ES2366846A1 - Cucharón, equipo de perforación y sistema de arrastre. - Google Patents
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Abstract
Un cucharón de arrastre que incluye una pared inferior, un par de paredes laterales y una pared posterior que en forma colectiva conforman una cavidad. Cada una de las paredes laterales tiene una conicidad descendente grande de por lo menos 7 grados por lo menos en su área delantera. En una materialización física alternativa, cada una de las paredes laterales tiene una conicidad ascendente en su área posterior que evita la necesidad de una barra esparcidora. El cucharón de arrastre recolecta material de tierra con una disrupción mínima del material.
Description
Cucharón, equipo de perforación y sistema de
arrastre.
Los sistemas de excavación de arrastre han sido
usados por mucho tiempo en operaciones de minería y movimiento de
tierra. A diferencia de otras máquinas de excavación, los cucharones
de arrastre son controlados y soportados únicamente por cables y
cadenas. En gran parte, la estabilidad y rendimiento del cucharón en
operación debe provenir de la construcción del cucharón.
En cucharones más pequeños, las fuerzas
encontradas en una operación de arrastre no son grandes y las cargas
útiles son pequeñas. Con estos cucharones, las fuerzas y cargas
útiles son fáciles de compensar sin inhibir la operación. Incluso si
un pequeño cucharón posee un diseño ineficiente, la diferencia en
tiempos de relleno no es grande debido a que las capacidades del
cucharón son pequeñas. Sin embargo, con el aumento de tamaño de las
máquinas, minas y el deseo de una mayor producción, las operaciones
de arrastre han crecido considerablemente en tamaño a través del
tiempo. En las minas actuales, grandes cucharones de arrastre en el
orden de 30 yardas cúbicas y más grandes son comunes, y se usan
cucharones de hasta 175 yardas cúbicas. En cucharones grandes, el
paradigma de diseño cambia debido a que las fuerzas de corte del
material a ser excavado (por ejemplo, el suelo), que impactan
sustancialmente en el diseño de cucharones más pequeños, se vuelven
menos importantes en comparación con las grandes cargas impuestas en
cucharones grandes. La extensión y masividad de estos cucharones, el
gran tamaño de las cargas útiles, y las fuerzas muy altas aplicadas
por las cadenas de arrastre durante un ciclo de excavación requieren
diferentes consideraciones. Sin embargo, muchos diseños de
cucharones todavía siguen reglas antiguas e imperfectas que no
cumplen con optimizar el rendimiento de excavación del cucharón.
Como resultado, todavía existen muchos problemas en los cucharones
de arrastre actuales.
Debido a que no existe una varilla o cilindro
hidráulico para accionar el cucharón dentro del suelo, es importante
que el cucharón sea capaz de excavar dentro del suelo y penetrar en
el mismo cuando los cables de arrastre arrastran el cucharón hacia
el motor primario. A fin de maximizar la producción, es conveniente
que el cucharón penetre en el suelo tan rápido como sea posible.
Muchos cucharones antiguos fueron construidos con un extremo frontal
pesado para resistir los rigores de minería. Dicha disposición
colocó el centro de gravedad en una porción relativamente alta y
hacia delante, lo cual provocaba que el cucharón se inclinara hacia
delante sobre los dientes cuando se arrastraba hacia delante. El
operador necesitaba ejercer gran cuidado con estos cucharones para
evitar inclinar el cucharón demasiado hacia delante y sobre su
extremo frontal. Incluso si el cucharón se mantiene en una posición
de excavación, todavía tiende a permanecer inclinado demasiado hacia
delante de modo que el material se somete a una disrupción
sustancial durante la carga. Además, debido principalmente a las
pilas de rollos, se requiere gran fuerza para arrastrar dicho
cucharón inclinado a través del suelo. Por otro lado, los cucharones
con el centro de gravedad cambiado más hacia la pared posterior
tienden a penetrar más gradualmente y con más dificultad, lo cual
provoca tiempos de relleno más prolongados y productividad
disminuida. La Patente de los Estados Unidos No. 4,791,738 otorgada
a Briscoe divulga un concepto de aumento de arrastre para
inclinación que alivia el riesgo de voltear el cucharón mientras que
todavía facilita una penetración mejor y más segura dentro del
suelo. Mientras que este concepto de diseño mejora la operación con
cable de arrastre, los cucharones aún experimentan una penetración
relativamente gradual y poco profunda que requiere aumento de
traslación del cucharón para llenado. La Figura 7 ilustra un perfil
de penetración generalizado (P_{1}) del suelo (G) para un ejemplo
de un cucharón convencional.
Los cucharones de arrastre se proporcionan con
una pared inferior, un par de paredes laterales opuestas erguidas
desde la pared inferior, y una pared posterior en el extremo de
salida de las paredes laterales. Las paredes definen de manera
colectiva un extremo frontal abierto y una cavidad de cucharón para
recolectar el material de tierra. Un reborde con dientes excavadores
y cubiertas se extiende a través del extremo frontal de la pared
inferior para mejorar la penetración y excavación, y reducir el
desgaste de la estructura del cucharón. Las paredes laterales en
general disminuyen gradualmente de arriba hacia abajo y de adelante
hacia atrás para facilitar y acelerar el volteo del material
recolectado. El volteo incompleto en cucharones de arrastre provoca
que el material sea llevado de regreso para el siguiente golpe de
excavación. Este problema no sólo requiere que se transporte peso
innecesario, sino que también disminuye la producción de cada golpe
de excavación, es decir, menos material nuevo puede ser recolectado
debido a que el material antiguo permanece en el cucharón.
En un cucharón convencional, la masa de material
de tierra que es recolectado se fuerza generalmente hacia dentro y
hacia arriba mediante las paredes cónicas a través de alrededor de
la mitad a dos tercios de su trayectoria a través del cucharón
hacia la pared posterior, donde de ahí en adelante tiende a caer
hacia la pared inferior y posterior. Este apilamiento del material
causa que se acumule en una pila hacia la parte frontal del
cucharón. La formación de dicha pila dentro del cucharón requiere de
fuerza incrementada en los cables de arrastre, llenado más lento, y
una acumulación del material en la parte frontal del cucharón. Una
vez que la pila alcanza cierta masa, esta empieza a actuar casi
igual que una cuchilla niveladora surcando el material hacia delante
en la parte frontal del cucharón. Dichas pilas también causan
comúnmente que se formen pilas de rollos en la parte frontal de los
cucharones (es decir, tierra que se amontona y avanza hacia delante
en la parte frontal de los cucharones de arrastre). En algunas
operaciones, las pilas de rollos necesitan ser suavizadas
periódicamente por otro equipo (tal como por máquinas niveladoras)
para evitar la obstrucción y desgaste de los cables de arrastre. En
otras operaciones, se usan máquinas niveladoras u otros equipos para
empujar las pilas de rollos lejos del motor primario a fin de
proporcionar resistencia adecuada en una operación de excavación en
una posición suficientemente lejos del motor primario para permitir
que el cucharón se cargue completamente antes que llegue al final de
su traslación en un golpe de excavación. Esto es, las pilas de
rollos a veces se usan para cargar el cucharón durante pasos
posteriores y a menudo son necesarias para llenar el cucharón.
Para proporcionar grandes cargas útiles y
soportar la carga y esfuerzos extremos en operaciones de arrastre
modernas, los propios cucharones son de manera ordinaria
construcciones masivas. Para reducir el desgaste, los cucharones se
proporcionan típicamente con una amplia variedad de piezas de
desgaste que además aumentan el peso del cucharón. El equipo de
perforación para acomodar y controlar dichos cucharones grandes
también tiene masa y peso sustanciales. La pluma de la grúa y motor
primario están diseñados para acomodar una carga máxima, la cual es
una combinación del peso del cucharón de arrastre, las piezas de
desgaste, el equipo de perforación, y el material de excavación
dentro del cucharón. A mayor peso del equipo de perforación y el
cucharón de arrastre, menor será la capacidad que permanece
disponible para cargar material de tierra dentro del cucharón de
arrastre. Aunque se han realizado algunos esfuerzos para reducir el
peso del equipo de perforación, esto ha resultado en gran medida
sólo en pequeñas reducciones incrementales o ha conducido a
problemas no deseados.
Además, los componentes del cucharón y equipo de
perforación están expuestos a un entorno altamente abrasivo donde la
suciedad, rocas, y otros escombros erosionan el equipo de
perforación y el cucharón de arrastre a medida que estos entran en
contacto con el suelo. Las conexiones entre los elementos del equipo
de perforación también experimentan desgaste en áreas donde estos se
apoyan uno contra otro y se someten a diversas fuerzas. Después de
un periodo de uso, por lo tanto, el sistema de excavación con cable
de arrastre se debe someter a un mantenimiento periódico de modo que
diversas piezas se puedan inspeccionar, reemplazar o reparar. En la
mayoría de los sistemas modernos, existen muchas partes que
requieren dicha inspección, reparación o reemplazo y toma un periodo
de inactividad significativo de la operación para completar las
tareas requeridas. Dicho periodo de inactividad disminuye la
producción y eficiencia de la operación de arrastre.
La presente invención pertenece a un cucharón,
equipo de perforación y sistema de arrastre, particularmente, aunque
no exclusivamente, para operaciones de cucharones grandes.
De acuerdo con un aspecto de la invención, el
cucharón de arrastre se forma con una nueva construcción que permite
recolectar material de tierra con mínima interrupción. Esto resulta
en una reducción de las fuerzas y esfuerzos aplicados en el cucharón
y equipo, carga útil incrementada, velocidades de llenado más
rápidas, y, en algunas operaciones, menos necesidad de equipo
adicional.
En otro aspecto de la invención, las paredes
laterales en al menos un área delantera de un cucharón de arrastre
se proporcionan con una gran conicidad hacia debajo de
preferiblemente alrededor de 7-20 grados a vertical
para mejorar la recolección del material de tierra.
En otro aspecto de la invención, un cucharón de
arrastre de construcción y rendimiento mejorados se define por un
equilibrio optimizado de la proporción de la altura a longitud, la
conicidad de las paredes laterales, y la proporción de altura a
altura del pasador de muesca. En una construcción recomendada, la
altura a longitud del cucharón es alrededor de
0.4-0.62, la conicidad de arriba hacia abajo de las
paredes laterales es alrededor de 7-20 grados para
vertical, y la altura del pasador de muesca para la altura del
cucharón es al menos alrededor de 0.3.
En otro aspecto de la invención, un cucharón de
arrastre grande de construcción y rendimiento mejorado también se
puede lograr optimizando la proporción de la altura del pasador de
muesca a la longitud del cucharón y la proporción de la altura del
pasador de muesca a la altura del cucharón. En una materialización
física recomendada, un cucharón que tiene una capacidad de al menos
30 yardas cúbicas que opera en una mina donde el ángulo de arrastre
del cable de arrastre es menor o igual que alrededor de 45 grados
bajo cuba se define por una proporción de altura del pasador de
muesca a longitud del cucharón de al menos alrededor de 0,2, y una
proporción de altura del pasador de muesca a altura del cucharón es
al menos alrededor de 0,3.
En una construcción recomendada de la invención,
el cucharón de arrastre incluye una posición de muesca elevada de al
menos alrededor de un cuarto de la altura promedio del cucharón. El
uso de una muesca alta facilita la penetración y excavación más
profunda del cucharón de arrastre.
En otro aspecto de la invención, las paredes
laterales de un cucharón de arrastre se forman con una conicidad
hacia arriba en un área posterior del cucharón para eliminar la
necesidad de una barra espadadora con sus enlaces y pasadores
asociados, mientras que se continúa conectando las cadenas de grúa a
un exterior del cucharón. Esta disposición provoca mínima
interrupción para llenado y volteo del cucharón, y evita el desgaste
incrementado de las cadenas de grúa o el cucharón. La eliminación de
la barra esparcidora también lleva a menor uso de la cadena de grúa.
Por consiguiente, el sistema de cucharón goza de un peso general
reducido del cucharón y equipo de perforación, e incluye menos
partes para inspeccionar y mantener durante el uso.
En otro aspecto de la invención, las paredes
laterales del cucharón de arrastre tienen una conicidad hacia abajo
en un área frontal y una conicidad hacia arriba en un área
posterior. En una construcción recomendada, una porción transicional
generalmente tendrá una configuración en forma de "s" a través
de una longitud del cucharón.
En otro aspecto de la invención, un cucharón de
arrastre opera de acuerdo con una relación en donde una proporción
de (a) la altura del pasador de muesca multiplicada por la fuerza de
arrastre para (b) la longitud del centro de gravedad multiplicado
por el peso del cucharón y carga útil es mayor que o igual a
alrededor de 1 durante la penetración y excavación inicial, y menos
de alrededor de una vez el cucharón alcanza una profundidad de
penetración
deseada.
deseada.
Para ganar un entendimiento mejorado de las
ventajas y características de la invención, se puede hacer
referencia al siguiente asunto materia descriptivo y las figuras
acompañantes que describen e ilustran diversas configuraciones y
conceptos relacionados con la invención.
El anterior Resumen y la siguiente Descripción
Detallada se entenderán mejor cuando se lean junto con las figuras
acompañantes.
La Figura 1 es una vista en perspectiva de un
cucharón de arrastre de acuerdo con la presente invención.
La Figura 2 es una vista lateral del
cucharón.
La Figura 3 es una vista frontal del
cucharón.
La Figura 4 es una vista superior del
cucharón.
La Figura 5 es una vista en corte transversal
tomada a lo largo de la línea 5-5 en la Figura
4.
La Figura 6 es una vista lateral de una muesca
alternativa.
La Figura 7 es una vista esquemática que ilustra
perfiles de penetración generalizados de un cucharón convencional y
un cucharón de acuerdo con la presente invención.
Las Figuras 8a-8c son vistas
esquemáticas que ilustran patrones de llenado generalizados para un
cucharón convencional.
Las Figuras 9a-9c son vistas
esquemáticas que ilustran patrones de llenado generalizados para un
cucharón de acuerdo con la presente invención.
La Figura 10 es una vista en perspectiva de un
sistema de arrastre que incluye un cucharón de arrastre alternativo
de acuerdo con la presente invención.
Las Figuras 11 y 12 son individualmente una
vista en perspectiva del cucharón alternativo.
La Figura 13 es una vista superior del cucharón
alternativo.
La Figura 14 es una vista frontal del cucharón
alternativo.
Las Figuras 15 y 16 son individualmente una
vista lateral del cucharón alternativo.
La Figura 17 es una vista posterior del cucharón
alternativo.
La Figura 18 es una vista en corte transversal
tomada a lo largo de la línea 18-18 en la Figura
15.
La Figura 19 es una vista en corte transversal
tomada a lo largo de la línea 19-19 en la Figura
15.
La Figura 20 es una vista en corte transversal
tomada a lo largo de la línea 20-20 en la Figura
15.
La Figura 21 es una vista en corte transversal
tomada a lo largo de la línea 21-21 en la Figura
15.
La Figura 22 es una vista lateral de un segundo
cucharón alternativo de acuerdo con la presente invención.
La Figura 23 es una vista superior media del
segundo cucharón alternativo.
La Figura 24 es una vista frontal media del
segundo cucharón alternativo.
La Figura 25 es una vista en corte transversal
parcial tomada a lo largo de la línea 25-25 en la
Figura 23.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención pertenece a un cucharón y
sistema de arrastre nuevo y mejorado que proporciona rendimiento
elevado. El nuevo diseño permite recolectar material de tierra con
menos interrupción y mayor eficiencia comparado con las operaciones
de arrastre convencionales. Aunque el presente diseño inventivo está
particularmente bien adaptado para grandes operaciones de minería de
arrastre donde el cucharón tiene una capacidad de 30 yardas cúbicas
o más, sus aspectos también pueden proporcionar ciertos beneficios
para otras operaciones de arrastre. Los aspectos inventivos de la
presente invención se describen en esta solicitud en relación con
algunos ejemplos de diseños de cucharón de arrastre, pero son
utilizables en una amplia variedad de configuraciones de cucharones.
Además, en esta solicitud, a veces se usan términos relativos, tales
como frontal, posterior, arriba, abajo, horizontal, vertical, etc.,
para facilidad de la descripción. Sin embargo, estos términos no se
consideran absolutos; la orientación de un cucharón de arrastre se
puede cambiar considerablemente durante la operación.
En una construcción recomendada, un cucharón de
arrastre (10) de acuerdo con la presente invención incluye una pared
inferior (12), paredes laterales (14), y una pared posterior (16)
para definir una cavidad de cucharón (18) para recibir y recolectar
el material de tierra en una operación de excavación (Figs.
1-5). La parte frontal del cucharón está abierta y
unida por la pared inferior (12) y las paredes laterales (14). Un
reborde (20) se proporciona a lo largo de la parte frontal de la
pared inferior (12). El reborde (20) simplemente se puede extender a
través del ancho de la cavidad (18) entre las paredes laterales (14)
o también se puede curvar hacia arriba en sus extremos (21) (como se
muestra en la Figura 1) para formar las porciones inferiores
delanteras de las paredes laterales. Dientes de excavación (22),
cubiertas (24) y alas (26) de diversos diseños se montan a lo largo
del reborde para mejorar la excavación y proteger el reborde.
Conectores (27) se fijan a las paredes laterales (14) para
conectarse directa o indirectamente a cadenas de grúa (no se
muestran). Alternativamente, los conectores (27) se pueden fijar
hacia adelante o hacia atrás de la posición ilustrada o fijarse en
la pared posterior (16) o para la misma.
Los cachetes (28) se proyectan hacia arriba
desde el reborde (20) para definir la mayoría o la totalidad de los
extremos frontales de las paredes laterales (14). En la
materialización física ilustrada, soportes de arco (29) y un arco
conector (30) se fijan encima de los cachetes (28). Ménsulas de
anclaje (32) para conectarse a los cables de volteo (no se muestran)
son soportadas en el arco (30). Sin embargo, el arco se puede omitir
o formar en una manera diferente tal como, por ejemplo, un arco de
tubería lineal. Los componentes (20, 28, 29, 30) que forman la
parte frontal del cucharón de arrastre (10) se refieren
colectivamente como el anillo de cucharón (34). En esta solicitud,
el término anillo de cucharón (34) se usa para esta porción frontal
de cucharón independientemente de la forma del arco o si existe un
arco presente. El anillo de cucharón de preferencia está compuesto
de componentes más pesados para soportar los rigores de la operación
de excavación.
Las paredes laterales (14) se consideran que son
las porciones laterales completas del cucharón (10) incluyendo, en
este ejemplo, soportes de arco (29), cachetes (28), y extremos (21)
del reborde (20) así como las secciones de panel (35) que se
extienden entre el anillo de cucharón (34) y la pared posterior
(16). En una construcción recomendada, las paredes laterales (14)
disminuyen gradualmente hacia abajo (es decir, de arriba abajo) a un
ángulo \theta de al menos alrededor de 7 grados para vertical con
el cucharón en una superficie horizontal, y de preferencia dentro de
un rango de alrededor de 7-20 grados para vertical;
es decir, las paredes laterales (14) convergen entre sí a un ángulo
incluido de alrededor de 14-40 grados a medida que
estas se extienden hacia la pared inferior (12) (Fig. 5). En una
construcción más recomendada, las paredes laterales disminuyen
gradualmente alrededor de 9-15 grados para vertical.
En una materialización física recomendada del cucharón (10), el
ángulo \theta es 9.6 grados para vertical. En esta configuración,
cada una de las paredes laterales (114) se extiende hacia afuera
aproximadamente 2 pulgadas (5.08 centímetros) por cada 12 pulgadas
(30.5 centímetros) de incremento de altura en el cucharón (10).
Mientras que algunos cucharones convencionales
tienen paredes laterales con conicidades de arriba hacia abajo, los
ángulos de conicidad han sido más pequeños de modo que las paredes
laterales están más cerca para ser verticales. El uso de una mayor
conicidad de las paredes laterales proporciona un despejo lateral
adicional para el material de tierra a ser recolectado dentro de la
cavidad del cucharón (18) a medida que el cucharón penetra el suelo
y se llena. Este despejo lateral incrementado para un tamaño de
reborde dado (es decir, a través del ancho del cucharón) reduce la
interrupción del material recolectado y resulta en menor apilamiento
y enrollamiento del material de tierra en la cavidad (18), la
generación de pilas de rollos más pequeñas o ninguna pila de rollos,
y una mayor densidad del material recolectado en la cavidad del
cucharón.
El reborde (20) y las paredes laterales (14)
definen colectivamente una abertura frontal (58) a través de la cual
el material de tierra pasa para ingresar a la cavidad (18) (Fig. 1).
La extensión del reborde a través del ancho del cucharón (10) (es
decir, la extensión del reborde (20) entre las paredes laterales
(14)) con sus dientes (22) y cubiertas (24) forma cierta área de
superficie que se fuerza primero dentro del suelo al principio de
una operación de excavación. En términos generales, a mayor área de
superficie del reborde con sus herramientas que entran en contacto
con el suelo asociadas (22, 24), mayor es la fuerza que se necesita
para accionar el cucharón dentro del suelo, aunque la forma y número
de dientes, cubiertas y la configuración del reborde también pueden
afectar la fuerza que se necesita para accionar el cucharón dentro
del suelo. Con todas las otras cosas siendo iguales, un reborde más
corto requerirá menos fuerza para accionarse dentro del suelo o,
planteado de otra manera, penetrará el suelo más rápida y fácilmente
que un reborde más largo. Al proporcionar paredes laterales (14) con
una mayor conicidad en el orden de alrededor de
7-20 grados para vertical, la abertura frontal (58)
es mayor para cierto ancho de cucharón (es decir, a través del
reborde) comparado con un cucharón convencional con una conicidad de
paredes laterales menor o sin ninguna conicidad de paredes
laterales. Como resultado, un cucharón con una mayor conicidad de
arriba hacia abajo de las paredes laterales que tiene cierta área
de abertura frontal no sólo se llenará más fácilmente debido al
mayor despejo lateral, también penetrará el suelo más fácilmente en
una operación de excavación debido al reborde más corto. Cuando el
ángulo (\theta) de las paredes laterales excede alrededor de 20
grados, el extremo de entrada de los cachetes está separado bastante
lejos lateralmente hacia fuera para seguir en la estela de los
dientes que destrozan la sobrecarga. Este fenómeno, entonces,
aumenta bastante la fuerza de arrastre en el cucharón, retrasa el
llenado, y disminuye el rendimiento.
Las paredes laterales (14) de preferencia tienen
una conicidad de arriba hacia abajo en el orden de alrededor de
7-20 grados para vertical a través de la longitud
completa del cucharón (10). Además, en una materialización física
recomendada, las paredes laterales (14) no tienen ninguna conicidad
de adelante hacia atrás, aunque se podría proporcionar una. Esta
disposición minimiza la interrupción del material de tierra que está
siendo recolectado en la cavidad (18) para un llenado más rápido,
más fácil y mejorado del cucharón. Sin embargo, los beneficios de
una mayor conicidad de arriba hacia debajo de las paredes laterales
todavía se puede lograr incluso si esta no continúa a través de la
longitud completa de las paredes laterales. El uso de una conicidad
de arriba hacia debajo de las paredes laterales de al menos
alrededor de 7 grados para vertical en al menos el anillo de
cucharón (34) puede proporcionar ciertos beneficios de llenado y
penetración de la presente invención, aunque se recomienda mayor uso
hacia atrás de la mayor conicidad. Además, ciertas porciones de las
paredes laterales (14) podrían ser aquellas que se formaron con una
menor conicidad de arriba hacia abajo que 7 grados para vertical,
incluso en el anillo de cucharón (34) siempre que las paredes
laterales en un área delantera (al menos la porción de anillo (34))
se sometan predominantemente a una conicidad de al menos alrededor
de 7 grados para vertical. En cualquier caso, el área delantera de
las paredes laterales deberá tener la mayor conicidad de al menos
alrededor de 7 grados para vertical a través de más de la mitad de
su envergadura.
Las paredes laterales (14) forman un riel
superior (60), que puede tener una amplia variedad de formas. En la
materialización física ilustrada, el riel superior (60) generalmente
es un par de segmentos lineales que se inclinan hacia abajo hacia la
pared posterior (16) (Figs. 1 y 2). El riel superior (60) define la
altura del cucharón (10). La altura (H) se define como la distancia
vertical entre (a) el extremo frontal (54) de la superficie interior
(52) de la pared inferior (12) donde la pared inferior se conecta al
reborde (20) con el cucharón en reposo en una superficie horizontal
y (b) la posición promedio a lo largo del riel superior (60)
excluyendo (i) cualquier extensión vertical (62) del soporte de arco
(29) (u otros soportes de cable de volteo si el arco se omite) y
(ii) cualquier porción de recorte por la pared posterior (16). La
Figura 2 ilustra un ejemplo de dimensión de altura (H_{1}) que
conforma la colección de dimensiones de altura usadas para
determinar la altura promedio (H). También, la Figura 22 ilustra un
ejemplo de una porción de recorte (264) en el cucharón (200); aunque
este recorte se forma por la esquina inclinada hacia adentro podría
ser simplemente un riel superior de recorte sin una esquina
inclinada hacia adentro. En cucharones con un riel superior
generalmente recto, la altura promedio se podría determinar por los
estándares CIMA para altura promedio al determinar la capacidad del
cucharón (CIMA son las siglas en inglés para Asociación de
Fabricantes de la Industria de la Construcción). En cucharones con
formas de rieles superiores altamente curvas u otras formas no
convencionales, la posición promedio del riel superior necesitaría
ser calculada por separado.
Las muescas (40) se forman en el extremo frontal
de los cachetes (28) para facilitar la conexión con las cadenas de
arrastre (no se muestran), y en esta materialización física están
compuestas de múltiples partes (Fig. 2). En la materialización
física ilustrada, los cachetes (28) se proyectan hacia delante del
reborde (20) y los dientes (22) para definir elementos de muesca
(36) en una posición delantera, aunque se pueden usar otras
disposiciones. Los elementos de muesca (36) son estructuras
generalmente cilíndricas y agrandadas que definen pasajes verticales
(37) para recibir pasadores de acoplamiento (38), que conectan una
extensión de muesca (39) a cada elemento de muesca (36). La
extensión de muesca (39) define un pasaje horizontal (42) para
recibir el pasador de muesca (43) que se conecta directa o
indirectamente a las cadenas de arrastre. También se pueden usar
otras disposiciones alternativas. Por ejemplo, una muesca (44)
definida como un elemento de muesca único, es decir, una porción
lateralmente agrandada del cachete (45) que define un pasaje
horizontal (48) para recibir el pasador de muesca (49) se podría
usar en lugar de la muesca de piezas múltiples (40) (Fig. 6). En
cualquier caso, el pasador de muesca (43 ó 49) de preferencia se
coloca suficientemente hacia adelante para formar un ángulo grande
(por ejemplo, cerca de o excediendo un ángulo recto) entre el
pasador de muesca, las puntas de los dientes o cubiertas, y el
centro de gravedad del cucharón vacío. El tamaño exacto del ángulo
recomendado y la punta de inclinación real depende de la dureza del
material, la pendiente del suelo, y el ángulo de arrastre del cable
de arrastre. En esta solicitud, el término "cable de arrastre"
significa un cable recto que conecta el motor primario y el cucharón
de arrastre (es decir, al pasador de muesca (43)). El cable recto
puede coincidir con los cables o cadenas de arrastre o puede no
hacerlo si los obstáculos (tales como formaciones de suelo)
requieren que los cables de arrastre se doblen.
El pasador de muesca (43) se coloca sobre la
pared inferior (16) por una distancia referida como la altura del
pasador de muesca (h_{p}) (Fig. 2), la cual se define como la
distancia vertical entre (a) el eje longitudinal (50) del pasador de
muesca (43) y (b) el extremo frontal (54) de la superficie interior
(52) de la pared inferior (12) donde se conecta al reborde (20) con
el cucharón en reposo en una superficie horizontal (es decir, la
misma ubicación para determinar la altura (H)). Para esta dimensión,
y todas las dimensiones y relaciones tratadas en esta solicitud, se
considera que el cucharón incluye todas las partes de desgaste para
ser usadas en una operación de excavación. También, para esta
dimensión, el pasador de muesca es el pasador horizontal dentro de
la muesca que está más cerca del cucharón si existe más de un
pasador de muesca horizontal. Con un reborde (20) que está
generalmente a lo largo de un plano, se puede usar cualquier punto a
lo largo del extremo frontal (54). Si el reborde es verticalmente
curvo, se usaría la posición promedio. Debido a que la altura del
pasador de muesca (h_{p}) es una distancia vertical, esta no es
afectada por la proyección hacia delante del pasador de muesca, ya
sea que se use una extensión de muesca, o si el reborde tiene una
forma de paleta inversa, paleta, escalonada u otra forma no
lineal.
En una materialización física recomendada, el
pasador de muesca (43) se coloca alto en el cucharón para inclinar
mejor el cucharón hacia delante para un movimiento de penetración
más afilado y más rápido al comienzo de un golpe de excavación. Un
pasador de muesca más alto crea un momento más prolongado para
inclinar el cucharón sobre las puntas frontales de los dientes y/o
cubiertas, excavar los dientes dentro del material de tierra, y
forzar el cucharón a penetrar el suelo. Para lograr estos
beneficios, el pasador de muesca (43) se coloca a una altura de
pasador de muesca (h_{p}) que de preferencia es al menos tres
décimos de la altura (H) del cucharón, es decir, h_{p}/H \geq
0.3, y más preferiblemente \geq 0.5. Sin embargo, esta proporción
podría ser hasta 1,0 ó incluso más para algunos cucharones.
Como se trata arriba, la muesca (40) está
compuesta del elemento de muesca (36) y extensión de muesca (39). La
extensión de muesca (39) incluye una porción agrandada lateralmente
que define un pasaje (42) para el pasador de muesca (43).
Similarmente, el elemento de muesca (36) consiste de una porción
agrandada lateralmente del cachete (28) que define un pasaje (37)
para el pasador de acoplamiento (38). Estas porciones agrandadas
lateralmente de la muesca (40) se refieren en esta solicitud a
estructuras de muesca (66) (Figs. 1-4). Asimismo, la
muesca (44) es una porción agrandada lateralmente del cachete (45)
para definir una estructura de muesca (68) (Fig. 6). Las muescas
(40) acoplan el cucharón (10) a cadenas de arrastre (no se
muestran). Las cadenas de arrastre arrastran el cucharón hacia el
motor primario en cada golpe de excavación. Debido a la construcción
agrandada lateralmente de las estructuras de muesca (66 ó 68) y la
conexión de la muesca (40 ó 44) a las cadenas de arrastre, las
muescas (40 ó 44) presentan un límite para la profundidad del corte
para el cucharón. Esto es, las estructuras de muesca agrandadas
lateralmente (66 ó 68) crean mayor resistencia vertical que resiste
una excavación más profunda. La altura de muesca ayuda a controlar
la velocidad a la cual el cucharón se llena en el sentido que las
muescas se oponen a las fuerzas hacia abajo impuestas durante la
excavación por el reborde y los dientes. Si el cucharón se llena muy
rápidamente, la fuerza requerida para arrastrar el cucharón a menudo
excederá la capacidad de arrastre de una máquina específica. Si las
muescas están muy bajas, entonces la velocidad del material que
fluye dentro del cucharón se restringe a donde se reduce la
producción. Otra porción prominente de la conexión de cadenas de
arrastre (por ejemplo, los enlaces de cadenas) se podrían usar
alternativamente para limitar la penetración.
Por lo tanto, se recomienda una posición de
muesca más alta para permitir una excavación más profunda del
cucharón. Una penetración más profunda del cucharón dentro del suelo
proporciona llenado más rápido y, así, un mejor rendimiento del
cucharón. La altura de muesca (h) se define como la distancia
vertical entre (a) el extremo frontal (54) de la superficie interior
(52) de la pared inferior (12) donde la pared inferior se conecta al
reborde (20) con el cucharón en reposo en una superficie horizontal
(es decir, la misma ubicación para determinar la altura (H)) y (b)
la posición más baja (70) de la estructura de muesca (66) de la
muesca (40). En una construcción recomendada, la proporción de la
altura de muesca (h) a altura (H) del cucharón es al menos alrededor
de 0.20 (es decir, h/H \geq 0.2). La proporción de la altura (h)
de muesca a la altura (H) del cucharón (10) es más preferiblemente
\geq 0,3, pero podría ser mayor que 0,5; incluso es posible hasta
1,0 ó más.
La posición del centro de gravedad (CG) del
cucharón y su carga útil, si existe, también tiene un efecto en la
capacidad de rendimiento del cucharón. Una longitud (l) del
centro de gravedad es la distancia horizontal entre las puntas más
hacia adelante (78) de los dientes de excavación (22) y un centro de
gravedad (CG) para el cucharón (10) con el cucharón en reposo en una
superficie horizontal (Fig. 2). El centro de gravedad (CG) para esta
solicitud se considera que es el centro de gravedad del cucharón
(10) con su carga útil, si existe, dentro de la cavidad del cucharón
(18). En la materialización física ilustrada, el cucharón (10) tiene
un reborde de paleta inversa de modo que los dientes (22) ubicados
adyacentes a las paredes laterales (14) sobresalen más lejos hacia
delante que los dientes de excavación ubicados más centralmente. En
esta materialización física, entonces, la longitud (l) del
centro de gravedad se calcula desde las puntas (23) de los dientes
exteriores (22) ubicados adyacentes a las paredes laterales (14). En
una configuración alternativa de un cucharón donde los dientes de
excavación (22) ubicados centralmente sobresalen más lejos hacia
delante que los otros dientes de excavación (no se muestran), la
longitud (l) del centro de gravedad se calcula desde las
puntas de los dientes de excavación ubicados centralmente. La
longitud (l) del centro de gravedad cambia a medida que se
recolecta material de excavación dentro del cucharón (10). La
longitud (l) del centro de gravedad con el cucharón vacío es
cuando el cucharón está listo para la excavación, es decir, con las
herramientas que entran en contacto con el suelo y otras piezas de
desgaste ya unidas para uso durante la operación.
Con referencia a las Figuras
1-5, el cucharón (10) se muestra estando vacío y la
posición del centro de gravedad (CG) corresponde con la posición del
centro de gravedad real del cucharón (10) vacío con sus piezas de
desgaste asociadas. Sin embargo, a medida que el material de
excavación ingresa a la cavidad (18), la posición del centro de
gravedad (CG) cambiará, es decir la posición del centro de gravedad
(CG) se desviará de la posición del centro de gravedad inicial del
cucharón (10) debido a la recolección del material de
excavación.
En el cucharón de arrastre (10), la siguiente
relación se recomienda al comienzo de un golpe de excavación para
efectuar la inclinación deseada para una penetración rápida y
profunda del cucharón en el suelo.
Esta relación continúa hasta que el cucharón
alcanza su profundidad de excavación deseada. Una vez que se ha
alcanzado la penetración deseada y se ha llenado parcialmente el
cucharón, la relación de estos factores del cucharón de preferencia
cambia a la siguiente relación de modo que el cucharón se nivela
para un llenado más constante y estable de la cavidad (18).
En un ejemplo, el cucharón cambia de la primera
relación a la segunda relación cuando el cucharón está lleno con
alrededor de veinte por ciento de material de tierra, aunque otras
cantidades se podrían aplicar para otras configuraciones de
cucharones. La segunda relación se mantiene de preferencia para
alrededor de una longitud de cucharón completa de excavación (es
decir, una distancia igual a la longitud del cucharón) o más. Para
plantear otra manera, las dos relaciones sólo se pueden usar para
analizar el cucharón cuando la carga útil se mueve relativa al
cucharón. En parada o cerca de parada, las relaciones no se aplican
más. Mientras que se puede usar cualquier unidad, las mismas
unidades se deben usar para ambas variables de peso y para ambas
variables de distancia.
Dado que la altura de pasador de muesca
(h_{p}) es independiente de si el material de excavación se ubica
dentro de la cavidad (18), el valor para la altura de pasador de
muesca (h_{p}) permanece igual cuando se calculan ambas
rela-
ciones.
ciones.
La fuerza de arrastre se relaciona con la fuerza
requerida para superar la resistencia del material de excavación
siendo recolectado por el cucharón (10). En otras palabras, la
fuerza de arrastre es la fuerza aplicada a través de las cadenas de
arrastre para arrastrar el cucharón (10) a través del material de
excavación en un golpe de excavación. En general, la fuerza de
arrastre aumenta a medida que el material de excavación se recolecta
dentro del cucharón (10). Como resultado, el valor que se utiliza
para la fuerza de arrastre es diferente en cada una de las
relaciones.
Como se trata arriba, la longitud (l) del
centro de gravedad cambia a medida que el material de excavación se
recolecta dentro del cucharón (10). Como resultado, el valor que se
utiliza para la longitud del centro de gravedad/es para la mayor
parte diferente para cada punto en un golpe de excavación. Mientras
que la posición del centro de gravedad (CG) cambia inicialmente
hacia delante con el llenado inicial del cucharón (es decir, la
longitud (l) del centro de gravedad disminuye inicialmente),
esta invierte su curso y cambia hacia atrás (es decir, hacia la
pared posterior (16) una vez que el cucharón alcanza cierto
porcentaje de llenado. Dado que la distancia desde las puntas más
hacia delante de los dientes de excavación (22) al centro de
gravedad (CG) generalmente aumenta durante gran parte del golpe de
excavación debido a la recolección de material de excavación dentro
del cucharón (10), los valores utilizados para la longitud
(l) del centro de gravedad generalmente son mayores para la
segunda relación que para la primera relación.
La variable de peso del cucharón y la carga útil
utilizada en la primera relación es el peso general del cucharón
(10) cuando está vacío y durante la penetración inicial y carga del
cucharón. La variable de peso del cucharón y la carga útil utilizada
en la segunda relación es el peso general del cucharón (10) y el
material de excavación dentro de la cavidad (18) cuando el cucharón
(10) se están llenando después de la penetración inicial. Por
consiguiente, el valor utilizado para el peso del cucharón y la
carga útil en la primera relación será menor que el valor utilizado
para el peso combinado en la segunda relación. En ambas relaciones,
el peso del cucharón y la carga útil incluye piezas de desgaste
unidas al cucharón, pero no el equipo de perforación.
En base a la presentación anterior, la altura de
pasador de muesca (h_{p}) permanece constante entre la primera y
la segunda relación, mientras que la fuerza de arrastre, la longitud
(l) del centro de gravedad, y el peso del cucharón y la carga
útil varían independientemente. A pesar que la fuerza de arrastre
aumenta entre las dos relaciones, los productos de la longitud
(l) del centro de gravedad y el peso del cucharón y la carga
útil generalmente aumentan a un mayor grado que el producto de la
fuerza de arrastre y la altura del pasador de muesca (es decir,
diferente que a veces al final del golpe de excavación). Por
consiguiente, en la presente invención, la primera relación
proporciona un valor mayor que o igual a 1, y la segunda relación
proporciona un valor menor que 1. En cambio diseñado en la relación
permite que el cucharón tenga una orientación para la penetración
inicial y una orientación diferente para recolectar el material
después de la penetración inicial. En la presente invención, el
cambio de una relación a la otra de preferencia ocurre
aproximadamente en el punto donde el cucharón está en su
profundidad de penetración deseada para cambiar el cucharón de una
condición inclinada a una condición que generalmente está nivelada
con el plano de excavación (por ejemplo, nivel del suelo). El
contacto de las estructuras de muesca (66) con el suelo también
puede ayudar a cambiar el cucharón de una condición inclinada a una
condición nivelada.
En una operación convencional, el material de
tierra generalmente es accionado hacia arriba y hacia dentro a
medida que es recolectado dentro del cucharón. A medida que el
cucharón se llena, material que es recolectado después es accionado
hacia arriba sobre el material ya recolectado de modo que este
tiende a formar una pila en forma de pico más cercana a la abertura
frontal que la pared posterior. Los patrones de llenado
generalizados sucesivos (f_{1}, f_{2}, f_{3}, f_{4}) de un
cucharón convencional se ilustran en las Figuras
8a-8c. El material que ingresa inicialmente al
cucharón generalmente forma una pequeña pila en la cavidad de
cucharón. El material cargado al último tiende a apilarse sobre y
delante de esta pila inicial de material excepto por material que se
vuelca hacia atrás desde la parte superior de la pila. Este
apilamiento del material recolectado tiende a formar un bloqueo para
llenado posterior del cucharón a pesar que las porciones posteriores
del cucharón tienden a no llenarse completamente. La pila de
material recolectado en el cucharón y delante del cucharón luego
impide la carga posterior y aumenta sustancialmente las fuerzas que
se necesitan para continuar arrastrando del cucharón a través del
suelo. Además, gran parte del material recolectado a lo largo de las
líneas de llenado (f_{3} y f_{4}). se pierde fuera de la parte
frontal del cucharón cuando el cucharón se eleva para volteo. El
material apilado en la parte frontal del cucharón junto con pérdidas
significativas de material fuera de la parte frontal del cucharón
durante elevación puede provocar la formación de pilas de rollos
delante del cucharón, las cuales pueden necesitar entonces ser
suavizadas periódicamente o empujadas de regreso por otro
equipo.
En un cucharón de arrastre recomendado, el
cucharón inicialmente se inclinará hacia delante para penetrar
rápidamente el suelo a una posición de excavación profunda. De esta
manera, una mayor profundidad del material se puede cargar en el
cucharón con cada distancia incremental que el cucharón es
arrastrado hacia delante por las cadenas de arrastre. Una vez que se
alcanza la profundidad deseada y cierta cantidad mínima de material
ha sido cargada en el cucharón (por ejemplo, 20% llenado), el
cucharón cambia para nivelarse para una alimentación relativamente
constante de material en la cavidad (18). Esta nivelación automática
del cucharón evita excavar demasiado en el suelo de modo que el
cucharón se atasca, evita fuerzas de arrastre excesivas, y ayuda a
cargar el material de tierra con menor interrupción - todo lo cual
provoca una mejor productividad de arrastre. A medida que el
cucharón se carga, el taco del cucharón tenderá a entrar en contacto
con el suelo.
Como se observa en la Figura 7, el perfil de
penetración (P_{2}) de una materialización física recomendada de
la invención muestra que la penetración del cucharón está a un
ángulo más empinado y acciona más profundo dentro del suelo que el
cucharón convencional de tamaño comparable (que se muestra en
(P_{1})). La carga de la cavidad (18) por un corte relativamente
constante más profundo (es decir, después de nivelarse) provoca un
llenado más rápido y mínima interrupción del material debido a que
el cucharón se puede cargar en gran parte en varias capas sólidas
generalmente horizontales para una porción sustancial del golpe de
excavación. Los patrones de llenado generalizados sucesivos
(f_{5}, f_{6}, f_{7}) en las Figuras 9a-9c
muestran que el llenado inicial (f_{5}) del material de tierra en
el cucharón está como una capa menos interrumpida relativamente
continua de material comparado con la excavación de cucharones
convencionales. La siguiente capa posterior de material (f_{6})
tiende a ser accionada inicialmente hacia arriba sobre el corte
inicial o anterior de material para formar nuevas capas. La carga
final de la carga útil (f_{7}) es forzada hacia arriba y sobre las
capas iniciales. Las capas posteriores tienden a suavizar y cambiar
la parte frontal de la capa subyacente durante la carga como se
ilustra mediante las líneas ondulantes. El apilamiento sustancial
del material en una pila dirigida hacia delante antes del cucharón
que ha complicado a la industria está ausente mayormente. Además,
debido a que el material recolectado es menos interrumpido, el
material adelante del reborde tiende a desgastarse a un ángulo más
empinado que en cucharones convencionales de modo que se pierde
menos material cuando se eleva el cucharón. Esto resulta en pilas
de rollos reducidas o ninguna pila de rollos. No existe la necesidad
para que los cucharones de la invención excaven contra una pila de
rollos en pasos posteriores para lograr una carga útil completa.
El cucharón de arrastre (10) tiene una longitud
(L) que, en general, es una medida de la extensión axial de la
cavidad (18) (Fig. 2). En general, un cucharón más corto es
teóricamente capaz de llenarse con más rapidez que un cucharón más
largo, es decir, si todas las cosas fueran iguales, un cucharón más
corto se podría llenar con más rapidez que un cucharón más largo de
la misma capacidad debido a la diferencia en la longitud de
trayectoria que el material de tierra debe pasar dentro de la
cavidad de cucharón. Además, la longitud (L) del cucharón (10)
también afecta la estabilidad del cucharón, penetración de
inclinación y rendimiento de excavación. Se reconoce que el
rendimiento de excavación y las velocidades de llenado son procesos
altamente complejos que dependen de muchos factores incluyendo la
construcción del cucharón, el material recolectado, la posición del
cucharón relativa a la cuba, pendiente de la superficie de suelo
siendo excavada, el tipo de herramientas que entran en contacto con
el suelo usadas, etc. Sin embargo, a pesar de la influencia de
muchos factores, en una construcción de cucharón recomendada, la
longitud de cucharón es un factor que se debe considerar para lograr
un cucharón con mayor rendimiento. La longitud (L) del cucharón se
define como la distancia horizontal entre (a) la posición promedio
del extremo de entrada (72) del reborde (20) y (b) la posición más
hacia atrás (74) de la cavidad (18) con el cucharón en reposo en una
superficie horizontal. En un reborde con un extremo de entrada
lineal, se puede usar cualquier punto a lo largo del extremo de
entrada para definir la longitud del cucharón. En un reborde de
paleta invertida, paleta, arqueado, escalonado u otro reborde con un
extremo de entrada no lineal, la posición promedio del extremo de
entrada se usa para determinar la longitud (L) del cucharón. La
porción más hacia atrás (74) del cucharón (10) de preferencia está
en una porción intermedia de la pared posterior (16), lo cual es
preferible dada una configuración cóncava generalmente curva a lo
largo de su superficie interior (76).
El enrollamiento de material de tierra en un
cucharón de arrastre convencional además tiende a perder el material
y reducir su densidad comparado con la densidad de
pre-excavación del material. Incluso cuando el
material forma una pila que tiende a bloquear además el llenado y/o
formar pilas de rollos, este todavía tiende a poseer de manera
general una menor densidad que el material de
pre-excavación. En la presente invención, el
concepto teórico es para mover el cucharón en el suelo sin
interrumpir el material recolectado en el cucharón. Esto, claro
está, no es posible en una operación real. Sin embargo, con el
cucharón de la presente invención, la interrupción del material
recolectado se minimiza. La interrupción reducida forma una carga
útil que tiende a ser más densa que en cucharones convencionales y,
por lo tanto, proporciona una carga útil grande con cada golpe de
excavación.
Además, en cucharones convencionales, es común
que la barra esparcidora impacte en la parte superior del cucharón a
lo largo de los rieles superiores de las paredes laterales. Sin
embargo, en la presente invención, debido a las velocidades de
penetración y llenado más rápidas, los cucharones en algunos casos
penetrarán en el suelo y se llenarán más rápido que los cables de
grúa se retiran. Esto puede reducir incidencias del impacto de la
barra esparcidora hasta en noventa por ciento.
El perfil de excavación (P_{2}) deseable y los
patrones de llenado (f_{5}, f_{6}, f_{7}) se pueden lograr
mediante un cucharón de arrastre que posee una combinación de
ciertas características (Figs. 7 y 9). Primero, las paredes
laterales (14) del cucharón (10) se forman predominantemente con una
conicidad de arriba hacia abajo de al menos alrededor de 7 grados
para vertical al menos a lo largo de una porción frontal del
cucharón (18) y de preferencia a lo largo de la longitud completa.
También, de preferencia, la conicidad de arriba hacia abajo está
dentro del rango de alrededor de 7-20 grados para
vertical, y más preferiblemente alrededor de 9-15
grados para vertical (Fig. 5). Segundo, la proporción de la altura
(H) del cucharón a la longitud (L) del cucharón (es decir, H/L) está
dentro de 0.4-0.62 y preferiblemente dentro de
0.58-0.62 (Fig. 2). Tercero, la proporción de la
altura del pasador de muesca (h_{p}) para la altura del cucharón
(H) (es decir, h_{p}/H) de preferencia es igual o mayor que 0.3, y
más preferiblemente igual o mayor que 0.5.
En general, los cucharones usados para cualquier
excavación sustancial sobre cuba o debajo de un cable de arrastre de
no más de alrededor de 25 grados debajo de cuba preferiblemente
tendrá una proporción de altura a longitud (H/L) en el extremo más
alto del rango deseado (es decir, alrededor de 0.6 y más
preferiblemente 0.58-0.62). En cucharones usados
principalmente para excavación donde el cable de arrastre está entre
el nivel de cuba y no más de alrededor de 40 grados debajo de cuba,
la proporción de altura a longitud (H/L) de preferencia es alrededor
de 0.5. Un cucharón con la proporción de altura a longitud en la
región inferior del rango deseado (es decir, alrededor de 0.4) de
preferencia se reservaría para los niveles más profundos de
excavación debajo de cuba. En la mayoría de casos, entonces, la
proporción de altura a longitud (H/L) de preferencia es
0.5-0.62, y más preferiblemente
0.58-0.62.
Los cucharones de arrastre convencionales han
sido formados con conicidades de arriba hacia abajo de las paredes
laterales (aunque a ángulos menores de 7 grados); los cucharones de
arrastre han sido formados con una proporción (H/L) de
0.4-0.62; y otros cucharones de arrastre han
contenido alturas de pasador de muesca h_{p} de \geq 0.3. Sin
embargo, la combinación de estos factores no se ha usado
previamente. La combinación de estos factores produce resultados que
son superiores e inesperados en comparación con cucharones de
arrastre convencionales. El cucharón de la invención experimenta
carga más rápida, mayor carga útil (mediante mayor llenado y
densidad incrementada de la carga útil), y puede requerir menos
equipo adicional para la operación (por ejemplo, con la eliminación
o disminución de pilas de rollos).
En una materialización física recomendada, el
cucharón de arrastre (10) también tiene un ratio altura h_{p} del
pasador de muesca-altura L del cucharón (es decir,
h_{p}/L) de por lo menos unos 0.2 (Fig. 2), y de preferencia mayor
o igual a 0.3. Asimismo, el ratio altura h de la
muesca-altura promedio H del cucharón (es decir,
h/H) de preferencia es por lo menos 0,2, e idealmente cuando mínimo
0,3. El ratio altura h de la muesca-altura H del
cucharón puede ser hasta de 1.0 o más.
Es común que las operaciones mineras modernas se
realicen con cucharones de arrastre grandes, es decir, cucharones
con una capacidad de 30 yardas cúbicas o más grandes. Aunque los
cucharones de arrastre grandes permiten una producción mucho mayor
que los cucharones pequeños, también sufren problemas de carga o de
estabilidad más severos debido a las cargas y esfuerzos mucho más
grandes que se imponen a los cucharones durante la operación y
tiempos de llenado más prolongados. Además, los cucharones grandes
tienden a tener menos peso en su estructura por peso de capacidad de
carga útil. Como resultado, se necesita un cuidado mucho mayor en
los cucharones grandes para producir cucharones que operen de manera
eficiente y conforme lo previsto. Estos cucharones grandes
comúnmente son operados en un rango en el que la línea de arrastre
no se encuentra en una inclinación menor de 45 grados respecto al
nivel de la cuba ni en una inclinación mayor de 30 grados sobre el
nivel de la cuba. Los cucharones de conformidad con la presente
invención y que operan bajo estas condiciones pueden llenarse más
rápidamente, requieren menos energía, aumentan la capacidad de carga
útil de cada golpe de excavación, el ciclo es más rápido, tiene un
menor ratio peso de acero-peso de carga útil y, en
algunos casos, reducen o eliminan la necesidad de equipos
adicionales para suavizar las pilas de rollos. Las minas también
pueden implementar planes o secuencias mineras más eficientes.
Aunque las características de la presente
invención son particularmente idóneas para uso en operaciones
mineras de arrastre grande, aún pueden conseguirse ciertos
beneficios incorporando estos aspectos en otra operación con
cucharón de arrastre, aunque de manera más limitada. Las
características de la presente invención también pueden usarse en
cucharones más pequeños, pero generalmente tendrán menor efecto
sobre el rendimiento del cucharón. En las operaciones con cucharón
de arrastre para dragado o ciertas operaciones mineras de fosfato en
las que el material es explotado en forma de lechada se obtendrán
algunos beneficios al incorporar características de esta invención.
Sin embargo, debido a la presencia de agua, los beneficios de
llenado al usar las características de la presente invención son
limitados. Además, en ciertos emplazamientos mineros, tales como las
minas de fosfato, se jalan los cucharones por laderas muy empinadas
que llegan son de 60 grados hasta horizontales. En estos escenarios,
los parámetros del diseño son considerablemente diferentes. Por
ejemplo, en estas condiciones por lo general los cables de arrastre
deben ser alineados de manera proximal con el centro de gravedad del
cucharón a fin de evitar sacar inadvertidamente los dientes del
suelo. No obstante, ciertas características como la conicidad
descendente más grande de las paredes laterales y la eliminación de
la barra esparcidora (sobre lo que se hablará en más detalle más
adelante) también brindarían más beneficios a estos cucharones.
En una construcción alternativa, el cucharón
(100) de conformidad con la presente invención tiene un diseño
mediante el cual la barra esparcidora puede ser eliminada del equipo
de perforación (101) (Figs. 10-21). El cucharón
(100) incluye una pared inferior (112), una pared anterior (116), y
un par de paredes laterales (114) que conforman una cavidad (118)
dentro del cucharón (100) para recolectar el material de excavación.
Cada una de las paredes laterales (114) incluye un área delantera
(115), un área central (117) y un área posterior (119). Un reborde
(120) está equipado con una variedad de dientes excavadores (122)
que se engranan con el suelo para romperlo o para desplazar de otro
modo material de tierra que luego es recolectado en la cavidad del
cucharón (118). Un arco (130) se extiende entre las paredes
laterales (114) y sobre el reborde (120), aunque puede omitirse el
arco. Para unir el cucharón (100) con el equipo de perforación
(101), el cucharón (100) incluye un par de muescas (140), un par de
puntos de fijación posteriores (127) (por ejemplo, muñones), así
como un par de puntos de fijación superiores (129) (por ejemplo,
ménsulas de anclaje). De manera más particular, se utilizan muescas
(140) para unir cadenas de arrastre (102) con el área delantera
(115) de las paredes laterales (114), los puntos de fijación
posteriores (127) se utilizan para unir las cadenas de grúa (103)
con el área posterior (119) de las paredes laterales (114), y los
puntos de fijación superiores (129) se utilizan para unir las
cuerdas de volteo (107) con el arco (130).
El cucharón (100) presenta una configuración
donde las paredes laterales (114) disminuyen gradualmente de arriba
hacia abajo en el área delantera (115) de la misma manera
anteriormente descrita para el cucharón (10). De manera más
particular, las paredes laterales (114) disminuyen gradualmente de
arriba hacia abajo entre el riel superior (160) y la pared inferior
(112) de las paredes laterales (114) del área delantera, de
preferencia, en un ángulo \theta de por lo menos 7 grados con
respecto al sentido vertical. En un ejemplo ideal, las paredes
laterales se encuentran en un ángulo \theta para vertical de
aproximadamente 14 grados (Figure 19). Sin embargo, igual que como
con el cucharón (10), las paredes laterales
(114) de preferencia tienen una conicidad de arriba hacia abajo que va desde unos 7 grados hasta unos 20 grados.
(114) de preferencia tienen una conicidad de arriba hacia abajo que va desde unos 7 grados hasta unos 20 grados.
El cucharón (100) también presenta una
configuración donde las paredes laterales (114) disminuyen
gradualmente en forma ascendente (es decir, de abajo hacia arriba)
en el área posterior (119), conforme se describe en la Figura 21, es
decir, las paredes laterales (114) del área posterior (119)
convergen en dirección ascendente desde la pared inferior (112). Las
paredes laterales de preferencia disminuyen gradualmente toda la
altura próxima a la pared posterior (116), pero podrían tener una
conicidad ascendente sólo en parte de su altura. Los puntos de
fijación (127) están asegurados a las superficies exteriores de las
paredes laterales (114) del área posterior (119) para fijarse,
directa o indirectamente, a las cadenas de grúa (103). Debido a que
las porciones de las paredes laterales (114) del área posterior
(119) disminuyen gradualmente hacia adentro con dirección al riel
superior (160), las cadenas de grúa (103) también pueden hacer
ángulo hacia adentro en dirección al montaje del bloque de volteo
(105). De esta manera, no se necesita una barra esparcidora para
evitar el contacto excesivo de las cadenas de grúa contra el
cucharón.
Las paredes laterales de cucharones de arrastre
convencionales no tienen ninguna conicidad ni conicidad de arriba
abajo en el área posterior en la que se ha fijado la cadena de grúa.
Para limitar el grado en que las cadenas de grúa desgastan o entran
en contacto de otro modo con las paredes laterales, se utiliza una
barra esparcidora para impartir un ángulo hacia fuera a las cadenas
de grúa que se extienden hacia arriba desde el cucharón de arrastre.
Por lo general, un primer par de cadenas de grúa se extiende hacia
arriba en dirección de ángulo externo desde el cucharón de arrastre
para unirse con la barra esparcidora; y un segundo par de cadenas de
grúa se extiende hacia arriba en dirección de ángulo interno desde
la barra esparcidora para unir el montaje del bloque de volteo que
puede tener una barra esparcidora superior o secundaria. En un
sistema de arrastre que use el cucharón (100), no obstante, la barra
esparcidora principal no está ausente debido a la conicidad abajo a
arriba (ascendente) de las paredes laterales (114). Por lo tanto,
impartir una conicidad ascendente a porciones de las paredes
laterales (114) del área posterior (119) permite una configuración
mediante la cual las cadenas de grúa (103) pueden formar un ángulo
interno con limitado contacto o desgaste de las paredes laterales
(114) en ausencia de la barra esparcidora principal o inferior.
Al retirar la barra esparcidora y sus enlaces y
clavijas asociados del equipo de perforación (101), se reduce el
número de componentes del equipo de perforación. En comparación con
las cuatro cadenas de grúa separadas de los sistemas de arrastre
convencionales, las cadenas de grúa (103) tienen una longitud
general más corta. Por lo tanto, el peso general del equipo de
perforación (101) disminuye al omitir la barra esparcidora con sus
enlaces y clavijas y reducir la longitud general y al reducir la
longitud general de las cadenas de grúa (103). En consecuencia, la
conicidad ascendente de las paredes laterales (114) imparte ventajas
entre las que se incluye (a) un menor número de componentes y
conexiones entre los componentes, (b) una reducción de la longitud
general de las cadenas de grúa (103), y (c) un menor peso general.
En el caso de cucharones grandes, la reducción de peso que se
obtiene con estos cambios podría ser de 11,000 libras o más. El peso
reducido del equipo de perforación permite el uso de un cucharón que
brinde una carga útil mayor. Incluso un incremento del 1% de la
carga útil puede ser una ventaja significativa ya que algunas minas
operan en forma continua los cucharones de arrastre 24 horas
diarias, 7 días a la semana, con excepción de mantenimiento y otras
paradas.
El ángulo de la conicidad ascendente de las
paredes laterales (114) del área posterior (119) puede variar de
manera significativa. El ángulo \beta de la conicidad ascendente
para cada pared lateral (114) de preferencia es de unos 20 grados
para vertical con el cucharón en descanso sobre una superficie
horizontal, pero puede encontrarse dentro del rango de unos 15 a 25
grados para vertical, o puede estar en cualquier ángulo que
generalmente sea suficiente para reducir el contacto entre las
cadenas de grúa (103) y las paredes laterales (114). De preferencia,
la conicidad de abajo hacia arriba (ascendente) está limitada a lo
más posterior posible pero suficientemente hacia delante para evitar
el contacto o conflicto excesivo entre el cucharón y las cadenas de
grúa.
Porciones de las paredes laterales (114) del
área central (117) muestran una conicidad hacia afuera y una
conicidad hacia adentro, conforme se describe en las Figuras
10-13, con la finalidad de prever una transición
entre la conicidad descendente del área delantera (115) y la
conicidad ascendente del área posterior (119). Una combinación de
(a) la conicidad descendente de las paredes laterales (114) en el
área delantera (115), (b) la transición de las porciones de las
paredes laterales (114) en el área central (117) y (c) la conicidad
ascendente de las paredes laterales (114) en el área posterior (119)
de preferencia imparte una curva que generalmente tiene forma de S a
lo largo de la longitud de las paredes laterales (114). Sin embargo,
puede usarse una variedad de otras formas para hacer la transición.
No obstante, una ventaja para la curva que generalmente tiene forma
de S u otra configuración generalmente curvilínea o no angulada en
el área central (117) es una transición suave que reduce las
concentraciones de esfuerzos en el cucharón (100) y por lo general
brinda un mejor llenado y volteado.
El cucharón (200) es un cucharón de arrastre
estilo UDD, es decir, uno que incluye cadenas de grúa frontales y
posteriores (que no se muestran) para controlar el levante y la
altitud del cucharón (Figs. 22-24). Un ejemplo de un
sistema de cucharón UDD se muestra en la Patente de Estados Unidos
6,705,031. El cucharón (200) tiene una pared inferior (212), paredes
laterales (214) y una pared posterior (216). El reborde (220) se
extiende desde la parte frontal de la pared inferior (212) y, de
preferencia, incluye los bordes 103 que forman una curva para unir
los cachetes (228). Los cachetes (228) se proyectan hacia delante
para definir la muesca (244) como cubo lateralmente agrandado para
definir un pasaje horizontal para recibir un pasador de muesca. El
arco (230) se extiende entre las paredes laterales (aunque puede
omitirse el arco) y soporta los conectores (232) para fijar las
cadenas de grúa frontales.
Las paredes laterales (214) de preferencia
tienen una conicidad descendente en un área delantera (215) y una
conicidad ascendente en un área posterior (219). La conicidad
descendente (es decir, de arriba abajo) es conforme se indicó para
los cucharones 10 y 100. La conicidad ascendente (es decir, de abajo
arriba) de preferencia se extiende sólo en parte por la longitud de
las paredes laterales del área posterior del cucharón. En este
modelo, cada pared lateral (214) incluye una porción angular
inclinada hacia adentro (225) definida como panel con forma
generalmente triangular. La porción angular (225) de preferencia
está inclinada hacia dentro en un ángulo o de unos 35 grados, aunque
podría tener una inclinación de unos 15 a 45 grados. A diferencia
del cucharón (100), no hay necesidad de una sección de transición
central que tenga una porción de pared en forma de S o de otra
forma, aunque podría incluirse una porción central diferente. Por el
contrario, la porción delantera de preferencia se extiende hasta la
porción angular (225). Las demás porciones de las paredes laterales
(214) fuera de la porción angular (225) idealmente tienen una
conicidad descendente de por lo menos 7 grados para vertical.
En una construcción ideal, las paredes laterales
están inclinadas en un ángulo de 14 grados para vertical, aunque
puede usarse una inclinación de 7 grados a 20 grados. El extremo
inferior (231) de la porción angular (225) de preferencia está
inclinado descendentemente hacia el conector (227) para unir las
cadenas de grúa posteriores. Las cadenas de grúa posteriores de
preferencia incluyen puntos de fijación frontales y posteriores
(241, 243) para las cadenas posteriores dependiendo de las
circunstancias de excavación, pero podrían tener sólo un punto de
fijación. La inclinación hacia adentro de la porción angular (225)
brinda un despejo para las cadenas de grúa posteriores, de tal modo
que la barra esparcidora puede omitirse con iguales beneficios a
los anteriormente descritos para el cucharón (100). Aunque la
conicidad ascendente es brindada por una porción inclinada hacia
dentro en el cucharón de arrastre UDD (200) ilustrada, podría ser
proporcionada como una conicidad de altura total o parcial con una
sección de transición central, tal como la que se indica en el
cucharón (100). Del mismo modo, la conicidad ascendente del cucharón
(100) podría ser proporcionada por una porción angular inclinada
hacia dentro, tal como se ilustra para el cucharón (200). El ángulo
inclinado hacia dentro minimiza la extensión de la conicidad abajo
hacia arriba, lo que es preferible. No obstante, este diseño es más
conveniente para cucharones en los que las conexiones de las
cadenas de grúa están cerca de la pared posterior. En cucharones de
arrastre regulares (es decir, cucharones que no son UDD), las
conexiones de las cadenas de grúa generalmente están ubicadas más
adelante para equilibrar de mejor manera las cargas sobre las líneas
de volteo. En los cucharones UDD, las conexiones de las cadenas de
grúa pueden estar ubicadas en forma más posterior porque la altitud
y el volteo de los cucharones son controlados por las líneas de grúa
frontales y no por las líneas de volteo.
De preferencia, las diferentes características
de la presente invención se usan juntas en un cucharón de arrastre.
Estas configuraciones se usaron en combinación y pueden facilitar la
operación sencilla y optimizar el rendimiento. Sin embargo, las
diferentes características pueden usarse por separado o en
combinaciones limitadas para lograr algunos de los beneficios de la
invención.
Esta invención que se describe aquí y en las
figuras adjuntas se revela con referencia a una variedad de
configuraciones. No obstante, la finalidad de esta revelación es
brindar un ejemplo de las diferentes características y conceptos
relacionados con la invención, y no limitar el alcance de la
invención. Un conocedor de la técnica respectiva reconocerá que
pueden hacerse numerosas variaciones y modificaciones a las
configuraciones antes descritas sin alejarse del alcance de la
presente invención.
Claims (34)
1. Un cucharón de arrastre, caracterizado
porque consta de una pared inferior, un par de paredes laterales y
una pared posterior que conforman en su conjunto una cavidad para
recolectar material de tierra, cada una de las paredes laterales con
un área delantera, teniendo dichas paredes laterales por lo menos en
el área delantera una conicidad descendente, donde cada pared
lateral se encuentra en un ángulo de por lo menos siete grados para
vertical.
2. El cucharón de arrastre de conformidad con la
Reivindicación 1, caracterizado porque el área delantera de
cada pared lateral está inclinada en un ángulo que se encuentra
entre nueve grados y quince grados para vertical.
3. El cucharón de arrastre de conformidad con la
Reivindicación 1, caracterizado porque cada una de las
paredes laterales incluye un área posterior y las paredes laterales
del área posterior tienen una conicidad ascendente.
4. El cucharón de arrastre de conformidad con la
Reivindicación 3, caracterizado porque el área posterior de
cada pared lateral se encuentra en un ángulo entre los quince grados
y los veinte grados.
5. El cucharón de arrastre de conformidad con la
Reivindicación 3, caracterizado porque cada pared lateral
incluye un extremo inferior que se conecta con la pared inferior y
un riel superior opuesto al extremo inferior, donde la conicidad
ascendente del área posterior se extiende considerablemente desde el
extremo inferior hasta el riel
superior.
superior.
6. El cucharón de arrastre de conformidad con la
Reivindicación 3, caracterizado porque la conicidad
ascendente del área posterior de cada pared lateral es definida por
una porción angular superior inclinada hacia dentro entre la pared
lateral y la pared posterior.
7. El cucharón de arrastre de conformidad con la
Reivindicación 1, caracterizado porque considerablemente cada
una de las paredes laterales se encuentra formando un ángulo de por
lo menos siete grados para vertical.
8. El cucharón de arrastre de conformidad con la
Reivindicación 1, caracterizado porque tiene una altura;
donde el reborde está fijado a un extremo
frontal de la pared inferior, la pared inferior incluye una
superficie interna como parte de la cavidad y el reborde incluye un
extremo de entrada,
donde cada pared lateral incluye un extremo
inferior que se une con la pared inferior y un riel superior
opuesto al extremo inferior y la altura es un promedio de una
distancia vertical entre esta superficie interna de la pared
inferior del extremo frontal y el riel superior que excluye
cualquier recorte en la pared posterior y la extensión ascendente de
un soporte de arco o soporte de línea de volteo,
donde cada pared lateral soporta un pasador de
muesca para conectarse con una cadena de arrastre, y la altura de
un pasador de muesca es la distancia vertical entre la superficie
interna de la pared inferior del extremo frontal y un eje
longitudinal del pasador de muesca; y
donde el ratio altura del pasador de
muesca-altura del cucharón es de por lo menos unos
0,3.
\vskip1.000000\baselineskip
9. El cucharón de arrastre de conformidad con la
Reivindicación 8, caracterizado porque tiene una longitud,
donde la longitud es una distancia horizontal entre una posición
delantera promedio del extremo en entrada y una posición más
posterior de la cavidad y donde el ratio
altura-longitud se encuentra dentro del rango de 0,4
a 0,62.
10. El cucharón de arrastre de conformidad con
la Reivindicación 9, caracterizado porque el ratio
altura-longitud es cuando mínimo 0,58.
11. El cucharón de arrastre de conformidad con
la Reivindicación 9, caracterizado porque las paredes
laterales carecen de conicidad adelante hacia atrás.
12. El cucharón de arrastre de conformidad con
la Reivindicación 9, caracterizado porque la cavidad tiene
una capacidad de por lo menos 30 yardas cúbicas.
13. El cucharón de arrastre de conformidad con
la Reivindicación 12 caracterizado porque el ratio altura
del pasador de muesca-longitud del cucharón es de
por lo menos 0,2.
14. El cucharón de arrastre de conformidad con
la Reivindicación 9 caracterizado porque el ratio altura del
pasador de muesca-longitud del cucharón es de por lo
menos 0,2.
15. El cucharón de arrastre de conformidad con
la Reivindicación 8 caracterizado porque el ratio altura del
pasador de muesca-altura del cucharón es de por lo
menos 0,5.
16. El cucharón de arrastre de conformidad con
la Reivindicación 1, caracterizado porque tiene una
longitud;
donde un reborde está fijado al extremo frontal
de la pared inferior, la pared inferior incluye una superficie
interna como parte de la cavidad y el reborde incluye un extremo de
entrada,
donde cada pared lateral soporta un pasador de
muesca para conectarse con una cadena de arrastre y la altura de un
pasador de muesca es una distancia vertical entre la superficie
interna de la pared inferior en el extremo frontal y el eje
longitudinal del pasador de muesca,
donde la longitud es una distancia horizontal
entre la posición delantera promedio del extremo de entrada y una
posición más posterior de la cavidad, y
donde el ratio altura del pasador de
muesca-longitud del cucharón es de por lo menos
0,2.
\vskip1.000000\baselineskip
17. El cucharón de arrastre de conformidad con
la Reivindicación 16 caracterizado porque el ratio altura del
pasador de muesca-longitud del cucharón es por lo
menos 0,3.
18. El cucharón de arrastre de conformidad con
la Reivindicación 1, caracterizado porque tiene una altura y
longitud,
donde cada pared lateral incluye un extremo
inferior que se une con la pared inferior y un riel superior
opuesto al extremo inferior, la altura es un promedio de la
distancia vertical entre la superficie interna de la pared inferior
del extremo frontal y el riel superior, excluyendo cualquier recorte
en la pared posterior y extensión ascendente de un suporte de arco o
soporte de línea de volteo,
donde un reborde está fijado a un extremo
frontal de la pared inferior e incluye un extremo de entrada, y la
longitud es una distancia horizontal entre una posición delantera
promedio del extremo de entrada y una posición más posterior de la
cavidad; y
donde el ratio altura del
cucharón-longitud del cucharón se encuentra dentro
del rango de 0,4 a 0,62.
\vskip1.000000\baselineskip
19. El cucharón de arrastre de conformidad con
la Reivindicación 1, caracterizado porque la cavidad tiene
una capacidad de por lo menos 30 yardas cúbicas.
20. El cucharón de arrastre de conformidad con
la Reivindicación 1 caracterizado porque dicha pared lateral
incluye un primer conector para conectarse con una cadena de grúa
frontal y un segundo conector para conectarse con una cadena de grúa
posterior.
21. El cucharón de arrastre de conformidad con
la Reivindicación 1, caracterizado porque incluye una
altura,
donde hay una muesca en cada pared lateral y
dicha muesca incluye por lo menos una estructura de muesca
lateralmente agrandada que define un pasaje para recibir un pasador,
y cada estructura de muesca tiene un punto más inferior,
donde un reborde está fijado al extremo frontal
de la pared inferior y la pared inferior incluye una superficie
interna como parte de la cavidad,
donde la altura de una muesca está definida como
una distancia vertical entre el punto más inferior de la estructura
de muesca y la superficie interna de la pared inferior del extremo
frontal,
donde cada pared lateral incluye un extremo
inferior que se conecta con la pared inferior y un riel superior
opuesto al extremo inferior y la altura es un promedio de una
distancia vertical entre la superficie interna de la superficie
inferior del extremo frontal y el riel superior, excluyendo
cualquier recorte de la pared posterior y la extensión ascendente de
un soporte de arco o soporte de línea de volteo, y
donde el ratio altura de la
muesca-altura del cucharón es de por lo menos
0,25.
\vskip1.000000\baselineskip
22. El cucharón de arrastre de conformidad con
la Reivindicación 21, caracterizado porque el ratio altura de
la muesca-altura del cucharón es de por lo menos
0,3.
23. El cucharón de arrastre de conformidad con
la Reivindicación 1 caracterizado porque las paredes
laterales carecen de conicidad de adelante hacia atrás.
\newpage
\global\parskip0.930000\baselineskip
24. Un sistema de arrastre, caracterizado
porque comprende
Un cucharón de arrastre que comprende una pared
inferior, un par de paredes laterales, y una pared posterior que en
forma colectiva conforman una cavidad para recolectar material de
tierra, cada una de las paredes laterales incluye un área delantera
y un área posterior, cada pared lateral tiene una superficie interna
como parte de la cavidad y una superficie exterior opuesta, y las
paredes laterales de la parte posterior tienen una conicidad
ascendente, y
un equipo de perforación que incluye una cadena
de arrastre conectada con el área delantera de cada pared lateral y
una cadena de grúa conectada con la superficie exterior de cada
pared lateral a lo largo del área posterior.
\vskip1.000000\baselineskip
25. El sistema de arrastre de conformidad con la
Reivindicación 24 caracterizado porque las cadenas de grúa
están libres de una barra esparcidora que se extiende lateralmente
fuera de las paredes laterales.
26. El sistema de arrastre de conformidad con la
Reivindicación 24 caracterizado porque el área posterior de
cada pared lateral se encuentra en un ángulo entre quince grados y
veinte grados.
27. El sistema de arrastre de conformidad con la
Reivindicación 24, caracterizado porque cada pared lateral
incluye un extremo inferior que se conecta con la pared inferior y
un riel superior opuesto al extremo inferior, donde el área
posterior se extiende considerablemente desde el extremo inferior
hasta el riel superior.
28. El sistema de arrastre de conformidad con la
Reivindicación 24 caracterizado porque el área posterior de
cada pared lateral define una porción angular inclinada hacia
adentro entre la pared lateral y la pared posterior y la conicidad
ascendente está formada por la porción angular.
29. El sistema de arrastre de conformidad con la
Reivindicación 24 caracterizado porque las paredes laterales
de por lo menos el área delantera tienen una conicidad descendente y
cada pared lateral se encuentra en un ángulo de por lo menos siete
grados para vertical.
30. El cucharón de arrastre de conformidad con
la Reivindicación 24, caracterizado porque el área delantera
de cada pared lateral está inclinada en un ángulo entre nueve grados
y quince grados para vertical.
31. El cucharón de arrastre de conformidad con
la Reivindicación 24 caracterizado porque la cavidad tiene
una capacidad de por lo menos 30 yardas cúbicas.
32. Un proceso para explotar un emplazamiento
minero, caracterizado porque consiste en:
brindar un cucharón de arrastre que tenga una
altura, una longitud, una pared inferior con una superficie interna,
un par de paredes laterales, una pared posterior, una cavidad con
una capacidad para material de tierra de por lo menos 30 yardas
cúbicas y un reborde fijado a un extremo frontal de la pared
inferior y que incluya un extremo de entrada,
donde cada pared lateral incluye un extremo
inferior que se une con la pared inferior y un riel superior
contrario al extremo inferior, y la altura es un promedio de la
distancia entre la superficie interna de la pared inferior del
extremo frontal y el riel superior, excluyendo cualquier recorte en
la pared posterior y cualquier extensión ascendente de un suporte de
arco o soporte de línea de volteo.
donde cada pared lateral tiene un pasador de
muesca para unirse con una cadena de grúa, y la altura del pasador
de muesca es una distancia vertical entre la superficie interna de
la pared inferior del extremo frontal y un eje longitudinal del
pasador de muesca,
donde la longitud es una distancia horizontal
entre la posición delantera promedio del extremo de entrada y la
posición más posterior de la cavidad,
donde el ratio altura del pasador de
muesca-altura es de por lo menos 0,3,
donde el ratio altura-longitud
se encuentra dentro del rango de 0,4 a 0,62, y
usar un motor primario y cuerdas de arrastre
para aplicar una fuerza de arrastre a las cadenas de arrastre
conectadas con el cucharón de arrastre para mover hacia delante el
cucharón de arrastre para recolectar material de tierra en la
cavidad donde un cable recto de arrastre que se extiende entre el
pasador de muesca y un punto donde los cables de arrastre alcanzan y
el motor primario se encuentra en un ángulo no mayor de 45 grados
debajo de la cuba.
\vskip1.000000\baselineskip
33. El proceso de conformidad con la
Reivindicación 32, caracterizado porque el cable de arrastre
se encuentra en un ángulo no mayor de 30 grados sobre la cuba.
34. El proceso de conformidad con la
Reivindicación 32, caracterizado porque cada una de las
paredes laterales incluye un área delantera y las paredes laterales
de por lo menos el área delantera tienen una conicidad descendente
donde cada pared lateral se encuentra en un ángulo de por lo menos
siete grados para vertical.
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