PT1492648E - Martelo perfurante hidráulico - Google Patents

Description

Descrição

Martelo perfurante hidráulico A presente invenção reporta-se a um martelo perfurante hidráulico giratório-percussivo conforme o preâmbulo da reivindicação 1 tal martelo perfurante é conhecido do documento EP A 0058 650 e é especialmente utilizado sobre instalações de perfuração.

Uma instalação de perfuração compreende um martelo perfurante hidráulico giratório-percussivo deslizante sobre uma corrediça e conduzindo uma ou várias barras de perfuração, a última destas barras possui uma ferramenta chamada ponta de lâmina que está em contacto com a rocha. Um tal martelo perfurante tem normalmente como objectivo perfurar os orifícios mais ou menos profundos com o fim de poder aí colocar cargas explosivas. O martelo perfurante é portanto o elemento principal que por um lado confere à ponta de lâmina o funcionamento em rotação e em percussão por intermédio das barras de perfuração de forma a penetrar a rocha e por outro lado fornecer um fluido de injecção de forma a extrair os restos do buraco perfurado.

Um martelo perfurante compreende um mecanismo, animado por um ou vários débitos de fluido hidráulico proveniente de um circuito principal de alimentação do mecanismo de batida, agindo sobre as barras de perfuração por intermédio de um reparador que está apto a retransmitir, por um lado os choques sucessivos provocados por um pistão de batida e por outro lado o funcionamento em rotação devida a um motor rotativo hidráulico. O esforço do martelo perfurante suportado pelas barras de perfuração e consequentemente por transmissão do ponta de lâmina sobre a rocha, é obtido pelo auxílio do motor hidráulico da corrediça. Mais precisamente, o esforço suportado é transmitido do corpo do martelo perfurante ao reparador por intermédio de um elemento de suporte 1 incorporado no martelo perfurante. Esse elemento de suporte pode ser constituído por uma peça fixa de fricção rotativa, mas mais geralmente, por martelos perfurantes potentes, um pistão de suporte do qual uma superfície é alimentada hidraulicamente de forma a assegurar uma transmissão do esforço suportado por meio de um fluido.

Os pedidos da patente europeia EP 0 058 650 e EP 0 856 637 divulgam as disposições do pistão de suporte para as quais a alimentação hidráulica provem de um circuito principal de alimentação do mecanismo de batida. Mas, quando o operador fecha este circuito principal de alimentação e inactiva por exemplo o motor rotativo, a superfície do pistão de suporte não é mais alimentada hidraulicamente e o pistão pode portanto entrar em contacto directo com o corpo do martelo perfurante o que pode conduzir a danos consideráveis. 0 martelo perfurante conforme a presente invenção tem como objectivo solucionar o problema relembrado acima e por isso compreende um corpo que encerra um pistão de batida alternativo deslizante sob o efeito de um circuito principal de alimentação, hidráulico, sendo este circuito principal igualmente destinado a provocar o deslizamento de um pistão de suporte sensivelmente anelar alojado numa cavidade do corpo e possuidor por um lado, de uma face frontal destinada a posicionar um reparador a uma distância pré determinada do pistão de batida, e por outro, uma face traseira situada em frente a uma parede traseira da cavidade, caracterizado por um circuito externo de alimentação hidráulico estar apto, mesmo quando há interrupção do circuito principal de alimentação, por introdução de um fluido sob pressão entre a face traseira do pistão de suporte e a parede traseira da cavidade de forma a manter um espaço entre eles. 2

Desta maneira, o facto de associar um circuito externo de alimentação independente, capaz de entregar um fluido entre a face traseira do pistão de suporte e a parede traseira da cavidade, oferece a possibilidade ao operador de encerrar com toda a segurança o circuito principal visto o fluido permitir a criação de uma almofada hidráulica que impede a fricção do pistão de suporte sobre o corpo do martelo perfurante.

Vantajosamente, o circuito externo de alimentação desemboca na parede traseira da cavidade e uma camisa anelar deslizante é colocada em torno da parte traseira do pistão de suporte e está apto, por um lado, de impedir a introdução do fluido entregue pelo circuito externo de alimentação logo que a pressão reinante na câmara traseira anelar seja superior ou igual a um valor determinado (P), e por outro lado, autorizar a introdução desse fluido assim que a pressão reinante na câmara traseira anelar seja inferior ao valor determinado (P).

Preferencialmente, o pistão de suporte apresenta uma parte frontal, um suporte central e uma parte traseira, o referido suporte central está enquadrado por uma câmara frontal anelar e por uma câmara traseira anelar, e o circuito principal de alimentação está destinado a conduzir um fluido directamente na câmara traseira e um canal de ligação está destinado a colocar a câmara traseira em livre comunicação com a câmara frontal.

Para mais, logo que o circuito principal de alimentação é activado, a face traseira do pistão de suporte é colocada à pressão de um dreno através de um primeiro canal. Vantajosamente, a câmara frontal está igualmente colocada em comunicação com o dreno através de um segundo canal de forma que o reparador está a uma distância do pistão de batida inferior à distância pré determinada. 3

Conforme um modo de realização particular de invenção, o pistão de suporte está destinado a deslizar no interior de um guia solidário do corpo. Preferencialmente, a camisa possui uma parte traseira, apresentando, por um lado, um suporte externo que apresenta uma primeira superfície traseira destinada a cooperar com o circuito externo de alimentação, e por outro lado, um reforço interno que apresenta uma segunda superfície traseira afastada. Ainda preferencialmente, uma câmara sensivelmente anelar religada ao circuito principal está prevista entre o suporte externo da camisa e uma extremidade traseira do guia. Enfim, a face frontal do pistão de suporte possui vantajosamente um diâmetro sensivelmente superior ao da face traseira. A invenção será melhor compreendida através da descrição detalhada, que é exposta abaixo, tendo em vista os desenhos anexados, nos quais: A figura 1 é uma vista do corte longitudinal do martelo perfurador conforme a invenção munida de barras de perfuração em contacto com a rocha. A figura 2 é uma vista do corte longitudinal e à escala aumentada do martelo perfurador representado na figura 1 logo que o circuito principal de alimentação hidráulica for activado e que o encabamento esteja à distância pré determinada do pistão de perfuração. A figura 3 é uma vista do corte semelhante à figura 2 logo que o circuito principal de alimentação hidráulica for fechado. A figura 4 é uma vista do corte longitudinal do martelo perfurador conforme um outro modo de realização da invenção logo que o circuito principal de alimentação hidráulica for activado e que o encabamento esteja à distância pré determinada do pistão de perfuração. 4 A figura 5 é uma vista do corte longitudinal do martelo perfurador da figura 4 logo que o circuito principal de alimentação hidráulica for fechado. A figura 6 é uma vista do corte longitudinal do martelo perfurador semelhante ao representado na figura 4, com a única diferença que a face frontal do pistão de suporte possui um diâmetro sensivelmente superior ao da face traseira.

Referindo-se às figuras 1 a 3, um martelo perfurador 1 conforme a invenção apresenta um corpo 2 composto por uma cavidade 3 que se prolonga em direcção à traseira num furo 31 contendo um pistão de batida 4. Mais precisamente, a cavidade 3 encerra um pistão de suporte 5 sensivelmente anelar que pode deslizar em torno do pistão de batida 4, uma camisa 6 anelar, um encabamento 7 e um motor rotativo 8. 0 encabamento 7 é ligado a barras de perfuração 9 que agem sobre uma ponta de lâmina 10 pelo contacto com a rocha 11 . 0 pistão de suporte 5 apresenta uma parte frontal, um suporte central 12 e uma parte traseira, o suporte central comporta uma superfície anelar frontal 25 e uma superfície anelar traseira 26. Ao nível da sua parte frontal e da sua parte traseira o pistão de suporte é munido respectivamente de uma face frontal 13 e de uma face traseira 14 . Mais precisamente, a face frontal 13 está em contacto com o encabamento 7 e a face traseira 14 está em frente da parede traseira 15 da cavidade 3. A camisa 6 está posta em redor da parte traseira do pistão de suporte 5 e pode deslizar com selo ao longo do mesmo. Por outro lado, a parte frontal do pistão de suporte 5, a superfície frontal 25 de suporte central 12 e do corpo 2 define uma câmara frontal 16 anelar. Da mesma forma , a parte traseira do pistão de suporte 5, a superfície traseira 26 do suporte central 12, 5 0 corpo 2 e a camisa 6 definem uma câmara traseira 17 anelar.

Um canal de ligação 18 é previsto de forma a poder, em funcionamento, meter a câmara frontal 16 e a câmara traseira 17 à mesma pressão. Um primeiro canal 30 atravessando longitudinalmente o pistão de suporte 5 sobre toda a sua parte traseira permite pôr a face traseira 14 do pistão de suporte 5 à pressão do dreno 19 por intermédio de uma garganta 20. Por fim um segundo canal 21 ajusta-se na parte frontal do pistão de suporte permitindo efectuar a comunicação da câmara frontal 16 com a garganta 20 e o dreno 19.

Um circuito principal 22 de alimentação hidráulica do martelo perfurador 1 é ligado ao medidor preciso do diâmetro 31 contendo um pistão de batida , mas igualmente à câmara traseira 17. mais, um circuito externo 23 de alimentação hidráulica independente do circuito principal 22 apresenta uma extremidade que desemboca na extremidade traseira 15 da cavidade 3 ao nivel da camisa 6.

Em funcionamento, o motor hidráulico da porta corrediça (não representado) contendo o martelo perfurador 1 aplica um esforço de apoio sobre o corpo 2, como ilustrado pela seta 24. Esse esforço de apoio é transmitido ao pistão de suporte 5 através do circuito principal 22, que gera um fluido subpressão na câmara traseira 17 de forma a exercer constrangimento sob a superfície traseira 26 do suporte 12 e sob a camisa 6. 0 pistão de suporte 5 é então levado a deslizar para a frente e a transmitir esforço de apoio pela sua face frontal 13 ao encabamento 7, e portanto às barras de perfuração 9 e à ponta de lâmina 10. Por outro lado, a camisa 6 é puxada para trás e obtura o circuito externo 15. graças ao canal de ligação 18, o pistão de suporte 5 interrompe o seu percurso quando um equilíbrio de pressões é estabelecido entre a câmara 6 frontal 16 e a câmara traseira 17 de forma a que o encabamento 7 é então colocado a uma distância adequada pré determinada do pistão de perfuração 4. É de se notar que o encabamento 7 mantém-se nessa posição visto que, se ele chegar para trás o segundo canal 21 será apto a colocar a câmara frontal 16 em comunicação com o dreno 19, o que tem como consequência o deslocar do pistão de suporte 5 para a frente. Por fim o pistão de perfuração 4 pode vir percutir o encabamento 7 por deslizamento no seu alojamento 31 sob o efeito da pressão do fluido do circuito principal 22. Da mesma forma o motor rotativo pode ser accionado e agir sobre o encabamento 7.

De forma contrária, enquanto o martelo perfurante 1 deixa de ser alimentado pelo circuito principal 22, a pressão exercida na câmara traseira 17 decresce abruptamente, o que tem como efeito o recuo do pistão de suporte 5 vers a extremidade traseira 15 da cavidade 3 do corpo 2. A face traseira 14 do pistão de suporte não é então rapidamente mais colocado à pressão do dreno 19 visto que o canal de ligação 30 é progressivamente obturado. Assim que a pressão na câmara traseira 17 se torne inferior a um determinado valor P, o fluido sobrepressão conduzido pelo circuito externo 23 exerce então contraintes suficientes sobre a camisa 6 para obrigar este a deslizar para a frente. Consequentemente, o fluido intercala-se entre a face traseira 14 do pistão de suporte 5 e a parede traseira 15 da cavidade 3 de forma a impedir todo o contacto entre eles. É de notar que o motor rotativo 8 pode continuar a funcionar mesmo enquanto o circuito principal 22 está fechado.

Nas figuras 4 e 5 está descrito o martelo perfurante 101 conforme o modo particular da invenção. Nós somente descreveremos a seguir as diferenças existentes entre este martelo perfurante 101 e aquele representado nas figuras 1 7 a 3. Esse martelo perfurante 101 apresenta um corpo 102 e difere principalmente daquele representado nas figuras 1 a 3 pelo facto que, por um lado, o pistão de suporte 5 é neste caso levado a deslizar no interior de um guia 103 solidário do corpo 102, e por outro lado, a camisa 6 é substituída por uma camisa 106 dotada de um suporte externo 107 e de um reforço interno. Mais precisamente o suporte externo 107 apresenta uma primeira superfície traseira 108 destinada a cooperar com o circuito externo 23 e o reforço interno apresenta uma segunda superfície traseira 109 afastada em relação à primeira superfície traseira 108. Em funcionamento, essa segunda superfície traseira 109 é então colocada sob pressão do dreno 19. Para mais, uma câmara 110 sensivelmente anelar é prevista entre o suporte externo 107 e uma extremidade traseira 111 do guia 103, e essa câmara anelar 110 está religada ao circuito principal 22 de alimentação hidráulica. 0 funcionamento do martelo perfurante 101 é semelhante àquele descrito anteriormente para o martelo perfurante 1. É preciso somente marcar que logo que o martelo perfurante 101 é alimentado pelo circuito principal 22, o fluido sob pressão é conduzido na câmara traseira 17 mas igualmente na câmara 110. A vantagem deste modo de realização particular da invenção reside no facto que a superfície frontal 25 e a superfície traseira 26 do suporte 12 do pistão de suporte 5, ainda que as primeira e segunda superfícies traseiras 107, 108 da camisa 106 podem ser facilmente escolhidas de forma a que a pressão mínima gerada peio circuito externo 23 necessário ao deslocamento da camisa 106 ou seja muito superior à pressão gerada pelo circuito principal 22 na câmara traseira 17 e a câmara 110. A figura 6 descreve um martelo perfurante 201 que difere do martelo perfurante 101 representado nas figuras 4 e 5 unicamente pelo facto da face frontal 13 do pistão de 8 suporte 5 possuir um diâmetro sensivelmente superior ao da face traseira 14. Em funcionamento, isto tem como consequência empurrar o pistão para a frente, mesmo para além da sua posição de equilíbrio visto logo que a câmara frontal 16 e a câmara traseira 17 estão a uma pressão idêntica, a diferença de diâmetro entre a face frontal 13 e a face traseira 14 leva à formação de uma secção anelar suplementar de impulso para a frente. Isto tem então como vantagem permitir à face frontal 13 do pistão de suporte 5 permanecer mais tempo em contacto com o reparador 7 apesar dos movimentos vibratórios importantes associados à percussão do pistão de batida 4 sobre o reparador 7.

Mesmo que a invenção tenha sido descrita em ligação com exemplos muito particulares de realização, ela não é de maneira nenhuma limitada e compreende todos os equivalentes técnicos dos meios descritos ainda que as suas combinações de diferentes realizações representadas entrem no enquadramento da invenção, definida pelas reivindicações.

Lisboa, 15 de Janeiro de 2007 9

Claims (9)

1. Reivindicações 1. Martelo perfurante (1,101,201) hidráulico giratório-percussivo compreendendo um corpo (2, 102) incluindo um pistão de impressão (4) alternativamente deslizante sob efeito do circuito principal (22) de alimentação hidráulica, estando igualmente esse circuito principal destinado a provocar o deslizamento de um pistão de suporte (5) sensivelmente anelar alojado numa cavidade (3) do corpo e possuidor de uma parte, uma face frontal (13) destinada a posicionar um encabamento (7) a uma distância pré-determinada do pistão de impressão, e uma outra parte, uma face traseira (14) junto a uma parede traseira (15) da cavidade, caracterizada por um circuito externo (23) de alimentação hidráulica apto, do circuito principal, para introduzir um fluido sob pressão entre a face traseira do pistão de suporte e a traseira da cavidade de forma a manter um espaço entre elas .
2. 2. Martelo perfurante (1,101,201) conforme a reivindicação 1, caracteriza-se pelo circuito externo (23) desembocar na extremidade traseira (15) da cavidade (3) e em que uma camisa (6, 106) anelar deslizante é colocada em redor da parte traseira do pistão de suporte (5) e está apto por um lado a impedir a introdução do fluido entregue pelo circuito externo desde que a pressão reinante na câmara traseira (17) seja superior ou igual a um determinado valor (P), e por outro lado autorizar a introdução desse fluido logo que a pressão reinante na câmara traseira seja inferior a um determinado valor (P) ·
3. 3. Martelo perfurante (1,101,201) conforme a reivindicação 1, caracteriza-se pelo pistão de suporte (5) apresentar uma parte frontal, um suporte central (12) e uma parte traseira, estando o dito suporte central enquadrado por 10 uma câmara frontal (16) anelar e uma câmara traseira (17) anelar, e em que o circuito principal (22) destina-se a fazer passar um fluido directamente na câmara traseira (17) e em que o canal de ligação (18) destina-se a por a câmara traseira em livre comunicação com a câmara frontal (16).
4. 4. Martelo perfurante (1,101,201) conforme qualquer uma das reivindicações 2 e 3, caracteriza-se por logo que o circuito principal (22) é activado, a face traseira (14) do pistão de suporte (5) é posto sob pressão de um dreno (19) através de um primeiro canal (30).
5. 5. Martelo perfurante (1,101,201) conforme a reivindicação 4, caracteriza-se pela câmara frontal (16) estar em comunicação com o dreno (19) através de um segundo canal (21) visto que o encabamento está a uma distância do pistão de impressão (4) inferior à distância pré-determinada .
6. 6. Martelo perfurante (101,201) conforme qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracteriza-se pelo pistão de suporte (5) se destinar a deslizar no interior do guia (103) solidário do corpo(102).
7. 7. Martelo perfurante (101,201) conforme a reivindicação 6, caracteriza-se por uma camisa (106) que possui uma parte traseira constituída por outras duas: uma com um suporte externo (107) com uma primeira superfície traseira (108) destinada a cooperar com o circuito externo (23); outra que é um reforço interno com uma segunda superfície traseira (109) mais afastada.
8. 8. Martelo perfurante (101, 201) conforme a reivindicação 7, caracteriza-se por uma câmara (110) sensivelmente anelar ligada ao circuito principal (22) prevista entre o suporte extremo (107) da camisa (106) e uma extremidade traseira (111) do guia (103) . 11
9. 9. Martelo perfurante (201) conforme qualquer reivindicações 6 a 8, caracteriza-se pela face (13) do pistão de suporte (5) possuir um sensivelmente superior à da face traseira (14). Ldsboa, 15 de Janeiro de 2007 uma das frontal diâmetro 12