BRPI0708348A2 - cabeça de cortador, draga por aspiração de cortador, e, método para remover material do fundo de um corpo de água - Google Patents

Abstract

CABEçA DE CORTADOR, DRAGA POR ASPIRAçãO DE CORTADOR, E, METODO PARA REMOVER MATERIAL DO FUNDO DE UM CORPO DE áGUA Uma cabeça de cortador (3) para uma draga por aspiração de cortador (1) pretendida para ser montada rotativamente sobre um eixo de centro de cabeça de cortador com relação a um dispositivo de aspiração (4) para aspirar para cima material que foi cortado solto pela cabeça de cortador do fundo de um corpo de água (6), qual cabeça de cortador compreende um anel de base (7), uma saliência (8) localizada a uma distância do anel de base na direção do eixo de centro, como também uma pluralidade de braços (9) que se estendem do anel de base à saliência e são distribuídos a intervalos regulares na direção periférica, cada um de quais braços tem uma série de dentes (12) localizados nas partes radialmente mais externas (11) do braço e dirigidos para fora a um ângulo com relação à direção periférica, a direção de rotação da cabeça de cortador sendo fixada de tal maneira que os dentes executem um movimento cortante, com meio de não retomo (13-15) se estendendo entre pelo menos dois braços vizinhos, prevenindo movimento de material cortado do eixo de centro para o exterior.

Description

"CABEÇA DE CORTADOR, DRAGA POR ASPIRAÇÃO DECORTADOR, E, MÉTODO PARA REMOVER MATERIAL DO FUNDODE UM CORPO DE ÁGUA"

A invenção relaciona-se a uma cabeça de cortador e a umadraga por aspiração de cortador pretendida para ser montadarotativamente sobre um eixo de centro de cabeça de cortador com relaçãoa um dispositivo de aspiração para aspirar para cima material que foicortado solto pela cabeça de cortador do fundo de um corpo de água, qualcabeça de cortador compreende um anel de base, um núcleo localizado auma distância do anel de base na direção do eixo de centro, como tambémuma pluralidade de braços que se estendem do anel de base ao núcleo,cada um de quais braços tem uma série de dentes localizados nas partesradialmente mais externas do braço e dirigidos para fora a um ângulo comrelação à direção periférica, a direção de rotação da cabeça de cortadorsendo fixada de tal maneira que os dentes executem um movimentocortante.

Uma cabeça de cortador deste tipo é conhecida, e é usadanaquelas circunstâncias nas quais material pode ser cortado do fundo deum corpo de água. Para este propósito, a cabeça de cortador é providacom dentes cortantes, que são presos à cabeça de cortador por meio de umsistema de prendedor substituível. Dependendo do material do solo queestá sendo processado, os dentes estão sujeitos a desgaste considerável.Depois de algum tempo, os dentes conseqüentemente não são maisadequados para cortar material de solo, de forma que ela tem que sersubstituídos.

O material de solo cortado é aspirado no dispositivo deaspiração pelo interior da cabeça de cortador, em particular no tubo deaspiração disso, depois do que assenta eventualmente na caixa da draga poraspiração de cortador. Nesta conexão, a eficiência da cabeça de cortador éimportante. A eficiência relaciona-se à relação da quantidade de material desolo que foi cortado solto e a quantidade de material de solo que é obtidaeventualmente. Durante este processo, é inevitável que perdas ocorram, que édevido inter alia, às forças centrífugas que são geradas pela cabeça decortador giratória. Estas forças centrífugas fazem parte do material de solocortado ser arremessado para fora, como resultado do que não pode seraspirado para cima pelo dispositivo de aspiração.

Até mesmo material de solo que já está dentro da cabeça decortador pode então ainda ser perdido pelas aberturas entre os braços. Além10 disso, dependendo da posição da cabeça de cortador, o material de solocortado pode deslizar fora para partes inferiores do fundo, simplesmente porcausa da força de gravidade. A Patente US 4.702.024 propõe uma solução queé suposta prevenir tal desperdício. Para este fim, painéis de pá especiais sãoprovidos no lado do anel de base da cabeça de cortador, que são pretendidospara guiar o material de solo cortado até a boca de aspiração do dispositivo deaspiração. Porém, como estes painéis de pá só se estendem através de umaaltura limitada, não é possível impedir a material de solo de ainda escapar dacabeça de cortador antes que alcance a boca de aspiração.

A Patente Holandesa 1.012.795 também propõe uma solução20 para limitar desperdício em uma draga por aspiração de cortador. De acordocom esta solução, a boca do tubo de aspiração é trazida tão perto quantopossível ao espaço interior da cabeça de cortador, de tal maneira que o riscodo solo material escapar seja reduzido. Nesta conexão, foi proposto prover omotor elétrico que aciona a cabeça de cortador ao redor do tubo de aspiração.Porém, esta solução não pode impedir a material de solo de escapar dasaberturas entre os braços, em particular por causa das forças centrífugas queocorrem durante rotação da cabeça de cortador.

Além disso, foi proposto limitar desperdício aumentando apotência de aspiração do dispositivo de aspiração. Isto resultaria em uma açãode aspiração mais forte no local da boca de aspiração de tal maneira que orisco do material de solo cortado escapar seja reduzido. Porém, adesvantagem de tal proposta é que o desgaste do dispositivo de aspiração aníveis aumentados de potência de aspiração aumenta rapidamente, emparticular como resultado da forte ação abrasiva do material de solo.

Na prática, foi achado que, por exemplo, até metade de todo omaterial cortado pode permanecer atrás no fundo devido a desperdício. Istoocorre em particular com tipos de solo duro. A profundidade da superfícietrabalhada do fundo obtida é então apreciavelmente menor do que se umaparte relativamente grande ou todo o material de solo tivesse sido aspiradopara cima. Há portanto uma necessidade por uma cabeça de cortador queassegure que uma proporção maior do material de solo cortado que até agorarealmente seja transportado para longe e possa ser depositado na caixa dadraga por aspiração de cortador pelo dispositivo de aspiração.

Este objetivo é alcançado pelo fato que meio de não retorno seestende entre pelo menos um par de, preferivelmente cada par de, braçosvizinhos qual meio de não retorno previne um movimento do material cortadodo eixo de centro da cabeça de cortador para o exterior. O meio de nãoretorno como usado na cabeça de cortador de acordo com a invenção, por umlado, oferece a possibilidade do material cortado acessar o interior da cabeçade cortador como sempre. Este movimento é ajudado projetando os braços naforma de uma hélice, que é conhecido per se, a fim de fazer o material de solocortado ser carregado no interior na rotação da cabeça de cortador.

Porém, assim que o material de solo tenta se mover para oexterior, por causa de qualquer circunstância, por exemplo por causa da forçade gravidade ou das forças centrífugas acima mencionadas resultando darotação da cabeça de cortador, o meio de não retorno se torna operacional. Emtais casos, o último bloqueia as aberturas entre os braços da cabeça decortador, como resultado de que o material de solo cortado é prevenido de semover de volta para o exterior do interior da cabeça de cortador. Assim queeste movimento foi contrariado, o meio de não retorno pode abrir novamentee permitir novo material de solo cortado entrar.

Esta ação do meio de não retorno também pode ser ajudadapela ação de aspiração associada do dispositivo de aspiração. O dispositivo deaspiração causa um fluxo que é dirigido do exterior ao interior, comoresultado do que o meio de não retorno já está forçado na posição aberta.

O meio de não retorno, que é adequado para uso na cabeça decortador de acordo com a invenção, pode ser projetado de vários modosdiferentes. De acordo com uma primeira opção, os braços são providos compainéis que estão no lado que é afastado dos dentes de cada braço, o meio denão retorno então sendo preso a estes painéis. Com uma tal concretização, omeio de não retorno, na posição fechada, contata o painel do braço oposto.Por causa das forças centrífugas, ou outras forças que tentam gerar um fluxopara o exterior, este meio de não retorno, na posição fechada, é apertadofirmemente contra o painel oposto respectivo. Assim, é possível prevenirseguramente material de solo já cortado, que está dentro do interior da cabeçade cortador, de emergir para o exterior.

Em particular, o meio de não retorno pode ser preso a umasuperfície de um braço ou painel, cuja superfície é desviada radialmente comrelação ao eixo de centro, e é deslocável entre uma posição onde ele interagee uma posição onde ele não interage com uma superfície de um braço oupainel vizinho, cuja superfície é virada radialmente para dentro com relaçãoao eixo de centro.

Incidentemente, o meio de não retorno não temnecessariamente que prover uma vedação completa. Por exemplo, é possívelprover o meio de não retorno só naquelas posições onde a perda potencial dematerial de solo cortado é maior. Isto acontece principalmente a uma distânciarelativamente grande do eixo de centro rotativo da cabeça de cortador, querdizer perto do anel de base, onde o diâmetro da cabeça de cortador é maior.Nesta conexão, provisão pode ser feita para o meio de não retorno estarlocalizado só na seção de cada braço que é adjacente ao anel de base.

O projeto do meio de não retorno também pode ter muitasformas diferentes. De acordo com uma primeira opção, o meio não retornopode incluir elementos flexíveis, por exemplo feitos de borracha. Porém, deacordo com uma segunda opção, o meio de não retorno pode incluir tambémválvulas rígidas que são presas articuladamente a um braço associado oupainel. O anel de base pode ser anular da maneira habitual, enquanto o núcleopode incluir um espaço oco virado para o anel de base. Além disso, o meio denão retorno pode incluir válvulas esféricas em uma gaiola.

Uma vantagem importante da cabeça de cortador de acordocom a invenção é que não só pode ser produzida provendo o meio de nãoretorno durante fabricação da cabeça de cortador, mas também o provendodepois. Isto significa que cabeças de cortador existentes podem sermelhoradas de uma maneira relativamente simples provendo o meio de nãoretorno nela.

A invenção também relaciona-se a uma draga por aspiração decortador que compreende um dispositivo de aspiração provido com um tubode aspiração que pode ser posicionado no corpo de água dirigido para baixo aum ângulo, como também uma cabeça de cortador provida na extremidadelivre do tubo de aspiração como descrito acima e compreendendo um anel debase, um núcleo localizado a uma distância do anel de base na direção do eixode centro, como também uma pluralidade de braços que se estendem do anelde base ao núcleo, cada um de quais braços tem uma série de dentes que sãodistribuídos a intervalos regulares entre o anel de base e o núcleo, localizadosnas partes radialmente mais externas do braço e dirigidos para fora a umângulo com relação à direção periférica, a direção de rotação da cabeça decortador sendo fixada de tal maneira que os dentes executem um movimentocortante.

De acordo com a invenção, é provido que o meio de nãoretorno se estende entre pelo menos dois braços vizinhos, qual meio de nãoretorno previne efetivamente um movimento do material cortado do eixo decentro para o exterior.

A invenção além disso relaciona-se a um método para removermaterial do fundo de um corpo de água por meio de uma draga por aspiraçãocortador, compreendendo as etapas de:

prover uma draga por aspiração de cortador provida com umdispositivo de aspiração tendo uma cabeça de cortador como descrito acima;

cortar solto ou soltar o material de solo girando a cabeça decortador;

produzir uma ação de aspiração no dispositivo de aspiração afim de criar um fluxo de água e material de solo cortado do interior da cabeçade aspiração e pelas aberturas entre os braços da cabeça de aspiração;

fechar pelo menos parcialmente as aberturas entre os braços dacabeça de aspiração pelo meio de não retorno quando um fluxo na direçãooposta ocorre.

A invenção será explicada agora com referência a umaconcretização exemplar ilustrada nas figuras.

Figura 1 mostra uma draga por aspiração de cortador emoperação.

Figura 2 mostra um detalhe aumentado com a cabeça decortador.

Figura 3 mostra uma vista de perspectiva da cabeça decortador.

Figura 4 mostra uma vista de perspectiva do interior da cabeçade cortador.

Figura 5 mostra uma seção longitudinal pela cabeça decortador ao longo da linha V-V da Figura 1.

A draga por aspiração de cortador ilustrada na Figura 1compreende um recipiente 1, ao qual uma travessa 2 é fixada, na extremidadelivre de qual a cabeça de cortador 3 é montada rotativamente. O tubo deaspiração 4, ilustrado por linhas interrompidas, e eixo de acionamento 21 seestendem pela travessa 2, qual tubo de aspiração 4 está conectado a uma linhade descarga 5. Além disso, a draga por aspiração de cortador 1 compreendebombas, tubos e similar de uma maneira conhecida a fim de gerar um fluxopelo tubo de aspiração 4, como também meio de acionamento para acionar acabeça de cortador 3 na direção de rotação. Estas instalações são conhecidasper se e não serão portanto descritas em qualquer mais detalhe.

A draga por aspiração de cortador está situada em um corpo deágua 6, o fundo 20 de qual está sendo trabalhado pela cabeça de cortador 3 afim de cortar e remover material de solo. Estas operações são igualmenteconhecidas per se e podem ser executadas para um grande número depropósitos diferentes, tais como, por exemplo, aprofundar uma via fluvial,extrair matérias-primas, remover material contaminado e similar.

O material de solo cortado solto pela cabeça de cortador 3 temque ser removido tanto quanto possível por meio do tubo de aspiração 4 semmuito desperdício ocorrer. Afinal de contas, desperdício significa que o fundo20 se tornará menos relativamente fundo com a mesma quantidade de esforço,que conduz a uma redução na eficiência das operações. Nesta conexão, ainvenção propõe uma cabeça de cortador 3 que pode assegurar um melhorrendimento com relação ao material de solo removido.

Nas Figuras 2-4, esta cabeça de cortador 3 é ilustrada em umamaneira aumentada e mais detalhada. Esta cabeça de cortador 3 tem, de umamaneira conhecida, um anel de base anular 7, como também saliência abertaou fechada 8 localizada a uma distância do anel de base 7 na direçãolongitudinal e entre qual braços 9 se estendem distribuídos a intervalosregulares na direção periférica do anel de base 7. Este braços 9 se estendemhelicoidalmente e são curvados convexamente para o exterior devido àdiferença em diâmetro entre o anel de base 7 e a saliência 8. Como pode servisto na Figura 3, os braços 9 são presos ao anel de base 7 a um ângulo agudoe não correm tangencialmente com relação ao anel de base 7 lá, mas viradopara fora a um ângulo leve. A saliência 8 é provida com um rosca de parafusointerna 22 para a fixação da cabeça de cortador ao eixo de acionamento 21.

Uma série de adaptadores 12 está em cada caso arranjada naborda curvada convexamente radialmente mais externa 11 dos braços 9, quaisadaptadores são capazes de executar uma ação cortante no material de solo afim de cortá-lo solto. Os dentes (não mostrados) são normalmente providos demodo removível aos adaptadores 12 na cabeça de cortador 3 de tal modo queeles possam ser substituídos uma vez que um certo grau de desgaste ocorreu.Fendas ou aberturas longitudinais 10 são providas entre os braços 9, por quaisfendas ou aberturas IOo material de solo cortado pode entrar no interior dacabeça de cortador 3. Isto é estimulado pela forma helicoidal dos braços 9,como também pelo orientação ligeiramente oblíqua, quer dizer nãotangencial, relativa ao anel de base 7.

Tal cabeça de cortador 3 é conhecida per se, e pode sofrer doproblema do que o material de solo que entrou no interior do cabeça decortador 3 em alguns casos flui fora do último. Isto pode ser devido àorientação angular da cabeça de cortador, mas também pode ser devido àsforças centrífugas que ocorrem durante rotação da cabeça de cortador 3. Épossível prevenir material de solo cortado recebido no interior da cabeça decortador 3 de fluir fora por meio de válvulas de não retorno ou abas de nãoretorno 13. Estas abas de não retorno 13 são, por um lado, presas a um braço9, em particular aos painéis 16 disso, no local de uma parte de fixação 14,enquanto, por outro lado, sua extremidade livre 15 pode contatar um braçovizinho 9 ou o painel 16 disso, como ilustrado na vista da Figura 4.Como é ilustrado na Figura 3, as válvulas de não retorno 13são presas à superfície 17 viradas radialmente para fora dos braços 9 e, naposição fechada, vem se achar contra a superfície 18 virada radialmente paradentro de um braço vizinho. Na concretização ilustrada, as válvulas de nãoretorno 13 estão situadas entre cada par de braços vizinhos 9, mas isto não éimperativo. Também é possível para pares de braços vizinhos sem válvulasestarem presentes.

Na posição fechada das válvulas de não retorno 13, as ultimasfazem que material de solo que está contido no interior da cabeça de cortador3 não só flua fora ou faz isto mais difícil. Por causa de tal deslocamento, asválvulas de não retorno 13, afinal de contas, serão fechadas, conduzindo amaterial de solo deste tipo ser forçado a permanecer dentro do interior dacabeça de cortador 3, de tal maneira que isto possa então ser aspirado. Poroutro lado, por causa do material de solo e água que flui dentro, comoresultado do dispositivo de aspiração, cada válvula 13 pode ser mantidafacilmente em uma posição empurrada aberta, de tal maneira que a operaçãonormal da cabeça de cortador 3 não seja afetada.

Como é ilustrado nas Figuras 3 e 4, as válvulas 13 não têm quese estender através do comprimento inteiro dos braços 9, embora isto seja,certamente, possível. Na variante ilustrada, as válvulas 13 estão só perto dessaseção dos braços 9 que está adjacente ao anel de base 7. Isso é onde asmaiores forças centrífugas ocorrem, devido ao grande diâmetro da cabeça decortador 3 nessa área. Posicionar as válvulas 13 nessa área é portanto muitoefetivo, de forma que também é possível achar o equilíbrio certo entre, porum lado, água e material de solo cortado fluindo dentro e, por outro lado,material de solo de bloqueio fluindo fora.

Embora uma cabeça de cortador seja descrita acima, os braçosou lâminas de qual estão a um ângulo, a invenção também relaciona-se a umacabeça de cortador tendo braços ou lâminas que não estão a um ângulo.A seção longitudinal na Figura 5 mostra a posição da cabeça decortador 3, do eixo de acionamento 21 e do tubo de aspiração 4 com relação umao outro. O eixo de acionamento 21 é atarraxado na saliência 8 e suportado pelomancai de haste 24. Além disso, uma blindagem 23 está presente, qual estásituada dentro da base 7 e conectada ao tubo de aspiração 4.

Claims (13)

1. Cabeça de cortador (3) para uma draga por aspiração decortador (1) pretendida para ser montada rotativamente sobre um eixo decentro de cabeça de cortador com relação a um dispositivo de aspiração (4)para aspirar para cima material que foi cortado solto pela cabeça de cortador(3) do fundo (7) de um corpo de água (6), cuja cabeça de cortador (3)compreende um anel de base (7), uma saliência (8) localizada a uma distânciado anel de base (7) na direção do eixo de centro, como também umapluralidade de braços (9) que se estendem do anel de base (7) à saliência (8) esão distribuídos a intervalos regulares na direção periférica, cada um dosquais braços (9) tem uma série de dentes (12) localizados nas partesradialmente mais externas (11) do braço (9) e dirigidos para fora a um ângulocom relação à direção periférica, a direção de rotação da cabeça de cortador(3) sendo fixada de tal maneira que os dentes (12) executem um movimentocortante, caracterizada pelo fato de que o meio de não retorno (13-15) seestende entre pelo menos dois braços vizinhos (9), cujos meios de não retorno(13-15) previnem um movimento do material cortado do eixo de centro para oexterior.

2. Cabeça de cortador (3) de acordo com reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que as dimensões transversais do saliência (8) sãomenores do que aquelas do anel de base (7).

3. Cabeça de cortador (3) de acordo com reivindicação 1 ou 2,caracterizada pelo fato de que o eixo longitudinal da seção de cada braço (9)que é adjacente ao anel de base (7) está a um ângulo agudo à tangente do anelde base (7) e o lado curvado convexamente (11) de cada braço (9) é desviadodo eixo de centro.

4. Cabeça de cortador (3) de acordo com uma dasreivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que painéis (16) sãoprovidos nos braços (9), quais painéis (16) estão no lado que é afastado dosdentes (12) de cada braço (9), e o meio de não retorno (13-15) interage comestes painéis (16).

5. Cabeça de cortador (3) de acordo com uma dasreivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o meio de nãoretorno (13-15) é preso a uma superfície (17) de um braço (9), cuja superfície(17) é desviada radialmente com relação ao eixo de centro, e é deslocávelentre uma posição onde ele interage e uma posição onde ele não interage comuma superfície (18) de um braço vizinho (9), cuja superfície (18) é viradaradialmente para dentro com relação ao eixo de centro.

6. Cabeça de cortador (3) de acordo com uma dasreivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o meio de nãoretorno (13-15) está localizado na seção de cada braço (9) que é adjacente aoanel de base (7).

7. Cabeça de cortador (3) de acordo com uma dasreivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o meio de nãoretorno (13-15) compreende elementos flexíveis, por exemplo feitos deborracha.

8. Cabeça de cortador (3) de acordo com uma dasreivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o meio de nãoretorno (13-15) compreende válvulas que são presas articuladamente a umbraço associado (9).

9. Cabeça de cortador de acordo com uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizada pelo fato de que o meio de não retorno (13-15)compreende válvulas esféricas, que são acomodadas em uma gaiola assimpara serem deslocáveis entre uma posição aberta e fechada.

10. Cabeça de cortador (3) de acordo com uma dasreivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o anel de base (7) éanular.

11. Cabeça de cortador (3) de acordo com uma dasreivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a saliência (8)compreende um espaço oco (19) virado para a direção do anel de base.

12. Draga por aspiração de cortador (1), compreendendo umdispositivo de aspiração provido com um tubo de aspiração (4) que pode serposicionado no corpo de água (6) dirigido para baixo a um ângulo, comotambém uma cabeça de cortador (3) como definida em uma dasreivindicações precedentes provida na extremidade livre do tubo de aspiração(4) e compreendendo um anel de base (7), uma saliência (8) localizada a umadistância do anel de base na direção do eixo de centro, como também umapluralidade de braços (9) que se estendem do anel de base (7) à saliência (8),cada um dos quais braços (9) tem uma série de dentes (12) localizados naspartes radialmente mais externas (11) do braço (9) e dirigidos para fora a umângulo com relação à direção periférica, a direção de rotação da cabeça decortador (3) sendo fixada de tal maneira que os dentes (12) executem ummovimento cortante, caracterizada pelo fato de que o meio de não retorno(13-15) se estende entre pelo menos dois braços vizinhos (9), qual meio denão retorno (13-15) previne efetivamente um movimento do material cortadodo eixo de centro para o exterior.

13. Método para remover material do fundo (20) de um corpode água (6) por meio de uma draga por aspiração de cortador (1),caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:prover uma draga por aspiração de cortador (1) provida comum dispositivo de aspiração tendo uma cabeça de cortador (3) como definidaem uma das reivindicações 1 a 10,cortar solto ou soltar o material de solo girando a cabeça decortador (3),produzir uma ação de aspiração no dispositivo de aspiração afim de criar um fluxo de água e material de solo cortado do interior da cabeçade cortador (3) e pelas aberturas (10) entre os braços (9) da cabeça de cortador(3),fechar pelo menos parcialmente as aberturas (10) entre osbraços (9) da cabeça de cortador (3) pelo meio de não retorno (13-15) quandoum fluxo na direção oposta ocorre.