ES2327166T3 - Rodillo compartimentado de ingenieria civil. - Google Patents
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Abstract
Un rodillo para compactar un subsuelo, en particular para la construcción de carreteras, que comprende: un cuerpo del rodillo con un eje central; en el cual el cuerpo del rodillo está compuesto por una pluralidad de compartimentos (2), estando provistos los compartimentos (2) de manera distribuida en la dirección circunferencial alrededor, en el cual cada compartimento (2) comprende al menos una cámara (3) de fluido, en el cual las cámaras (3) de fluido en los compartimientos (2) se encuentran en comunicación de fluido unas con las otras, en el que se proporciona un medio de bombeo (28) para bombear fluido (3'''''''') entre las cámaras (3) de fluido en los compartimentos (2), que se caracteriza porque se proporciona una unidad de control, estando equipada dicha unidad de control para bombear fluido (3'''') desde una cámara (3) de fluido en un compartimento (2'''') que en ese momento se encuentra dispuesto detrás en relación con la dirección prevista del rodillo, a una cámara (3) de fluido en un compartimento (2'''''''') que en ese momento se encuentra dispuesta delante en relación con la dirección (4) prevista del rodillo.
Description
Rodillo compartimentado de ingeniería civil.
La invención se refiere a un rodillo para
compactar o apisonar un subsuelo, en particular para la construcción
de carreteras.
En la construcción de carreteras y en la de
nuevos campos deportivos y similares, actualmente se proporciona
temporalmente al subsuelo un paquete de arena. Eso sirve al
propósito de hacer que el peso de la arena compacte el subsuelo. En
este proceso, el paquete de arena presiona el agua para que salga
del subsuelo y comprima la masa del subsuelo. Después de que se
haya producido la compactación deseada del subsuelo, el paquete de
arena es retirado de nuevo, después de lo cual, dependiendo del uso
final contemplado, el subsuelo puede ser asfaltado, cubierto de
césped o similar.
La desventaja aquí es que se deben incorporar
grandes cantidades de arena, debido a que a menudo se requiere un
paquete de arena que tenga un grosor de un metro o más para este
procedimiento. Aplicar este paquete de arena requiere mucha mano de
obra. A continuación, un paquete de arena de este tipo tiene que
permanecer allí durante un largo tiempo, en particular entre 90 y
450 días con el fin de conseguir la compactación deseada.
Finalmente, la gran cantidad de arena tiene que ser retirada de
nuevo antes de que la carretera, campos deportivos o similares
contemplados puedan continuar su construcción. Tomando todo esto en
consideración, este procedimiento de compactación es un proceso
caro, laborioso y de larga duración.
Como alternativa al procedimiento que se ha
mencionado arriba, también se puede utilizar para compactar el
subsuelo un tipo diferente de cuerpo de compactación, tal como un
rodillo. Son conocidos distintos rodillos con los cuales las capas
subterráneas pueden ser compactadas. Tales rodillos generalmente
consisten en un cilindro de rodillo metálico que es giratorio
alrededor de un eje rotativo que forma parte de un vehículo. Además
de su propio peso, el cilindro de rodillo está cargado también con
una parte del peso del vehículo. Si se desea, el cilindro de
rodillo también se hace más pesado desde el interior con el fin de
añadir peso.
Por ejemplo, el documento norteamericano
3.662.657 muestra un rodillo de césped para un tractor, en el cual
se utilizan cuerpos de rodillo cilíndricos que pueden reemplazar las
ruedas traseras del tractor. En este caso, cada cuerpo del rodillo
comprende un cilindro de rodillo que contiene un compartimento de
agua concéntrico que está lleno con agua. Los cuerpos de rodillo
comprenden una parte hueca central alrededor del eje, mediante lo
cual pueden ser montados sobre los bujes respectivos. El
compartimento no está lleno con agua hasta después de que los
cuerpos de rodillo hayan sido montados sobre los bujes.
La desventaja aquí de nuevo es que estos cuerpos
de rodillo cargados con fluido todavía son relativamente grandes y
como consecuencia son difíciles de manejar. Para un tipo de
aplicaciones distintas de los rodillos de césped, tales como
construcción de carreteras, construcción de espacios deportivos y
similares que se han mencionado más arriba, a menudo se requiere
una presión de rodillo mayor. Esto incrementaría el tamaño de un
rodillo de acuerdo con el documento norteamericano 3.662 657 y como
consecuencia hace que el rodillo sea todavía más difícil de
manejar.
El objeto de la presente invención es solucionar
las desventajas que se han mencionado más arriba, al menos
parcialmente, o proporcionar una alternativa utilizable.
Este objeto se alcanza por medio de un rodillo
de acuerdo con la reivindicación 1. El rodillo aquí comprende un
cuerpo del rodillo que puede rodar sobre un subsuelo con el fin de
ejercer sobre el mismo una presión de compactación. El cuerpo del
rodillo está compuesto por una pluralidad de compartimentos que se
extienden en la dirección axial, que están distribuidos ajustados
en la dirección circunferencial alrededor de un eje central. Los
compartimentos del rodillo preferiblemente están conectados unos con
los otros. Es posible montar cuerpos de rodillo con un diámetro de
al menos 3 m, en particular hasta tanto como 10 metros, sin que esto
represente un obstáculo para un transporte por carretera rápido y
seguro, o haga dificultoso el manejo del mismo en sitio. Además,
esto hace posible transportar los compartimentos individuales por
lugares que son difíciles de alcanzar, por ejemplo callejones
estrechos. Además de un transporte más fácil, la producción de
compartimentos también es generalmente más sencilla en el caso de
que se tengan que construir cuerpos de rodillo con grandes
diámetros.
En particular, cada compartimento comprende al
menos una cámara de fluido. Después de que se haya alcanzado el
sitio deseado, los compartimentos pueden ser conectados entre sí, y
1 o más compartimentos se pueden llenar con fluido completa o
parcialmente, dependiendo de la presión de compactación deseada. De
esta manera, con un diámetro de rodillo de, por ejemplo, 10 metros,
se puede obtener una presión superior a 60 toneladas por metros de
anchura.
Más en particular, las cámaras de fluido en los
compartimentos se encuentran en comunicación del fluido unas con
las otras. Además de proporcionar los medios de bombeo para bombear
fluido entre las cámaras de fluido en los compartimentos y
controlar el medio de bombeo con una unidad de control, un
desplazamiento adecuado del fluido entre los compartimentos puede
producir una fuerza que impulse al rodillo. Aquí la unidad de
control está equipada de manera que durante el funcionamiento
bombea fluido desde una cámara de fluido en un compartimento que en
este momento se encuentra dispuesta detrás en relación con la
dirección del rodillo prevista, a una cámara de fluido en un
compartimiento que en ese momento se encuentra dispuesto delante en
relación con la dirección del rodillo prevista. Ventajosamente el
cuerpo del rodillo no necesita ser propulsado por un vehículo de
motor sino que puede funcionar ventajosamente como una unidad
autónoma. Es ventajosamente fácil seleccionar la velocidad de la
bomba - y como consecuencia la velocidad de propulsión a un nivel
bajo de manera que el efecto de compactación deseado ya se pueda
conseguir después de un pase con el rodillo sobre el subsuelo. Por
supuesto, también es posible trabajar el subsuelo con varios pases
del rodillo.
Se hace notar que el documento norteamericano US
4.861.187, que representa la técnica anterior más próxima, desvela
un compactador grande con rodillos y con un sistema de enfriamiento
para el motor y/o otros equipos, tales como el sistema hidráulico
del compactador. El sistema de enfriamiento está integrado en los
rodillos, que con este propósito son huecos y que están conectados
a un circuito de enfriamiento del líquido. Cada rodillo comprende
proyecciones huecas en su circunferencia. Se perforan orificios en
el rodillo a través de los cuales el líquido de enfriamiento pasa
libremente dentro y fuera de las proyecciones.
Sin embargo, el líquido de enfriamiento
solamente es bombeado para que entre y salga del mismo rodillo hueco
y no activamente dentro y fuera de las proyecciones. De esta
manera, como contraste a la presente invención, el flujo del
líquido de enfriamiento tiene un efecto de desaceleración en lugar
de una influencia de propulsión en la progresión del compactador
completo.
Realizaciones preferidas adicionales se
describen en las reivindicaciones dependientes. La invención también
se refiere a un procedimiento para usar un rodillo de acuerdo con
una de las reivindicaciones 15-17.
La invención se explicará con mayor detalle con
referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
la figura 1 es una vista en diagrama en
perspectiva del cuerpo del rodillo compuesto por una pluralidad de
compartimentos;
la figura 2 es una vista en diagrama en sección
transversal de una variante con un accionamiento de fluido;
la figura 3 es una vista que se corresponde a la
figura 1 con partes aplanadas;
la figura 4 es una vista que se corresponde a la
figura 1 de una variante con compartimientos cilíndricos; y
la figura 5 es una vista en diagrama en sección
transversal de la figura 1, que muestra una realización de una
unidad de bombeo.
En las figuras, el rodillo está indicado en su
totalidad por medio del número de referencia 1. El rodillo 1
consiste en una pluralidad de compartimientos interconectados 2
estancos a los fluidos, el cual por medio del llenado con fluido 3'
puede aplicar una presión sobre el subsuelo. El desplazamiento del
fluido 3' entre los compartimientos 2 puede producir una fuerza que
propulsa al rodillo 1.
El rodillo 1 puede ejercer una gran presión
sobre un punto y puede propulsarse a sí mismo, de manera que el
paquete de arena de acuerdo con la técnica anterior ya no es
necesario. Por ejemplo, un rodillo lleno de agua con un diámetro de
10 m puede suministrar una presión de 78 toneladas por metro de
anchura.
El rodillo 1 puede suministrar energía para la
propulsión en el plano vertical llenando más compartimientos 2 con
fluido en una mitad del rodillo 1 que en la otra mitad. El rodillo 1
se moverá en la dirección 4 de la mitad con el llenado más pesado,
como se indica en la figura 2.
Todos los compartimientos tienen al menos una
conexión 5 de fluido a través de la cual el fluido 3' puede ser
bombeado dentro y fuera del compartimiento 2. Si la conexión 5 se
encuentra situado en un lado del compartimiento 2, el punto más
bajo para bombear se puede encontrar colocando una manguera 6 con
una boquilla 7 de aspiración cargada en el compartimiento 2.
Por medio de una unidad de control (no
mostrada), por ejemplo un PLC, se puede realizar una selección de
uno o más compartimientos 2' que se deben vaciar por bombeo y se
puede realizar una selección entre uno o más compartimientos 2''
que se deben llenar por bombeo. Conectando los compartimientos 2
seleccionados a la aspiración o a la impulsión de una bomba de
fluido por medio de válvulas de desvío controlables significa que se
puede acumular la energía para mover al rodillo 1 en la dirección
deseada. La aireación y de desaireación son una parte de este
proceso.
Con el fin de impedir que el rodillo 1 se
voltee, o con el fin de evitar que se precisen estructuras para
impedir que esto suceda, la anchura del rodillo 1 puede tener que
ser mayor que su altura.
Si los compartimientos 2 están llenos
uniformemente en la anchura completa, el rodillo 1 será propulsado
en una línea recta. Si los compartimientos 2 están divididos
internamente en segmentos 2a, 2b, como se puede ver en la figura 1,
la dirección de propulsión puede ser influida en alguna medida por
un llenado desigual de los compartimientos divididos 2. La
dirección de propulsión también puede ser influida al conectar los
rodillos entre sí, de manera que un rodillo suministre más energía
hacia delante que el otro.
Los compartimientos 2 pueden ser de formas
diferentes, dependiendo de la aplicación. El rodillo 1 se propulsará
a sí mismo gradualmente (en un movimiento por sacudidas) si los
compartimientos 2 son en forma de sectores de un círculo que
conjuntamente proporcionan al rodillo 1 una forma exterior redonda
como la que se muestra en las figuras 1 y 2.
El rodillo producirá un impacto sobre el
subsuelo si los compartimientos no forman una forma externa redonda
y después de superar la posición del punto muerto el rodillo caerá
sobre el siguiente compartimento.
La figura 3 muestra una realidad una realización
en la cual los compartimientos 2 comprenden unas paredes
circunferenciales exteriores aplanadas 10. Si el rodillo 1 se
propulsa a sí mismo o es propulsado durante la operación, es
ventajoso que se produzcan vibraciones en el subsuelo cuando gira
desde un compartimiento al otro. Estas vibraciones locales
contribuyen a la compactación del subsuelo, como lo hace el impacto
del rodillo girando desde un compartimiento al otro.
La figura 4 muestra la variante en la cual el
rodillo está compuesto por una pluralidad de compartimientos
cilíndricos 15 montados en dos bastidores intermedios 16. Aquí los
compartimientos 15 están provistos de cámaras de fluido. También en
esta realización, el medio de bombeo u otros tipos de dispositivos
de accionamiento pueden ser acomodados en el espacio central 17 que
queda libre entre los compartimientos 15. Esto significa que esta
variante también puede ser en forma de una unidad autónoma.
Se puede ver en la figura 5 de cada cámara 3 de
fluido de cada compartimento 2 está provista de una conexión 20 de
salida de bombeo, que está conectada por medio de una válvula de
cierre 21 a una tubería 22 de salida de bombeo, y cada
compartimento también está provisto de una conexión 24 de entrada de
bombeo, que está conectada por medio de una válvula de cierre 25 a
una tubería 26 de entrada de bombeo. Las tuberías 22, 26 aquí son
en forma de líneas anulares que se extienden a lo largo de y/o a
través de las cámaras 3 de fluido. Una bomba 28 está provista entre
la tubería 22 de salida de bombeo y la tubería 26 de entrada de
bombeo. Los flujos pueden ser producidos entre ciertos
compartimentos 2 controlando la bomba 28 y las válvulas de cierre
21, 25 de una manera adecuada por medio de la unidad de control (no
mostrada). Un ejemplo de esto se indica como 30 estando la bomba 28
en funcionamiento y las válvulas de cierre 21', 25' abiertas. El
desplazamiento de peso apropiado en el interior del rodillo 1 hará
que el rodillo 1 sea propulsado en la dirección 4.
También es claramente visible en la figura 5 que
los compartimientos 2 en forma de sector son truncados, de manera
que se produce un espacio libre en el centro del cuerpo del rodillo.
Por ejemplo, la unidad de control (no mostrada) puede ser acomodada
en este espacio. El truncamiento significa además que se ahorra
material y que la altura de un compartimento individual permanece
limitada. Esto simplifica el transporte, por ejemplo por
carretera.
Son posibles muchas variaciones a la realización
que se muestra. Por ejemplo, los compartimientos individuales
pueden ser montados directamente conectados unos con los otros en un
bastidor intermedio, o se puede sujetar conjuntamente de otra
manera. La conexión es tal que los compartimientos son fáciles de
montar y de desmontar, y forma, por ejemplo, por medio de una
conexión deslizante o una conexión por pernos. Si se desea, un
elemento en forma de placa se puede ajustar alrededor del conjunto
de los compartimientos, y dicho elemento en forma de placa durante
el funcionamiento por último descansará contra el subsuelo sobre el
que va a trabajar. Los compartimientos también pueden ser de
diferentes formas, y en el estado montado pueden apoyarse unos
contra los otros o pueden estar separados. Si hay una pluralidad de
segmentos de compartimento dispuestos adyacentes unos a los otros
en la dirección axial, los citados segmentos pueden estar formados
por particiones colocadas internamente. En una variante también es
posible hacer que los segmentos de compartimento encuentren
completamente separados unos de los otros y conectarlos unos a los
otros durante el montaje. En todavía otra variante, los
compartimientos también se pueden obtener por paredes de partición
que se encuentran dispuestas de manera obturante dentro de un
elemento en forma de manguito y separar los compartimentos unos de
los otros. El medio de bombeo puede estar formado por una unidad de
bombeo externa, pero también puede estar acomodada dentro del
conjunto de compartimentos. Los compartimentos preferiblemente son
del mismo diseño. Esto simplifica la producción y también el
montaje. El fluido utilizado preferiblemente es agua, pero otros
fluidos o agente de llenado tal como, por ejemplo, arena también
son posibles.
De esta manera, se obtiene un rodillo que puede
ejercer una gran presión sobre el subsuelo, con el resultado de que
las capas de suelo son apisonadas. Si el rodillo consiste en
compartimentos en forma de sector con una forma externa redonda,
esto producirá una presión razonablemente uniforme. Si rodillo
consiste en un círculo de compartimentos que no forman un exterior
uniforme, esto producirá una presión en impulsos. El rodillo puede
proporcionar diferentes presiones modificando la cantidad de fluido
presente en el rodillo. Desplazando el fluido entre los
compartimentos, el rodillo puede desplazar el centro de gravedad y
moverse a sí mismo como resultado. La dirección de movimiento se
puede ajustar dividiendo los compartimentos internamente llenando
esas partes de manera desigual. La dirección de movimiento se puede
ajustar conectando los rodillos unos con otros y llenando los
rodillos de manera desigual. Si se utiliza agua como fluido, este
"peso" no se tiene que transportar. El rodillo se puede montar
y desmontar y es amovible.
Claims (17)
1. Un rodillo para compactar un subsuelo, en
particular para la construcción de carreteras, que comprende:
- un cuerpo del rodillo con un eje central;
- en el cual el cuerpo del rodillo está compuesto por una pluralidad de compartimentos (2), estando provistos los compartimentos (2) de manera distribuida en la dirección circunferencial alrededor, en el cual cada compartimento (2) comprende al menos una cámara (3) de fluido, en el cual las cámaras (3) de fluido en los compartimientos (2) se encuentran en comunicación de fluido unas con las otras, en el que
- se proporciona un medio de bombeo (28) para bombear fluido (3') entre las cámaras (3) de fluido en los compartimentos (2), que se caracteriza porque se proporciona una unidad de control, estando equipada dicha unidad de control para bombear fluido (3') desde una cámara (3) de fluido en un compartimento (2') que en ese momento se encuentra dispuesto detrás en relación con la dirección prevista del rodillo, a una cámara (3) de fluido en un compartimento (2'') que en ese momento se encuentra dispuesta delante en relación con la dirección (4) prevista del rodillo.
2. Rodillo de acuerdo con la reivindicación
anterior, en el cual el medio de accionamiento para propulsar el
rodillo se encuentra acomodado en el cuerpo del rodillo.
3. Rodillo de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, en el cual el cuerpo del rodillo en la
dirección axial está compuesto por una pluralidad de segmentos (2a,
2b) de compartimento que se encuentran dispuestos en posición
adyacente unos con los otros.
4. Rodillo de acuerdo con la reivindicación 3,
en el cual se proporciona una unidad de control, estando equipada
dicha unidad de control para bombear fluido (3') durante el
funcionamiento desde una cámara (3) de fluido en un segmento (2a,
2b) de compartimento, a una cámara (3) de fluido en el segmento (2a,
2b) de compartimento situado relativamente lateral al mismo.
5. Rodillo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 2 y 4, en el cual cada compartimento (2) comprende
una conexión (5) de fluido externa.
6. Rodillo de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, en el cual los compartimentos (2) son
de un diseño que tiene la forma de un sector de círculo vista en
sección transversal.
7. Rodillo de acuerdo con la reivindicación 6,
en el cual los compartimentos (2) en forma de sector son
truncados.
8. Rodillo de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, en el cual los compartimientos (2)
conjuntamente limitan una superficie circunferencial exterior que
es sustancialmente cilíndrica.
9. Rodillo de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, en el cual los compartimentos (2)
conjuntamente limitan una superficie circunferencial exterior que
comprende partes no redondas, en particular partes aplanadas
(10).
(10).
10. Rodillo de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, en el cual los compartimentos (2) están
distribuidos ajustadamente de tal manera que sean contiguos en la
dirección circunferencial alrededor del eje central.
11. Rodillo de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, en el cual el conjunto de
compartimentos (2) tiene un diámetro externo de al menos 3 m.
12. Rodillo de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, en el cual los compartimentos (2) son
de la misma forma.
13. Rodillo de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, en el cual el conjunto de la
compartimentos (2) forma un cuerpo del rodillo alargado.
14. Rodillo de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores, en el cual los compartimentos (2) están
conectados entre sí de manera desmontable.
15. Procedimiento para el uso de un rodillo de
acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, que comprende
las etapas de:
- -
- transportar los compartimentos (2) a un sitio deseado;
- -
- propulsar el conjunto de compartimentos (2) sobre el subsuelo sobre el que se va a trabajar;
- -
- llenar uno o más de los compartimentos (2) con un fluido (3') en el cual la etapa de propulsar esta soportada al menos por medio de un fluido (3') de bombeo desde el un compartimento (2') al otro compartimento (2'').
16. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 15, en el cual el fluido es agua.
17. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 15 - 16, en el cual la etapa de transportar es
realizada estando desmontados los compartimentos (2), siendo
montados los compartimentos (2) para formar el cuerpo del rodillo
después de alcanzar el sitio deseado.
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