ITTO20110695A1 - Utensile costipatore assiale. - Google Patents

Description

TITOLO: UTENSILE COSTIPATORE ASSIALE

---------La presente invenzione si riferisce ad un utensile costipatore a lobi, applicato ad una macchina perforatrice, atto a costipare le pareti di fori ed a ridurre i fenomeni di attrito con dette pareti.

Nel settore degli scavi di fondazione, normalmente, viene svolta una fase di scavo del foro con mezzi meccanici, ad esempio una macchina perforatrice, ed una successiva fase di riempimento dello stesso foro con calcestruzzo e/o malta cementizia; normalmente, anche durante la fase di riempimento la batteria di scavo à ̈ presente nel foro stesso.

Per la realizzazione di detti scavi, solitamente, vengono usate macchine perforatrici, preferibilmente cingolate della tipologia a torre. Tali macchine perforatrici comprendono una batteria di scavo formata, normalmente, da un’elica o una asta liscia, dotata nella parte inferiore di un utensile di scavo munito di denti.

Detta batteria à ̈ normalmente posta in rotazione da una testa motrice, idraulica o elettrica, scorrevole a sua volta lungo la torre. Detta batteria à ̈ il mezzo di scavo preferibilmente impiegato, poiché risulta idonea per eseguire lo riempimento del foro, dal basso verso l’alto, con malta sospinta attraverso il suo condotto interno, tramite mezzi pneumatici, normalmente presenti al piano campagna.

Lo scavo prevede generalmente l’asportazione di un volume di materiale proporzionale al volume del pozzo escavato. Questa massa di terreno richiede tempi e costi di smaltimento; detti costi aumentano notevolmente quando il terreno escavato à ̈ di tipo contaminato ed à ̈ necessario depositarlo in discariche adeguate.

Sono note diverse tecniche di perforazione che, quando la consistenza del terreno escavato lo consente, svolgono il costipamento del terreno escavato, anziché prevedere l’asportazione della totalità del terreno escavato, in modo tale da ridurre o annullare totalmente il volume di terreno asportato ed affiorante a piano campagna.

Generalmente la tecnologia chiamata del palo costipato richiede alte coppie di rotazione e forze di spinta sull’utensile, poiché gran parte dello sforzo richiesto à ̈ causato dall’attrito della parte costipante con la parete del foro da costipare.

Tale tecnologia à ̈ caratterizzata dall’avere un tamburo costipatore con diametro superiore a quello della punta di scavo vera e propria; normalmente, detta punta di scavo e detto tamburo costipante fanno parte dello stesso corpo utensile.

È noto che un utensile per palo costipato à ̈ divisibile funzionalmente in tre parti: la punta tagliente con la zona costipatrice inferiore, la zona di stabilizzazione al diametro massimo nella parte centrale e la parte controconica superiore per spingere il materiale verso il basso, durante la risalita. Partendo dal basso, detto utensile comprende una punta tagliente, munita di denti o appendici, atte ad aggredire il fronte dello scavo.

Detta punta tagliente e la relativa zona costipatrice inferiore può essere cilindrica, come negli utensili descritti nel brevetto EP0228138, oppure conica in cui le due estremità, inferiore e superiore, si sviluppano su una superficie conica.

Detta punta prosegue con tale conformazione fino a raggiungere, nella mezzeria dell’utensile, una zona cilindrica di stabilizzazione, o tamburo di costipazione, compresa in detto utensile.

Detta zona cilindrica di stabilizzazione à ̈ caratterizzata da un diametro esterno pari al diametro di costipamento. La parte inferiore conica, di detta zona cilindrica, può essere liscia o circondata da una spira o filetto, realizzato in materiale metallico, quale lamiera, con un passo variabile in funzione delle esigenze di scavo.

Al di sopra di detta zona cilindrica stabilizzazione, o tamburo di costipazione, si sviluppa la contropunta, anch’essa conica con conicità decrescente dal tamburo verso la parte terminale dell’utensile, generalmente coincidente con il diametro dell’asta.

Tale contropunta, in talune forme di realizzazione, comprende una spirale o filetto, realizzato anch’esso in lamiera. Detta spirale o filetto à ̈ sinistrorsa se l’utensile viene manovrato con rotazione destra, anche in risalita, questo per favorire lo spostamento del materiale verso la zona centrale stabilizzante; à ̈ invece destrorsa se si prevede di risalire in contro rotazione. La punta inferiore, se dotata di elica, avrà un viceversa una spirale destrorsa per rotazione di lavoro destra. Normalmente, sia nella punta che nella contropunta, la spirale o filetto, anche quando il fusto à ̈ conico, ha costantemente il diametro corrispondente a quello del foro per pali da escavare.

Sono altresì noti, utensili costipatori, i quali sono dotati di giunto di connessione con l’elica o l’asta della batteria; inoltre, detti utensili sono normalmente attraversati da un condotto assiale cavo per il transito della malta cementizia o del calcestruzzo in direzione della punta.

Detto condotto cavo termina nella porzione inferiore dell’utensile, in corrispondenza della punta tagliente, in asse con l’asse longitudinale dell’utensile, oppure con una lieve angolazione.

Detto condotto, inoltre, Ã ̈ protetto, durante la fase di scavo, da un coperchio con guarnizione di tenuta o da una portella incernierabile ad apertura automatica.

Normalmente, il foro per pali costipati può essere a parete liscia o a vite.

L’utensile descritto nel brevetto EP0228138, sopracitato, realizza fori per pali a vite, che presentano una superficie liscia cilindrica. L’utensile che realizza tale forma finale di palo à ̈ costituito da una zona centrale stabilizzatrice che ha come diametro quello del palo stesso che à ̈ da realizzare e termina alle estremità con due tratti rastremati a sezione trasversale cilindrica, come mostrato in figura 3, che raccordano il diametro minore (della punta o elica per quello inferiore e dell’asta per quello superiore) a quello centrale.

Sono note varianti costruttive a questo utensile per realizzare sempre pali costipati lisci, come per esempio quelli formati da fusi a punta e contropunta coniche, montati sotto aste di perforazione lisce. In questo caso, in una vista in laterale, l’utensile non apparirà con generatrici verticali come quello rappresentato nel brevetto EP0228138, ma avrà una forma triangolare, tridimensionalmente conica.

Un esempio di tale utensile à ̈ descritto dal brevetto EP1277887, in cui una grossa punta conica allungata à ̈ terminata, nella sommità, su un’asta di diametro esterno pari a quella del foro costipato.

In quest’ultima tipologia di utensile, la zona cilindrica di stabilizzazione o tamburo di costipazione costituisce gran parte dell’utensile stesso; inoltre, detto tamburo ha diametro massimo pari al diametro del foro finale.

All’aumentare delle dimensioni della zona cilindrica di stabilizzazione, o tamburo di costipazione, aumenta proporzionalmente la coppia richiesta per la perforazione ed il contemporaneo costipamento. Inoltre, anche la spinta richiesta per la realizzazione del foro sarà crescente, in funzione del diametro massimo e della profondità.

La punta inferiore di scavo à ̈, normalmente, del tipo a perdere, atta a liberare una luce al termine della perforazione, attraverso la quale viene inserita l’armatura prima dell’inizio della fase di gettata del calcestruzzo e/o malta cementizia per il riempimento dello stesso foro. In particolare tale utensile à ̈ dotato di una lama spirale che oltrepassa il diametro della zona stabilizzatrice ed à ̈ idonea a realizzare una solcatura radiale, propria dei pali a vite. Nell’esecuzione di queste tipologie di palo, contrariamente a quanto avviene per i pali costipati lisci, occorre controllare e coordinare tra loro la velocità di risalita con quella di rotazione, al fine di mantenere la costanza del passo delle solcature che vengono generate oltre il diametro del palo di base (nocciolo della vite).

L’esecuzione di fori per pali a vite, a causa del fortissimo attrito, generato dall’aumento della superficie dell’utensile a contatto col terreno, richiede macchinari con coppie molto alte e spinte di avanzamento elevate, al fine di accompagnare e favorire l’avanzamento nel terreno.

I diametri di tali manufatti non superano solitamente i 500 mm.

È altresì noto, dalla descrizione del brevetto EP0664373, un utensile sostanzialmente costituito da un fuso esterno montato su bronzine o cuscinetti, radenti attorno ad un albero a gomito angolato rispetto all’asse di scavo, comprendente un guscio le cui pareti sono parallele all’asse di perforazione.

Detto fuso realizza, nella sua rotazione, una dimensione di scavo maggiore rispetto al suo diametro.

La punta del fuso, munita di denti o appendici atte ad aggredire il terreno, à ̈ assialmente simmetrica e solidale con l’asta di rotazione.

Questo tipo di utensile descritto richiede una coppia ridotta, rispetto ai precedenti utensili descritti, ma lascia inalterata le necessità di spingere con una forte forza in direzione di avanzamento; infatti, detta forza à ̈ dovuta alla forma del fuso stesso, perfettamente liscio, che genera notevole resistenza all’avanzamento, nonostante il suo basso ingombro assiale.

Le resistenze che normalmente si incontrano nella realizzazione di un foro costipato per pali sono sostanzialmente quattro:

• la resistenza del terreno all’aggressione dei denti o alle appendici di scavo montate sulla punta dell’utensile;

• la resistenza del terreno al fenomeno di compattazione, cioà ̈ allargamento del foro dalla punta di diametro minore, fino al tamburo compattatore avente diametro normalmente uguale a quello del foro da realizzare;

• l’attrito dovuto alla fase attiva della compattazione nel momento in cui il tamburo di stabilizzazione compatta, alesandola, la parete del foro e la porta al diametro massimo;

• l’attrito dovuto al collasso del terreno compattato che tende a ricalcare il foro dopo il passaggio dell’utensile franando a ridosso dell’asta di perforazione.

Quest’ultimo fenomeno di resistenza, nel caso in cui interessi il palo per tutta la sua lunghezza, genera notevole attrito con le aste di perforazione causando un notevole dispendio di potenza o coppia da parte della macchina perforatrice.

Il valore dell’attrito dovuto alla fase attiva di compattazione à ̈ tanto maggiore quando più à ̈ lungo il tamburo, quanto maggiore à ̈ la resistenza e compattezza del terreno, mentre la qualità della compattazione à ̈ tanto più alta quanto maggiore à ̈ il tempo durante il quale il tamburo insiste sulla parete del foro.

Normalmente, gli utensili dell’arte nota hanno una porzione, corrispondente alla porzione di compattazione con diametro maggiore, di diametro pari al diametro del foro finale da eseguire.

All’aumentare del tempo durante il quale il tamburo insiste sulla parete del foro, aumenta la compattazione delle pareti del foro, aumentando però anche la richiesta di potenza alla macchina.

Qualitativamente parlando, utilizzando un compattatore o tamburo lungo quanto la profondità del foro, che si desidera realizzare, come descritto nel brevetto EP1277887, si otterrebbe il massimo risultato, ma con il massimo dispendio di potenza, in termini di coppia e spinta necessari all’esecuzione del foro.

Tale dispendio di potenza à ̈ proporzionale al diametro del foro da realizzare rendendo questo tipo di utensile svantaggioso in termini economici.

La presente invenzione si propone di realizzare un compattatore il quale à ̈ atto a realizzare una compattazione a più fasi, in modo che con più passate, di breve durata, riavvicinate nel tempo e di ridotta profondità sulla stessa porzione di parete di un foro, possa diminuire il fenomeno di collasso della parete stessa, attorno all’asta di perforazione presente sopra l’utensile.

La presente invenzione permette di ridurre la potenza richiesta alla macchina, realizzando un utensile in cui vengono ridotti i fenomeni di resistenza e attrito sopracitati.

Un aspetto della presente invenzione riguarda un utensile costipatore assiale, con le caratteristiche dell’allegata rivendicazione indipendente 1.

Le caratteristiche accessorie di detto utensile, sono riportate nella allegate rivendicazioni dipendenti.

Le caratteristiche ed i vantaggi dell’utensile secondo la presente invenzione, saranno meglio chiari ed evidenti dalla seguente descrizione di una forma di realizzazione e dai disegni allegati i quali illustrano specificatamente:

• la figura 1, mostra in una vista frontale di un utensile di scavo secondo il presente trovato;

• le figure 2A, 2B e 2C illustrano in una vista in sezione l’utensile di figura 1, a tre quote diverse, rispettivamente: la figura 2A l’utensile in sezione A-A; la figura 2B l’utensile in sezione B-B; la figura 2C l’utensile in sezione C-C;

• la figura 3 mostra, in una vista frontale, un tamburo di compattamento secondo la presente invenzione; • le figure 4A, 4B e 4C illustrano una variante costruttiva dell’utensile di figura 1, rispettivamente: la figura 4A in vista laterale, la figura 4B in sezione longitudinale e la figura 4C in sezione trasversale a diverse quote.

Con riferimento alle citate figure l’utensile costipatore assiale 2, secondo la presente invenzione in uso ruota attorno ad un asse verticale “Z†, coincidente con l’asse dello scavo, e comprende almeno un fusto 21, di diametro prestabilito “d†preferibilmente pari al diametro delle aste di perforazione, ed almeno un attacco, atto al posizionamento dell’utensile 2 in una batteria di scavo.

Detto utensile 2 comprende almeno due tamburi di compattamento 4, di diametro prefissato “D†vantaggiosamente maggiore del diametro “d†del fusto 21, distanziati fra loro con una spaziatura 41 lungo l’asse “Z†.

Nella forma di realizzazione esemplificativa di figura 1, sono presenti tre tamburi (4’, 4†, 4†’), ciascuno con altezza “H†, intervallati da una spaziatura 41 costante, ad esempio pari a circa la metà dell’altezza “H†di ogni tamburo 4.

Detta spaziatura 41 à ̈ atta a consentire la parziale decompressione del terreno, il quale ha la possibilità di rilassarsi collassando, occupando la spaziatura stessa.

Inoltre, tale spaziatura 41 varia in funzione della tipologia di terreno da attraversare durante lo scavo e può variare fra tamburo e tamburo, ad esempio diminuire, decrescendo, partendo dalla porzione superiore dell’utensile 2 verso la porzione inferiore.

Tale compressione e decompressione del terreno permette al terreno stesso di assestarsi meglio, inoltre consente di liberare le frazioni liquide contenute nello scavo.

In una forma di realizzazione alternativa, la spaziatura 41 à ̈ crescente verso la porzione inferiore dell’utensile 2, in modo tale da creare un progressivo e lento rilassamento del terreno, in cui fra gli ultimi due tamburi 4 in prossimità della punta di scavo dell’utensile si ha la spaziatura 41 di valore massimo.

Con riferimento alla figura 2A, la quale illustra la sezione A-A di figura 1, la rotazione del tamburo 4’, di diametro “D†ed asse “K’†, attorno all’asse “Z†dello scavo, genera una compressione del terreno nella zona “S†ed una decompressione nella zona “R†.

In generale, l’asse “K†à ̈ un asse di simmetria verticale di un tamburo 4.

Questa compattazione periodica o pulsante risulta meno invasiva rispetto ad una compattazione senza soluzione di continuità presente nell’arte nota.

La compressione del terreno comporta sempre una fuoriuscita di liquidi i quali, in parte si accumulano nella spaziatura 41 fra i tamburi 4. L’adozione di più tamburi 4, intervallati da almeno una spaziatura 41, agevola la compattazione dilazionata nel tempo, poiché tale utensile 2 evita la repentina fuoriuscita di liquidi dal terreno; infatti, il terreno compattato eccessivamente asciutto risulta instabile e franabile.

Nella forma di realizzazione illustrata in figura 3 detto tamburo 4 ha una forma cilindrica di diametro prefissato “D†comprendente una porzione di contatto 42, atta a riscontrare contro le pareti del foro al fine di costipare il materiale. Detta porzione di contatto 42 à ̈ preferibilmente zigrinata, al fine di facilitare la costipazione del terreno andando a concentrare la spinta lungo le generatrici in rilievo, facilitando quindi il defluire dell’acqua che fuoriesce a causa della compressione e dei rispettivi spazi vuoti interni alle generatrici in rilievo. Vantaggiosamente, tali zigrinature o profilamenti esterni sono realizzati per saldatura con materiale di riporto altamente resistente alla abrasione, in modo da conservare più a lungo la vita del cilindro di costipamento 4. In alternativa, possono essere montate placchette antiusura di spessore compreso tra 3 e 25mm, che sono fissate al cilindro di base in modo che il loro ingombro radiale esterno sia pari a D (quindi il tamburo esterno di base sarà pari a D – 2 volte lo spessore dei listelli) e questi possono essere disposti in verticale oppure inclinati.

Preferibilmente, detto utensile 2, nella sua rotazione attorno all’asse “Z†, fa si che i tamburi 4, ad esempio ognuno rotante attorno al proprio asse “K†, comprimano il terreno con una predeterminata frequenza, ad esempio crescente.

La rotazione di ogni tamburo 4 attorno al proprio asse “K†à ̈, preferibilmente, controllata tramite un’unità di controllo, oppure può essere gestita manualmente.

In particolare, come illustrato nelle figure 4A, 4B e 4C, ognuno di detti tre tamburi (4’, 4†, 4†’) ruota attorno ad un proprio asse (K’, K†, K†’) rispettivamente. Il tamburo esterno rullante può muoversi rispetto ad un asse verticale parallelo a quello del tamburo (K’, K’’; K’’’) su un diametro 51 intermedio tra il diametro 21 del fusto e quello D esterno del tamburo stesso.

In questa configurazione, la componente dovuta agli attriti di strisciamento riduce enormemente con grande vantaggio nella riduzione della coppia di perforazione e costipamento che viene richiesta.

In una forma di realizzazione alternativa, detti tamburi 4 sono statici, solidali con il fusto 21 dell’utensile 2.

In una forma di realizzazione alternativa, non illustrata, il diametro “D†di detti tamburi varia da tamburo a tamburo, ad esempio, il diametro di detti tamburi 4 aumenta dalla porzione superiore di detto utensile 2 verso la porzione inferiore.

Gli assi “K†di detti tamburi 4, sono distanziati rispetto all’asse verticale “Z†dell’utensile 2, realizzando tamburi 4 eccentrici.

In particolare detti assi “K†distano dall’asse verticale “Z†dell’utensile 2 di una distanza interassiale “∆†pari, ad esempio, alla differenza fra il diametro di detti tamburi 4 ed il diametro predefinito “F†del foro che si deve realizzare.

Detta distanza interassiale “∆†, in una forma di realizzazione dell’utensile 2, varia, ad esempio decrescente dalla porzione superiore dell’utensile 2 verso la porzione inferiore.

Gli assi di rotazione “K†di ogni tamburo 4, sono preferibilmente sfasati fra loro, in modo tale che fra i punti di contatto di tamburi 4 con la parete del foro, vi sia un interangolo “α†costante.

Nel dettaglio detto interangolo “α†viene calcolato, ad esempio, fra il centro delle porzioni di contatto 42 di tamburi 4 consecutivi, come illustrato in figura 2B, fra il tamburo 4’ e il tamburo 4†.

Il valore di detto interangolo “α†à ̈ preferibilmente inversamente proporzionale al numero “N†di tamburi 4 compresi nell’utensile 2.

Preferibilmente, la disposizione dei tamburi 4 à ̈ tale che siano simmetrici rispetto all’asse di rotazione “Z†dell’utensile 2, in modo tale da realizzare un utensile la cui distribuzione delle masse risulta bilanciata.

In particolare, il valore dell’interangolo “α†à ̈, ad esempio, determinabile dalla formula 360°/(N).

Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure essendoci tre tamburi (4’, 4†, 4†’), il valore dell’interangolo “α†, applicando la suddetta formula, à ̈ di 120°. Questa disposizione à ̈ ottimale, permettendo di equilibrare l’insieme in fase di rotazione/avanzamento e di rotazione/estrazione.

L’utensile 2, come sopracitato, comprende almeno un attacco, preferibilmente due, un attacco superiore 221 ed un attacco inferiore 222, idonei a collocare lo stesso utensile in un punto qualunque della batteria di scavo.

Preferibilmente, all’attacco inferiore 222 dell’utensile 2 viene connessa almeno una punta di scavo (non illustrata) munita di denti o appendici in grado di aggredire e scavare il terreno. Detta punta può essere connessa all’utensile o far parte di esso in modo definitivo, ad esempio tramite fissaggio a saldatura.

In alternativa, può essere installata una porzione di elica con senso destrorso, se la rotazione à ̈ destra, in modo da favorire il sollevamento del materiale nella zona superiore ove si viene a trovare l’utensile costipatore. Questo, à ̈ vantaggioso quando si attraversano strati di terreno non costipabili, per i quali si richiede una movimentazione dello stesso materiale in strati adiacenti ma posti a differenti quote, nelle quali possa avvenire la costipazione. Una variante non rappresentata à ̈ che l’elica inferiore e/o la punta siano realizzate in un unico corpo, direttamente sull’utensile 2.

Superiormente, sfruttando l’attacco 221, à ̈ possibile connettere l’utensile alla batteria di aste. Queste possono essere lisce, avere diversi diametri, essere elicate a totale sezione (F) o a parziale sezione (diametro compreso tra F e d).

Vantaggiosamente, nella porzione superiore in adiacenza all’utensile, può essere installata una elica sinistrorsa, nel caso di rotazione destra (opposta nel caso contrario) per favorire la discesa del materiale anche nella fase di perforazione. Questa evita, nel caso di terreni che tendono ad essere collassabili, che il materiale in estrazione venga “siringato†e portato all’esterno del foro, senza costipazione. Tale elica a totale o parziale sezione può essere realizzata di pezzo sull’utensile costipatore 2.

Il fusto 21 comprende un condotto passante 6, lungo l’asse “Z†, atto a consentire il passaggio ad esempio della boiacca o miscela cementizia, e/o per l’armatura del foro.

Vantaggiosamente detto condotto 6 può essere inoltre utilizzato per il transito di almeno un fluido di lubrificazione, o di raffreddamento per gli elementi di scavo.

Come sopracitato, detto condotto 6, Ã ̈ idoneo a consentire il transito di un armatura da collocare nel foro al termine dello scavo, prima della fase di getto della suddetta miscela cementizia, effettuata tramite lo stesso condotto 6.

In funzioni delle esigenze dello scavo, o per il passaggio della armatura, il diametro “d†del fusto 21 può essere aumentato, e proporzionalmente anche il diametro del condotto 6, in modo da ridurre la corona circolare tra il diametro del foro “F†e quello del condotto 6 ove viene realizzata l’armatura.

Il disassamento di ogni asse “K†, del rispettivo tamburo 4, rispetto all’asse “Z†dell’utensile, consente di ricalcare la parete del foro, sempre e soltanto con una superficie limitata del tamburo 4 stesso, ad esempio detta porzione di contatto 42, in modo tale da diminuire l’attrito fra utensile 2 e pareti del foro.

All’inizio, contemporaneamente alla compressione del terreno in una porzione di parete del foro, a seguito del riscontro con la porzione di contatto 42, à ̈ prevista una decompressione della porzione di parete opposta del foro stesso, la quale collasserà sul tamburo 4.

Tale collasso delle pareti à ̈ limitato dal tamburo 4 stesso, ed à ̈ pari al valore della distanza interassiale “∆†dell’asse “K†, del tamburo 4 rispetto all’asse “Z†del foro.

Detta distanza interassiale “∆†à ̈ preferibilmente dell’ordine di pochi centimetri o decine di centimetri.

La ripetizione di tale fenomeno di compressione e decompressione, prolungato nel tempo e nello spazio, tende a stabilizzare la parete cilindrica del foro, fino ad annullare completamente il fenomeno di collasso della parete attorno all’asta di perforazione.

La velocità di stabilizzazione della parete cilindrica del foro dipende dalla velocità di avanzamento e di ritorno dell’utensile 2 nel terreno, ma soprattutto dalla quantità di tamburi 4 da cui ogni utensile 2 à ̈ formato ed in parte anche dalla velocità di rotazione che determina la frequenza di pulsazione dei tamburi di compattazione 4.

Per la determinazione del numero ideale di tamburi 4 con cui realizzare un utensile 2 si simula, ad esempio tramite un calcolatore elettronico, il comportamento della parete del foro utilizzando il numero minimo di tamburi 4 per la tipologia di terreno del sito. Si aumenterà il numero di tamburi 4, sino a che il passaggio in sequenza ravvicinata dei tamburi 4, genera un foro di ugual qualità, rispetto ad un compattatore dell’arte nota, ma con minori richieste alla macchina escavatrice in termini di prestazioni. L’ottimizzazione della conformazione geometrica avviene poi correlando il valore di sfasamento degli assi(∆) con la velocità di rotazione. Anche le distanze tra i tamburi di compattazione 4 possono essere variate, correlandole alle velocità di discesa (penetrazione) e di risalita. Quando richiesto i diametri dei tamburi (D) possono essere conformati a geometria variabile, per perseguire un costipamento progressivo: per esempio, il tamburo di compattazione 4 più inferiore ha un diametro minore ed esegue un primo costipamento, rispetto al tamburo di compattazione 4 adiacente e posizionato superiormente ad esso che, avendo un diametro maggiore, costiperà una parte cilindrica ancora maggiore del precedente, e così via fino all’ottenimento del diametro finale (F).

Inoltre, come già descritto nel brevetto EP0664373, i tamburi di compattazione, aventi diametri minori di quello del foro da realizzare ed aventi asse di geometria o di rotazione eccentrici rispetto ad esso, richiedano minor potenza nello svolgere il lavoro di compattazione, a fronte di una buona qualità della compattazione ed alesatura del foro stesso.

Nell’utensile 2, secondo la presente invenzione, la superficie del singolo tamburo 4, interessata al contatto con la parete del foro si riduce ad una frazione della sua circonferenza. La potenza richiesta alla macchina perforatrice per la realizzazione del foro à ̈ ridotta in ragione del fatto che si à ̈ ridotta la superficie del tamburo 4 a contatto con il terreno e per il fatto che si lascia un tempo di rilassamento al terreno per potersi riassestare e quindi predisporsi alla compattazione finale.

Inoltre, adottando la forma di realizzazione in cui tamburi di compattamento 4 sono della tipologia rotante attorno al proprio asse “K†, la coppia richiesta alla macchina perforatrice sarà ulteriormente ridotta. In tale forma di realizzazione, la potenza richiesta per la costipazione del foro sarà solamente una frazione della potenza per la realizzazione dello scavo da parte della punta di perforazione.

Questa configurazione, vantaggiosamente, consente di ridurre la coppia, per la realizzazione del foro, la forza di spinta, per l’avanzamento dell’utensile, e la forza di tiro per l’estrazione dell’utensile dal foro.

La minor forza spinta richiesta comporta anche la possibilità di ridurre il peso della macchina perforatrice comprendente l’utensile 2, riducendo i costi.

Un utensile 2, secondo la presente invenzione, può essere applicato senza modifiche, in punta o a qualsiasi livello di una batteria di perforazione.

Nella configurazione operativa in cui si adottino più utensili 2, aventi diametri “D†dei tamburi di compattamento 4 diversi, sulla stessa batteria à ̈ possibile aggredire il terreno, con punte di perforazione secondo diametri crescenti. Tale configurazione operativa migliora le prestazioni della macchina perforatrice, alla quale si richiederà meno potenza a parità di diametro da realizzare, rispetto all’utilizzo di un utensile comprendente un costipatore classico.

Durante la fase di scavo del foro, successivamente al consolidamento delle pareti del foro, lo spazio libero lasciato, lungo la sezione trasversale, tra il tamburo 4 e la sezione costipata del foro con diametro “F†, consente il transito del materiale da una zona inferiore ad una superiore molto più liberamente.

Questo movimento del materiale risulta vantaggioso quando si incontrano strati duri o non costipabili, come ad esempio strati ghiaiosi, consentendo di spostare, in modo mirato, detto materiale incomprimibile verso una regione dove si à ̈ in presenza di uno strato di materiale costipabile, nel quale viene sospinto il materiale prelevato dallo strato sottostante.

Vantaggiosamente, i tamburi 4 possono essere smontabili ed assemblabili a diverse quote per realizzare una opportuna spaziatura 41, in relazione alla tipologia del terreno ove viene svolto lo scavo, o per avere un adeguato compattamento durante l’attraversamento dei diversi strati.

Per favorire il consolidamento delle pareti del foro à ̈ vantaggiosamente possibile, variando la velocità di rotazione, sia dell’utensile 2 sia dei tamburi 4, accentuare fenomeni di vibrazione o fenomeno pulsante addensando il materiale incoerente e favorirne il costipamento.

Per la regolazione della velocità di rotazione dell’utensile 2 e dei tamburi 4, la macchina perforatrice comprende un controller, atto a controllare almeno uno tra i parametri di scavo principali quali coppia, giri, forza di spinta o di estrazione, velocità di avanzamento o di estrazione, al fine di utilizzare la combinazione ottimale di detti parametri nei diversi strati di terreno da attraversare per ottimizzare le performance di scavo.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI: 1. Utensile costipatore assiale (2), in uso rotante attorno ad un asse verticale (Z), comprendente almeno un fusto (21), di diametro predefinito (d), ed almeno un attacco (22) atto al posizionamento dell’utensile (2) in una batteria di scavo; detto utensile compattatore assiale à ̈ caratterizzato dal fatto di comprendere almeno due tamburi di compattamento (4), di diametro predeterminato (D) maggiore del diametro (d) del fusto (21), distanziati fra loro con una spaziatura predeterminata (41) lungo l’asse (Z).
2. 2. Utensile, secondo la rivendicazione 1, in cui ogni tamburo (4) ha un asse di simmetria verticale (K), distanziato rispetto all’asse verticale (Z) dell’utensile (2), realizzando tamburi (4) eccentrici.
3. 3. Utensile secondo la rivendicazione 2, in cui ogni asse (K) dista dall’asse verticale (Z) di una distanza interassiale (∆) pari alla differenza fra il diametro di detti tamburi (4) ed il diametro (F) del foro che si deve realizzare.
4. 4. Utensile, secondo la rivendicazione 2, in cui gli assi “K†di ogni tamburo 4, sono sfasati in modo tale che fra i punti di contatto di tamburi 4, consecutivi, con la parete del foro, vi sia un interangolo “α†costante.
5. 5. Utensile secondo la rivendicazione 4, in cui il valore dell’interangolo “α†à ̈ inversamente proporzionale al numero “N†di tamburi 4 compresi nell’utensile 2, in modo tale da realizzare un utensile 2 la cui distribuzione delle masse risulta bilanciato.
6. 6. Utensile secondo la rivendicazione 4, in cui il valore dell’interangolo “α†à ̈ determinabile dalla formula 360°/(N).
7. 7. Utensile secondo la rivendicazione 2, in cui ogni tamburo 4 ruota attorno al proprio asse “K†.
8. 8. Utensile secondo la rivendicazione 1, in cui la spaziatura 41 rimane costante l’ungo l’asse “Z†.
9. 9. Utensile secondo la rivendicazione 1, in cui la spaziatura 41 à ̈ crescente verso la porzione inferiore dell’utensile 2.
10. 10. Utensile secondo la rivendicazione 1, in cui la spaziatura 41 à ̈ decrescente verso la porzione inferiore dell’utensile 2.
11. 11. Utensile secondo la rivendicazione 1, in cui il fusto 21 ha un foro passante 6, lungo l’asse “Z†atto a consentire almeno il passaggio della boiacca o miscela cementizia.
12. 12. Utensile secondo la rivendicazione 11, in cui detto foro passante 6 à ̈ atto a consentire il per l’armatura del foro.
13. 13. Utensile secondo la rivendicazione 1, in cui i tamburi di compattamento (4) sono tre e sono orientati con eccentricità a 120°.
14. 14. Utensile secondo la rivendicazione 1, in cui i tamburi di compattamento (4) hanno un diametro (D) diverso tra loro.
15. 15. Utensile secondo la rivendicazione 1, in cui almeno la fase di penetrazione e/o di estrazione sono controllate in automatico da un controller che regola almeno uno dei parametri principali scelti tra coppia, giri, velocità di avanzamento o di estrazione, spinta o tiro. Barzanò & Zanardo Milano S.p.A.