BR202021022725Y1 - Disposição construtiva aplicada em cabeçote rotativo multiplicador de torque para perfuratriz hélice continua de pequeno e grande porte - Google Patents

Abstract

DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM CABEÇOTE ROTATIVO MULTIPLICADOR DE TORQUE PARA PERFURATRIZ HÉLICE CONTINUA DE PEQUENO E GRANDE PORTE. Compreendido por um cabeçote rotativo formado a partir de uma caixa dotada de cavidade acondicionadora e fundo, este provido de furos passantes primário e secundários, concêntricos aos furos primários e secundários dispostos na tampa, para acomodação de rolamentos e cubo vazado ligado a uma caixa redutora acionada por motores hidráulicos e redutores planetários, caracterizado pela caixa redutora ser constituída de dois pinhões condutores que movimentam duas coroas secundarias redutoras, que centralmente recebem em suas faces traseiras dois pinhões movidos que transmitem o movimento de rotação a uma coroa principal, que é fixada ao cubo vazado e concêntrica com o eixo do tubo central da hélice.

Description

001 Refere-se o presente pedido de patente de modelo de utilidade a uma “DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM CABEÇOTE ROTATIVO MULTIPLICADOR DE TORQUE PARA PERFURATRIZ HÉLICE CONTINUA DE PEQUENO E GRANDE PORTE”, que foi desenvolvida com a finalidade de proporcionar um equipamento para ser utilizado em perfuratrizes, que permite operar em baixa potência em Nm, comandada por um motor de pequeno porte aliado a um redutor de pequeno porte e baixa redução, consequentemente reduzindo custos do equipamento.

Estado da Técnica

002 O emprego de estacas executadas com trado contínuo (CFA = Continuous Flight Auger) segundo PENNA et al (1999) iniciou-se nos Estados Unidos na década de 50. Uma mesa rotativa era adaptada a um guindaste com torre acoplada e as estacas eram executadas com diâmetros de 27,5, 30 e 40 cm. No início da década de 70 a ideia foi introduzida na Europa e posteriormente no Japão.

003 Segundo CAPUTO et al (1997), no final da década de 80 era estimado que o método contribuía com aproximadamente metade das estacas de pequeno diâmetro (até 600 mm) executadas na Grã-Bretanha, enquanto o número de equipamentos disponíveis atingia 60, a maior parte dos quais não mais guindastes de esteiras adaptados, mas equipamentos construídos especificamente para execução de EHC (Estaca Hélice Contínua). No Brasil, as primeiras obras com esse tipo de estaca foram realizadas em 1987 utilizando-se equipamento fabricado em nosso país a partir de modelos utilizados no exterior, com torques disponíveis de 35 kNm. Esse equipamento conseguia executar estacas com diâmetro de até 425 mm e comprimentos de até 15 m. Até 1993 existiam apenas dois equipamentos no Brasil e tinham sido executadas cerca de 5500 estacas acompanhadas de 10 provas de carga. A partir desta data chegaram os equipamentos importados que disponibilizavam torques na faixa de 85 kNm e conseguiam executar estacas com diâmetros de até 800 mm e profundidades de até 24 m.

004 Segundo CAPUTO (2008), as fundações em estacas do tipo hélice contínua representavam, até o ano de 2008, aproximadamente 66% de todas as fundações profundas executas no mundo.

005 Estudos realizados por Van IMPE na década de 90, na Europa, concluíram sobre a tendência na diminuição da utilização de estacas escavadas com utilização de fluido de contenção do fuste. Segundo BRONS & KOOL (1988), as vantagens técnicas combinadas ao custo relativamente baixo fizeram com que as estacas hélice contínua tomassem muito populares na década de 80.

006 BOTTIAU (1993) ressalta que o desenvolvimento da estaca hélice contínua conseguiu eliminar uma das mais importantes desvantagens da estaca escavada que é a descompressão do solo. Ensaios de campo realizados com dilatômetro de Marchetti, verificaram que o processo executivo não causou descompressão do solo.

007 Segundo NBR 6122 (ABNT, 1996), esta etapa consiste na introdução, até profundidade estabelecida em projeto, por rotação da hélice contínua, sem a retirada do solo escavado. Durante esta etapa o solo é bloqueado pelo fundo e assim o material preenche as hélices do trado. Para evitar que durante a penetração do trado haja entrada de solo ou água na haste tubular, existe uma tampa metálica provisória, que será expulsa e recuperada na fase da concretagem.

008 O sistema de monitoração registra instantaneamente a profundidade de penetração, a velocidade de avanço e a rotação do trado. Durante a introdução do trado é importante minimizar o eventual desconfinamento provocado pela remoção (transporte) excessiva do solo durante a sua penetração (PENNA ET. AL., 1999).

009 Uma vez atingida a profundidade de projeto é iniciada a injeção de concreto pela haste central do trado, com a retirada simultânea da hélice contínua contendo o material escavado, e sem rotação. O concreto utilizado deve apresentar resistência característica fck de 20 MPa, ser bombeável e composto de cimento, areia, pedrisco e pedra 1, com consumo mínimo de cimento de 350 kg/m3, sendo facultativa a utilização de aditivos (NBR 6122, 1996).

010 O primeiro é garantir que a ponta do trado, durante a perfuração, tenha atingido um solo que permita a formação da “bucha”, para que o concreto injetado se mantenha abaixo da ponta da estaca, evitando que o mesmo suba pela interface solo-trado.

011 Ocorre que na totalidade desses equipamentos a mesa rotativa, também chamada de cabeçote de perfuração ou ainda cabeçote rotativo é formada, principalmente, pelos seguintes componentes: motores hidráulicos, redutores planetários, pinhões, engrenagem (coroa), suporte da mesa rotativa, caixa redutora, cubo, mancais de rolamentos e diversos elementos de fixação e vedação.

012 Os motores hidráulicos acionam os redutores planetários que por sua vez movimentam os pinhões da caixa redutora. Os pinhões transmitem o movimento de rotação a uma coroa que é fixada em um cubo vazado e concêntrico com o eixo do tubo central da hélice. O engrenamento entre os pinhões e a coroa proporciona o movimento de rotação da hélice.

013 A Patente MU 9100596-5 consiste essencialmente de uma caixa rotativa (1) a ser utilizada em máquinas perfuratrizes (2), para estaqueamento ou sondagem, cujo diferencial é a utilização de rolamentos (3 e 4) tipo capa e cone para recepção e assentamento do eixo (5) da coroa (6) em cujo vazado (7) quadrangular passa a haste (8) da broca (9).

014 A patente CN212898296U trata de mecanismo de acionamento de força da haste de perfuração da máquina de perfuração inteligente de tipo rastreador para a mina de carvão compreende uma cabeça motorizada, a cabeça motorizada compreende uma forma deslizante da cabeça motorizada que é fixada a uma mesa rotativa de redução de velocidade em um dispositivo de braço mecânico virado através de uma conexão disco e um parafuso e, portanto, a posição relativa do caminho de deslizamento da cabeça motorizada e o dispositivo de braço mecânico de tombamento é mantida inalterada durante o capotamento. Um dispositivo de fixação é fixado de forma fixa na extremidade frontal da forma de deslizamento da cabeça motorizada, um conjunto de placa de suporte do girador é disposto na parte traseira da forma deslizante da cabeça motorizada e pode se mover para a esquerda e direita ao longo da forma de deslizamento da cabeça motorizada, uma caixa do girador o conjunto do corpo é arranjado fixamente no conjunto da placa de suporte do girador e um mandril hidráulico é arranjado na extremidade frontal do conjunto do corpo da caixa do girador. O dispositivo de perfuração do tubo de perfuração tem um design novo, um tubo de perfuração padrão pode ser rapidamente retirado ou recolocado, nenhuma força externa é aplicada ao conjunto de registro de água no processo de perfuração do tubo de perfuração e o custo é reduzido.

015 A patente WO2020233127A1 divulga um dispositivo de broca de perfuração rotativa eficiente com perfuração e agitação combinadas para um caixão aberto de seção grande. O dispositivo de broca de perfuração rotativa compreende uma caixa de transmissão de engrenagem (10), uma engrenagem motriz (11), engrenagens acionadas (9), uma haste de perfuração primária oca (14), hastes de perfuração secundárias (6), uma broca de perfuração primária (1), e brocas secundárias (4), em que quatro brocas secundárias (4) estão uniformemente dispostas acima da broca primária (1) na direção circunferencial; uma placa de posicionamento (13) que está fixamente conectada à haste de perfuração primária oca (14) é respectivamente montada sobre e sob um corpo de caixa de modo que a caixa de transmissão de engrenagem (10) possa se mover sincronizadamente com o aumento na profundidade de perfuração; a forma da caixa de transmissão (10) é composta por um quadrado e círculos, os vértices do quadrado atuando como o centro dos círculos; a caixa de transmissão de engrenagem (10) é fornecida intemamente com a engrenagem motriz (11) e as engrenagens acionadas (9), a engrenagem motriz (11) é fixamente conectada à haste de perfuração primária oca (14) por meio de uma chave (15) e gira sincronicamente junto com a broca primária (1) durante o processo de perfuração; e cada uma das quatro engrenagens acionadas (9) engrena com a engrenagem motriz (11) e respectivamente aciona, por meio da chave (15), uma das brocas secundárias (4) para girar.

016 Já a patente CN209261467U trata de uma caixa de força especial para uma plataforma de perfuração rotativa. O dispositivo compreende um corpo em caixa, o cilindro de amortecimento anular está disposto na extremidade superior do corpo em caixa; o cilindro de amortecimento compreende uma placa de fundo anular, um cilindro interno e um cilindro externo; a placa inferior anular é fixada no topo da caixa; o cilindro interno e o cilindro externo são dispostos verticalmente; o cilindro interno e o cilindro externo são fixamente conectados com o anel interno e o anel externo da placa de fundo anular, respectivamente; as superfícies das extremidades superiores do cilindro interno e do cilindro externo são niveladas; o cilindro interno, o cilindro externo e a placa inferior anular formam uma cavidade anular, um anel amortecedor é disposto na cavidade anular e localizado na placa inferior anular, um bloco de rolamento é disposto acima do anel amortecedor, o bloco de rolamento é conectado de forma deslizante com a parede lateral externa do cilindro interno e a parede lateral interna do cilindro externo, o bloco de mancai está parcialmente localizado na cavidade anular e a extremidade superior do bloco de mancai é mais alta do que as extremidades superiores do cilindro interno e o externo cilindro.

017 É outro objetivo do presente pedido um cabeçote de perfuração, que promova a multiplicação do torque para a execução de estacas hélice contínua.

018 É ainda outro objetivo do presente pedido um cabeçote de perfuração, que promova a multiplicação do torque aliado a baixa potência dos motores em Nm.

019 E ainda outro objetivo do presente pedido um cabeçote de perfuração, a utilização de redutores planetários de baixa redução e pequeno porte.

020 E objetivo principal do presente pedido um cabeçote de perfuração, acionado por motores hidráulicos que acionam os redutores planetários que por sua vez movimentam dois pinhões condutores que movimenta coroas secundarias, que acionam pinhões solidários movidos que transmitem o movimento de rotação a uma coroa principal que é fixada em um cubo vazado e concêntrico com o eixo do tubo central da hélice, promovendo a multiplicação do torque no mesmo espaço físico das caixas utilizadas atualmente.

021 É ainda objetivo do presente pedido um cabeçote de perfuração, dotado de quatro pinhões, sendo dois motores e dois movidos.

022 É ainda objetivo do presente pedido um cabeçote de perfuração, dotado de duas coroas secundarias e uma coroa principal.

023 É ainda outro objetivo do presente pedido um cabeçote de perfuração, cuja disposição construtiva, com quatro pinhões e duas coroas secundárias conjugadas a pinhões que giram solidariamente aumentando a redução, possibilitando a utilização de dois redutores planetários de baixa redução e dois motores de baixa potência, proporcionando uma redução no custo do equipamento.

024 É ainda outro objetivo do presente pedido um cabeçote de perfuração, cuja disposição construtiva, possibilita a diminuição da velocidade e o aumento do torque através de um motor de baixa potência.

025 Para que se possa obter uma perfeita compreensão do que fora desenvolvido, são apensos desenhos ilustrativos aos quais fazem-se referências numéricas em conjunto com uma descrição pormenorizada que se segue, onde a: Figura 1 mostra uma vista em perspectiva explodida do cabeçote. Figura 2 mostra uma vista em perspectiva das engrenagens planetárias. Figura 3 mostra uma vista em perspectiva explodida das engrenagens planetárias. Figura 4 mostra uma vista em perspectiva das engrenagens planetárias em corte aludindo os engrenamentos.

026 Como ilustra a figura e em seus pormenores, a “DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM CABEÇOTE ROTATIVO MULTIPLICADOR DE TORQUE PARA PERFURATRIZ HÉLICE CONTINUA DE PEQUENO E GRANDE PORTE” compreendido por um cabeçote rotativo (C) formado a partir de uma caixa (1) dotada de cavidade acondicionadora (2) e fundo (3), este provido de furos passantes primário (4) e secundários (5), concêntricos aos furos primários (6) e secundários (7) dispostos na tampa (8), para acomodação de rolamentos (9) e cubo vazado (10) ligado a uma caixa redutora (11) acionada por motores hidráulicos (12) e redutores planetários (13), caracterizado pela caixa redutora (11) ser constituída de dois pinhões condutores (14) que movimentam duas coroas secundarias redutoras (15), que centralmente recebem em suas faces traseiras (16) dois pinhões movidos (17) que transmitem o movimento de rotação a uma coroa principal (18) que é fixada ao cubo vazado (10) e concêntrica com o eixo do tubo central da hélice.

027 Diante do descrito é dado a perceber que a “DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM CABEÇOTE ROTATIVO MULTIPLICADOR DE TORQUE PARA PERFURATRIZ HÉLICE CONTINUA DE PEQUENO E GRANDE PORTE” atende a todos os requisitos que definem a patente de modelo de utilidade, pois combinou e modificou elementos conhecidos dando-lhes aspecto geral inovador e passível de industrialização sendo que modificações poderão ser feitas sem fugir ao espírito e escopo da presente patente, são as seguintes suas reivindicações.

Claims (1)

1- “DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM CABEÇOTE ROTATIVO MULTIPLICADOR DE TORQUE PARA PERFURATRIZ HÉLICE CONTINUA DE PEQUENO E GRANDE PORTE” compreendido por um cabeçote rotativo (C) formado a partir de uma caixa (1) dotada de cavidade acondicionadora (2) e fundo (3), este provido de fiiros passantes primário (4) e secundários (5), concêntricos aos furos primários (6) e secundários (7) dispostos na tampa (8), para acomodação de rolamentos (9) e cubo vazado (10) ligado a uma caixa redutora (11) acionada por motores hidráulicos (12) e redutores planetários (13), caracterizado pela caixa redutora (11) ser constituída de dois pinhões condutores (14) que movimentam duas coroas secundarias redutoras (15), que centralmente recebem em suas faces traseiras (16) dois pinhões movidos (17) que transmitem o movimento de rotação a uma coroa principal (18), que é fixada ao cubo vazado (10) e concêntrica com o eixo do tubo central da hélice.

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