IT201900001543A1

IT201900001543A1 - Macchina per fondazione con sistema di bloccaggio.

Info

Publication number: IT201900001543A1
Application number: IT102019000001543A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Cartechini
Original assignee: Hpm Hydraulic Performance Machines Srl
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2020-08-01
Also published as: EP3690178B1; EP3690178A1; US20200247485A1; US11485427B2

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“MACCHINA PER FONDAZIONE CON SISTEMA DI BLOCCAGGIO”.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una macchina per fondazione del tipo con kelly bar telescopico, in particolare per effettuare fori nel terreno, provvista di un sistema di bloccaggio atto a bloccare una rotazione di un’unità superiore (torretta) rispetto ad un’unita inferiore (sottocarro).

La Fig. 1 illustra una macchina per fondazione (100) comprendente un’unità inferiore (1) e un’unità superiore (2) montata girevole rispetto all’unità inferiore (1) attorno ad un asse di rotazione verticale (Y). L’unità inferiore (1) è un sottocarro con cingoli (10). Ovviamente al posto dei cingoli possono esserci mezzi gommati. L’unità superiore (2) è una torretta in cui c’è una postazione utente (20).

Un mast (3) è collegato all’unità superiore (2) mediante un sistema articolato (4) o sistemi equivalenti, quali carrelli o slitte.

Una rotary (4) è supportata da un supporto (40) montato traslabile verticalmente sul mast (3).

Il mast (3) è provvisto di un argano (60) avente una fune (61) che attraversa una testata (6) del mast ed è collegata al tubo interno di un kelly bar (51) di tipo telescopico.

Un utensile di perforazione (5) ha un giunto di collegamento (50) collegato al tubo interno del kelly bar (51). L’utensile (5) viene movimentato in sollevamento dall'argano (60) e in rotazione dalla rotary (4). Il kelly bar (51) ha un asse verticale (Y1) parallelo all’asse di rotazione (Y) dell’unità superiore (2).

Tali tipi di macchine perforatrici lavorano con cicli di lavoro consistenti in:

- abbassamento e rotazione dell’utensile (5) per tagliare e perforare una porzione di terreno (T) in modo da ottenere un foro (F), e

- sollevamento dell’utensile (5) per scaricare il materiale asportato durante la perforazione.

Tuttavia prima di iniziare il ciclo di lavoro, la macchina perforatrice si avvicina al punto prestabilito mediante traslazione con i cingoli (10) del sottocarro, ruota la torretta rispetto al sottocarro e movimenta il sistema articolato (4) finché l’utensile (5) si posiziona in corrispondenza del punto prestabilito dove deve essere effettato il foro.

Poi il ciclo di perforazione comprende:

a) una prima fase di rotazione dell’unità superiore (2) rispetto all’unità inferiore (1), finché l’utensile (5) si posiziona in corrispondenza del punto prestabilito per il foro, b) una seconda fase di discesa dell'utensile (5), fino ad arrivare alla superficie del terreno (T) da perforare,

c) una terza fase di perforazione che prevede il taglio e il carico del terreno, effettuata mediante rotazione e avanzamento dell'utensile (5) nel terreno,

d) una quarta fase di sollevamento dell'utensile (5), fino a sopra il terreno (T),

e) una quinta fase di rotazione dell’unità superiore (2) rispetto all’unità inferiore (1) per portare l'utensile (5) in una zona di scarico scelta, e

f) una sesta fase di scarico dell'utensile (5) in cui viene scaricato il terreno accumulato sull’utensile.

In questo tipo di macchina con kelly bar telescopico, tale ciclo di lavoro è ripetuto più volte, ad esempio un centinaio di volte, se la profondità di perforazione è di 30 metri.

Durante la terza fase (c) di perforazione e carico intervengono forze assiali e coppie rotative che sollecitano l’unità superiore (2) a ruotare rispetto all’unità inferiore (1).

Le rotazioni relative dell’unità superiore (2) rispetto all’unità inferiore (1), cioè la prima fase (a) e la quinta fase (e) sono solitamente eseguite mediante l'uso di un motore idraulico disposto a monte di un riduttore epicicloidale a più stadi. Il riduttore epicicloidale ha un albero di uscita collegato ad un pignone. Il riduttore epicicloidale e il pignone disposti nell’unità superiore (2).

L’unità inferiore (1) ha un telaio (11) in cui è fissato un anello girevole di una ralla (12) avente la corona dentata. I denti del pignone del riduttore ingranano nella corona dentata della ralla fissata nell’unità inferiore (1).

Durante la terza fase (c) di perforazione, la rotazione dell’unità superiore (2) rispetto all’unità inferiore (1) è generalmente impedita da un freno interno, di tipo lamellare negativo, posto a monte o a valle del motore idraulico e comunque a monte del riduttore epicicloidale a più stadi.

Tuttavia tale freno interno, essedo a monte del riduttore, non può impedire piccole rotazioni dovute ai giochi esistenti negli ingranaggi dei singoli stadi di riduzione del riduttore epicicloidale e tra il pignone del riduttore e la corona dentata della ralla. Le rotazioni dovute ai giochi sopra descritti si traducono spesso in vibrazioni rotative di tutta l’unità superiore (2), molto evidenti soprattutto quando si perforano terreni rocciosi. Tali vibrazioni sollecitano oltremodo tutte le parti superiori della macchina, ivi compresa la cabina comando (20), procurando danni strutturali per fatica delle parti più lontane e procurano danni e/o fastidi all'operatore situato dentro la cabina comando.

WO2018/007236, a nome della stessa richiedente, descrive una macchina per fondazione provvista di un sistema frenante disposto a valle del riduttore epicicloidale, per frenare la rotazione dell’unità superiore rispetto all’unità inferiore.

EP2963190 descrive una macchina da costruzione avente un disco freno e più unità freno che agiscono perifericamente sul disco freno in modo da frenare la rotazione dell’unità superiore rispetto all’unità inferiore.

Anche se tali sistemi frenanti noti garantiscono una maggiore forza frenate rispetto al freno interno del motore idraulico, essi comunque non assicurano un perfetto bloccaggio tra l’unità superiore e l’unità inferiore.

Nei sistemi frenanti noti, il bloccaggio dell’unità superiore rispetto all’unità inferiore è eseguito utilizzando un disco frenate solidale all’unità inferiore e morse solidali all’unità superiore o viceversa. Tuttavia il numero considerevole di aperture e chiusure delle morse sul disco frenate, corrispondente al numero di cicli di lavoro, e lo strisciamento tra disco e morsa, provocano un rapido deterioramento del disco e degli elementi della morsa.

Inoltre nei sistemi noti si potrebbe bloccare l’unità superiore all’unità inferiore mediante un perno che si impegna in un foro. Tuttavia, questo impedirebbe la rotazione dell’unità superiore durante l’operazione di posizionamento dell’utensile nella posizione del foro da scavare. In questo caso, tale operazione di posizionamento dell’utensile deve essere effettuata attraverso il movimento dell’unità inferiore ed impone un’ampia area di lavoro per il posizionamento della macchina, che deve essere diversa rispetto all’area di lavoro necessaria ad una macchina in cui l’unità superiore può ruotare di 360°.

Scopo della presente invenzione è di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota fornendo una macchina per fondazione provvista di un sistema di bloccaggio atto a bloccare una rotazione di un’unità superiore rispetto ad un’unita inferiore, che sia efficiente, affidabile, sicura, versatile, poco ingombrante, economica e di semplice istallazione.

Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione con le caratteristiche della rivendicazione indipendente 1.

Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

La macchina per fondazione secondo l’invenzione è definita dalla rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa, illustrata nei disegni annessi, in cui:

la Fig. 1 è una vista in prospettiva di una macchina per fondazione; e

la Fig. 2 è una vista in prospettiva illustrante in esploso il sistema di bloccaggio secondo l’invenzione, disposto tra un’unità inferiore e un’unità superiore della macchina.

In seguito elementi uguali o corrispondenti a quelli già descritti sono indicati con gli stessi numeri di riferimento e si omette la loro descrizione dettagliata.

La macchina (100) secondo l’invenzione comprende un sistema di bloccaggio (B) atto a bloccare la rotazione dell’unità superiore (2) rispetto all’unità inferiore (1).

Il sistema di bloccaggio (B) comprende un cilindro (7) montato girevole sul telaio (11) dell’unità inferiore, in modo da potere ruotare attorno all’asse di rotazione (Y) dell’unità superiore. Il cilindro (7) è montato girevole anche rispetto all’unità superiore (2).

Il cilindro (7) ha un canale assiale (70) aperto inferiormente e superiormente ed è disposto attorno alla ralla (12).

Una pluralità di morse (8) sono montate sul telaio (11) dell’unità inferiore in modo da bloccare il cilindro (7) solidalmente con l’unità inferiore (1). Ad esempio sono previste quattro morse disposte equidistanziate angolarmente di 90°.

Ciascuna morsa (8) ha una ganascia fissa (80) e una ganascia mobile (81) azionata da un attuatore (82) ad esempio di tipo idraulico. Le morse (8) sono disposte in modo che il cilindro (7) si trovi tra la ganascia fissa (80) e la ganascia mobile (81) di ciascuna morsa. Azionando l’attuatore (82), il cilindro (7) è serrato tra la ganascia fissa (80) e la ganascia mobile (81) di ciascuna morsa.

In questo modo, le morse (8) sono aperte nella sola fase di rotazione dell’unità superiore per posizionare l’utensile in corrispondenza del punto in cui bisogna perforare, prima di iniziare una nuova perforazione, mentre le morse (8) vengono chiuse durante tutti i cicli di lavoro per eseguire una perforazione.

Il cilindro (7) ha una collare superiore (71) che sporge radialmente verso l’esterno. Il collare superiore (71) ha una flangia (72) sporgente verso l’esterno nella quale è disposta una boccola (73) provvista di un foro (74).

Un attuatore (9) solidale all’unità superiore (2) aziona un perno di bloccaggio (90) che scende entrando nel foro (74) della boccala, in modo da bloccare il cilindro (7) solidalmente con l’unità superiore (2). Il bloccaggio del cilindro (7) rispetto all’unità superiore (2) può essere eseguito dopo la prima fase (a) e prima della quinta fase (e) di ogni ciclo di perforazione.

Durante la terza fase (c) di perforazione, il perno di bloccaggio (90) rimane inserito nella boccola (73), impedendo qualsiasi movimento dell’unità superiore (2) rispetto all’unità inferiore (1) dato che il cilindro (7) è stato precedentemente bloccato con l’unità inferiore (1).

Terminata la terza fase (c) di perforazione, il perno (90) torna nella sua posizione iniziale, rendendo l’unità superiore (2) indipendente dall’unità inferiore (1) e dal cilindro (7), quindi rendendo possibile la rotazione dell’unità superiore (2) che avviene nella quinta fase (e).

Mezzi di rilevazione di posizione (M) rilevano la

posizione del foro (74) della boccola, in modo che l’attuatore (9) azioni il perno di bloccaggio (90), quando il perno di bloccaggio (90) è allineato con il foro (74) della boccola.

I mezzi di rilevazione posizione (M) possono essere sensori di prossimità disposti vicino alla boccola (73) o un encoder atto a rilevare la rotazione del cilindro (7).

Una volta terminati tutti i cicli di lavoro che sono stati necessari per eseguire l'intera perforazione, il cilindro (7) viene reso solidale con l’unità superiore (2) mediante la discesa del perno di bloccaggio (90) nel foro della boccola, le morse (8) vengono sbloccate e la macchina (100) può muoversi con i cingoli per raggiungere una nuova zona di lavoro. L’unità superiore (2) assieme al cilindro (7) possono ruotare affinché l’utensile (5) si posizioni in corrispondenza con l'esatto punto di lavoro e successivamente il cilindro (7) viene bloccato con l’unità inferiore (1).

Il sistema di bloccaggio (B) presenta diversi vantaggi rispetto ai sistemi frenanti noti. Infatti la previsione del cilindro (7) montato girevole sia rispetto all’unità inferiore (1) che rispetto all’unità superiore (2) consente sia un bloccaggio più efficiente mediante un perno che si impegna in un foro, sia una maggiore libertà di movimento quando l’unità superiore deve essere ruotata rispetto all’unità inferiore.

Alla presente forma di realizzazione dell'invenzione, possono essere apportate variazioni e modifiche equivalenti, alla portata di un tecnico del ramo, che rientrano comunque entro l'ambito dell'invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Macchina perforatrice (100) comprendente: - un’unità inferiore (1), - un’unità superiore (2) montata girevole rispetto all’unità inferiore (1), attorno ad un asse di rotazione verticale (Y), - un mast (3) collegato all’unità superiore (2), - una rotary (4) supportata sul mast (3), - un utensile di perforazione (5) collegato a un kelly bar (51) di tipo telescopico e movimentato in rotazione dalla rotary (4), e - un sistema di bloccaggio (B) atto a bloccare la rotazione dell’unità superiore (2) rispetto all’unità inferiore (1), caratterizzata dal fatto che detto sistema di bloccaggio (B) comprende: - un cilindro (7) montato girevole su un telaio (11) dell’unità inferiore, in modo da potere ruotare attorno all’asse di rotazione (Y) dell’unità superiore, sia rispetto all’unità inferiore (1) che rispetto all’unità superiore (2), - una pluralità di morse (8) montate sul telaio (11) dell’unità inferiore in modo da bloccare il cilindro (7) solidalmente con l’unità inferiore (1), e - un attuatore (9) montato in detta unità superiore (2) per azionare un perno di bloccaggio (90) che si impegna in un foro (74) di una boccola di una flangia che sporge radialmente verso l’esterno da detto cilindro (7), in modo da bloccare solidalmente il cilindro all’unità superiore (2).
2. Macchina perforatrice (100) secondo la rivendicazione 1, in cui dette morse (8) sono azionate da un attuatore (82) di tipo idraulico.
3. Macchina perforatrice (100) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto attuatore (9) del perno di bloccaggio è di tipo idraulico.
4. Macchina perforatrice (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente una ralla (12) con una corona dentata montata in detto telaio (11) dell’unità inferiore e detto cilindro (7) essendo internamente cavo e disposto attorno a detta ralla (12).
5. Macchina perforatrice (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto cilindro (7) ha un collare superiore (71) che sporge radialmente verso l’esterno e detta flangia (72) sporge radialmente vero l’esterno da detto collare superiore.
6. Macchina perforatrice (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi di rilevazione di posizione (M) che rilevano la posizione del foro (74) della boccola, in modo che l’attuatore (9) azioni il perno di bloccaggio (90), quando il perno di bloccaggio (90) è allineato con il foro (74) della boccola.
7. Macchina perforatrice (100) secondo la rivendicazione 6, in cui detti mezzi di rilevazione di posizione (M) comprendono sensori di prossimità disposti vicino alla boccola (73) o un encoder atto a rilevare la rotazione di detto cilindro (7).
8. Macchina perforatrice (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’unità inferiore (1) è un sottocarro con cingoli (10) e l’unità superiore (2) è una torretta in cui c’è una postazione utente.