| JP2004019311 | DISK BIT, CUTTER HEAD AND CUTTER DRUM |
| JP57009932 | CONNECTING DEVICE FOR DREDGING CUTTER |
| WO/2011/109024 | DUST SUPPRESSION ARRANGEMENT FOR HEAVY EXCAVATION EQUIPMENT |
PEREZ Francisco (C/Esperanza n°5. 1°, 4aPremia de Mar, Barcelona, 08338, ES)
TUTO Joan (Pl/11 De Setiembre n°7, 1° 1a,Fornells de la Selva, Girona, 17458, ES)
ALONSO Ester (C/L'alau n°3, 3° 4a,Celra, Girona, 17460, ES)
MARTINEZ Angel (C/Ter, 4Premia de, Barcelona, Dalt-08338, ES)
PEREZ Francisco (C/Esperanza n°5. 1°, 4aPremia de Mar, Barcelona, 08338, ES)
TUTO Joan (Pl/11 De Setiembre n°7, 1° 1a,Fornells de la Selva, Girona, 17458, ES)
ALONSO Ester (C/L'alau n°3, 3° 4a,Celra, Girona, 17460, ES)
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. |
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 I 1 se encuentra por delante de la línea vertical (h max i - h max2 ) 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 X 0 , 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 I 9 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 I 2 , formada por los infinitos puntos x 3 del cruce de los planos), de tal manera que la línea de intersección I 2 de ambos planos se encuentra por delante de la línea (h maxl - h max2 ) 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 X 3 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 x 3 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.