ITTO20090310A1 - Attrezzatura di scavo e costipazione per la costruzione di pali a vite. - Google Patents

Description

ATTREZZATURA DI SCAVO E COSTIPAZIONE PER LA

COSTRUZIONE DI PALI A VITE

La presente invenzione à ̈ relativa ad una attrezzatura di scavo e costipazione per la costruzione di pali.

Dal brevetto europeo EP 1726718 A1 Ã ̈ noto un utensile atto ad eseguire pali per costipazione del terreno durante la fase di risalita con inversione del senso di rotazione.

L’utensile di tale brevetto à ̈ costituito da un corpo a fusto, portato dall’asta di perforazione, provvisto:

- inferiormente di un fondello dotato di denti di scavo e rotante con l’asta di perforazione cui à ̈ connesso;

- superiormente di un tratto ad elica di raccolta del materiale di scavo e

- nella sua porzione centrale, sempre dotata di elica, di un elemento costipatore del terreno asportato durante la perforazione, e di un dispositivo di sbarramento selettivamente richiudibile in funzione delle condizioni di scavo e di costipazione.

Nel corpo à ̈ prevista una canalizzazione di passaggio del cemento alimentato dall’esterno e che sbocca in corrispondenza dei denti di scavo.

Uno dei problemi principali causati dall’utensile descritto in quel brevetto à ̈ l’instabilità del foro a seguito della costipazione che genera collassamenti e inclusioni di terreno nella parte del getto. Così facendo la qualità del palo risulta scarsa ed in alcuni casi non idonea all’applicazione.

Inoltre le parti che bloccano la struttura controrotante dell’utensile al suolo, in modo che si generi una relativa rotazione angolare tra la parte messa in rotazione dalla testa motrice e quella che porta il fondello, possono in alcuni casi non essere sufficienti a completare la chiusura, con conseguenti problemi nell’esecuzione del palo in quanto la parte di getto non à ̈ separata da quella in cui il terreno viene costipata.

Nelle condizioni più generali, si à ̈ riscontrato che la tendenza del foro costipato à ̈ quella di stringersi (evidenziato dal fatto che le gabbie in alcuni casi fanno fatica ad essere inserite nel foro) in quanto la zona di compattazione limitata assialmente e le alte pressioni specifiche di lavoro, fanno avvenire travasi incontrollati di materiale attraverso l’intercapedine fondello – foro, con conseguenti inclusioni di terreno nella zona adibita al getto.

In altri casi invece, l’accumulo di materiale contro la parte che realizza il costipamento genera un deposito successivo di strati di terreno costipati sull’utensile che, in certe tipologie di terreno, possono portare a realizzare un palo di diametro maggiorato rispetto al nominale. Questo provoca extra consumi del getto che sono economicamente imprevisti.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare una attrezzatura di scavo e costipazione per la costruzione di pali costipati in tiro, la quale sia esente dagli inconvenienti sopra descritti.

Per raggiungere questi ed ulteriori scopi che meglio saranno compresi in seguito l’invenzione propone di realizzare una attrezzatura di scavo e costipazione per la costruzione di pali secondo la rivendicazione 1.

Verrà ora descritto l’utensile secondo l’invenzione in alcune sue forme realizzative facendo riferimento ai disegni allegati in cui:

Fig. 1 à ̈ una vista esplosa dell’utensile secondo l’invenzione in una prima forma realizzativa in cui l’utensile presenta una doppia elica;

Fig. 2 à ̈ una vista parzialmente sezionata dell’utensile di fig.1;

le Fig. 3 e 4 sono viste dell’utensile di fig.1 in due posizioni ruotate di 180° una rispetto all’altra ed in due condizioni operative diverse.

le Fig. 5-14 illustrano l’utensile secondo l’invenzione in una seconda forma realizzativa in cui l’utensile presenta eliche a doppio principio a passo non uguale; in particolare le figure 5-7 lo illustrano in tre posizioni diversamente angolate intorno all’asse verticale, nella condizione di scavo, mentre le figure 8 e 9 sono le rispettive sezioni della figura 6; le figure 10-12 lo illustrano in tre posizioni diversamente angolate intorno all’asse verticale, nella condizione di costipazione, mentre le figure 13 e 14 sono le rispettive sezioni della figura 11;

le Fig. 15-26 illustrano l’utensile secondo l’invenzione in una terza forma realizzativa in cui l’utensile presenta eliche a quadruplo principio (17, 17’, 18, 18’) di cui le due contrapposte sono dedicate alla risalita di materiale e le altre due al costipamento; in particolare le figure 15-17 lo illustrano in tre posizioni diversamente angolate intorno all’asse verticale, nella condizione di scavo, mentre le figure 18, 19 e 20 sono le rispettive sezioni della figura 16; le figure 21-23 lo illustrano in tre posizioni diversamente angolate intorno all’asse verticale, nella condizione di costipazione, mentre le figure 24, 25 e 26 sono le rispettive sezioni della figura 22;

le Fig. 27-30 sono viste prospettiche di un utensile con eliche a doppio principio del tipo illustrato nelle figure 5-14, in cui à ̈ presente un dispositivo di blocco della rotazione, in diverse fasi operative.

Esaminiamo, innanzitutto, la prima forma realizzativa illustrata nelle figure 1-4; l’utensile à ̈ costituito da un fusto centrale 10 collegato alla batteria delle aste (non illustrata) della macchina perforatrice; una punta di perforazione 11 à ̈ solidale inferiormente al fusto 10 che porta il fondello rotante 14 con i denti di scavo 12.

Un elemento cilindrico 16, provvisto di un’elica a doppio principio 17 e 18, in cui le eliche sono sfasate angolarmente di 180°, à ̈ infilato sul fusto centrale 10, divenendo ad esso coassiale, ed à ̈ provvisto di un elemento costipatore 19, interposto per un certo tratto tra le due eliche 17 e 18; l’elemento costipatore 19 si estende dalla periferia verso l’interno delle eliche stesse con uno sviluppo radiale decrescente verso l’interno.

Un fondello 14 semi-circolare, solidale alla punta 11 rotante, costituisce un selettore mobile inferiore tra due posizioni estreme angolate di 180°. Durante la risalita ed in seguito all'inversione del senso di rotazione, questo elemento selettore, chiude completamente la sezione trasversale del foro creando una separazione tra la zona di costipamento superiore e quella di getto inferiore, costringendo il terreno a transitare dalla zona di costipamento.

La porzione superiore di fusto 10 à ̈ dotata di doppia elica 20, atta a costituire prolungamento dell’elica a doppio principio 17 e 18 dell’elemento cilindrico 16. Questa doppia elica costituisce un selettore mobile superiore tra due posizioni estreme angolate di 180°. Durante la risalita ed in seguito all'inversione del senso di rotazione (sempre impartito dall’asta al fusto 10) questo elemento selettore, chiude il vano di risalita materiale compreso tra le due eliche 17 e 18, costringendo il terreno a transitare dalla zona di costipamento, sul vano opposto delimitato sempre dalle eliche descritte.

Due boccole 15 separano le parti rotanti (punta 11, fondello semi-circolare 14, fusto 10 e doppia elica 20) dall’elemento circolare intermedio 16, mentre un riscontro 21 serve come battuta del fondello semi-circolare 14 contro le estremità delle eliche 17 e 18 al termine della rotazione di 180° nei due sensi.

In figura 4 si osserva la condizione di scavo in cui il fondello semi-circolare 14 à ̈ ruotato sotto l’elica 18 (in condizione aperta), ed il terreno rimosso dagli utensili 12 à ̈ libero di fluire lungo il percorso elicoidale indicato dalla freccia verso la cima dell’utensile.

In figura 3, invece, si osserva la condizione in cui lo scavo à ̈ terminato e l’utensile à ̈ in fase di risalita con le eliche superiori 20 ruotate di 180° così come il fondello semi-circolare 14 il cui riscontro 21 si trova a battuta contro l’elica 18(in condizione chiusa).

Il fondello 14 evita la caduta di detriti nel foro praticato durante la risalita dell’utensile mentre il terreno può ridiscendere lungo il percorso indicato dalla freccia fino a giungere al tratto costipatore 19 che, grazie alla sua conformazione assialmente considerevole ed a sviluppo radiale crescente verso l’esterno, via via lo compatta contro le pareti del foro praticato.

Vantaggiosamente il fondello 14 Ã ̈ smontabile rispetto al fusto 10 e ad esso accoppiato per trasferire le forze necessarie al lavoro.

Il sistema si differenzia dalle tipologie di utensili costipatori in tiro per il fatto di avere un doppio corpo (dell’elica 20 e del corpo cilindrico 16) ed una zona 19 di “stabilizzazione†del foro molto estesa in modo da contenere il rilassamento del terreno e stabilizzarlo al diametro costipato nominale evitandone quindi il collassamento.

Questa parte stabilizzante 19 al diametro massimo, come si osserva nelle figure, à ̈ piuttosto elevata in quanto la sua estensione assiale à ̈ circa una volta, una volta e mezzo il diametro massimo dell’utensile. In questa maniera il terreno à ̈ sostenuto alla dimensione di compattazione per un tempo idoneo ad evitare rilassamenti del foro, collassamenti delle pareti e travasi di materiale nel vano sottostante adibito al getto. Altra caratteristica della zona stabilizzante 19 à ̈ quella di avere una estensione angolare molto rilevante, in figura à ̈ per esempio rappresentata una estensione completa di un giro per meglio equilibrare le spinte di compattazione, generate da una geometria simmetrica. Generalmente l’estensione angolare viene determinata come conseguenza della lunghezza assiale del tratto di stabilizzazione prescelta e del passo dell’elica che à ̈ invece funzione del tipo di terreno da perforare.

Nelle fig. 5-14 à ̈ rappresentata una forma costruttiva alternativa a quella precedentemente descritta, in cui i principi delle eliche sono ancora due, ma lo sfasamento angolare non à ̈ più di 180° ma per esempio di 120°.

Si può notare come sia vantaggiosamente possibile in questo caso ottenere dei volumi di passaggio diversi e proporzionali all’angolo prescelto (i 120° producono un rapporto 1:2 sui due volumi separati dalle eliche 17 e 18). Con questa forma angolare à ̈ quindi possibile lasciare un minor spazio alla risalita del terreno a vantaggio di un volume maggiore (doppio) da dedicare al materiale in costipamento. Così facendo à ̈ possibile individuare forme ottimali combinando la geometria di sfasamento delle eliche 17, 18 e della parte costipatrice 19, per adattarsi alle diverse esigenze di scavo ed in funzione dei terreni stessi. Semplicemente sostituendo il corpo esterno che à ̈ infilato sul fusto 10 à ̈ possibile modificare il comportamento dell’utensile per aumentarne l’efficienza di scavo o quella di costipamento.

E’ evidente come sia anche possibile modificare la geometria dell’utensile per ottenere un maggior passaggio lasciato al materiale che rifluisce durante lo scavo, andando a ridurre quello dedicato al costipamento. In questo caso la parte di apertura ha però un angolo maggiore a 180° e per ottenere una completa separazione tra la zona inferiore di getto e quella superiore di costipamento, occorre che il fondello rotante 14 sia costituito in almeno due pezzi che in posizione chiusa stiano sovrapposti l’uno sull’altro occupando un angolo inferiore ai 180° e una volta ruotati, si estendono per una copertura angolare maggiore dei 180°, come se fossero telescopici. Questa soluzione tecnica à ̈ più complessa delle precedenti perchà ̈ introduce problemi di tenute e di trascinamento tra le parti in cui deve essere costituito il fondello rotante.

Nelle fig. 14-26 à ̈ rappresentata una terza forma alternativa dove le spirali d’elica sono quattro e tutte contrapposte. Per rendere funzionante con efficacia e completamente equilibrato il sistema di spinte agenti sul terreno e sulle strutture, sia durante lo scavo che durante il costipamento, à ̈ vantaggioso tenere i volumi di risalita contrapposti, così come quelli di costipamento. E’ chiaro che lo sviluppo assiale dell’utensile potrà essere scelto in funzione del terreno, al fine di avere un sufficiente volume dedicato al passaggio di materiale, che in questo caso à ̈ suddiviso su quattro passaggi e non più su due come nelle forme precedentemente descritte.

E’ quindi intuitivo pensare di poter realizzare utensili con una pluralità di spirali d’elica, per esempio anche a tre, in cui due di esse siano dedicate al passaggio del materiale in costipamento ed una alla risalita del materiale in perforazione e viceversa.

Nelle fig. 27-30 à ̈ rappresentato un sistema di blocco della rotazione ad esempio applicato all’utensile della prima seconda forma realizzativa ma che può essere applicato anche alle altre indistintamente, costituito da un riscontro 30 che agisce in contrasto a mezzi elastici 31 che lo mantengono sporgente rispetto alla spira su cui sono fissati, la quale à ̈ solidale alla parte rotante.

Partendo dalla condizione di fig. 27 in cui il riscontro 30 non à ̈ compresso e sporge liberamente attraverso un foro 32 dell’elica 20, la rotazione relativa tra le parti fissa e rotante, porta al contatto progressivo tra l’elica 18 ed il riscontro 30 (fig. 28), il quale una volta schiacciato e lasciata passare l’elica, ridiscende sospinto dalla molla 31 e blocca i possibili movimenti angolari tra le parti (fig. 29 e 30).

Il sistema può essere manualmente riarmato una volta che l’utensile ha terminato il lavoro e si trova fuori dallo scavo. E’ evidente come sistemi analoghi che similmente blocchino le due parti, almeno temporaneamente, per garantire la chiusura del fondello durante la fase di getto, siano tutti da considerarsi equivalenti a quello descritto. Anche sistemi più complessi che sfruttando i movimenti assiali, o altri dispositivi o differenti sorgenti di energia, che possano far sbloccare il riscontro dalla sua posizione bloccata, sono dettagli che nulla aggiungono a quanto descritto.

Il sistema ideato presenta diversi vantaggi:

1) La velocità di risalita durante il trattamento risulta essere rallentata e quindi più facilmente coordinabile con il riempimento con calcestruzzo pompato. Questo à ̈ dovuto alla riduzione del passo elica ottenuto con il doppio principio, di cui uno non utilizzato in una delle fasi di lavoro.

2) La qualità del palo risulta ottimale in quanto il lungo tratto di stabilizzazione al diametro massimo di costipamento consente di ripassare più volte la stessa porzione di terreno, causando progressivi costipamenti che rendono più stabili le pareti del foro.

3) La chiusura del fondello rotante à ̈ più sicura grazie all’incremento delle superfici di contatto del terreno delle parti solidali al fondello stesso (sono qui incluse le parti superiori con la spira d’elica). Nella versione con elemento di blocco tra le parti in rotazione relativa à ̈ anche scongiurata la possibile riapertura del fondello, una volta che esso sia stato portato in condizione di chiusura, pronto alla fase di getto e costipamento.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1) Attrezzatura di scavo per la costruzione di pali a costipamento comprendente un utensile montato all’estremità di un’asta di perforazione; l’utensile essendo costituito da un fusto (10) provvisto alla sua estremità di denti di scavo (12) e di almeno un fondello (14) di raccolta dei detriti rotante tra una posizione aperta durante lo scavo e chiusa durante la risalita dell’utensile; mezzi ad elica (17,18,17’,18’,20) sviluppandosi intorno al fusto (10) e mezzi costipatori (19) del terreno a sviluppo radiale convergente verso l’interno essendo dislocati lungo detti mezzi ad elica (17,18,17’,18’,20); caratterizzata dal fatto che l’elica à ̈ del tipo almeno a doppio principio (17,18,20), nella parte superiore (20) fissata direttamente sul fusto (10) e nella parte inferiore (17,18) fissata ad un elemento cilindrico (16) infilato sul fusto; i mezzi costipatori (19) essendo posizionati sull’elica (17,18) dell’elemento cilindrico (16); il fusto ruotando tra due posizioni sfasate tra loro, una corrispondente alla condizione di scavo e l’altra a quella di risalita; ciascuna delle eliche ad almeno doppio principio del fusto (20) costituendo continuazione di una corrispondente elica (17,18) del corpo cilindrico (16) a seconda della posizione angolare del fusto (10).
2. 2) Attrezzatura di scavo secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che il fusto (10) ruota tra due posizioni sfasate tra loro di un angolo pari a 180°.
3. 3) Attrezzatura di scavo secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che il fusto (10) ruota tra due posizioni sfasate tra loro di un angolo inferiore a 180°.
4. 4) Attrezzatura di scavo secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che il fusto (10) ruota tra due posizioni sfasate tra loro di un angolo superiore a 180°.
5. 5) Attrezzatura secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che i mezzi costipatori (19) hanno un diametro massimo che ha un’estensione assiale superiore alla metà del valore del diametro di costipamento.
6. 6) Attrezzatura secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che i mezzi costipatori (19) hanno un diametro massimo che ha un’estensione assiale compresa tra 1 volta e 2 volte il diametro massimo di costipamento.
7. 7) Attrezzatura secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che il fondello 14 Ã ̈ smontabile rispetto al fusto 10.
8. 8) Attrezzatura secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che le eliche (17,18,17’,18’) sono a tre principi.
9. 9) Attrezzatura secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto che le eliche (17,18,17’,18’) sono a quattro principi.
10. 10) Attrezzatura secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto di prevedere un riscontro meccanico (30) che lavora in contrasto a mezzi elastici (31) per bloccare la posizione angolare tra le parti in rotazione relativa, una volta che la rotazione di chiusura sia stata completata ed il fondello 14, trovandosi in posizione chiusa, separi completamente la zona di getto da quella di costipamento.