al) que se corresponde con la altura máxima (Al) del ahuecamiento base inferior (22), y las superficies superior (253) e inferior (254) del apéndice hueco superior (25) se separan también progresivamente desde un punto cercano al fondo del ahuecamiento (26) del adaptador (20), aumentando por tanto la sección de dicho apéndice hueco (25) en la dirección de la abertura (28) del adaptador (20), hasta determinar una separación máxima
(A2) que define la altura máxima (A2) del apéndice hueco (25), de tal manera que la unión de las alturas máximas (Al, A2) del ahuecamiento base inferior (22) y del apéndice hueco (25), determinan una línea de altura máxima (A3) de la abertura (28) del alojamiento (24) del adaptador (20), de tal manera que a partir de dicha línea de altura máxima (A3) la superficie superior (253) del apéndice hueco (25) y la superficie inferior (223) del ahuecamiento base inferior (22) comienzan a converger en sentido opuesto al del fondo del ahuecamiento (26) hasta la unión de ambas superficies (253, 223), situándose la línea de unión de ambas superficies (12) en el lado contrario del fondo del ahuecamiento (26) y delante de la línea de altura máxima (A3) de la abertura (28) del ahuecamiento del adaptador (20).
13. Adaptador, según reivindicación 12, caracterizado por el contorno externo del ahuecamiento presenta la misma sección que la del ahuecamiento.
14. Adaptador, según reivindicación 12, caracterizado porque dispone de al menos una ranura (27) en su zona de contacto con el diente para la introducción de una herramienta y facilitar el desmontaje del diente.
15. Adaptador, según reivindicación 12, caracterizado porque el adaptador dispone de un alojamiento vertical (23) para el alojamiento de un pasador vertical (30) que sirve de retención del diente (10) con el adaptador (20).
16. Adaptador, según reivindicación 12, caracterizado porque dicho pasador (30) no requiere de la utilización de golpes, de mazo o martillo, para su introducción o extracción en el alojamiento (30).
17. Adaptador, según reivindicación 12, caracterizado porque la base inferior (254) del apéndice hueco (25) es mayor que la base superior (253) del mismo.
18. Conjunto diente y adaptador para ser conectado a una draga, caracterizado porque comprende: un diente según las reivindicaciones 1 a 11, un adaptador según las reivindicaciones 12 a 17, y un sistema de retención que asegura la sujeción del diente en el adaptador.
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