CH640028A5

CH640028A5 - Procedimento ed apparecchiatura per scavare trincee nella roccia.

Info

Publication number: CH640028A5
Application number: CH1059879A
Authority: CH
Inventors: Edward N Marten
Original assignee: Zachry Co H B
Priority date: 1978-12-04
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1983-12-15
Also published as: GB2037847B; CA1132148A; IT1120632B; GB2037847A; DE2947466C2; IT7950907A0; JPS5812421B2; FR2443538A1; US4230372A; JPS55101624A; DE2947466A1; FR2443538B1

Description

La presente invenzione può essere meglio intesa leggendo la seguente descrizione dettagliata di una realizzazione preferita con riferimento ai disegni allegati in cui:

fig. 1 è una vista prospettica dell'apparecchiatura secondo la presente invenzione, e fig. 2 è una vista frontale parziale dell'apparecchiatura secondo la presente invenzione, illustrata in luogo entro una trincea di roccia.

Con riferimento ora alla fig. 1, la maggior parte dei dettagli della realizzazione preferita sono illustrati in una vista prospettica. Una base 10 comprendente travi ad I di acciaio, assemblate in un rettangolo è sostenuta sui suoi quattro

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angoli da unità di trazione 12. Due delle travi ad I costituenti la base 10 formano anche una coppia di rotaie trasversali 14 per sostenere il resto dell'apparecchiatura. Le restanti due travi a I 15 possono essere anche usate per rotaie trasversali in una forma leggermente modificata della presente apparecchiatura. I bracci 16 si estendono diagonalmente dagli angoli della base 10 e collegano le unità di trazione 12 alia base stessa. Un perno 18 è disposto alla estremità di ciascun braccio 16 per permettere alle unità di trazione 12 di muoversi in qualunque direzione e anche per permettere al braccio 16 di essere sollevato rispetto alle unità di trazione. Si può vedere che, poiché la base 10 e i bracci 16 formano una superficie piana e rigida, e la superficie della terra è raramente perfettamente piana, specialmente in aree da costruzione, è necessario che almeno qualcuno dei bracci 16 abbia la possibilità di essere sollevato rispetto alle unità di trazione 12. Mentre, come illustrato, ciascuna delle unità di trazione 12 è indipendentemente libera di ruotare attorno al suo perno 18, si desidera normalmente fornire tiranti laterali per mantenere coppie delle unità di trazione 12 allineate una con l'altra. Nella forma preferita, ciascuna delle unità di trazione 12 è una convenzionale unità a cingoli che rotolano sul cerchione di acciaio, ed è comandata da un motore con giunto idraulico 20 attraverso un riduttore ad ingranaggi 21. Per l'uso generale, i cerchioni delle unità di trazione 12 non sono incuneati, poiché è più importante che i bracci di allungamento 16 abbiano la possibilità di essere sollevati rispetto all'unità di trazione 12 per assicurare un caricamento uniforme di ciascuna delle unità 12.

Quattro rulli o ruote 22 sono forniti per lo spostamento nelle rotaie 14 e, a loro volta per sostenere una piattaforma 24. Le rotaie 14 e i rulli 22 forniscono, nella realizzazione preferita, mezzi per spostare il resto dell'apparecchiatura di fig. 1 lateralmente rispetto alla base. La piattaforma 24 è di tipo convenzionale ed è mossa da un motore con giunto idraulico 25 per fornire un moto rotativo dell'unità attorno ad un asse verticale 26. Un secondo telaio 28 è sostenuto sulla piattaforma 24 per ruotare attorno all'asse 26.

Sostenuto sul telaio 28 c'è un primo motore 30 che nella realizzazione preferita è un motore Diesel. Il motore 30 comanda una coppia di pompe a fluido idraulico 32 per azionare i motori di trazione 20 e il motore della testa di carotiere descritta in seguito. Il motore comanda anche un'altra pompa 34 per azionare i numerosi cilindri idraulici che posizionano i vari elementi del presente dispositivo. Una coppia di serbatoi di fluido idraulico 36 forniscono la capacità di immagazzinamento per il fluido idraulico usato per azionare i motori e i cilindri.

La seconda unità fondamentale sostenuta dal telaio 28 è una unità a braccio allungabile 38. Nella realizzazione preferita, l'unità 38 è una unità comunemente usata per scavatori a cucchiaia rovescia, montati su carrello e simili. L'unità 38 è unita al telaio 28 per mezzo di un assale di articolazione 40 e l'angolo di rotazione è controllato da una coppia di cilindri idraulici 42. La porzione di braccio 44 dell'unità 38 è rotante attorno al suo asse longitudinale per mezzo di una disposizione a corona con dentatura interna 46. Una porzione allungabile 48 di braccio 44 è unita a telescopio con il braccio 44 per fornire una lunghezza allungabile variabile. Ciascuno dei vari movimenti dell'unità di braccio 38 è controllato idraulicamente e azionato dal motore primo 30. Si può vedere dal'e disposizioni fin qui dte-scritte che la porzione allungabile di braccio 48 può, rispetto alla base 10, traslarsi lateralmente, ruotare attorno ad un asse verticale, ruotare attorno ad un asse orizzontale, ruotare attorno al suo asse longitudinale, ed estendersi lungo il suo asse longitudinale. Questi moti sono naturalmente aggiuntivi al movimento fondamentale del telaio 10 che è capace di traslare per mezzo di mezzi di trazione 12 essenzialmente in qualunque direzione sulla superficie d'ella terra.

Attaccata all'estremità del braccio allungabile 48 c'è una unità intagliatrice doppia mostrata generalmente come 50. L'unità intagliatrice doppia 50 è attaccata al braccio 48 con il perno 52 e uno stelo 54 del cilindro idraulico. L'intagliatrice doppia 50 comprende un corpo principale 56 contenente l'ingranaggio di riduzione entro di esso e sostenente un motore a giunto idraulico 58 e una coppia di ruote intagliatrici 60. Il motore 58 comanda direttamente una ruota di ingranaggio di riduzione 62. L'unità di riduzione 62 a sua volta comanda un dispositivo di riduzione di velocità con trasmissione a doppia catena mostrato più dettagliatamente in fig. 2. Le due ruote intagliatrici 60 hanno un diametro di 2,48 m e 2,13 m senza i denti di carburo, e i denti sono distribuiti su di una larghezza di 12,7 cm. Le ruote intagliatrici sono progettate per ruotare fino a 105 giri al minuto. Le ruote intagliatrici 60 sono montate sulle estremità opposte di un albero 64 che ha una lunghezza totale minore della distanza massima tra i denti esterni sulle ruote intagliatrici. I dettagli di questa disposizione sono meglio illustrati nella fig. 2.

Con riferimento ora alla fig. 2, una vista frontale del dispositivo in fig. 1 è illustrata mentre taglia una trincea profonda in un materiale roccioso. Gli stessi numeri di designazione sono usati per indicare le parti che sono anche illustrate in fig. 1. In particolare, le unità di trazione 12 sono mostrate appoggiate sulla cima di scarpate 66, comprendenti un terreno agricolo con superficie smossa o soffice oppure sabbia. Sotto una interfaccia 68 c'è un materiale roccioso di sotto-superficie, quale un materiale calcareo. Mentre il calcare è una pietra relativamente dolce e qualche volta potrebbe essere scavato con un dispositivo per lo scavo di trincee precedentemente noto, tale scavo potrebbe essere fatto soltanto ad una velocità lenta e provocherebbe una fortissima usura dell'apparecchiatura. Le ruote intagliatrici 60 hanno denti 70 progettati per tagliare questo tipo di materiale roccioso ad una velocità piuttosto alta, ma l'apparecchiatura che usa tali ruote disgregatrici non è stata finora prevista in modo da poter tagliare una trincea più profonda di circa il raggio della ruota disgregatrice. Come notato sopra, l'albero 64 è più corto dello spazio tra i denti esterni 70 delle ruote intagliatrici 60, spazio che nella realizzazione preferita, è di circa 76 cm. Nello stesso modo, l'alloggiamento 56 nel quale è contenuto il meccanismo di comando e anche il braccio allungabile 48 e il braccio 44 sono più stretti di questa dimensione di 76 cm così che l'intero braccio e il meccanismo di comando possono allargarsi entro una trincea precedentemente scavata della larghezza di 76 cm. Come illustrato in fig. 2, una trincea 72 essenzialmente a pareti verticali è stata tagliata nella porzione di roccia solida del suolo sotto il materiale sciolto 66. Come illustrato, la trincea 72 aveva una profondità di circa 2,43 m, quando l'intagliatrice doppia 50 fu inserita per fare un altro taglio sul fondo. L'intagliatrice 50 fornisce una coppia di strette fessure 74 della profondità di circa 0,91 m e ciascuna larga 12,7 cm con i bordi esterni dello scavo essendo ad una distanza di circa 76,2 cm. Si può vedere che è molto importante in questa operazione che le grandi ruote intagliatrici 60 siano correttamente posizionate entro la trincea 72 precedentemente tagliata, così che il contatto dei denti 70 è limitato al fondo della trincea dove deve essere fatto il taglio desiderato. Qualunque disa'lineamento delle ruote intagliatrici 60 farebbe sì che esse penetrino nelle pareti laterali della trincea aumentando grandemente la forza necessaria per muovere s

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le ruote 60 ed arrestando l'operazione di taglio danneggiando le ruote o l'apparecchiatura.

Nella lavorazione, una trincea è tagliata in roccia dura allontanando dapprima lo strato mol'e di terra vegetale per formare scarpate 66 con l'uso dell'apparecchiatura convenzionale per movimento terra. Quando la interfaccia di roccia dura 68 è raggiunta, lo scalpello per rocce di trincea secondo la presente invenzione è posizionato sopra lo scafo della terra vegetale 66 come è mostrato in fig. 2. Il telaio 28 è poi posizionato sopra il centro del taglio con un movimento lungo le rotaie 14, con mezzi a cilindro idraulico, non mostrati. L'unità a braccio 38 è poi ruotata attorno all'asse verticale 26, inclinata attorno all'asse di rotazione 40, e il braccio è allungato e ruotato rispetto al suo asse longitudinale fino a che le ruote intagliatrici 60 vengono a contatto con la superficie in alto della formazione di roccia. Prima che cominci il taglio, le ruote sono attentamente allineate per essere parallele alla direzione del taglio desiderato. Le ruote disgregatrici sono poi ruotate ed abbassate entro la superficie della roccia fino a che esse raggiungono la massima profondità di circa 0,91 m. L'intera unità può allora essere tras'ata in giù nella trincea per mezzo di unità di trazione 12, quando i canali paralleli 74 sono scavati entro la superficie della roccia. Quando l'intera unità si muove, l'unità di braccio 38 può essere continuamente riaggiustata per assicurare il funzionamento parallelo delle pale rispetto alla direzione del'o scavo desiderato. Dopo che sono stati fatti gli intagli paralleli 74, mezzi convenzionali come scavatori a cucchiaia rovescia, scalpelli laterali, oppure esplosivi sono usati per allontanare una porzione centrale di blocco 76 che rimane tra i due intagli laterali. Si può vedere, che una volta che gli intagli laterali 74 sono fatti, la porzione centrale 76 è molto più facilmente allontanata di quanto sarebbe stato altrimenti possibile. Dopo che la prima passata è stata fatta e la porzione centrale 76 è stata allontanata, l'intagliatrice di roccia può essere riportata al punto di partenza e riposizionata. L'articolazione essenzialmente universale dell'unità a braccio 38 è poi impiegata per abbassare le pale della ruota intagliatrice 60 entro la trincea precedentemente scavata senza essenzialmente alcun contatto con le pareti laterali della trincea. In questo modo, le pale della ruota intagliatrice possono essere abbassate entro il fondo della trincea precedentemente scavata per realizzare un'altra coppia di stretti canali lungo la lunghezza della trincea. La roccia rimanente 76 è di nuovo allontanata con mezzi convenzionali e il processo può essere ripetuto fino a che si raggiunge una profondità desiderata. Con l'apparecchiatura assolutamente semplice della presente invenzione, possono essere ottenute profondità di trincee di circa 7,92 metri. Si può vedere che con un aumento addizionale molto ridotto nella dimensione e nel peso dell'apparecchiatura, la profondità totale di taglio può essere aumentata semplicemente fornendo una disposizione a braccio 44 più lungo.

Come è detto sopra, la base 10 è rettangolare, con le due rotaie 14 comprendenti i lati lunghi del rettangolo. I lati corti rimanenti 15 possono anche essere usati come rotaie per sostenere l'apparecchiatura con le ruote 22. Quindi, se si desidera operare con più piccola distanza tra le unità di trazioni 12, la base 10 può essere ruotata di 90° rispetto alle ruote 22 con un opportuno cambiamento nella distanza delle ruote 22.1 mezzi di trazione 12 ruoterebbero allora a perno di 90° sulle unità a perno 18 e l'intera unità funzionerebbe come descritto sopra, ma con una distanza più stretta tra le unità di trazione 12. Nella realizzazione preferita, la base 10 è circa 2,13 X 3,18 m. Come alternativa, il collegamento tra i bracci di supporto della trazione 16 e la base 10 possono essere costruiti flessibili per permettere che lo spazio tra le unità di trazione 12 sia variato.

Come notato sopra, i perni 18 delle unità di trazione sono forniti di mezzi per sollevare la base 10 rispetto alle unità 12. Questo è mostrato sottoforma di albero 78 nella fig. 2. Questo non soltanto migliora la trazione, ma permette inoltre che la base 10 sia livellata, il che facilita grandemente l'allineamento di ruote intagliatrici 60 con una trincea precedentemente tagliata. Anche se la base 10 è inclinata rispetto alla verticale, l'articolazione, che è altrimenti fornita, è sufficiente per allineare perfettamente le ruote intagliatrici 60 in una trincea precedentemente tagliata.

L'apparecchiatura fin qui descritta è adatta per tagliare soltanto una singola larghezza di trincea, cioè di 76 cm. Si è trovato un semplice mezzo per aumentare la larghezza del taglio. Mentre l'albero 64 potrebbe essere ovviamente modificato per avere una lunghezza maggiore di 76 cm, si è trovato più conveniente usare allungamenti del mozzo tra le estremità dell'albero 64 e le ruote intagliatrici 60. Allungamenti fino a 6,62-15,24 cm possono essere usati su ciascuna estremità di un albero 64 per fornire una larghezza di trincea fino a 167 cm. Mentre trincee più larghe forniscono più gioco per il braccio 44, l'articolazione universale del meccanismo di taglio è ancora necessaria per rientrare opportunamente nella trincea.

Anche se non sono illustrati, per semplicità, è evidente che cilindri, comandati idraulicamente ed altri mezzi sono usati per controllare i vari movimenti permessi della presente apparecchiatura. Ciascuno dei mezzi comandati idraulicamente ricava la potenza dal primo motore 30.

Mentre la presente invenzione è stata illustrata in termini di apparecchiatura e metodi specifici, è evidente che varie modifiche possono essere fatte nello scopo della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

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2 fogli disegni

Claims

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1. Procedimento per scavare una trincea avente una larghezza prefissata nella roccia, caratterizzato da ciò che esso comprende lo scavo di una coppia di strette fessure (74) nella roccia (76) per mezzo di una coppia di ruote intagliatrici (60) della roccia disposte sulle estremità opposte di un albero orizzontale (64) sostenuto da un braccio articolato (48), la lunghezza di detto albero (64) e la larghezza di detto braccio (48) essendo minore di detta larghezza prefissata, e dette ruote (60) essendo distanziate fra di loro cosicché i bordi esterni di dette fessure (74) siano distanziati di detta larghezza prefissata, e infine l'allontanamento della roccia (76) lasciata tra dette fessure.

2. Apparecchiatura per attuare il procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzata da ciò che essa comprende una base di supporto (10) provvista di mezzi di trazione e di scorrimento (12) al di sopra della superficie orizzontale del terreno, un braccio articolato (48) ruotabile attorno ad un asse orizzontale (40) e attorno al suo stesso asse longitudinale, braccio che è portato da una piattaforma (24) traslabile su di una base (10), e da ciò che il braccio articolato (48) presenta ad una prima estremità una unità intagliatrice (50) comprendente una coppia d'i ruote intagliatrici (60) parallele, spaziate e disposte all'estremità di un albero girevole (64) montato su cuscinetti in un alloggiamento, detto albero (64) essendo disposto in detta prima estremità di detto braccio articolato (48); e da ciò che essa comprende mezzi di allineamento (58, 62) per orientare le ruote intagliatrici (60); detto albero girevole (64) avendo una lunghezza che è minore della distanza massima esistente fra i denti esterni di cui sono munite le ruote intagliatrici.

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RIVENDICAZIONI

3. Procedimento secondo la rivendicazione 1, comprendente la ripetizione di detti stadi di scavo di strette fessure (74) in detta roccia e l'allontanamento di detta roccia (76) tra dette fessure (74) una o più volte fino a che si raggiunge una prefissata profondità.

4. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 2, caratterizzata da ciò che la base (10) comprende una pluralità di travi (14, 15) di acciaio formanti un rettangolo.

5. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 4, caratterizzata da ciò che almeno due di dette travi (14) formano una coppia di rotaie trasversali parallele, detta piattaforma (24) portando una pluralità di ruote (22) spostabili su dette rotaie trasversali.

6. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 2, caratterizzata da ciò che detti mezzi di trasporto (12) comprendono quattro unità di trazione, attaccate ciascuna ad un angolo della base (10) con un braccio (16) che si estende da ciascun angolo della base stessa e, inoltre, comprendente mezzi di imperniamento (18) che collegano ciascuna unità di trazione (12) al suo braccio rispettivo (16), con cui ciascuna unità di trazione (12) può ruotare attorno ad un asse verticale.

7. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 6, caratterizzata da ciò che in ciascun mezzo di imperniamento (18) è previsto un mezzo per sollevare ciascun braccio (16) rispetto alla sua corrispondente unità di trazione (12).

8. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 2, caratterizzata da ciò che ciascun moto d'i detta apparecchiatura è controllato idraulicamente e dette ruote intagliatrici (60) di roccia sono comandate idraulicamente per mezzo di un motore (30) ed almeno una pompa idraulica (32).

Questa invenzione si riferisce ad un procedimento e ad un'apparecchiatura per scavare trincee nella roccia, in particolare in vista della posa di tubazioni e simili, e più particolarmente per scavare trincee strette a parete verticale in una roccia solida come pure calcarea.

Riferimenti che sono noti al richiedente e che si ritiene siano importanti per la presente invenzione, comprendono i seguenti brevetti: USP 1 472 563, concesso a Loken il 30 ottobre 1923; USP 2 780 452 concesso a Marcerou il 5 febbraio 1957 e USP 3 364 602 concesso a Renzaglia il 23 gennaio 1968.

Il brevetto Loken rivela miglioramenti nelle macchine scavatrici di trincee con ruote a cassetta come vengono comunemente usate per la posa di tubazioni. Tali macchine sono assolutamente utili nella maggior parte dei suoli normali e anche in alcune rocce molli, ma la profondità di taglio è limitata dal diametro della ruota a cassette. Per profondità molto grandi, l'apparecchiatura diventa troppo ingombrante.

Il brevetto Marcerou rivela una macchina per lo scavo di roccia da usarsi in cave. La macchina è regolabile a mano ed è progettata per comandare una coppia di ruote disgregatrici di roccia, relativamente piccole, entro la superficie di una parete di roccia, mentre una testa di carota taglia un foro per comandare l'apparecchiatura di battitura e una coppia di intagliatrici laterali scavano canali laterali per stabilizzare il dispositivo quando esso penetra nella roccia.

Il brevetto Renzaglia rivela l'uso di una più grande ruota disintegratrice montata a perno sulla parte posteriore di un trattore per l'uso nel taglio di radici. È evidente dall'apparecchiatura illustrata che la profondità di scavo fornita da questa apparecchiatura è limitata a qualcosa in meno del raggio della ruota disgregatrice.

Quindi si vede che mentre seghe da roccia o ruote disgregatrici sono state conosciute ed usate per vari scopi, esse non sono state applicate allo scavo di trincee per la posa di tubazioni. Si può anche vedere che è opportuno fornire un dispositivo per lo scavo di trincee capace di scavare trincee strette, profonde in materiali rocciosi duri che sono relativamente poco pesanti e semplici in confronto ai dispositivi precedentemente noti.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un procedimento per scavare una trincea avente una larghezza prefissata nella roccia, caratterizzato da ciò che esso comprende lo scavo di una coppia di strette fessure nella roccia per mezzo di una coppia di ruote intagliatrici della roccia disposte sulle estremità opposte di un albero orizzontale sostenuto da un braccio articolato, la lunghezza di detto albero e la larghezza di detto braccio essendo minore di detta larghezza prefissata, e dette ruote essendo distanziate fra di loro cosicché i bordi esterni di dette fessure siano distanziati dà detta larghezza prefissata, e infine l'allontanamento d'ella roccia lasciata tra dette fessure.

L'apparecchiatura per effettuare il procedimento secondo la rivendicazione 1 è caratterizzata dalla parte caratterizzante della rivendicazione 2.