BRPI0613174A2 - obtenção de pressão de fluido - Google Patents

Abstract

OBTENçãO DE PRESSãO DE FLUIDO. Depois que uma âncora de montanha (1), em particular, uma âncora para tubo de fricção (1) expansível, que compreende um pino da âncora (2) com uma cápsula final (4) foi colocada à frente em um furo produzido anteriormente, em uma cápsula (3) é disposto um adaptador (6) com entrada e saída de líquido. Por um lado, através de um condutor de pressão de suporte (8) é produzida pressão de suporte, que fixa o adaptador (6) na cápsula (3). Por outro lado, através de um condutor de expansão (7) o fluido entra no pino da âncora (2) e começa a encher esse pino. Neste caso, em virtude do aumento de pressão (pressão de inflação) o pino da âncora (2) é expandido no furo, de tal modo que, sua superfície externa se encosta na parede do furo e assim fixa a âncora de montanha (1) no furo. Através de uma alimentação de gás ligada com o adaptador (6), o gás que está sob pressão, em particular, ar comprimido pode ser introduzido antes e/ou após a expansão do pino da âncora (2). O gás comprimido é aliviado após a retirada do adaptador (6) (compensação de pressão) e conduz o fluido que se encontra no pino da âncora (2) quase completamente para fora da âncora (1).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "OBTENÇÃO DE PRESSÃO DE FLUIDO".

A presente invenção refere-se a um dispositivo para a expansãoe/ou o esvaziamento de partes de âncoras, em particular, de âncoras demontanha do tipo de âncoras para tubo de fricção, ou de âncoras para tubode fricção expansíveis com as características do preâmbulo da reivindicação 1.

Além disso, a invenção refere-se a um processo para o esvazi-amento de partes de âncoras, em particular, de âncoras de montanha dotipo de âncoras para tubo de fricção, ou de âncoras para tubo de fricção ex-pansíveis, com as características do preâmbulo da reivindicação 8.

Além disso, a invenção refere-se a um processo para o assen-tamento de âncoras, em particular, de âncoras de montanha do tipo de ân-coras para tubo de fricção, ou de âncoras para tubo de fricção expansíveis,com as características do preâmbulo da reivindicação 16.

É conhecido empregar âncoras com partes expansíveis para afixação ou a segurança de rochas e solo, por exemplo, na construção de umtúnel ou para a segurança de encosta em um furo. Tais âncoras, em particu-lar, âncoras para tubo de fricção, ou de âncoras para tubo de fricção expan-síveis, são conhecidas sob a designação de "Swellex" (fabricante Atlas Cop-co MAI GmbH). Como partes expansíveis essas âncoras apresentam, emparticular, pinos da âncora expansíveis, cuja superfície externa no estadoexpandido encosta na parede do furo, e assim, fixa a âncora no furo. A ex-pansão dos pinos pode ocorrer com água, que é colocada por meio de umabomba através de um adaptador removível com pressão no pino da âncora.

Após a compressão do meio expansível, em particular, água, oar comprimido no pino da âncora faz com que, após a retirada do adaptadora água seja pressionada novamente para fora do pino da âncora. Todavia,tem-se comprovado como desvantajoso o fato de que, a água novamente sósai descontrolada e parcialmente do pino da âncora. Uma certa cota residualde água permanece no pino da âncora e, junto com o ar contido no pino daâncora, favorece processos de corrosão, que resultam desvantajosos para avida útil da âncora, em particular, da âncora para tubo de fricção.À invenção cabe a tarefa de colocar à disposição um dispositivo,bem como, um processo do tipo mencionado no início, com os quais asdesvantagens mencionadas sejam evitadas o máximo possível.

Essa tarefa é solucionada com um dispositivo para a expansãoe/ou o esvaziamento de partes de âncoras, em particular, de âncoras demontanha, que apresenta as características da reivindicação 1.

Além disso, essa tarefa é solucionada com um processo para oesvaziamento de partes de âncoras, em particular, de âncoras de montanhaque é apresentado nas características da reivindicação 8.

Além disso, essa tarefa é solucionada com um processo para oassentamento de uma âncora, em particular, de uma âncora de montanhaque é apresentado nas características da reivindicação 16.

Desenvolvimentos/ formas de execução preferidos e vantajososdo dispositivo de acordo com a invenção, por um lado, bem como, dos pro-cessos de acordo com a invenção, por outro lado, são objeto das reivindica-ções subordinadas.

No caso de âncoras, em particular, no caso de âncoras de mon-tanha executadas como âncoras para tubo de fricção expansíveis, com par-tes expansíveis (âncoras do tipo "Swellex"), e com um adaptador dispostona âncora podendo ser removido, que está ligado tanto com uma bomba,através de, pelo menos, um condutor de fluido, como também com as partesexpansíveis, o adaptador de acordo com a invenção está ligado com umaalimentação de gás diretamente ou indiretamente. Por conseguinte, às par-tes expansíveis, depois que elas foram expandidas, e que, pelo menos, emparte foram enchidas com fluido, pode ser conduzido gás sob pressão parao esvaziamento. O gás se expande nas partes expandidas e pressiona ofluido obrigatoriamente para fora da âncora. Esse processo pode ser repeti-do eventualmente tantas vezes até que o fluido esteja completamente remo-vido. Os processos de corrosão que ocorrem por meio de uma atuação con-junta de ar e água no pino da âncora podem, com isso, ser eliminados qua-se completamente, com o que a vida útil da âncora é aumentada considera-velmente.De acordo com a invenção, a introdução do gás que está sobpressão, em particular, de ar comprimido pode ocorrer tanto antes, comotambém depois da admissão da âncora com o fluido expandido. Como efei-to, no caso da sobrepressão produzida artificialmente antes da admissãocom fluido, em oposição aos métodos conhecidos, nos quais somente o vo-lume de ar que se encontra sob pressão do ar normal na âncora é compri-mido, após a compensação de pressão, substancialmente, menos água re-sidual volta para a âncora. O fluido colocado nas partes expansíveis, após aexpansão pode ser retirado quase completamente e de modo controlado e,eventualmente, pode ser empregado novamente para a expansão de partesde outras âncoras.

Outras particularidades, características e vantagens do dispositi-vo de acordo com a invenção, por um lado, bem como, dos processos deacordo com a invenção, por outro lado, resultam da descrição a seguir comreferência aos desenhos anexos, nos quais está representada uma forma deexecução preferida.

A figura 1 mostra uma vista em corte esquemática de uma formade execução de uma âncora de montanha, a figura 2 mostra uma vista daseção transversal da âncora de montanha da figura 1, a figura 3 mostra aâncora de montanha da figura 1 com um adaptador colocado e a figura 4mostra uma forma de execução do dispositivo de acordo com a invençãopara a expansão e/ou o esvaziamento de partes da âncora de montanha emrepresentação esquemática.

Na figura 1 está representada uma âncora de montanha 1, naqual o dispositivo de acordo com a invenção, bem como, o processo de a-cordo com a invenção podem ser empregados. A forma de execução mos-trada corresponde a uma âncora para tubo de fricção expansível, como aque é conhecida da patente US 4,459,067 A, e também é designada como"Swellex". A âncora de montanha 1 está prevista para ser introduzida em umfuro e ser fixada nele a fixação e a segurança de rocha e solo.

A âncora de montanha 1 compreende, em essência, uma parteexpansível, que em uma extremidade, que está adjacente à extremidadeexterna do furo (na figura 1 à direita), apresenta uma cápsula 3, e na outraextremidade está fechada por uma cápsula final 4. A parte expansível podeser, em particular, um pino da âncora 2, que como é evidente na figura 2, éformado por um tubo dobrado para dentro na direção longitudinal com perfilem essência, em forma de ômega. Através do aumento da pressão, o pinoda âncora 2 pode ser expandido no interior do tubo dobrado, de tal modoque, a superfície externa do tubo encosta na parede do furo e fixa, dessemodo, a âncora de montanha 1 no furo.

Na cápsula 3 está disposta uma abertura, por exemplo, um furo5, cuja função ainda será descrita com mais detalhes.

No contexto da invenção naturalmente também é possível que,ao invés da âncora para tubo de fricção descrita, possam ser empregadosoutros tipos e outras formas de execução de âncoras, preferencialmente asdo tipo mencionado no início. Como exemplo deve ser mencionada umaforma de execução que é conhecida como "Swellex Hybrid" (fabricante AtlasCopco MAI GmbH). Essa âncora de montanha é caracterizada pelo fato deque, várias seções de tubos/ barras de âncora estão ligadas entre si atravésde membros de acoplamento, e pelo fato de que, na extremidade (dianteira)da barra de âncora formada desse modo, que é introduzida no furo, estádisposta somente uma seção curta de uma parte extensível como um pinode âncora 2 descrito acima.

Em sua extremidade que fica na abertura do furo, a âncora demontanha 1 pode suportar uma placa de âncora, que se apóia no lado dosolo ou da rocha na cápsula 3.

Depois que a âncora de montanha 1 com a placa da âncora foiintroduzida no furo, na cápsula 3 como é evidente na figura 3, está dispostoum adaptador 6. Em uma forma de execução preferida, o adaptador 6 é co-locado ou aparafusado na cápsula 3 como adaptador de inflação. O adapta-dor 6 está ligado com uma bomba 9 através de um condutor de fluido, emparticular, um condutor de expansão 7, e através de um condutor de fluido,em particular, um condutor de pressão de suporte 8. Para o aumento dapressão no interior do pino da âncora 2 a bomba coloca à disposição umapressão de trabalho de fluido (pressão de inflação) de preferência, de 102 a510 kg/cm2 (100 a 500 bar), em particular, de 245 a 306 kg/cm2 (240 até 300 bar).

O fluido do condutor de pressão de suporte 8 comprime no inte-rior do adaptador 6 dois anéis de vedação 10 (pressão de suporte) de talmodo que, os abaulamentos surgidos dos anéis de vedação 10 pressionamcontra a cápsula 3, e envolvem rente esse adaptador fixamente e contra apressão de inflação. Em seguida, o fluido sai do condutor de expansão 7através de um furo de entrada 11 para o furo 5, que se encontra no espaçovedado entre os dois anéis de vedação 10, entra no pino de âncora 2 e co-meça a encher esse pino. Neste caso, o perfil em ômega do pino de âncora2 é desdobrado de tal modo que a superfície externa encosta na parede dofuro e, assim, fixa a âncora de montanha 1 no furo. O perfil do pino de ânco-ra com o desdobramento pronto, alcança, com a pressão de trabalho defluido de cerca de 245 a 306 kg/cm2 (240 a 300 bars), uma seção transver-sal aproximadamente redonda.

Uma vez que, o furo na prática apresenta um diâmetro menorque um pino de âncora 2 expandido completamente, esse pino não pode sercompletamente desdobrado, de tal modo que ele pressiona contra a parededo furo com a manutenção de uma dobra longitudinal. A vantagem da dobralongitudinal feita é que ela atua aumentando a estabilidade através do refor-ço que surge. Por meio da manutenção da pressão de trabalho, através deum período de tempo de, pelo menos, seis segundos, o pino de âncora 2também é pressionado em irregularidades da parede do furo e forma umaligação com fecho devido à fricção e à forma no furo.

A figura 4 mostra, como o adaptador 6 está ligado com a bomba9 através do condutor de expansão 7 e do condutor de pressão de suporte8. A bomba 9, por sua vez, está ligada com um condutor de alimentação defluido 12. No condutor de expansão 7 está disposta uma válvula 13, atravésda qual o fluxo de entrada e de saída de fluido é regulado no ou do adaptador 6.

Além disso de acordo com a invenção está previsto que, o adap-tador 6 seja ligado com uma alimentação de gás, que no exemplo de execu-ção mostrado é formado por um outro condutor de fluido, em particular, umcondutor de gás 14, e um compressor 15. O compressor 15 pode ser umcompressor de ar, ou pode estar ligado com um recipiente com ar comprimi-do. Na forma de execução mostrada, o condutor de gás 14, partindo docompressor 15, desemboca não diretamente no adaptador 6, mas terminano condutor de expansão 7, na área entre o adaptador 6 e a válvula 13. Nocondutor de gás 14 está disposta uma válvula 16, através da qual a passa-gem de gás é regulada. As válvulas 13, 16, bem como, a bomba 9 e o com-pressor 15 são controlados através de uma unidade de controle 17.

De acordo com a invenção, o dispositivo descrito atua como sis-tema para a recuperação do meio que expande o pino de âncora 2, em par-ticular, como sistema para a recuperação de água. Por meio do compressor15, o ar comprimido através do adaptador 6 pode ser pressionado no pinode âncora 2, que durante a expansão conduz para o condutor de expansão7 a cota de fluido restante e indesejada proveniente do pino de âncora 2. Aintrodução do gás que está sob pressão, em particular, de ar comprimido, nocontexto da invenção pode ocorrer antes e/ou depois da admissão da ânco-ra 1 com fluido.

Para a introdução, em particular, de ar comprimido depois daexpansão do pino de âncora 2, em detalhes, depois da expansão do pino deâncora 2, a pressão de suporte, isto é, a pressão do fluido é mantida atravésdo condutor de pressão de suporte 8 para a compressão dos anéis de veda-ção 10, e a pressão de inflação, isto é, a pressão de trabalho do fluido é re-duzida, de preferência, de 245 a 306 kg/cm2 (240 até 300 bars). Nesse ins-tante do processo a válvula 13 no condutor de expansão 7 é aberta, e a vál-vula 16 no condutor de gás 14 é fechada.

Quando o fluido proveniente do pino de âncora 2 escoar/ forpressionado para fora o mais amplamente possível, em uma próxima etapaa válvula 13 é fechada e a válvula 16 é aberta, de tal modo que o gás, emparticular, ar é conduzido através do condutor de gás 14 e do condutor deexpansão 7 para o adaptador 6, e com isso, no pino de âncora 2. A pressãode suporte nesse instante ainda é mantida.

Em seguida a isso, a válvula 16 é fechada novamente, e a vál-vula 13 é aberta, de tal modo que o gás pressionado para dentro no pino deâncora 2 sai através do condutor de expansão 7 e, neste caso, pressiona ofluido restante para fora do pino de âncora 2.

Os processos descritos eventualmente podem ser repetidos tan-tas vezes até que o fluido (por exemplo, água) seja removido completamen-te. Para a retirada do adaptador 6 da cápsula 3 a pressão de suporte é a-baixada.

De modo análogo às execuções até o momento, em particular,às posições de válvula descritas durante a alimentação de gás e de fluidopara o pino de âncora 2, de acordo com a invenção existe também a possi-bilidade que, em particular, o ar comprimido já antes da expansão do pinode âncora 2 pode ser introduzido na âncora 1 primeiramente ainda vazia,que foi empurrada para o furo.

Em seguida, a âncora 1 é admitida com fluido e pode ser ex-pandida por pressão. O perfil se desdobra e a âncora 1 encosta na parededo furo mediante formação de uma ligação com fecho devido à fricção e àforma. Durante esse processo o ar injetado anteriormente é comprimido.

Após a expansão do pino de âncora 2 o adaptador 6 é retirado. O ar com-primido se expande (compensação de pressão) e conduz o fluido que seencontra no pino de âncora 2 para fora da âncora 1.

Em oposição aos métodos, nos quais o volume de ar que seencontra sob pressão do ar normal na âncora 1 é comprimido no caso desobrepressão produzida de modo arbitrário, antes da admissão com fluidode acordo com a compensação de pressão permanece essencialmente me-nos água residual na âncora 1. O interior da âncora 1 está, então, quaseseco.

O fluido que sai do pino de âncora 2 pode ser conduzido pelabomba 9 ou através de um condutor de descarga 18 para um recipiente, oupode ser conduzido diretamente em um circuito fechado.

Resumindo, um exemplo de execução para o assentamento deuma âncora de montanha 1 com emprego do dispositivo de acordo com ainvenção e do processo de acordo com a invenção pode ser descrito como aseguir:

Depois que uma âncora de montanha 1 que compreende umpino de âncora 2, em particular, uma âncora para tubo de fricção expansível1 com uma cápsula final 4 foi introduzida antes em um furo produzido ante-riormente, em uma cápsula 3 é disposto um adaptador 6 com entrada e saí-da de líquido. Por um lado, através de um condutor de pressão de suporte 8é produzida uma pressão de suporte, que fixa o adaptador 6 na cápsula 3.Por outro lado, através de um condutor de expansão 7 o fluido flui para opino de âncora 2, e começa a encher esse pino. Neste caso, em virtude doaumento de pressão (pressão de inflação), o pino de âncora 2 é expandidono furo de tal modo que, sua superfície externa encosta na parede do furo, eassim, fixa a âncora de montanha 1 no furo.

Através de uma alimentação de gás ligada com o adaptador 6, ogás que está sob pressão, em particular, o ar comprimido, pode ser coloca-do antes e/ou depois da expansão nesse pino. O ar comprimido se expandedepois da retirada do adaptador 6 (compensação de pressão), e conduz ofluido que se encontra no pino de âncora 2 quase completamente fora daâncora 1.

Claims (16)

1. Dispositivo para a expansão e/ou o esvaziamento de partes(2) de âncoras (1), em particular, de âncoras de montanha (1) do tipo de ân-coras para tubo de fricção, ou de âncoras para tubo de fricção expansíveis,com um adaptador (6) disposto na âncora (1), podendo ser removido, queestá ligado com uma bomba (9) tanto através de, pelo menos, um condutorde fluido (7, 8), como também com as partes (2) expansíveis, caracterizadopelo fato de que, o adaptador (6) está ligado com uma alimentação de gásdireta ou indiretamente.

2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que, a alimentação de gás é formada por um condutor de gás(14) e por um compressor (15).

3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracteriza-do pelo fato de que, o compressor (15) é um compressor de gás e/ou estáligado com um recipiente com ar comprimido.

4. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações de 1 a 3,caracterizado pelo fato de que, no condutor de fluido (7) está disposta umaválvula (13).

5. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações de 2 a 4,caracterizado pelo fato de que, no condutor de gás (14), como bastante co-nhecido, está disposta uma válvula (16).

6. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações de 2 a 5,caracterizado pelo fato de que, as válvulas (13, 16) estão ligadas com umaunidade de controle (17).

7. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações de 2 a 6,caracterizado pelo fato de que, o condutor de gás (14) desemboca no con-dutor de fluido (7) na área entre a válvula (13) e o adaptador (6).

8. Processo para o esvaziamento de partes de âncoras cheiascom fluido, em particular, de âncoras de montanha do tipo de âncoras paratubo de fricção, ou de âncoras para tubo de fricção expansíveis, no qual éempregado, em particular, o dispositivo de acordo com uma das reivindica-ções de 1 a 7, caracterizado pelo fato de que, às partes (2) a serem esvazi-adas é conduzido gás sob pressão, e pelo fato de que, na saída do gás daspartes (2) a serem esvaziadas, o fluido é conduzido para fora dessas partes.

9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelofato de que, durante a alimentação e a saída do gás é mantida uma pressãode suporte que atua sobre o adaptador (6).

10. Processo de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracteriza-do pelo fato de que, para a alimentação do gás nas partes (2) a serem es-vaziadas a válvula (13) é fechada no condutor de fluido (7), e a válvula (16)é aberta no condutor de gás (14).

11. Processo de acordo com uma das reivindicações de 8 a 10,caracterizado pelo fato de que, após a alimentação do gás nas partes (2) aserem esvaziadas a válvula (16) é fechada no condutor de gás (14), e a vál-vula (13) é aberta no condutor de fluido (7).

12. Processo de acordo com uma das reivindicações de 8 a 11,caracterizado pelo fato de que, o fluido conduzido para fora das partes (2) aserem esvaziadas é conduzido em um circuito fechado.

13. Processo de acordo com uma das reivindicações de 9 a 12,caracterizado pelo fato de que, para a retirada do adaptador (6) a pressãode suporte é abaixada.

14. Processo de acordo com uma das reivindicações de 8 a 13,caracterizado pelo fato de que, o gás que está sob pressão é conduzido àspartes (2) a serem esvaziadas antes e/ou após a expansão das partes (2).

15. Processo de acordo com uma das reivindicações de 8 a 14,caracterizado pelo fato de que, o gás que está sob pressão é aliviado naspartes (2) por meio de compensação de pressão, e o fluido é conduzido pa-ra fora das partes (2) a serem esvaziadas.

16. Processo para o assentamento de âncoras, em particular, deâncoras de montanha com partes (2) expansíveis do tipo de âncoras paratubo de fricção, ou de âncoras para tubo de fricção expansíveis, sendo que,as partes (2) são expandidas por meio de um fluido através do emprego depressão interna, depois que elas foram dispostas em um furo feito anterior-mente, caracterizado pelo fato de que, o fluido é conduzido sob alimentaçãode gás, para fora das partes (2) expansíveis.