ES2200571T5 - Perfeccionamientos en los elementos de anclaje y retencion destinados a maquinaria de obras publicas y similares. - Google Patents
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Abstract
Los perfeccionamientos son aplicables a elementos de anclaje y retención destinados a maquinaria de obras públicas y similares, del tipo que comprende una combinación de uno o varios elementos metálicos con uno o varios bloques de material elastómero, unidos o no a aquéllos, en los que el bloque de material elastómero queda constituido por un material estructural elástico que contiene múltiples cavidades internas en forma de celdas cerradas mayoritariamente separadas entre sí, las cuales contienen un gas, permitiendo que en la compresión ejercida por las piezas metálicas sobre el bloque de elastómero éste se comprima reduciendo su volumen, presentando expansiones transversales mínimas.
Description
Perfeccionamientos en los elementos de anclaje y
retención destinados a maquinaria de obras públicas y similares.
La presente invención está destinada a dar a
conocer unos perfeccionamientos en los elementos de anclaje y
retención destinados a maquinaria de obras públicas, minería y
similares, que aportan interesantes características de novedad y de
actividad inventiva sobre lo conocido hasta el momento.
Las máquinas de obras públicas, minería y otras
similares, tienen la función de arrancar y cargar masas de tierra y
piedras. Están dotadas de un borde activo, llamado cuchilla, en el
cual se montan unos conjuntos destinados a penetrar el terreno.
Estos conjuntos suelen ser una serie de adaptadores o portadientes
(soldados, atornillados o sujetos mecánicamente a la cuchilla) que
llevan acopladas unas piezas, llamadas púas o dientes, que realizan
la función de introducirse en el terreno. Existen varios sistemas de
acoplamiento entre dientes y portadientes, y todos ellos llevan un
sistema de fijación o de anclaje distinto. El sistema de anclaje
debe mantener el diente perfectamente montado en la nariz del
portadientes, resistiendo todos los esfuerzos a los que el conjunto
(diente-anclajeportadientes) esté expuesto. El
sistema de anclaje puede estar formado por un solo cuerpo (todo
integrado) o por varios cuerpos (pasador incorporando arandelas,
retenedores o tensores). Los pasadores tienen formas y
constituciones distintas. Existen pasadores fabricados solamente de
metal, aunque los más usuales son los que presentan una combinación
de metal y material tipo caucho.
Los elementos de anclaje constituidos por una
combinación de metal y material tipo caucho, comparándolos con los
elementos de anclaje fabricados solamente de metal, conllevan una
mayor facilidad de montaje y desmontaje, una mayor posibilidad de
dar tensión al conjunto y una buena absorción de los esfuerzos
medios. Pero también presentan considerables inconvenientes que
provocan la rotura y pérdida de estos elementos. Estos
inconvenientes son la influencia de la temperatura en las
características mecánicas del material tipo caucho y el posible
deterioro de éste debido a la absorción de aceites y grasas, aunque
el principal inconveniente es la alta expansión transversal que
sufre el material tipo caucho al ser comprimido, tendiendo a
rasgarse. Esto supone la inminente pérdida del pasador.
Hasta el momento, en los sistemas de anclaje
formados por una combinación de metal y material tipo caucho, se han
usado elastómeros compactos (o sólidos). Un elastómero compacto (o
sólido) es aquel que está constituido por una sola fase.
Normalmente se utilizan cauchos naturales. Éstos
tienen una buena resistencia a la tracción, a la abrasión, al
desgarro y a la fatiga, así como una elevada resiliencia. Entre sus
limitaciones destacan una temperatura de servicio máxima moderada
(entre 70ºC y 90ºC) y su sensibilidad a la oxidación y al ataque por
ozono. Asimismo, como todos los cauchos no polares, se hincha
apreciablemente cuando entra en contacto con disolventes
hidrocarbonados. Cuando está hinchado, su resistencia mecánica se
reduce considerablemente y aumenta su susceptibilidad a la
degradación. La propiedad que caracteriza el caucho es su elevada
elasticidad, es decir, su capacidad de experimentar deformaciones
considerables bajo esfuerzos relativamente débiles y de recuperar
rápidamente la forma y dimensiones originales cuando cesa de actuar
la fuerza deformante, restituyendo la energía almacenada durante la
deformación.
El inconveniente de presentar una alta expansión
transversal al comprimirse es común a todos los elastómeros
compactos utilizados hasta el momento en elementos de anclaje o
retención.
Debido a esta alta capacidad de expansión
transversal, el elastómero compacto implementado en pasadores se ve
fácilmente deteriorado por rozamientos o pinzamientos al realizar el
montaje del pasador y también mientras el conjunto se encuentra
trabajando. Tal como se muestra en la figura 18, al aplicar una
fuerza F_{1} sobre un bloque de elastómero compacto, éste
responde comprimiéndose y presentando una expansión transversal
(abombamiento de la lámina). Esto sucede porque el elastómero
compacto mantiene su volumen constante aunque esté sometido a
fuerzas. Si se aplica una fuerza F_{2}, mayor a F_{1}, la
expansión transversal aumenta. Si se sigue aplicando fuerzas
mayores (F_{3}), el elastómero compacto seguirá expandiéndose
hasta un punto límite en el que acabará rompiéndose. El volumen se
mantiene constante en los cuatro estados representados, aumentando
cada vez más la expansión transversal sufrida.
El principal problema de las expansiones
transversales provocadas por el mantenimiento del mismo volumen al
aplicar una fuerza conllevan que el elastómero compacto interfiera
con otros cuerpos (paredes internas del alojamiento del pasador,
paredes internas del diente y de la nariz del portadientes) y acabe
sufriendo rozamientos, pinzamientos, cizalladuras y doblamientos
que inevitablemente provocan su rotura. La rotura del elastómero
compacto comporta la pérdida del pasador y, en consecuencia, la
pérdida del diente. Por eso es muy importante que el sistema de
anclaje quede fuertemente sujeto y sea resistente a los esfuerzos
sufridos por el conjunto.
En la figura 11 se muestra un conjunto formado
por un diente, un portadientes y un pasador "sandwich" de
introducción lateral, tipo
metal-caucho-metal. En las figuras
12, 12bis y 13 se puede observar la evolución del montaje de este
pasador. En la figura 12 se introduce un extremo del pasador en su
alojamiento y se golpea con un martillo. El pasador penetra en el
alojamiento comprimiendo el caucho que une las partes metálicas; las
partes extremas metálicas se separan forzando el elastómero, que
tiende con frecuencia a desengancharse y rasgarse'' (figura 12
bis). Al seguir introduciendo el pasador, el caucho sigue
comprimiéndose, presentando ya una considerable expansión
transversal inferior y superior que interfiere con la pared externa
del diente provocando inevitablemente que el caucho se deteriore
(figura 13). Una vez montado (figura 14), el caucho se mantiene
deformado, interfiriendo con la pared interna de la nariz del
portadientes y la pared interna del diente. Al estar sometido el
conjunto a esfuerzos, el caucho se va deteriorando cada vez más
hasta que se rompe.
Para intentar minimizar el inconveniente de las
expansiones transversales que interfieren con otros cuerpos, se han
realizado ligeras modificaciones en el diseño de los elementos
elastoméricos; pero éstas no han conseguido resolver el
problema.
Las modificaciones realizadas para intentar
minimizar las expansiones transversales se basan en la extracción
de parte del material elastomérico. Entre ellas destacan la
perforación del material y las formas cóncavas de las láminas. En
la figura 23 se muestra un retenedor/tensor con tres agujeros
dispuestos verticalmente. En la figura 24 los agujeros, pasantes,
están dispuestos lateralmente en un pasador tipo "sandwich". En
la figura 25 el retenedor/tensor está agujereado verticalmente y en
la figura 26 un pasador tipo "sandwich" presenta una lámina
elastomérica cóncava.
El principal problema de los elastómeros
perforados es la introducción de materiales térreos llamados finos
dentro de los agujeros. Estos finos se compactan e impiden que la
deformación causada por la compresión sea absorbida por los
agujeros, provocando que ésta sea transmitida otra vez a los
extremos, expandiéndose transversalmente, tal corno respondería un
elastómero no perforado. Además debilita el pasador.
La solución de presentar los elastómeros con
formas cóncavas tampoco resuelve el problema de la expansión
transversal. Para compresiones grandes, corno las causadas durante
el montaje del pasador, los elastómeros se deforman y acaban
interfiriendo con otros cuerpos. Además, el hecho de presentar una
concavidad conlleva que el pasador sea más débil y, al disponer de
menos cantidad de material elastomérico, su respuesta elástica es
inferior a la de un pasador con el elastómero sin concavidad.
La patente US 5 731 359 se refiere a elementos
para la absorción de vibraciones que comprenden un elastómero de
termoplástico, de poliamida esponjosa, que consiste en un bloque
destinado a soportar tuberías de conducción, principalmente para el
sistema de frenado en automóviles, poseyendo una placa portadora con
un perno roscado alojado en un orificio del bloque de absorción de
vibraciones, que tiene dimensiones de los poros que disminuyen
gradualmente desde el interior a la superficie externa terminando en
una superficie lisa y cerrada.
La solicitud de patente UK 2 150 667 se refiere
a un dispositivo de absorción de choques, de material plástico, que
tiene un cuerpo envolvente de plástico que soporta un material
plástico esponjoso dotado de celdas cerradas y que posee un pistón
que actúa sobre dicha masa esponjosa.
La patente US 4 678 707 da a conocer un laminado
compuesto para amortiguación de vibraciones que comprende dos capas
de un metal y una capa de un polímero viscoelástico, poseyendo dicho
compuesto amortiguador capacidad para su soldadura eléctrica a una
estructura metálica.
El documento EP 0 521 603 da a conocer un diente
de material compuesto para excavadoras unido a un soporte por una
llave de montaje elástica tal como se define en la parte
introductoria de la reivindicación 1.
Los inventores han llevado a cabo múltiples
investigaciones para intentar solucionar los inconvenientes
anteriormente señalados, habiendo conseguido una eficaz solución
técnica al introducir la utilización de elastómeros compresibles
(celulares) preferentemente de poliuretano celular como base para
los cuerpos a introducir en los elementos de retención y anclaje
utilizados en maquinaria de obras públicas, minería y otras. En las
experimentaciones realizadas se ha descubierto que para esta
aplicación, los indicados elastómeros combinan una gran deformación
reversible con una expansión transversal muy baja, haciéndolos
ideales para aplicaciones donde el espacio que rodea el material
sea reducido. Gracias a estas características se consigue un
inmejorable comportamiento de los elementos de anclaje durante el
montaje y durante el tiempo de operación. Además, la implementación
de elastómeros compresibles (celulares) evita modificaciones de
diseño, como formas especiales o perforaciones, simplificando así la
fabricación.
La aplicación de los elastómeros compresibles
(celulares) preferentemente de poliuretano celular, tendrá lugar
habitualmente en forma de bloques de dicho material, de las
dimensiones apropiadas, asociados a partes metálicas receptoras,
integrando en conjunto un dispositivo de retención. Los bloques de
material elastómero darán las propiedades elásticas a los elementos
de anclaje y retención. La aplicación de los bloques podrá tener
lugar tanto por adherencia del material previamente formado, como
por moldeo y polimerización de los propios componentes del
poliuretano junto con las piezas metálicas que integran
conjuntamente el elemento de retención.
Para su mejor comprensión se adjuntan, a título
de ejemplo explicativo pero no limitativo, una serie de dibujos
referentes a la construcción de los elementos de anclaje y retención
perfeccionados según la presente invención.
Las figuras 1, 2, 3, 4 y 5 representan vistas de
un dispositivo de retención tipo chaveta al que se pueden aplicar
los presentes perfeccionamientos.
Las figuras 6, 7, 8, 9 y 10 representan vistas
de otro ejemplo de realización de una chaveta a la que se pueden
aplicar los presentes perfeccionamientos.
La figura 11 muestra una vista en perspectiva
representativa de la forma de introducción de las chavetas tipo
"sándwich" de disposición horizontal.
Las figuras 12, 13 y 14 muestran sendas vistas
de la introducción de una chaveta en su alojamiento y una sección
transversal de la misma, correspondiendo a una realización según el
estado actual de la técnica.
La figura 12 bis muestra una fase, intermedia,
de ensanchamiento de los extremos durante la introducción.
Las figuras 15, 16 y 17 representan sendas
vistas de la colocación y una perspectiva con sección parcial de
una chaveta que incorpora los presentes perfeccionamientos.
La figura 18 muestra esquemáticamente las fases
sucesivas de compresión de un bloque de material tipo caucho
utilizado según el estado de la técnica.
La figura 19 muestra esquemáticamente el
comportamiento de un bloque de material tipo caucho (elastómero
compacto) y el comportamiento de un bloque de elastómero
compresible (o celular) dentro de un espacio cerrado.
La figura 20 muestra esquemáticamente la
constitución de un bloque de elastómero compresible (celular).
La figura 21 muestra una vista a 37 aumentos de
un bloque de elastómero del tipo utilizado en la presente
invención.
La figura 22 muestra una sección de un bloque de
elastómero según la invención representada a 90 aumentos
aproximadamente.
Las figuras 23, 24, 25 y 26 representan sendas
versiones de elementos de anclaje según el estado de la técnica en
los cuales se han realizado modificaciones para disminuir el efecto
de las expansiones transversales. Los perfeccionamientos de la
presente invención podrían aplicarse a estos elementos evitando la
realización de perforaciones o de cualquier otro tipo de
modificación que afecte la respuesta mecánica de estos
elementos.
La figura 27 muestra el comportamiento de un
elastómero incompresible y un elastómero compresible.
La figura 28 muestra esquemáticamente la
disposición de un diente y su portadientes, con la situación
relativa de los orificios de ambos destinados al pasador.
La figura 29 muestra esquemáticamente un
pasador, referenciando su anchura.
Tal como se observa en las figura 1 a 5, un
elemento de anclaje según el estado de la técnica, al que se aplica
la presente invención, puede quedar constituido en forma de chaveta
con piezas metálicas (1) y (2), entre las que queda dispuesto un
bloque (3) de un elastómero que habitualmente quedará adaptado por
vulcanizado o por pegado sobre las caras internas (4) y (5) de las
piezas metálicas respectivamente (1) y (2).
En otro ejemplo de realización mostrado en las
figuras 6 a 10, la pieza de anclaje también en forma de chaveta
comporta dos piezas metálicas (6) y (7) que en este caso son
simétricas y que están dotadas de salientes intermedios en sus
caras externas (8) y (9), recibiendo interiormente, en oposición
entre las caras internas (10 y (11) de las piezas (8) y (9), un
bloque (12) de un elastómero.
En la figura 23 se ha representado una versión
de un elemento de retención según el estado de la técnica, formado
por una base metálica (50) y un bloque de elastómero tipo caucho
(51), en el que se han realizado diversos orificios tales como (52)
para permitir la compensación de la deformación transversal
producida por dicho material de tipo actualmente conocido. En la
figura 24 se ha representado otra versión a base de dos piezas
metálicas (53) y (54) con un bloque intermedio de elastómero (55),
con orificios pasantes (56) con igual finalidad. Asimismo, en la
figura 25 se ha representado una variante similar a la de la figura
23, en la que una pieza metálica (57) recibe la acción de un bloque
elastómero (58) dotado de un orificio longitudinal (59) con la
misma finalidad que la anteriormente explicada. También en la figura
26 se representa un elemento de retención formado por las dos
piezas metálicas enfrentadas (60) y (61) en el que el bloque de
material elastómero (62) presenta caras laterales cóncavas tales
como (63) y (64) destinadas igualmente a permitir la deformación
transversal del elastómero. Todas estas medidas técnicas para evitar
la deformación transversal, correspondientes al estado de la
técnica, quedan superadas por la aplicación de la presente
invención.
La utilización de estos elementos de anclaje
tiene lugar tal como se representa en la figura 11, de modo que el
conjunto de la chaveta (13), por ejemplo, del tipo representado en
las figuras 6 a 10, es introducido entre el diente (14) y el
portadientes (15) al introducirse en los orificios pasantes
realizados a tal efecto, de los cuales se ha representado solamente
el orificio (16).
Tal como se aprecia en las figuras 12, 12bis, 13
y 14, la introducción de la chaveta (13) en los orificios
destinados a recibirla produce una compresión de las piezas
metálicas (17) y (18) integrantes de la chaveta, que actúan
comprimiendo el bloque de material tipo caucho (19), con lo que éste
se expansiona lateralmente dando lugar a las zonas salientes
lateralmente (20) y (20'). Dichas zonas salientes crean problemas
por su interferencia con la pared externa del diente y con las
caras opuestas (21) y (22) del alojamiento en que queda acoplada la
chaveta, lo cual se traduce en escoriaciones y grietas en el
material elastómero, así como esfuerzos de cizalladura que pueden
poner en peligro la integridad del bloque elastómero y, por lo
tanto, el funcionamiento correcto de la chaveta.
En las figuras 15, 16 y 17 se aprecia el
comportamiento de un elemento de retención que incorpora los
presentes perfeccionamientos. Una chaveta (43) es introducida en el
orificio (44), ejerciendo una compresión sobre el elastómero (45),
cuyas caras laterales (46) y (47) no sufren prácticamente
deformación alguna.
Para mejor explicación de la deformación que
sufre un bloque de elastómero de material tipo caucho se muestra en
la figura 18 una sección esquemática de un bloque (23) sobre el que
se aplica un esfuerzo de compresión según el vector (24), que
produce la compresión de dicho bloque, provocando expansiones
laterales tales como las indicadas exp_{1}, que serán función del
esfuerzo F_{1}. En caso de que el esfuerzo de compresión aumente,
lo cual se representa por el vector (25), las deformaciones a ambos
lados quedarán representadas por exp_{2}, siendo también iguales
en ambos casos. En la continuación del esfuerzo de compresión sobre
el bloque de elastómero (23), se llega a una situación en la que
dicho esfuerzo, representado por el vector (26), produce unas
expansiones exp_{3} a ambos lados que resultan en la rotura de las
zonas extremas o distales (27) y (28) del bloque (23). En este caso
en el que se aplica el bloque de material tipo caucho, los volúmenes
en los cuatro estados representados indicados por V_{0}, V_{1},
V_{2,} y V_{3}, son iguales, es decir, que se cumple V_{0} =
V_{1} = V_{2} = V_{3}.
Tal como se puede observar en la figura 28, al
montar un diente en un portadientes existe un espacio determinado
por la pared posterior del agujero del diente y la pared anterior
del alojamiento en la nariz del portadientes. En este espacio (A)
debe introducirse el pasador. Este espacio tiene una tolerancia de
fundición. Acotando la pared posterior del agujero del diente y la
pared anterior del alojamiento en la nariz del portadientes
respecto al vértice del triángulo que determina la conicidad del
diente y de la nariz del portadientes (C), se determinan las cotas
con tolerancia. Por ejemplo:
X = 180 mm (0; -1,5)
Y = 200 mm (+1,5; 0)
Sabiendo que Y-X = A,
entonces A = 20 mm (+3; 0).
De este modo, el espacio donde debe introducirse
el pasador puede variar de 20 a 23 mm.
En el gráfico de la figura 27 se representa el
comportamiento de un elastómero incompresible (70) (tipo caucho) y
un elastómero compresible (71) dentro de un espacio cerrado,
representando el esfuerzo en ordenadas y las deformaciones en
abcisas. El pasador, una vez montado en el alojamiento de 23mm, debe
realizar una fuerza para mantenerse anclado en su alojamiento
fijando el diente (F). Esta fuerza, cuando se aplica la tolerancia
(compresión de 3 mm), se ve aumentada considerablemente en el caso
de un pasador implementado con material tipo caucho (F_{mc})
implicando una gran expansión transversal. En cambio, para un
pasador implementado con elastómero compresible, la fuerza que debe
hacer éste para absorber la compresión es muy inferior (F_{mp}).
Además, el pasador implementado con elastómero compresible posee un
mayor rango de compresión que el pasador implementado con material
tipo caucho, pudiendo así absorber el desgaste sufrido por la nariz
del portadientes (R_{cp}>R_{cc}). Este desgaste provoca que
cada vez exista más juego entre diente y portadientes y, en
consecuencia, que el pasador tenga que absorber este juego para
evitar la calda del diente.
Si el ancho del pasador es B, éste debe
comprimirse hasta A cuando es introducido en su alojamiento. Esto
provoca que el pasador deba diseñarse de manera que pueda,
deformándose, introducirse en su alojamiento y, una vez
introducido, tenga capacidad suficiente para dar la tensión
necesaria para anclar el diente. Implementando material tipo caucho
en los pasadores, el rango de libertad es mínimo, obligando a
sacrificar una de las dos facetas. O sea, dificultando el montaje
del pasador o empeorando la sujeción y tensión del pasador una vez
montado. En cambio, implementando elastómeros compresibles en los
pasadores se consigue trabajar con mayores tolerancias de
fundición, permitiendo una menor precisión dimensional que en el
caso de un pasador implementado con material tipo caucho y
consiguiendo un montaje mucho más fácil con una buena fijación. Esto
supone un ahorro en costes de fabricación, evitando posibles zonas
a mecanizar y ampliando las tolerancias de fabricación.
La figura 19 muestra la comparación entre el
comportamiento de un elastómero tipo caucho (29) y el comportamiento
de un elastómero compresible (o celular) (31''') dentro de un
espacio cerrado (31). Al no existir espacio para la expansión
lateral por ser el recinto (31) de tipo cerrado, el bloque de caucho
no se deforma, por lo que su superficie (31') no se altera ante la
aplicación de una fuerza (30) representada por el vector F_{1}-.
En cambio con el bloque de elastómero compresible (31'''), éste se
puede deformar porque el material es compresible, no requiriendo
expansión transversal. Por ello, la superficie superior, que
inicialmente estaba al mismo nivel que la del bloque (29), se
encuentra en el nivel representado por el numeral (31'') después de
la aplicación de una fuerza (32) representada por el vector F_{2}.
A título de ejemplo, se puede indicar que por experimentos
realizados en laboratorio con un elastómero de poliuretano celular
de densidad 350 kg/m^{3} se obtiene una compresión del 80%
respecto a las dimensiones originales del componente. Dentro de un
espacio cerrado tal corno el representado en la figura 19, el
elastómero de poliuretano celular de densidad 350 kg/m^{3} llega
a comprimirse un 63% de su volumen. Un caucho con una dureza de 45
Shore A con densidad 1,18 g/cm^{3} no llega a comprimirse.
Para la mejor comprensión de este fenómeno
característico de comportamiento de los elastómeros compresibles (o
celulares), se observará en la figura 20 un bloque (33) de
elastómero compresible (o celular) esquemáticamente representado,
en el cual se aprecia en la zona representada a mayor escala (34) la
existencia de múltiples cavidades (35), (35'), (35''), que forman
cámaras de tipo cerrado llenas de gas, en el caso más habitual,
dióxido de carbono. Se comprenderá, no obstante, que se podría
conseguir un funcionamiento igualmente satisfactorio con otros
tipos de resinas sintéticas dotadas de cierto grado de elasticidad,
que contuvieran un gas distinto a CO_{2} en las celdas cerradas
que dicho gas constituye en la masa del elastómero. A este respecto,
se comprenderá que al tratarse de cavidades llenas de un gas
generado en la propia fabricación o tratamiento del material, la
forma de aquéllas será sensiblemente esférica. En la propia figura
20, se muestra otra zona (36) del propio bloque (33), a mayor
escala, en la que se aprecia el material estructural (37) formado
preferentemente por un elastómero sintético y las cavidades (38),
(38'), (38'') de gas encerradas en su interior, de manera que el
material estructural rodea por completo y separa dichas cavidades
ocupadas por el gas.
En las figuras 21 y 22, se han representado
sendas vistas en sección de bloques reales de elastómeros celulares
a 37 y 90 aumentos aproximadamente. En dichas vistas fotográficas,
las cavidades quedan representadas por las diferentes esferas de
contorno algo más claro tales como las indicadas respectivamente con
los numerales (39 y (40) en dichas figuras. Las formas
sensiblemente circulares más oscuras, tales como (41) y (42),
respectivamente, corresponden a cavidades que han sido cortadas por
encima de su plano medio, quedando el fondo a oscuras.
Desde el punto de vista de la presente
invención, los elastómeros de poliuretano celular es preferente que
tengan densidades comprendidas aproximadamente entre 200 Y 1000
kg/m^{3}.
Asimismo, el porcentaje del volumen ocupado por
las cavidades con respecto al volumen total del bloque de
poliuretano celular, quedará comprendido aproximadamente entre 30% y
90%, es decir, que el volumen ocupado por la suma de las diferentes
cavidades con respecto al volumen total del bloque oscilará entre un
30% y un 90%.
Otra ventaja adicional de la presente invención
estriba en que al utilizar un elastómero de poliuretano celular, se
consigue un material que, a diferencia de los cauchos actualmente
utilizados, es resistente al aceite, grasas e hidrocarburos
alifáticos, presentando asimismo una mejor resistencia al
envejecimiento.
Asimismo, los nuevos materiales aplicados en los
elementos de retención del tipo previsto en la presente invención
presentan un mejor comportamiento en cuanto a la deformación
remanente después de la compresión. Así por ejemplo, sometidos a la
misma fuerza de deformación durante 22 horas a una temperatura de
70ºC, los elastómeros de poliuretano celular tienen una deformación
remanente comprendida aproximadamente entre 4% y 7%, mientras que
en las mismas condiciones, un elastómero tipo caucho tiene una
deformación remanente comprendida aproximadamente entre 30% y
40%.
El material estructural de un elastómero
compresible (celular) puede ser terpolímero de
etileno-propileno-dieno (EPDM),
policloropreno, caucho de butadieno-estireno (SBR),
policloruro de vinilo (PVC), poliolefinas... Aunque el material
estructural que, actualmente, reúne las mejores propiedades
mecánicas para la aplicación relacionada en esta invención es el
poliuretano.
Se comprende, por todo lo anterior, que la
esencialidad de la invención consistirá en disponer entre la pieza
o piezas metálicas de una pieza de retención o tensión, uno o varios
bloques de material elastómero, unidos o no a aquéllos, que
comprenden un material estructural o matriz de material de tipo
elástico, preferentemente sintético, que contiene en su masa una
gran cantidad de pequeñas cavidades o celdas cerradas,
mayoritariamente separadas entre sí, llenas de un gas susceptible
de comprimirse cuando se efectúa una acción de compresión del
bloque elastómero, presentando una deformación mínima en sentidos
transversal al esfuerzo ejercido sobre el elastómero.
La presente invención, al introducir bloques de
material celular con una matriz o material estructural de tipo
sintético y elástico y múltiples cámaras llenas de un gas, elimina
las desventajas de los elastómeros compactos tipo caucho utilizados
convencionalmente y conserva las ventajas principales de éstos. La
aplicación de la presente invención en sistemas de anclaje en forma
de bloque entre dos piezas de soporte de metal tipo sandwich o como
tensor o retenedor, permite que estos elementos absorban grandes
esfuerzos, presentando una expansión transversal muy reducida y una
mayor resistencia a la flexión/torsión, eliminando prácticamente la
posibilidad de roturas o pérdidas del elemento de anclaje. Asimismo
se consigue una mayor resistencia al envejecimiento y una mejor
respuesta a los esfuerzos de deformación. Al propio tiempo, se
consigue facilitar el montaje, puesto que los elementos de anclaje,
por ejemplo, pasadores o chavetas, presentan un mejor comportamiento
elástico con respecto a los que actualmente implementan elastómeros
compactos y se eliminan los deterioros sufridos por el material
elastómero. Igualmente se debe incluir entre las ventajas de la
aplicación de la presente invención la posibilidad de variar entre
amplios límites las características del material para adecuar lo a
aplicaciones específicas, actuando mediante aditivos para conseguir
una mayor resistencia mecánica, a la abrasión o a los aceites y
agentes ambientales o variando la densidad y/o el volumen ocupado
por las cavidades portadoras de gas para la adaptación del elemento
de anclaje a unas características de trabajo específicas.
Todo cuanto no afecte altere, cambie o modifique
la esencia de los perfeccionamientos descritos, será variable a los
efectos de la presente invención, dentro del ámbito de las
reivindicaciones adjuntas.
Claims (11)
1. Elemento de anclaje y retención para fijar un
diente a la pala de una excavadora o similar insertando el elemento
de anclaje y retención en un orificio que se extiende a través de
tanto el diente como la pala de la excavadora o similar,
comprendiendo dicho elemento de anclaje y retención una combinación
de al menos un elemento metálico y al menos un bloque de material
elastómero, caracterizado porque, dicho al menos un bloque
(3) de material elastómero está realizado mediante una estructura
elástica que contiene múltiples cavidades internas en forma de
celdas cerradas esféricas, llenas de gas, de manera que cuando el
elemento de anclaje y retención se inserta en el orificio se ejerce
una fuerza de compresión sobre dicho al menos un bloque (3) de
material elastómero a través de dicho al menos un elemento (1, 2)
metálico, la expansión resultante de cada material elastómero se
minimiza en la dirección transversal a la fuerza ejercida en cada
elemento (1, 2) metálico.
2. Elemento de anclaje y retención según la
reivindicación 1, caracterizado porque el material
estructural está constituido por una resina de poliuretano.
3. Elemento de anclaje y retención según la
reivindicación 1, caracterizado porque el gas que se comprime
en las celdas, que están generalmente separadas unas de otras es
dióxido de carbono.
4. Elemento de anclaje y retención según la
reivindicación 1, caracterizado porque el elastómero está
constituido por un poliuretano celular con una densidad de entre
200 y 1000 kg/m^{3}.
5. Elemento de anclaje y retención según la
reivindicación 1, caracterizado porque el elastómero está
constituido por un poliuretano celular en el que el volumen de las
celdas está comprendido entre el 30% y el 90%, con respecto al
volumen total del elastómero.
6. Elemento de anclaje y retención según la
reivindicación 1, caracterizado porque el elastómero está
constituido por un poliuretano celular que muestra una deformación
residual a una compresión comprendida entre el 2% y el 10% a una
temperatura de 70ºC.
7. Elemento de anclaje y retención según la
reivindicación 1, caracterizado porque el elemento
estructural está constituido por EPDM (terpolímero de
etileno-propileno-dieno).
8. Elemento de anclaje y retención según la
reivindicación 1, caracterizado porque el elemento
estructural está constituido por policloropreno.
9. Elemento de anclaje y retención según la
reivindicación 1, caracterizado porque el elemento
estructural está constituido por SBR (goma de
estireno-butadieno).
10. Elemento de anclaje y retención según la
reivindicación 1, caracterizado porque el elemento
estructural está constituido por PVC (cloruro de polivinilo).
11. Elemento de anclaje y retención según la
reivindicación 1, caracterizado porque el elemento estructura
está constituido por poliolefinas.
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