Escavatore a tazze

Un escavatore a ruota a tazze (BWE) è una macchina per attrezzature pesanti utilizzata nell'estrazione di superficie.

La funzione principale di BWE è quella di agire come una macchina di scavo continuo in operazioni di estrazione su larga scala a cielo aperto, eliminando migliaia di tonnellate di sovraccarico al giorno. Ciò che distingue le BWE da altre attrezzature minerarie su larga scala, come gli escavatori a catena per 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. Si classificano tra i più grandi veicoli (terrestri o marittimi) mai prodotti, e il più grande degli escavatori con ruote a tazze (il Bagger 293 da 14.200 tonnellate) detiene ancora il Guinness World Record per il veicolo terrestre più pesante mai costruito.

Storia

Gli escavatori con ruote a tazze sono stati utilizzati nelle miniere nel secolo scorso, con alcuni dei primi prodotti negli anni '20. Sono utilizzati insieme a molti altri macchinari per l'industria mineraria (nastri trasportatori, spargitori, stazioni di frantumazione, sistemi di lisciviazione, ecc.) Per spostare e estrarre enormi quantità di sovraccarico (rifiuti). Mentre i concetti generali che vanno in un BWE non sono cambiati molto, la loro dimensione è cresciuta drasticamente dalla fine della seconda guerra mondiale.

Negli anni '50, due ditte minerarie tedesche ordinarono i primi BWE estremamente grandi al mondo e fecero costruire tre BWE per la miniera di lignite vicino a Colonia, in Germania. Le BWE tedesche avevano una ruota di oltre 16 m (52 ​​piedi) di diametro, pesavano 5.500 tonnellate corte (5.000 t) ed erano lunghe oltre 180 m (600 piedi), con diciotto unità cingolate per il movimento e potevano tagliare un'andana di oltre 180 m (600 piedi) contemporaneamente

I BWE costruiti dagli anni '90, come il Bagger 293, hanno raggiunto dimensioni fino a 96 m (315 piedi) di altezza, 225 m (738 piedi) di lunghezza e pesanti come 14.200 t (31.300.000 lb). La ruota della benna stessa può avere un diametro di oltre 21 m (70 piedi) con ben 20 secchi, ognuno dei quali può contenere oltre 15 m3 (20 cu yd) di materiale. I BWE hanno anche fatto progressi 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.

Struttura

Un escavatore gommato a benna (BWE) è costituito da una sovrastruttura alla quale sono fissati molti più componenti.

La ruota della benna da cui le macchine prendono il nome è una ruota grande e rotonda con una configurazione di palette fissata a un braccio ed è in grado di ruotare. Il materiale raccolto dalla ruota di taglio viene trasferito indietro lungo il braccio. Nelle prime ruote a tazze del tipo di cella, il materiale veniva trasferito attraverso uno scivolo che portava da ciascuna benna, mentre i più recenti design senza celle e semicelle utilizzano uno scivolo fisso attraverso il quale scaricano tutte le benne.

Un braccio di scarico riceve materiale attraverso la sovrastruttura dal braccio di taglio e lo porta lontano dalla macchina, frequentemente 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). Nelle BWE più grandi, tutti e tre i bracci sono supportati da cavi che attraversano le torri nella parte superiore della sovrastruttura.

Sotto la sovrastruttura c'erano i sistemi di movimento. Sui modelli più vecchi si tratterebbe di binari per il trasporto della macchina, ma i nuovi BWE 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 ad un asse verticale (rotazione). Il braccio di taglio può essere inclinato su e giù (sollevamento). Le velocità di queste operazioni sono rispettivamente dell'ordine di 30 m / min e 5 m / min. La rotazione è guidata da ingranaggi di grandi dimensioni, mentre il sollevamento generalmente utilizza un sistema di cavi.

Taglia

La scala dei BWE varia in modo significativo e dipende dall'applicazione prevista. Le BWE compatte progettate da ThyssenKrupp possono avere una lunghezza del braccio di soli 6 metri (20 piedi), pesare 50 tonnellate e spostare 100 m3 (3.500 piedi cubi) di terra all'ora. I loro modelli più grandi raggiungono lunghezze del braccio di 80 m (260 piedi), pesano 13.000 tonnellate e muovono 12.500 m3 (440.000 cu ft) all'ora. Il più grande BWE mai costruito è il Bagger 293 di TAKRAF, che pesa 14.200 tonnellate ed è in grado di spostare ogni giorno 240.000 m3 (8.500.000 cu ft) di sovraccarico. Sono stati registrati scavi di 380.000 m3 (13.000.000 cu ft) al giorno. I BWE utilizzati negli Stati Uniti tendono ad essere più piccoli di quelli costruiti in Germania.

operazione

I BWE vengono utilizzati per la rimozione continua del sovraccarico nelle applicazioni di estrazione superficiale. Usano le loro ruote da taglio per rimuovere 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 (livello del banco). Girando, l'escavatore può raggiungere un raggio orizzontale.

Il sovraccarico viene quindi consegnato al braccio di scarico, che trasferisce la terra tagliata su un'altra macchina per il trasferimento su uno spargitore. Questo può essere un sistema di trasporto a nastro fisso o un nastro trasportatore mobile con cingoli simili a quelli presenti sul BWE. I trasportatori mobili fissati in modo permanente all'escavatore si fanno carico di dirigere il materiale fuori dall'operatore. Il sovraccarico può anche essere trasferito direttamente allo spargitore a fossa incrociata, che raggiunge attraverso la fossa e disperde il sovraccarico nella zona di scarico.

Automazione

L'automazione dei BWE richiede l'integrazione di numerosi sensori e componenti elettrici come GPS, sistemi di acquisizione dati e funzionalità di monitoraggio online. L'obiettivo di questi sistemi è portare via parte del lavoro dagli operatori al fine di raggiungere velocità di estrazione più elevate. I project manager e gli operatori sono ora in grado di tracciare i dati cruciali relativi alle BWE e ad altri macchinari nelle operazioni di mining via Internet. I sensori possono rilevare la quantità di materiale che viene raccolta 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 a ruota a tazze e gli escavatori a catena a tazze svolgono lavori precedentemente realizzati da pale in fune e dragline. Sono stati sostituiti nella maggior parte delle applicazioni da 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 sovraccarico da morbido a semiduro.

Estrazione di lignite

L'applicazione primaria di BWE è l'estrazione di lignite (carbone bruno), dove vengono utilizzati per la rimozione del sovraccarico di roccia molle in assenza di sabbiatura. Sono utili in questa capacità per la loro capacità di consegnare 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, l'estrazione di lignite è stata anche una delle aree di maggiore sviluppo per le BWE. Le aggiunte di sistemi automatizzati e una maggiore manovrabilità, nonché i componenti progettati per l'applicazione specifica, hanno aumentato l'affidabilità e l'efficienza con cui i BWE forniscono materiali.

Movimentazione dei materiali

La tecnologia della ruota a tazze è ampiamente utilizzata nella movimentazione di materiali sfusi. I recuperatori di ruote a tazze vengono utilizzati per raccogliere materiale che è stato posizionato da un impilatore per il trasporto in un impianto di lavorazione. Impilatore / recuperatori, che combinano compiti per ridurre il numero di macchine richieste, usano anche le ruote a tazze per svolgere i loro compiti.

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

Lisciviazione dell'heap

Un'estensione dei loro altri usi, i BWE sono utilizzati nei processi di lisciviazione dell'heap. La lisciviazione dell'heap 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'applicazione ovvia della tecnologia di accatastamento e recupero.

Produttori e mercato

Poche aziende sono disposte o in grado di produrre gli ingranaggi massicci e costosi richiesti per le armi di distruzione di massa. 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 sotto un uso intenso continuo e il mining di nastri è ora meno popolare, quindi c'è poca richiesta di nuove macchine. I produttori di BWE e simili sistemi di estrazione ora ricevono alcuni ricavi da progetti di manutenzione e ristrutturazione, ma producono anche grandi parti in acciaio per altri scopi. L'attuale utilizzo degli escavatori gommati a benna si concentra principalmente nell'area dell'estrazione di lignite (carbone bruno) per la produzione di elettricità, principalmente in Germania e in Europa orientale / sud-orientale. Unex ha anche realizzato un BWE per l'estrazione di diamanti dal permafrost siberiano.