ES2321119T3 - Cabezal de dragado para una tolva de aspiracion remolcada y proceso para dragar por medio de este cabezal de dragado. - Google Patents

Abstract

Cabezal de dragado (1) para una tolva de aspiración remolcada, que comprende una visera (2), rotativa alrededor de un primer eje (6) para remover el suelo, y un tubo de aspiración (31) conectado a la visera (2) para la extracción del suelo aflojado, caracterizado por el hecho de que el cabezal de dragado (1) está provisto de una placa de presión (21) que comprende un número de cuerpos de penetración con una forma principalmente de disco (22) sobre el lado de cara al suelo de la placa de presión (21), de tal manera que su borde circunferencial (23) es capaz de transferir fuerzas hacia el suelo.

Description

Cabezal de dragado para una tolva de aspiración remolcada y proceso para dragar por medio de este cabezal de dragado.

La presente invención hace referencia a un cabezal de dragado para una tolva de aspiración remolcada según el preámbulo de la reivindicación 1. En particular, la invención hace referencia a un cabezal de dragado que se conecta al conducto de dragado de una tolva de aspiración remolcada, que contiene una visera rotativa alrededor de un primer eje para el aflojamiento y extracción de suelo. Un tubo de aspiración se conecta en el cabezal de dragado para la extracción de la tierra aflojada.

Dicho cabezal de dragado es conocido por ejemplo en EP-A-0892116. En EP-A-0892116 se describe un cabezal de dragado para una tolva de aspiración remolcada, que comprende una estructura conectada a un tubo de aspiración en el cual se conecta una visera con una base abierta de forma abisagrada. La estructura está conectada a la tolva de aspiración remolcada por un conducto de dragado. El conducto de dragado no proporciona una conexión rígida entre el cabezal de dragado y la tolva de aspiración remolcada debido a los cambios inevitables en la profundidad del suelo. Por ello, el conducto de dragado consta habitualmente de un número de tramos de conducto conectados entre sí por juntas de cardán u otras conexiones abisagradas adecuadas. En el dragado de suelos bajo el agua, el cabezal de dragado con el conducto de dragado y el conducto de aspiración está habitualmente bajo el agua en una dirección inclinada en la parte posterior de la tolva de aspiración remolcada, hasta que topa con la base. Mediante el movimiento de navegación de la tolva de aspiración remolcada, el cabezal de dragado se arrastra sobre el suelo que tiene que dragarse, aflojando el suelo y aspirando éste fuera, por ejemplo, hacia una instalación de almacenamiento presente en la tolva de aspiración remolcada. Debido a la naturaleza no rígida de la conexión entre el cabezal de dragado y la tolva de aspiración remolcada no puede ejecutarse la fuerza sobre el cabezal de dragado. Sin embargo, el cabezal de dragado se mantiene en el suelo por el peso bajo el agua de las partes bajo el agua, es decir, el peso de las partes bajo el agua reducido por el peso del agua desplazada.

El cabezal de dragado conocido consta principalmente de un casco, directamente conectado a un conducto de aspiración del barco, y una visera conectada de forma abisagrada al casco por un primer eje, habitualmente, mientras se utiliza, colocado en una plano horizontal, y más o menos paralelo al suelo a dragar. La visera habitualmente tiene una pared superior y dos paredes laterales, y está abierta en la base. La visera conocida comprende una serie de dientes, montados sobre una biga paralela al primer eje, previstos para trinchar el suelo. Para un experto en la materia esta biga es conocida como una biga de dientes.

Sobre la base del casco conocido, cerca de la conexión de la visera, se proporciona habitualmente una serie de piezas de talón de desgaste - sin embargo, no son obligatorias en la invención - formando conjuntamente la denominada placa de talón. Es posible que las piezas de talón de desgaste estén provistas de un número de boquillas.

Mientras se draga, el cabezal de dragado se mueve a través del suelo, soportando el suelo el casco a través de la placa de talón. Ya que la visera es movible, al menos alrededor del primer eje, con independencia del casco, la visera descansa habitualmente en la base con su lado y/o, en funcionamiento, su lado curso abajo de la cara superior. Por la presente, las paredes penetrarán más o menos el suelo de un modo que depende de la dureza del suelo. Debido a la aspiración de la bomba de dragado en el lado del conducto de aspiración, se formará una depresión en el cabezal de dragado. Al hacerlo así se aspirará una parte del suelo a ser dragado junto con una cantidad de agua. En el contexto de esta solicitud curso abajo se refiere a la dirección opuesta a la dirección de navegación del navío (que corresponde a la dirección de dragado del cabezal de dragado). Curso arriba se refiere a la dirección de navegación (o dirección de dragado).

Sin embargo, el cabezal de dragado conocido tiene la desventaja de que solamente puede utilizarse para suelos relativamente blandos. De hecho, si el suelo resulta demasiado duro, los dientes del cabezal de dragado no serán capaces de penetrar lo suficiente el suelo bajo el peso de las partes que están bajo el agua, por un lado, prohibiendo a los dientes a realizar su trabajo y, por otro lado, provocando que el suelo sea aspirado de forma insuficiente. Para suelos en los que la composición consta parcialmente solamente de material más duro, la eficiencia de la producción de dragado se reduce sensiblemente, ya que principalmente el agua es aspirada. En el contexto de esta solicitud, la eficiencia hace referencia al volumen de suelo dragado por unidad de tiempo. Otro documento de la técnica anterior, NL 8501357, describe un cabezal de dragado según el preámbulo de la reivindicación 1, y unas cuantas etapas del método según la reivindicación 18.

En consecuencia, es un objeto de la presente invención proporcionar un cabezal de dragado para una tolva de aspiración remolcada que es capaz de dragar suelos duros con la suficiente eficiencia.

Para este fin, el cabezal de dragado según la invención se caracteriza por el hecho de que el cabezal de dragado está provisto de una placa de presión, que comprende un número de cuerpos de penetración principalmente con forma de disco en el lado orientado hacia el suelo de la placa de presión, de tal modo que su borde circunferencial es capaz de transferir fuerzas al suelo.

Al proporcionar una placa de presión con cuerpos de penetración en las proximidades de la visera, se ha observado según la invención, que el suelo duro en las proximidades del cabezal de dragado es fragmentado de forma efectiva. Ya que la superficie de disco de los cuerpos de penetración con forma de disco está montada principalmente perpendicular a la base de la placa de presión y además sobresalen parcialmente de la base, el borde circunferencial contacta con el suelo. El peso de las partes bajo el agua de la tolva de aspiración remolcada es de este modo se extiende sobre la superficie de contacto entre el cuerpo de penetración y el suelo. De esta manera, se crea la presión aparentemente suficiente para fragmentar el suelo duro. De este modo, las escamas de suelo creadas pueden ser aspiradas por el conducto de aspiración si así se requiere. Es sorprendente que los cuerpos de penetración son capaces de fragmentar el suelo duro, ya que en la fragmentación de dichos suelos duros, en una escala habitual de cabezales de dragado, se requieren fuerzas muy grandes.

El cabezal de dragado se arrastra sobre el suelo durante el cual contacta especialmente con el suelo por medio de los cuerpos de penetración. Por lo tanto es ventajoso a caracterizar que el cabezal de dragado en el montaje de los cuerpos de penetración en forma de disco rotatorios alrededor de su eje, siendo el eje perpendicular a la superficie del disco, donde el eje de rotación es principalmente perpendicular a la dirección de dragado. Por ello se necesita notablemente menos energía para mover la tolva de aspiración remolcada hacia delante con las velocidades habituales.

Otra ventaja del cabezal de dragado según la invención es que además del suelo que es fragmentado, las partículas fragmentadas del suelo son aspiradas con una buena eficiencia, lo que significa que la concentración de estas partículas en el agua aspirada es elevada.

Preferentemente, el cabezal de dragado, según la invención, se caracteriza por el hecho de que el cabezal de dragado comprende una visera, rotativa alrededor de un primer eje y que comprende al menos una placa de presión. Al comprender la placa de presión en la visera, la eficiencia por la cual las partículas fragmentadas son aspiradas puede mejorarse.

Al utilizar la depresión presente en el cabezal de dragado según la invención, de forma sorprendente, puede aplicarse la suficiente presión al suelo para incrementar la eficiencia del cabezal de dragado. Al incrementar de forma suficiente la superficie de aspiración del cabezal de dragado según la invención, en comparación con la habitual, la depresión media presente en el cabezal de dragado es suficientemente alta para llevar a cabo la presión del suelo necesaria. Esto también puede llevarse a cabo en aquellos casos donde puede esperarse que haya un cierre relativamente malo entre la visera y el suelo más duro.

Destacar que una placa de presión con cuerpos de penetración es conocido. Dichas placas de presión se utilizan, por ejemplo, en la perforación de túneles con rocas duras. Esta placa de presión de forma circular conocida con los cuerpos de penetración montados de forma concéntrica se monta sobre un brazo robótico de un vehículo oruga o una estructura estacionaria distinta, y se mueve giratoriamente hacia delante. Los ojuelos de piedra fragmentados, en dicha aplicación, son transportados habitualmente en una cinta transportadora en una condición seca.

También destacar que suelos duros bajo el agua pueden también dragarse al utilizar un dispositivo que es conocido por un experto en la materia como una draga de aspiración de corte. Dicha draga de aspiración de corte comprende un barco que está anclado en el suelo bajo el agua por los denominadas palas de ancla, que crean unos medios para absorber y pasar sobre las grandes fuerzas reactivas al suelo. En el otro lado del navío está guiada una escalera con un tubo de aspiración bajo el agua en una dirección inclinada. En el extremo de la escalera está unida una construcción, conformada a modo de jaula con barras, en la que están montados los perforadores. Esta construcción gira relativamente lenta (habitualmente en una velocidad de giro de 20 o 30 giros por minuto) en el suelo por lo que piezas grandes del suelo son reducidas con gran fuerza por medio de los perforadores. Dichas draga de aspiración de corte tienen la desventaja de que solamente pueden moverse con gran esfuerzo (económico). Además no son maniobrables y pueden, ciertamente en aguas que tengan que permanecer alcanzables, como por ejemplo puertos, provocan una gran molestia.

El cabezal de dragado según la invención se caracteriza preferentemente por el hecho de que el cabezal de dragado comprende una pluralidad de viseras, montadas de forma rotativa alrededor de los ejes, comprendiendo cada una de las viseras al menos una placa de presión, las viseras, consideradas en la dirección de dragado del cabezal de dragado, estando montadas de forma consecutiva y formando un conjunto sensiblemente continuo.

En dicha realización preferida puede alcanzarse una eficiencia mayor en el dragado. Al proporcionar un cabezal de dragado que comprende una pluralidad de viseras se obtiene un contacto mucho mejor con el suelo. Para el suelo que no sea habitualmente plano aunque pueda presentar diferentes desigualdades. Al proporcionar el cabezal de grado con diferentes viseras con la placa de presión los cuerpos de penetración permanecen en buen contacto con el suelo. De este modo, la fuerza de presión total ejercida sobre el suelo se extiende adecuadamente sobre el suelo. Debido a ello, casi cada cuerpo de penetración puede realizar su acción de fragmentación, incrementando así el volumen de suelo fragmentado por unidad de tiempo (la eficiencia). En esta realización preferida las viseras están montadas de forma consecutiva, articuladas de forma separada. Las viseras necesitan formar un conjunto principalmente continuo. El conjunto de viseras está así conectado al conducto de aspiración a través de la visera curso arriba en el conjunto de las viseras. Se entiende principalmente por conjunto continuo, en el contexto de esta solicitud, como las diferentes viseras conectadas entre sí de modo que se mantiene sensiblemente la fuerza de aspiración del conducto de aspiración a través de todo el conjunto continuo.

Si la visera, placa de presión o cuerpos de penetración se mencionan en la descripción, en el contexto de esta solicitud, también deben de considerarse una pluralidad de viseras, placas de presión y cuerpos de penetración.

Para asegurar que existe, por un lado, una suficiente estanqueidad entre la visera y el terrero y que, por otro lado, puede llevarse a cabo el dragado con suficiente eficiencia, el cabezal de dragado según la invención está provisto preferentemente de una visera con placa de presión, estando la placa de presión conectada de forma rotativa alrededor de un tercer eje en el cabezal de dragado y/o la visera, extendiéndose el tercer eje sensiblemente perpendicular a la dirección de dragado. Más preferentemente, la placa de presión está conectada al cabezal de dragado y/o la visera por medio de una conexión elástica. Al suspender elásticamente la placa de presión, se lleva a cabo la nivelación de un primer suelo ondulado después del dragado. Si una placa de presión con cuerpos de penetración, que se acompaña de una fuerza de reacción. Esta fuerza reactiva, que naturalmente depende de la constante del muelle, da lugar a una penetración adicional. Tras pasar un valle, el muelle se relajará provocando que las fuerzas de reacción disminuyan, y también así la penetración. Otro beneficio es que al suspender elásticamente la placa de presión ésta se carga menos por torsión, lo que beneficia la fiabilidad durante su funcionamiento.

Más preferentemente, la placa de presión está unida de manera rotativa alrededor del segundo y/o tercer eje al cabezal de dragado y/o visera en un lado y por el otro lado por medio de una conexión de resortes. Como resultado, la fuerza ejercida por los cuerpos de penetración sobre el suelo se dobla debido a la creación de una acción de palanca.

Resulta ventajoso que el cabezal de dragado según la invención esté provisto de sellantes, que sellan al menos parcialmente la abertura entre partes, como la visera y la placa de presión, y/o entre una parte como la visera y el suelo.

Al proporcionar sellantes se consigue que la fuerza de aspiración proporcionada por el conducto de aspiración succione fuertemente el cabezal de aspiración sobre el suelo, creando así un vacío al menos parcial en el espacio delimitado por la visera y/o placa de presión y/o el suelo. El efecto de aspiración provoca que la tensión de suficiente compresión bajo los cuerpos de penetración pueda desarrollarse en el suelo, así éste se rompe, se descama o de otro modo se colapsa.

El cierre de la abertura entre las partes puede realizarse mediante medios conocidos para el experto en la materia. Sin embargo, es ventajoso que el cabezal de dragado según la invención se caracterice por el hecho de que los sellantes comprenden una tira de material flexible, extendiéndose la tira sobre la abertura y estando unida al menos a un lado de la abertura de la parte. Si los sellantes están solamente conectados en un lado de la abertura que se extiende en la parte, entonces preferentemente se utiliza un material que sea suficiente rígido para hacer contacto con un tope, ubicado en el lado opuesto de la abertura. Este tope puede ser parte de la pared de una parte, como por ejemplo la visera. Para el cierre entre la visera y/o la placa de presión, se forma el tope por la superficie del suelo.

Si los sellantes están unidos a las partes en ambos lados de la abertura a abarcar entonces se utiliza, preferentemente, un material que sea lo suficiente flexible para acomodar el movimiento mutuo de las dos partes. En esta realización además es ventajoso proporcionar material más flexible que el estrictamente necesario para abarcar la abertura. Cuando la abertura es pequeña el material flexible puede encontrarse, en dicho caso, en una condición más o menos doblada. El movimiento mutuo de las dos partes puede simplemente acomodarse, en una abertura alargada que se ensancha, al desplegar los pliegues.

Al ponerse en marcha preferentemente el cabezal de dragado según la invención, de tal manera que la placa de presión esté montada de forma rotativa alrededor de un segundo eje (7) en la visera, puede alcanzarse una mejora adicional en la eficiencia. En esta realización, un incremento de los cuerpos de penetración permanecerán en contacto con el suelo, debido a que la acción de fragmentación se incrementa y también se consigue una mejor estanqueidad entre el suelo y la placa de presión. Para un buen funcionamiento se recomienda que la presión del suelo por cuerpo de penetración permanezca entre ciertos límites. Cuando la presión del suelo es demasiado grande, el cuerpo de penetración puede dañarse y cuando la presión del suelo es demasiado pequeña, el efecto de la excavación es mínimo. Por lo tanto, es un objeto que todos los cuerpos de penetración del cabezal de dragado contacten con el suelo básicamente de forma
simultánea para propagar toda la presión del suelo, por consiguiente, sobre todos los cuerpos de penetración presentes.

Para mejorar la eficiencia en el dragado del suelo duro el cabezal de dragado según la invención se caracteriza preferentemente por el hecho de que el conjunto de viseras del cabezal de dragado visto desde arriba forma una superficie de aspiración sensiblemente rectangular, con una longitud y una anchura, y perpendicular a la dirección de dragado respectivamente, en el que los cuerpos de penetración en forma de disco se posicionan de tal modo sobre la anchura del plano de aspiración que dejan una banda de 20 a 80%, preferentemente de 40 a 60%, de la anchura vacante. Preferentemente, es una banda mediana. También las placas de presión del cabezal de dragado están preferentemente construidas de tal modo que tienen una parte rebajada cerca de la banda mediana de manera que la banda mediana contacta menos fácilmente con la superficie. De esta manera, se reduce el riesgo de que los cuerpos de penetración en ambos lados de la banda mediana pierdan contacto con el suelo.

Los cuerpos de penetración de dos viseras consecutivas pueden posicionarse en principio de cualquier manera con respecto el uno con el otro. Para incrementar además la eficiencia del dragado, sin embargo, es beneficioso montar un cuerpo de penetración en forma de disco en tresbolillo con respecto al cuerpo de penetración curso arriba más cercano, teniendo así una anchura operación mayor que un solo cuerpo de penetración.

En el contexto de esta solicitud a tresbolillo significa que, con respecto a la dirección de dragado, los diferentes cuerpos de penetración se posicionan inclinados uno después del otro y/o cercas entre sí, permaneciendo sus superficies discoidales sensiblemente paralelas a la dirección de dragado (es decir, los ejes de los discos se posicionan perpendicular a la dirección de dragado). De esta manera resulta ventajoso posicionar todos los cuerpos de penetración a tresbolillo entre sí de tal manera que forman una o más configuraciones en forma de abeto con l aparte superior que indica curso abajo y/o curso arriba. Al posicionar los cuerpos de penetración en tal manera la producción realizada será mayor que la producción acumulada de los cuerpos individuales separados.

Considerado en la dirección de la anchura del cabezal de dragado o el plano de aspiración, los cuerpos de penetración en forma de disco pueden posicionarse a una distancia deseada, quizás diferente, entre sí. La distancia mutua se determina, entre otras cosas, por las dimensiones de los cuerpos de penetración y el peso total bajo el agua, cercano a la fuerza de aspiración desarrollada por la acción de aspiración del conducto de aspiración. Aparte de que las propiedades del suelo son importantes, y especialmente la resistencia resistencia/tensión de compresión del suelo. Es claro que puede hacerse fácilmente una elección apropiada de la distancia mutua de los cuerpos de penetración por un experto en la materia. Debido a la simplicidad de la construcción, es ventajoso realizar la distancia mutua entre los cuerpos de penetración adaptable por placa de presión. De este modo, la distancia mutua entre los cuerpos de penetración puede adaptarse en función del tipo de suelo, optimizando así la producción. De este modo, una placa de presión con cuerpos de penetración dañados puede fácilmente substituirse por una nueva que no esté dañada. Una distancia intermedia especialmente apropiada a lo largo de la dirección de la anchura entre dos cuerpos de penetración consecutivos es entre 5 y 40 cm. Más preferentemente, entre 10 y 20 cm.

Con respecto a las dimensiones de los cuerpos de penetración puede destacarse que pueden elegirse dependiendo de las fuerzas de presión esperadas y la anchura operacional. El diámetro de los cuerpos de penetración puede variar de unos pocos centímetros a varios decímetros. En particular, los diámetros adecuados varían entre 5 y 80 centímetros. Los cuerpos de penetración con tales diámetros evidencian de un buen equilibrio entre la fuerza necesaria por metro avanzado y la eficiencia de dragado que se consigue, es decir, la cantidad de m^{3} de suelo dragado por segundo. Más preferentemente, el cabezal de dragado según la invención se caracteriza por el hecho de que el diámetro de los cuerpos de penetración en forma de disco (10) está situado entre 10 y 40 cm. Dichos diámetros preferibles llevan a cabo una penetración más profunda en ese mismo suelo. Por la presente, se alcanza una mayor eficiencia. Cuando el diámetro de los cuerpos de penetración puede resultar demasiado pequeño, de hecho mejorará la penetración, aún esto será a costa de la propagación de la tolva de aspiración remolcada, que experimentará un balanceo elevado o resistencia al dragado. Debido a la resistencia aumentada se necesita más fuerza de dragado.

Para facilitar el dragado y en particular la aspiración de los trozos del suelo fragmentado, el cabezal de dragado puede proporcionarse, si se desea, con al menos una serie de dientes que se extienden perpendicular a la dirección de dragado. Preferentemente, esta serie de dientes está ubicada en la visera y/o la placa de presión en frente de cada cuerpo de penetración. El posicionamiento de la serie de dientes con relación a las otras partes del cabezal de dragado según la invención, puede elegirse en función de las condiciones específicas del suelo a dragar. Por lo tanto, es posible posicionar la serie de dientes curso arriba y/o curso abajo de los cuerpos de penetración. En el caso de que la serie de dientes se posicione curso arriba en los cuerpos de penetración, los dientes asegurarán que cualquier perturbación posible presente y/o en el suelo duro, como por ejemplo, arcilla y/o arena, se extraiga hacia delante y/o permitiendo así los cuerpos de penetración realicen sus funciones en el suelo duro.

Si se desea, el cabezal de dragado según la invención puede estar provisto de al menos una serie de boquillas de inyección para inyectar agua, preferentemente bajo una alta presión. La aplicación de boquillas de expulsión para la inyección de agua, preferentemente bajo alta presión, es por si mismo conocido para dragar suelos compactados de forma suelta y blandos, como por ejemplo, suelo arenoso. La eficiencia del dragado en tales suelos se determina, por un lado, por los dientes presentes en la visera, de manera que al pasar la cabeza de dragado sobre el suelo, se corta una turba del suelo. El suelo cortado de este modo puede ser aspirado. El cabezal de dragado conocido también puede comprender boquillas de inyección que inyectan agua bajo alta presión, por ejemplo, en las piezas de talón de desgaste. Presiones habituales se colocan, por ejemplo, entre 10 o 200 bares, aunque también es posible presiones de hasta 2500 bares. Esto hace posible aspirar arena extra, ya que el suelo a ser dragado consta de granos apilados, que siguen adelante debido a su propio peso. Este balance de compactación es perturbado al añadir agua bajo alta presión, de modo que fluidiza la arena, que sí puede ser aspirada más fácilmente.

Es sorprendente que el uso de boquillas de inyección en el cabezal de dragado de acuerdo con la invención, resulte ventajoso para la eficiencia en el dragado cuando el cabezal de dragado se utiliza en suelos duros.

Las boquillas de inyección pueden, según la invención, montarse curso arriba y/o curso abajo y/o cerca de la placa de presión con los cuerpos de penetración. En un montaje curso abajo el fluido, inyectado en el suelo al menos parcialmente fragmentado bajo alta presión por ejemplo 2000 bares, cooperarán en la evacuación de las escamas del suelo a través del conducto de aspiración, y/o reduciendo además el tamaño y/o en fluidizar las partes ya rotas del suelo. En un montaje curso arriba el fluido inyectado en el suelo parcialmente fragmentado bajo alta presión, cooperará en la extracción de capas de suelo más blandas del suelo, definiendo mejor la superficie del suelo, sobre la cual pueden adherirse mejor los cuerpos de penetración. En un montaje cerca de la placa de presión que comprende los cuerpos de penetración el fluido se inyecta bajo alta presión en el, si es necesario, suelo duro aún no fragmentado por debajo un cuerpo de penetración. Por la presente, el fluido penetra las fisuras ya parcialmente formadas y por lo tanto acelerarán la fragmentación del suelo. Ya que los chorros evacuan las partículas del suelo fragmentadas el desgaste de los cuerpos de penetración también se reducirá.

La posición del sólido de presión que comprende los cuerpos de penetración o la pluralidad de sólidos de presión con relación a la visera puede seleccionarse de forma arbitraria. De este modo, es posible que el sólido de presión, con relación a la dirección de dragado del cabezal de dragado durante el funcionamiento, sea antes (curso arriba de) de la visera. En ese caso el sólido de presión puede montarse en un conducto de conexión proporcionado. El material fragmentado por el sólido de presión es aspirado cuando pasa la visera.

La invención también hace referencia a un proceso para fragmentar y/o dragar suelos bajo el agua al menos parcialmente duros con una tolva de aspiración remolcada, provista de un cabezal de dragado según la invención.

Otros detalles y ventajas del dispositivo de acuerdo con la invención resultarán evidentes a partir de las figuras incluidas y la descripción de realizaciones preferidas de la invención, sin limitar por ello la invención. Las referencias numéricas hacen referencia a los dibujos adjuntos.

La figura 1 muestra una vista en alzado esquematizada de un cabezal de dragado de acuerdo con la invención.

La figura 2 muestra una reproducción esquematizada de una sección longitudinal del cabezal de dragado según la figura 1.

La figura 3 muestra de forma esquematizada una vista en planta del cabezal de dragado según la invención e ilustra de forma esquematizada una superficie de aspiración delimitada por una pluralidad de viseras, y un emplazamiento preferido de los cuerpos de penetración.

La figura 4a muestra una vista posterior de una sección transversal, a lo largo de la línea 6b, del cabezal de dragado de la figura 3.

La figura 4b muestra una vista posterior de detalle de los sellantes del cabezal de dragado de la figura 1.

La figura 5 muestra de forma esquematizada una sección longitudinal de un cabezal de dragado según la invención sobre una superficie dura.

La figura 6 muestra una reproducción esquematizada de un corte longitudinal del cabezal de dragado según la invención con una visera.

La figura 7 muestra de forma esquematizada en una vista en alzado un detalle de una placa de presión que comprende cuerpos de penetración.

La figura 8 finalmente muestra en una vista posterior una sección transversal a lo largo de la línea A-A' del cabezal de dragado de la figura 6.

El cabezal de dragado 1 para una tolva de aspiración remolcada según la invención, en funcionamiento, se mueve sobre la superficie del suelo 50 en la dirección de la flecha P. El cabezal de dragado 1, según la invención, está montado en el extremo del conducto de aspiración 31 y conectado a éste. En una primera realización, el cabezal de dragado 1 está provisto de viseras diferentes conectadas mutuamente 2a, 2b, 2c, ..., como se muestra en la figura 1. Cada visera 2a, 2b, 2c, ... comprende al menos paredes laterales 3 (3a, 3b, 3c, ...), una pared posterior 4 (4a, 4b, 4c, ...), una placa superior 5 (5a, 5b, 5c, ...) con posiblemente una parte arqueada, que permanece en contacto íntimo, mientras que la visera gira alrededor de su eje 6 (6a, 6b, 6c, ...), con una banda de estanqueidad conectada a la pared posterior 4, por ejemplo, una banda de caucho, siendo parte de las partes fijadas que están montadas en el cabezal de dragado 1. Durante el dragado, se mantiene una depresión en el cabezal de dragado 1 para poder aspirar las partículas del suelo duro aflojadas y otras partículas del suelo a través del conducto de aspiración 31. De acuerdo con la invención, el suelo duro 50 se fragmenta y se afloja por la acción del sólido de presión 20 (tal como se muestra en la figura 4a) que puede ubicarse curso arriba y/o curso abajo y/o en el interior de la visera 2. Preferentemente, el sólido de presión 20 comprende una placa de presión 21 alojada en cada una de las viseras 2a, 2b, 2c, ..., conectada de forma abisagrada alrededor de un segundo eje 26 a la visera 2. El eje de rotación 26 en esta realización es principalmente paralelo a la dirección de dragado P. En la placa de presión 21 se incluye un número de cuerpos de penetración 22 en forma de disco. Los cuerpos de penetración 22 tienen forma de disco, siendo la superficie discoidal (perpendicular al eje del disco 27) sensiblemente paralela a la dirección de dragado P. Los cuerpos de penetración 22 son preferentemente circulares y están soportados con una pequeña parte de su borde circunferencial 23 en la base 50. A fin de mantener la resistencia al balanceo sobre el suelo 50 tan lenta como sea posible, los cuerpos de penetración están suspendidos por articulaciones 24 en la placa de presión 21, de manera que puedan girar alrededor de su eje 27. El conjunto de las viseras mutuamente conectadas 2a, 2b, 2c, ... es, si se desea, proporcionado sobre la superficie inferior del curso arriba de una placa de talón 8. La placa de talón 8, por un lado, asegura el soporte suficiente para el cabezal de dragado 1 sobre la base 50 y, por otro lado, asegura la estanqueidad suficiente contra la posible aspiración de agua en el lado curso arriba. El cabezal de dragado 1 según la invención tiene la ventaja de que placa de talón 8 puede omitirse. En dicha realización, su función es asumida por los cuerpos de penetración 22 del sólido de presión situados más curso arriba 20, que está preferentemente conectado de forma rígida al cabezal de dragado. Es preferible que el cabezal de dragado esté provisto de un número de boquillas de inyección 9 que puedan inyectar agua, posiblemente bajo alta presión, al suelo. Los conductos de agua necesarios para que pueda suministrarse a lo largo del conducto de aspiración. Durante el dragado por parte del cabezal de dragado sobre el suelo, los cuerpos de penetración 22 desarrollarán una gran presión sobre el suelo duro 50 en el que éste está al menos parcialmente fragmentado cerca de la superficie de contacto entre el cuerpo de penetración 22 y el suelo 50. Preferentemente, cada visera 2a, 2b, 2c, ... es por la presente presionada sobre el suelo. Esto se lleva a cabo por el montaje de las viseras de forma abisagrada alrededor de sus ejes 6. Barras de control 10a, 10b, 10c, ... pueden proporcionarse para limitar la desviación angular de una primera visera con relación a una segunda visera, directamente conectada a ésta, tal como se muestra en la figura 5. Los chorros de agua inyectados, preferentemente dirigidos a la parte inferior que se sitúa directamente por debajo de un cuerpo de penetración, pueden ayudar a desenterrar arena o partes de tierra dura sedimentada, que seguidamente pueden también aspirarse más fácilmente. Al mismo tiempo los dientes 11, que están, si se desea, montados en una parte de las viseras 2 y que se encuentran, por ejemplo, por detrás de las boquillas de inyección 9, cortarán la arena suelta u otros materiales del suelo. Detrás de estos dientes 11, o en vez de estos dientes 11, si se desea, puede proporcionarse una segunda serie de boquillas de inyección 9 cerca de la pared posterior que cierra la visera 2 en el extremo posterior. La segunda serie de boquillas de inyección puede subdividirse en una primera serie de boquillas de inyección, que señalan hacia los dientes 11 y/o los cuerpos de penetración y una segunda serie de boquillas de inyección que están dirigidas verticalmente o casi verticalmente hacia abajo. Los chorros inyectados por las boquillas de inyección señalan por ejemplo hacia el interior de la visera. Las boquillas de inyección están previstas para fluidificar mejor el suelo, es decir, más profundo, cerca de la pared posterior y para fragmentar y aflojar el suelo duro parcialmente aflojado.

La penetración de los cuerpos de penetración 22 en el material de suelo duro 50 puede llevarse a cabo a cualquier profundidad deseada, dependiendo de los tamaños de los cuerpos de penetración 20, la energía suministrada, las propiedades específicas del suelo 50, etc. Es posible proporcionar medios para ajustar la profundidad de la penetración. De este modo, es posible, por ejemplo, que la placa de presión 21 con los diferentes cuerpos de penetración 22 esté conectada inmediatamente a la pared posterior que puede ser substituida, en particular a lo largo de una traslación ubicada en una plano situado paralelo a la pared posterior 4 de la visera. En el caso de un funcionamiento hidráulico este ajuste en altura tiene lugar en el puente de la tolva de aspiración remolcada. El montaje ajustable en altura de la pared posterior 4 y/o los cuerpos de penetración 22 aumenta por ello la eficiencia del nuevo cabezal de dragado 1, ya que la profundidad de penetración puede ajustarse de forma óptima en función de las propiedades del suelo y totalmente independiente de la penetración de la visera en el suelo.

Otra realización del cabezal de dragado según la invención se muestra en la figura 6. En lugar de proporcionar la visera con múltiples viseras conectadas mutuamente, cada una con su propia placa de presión (destacar que según la invención no es necesario proporcionar una placa de presión a cada visera), en esta realización solamente se utiliza una visera 1, donde está dispuesto al menos un sólido de presión 20 (figura 7) con cuerpos de penetración 22. La visera está provista de nuevo con sellantes, como ya se ha mencionado anteriormente para un cabezal de dragado con múltiples viseras, y que se muestra en la figura 8. Al proporcionar una visera, si se desea con una gran longitud (por ejemplo, varios metros), se obtiene un mejor sellado de la superficie del suelo y del agua que la envuelve, lo que beneficia la eficiencia en el dragado.

Para garantizar una estanqueidad suficiente entre la visera y el suelo y de otra manera garantizar una eficiencia suficiente en el dragado, el cabezal de dragado 1 de acuerdo con esta realización está provisto de una visera 2 con la placa de presión 21, donde la placa de presión 21 rotativa alrededor de un tercer eje 29 está montada en el cabezal de dragado 1 y/o en la visera 2, cuyo tercer eje 29 se extiende sensiblemente perpendicular a la dirección de dragado P.

En el montaje de la placa de presión 21 rotativa alrededor de un eje 29, los cuerpos de penetración 22 están más capacitadas para seguir el perfil del suelo. Obviamente, puede elegirse la distancia mutua entre los puntos de articulación 26 y/o 29 de dos placas de presión 21 consecutivas en un amplio intervalo, dependiendo la elección, entre otras cosas del suelo. Otra realización mejorada tiene placas de presión 21 que pueden conectarse al cabezal de dragado 1 y/o la visera 2 a través de una conexión elástica 28. Dicha conexión elástica 28 es realizable fácilmente por un experto en la materia y preferentemente se ejecuta de tal modo que la placa de presión 21 con los cuerpos de penetración 22 pueda realizar una traslación sensiblemente perpendicular a la superficie del suelo 50. Al suspender elásticamente la placa de presión se consigue que se nivele el primer suelo ondulado 50 después de dragar. Si una placa de presión 21 con cuerpos de penetración 22 se acerca a una colina el muelle 28 se comprimirá lo que implica un incrementa de la fuerza reactiva sobre el suelo. Este incremento de la fuerza reactiva, que depende naturalmente de la constante elástica del muelle, da lugar a una penetración adicional de los cuerpos de penetración 22 en el suelo. Tras pasar un valle, el muelle 28 se relajará lo que provoca la reducción de las fuerzas reactivas, reduciendo también la penetración. Otro beneficio es que al suspender de forma elástica el sólido de presión 20, éste está menor cargado por torsión por desigualdades del terrero, lo que beneficia la fiabilidad del cabezal de dragado. Por la acción de absorción de los choques los cuerpos de penetración 22 experimentarán también menos daños.

La conexión elástica 28 puede llevarse a cabo de todas las formas posibles disponibles por un experto en la materia. De este modo, es posible utilizar sistemas elásticos mecánicos, neumáticos y/o hidráulicos. Estos tienen la ventaja de que puede ajustarse la constante elástica, según la condición y las propiedades del suelo.

Tal como se muestra en la figura 6 y 7, la placa de presión 21 está en un lado, si se desea, montada rotativa alrededor del segundo eje 26 y/o el tercer eje 29 con el cabezal de dragado 1 y/o la visera 2, y en el otro lado con una conexión elástica 28. En la figura 6 se muestra una realización en la cual el lado curso arriba de la placa de presión 21 está conectada rotativa alrededor de un tercer eje 29 a la visera 2. El lado curso abajo está conectado a la visera 2 por una conexión elástica 28. Al proporcionar consecutivamente los cuerpos de penetración 22 en la placa de presión 21 en un punto ubicado entre los puntos de conexión (eje 29 y muelle 28) se obtiene una acción de palanca. Debido a la acción de palanca, la fuerza ejercida por el muelle 28 tiene que ser solamente una fracción de la presión del suelo necesaria que tiene que ejercer el cuerpo de penetración.

Naturalmente, si se desea, también pueden utilizarse en la realización solamente una visera, dientes, boquillas de inyección, como se ha descrito anteriormente para una realización con una pluralidad de viseras conectadas.

Para evitar que el agua suministrada se suministre a través de los lados relativamente no productivos de la visera 2, preferentemente, el cabezal de dragado está bien sellado en estas ubicaciones. Preferentemente, las paredes laterales 3 y 4 de la visera están bien sellados. Cuando se utiliza el cabezal de dragado según la invención sobre suelos duros esta penetración se ve dificultada.

Por lo tanto, el cabezal de dragado está provisto preferentemente de sellantes 40. Al proporcionar los sellantes 40 se consigue que la fuerza de aspiración que se origina en el conducto de aspiración 31 succionará fuertemente el cabezal de dragado 1 en el suelo 50, creando así un vacío al menos parcial en el espacio delimitado por la visera 2 y/o la placa de presión 21 y/o el suelo 50. Esta acción de aspiración asegura que pueda desarrollarse la suficiente tensión de compresión bajo los cuerpos de penetración 22 en el suelo 50, de manera que éste se rompa, se haga pedazos o de otra manera se colapse. Al proporcionar, según la invención, un número de viseras conectadas 2a, 2b, 2c, ... mejora adicionalmente la tensión de compresión.

En el caso de la realización preferida del cabezal de dragado mostrado en las figuras, los sellantes 40 comprenden una placa de cierre 41, que está alojada de forma deslizante en altura, en una ranura ajustable en altura 42 y contenida aquí por medio de un resalte 43. La ranura 42 se aplica en una placa de suspensión 44, que está conectada a la visera 2. Las dimensiones se eligen de tal manera que las placas de cierre 41 puedan colocarse sobre el suelo 50, donde las diferencias de nivel ocasionales puedan absorberse en una traslación de la placa de cierre 41 en la ranura 42. La estanqueidad puede mejorarse, si se desea, mediante el incremento de peso de las placas de cierre 41. Preferentemente, el borde inferior 45 de la placa de cierre es relativamente plano. Un espesor adecuado del borde inferior 45 se sitúa, por ejemplo, entre 5 y 20 cm. Si se desea, el borde inferior está provisto de un recubrimiento de caucho.

Para poder ajustar la depresión en el interior del cabezal de dragado 1, éste puede estar provisto de una válvula de regulación articulable 13 que puede cerrar al menos parcialmente el extremo posterior 4. Si la depresión resulta demasiado alta de modo que el cabezal de dragado tenga dificultades para dragar o los cuerpos de penetración 22 experimenten un riesgo de dañarse demasiado grande, el agua del exterior del cabezal de dragado 1 puede entrar al abrir la válvula de regulación 13, de manera que la depresión caiga al menos parcialmente. Preferentemente, la válvula de regulación 13 está ubicada en el extremo posterior curso abajo 4. La válvula de regulación 13 puede ajustarse desde el barco o, si se desea, por medio de una medición automática bajo presión en la visera 2.

El sólido de presión 20 está preferentemente montado de forma rotativa alrededor de un eje de rotación 26. El sólido de presión 20 comprende una placa de presión 21, en el que están montados o sobre el cual están montados un número de cuerpos de penetración 22. Estos pueden girar alrededor de un eje 27 y están comprendidos en piezas de unión articulada 24. Los cuerpos de penetración 22 presionan a través de su borde circunferencial 23 sobre el suelo por debajo, de modo que se fragmenta. La fuerza de compresión necesaria se suministra por el peso total bajo el agua del cabezal de dragado 1 y el conducto de aspiración 31, y por la fuerza de aspiración producida por el cabezal de dragado según la invención.

En el caso ventajoso que el cabezal de dragado de acuerdo con la invención está provisto de un número de sólidos de presión 22, preferentemente, están montados entre sí tal que pueda cubrirse una anchura operacional más grande W que la anchura operacional W_{d} de un solo sólido de presión 22. Esto puede llevarse a cabo al montar los cuerpos de penetración 22 en formación, donde una segunda serie de cuerpos de penetración 22 se posiciona curso arriba respecto a una primera serie de cuerpos de penetración 22, comprendiendo una serie de cuerpos de penetración 22 montados de forma adyacente, siendo la anchura total de la serie más grande que la anchura total de la primera serie. Preferentemente, los cuerpos de penetración 22 están en tresbolillo de tal manera que la anchura operacional deseada W corresponde más o menos con la anchura total del cabezal de dragado, sin "crear espacios en éste". En tresbolillo los cuerpos de penetración con una distancia mutua, que se ajusta en función del tipo de suelo la producción obtenida, tiene una producción más alta que la producción acumulada por todos los cuerpos de penetración individuales.

Es también ventajoso que al menos dos cuerpos de penetración 22 estén montados de forma consecutiva uno después del otro en la dirección de dragado P, donde el último cuerpo de penetración (el sólido de presión posicionado curso abajo durante el funcionamiento) tiene una profundidad operacional igual o mayor que el cuerpo de penetración en frente de éste. De este modo, puede alcanzarse de forma simple y progresiva una gran profundidad operacional. Además, se reduce el desgaste de los cuerpos de penetración.

Con la combinación de las diferentes mejoras en un cabezal de dragado del tipo conocido, puede esperarse un incremento notablemente alto en la eficiencia del nuevo cabezal de dragado.

La invención no está limitada a las realizaciones comentadas en la memoria y pueden realizarse cambios sin apartarse del ámbito de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (20)

1. Cabezal de dragado (1) para una tolva de aspiración remolcada, que comprende una visera (2), rotativa alrededor de un primer eje (6) para remover el suelo, y un tubo de aspiración (31) conectado a la visera (2) para la extracción del suelo aflojado, caracterizado por el hecho de que el cabezal de dragado (1) está provisto de una placa de presión (21) que comprende un número de cuerpos de penetración con una forma principalmente de disco (22) sobre el lado de cara al suelo de la placa de presión (21), de tal manera que su borde circunferencial (23) es capaz de transferir fuerzas hacia el suelo.

2. Cabezal de dragado (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el cabezal de dragado (1) comprende una visera (2), que es rotativa alrededor del primer eje (6), y que comprende al menos una placa de presión (21).

3. Cabezal de dragado (1) según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que el cabezal de dragado (1) comprende una pluralidad de viseras (2a, 2b, 2c, ...), montadas de forma rotativa alrededor de los ejes (6a, 6b, 6c, ...), comprendiendo cada una de las viseras al menos una placa de presión (21), las viseras (2a, 2b, 2c, ...) consideradas en la dirección de dragado del cabezal de dragado, estando montadas de forma consecutiva y formando un conjunto sensiblemente continuo.

4. Cabezal de dragado (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por el hecho de que la placa de presión (21) está montada de forma rotativa alrededor de un segundo eje (26) en el cabezal de dragado (1) y/o en la visera (2), extendiéndose el segundo eje (26) sensiblemente paralelo a la dirección de dragado (P).

5. Cabezal de dragado (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por el hecho de que la placa de presión (21) está conectada al cabezal de dragado (1) y/o a la visera (2) de tal modo que puede girar alrededor de un tercer eje (29), extendiéndose el tercer eje sensiblemente perpendicular a la dirección de dragado (P).

6. Cabezal de dragado (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado por el hecho de que la placa de presión (21) está conectada al cabezal de dragado (1) y/o a la visera (2) por medio de una conexión elástica (28).

7. Cabezal de dragado (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado por el hecho de que el cabezal de dragado (1) está provisto de sellantes (40), para sellar al menos parcialmente la abertura mutua entre partes, tales como la visera (2) y la placa de presión (21), y/o entre una parte, tal como la visera (2), y el suelo.

8. Cabezal de dragado (1) según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que los sellantes (2) comprenden una placa de cierre (41), que está alojada de forma deslizante en la dirección de la altura, en una ranura de ajuste en altura (42) y está dispuesta en el interior por medio de un resalte (43), estando aplicada la ranura en una placa de suspensión (44) conectada a la visera (2).

9. Cabezal de dragado (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado por el hecho de que la visera (2) y/o el kit de viseras (2) del cabezal de dragado (1) visto desde arriba, forma una superficie de aspiración sensiblemente rectangular con una longitud (L) y una anchura (B) perpendicular a la dirección de dragado (P) respectivamente, en el que los cuerpos de penetración en forma de disco (22) están posicionados de tal modo que a lo largo de la anchura (B) del plano de aspiración dejan una banda mediana de la anchura (B) vacante.

10. Cabezal de dragado (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado por el hecho de que la visera (2) y/o el conjunto de viseras (2) del cabezal de dragado (1) visto desde arriba, forma una superficie de aspiración sensiblemente rectangular con una longitud (L) y una anchura (B), perpendicular a la dirección de dragado (P) respectivamente, montados los cuerpos de penetración en forma de disco (22) en una posición de tresbolillo con relación al cuerpo de penetración más próximo curso arriba (22).

11. Cabezal de dragado (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado por el hecho de que la visera (2) y/o el conjunto de viseras (2) del cabezal de dragado (1) visto desde arriba, forma una superficie de aspiración sensiblemente rectangular con una longitud (L) y una anchura (B), perpendicular a la dirección de dragado (P) respectivamente, en el que los cuerpos de penetración en forma de disco (22) están montados en una posición de tresbolillo entre sí, de tal modo que al menos se forma una configuración en forma de abeto.

12. Cabezal de dragado según cualquiera de las reivindicaciones 9-11, caracterizado por el hecho de que la distancia en la dirección de anchura (B) entre dos cuerpos de penetración consecutivos es adaptable.

13. Cabezal de dragado según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que la distancia en la dirección de anchura (B) entre dos cuerpos de penetración consecutivos está entre 5 y 40 centímetros y, preferentemente, entre 10 y 20 centímetros.

14. Cabezal de dragado según cualquiera de las reivindicaciones 1-13, caracterizado por el hecho de que el diámetro de los cuerpos de penetración en forma de disco (22) está entre 5 y 80 centímetros.

15. Cabezal de dragado según cualquiera de las reivindicaciones 1-13, caracterizado por el hecho de que el diámetro de los cuerpos de penetración en forma de disco (22) está entre 10 y 40 centímetros.

16. Cabezal de dragado según cualquiera de las reivindicaciones 1-15, caracterizado por el hecho de que la visera (2) está provista de una serie de dientes (11) que se extienden perpendicular a la dirección de dragado, estando los dientes ubicados curso arriba desde la placa de presión (21).

17. Cabezal de dragado según cualquiera de las reivindicaciones 1-16, caracterizado por el hecho de que el cabezal de dragado comprende al menos una serie de boquillas de inyección (9) para inyectar agua a alta presión.

18. Método para la rotura y/o dragado de suelos bajo el agua al menos parcialmente duros con una tolva de aspiración remolcada, equipada con el cabezal de dragado según cualquiera de las reivindicaciones 1-17, en el que el cabezal de dragado baja a una posición sobre la parte superior de la superficie del suelo y draga sobre ésta, contactando los cuerpos de penetración en forma de disco (22) al menos parcialmente la superficie del suelo, creando el conducto de aspiración (31) un vacío al menos parcial dentro del espacio sellado al menos parcialmente por sellantes (40) y delimitado por la visera (2), la placa de presión (21) y el suelo (50), de modo que los cuerpos de penetración en forma de disco (22) penetran el suelo (50) y provocan fisuras, siendo las escamas rotas del suelo al menos parcialmente succionadas por el conducto de aspiración.

19. Método según la reivindicación 18, caracterizado por el hecho de que la visera (2) está provista de una serie de dientes (11) que se extienden perpendicular a la dirección de dragado, cuyos dientes penetran al menos parcialmente el suelo posiblemente fragmentado durante el dragado.

20. Método según la reivindicación 18 o 19, caracterizado por el hecho de que el cabezal de dragado comprende al menos una serie de boquillas de inyección (9) para inyectar agua bajo alta presión en el suelo.