Dragline e escavatore con pala frontale

Dragline e escavatore con pala frontale
Gli escavatori dragline sono attrezzature pesanti utilizzate nei progetti di ingegneria civile e mineraria di superficie. Una variante della stessa macchina di base è l' escavatore Front Shovel utilizzato anche nei progetti di ingegneria civile e mineraria.
Storia
Le prime macchine erano alimentate a vapore e furono i primi escavatori meccanici usati dall'uomo, nel 1800. La pala a vapore fu inventata da William S. Otis nel 1835 e correva su rotaie con un braccio che ruotava su un palo principale come una gru. Realizzarono progetti come il Canale di Panama e grandi dighe. [1] Il dragline è stato inventato nel 1904 da John W. Page di Page Schnable Contracting per scavare il canale di Chicago . Nel 1912 divenne la Page Engineering Company e pochi anni dopo fu sviluppato un meccanismo di deambulazione, che forniva mobilità alle dragline. Page ha anche inventato la benna dragline ad arco, un design ancora comunemente utilizzato oggi dalle dragline di molti altri produttori, e negli anni '60 ha aperto la strada a un design della benna senza arco.


Nel 1910 Bucyrus entrò nel mercato delle dragline con l'acquisto dei diritti di produzione per l'escavatore dragline Heyworth-Newman. La loro dragline "Classe 14" fu introdotta nel 1911 come la prima dragline montata su cingoli. Nel 1912 Bucyrus aiutò a fare da pioniere nell'uso dell'elettricità come fonte di energia per grandi pale da estrazione e dragline utilizzate nelle miniere.

Nel 1914 Harnischfeger Corporation, (fondata come PH Mining nel 1884 da Alonzo Pawling e Henry Harnischfeger), introdusse il primo dragline con motore a benzina al mondo. Un'azienda italiana, Fiorentini , ha prodotto escavatori dragline dal 1919 concessi in licenza da Bucyrus.

Nel 1939 la Marion Steam Shovel Dredge Company (fondata nel 1880) costruì la sua prima dragline mobile. La società ha cambiato il suo nome in Marion Power Shovel Company nel 1946 ed è stata acquisita da Bucyrus nel 1997. Nel 1988 Page è stata acquisita dalla Harnischfeger Co., produttori della linea PH di pale, dragline e gru .


Nell'ingegneria civile i tipi più piccoli vengono utilizzati per la costruzione di strade e porti. I tipi più grandi vengono utilizzati nelle operazioni di estrazione a cielo aperto per spostare il sovraccarico sopra il carbone e per l'estrazione di sabbie bituminose. I dragline sono tra le più grandi attrezzature mobili (non trasportate dall'acqua) e pesano circa 2000 tonnellate metriche , sebbene siano stati costruiti anche esemplari che pesano fino a 13.000 tonnellate metriche. Le macchine più grandi non hanno cingoli ma siedono su una grande base chiamata vasca e hanno grandi piedi su manovelle eccentriche su cui "CAMMINARE", da cui il termine walking dragline.

Un tempo si pensava che gli escavatori idraulici da miniera li avrebbero resi superflui, a causa dei costi elevati. Ma la domanda mondiale di minerali, carbone e petrolio dalle sabbie bituminose ha portato a un rinnovato interesse nei loro confronti. Nel Regno Unito le macchine precedentemente ridondanti sono state demolite, ma recentemente 2 macchine che hanno finito di funzionare per UK Coal (ex British Coal Open Cast Division) sono state vendute e saranno smontate e spedite all'estero.

Escavatori a pale frontali

Chiamato anche " Face Shovel " Questi hanno un braccio più corto dotato di una grande benna rivolta verso l'esterno della macchina su un braccio montato su un perno nel braccio. Il braccio della benna viene tirato indietro per guidare la benna nella roccia sciolta o nella faccia di carbone, quindi sollevata dal braccio e la macchina quindi oscilla e scarica il carico di solito in un grande autocarro con cassone ribaltabile seduto di lato aprendo la parte posteriore della benna che è un lembo incernierato sul retro, quindi oscillante all'indietro e scavando di nuovo. di solito i camion sono dimensionati in modo tale che 3 o per secchi li riempiano.




Operazione
Dragline sfalsato Priestman
Un dragline offset Priestman dalla collezione di Adrian Patterson in mostra al Mining Museum in Cumbria. Progettazione per lo scavo e la manutenzione dei fossati di drenaggio

Un sistema di benna dragline è costituito da una grande benna sospesa a un braccio (una grande struttura a traliccio ) con funi metalliche . La benna viene manovrata per mezzo di una serie di funi e catene. Il cavo di sollevamento, azionato da grandi motori diesel o elettrici , sostiene la benna e il gruppo di aggancio del paranco dal braccio. Il dragrope viene utilizzato per disegnare orizzontalmente il gruppo del secchio. Con l'abile manovra del paranco e delle corde di trascinamento la benna è controllata per varie operazioni.

In un tipico ciclo di scavo, la benna viene posizionata sopra il materiale da scavare. Il secchio viene quindi abbassato e la corda di trascinamento viene quindi tirata in modo che il secchio venga trascinato lungo la superficie del materiale. Il secchio viene quindi sollevato utilizzando la fune di sollevamento. Viene quindi eseguita un'operazione di oscillazione per spostare la benna nel luogo in cui il materiale deve essere scaricato. Il dragrope viene quindi rilasciato provocando l'inclinazione e lo svuotamento del secchio. Questa operazione è chiamata operazione di dump.

La benna può anche essere "lanciata" avvolgendola fino al braccio e quindi rilasciando una frizione sul cavo di trascinamento. Questo quindi farebbe oscillare il secchio come un pendolo. Una volta che la benna aveva superato la verticale, il cavo del paranco veniva rilasciato lanciando così la benna. Su dragline più piccole, un operatore esperto potrebbe far atterrare la benna a circa metà della lunghezza del braccio più lontano che se fosse stata appena lasciata cadere. Su dragline più grandi, è possibile raggiungere solo pochi metri in più.




Dragline nel settore minerario
Dragline a piedi a St Aidans Leeds
Odd Ball un Walking Dragline conservato in un'ex miniera a cielo aperto, a St. Aidans vicino a Leeds

Un grande sistema di dragline utilizzato nell'industria mineraria a cielo aperto (cast) costa circa 50-100 milioni di dollari. Una benna tipica ha un volume che va dai 30 ai 60 metri cubi, anche se le benne estremamente grandi hanno raggiunto i 168 metri cubi. [1] La lunghezza del braccio va dai 45 ai 100 metri. In un unico ciclo può movimentare fino a 450 tonnellate di materiale.

La maggior parte delle dragline minerarie non è alimentata a carburante come la maggior parte delle altre attrezzature minerarie. Il loro consumo energetico è così elevato che hanno un collegamento diretto alla rete ad alta tensione con tensioni comprese tra 6,6 e 22 kV. Una tipica dragline, con una benna da 55 metri cubi, può utilizzare fino a 6 megawatt durante le normali operazioni di scavo. Per questo motivo, sono state raccontate molte storie (apocrife) sugli effetti che causano blackout delle dragline minerarie. Ad esempio, c'è una storia di lunga data secondo cui, negli anni '70, se tutte e sette le dragline di Peak Downs (una grande miniera di carbone nel Queensland centrale, in Australia) girassero simultaneamente, oscurerebbero tutto il Queensland settentrionale.

In tutti i dragline, tranne il più piccolo, il movimento si ottiene "camminando" utilizzando piedi o pontoni , poiché i cingoli esercitano troppa pressione sul terreno e hanno grandi difficoltà sotto l'immenso peso del dragline. La velocità massima è al massimo di poche centinaia di metri all'ora poiché i piedi devono essere riposizionati ad ogni passo. Se si percorrono distanze medie (circa 30–100 km), è possibile portare uno speciale trasportatore per dragline per trasportare il dragline. Al di sopra di questa distanza, è generalmente necessario lo smontaggio.

I ricercatori del CSIRO in Australia hanno un progetto di ricerca a lungo termine sull'automazione delle dragline e hanno spostato oltre 250.000 tonnellate di copertura sotto il controllo del computer. [1]



Limitazioni
Cabina a St Aidans Leeds
Vista dalla cabina di Odd Ball il dragline presso il sito a cielo aperto di St Aidans nr Leeds

I limiti principali delle dragline sono l'altezza e la lunghezza del braccio, che limitano il punto in cui la dragline può scaricare il materiale di scarto. Un'altra limitazione principale è la loro profondità di scavo, che è limitata dalla lunghezza della fune che il dragline può utilizzare. Inerente alla loro costruzione, una dragline è il materiale di scavo più efficiente al di sotto del livello della loro base. Sebbene un dragline possa scavare sopra se stesso, lo fa in modo inefficiente e non è adatto a caricare materiale impilato (come può fare una pala a fune ).

Nonostante i loro limiti e il loro costo di capitale estremamente elevato, le dragline rimangono popolari in molte miniere, grazie alla loro affidabilità e ai costi di rimozione del sovraccarico (rifiuti) estremamente bassi.

I dragline hanno diverse sequenze di taglio. Il primo è il metodo del getto laterale con panche sfalsate; ciò comporta il lancio laterale del sovraccarico sul materiale sabbiato per realizzare una panchina. Il secondo è un passaggio chiave. Questo passaggio taglia una chiave alla punta del nuovo muro alto e sposta ulteriormente la panchina verso il muro basso. Questo potrebbe anche richiedere un passaggio di taglio se il muro è a blocchi. Un passaggio di trinciatura prevede che il secchio venga fatto cadere su un muro alto angolato per scalare la superficie. La sequenza successiva è l'operazione più lenta, i blocchi passano. Tuttavia, questo passaggio sposta la maggior parte del materiale. Implica l'utilizzo della chiave per accedere al fondo del materiale per sollevarlo fino a rovinarlo oa un livello elevato del banco. Il taglio finale, se necessario, è un pull back, tirando il materiale più indietro verso il lato del muretto.

Esempi
L'azienda britannica Ransomes & Rapier produceva alcuni escavatori di grandi dimensioni (1400-1800 tonnellate), i più grandi in Europa all'epoca. L'alimentazione proveniva da motori a combustione interna che azionavano generatori. Uno, chiamato SUNDEW , è stato utilizzato in una cava dal 1957 al 1974. Dopo che la sua vita lavorativa nel primo sito a Rutland fu terminata, percorse 13 miglia verso una nuova vita a Corby; la passeggiata è durata 9 settimane.

Anche i dragline più piccoli erano comunemente usati prima che le macchine idrauliche si diffondessero. Aziende come Ruston e Bucyrus hanno realizzato modelli come l'RB10 che erano popolari per piccoli lavori di costruzione e lavori di drenaggio. Molti di questi possono ancora essere visti nelle paludi inglesi del Cambridgeshire, Lincolnshire e parti del Norfolk, solitamente associati ai motori di pompaggio del drenaggio.

Macchine costruite/azionate nel Regno Unito
Mario
NCK
Sacerdote
Rapier vedi anche Ransomes & Rapier
Ruston e successivamente Ruston-Bucyrus (RB)
Smith
Macchina più grande del Regno Unito (e più famosa)
Questo era un Bucyrus-Erie 1550-W dotato di una benna da 65 iarde su un braccio di 265 piedi e in grado di scavare fino a una profondità di 150 piedi. Era chiamato "Big Geordie" e lavorava presso il sito a cielo aperto di Radar North vicino a Newcastle, in Inghilterra da Dal 1969 al 1976 per Derek Crouch Mining, poi presso il sito di Butterwell di Taylor Woodrow Ltd dal 1977 al 1991, quando fu completato il carbone. La macchina è stata demolita poiché la domanda mondiale di macchine era tale che smontarla non era praticabile e il mercato del Regno Unito si era spostato sulle nuove macchine idrauliche di grandi dimensioni, poiché la maggior parte dei siti era più piccola e la manovrabilità era un problema.

Dragline più grande del mondo
La dragline per l'estrazione del carbone nota come Big Muskie , di proprietà della Central Ohio Coal Company (una divisione di American Electric Power ), era la macchina mobile per movimento terra più grande del mondo, con un peso di quasi 13.000 tonnellate e un'altezza di quasi 22 piani. [2] Ha funzionato nella contea di Guernsey, nello stato americano dell'Ohio dal 1969 al 1991, ed era alimentato da 13.800 volt di elettricità. È stato smantellato (demolito) nel 1999. [3]

Pala a vapore

Una pala a vapore è una grande macchina da scavo a vapore progettata per sollevare e spostare materiale come roccia e terra . È il primo tipo di pala elettrica .

Origini e sviluppo
La pala a vapore è stata inventata da William Otis , che ha ricevuto un brevetto per il suo design nel 1839.

Le prime macchine erano conosciute come "a rotazione parziale", poiché il braccio del bilanciere non poteva ruotare di 360 gradi. Sono stati costruiti su un telaio ferroviario, sul quale sono stati montati i motori della caldaia e del movimento. Il braccio della pala e i motori di guida erano montati a un'estremità del telaio, il che spiega l'oscillazione limitata. Sono stati montati carrelli con ruote flangiate e la potenza è stata portata alle ruote da una trasmissione a catena agli assi. I binari ferroviari temporanei sono stati posati dai lavoratori dove si prevedeva che la pala funzionasse e riposizionati secondo necessità.

Le pale a vapore divennero più popolari nella seconda metà del diciannovesimo secolo. Originariamente configurato con paranchi a catena , l'avvento del cavo d'acciaio negli anni '70 dell'Ottocento consentì un più facile argano degli argani.

Successivamente le macchine sono state fornite con cingoli , ovviando alla necessità di posare le rotaie.

La pala girevole a rotazione completa fu sviluppata in Inghilterra nel 1884 e questo divenne il formato preferito per queste macchine.

L'espansione delle reti ferroviarie (negli Stati Uniti e nel Regno Unito) ha favorito la domanda di pale a vapore; si può dire che l'ampio chilometraggio delle ferrovie, e il corrispondente volume di materiale da movimentare, abbiano imposto il salto tecnologico. Di conseguenza, le pale a vapore sono diventate un luogo comune.

Durante gli anni '30 le pale a vapore persero il passo con le più semplici ed economiche pale da scavo alimentate a diesel che furono le antenate di quelle ancora in uso oggi. Le miniere a cielo aperto sono state elettrificate in questo momento. Solo dopo la seconda guerra mondiale , con l'avvento di robuste manichette idrauliche ad alta pressione, le più versatili terne idrauliche presero il sopravvento sulle pale con verricello di sollevamento a fune.

Molte pale a vapore rimasero tranquillamente al lavoro sulle ferrovie dei paesi in via di sviluppo fino a quando i motori diesel non le sostituirono. La maggior parte da allora è stata demolita.

Storia (USA)
I produttori americani includevano la Marion Steam Shovel Company , fondata nel 1884, Erie, P e H e Bucyrus-Erie Shovel Companies.
Le città in forte espansione del Nord America usavano le pale per scavare fondamenta e scantinati per i primi grattacieli . La Grand Central Station di New York non avrebbe potuto essere costruita senza pale.

Il Canale di Panama
Forse l'applicazione più famosa delle pale a vapore è lo scavo del Canale di Panama attraverso l'istmo di Panama. Centodue pale hanno lavorato in quello scavo decennale. Settantasette erano pale ferroviarie Bucyrus, i cui bracci potevano ruotare meno di 180 gradi, il resto erano pale Marion. Questi behemoth hanno spostato le montagne nelle loro fatiche. Le squadre di pala avrebbero corso per vedere chi poteva spostare più terra.

Estrazione
Anche l'estrazione mineraria ha beneficiato delle pale a vapore: le miniere di ferro del Minnesota, le miniere di rame del Cile e del Montana, le miniere di placer del Klondike - tutte dotate di attrezzature per il movimento terra. Ma è stato con le fiorenti miniere a cielo aperto - prima a Bingham Canyon , nello Utah - che le pale hanno avuto successo. Le pale rimossero sistematicamente i pendii. Di conseguenza, le pale a vapore sono state utilizzate in tutto il mondo, dall'Australia alla Russia, alle miniere di carbone in Cina. Le pale venivano utilizzate anche per lavori di costruzione, stradali e di cava.

Storia successiva (USA)
Le pale a vapore si sono affermate negli anni '20 con i programmi di costruzione di strade finanziati con fondi pubblici in tutto il Nord America. Migliaia di miglia di autostrade statali furono costruite in questo periodo di tempo, insieme a nuove fabbriche, come il River Rouge Plant di Henry Ford , e molti moli, porti, edifici e silos per il grano. Dighe come la diga di Hoover o Boulder non avrebbero potuto essere costruite senza pale a vapore.

Preservazione
La maggior parte delle pale a vapore sono state demolite, anche se alcune si possono ancora trovare nei musei industriali e nelle collezioni private.

Le Roy Marion
La pala a vapore più grande del mondo sopravvissuta intatta è una macchina Marion costruita nel 1906, situata nella piccola città americana di Le Roy, New York . [1]

Questa macchina è stata acquistata dalla General Crushed Stone Company, che gestiva il più grande frantoio di rocce del mondo in una cava a Le Roy. La pala, che pesava oltre 100 tonnellate, era originariamente montata su ruote ferroviarie flangiate, ma fu convertita in cingoli nel 1923 utilizzando un kit di conversione prodotto da Marion. [2]

Per azionarlo era necessario un equipaggio di tre uomini: un vigile del fuoco, che manteneva la caldaia alimentata con carbone e acqua; un uomo della gru, che sedeva sul lato sinistro del braccio e fece scattare la benna da 1 5/8 yard tirando una fune metallica attaccata alla benna; e un ingegnere (o autista), che sollevava e abbassava la benna e guidava la macchina lungo il binario. [3]

Questa pala rimase in uso fino al 1949, quando fu portata fuori dalla cava e parcheggiata lungo la strada principale, dove si trova ancora oggi, anche se non più funzionante. Il consiglio comunale ha acquistato il terreno su cui si trova e sta progettando di richiedere (nel marzo 2007) lo status di monumento nazionale per la pala.

Ruston Proctor Steam Navvy n. 306
Questa macchina è stata originariamente utilizzata in una cava di gesso ad Arlesey , nel Bedfordshire , in Inghilterra. Dopo che il pozzo è stato chiuso, il navvy a vapore è stato semplicemente abbandonato e "perso" quando il pozzo è stato allagato dall'acqua. Verso la metà degli anni '70, l'area era diventata un luogo di bellezza locale, noto come The Blue Lagoon (dai prodotti chimici della cava che coloravano l'acqua), e dopo lunghi periodi di siccità, la cima della marina arrugginita poteva essere vista sporgere dal acqua. L'esperto di Ruston & Hornsby Ray Hooley ha sentito parlare della sua esistenza e ha organizzato il difficile compito di salvarlo dalla fossa piena d'acqua. [4] Hooley fece in modo che fosse completamente ripristinato e funzionante dagli apprendisti del Ruston Bucyruslavori. Successivamente è passato alle cure del Museum of Lincoln Life [5] , anche se non si sa se sia rimasto in condizioni operative.

Operazione
Una pala a vapore comprende:

un secchio
braccio e "bastone del bilanciere"
caldaia
serbatoio dell'acqua e carbonile
macchine a vapore e argani
comandi dell'operatore
una piattaforma rotante su un camion, su cui è montato tutto
ruote (o talvolta cingoli o ruote ferroviarie)
una casa (sulla piattaforma) per contenere e proteggere 'le opere'
La pala ha diverse operazioni individuali: può sollevare o orzare il braccio, ruotare la casa o estendere il bilanciere con il braccio o il motore di folla e sollevare o abbassare il bilanciere.

Durante lo scavo su una parete rocciosa, l'operatore solleva ed estende contemporaneamente il bilanciere per riempire la benna di materiale. Quando il secchio è pieno, la pala viene ruotata per caricare un vagone ferroviario o un autocarro. Il perno di bloccaggio sullo sportello della benna viene rilasciato e il carico cade via. L'operatore abbassa l'avambraccio, la bocca della benna si chiude automaticamente, il perno si riblocca automaticamente e il processo si ripete.

Le pale a vapore di solito avevano un equipaggio di tre uomini: ingegnere, vigile del fuoco e uomo di terra. C'era molto lavoro da fare per spostare le pale: binari e blocchi di legno da spostare; cavi e blocco acquisti da allegare; catene e imbracature per armare; e così via. Su un terreno soffice, le pale utilizzavano stuoie di legno per aiutare a stabilizzare e livellare il terreno. I primi modelli non erano semoventi, ma usavano il boma per manovrare da soli.

Produttori di pale a vapore
Escavatore con pala a vapore modello Meccano
Modello di una pala a vapore costruita da Meccano e alimentata da un motore a vapore Meccano del 1929 restaurato . (Dettagli del modello qui )

Produttori nordamericani:

Palla Motore Co.
Buciro
Erie
Marion Steam Shovel Dredge Company
Moore Speedcrane (poi The Manitowoc Company )
Pale nord-ovest
Opere di ferro vulcaniano
Produttori europei:

Demag
Fiorentini (Italia)
Lubecker
Menk
Orenstein e Koppel GmbH (Germania)
Ruston e Hornsby (Regno Unito)
Pale elettriche
Articolo principale: pala elettrica
Le grandi pale da miniera multi-tonnellata utilizzano ancora la disposizione della pala del cavo di sollevamento.

Negli anni '50 e '60 Marion Shovel costruì massicce escavatrici per operazioni di estrazione del carbone negli Stati Uniti orientali. Le pale degne di nota erano la Marion 360, la Marion 5900 e la Marion 6360 - con una benna da 140 m³ - mentre Bucyrus costruì uno dei mostri più famosi: il Big Brutus, la più grande pala meccanica mai costruita e il più grande ancora esistente. Il GEM dell'Egitto (GEM sta per "Giant Excavating Machine" ed Egypt si riferisce alla Egypt Valley nella contea di Belmont , nell'Ohio orientale, dove fu utilizzato per la prima volta), che operò dal 1967 al 1988, era di dimensioni comparabili; da allora è stato smantellato. [1]

Sebbene queste grandi macchine siano ancora chiamate pale a vapore , sono più correttamente conosciute come pale elettriche poiché usano l'elettricità per caricare i loro argani.

Produttori di escavatori/dragline
Bucyrus International
Marion Pala elettrica
P&H
Cintura di collegamento
Komatsu
Lavori di locomotiva di Lima
Insley
Guarda anche

Escavatore con ruote a tazze

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in: Macchine minerarie , Escavatori ,Veicoli di ingegneria
Escavatore con ruote a tazze
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Escavatore gommato a tazze a Ferropolis
Escavatore gommato a tazze a Ferropolis , Germania

Gli escavatori con ruote a tazze (BWE) sono attrezzature pesanti utilizzate nelle miniere di superficie e nell'ingegneria civile. La funzione principale dei BWE è quella di fungere da macchina di scavo continuo in operazioni di estrazione a cielo aperto su larga scala . Ciò che distingue i BWE da altre attrezzature minerarie su larga scala, come gli escavatori a catena di benne, è il loro uso di una grande ruota costituita da un modello continuo di benne utilizzate per raccogliere il materiale mentre la ruota gira. Sono tra i veicoli più grandi mai costruiti e il più grande escavatore con ruota a tazze mai costruito, Bagger 293 , è il più grande veicolo terrestre (terrestre) nella storia umana secondo il Guinness dei primati .



Storia
Escavatore con ruota a tazze nella miniera a cielo aperto Garzweiler (video, 1:40 min., ca. 9 MB)

Gli escavatori con ruote a tazze sono stati utilizzati nelle miniere nel secolo scorso, con alcuni dei primi prodotti negli anni '20. [1] Sono utilizzati in combinazione con molti altri pezzi di macchinari minerari ( nastri trasportatori , spargitori , stazioni di frantumazione , sistemi di lisciviazione di cumuli , ecc.) per spostare ed estrarre enormi quantità di materiale di copertura(sciupare). Mentre i concetti generali che entrano in un BWE non sono cambiati molto, le loro dimensioni sono cresciute drasticamente. I BWE costruiti dagli anni '90, come il Bagger 293, hanno raggiunto dimensioni fino a 96 metri (314,9 piedi) di altezza, 225 metri (738,2 piedi) di lunghezza e pesanti fino a 14.200 tonnellate (31,3 milioni di libbre). La stessa ruota della benna può avere un diametro di oltre 70 piedi con ben 20 benne, ciascuna delle quali può contenere oltre 15 metri cubi di materiale. I BWE sono anche avanzati rispetto alle condizioni estreme in cui sono ora in grado di operare. Molti BWE sono stati progettati per funzionare in climi con temperature fino a -45°C (-49°F). Gli sviluppatori stanno ora spostando la loro attenzione verso l'automazione e l'uso dell'energia elettrica. [2]

Struttura
Un escavatore gommato a tazze (BWE) è costituito da una sovrastruttura a cui sono fissati molti altri componenti.

La ruota a tazze da cui prendono il nome le macchine è una grande ruota rotonda con una configurazione di palette fissata a un braccio ed è in grado di ruotare. Il materiale raccolto dalla ruota di taglio viene ritrasferito lungo il braccio. Nelle prime ruote per benne a celle, il materiale veniva trasferito attraverso uno scivolo che portava da ciascuna benna, mentre i nuovi modelli senza celle e semicelle utilizzano uno scivolo fisso attraverso il quale scaricano tutte le benne. [3]

Un braccio di scarico riceve il materiale attraverso la sovrastruttura dal braccio di taglio e lo porta via dalla macchina, spesso verso un sistema di trasporto esterno.

Un braccio di contrappeso bilancia il braccio di taglio ed è a sbalzo sulla parte inferiore della sovrastruttura (nel caso di BWE compatti) o sulla parte superiore (nel caso di BWE con telaio a C di medie dimensioni). Nei BWE più grandi, tutti e tre i bracci sono supportati da cavi che attraversano le torri nella parte superiore della sovrastruttura. [4]

Sotto la sovrastruttura giacevano i sistemi di movimento. Sui modelli più vecchi questi sarebbero binari lungo i quali la macchina può viaggiare, ma i BWE più recenti sono spesso dotati di cingoli , che garantiscono loro una maggiore flessibilità di movimento.

Per consentirgli di completare i suoi compiti, la sovrastruttura di un BWE è in grado di ruotare attorno a un asse verticale (rotazione). Il braccio di taglio può essere inclinato verso l'alto e verso il basso (sollevamento). Le velocità di queste operazioni sono rispettivamente dell'ordine di 30 m/min e 5 m/min. La rotazione è azionata da grandi ingranaggi, mentre il sollevamento generalmente utilizza un sistema di cavi. [3]

Misurare
La scala dei BWE varia drasticamente e dipende dall'applicazione prevista. I BWE compatti progettati da ThyssenKrupp possono avere lunghezze del braccio fino a 6 m, pesare 50 tonnellate e spostare 100 fm3/ora di terra. I loro modelli più grandi raggiungono lunghezze del braccio di 80 m, pesano 13.000 tonnellate e spostano 12.500 fm3/h. [5] Il più grande BWE mai costruito è il Bagger 293 di TAKRAF , che pesa 14.200 tonnellate ed è in grado di spostare 240.000 metri cubi di copertura ogni giorno. [1] Sono stati registrati scavi per 380.000 metri cubi. [3] I BWE utilizzati negli Stati Uniti tendono ad essere più piccoli di quelli costruiti in Germania. [4]

Escavatori a catena a tazze
Gli escavatori a catena a tazze (BCE) sono simili per struttura e funzione ai BWE. Tuttavia, invece di essere collocati in un anello, i secchi sono stesi in un modo che ricorda un trencher . Rimuovono il materiale da sotto il loro piano di movimento, il che è utile se il fondo della fossa è instabile o sott'acqua. [1] I BCE di TAKRAF viaggiano su rotaie anziché su cingoli.

Operazione
I BWE sono utilizzati per la rimozione continua del sovraccarico nelle applicazioni minerarie di superficie. Usano le loro ruote da taglio per asportare una sezione di terra (il blocco di lavoro) dettata dalle dimensioni dell'escavatore. Attraverso il sollevamento, il blocco di lavoro può includere un'area sia sopra che sotto il livello della macchina (il livello del banco). Ruotando, l'escavatore può operare su un raggio orizzontale.

Lo strato di copertura viene quindi consegnato al braccio di scarico, che trasferisce la terra tagliata a un'altra macchina per il trasferimento a uno spargitore. Può trattarsi di un sistema di trasporto a nastro fisso o di un trasportatore mobile con cingoli simili a quelli presenti sul BWE. I trasportatori mobili fissati in modo permanente all'escavatore si prendono l'onere di dirigere il materiale lontano dall'operatore. [3] Lo strato di copertura può anche essere trasferito direttamente allo spargitore a croce , che attraversa la fossa e sparge lo strato di copertura nella discarica.

Automazione
L'automazione dei BWE richiede l'integrazione di molti sensori e componenti elettrici come GPS , sistemi di acquisizione dati e funzionalità di monitoraggio online. L'obiettivo di questi sistemi è sottrarre parte del lavoro agli operatori per ottenere velocità di mining più elevate. I project manager e gli operatori sono ora in grado di tenere traccia dei dati cruciali riguardanti i BWE e altri macchinari nelle operazioni minerarie tramite Internet. I sensori possono rilevare quanto materiale viene raccolto sul nastro trasportatore e il sistema di automazione può quindi variare la velocità sui nastri trasportatori per alimentare una quantità continua di materiale.

Applicazioni
Gli escavatori gommati a tazze e gli escavatori a catena a tazze svolgono lavori che in precedenza venivano svolti da escavatori a fune e dragline . Sono stati sostituiti nella maggior parte delle applicazioni dagli escavatori idraulici, ma rimangono ancora in uso per operazioni su larga scala, dove possono essere utilizzati per il trasferimento di materiali sfusi o lo scavo di materiale da soffice a semiduro. [2]

Estrazione di lignite
L'applicazione principale dei BWE è nell'estrazione di lignite (lignite), dove vengono utilizzati per la rimozione del sovraccarico di roccia tenera in assenza di esplosioni. Sono utili in questa veste per la loro capacità di fornire continuamente grandi volumi di materiali ai trasformatori, il che è particolarmente importante data la continua domanda di lignite.

A causa della grande richiesta di lignite, anche l'estrazione di lignite è stata una delle aree di maggiore sviluppo per le BWE. L'aggiunta di sistemi automatizzati e una maggiore manovrabilità, nonché componenti progettati per l'applicazione specifica, hanno aumentato l'affidabilità e l'efficienza con cui i BWE consegnano i materiali. [2]

Movimentazione materiali
La tecnologia delle ruote a tazze è ampiamente utilizzata nella movimentazione di materiali sfusi. I recuperatori con ruota a tazze vengono utilizzati per raccogliere il materiale che è stato posizionato da un impilatore per il trasporto a un impianto di lavorazione. Anche gli impilatori/ricuperatori, che combinano le attività per ridurre il numero di macchine necessarie, utilizzano le ruote a tazze per svolgere le loro attività.

Nei cantieri navali, le ruote a tazze vengono utilizzate per il carico e lo scarico continuo delle navi, dove prelevano il materiale dal cantiere per il trasferimento al sistema di consegna. Le catene della benna possono essere utilizzate per scaricare il materiale dalla stiva di una nave. Lo scaricatore continuo di navi TAKRAF è in grado di rimuovere fino al 95% del materiale dalla stiva di una nave, grazie a un accessorio di scavo configurato in modo flessibile. [1]

Le centrali elettriche a carbone sono un utente comune di grandi recuperatori a ruota di tazze per rifornire rapidamente i bunker di alimentazione delle caldaie dai principali depositi di carbone.

Lisciviazione del mucchio
Un'estensione dei loro altri usi, i BWE vengono utilizzati nei processi di lisciviazione dell'heap. La lisciviazione del cumulo comporta la costruzione di pile di minerale frantumato, attraverso le quali viene fatto passare un solvente per estrarre materiali preziosi. La costruzione e la rimozione dei cumuli sono un'ovvia applicazione della tecnologia di accatastamento e recupero.

Produttori e mercato
Poche aziende sono disposte o in grado di produrre gli enormi e costosi ingranaggi richiesti per i BWE. [2] Unex, Repubblica Ceca, ha ancora le forme di fusione originali ed è ancora in grado di produrre BWE. Tuttavia, queste macchine sono state costruite per durare indefinitamente in condizioni di uso intenso continuo e l'estrazione mineraria è ora ecologicamente impopolare, quindi c'è poca domanda di nuove macchine. I produttori di BWE e sistemi minerari simili ora ricevono entrate da progetti di manutenzione e ristrutturazione, ma producono anche grandi parti in acciaio per altri scopi. L'uso attuale di escavatori con ruote a tazze è concentrato principalmente nell'area dell'estrazione di lignite (lignite) per la produzione di elettricità, soprattutto in Germania e nell'Europa orientale/sudorientale. Unex ha anche realizzato un BWE per l'estrazione di diamanti dal permafrost siberiano.

Ex produttori
Diverse aziende li hanno costruiti in passato, tra cui;

Butterley Engineering - è stata coinvolta in diversi progetti per i bonificatori di depositi di carbone di centrali elettriche del Regno Unito basati sul design della macchina dell'escavatore con ruota a tazze.
OK
Ruston-Buciro