ITTO970324A1

ITTO970324A1 - Attrezzatura di scavo a benna per la realizzione di diaframmi

Info

Publication number: ITTO970324A1
Application number: IT97TO000324A
Authority: IT
Inventors: Giorgio Rivalta
Original assignee: Soilmec Spa
Priority date: 1997-04-17
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 1998-10-17
Also published as: EP0872596A3; DE69819233D1; ES2210611T5; DE69819233T3; EP0872596B1; ES2210611T3; EP0872596A2; IT1293888B1; DE69819233T2; EP0872596B2

Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: Attrezzatura di scavo a benna per la realizzazione di diaframmi.

DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si colloca nel settore degli scavi per la costruzione di diaframmi, e si riferisce, in particolare, ad un'attrezzatura di scavo a benna idraulica per la costruzione di tali opere.

Descrizione della tecnica nota

Sono noti diaframmi composti da una serie di pannelli affiancati; ogni pannello viene realizzato in uno scavo di sezione solitamente rettangolare allungata nella direzione del diaframma, in cui i lati corti sono confinanti con i iati corti della sezione dei pannelli adiacenti. Gli scavi sono generalmente eseguiti con benne a due valve contrapposte, provviste di denti di penetrazione e caricamento del terreno, li corpo della benna è provvisto di elementi di guida, detti “scarponi", ad esso collegati rigidamente o tramite dispositivi di posizionamento e regolazione.

La benna è sospesa ad un'attrezzatura di scavo in superficie; i movimenti di abbassamento e sollevamento della benna nello scavo sono ottenuti a mezzo di una o più funi di manovra, a tiro diretto o in taglia, alle quali il corpo della benna è sospeso. La forza di scavo per l'azionamento delle valve è ottenuta a mezzo di uno o più cilindri oleodinamici contenuti nel corpo benna ed alimentati da due tubazioni flessibili avvolte su rispettivi aspi avvolgitori motorizzati a tensionamento costante.

Al fine di consentire una perfetta chiusura delle valve, i denti sono disposti sulle valve in modo asimmetrico e complementare; da ciò risulta che i! numero dei denti sarà diverso fra le due valve e pertanto saranno diversi i carichi specifici agenti sui denti durante l'applicazione della forza di scavo.

È essenziale, ai fini della stabilità ed efficienza dell’opera, che la parete del diaframma sia priva di discontinuità cioè che tutti i pannell! adiacenti siano a contatto per tutta la loro profondità. È quindi necessario che sia i lati corti e sia i lati lunghi di ciascun pannello siano verticali. Inoltre è necessario evitare la torsione ad elicoide dei singoli pannelli: è infatti possibile i pannelli, pur essendo contigui in sommità ed avendo assi verticali, siano separati e divergano al di sotto di una certa profondità di scavo per effetto della torsione intorno alla verticale. In fase di scavo la verticalità dei lati dei pannelli è quindi di primaria importanza.

Gli errori di verticalità sono principalmente dovuti alla asimmetria dei denti delle valve ed alle irregolarità del terreno.

La disposizione asimmetrica dei denti delle valve è dettata dall'esigenza di ottenere una chiusura delle valve il più possibile completa ed equilibrata; come noto agli esperti del settore, i denti su una valva sono sfalsati di mezzo passo rispetto a quelli dell’altra affinché le valve si possano chiudere senza che i denti si tocchino. Per ovvie ragioni di equilibrio in fase di scavo, una delle due valve possiede un dente in più rispetto all’altra. La geometria dei denti è quindi simmetrica nel piano verticale di rotazione delle valve, ma, per contro, le due valve subiscono una reazione di intensità differenziata nel movimento di chiusura con cui tagliano il terreno,

La deviazione in torsione è principalmente dovuta alla suddetta diversità dei denti di scavo tra le due valve.

Si fa riferimento alle figure da 1 a 3, in cui è illustrata un’attrezzatura di scavo a benna di tipo noto per la costruzione di diaframmi. L'attrezzatura è dotata di un gruppo telescopico di guida montato alla testata di collegamento 11 in sommità al braccio 10 della gru. Il gruppo telescopico può ruotare intorno all’asse verticale di scavo x per effetto di un dispositivo di rotazione 12 fissato alla testata 11. Il gruppo telescopico comprende un primo elemento superiore 13, collegato alla parte rotante del dispositivo di rotazione 12, un secondo elemento intermedio 14, telescopicamente scorrevole all'interno del primo, ed un terzo elemento inferiore 15, telescopicamente scorrevole aH’intemo del secondo. All’estremità inferiore del terzo elemento 15 è fissato il corpo benna 16 comprensivo di guide laterali 17 e di valve 18 di tipo tradizionale, azionate da un sistema idraulico incorporato all'interno del corpo benna 16 ed alimentato attraverso tubazioni flessibili 19 avvolte su aspi 20. Questi sono montati in modo girevole sui primo elemento telescopico superiore 13, e sono dotati di un sistema di richiamo idraulico o elastico al fine di mantenere le tubazioni flessibili 19 ad una tensione prestabilita sostanzialmente costante. La fune di manovra 21 è attaccata in 22 ad un elemento 23 solidale al corpo della benna per effettuarne il sollevamento e l'abbassamento, a cui corrispondono rispettivamente la ritrazione e l'estensione del gruppo telescopico 13-15. Quindi, durante il movimento di discesa della benna le tubazioni flessibili vengono svolte dagli aspi in modo controllato per mantenerle alla tensione prestabilita; durante la risalita della benna, gli aspi riavvolgono automaticamente le tubazioni.

La guida telescopica consente di assicurare la verticalità del pannello nei primi metri di scavo, cioè nella fase in cui il corpo della benna non è ancora impegnato, con le proprie guide laterali, nella sezione di scavo del pannello.

In fase di scavo, per compensare o almeno contenere le deviazioni dalla verticalità dovute al’asimmetria dei denti, ogni uno o più cicli di scavo si estrae la benna dallo scavo e, mediante il dispositivo dì rotazione 12 si effettua la rotazione del gruppo guida e di conseguenza del corpo benna di 180° attorno all'asse verticale x.

Questa tecnica comporta però alcuni svantaggi, innanzitutto comporta una limitazione del diametro degli aspi, i quali, ruotando solidalmente al gruppo telescopico, non devono interferire fisicamente con il braccio della gru durante tale manovra; si usano perciò aspi di diametro piuttosto limitato. Questa limitazione condiziona negativamente le tubazioni flessibili in termini di raggio di curvatura, sezione di passaggio, avvolgimento ordinato sull’aspo; una riduzione del diametro dell’aspo comporta quindi una riduzione di funzionalità, con rapida usura e vita utile ridotta per le tubazioni flessibili.

In secondo luogo, in almeno una delle due orientazioni di lavoro, se non in entrambe, nei rami della fune di manovra si genera una coppia di torsione attorno all’asse verticale; tale coppia è causa di instabilità torsionale di tutte le parti sospese, il che è causa dell’andamento ad elica sopra discusso. La precisione dello scavo dipende quasi esclusivamente dalla perizia del manovratore.

Inoltre, nelle attrezzature di scavo a benna del tipo citato si può facilmente verificare un intreccio delle funi con strisciamento relativo e usura precoce delle stesse in caso di rotazioni eccessive per errori di manovra.

Sintesi dell'invenzione

Uno scopo dell'invenzione è di realizzare un'attrezzatura di scavo a benna di tipo perfezionato, in grado di ridurre in modo considerevole gli inconvenienti e limiti della tecnica nota come sopra discusso. In particolare, è scopo della presente invenzione proporre un’attrezzatura capace di realizzare scavi precisi, con particolare riguardo all’eliminazione o perlomeno al contenimento degli errori torsionali.

Un altro scopo dell’invenzione è di realizzare un'attrezzatura di scavo che permetta l’utilizzo di aspi di diametro maggiore e quindi di tubazioni flessibili dì diametro maggiore, capaci di fornire una maggiore portata di olio e quindi una potenza maggiore per il funzionamento delle valve.

Un altro scopo della presente invenzione è di realizzare un'attrezzatura di scavo più facile da manovrare, per cui la precisione dello scavo non dipenda solamente dall'abilità e dall’esperienza del manovratore.

Questi ed altri scopi e vantaggi, che saranno compresi meglio in seguito, sono raggiunti secondo la presente invenzione da un’attrezzatura di scavo per la costruzione di diaframmi, del tipo coniprendente: una benna idraulica, mezzi a fune per sollevare ed abbassare la benna lungo un asse di scavo sostanzialmente verticale, un gruppo di guida telescopico per guidare la benna lungo detto asse di scavo, un dispositivo di rotazione per ruotare la benna intorno a detto asse di scavo; caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di rotazione è interposto tra il gruppo di guida telescopico e la benna, e che i mezzi a fune sono fissati ad un elemento disposto a monte del dispositivo di rotazione.

L’attrezzatura comprende tubazioni flessibili per l’azionamento della benna e mezzi avvolgitori per avvolgere dette tubazioni intorno ad un asse sostanzialmente orizzontale; preferibilmente, detti mezzi avvolgitori sono montati su elemento strutturale non rotante disposto a monte del dispositivo di rotazione.

Breve descrizione dei disegni

Verranno ora descritte le caratteristiche strutturali e funzionali di una forma di realizzazione preferita ma non limitativa dell’attrezzatura di scavo secondo l'invenzione; si fa riferimento ai disegni allegati, in cui a numeri uguali corrispondo parti uguali nelle varie figure, ed in cui:

la FIG. 1 è una vista laterale schematica di un'attrezzatura di scavo a benna di tipo noto;

la FIG. 2 è una vista laterale, secondo la freccia A di FIG. 1 , delle parti sospese alla gru;

la FIG. 3 è un ingrandimento del dettaglio della disposizione dei denti sulle valve della benna;

la FIG. 4 è una vista laterale di un'attrezzatura di scavo a benna secondo la presente invenzione; e

la FIG. 5 è una vista in sezione, in scala ingrandita, del gruppo di rotazione idraulico di cui è dotata l'attrezzatura di scavo di FIG. 4. Descrizione dettagliata dell’invenzione

Si fa riferimento alla FIG. 4, in cui è illustrata un’attrezzatura secondo la presente invenzione; per brevità, le parti già descritte in precedenza con riferimento alle FIGG. da 1 a 3 verranno richiamate in estrema sintesi.

L’attrezzatura di scavo di FIG. 4 comprende una testata di collegamento 11 collocata in cima al braccio 10 della gru. Alla testata 11 è montata, preferibilmente mediante un incernieramento orizzontale 30, un gruppo telescopico di guida costituito da elementi coassiali telescopici, preferibilmente in numero di tre: un primo elemento superiore ed esterno 13 collegato in alto alla testata 1 1, un secondo elemento intermedio (non illustrato in FIG. 4 per semplicità), ed un terzo elemento inferiore ed interno 15.

La forza di scavo per l’azionamento delle valve è ottenuta a mezzo di uno o più cilindri oleodinamici contenuti nel corpo benna ed alimentati da due tubazioni flessibili 19 avvolte su rispettivi aspi avvolgitori 20 motorizzati a tensionamento costante (nella vista di FIG. 4 ne è visibile uno solo). I movimenti di abbassamento e sollevamento della benna 16 nello scavo sono ottenuti a mezzo di una o più funi di manovra 21.

Secondo la presente invenzione, il corpo 16 della benna è montato in modo girevole attorno ad un asse sostanzialmente parallelo all’asse di scavo sull'estremo inferiore dell’elemento telescopico inferiore 15 tramite interposizione di un dispositivo idraulico di rotazione 31 grazie al quale la benna solamente, e non il gruppo telescopico, può ruotare intorno ail’asse verticale di scavo x. Sempre secondo l'invenzione, il punto di attacco della fune 21 è fissato ad un elemento disposto a monte del dispositivo di rotazione 31 ; nella forma di realizzazione preferita, la fune è fissata all'elemento inferiore 15 del gruppo telescopico, preferibilmente in prossimità del suo estremo superiore.

Ancora secondo l’invenzione, gli aspi avvolgitori 20 sono montati su un elemento strutturale disposto a monte del dispositivo di rotazione e che perciò non ruota con la benna; nella forma di realizzazione preferita, gli aspi sono incernierati sull'elemento superiore 13 dei gruppo telescopico di guida. Grazie a questa configurazione, gli aspi avvolgitori possono essere dimensionati opportunamente secondo le esigenze funzionali specifiche e senza alcuna restrizione tecnica o geometrica. Come si può inoltre comprendere la paragone delle FIGG. 4 e 2, secondo la presente invenzione (FIG. 4) gii aspi possono essere vantaggiosamente posizionati sul gruppo telescopico di guida in modo da non sporgere frontalmente oltre il gruppo telescopico. Questo accorgimento permette la realizzazione di diaframmi ad immediato ridosso di eventuali pareti verticali preesistenti. Tale possibilità è invece preclusa con l'utilizzo di un'attrezzatura tradizionale come quella delie FIGG. 1 e 2, in cui in almeno una delle due posizioni speculari di lavoro gli aspi sporgono frontalmente dalla parte più avanzata dell'attrezzatura, per cui interferirebbero con una eventuale parete verticale.

Un’ulteriore vantaggio della configurazione dell’attrezzatura secondo l’invenzione sta nel fatto che anche le tubazioni flessibili 19 potranno essere dimensionate con sezione ottimale, maggiorata rispetto alla tecnica nota, per l'erogazione di una portata di olio maggiore. Ciò permette di aumentare la potenza trasmessa alle valve e il rendimento dell'attrezzatura di scavo.

Come si può apprezzare, la fune di manovra non è più soggetta a sollecitazioni torsionali dovuta alla rotazione della benna attorno all’asse verticale, per il fatto che la fune di manovra ha ora il suo punto di attacco sull'elemento inferiore 15 del gruppo telescopico (che non ruota), e non più sulla benna. Risulta così eliminata la componente di instabilità torsionale presente nelle attrezzature di scavo di tipo tradizionale.

Si fa ora riferimento alla FIG. 5, in cui è illustrata una forma di realizzazione preferita del dispositivo idraulico di rotazione, indicato nel suo insieme con 31, che è interposto tra il gruppo telescopico e il corpo benna per effettuare la rotazione di quest’ultimo,

II dispositivo idraulico si compone di una parte superiore fissa, solidale al gruppo telescopico, e di una parte inferiore girevole, solidale in rotazione al corpo benna; la parte fissa e la parte girevole sono normalmente bloccate reciprocamente da un freno lamellare 36 ad apertura idraulica.

Un motoriduttore 32 è solidale all’elemento telescopico superiore 13 del gruppo di guida; la trasmissione in uscita dal motoriduttore ingrana in un anello dentato 33 coassiale al gruppo telescopico e dotato di una o più sedi o incavi (non illustrati) in cui si può impegnare un elemento di impegno 34 solidale in rotazione alla parte inferiore mobile dei dispositivo idraulico. Nella sua forma di realizzazione preferita, l'elemento di impegno 34 è costituito da un perno montato in modo verticalmente scorrevole rispetto ad un cilindro idraulico 35 solidale alla benna, li dispositivo idraulico di rotazione comprende inoltre un giunto idraulico girevole 37 a due vie.

Come rappresentato in FIG. 5, al termine della fase di risalita ella benna dallo scavo, il gruppo guida telescopico 13-15 è retratto rso l’alto; il perno 34 si impegna in una di dette sedi o incavi (non strafa) ricavata nell’anello dentato 33, così da rendere tale anello dale in rotazione alla benna. La forza di compressione verticale ata dall’attestamento della sommità del perno 34 contro l’anello 33 mette in pressione il fluido incomprimibile all’interno del cilindro 35. Il freno lamellare 36, posto in comunicazione di fluido con il cilindro 35, risponde a tale variazione di pressione svincolando la parte girevole dalla parte fissa del dispositivo idraulico 31 ; il corpo benna è così svincolato in rotazione dal gruppo telescopico.

Azionando il motoriduttore 32, si mette in rotazione l'anello dentato 33 e il perno 34, il quale trascina in rotazione il corpo della benna.

L’entità della rotazione impressa alla benna potrà essere regolata a piacere; solitamente si comanderà una rotazione di 180° per compensare la deviazione dovuta alla geometria asimmetrica dei denti delle valve.

Preferibilmente, l’alimentazione idraulica che aziona l’apertura e la chiusura delle valve 18 avviene attraverso il giunto idraulico 37 a due vie. Questo accorgimento offre l’ulteriore vantaggio di effettuare rotazioni illimitate, mentre con soluzioni precedenti si poteva raggiungere una rotazione massima di 180° a causa dell’intreccio delle funi di sospensione della benna.

Si intende che l'invenzione non è limitata alla forma di realizzazione qui descritta ed illustrata a titolo esemplificativo, e che è invece suscettibile di modifiche relative a forma e disposizioni di parti, dettagli costruttivi e di funzionamento. Ad esempio, in una possibile variante non illustrata, gli aspi avvolgitori potranno essere montati sul braccio della gru anziché sul gruppo telescopico, senza per questo esulare dall’ambito della presente invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Attrezzatura di scavo per la costruzione di diaframmi, del tipo comprendente: una benna idraulica (16), mezzi a fune (21) per sollevare ed abbassare la benna (16) lungo un asse di scavo (x) sostanzialmente verticale, un gruppo di guida telescopico (13-15) per guidare la benna lungo detto asse di scavo (x), un dispositivo di rotazione (31) per ruotare la benna intorno a detto asse di scavo (x); caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di rotazione (31 ) è interposto tra il gruppo di guida telescopico (13-15) e la benna (16), e che i mezzi a fune (21) sono fissati ad un elemento (15) disposto a monte del dispositivo di rotazione.
2. Attrezzatura di scavo secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i mezzi a fune (21) sono fìssati sull’elemento inferiore (15) del gruppo di guida telescopico.
3. Attrezzatura di scavo secondo la rivendicazione 1, del tipo comprendente tubazioni flessibili (19) per l'azionamento della benna e mezzi avvolgitori (20) per avvolgere dette tubazioni (19) intorno ad un asse sostanzialmente orizzontale, caratterizzata dal fatto che detti mezzi avvolgitori (20) sono montati su elemento strutturale non rotante disposto a monte del dispositivo di rotazione (31 ).
4. Attrezzatura di scavo secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detti mezzi avvolgitori (20) sono montati in una posizione tale per cui non sporgano frontalmente dalla parte più avanzata dell'attrezzatura di scavo.
5. Attrezzatura di scavo secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detti mezzi avvolgitori (20) sono montati sul gruppo telescopico (13-1 5).
6. Attrezzatura di scavo secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detti mezzi avvolgitori (20) sono montati sull’elemento telescopico superiore (13) di detto gruppo di guida (13-15).
7. Attrezzatura di scavo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che il dispositivo di rotazione (31) è un dispositivo idraulico.
8. Attrezzatura di scavo secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di rotazione (31) si compone di una parte superiore fissa, solidale al gruppo telescopico, e di una parte inferiore girevole, solidale in rotazione al corpo benna, e di un freno lamellare (36) ad apertura idraulica per il bloccaggio e lo sbloccaggio reciproco tra dette parti fissa e girevole.
9. Attrezzatura di scavo secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che una di dette due parti, fissa o girevole, comprende mezzi motori (32) per mettere in rotazione un organo di trasmissione (33), e che l’altra di dette due parti, girevole o fissa, è dotata di un elemento (34) in grado di impegnarsi in rotazione con detto organo di trasmissione (33); detto dispositivo di rotazione essendo in grado di assumere due configurazioni operative alternative: - una prima configurazione di disimpegno, quando il gruppo telescopico è esteso, ed - una seconda configurazione di impegno in rotazione, quando il gruppo telescopico è retratto verso l’alto, in cui detto elemento di impegno (34) e detto organo di trasmissione (33) sono solidali in rotazione.
10. Attrezzatura di scavo secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che detto elemento di impegno (34) è collegato idraulicamente al freno lamellare (36) per effettuarne lo sbloccaggio in detta seconda configurazione di impegno in rotazione.
11. Attrezzatura di scavo secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che detto elemento di impegno (34) è un perno verticalmente scorrevole rispetto ad un cilindro idraulico (35) in comunicazione di fluido con detto freno (36).
12. Attrezzatura di scavo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 7 a 10, caratterizzata dal fatto che detto dispositivo idraulico di rotazione (31 ) comprende un giunto idraulico girevole (37) a due vie.
13. Attrezzatura di scavo secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che l’alimentazione idraulica che aziona l’apertura e la chiusura delle valve (18) della benna (16) avviene attraverso detto giunto idraulico (37) a due vie.