IT8322988A1

IT8322988A1 - Macchina perforatrice a percussione a rotazione continua

Info

Publication number: IT8322988A1
Application number: IT1983A22988A
Authority: IT
Original assignee: Tampella Oy Ab
Priority date: 1982-09-27
Filing date: 1983-09-23
Publication date: 1985-03-23
Also published as: ZA836831B; DE3334784C2; SE8305170D0; SE457461B; JPS5976392A; DE3334784A1; FR2538291B1; FI823315L; FI67126C; FR2538291A1; SE8305170L; IT1168726B; FI823315A0; FI67126B; AU1917183A; IT8322988A0; US4736806A; AU557508B2; CA1227093A; JPS633112B2

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

" Macchina perforatrice a percussione a rotazione continua "

RIASSUNTO

Macchina perforatrice a percussione a rota_ zione continuala quale comprende un corpo (1), un gambo o codolo (2) di utensile di perforazione montato rota tivamente ed assialmente scorrevole nel corpo per prpvocare urti o percussioni sull'asta di perforazione, un meccanismo di percussione (3) disposto nel corpo in modo da provocare percussioni od urti assiali

sul gambo di perforazione, ed un dispositivo di rotazione (4) per far ruotare il gambo di perforazione attorno al suo asse. Il gambo o codolo di perforazione e' dotato di una dentatura (8) la quale e' accoppiata in impegno diretto con una dentatura (9) avente un movimento di rivoluzione rispetto al gambo di perforazione e producente la rotazione del gambo di perforazione, la detta dentatura del gambo di perforazione essendo spostabile assialmente ri_ spetto alla detta dentatura di rotazione di modo che le superfici di contatto dei denti della dentatura sul gambo di perforazione e della dentatura ch^ a ruotare il gambo di perforazione hanno un movimento di rivoluzione e si scambiano costantemente ed i denti lavorano in condizione fredda e con buona lu_ brificazione . La dentatura di rotazione pu? essere una ruota dentata o una corona dentata (figura 1).

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne una macchina di perforazione a percussione a rotazione continua, la quale comprende

- un corpo,

- un gambo di perforazione montato rotativamente e scorrevole assialmente nel corpo per provocare urti ovvero percussioni sull'asta di perforazione ,

- -un meccanismo di percussione disposto nel corpo per provocare percussioni assiali sul gambo di perforazione, e

- un dispositivo di rotazione per far ruota__ re il gambo di perforazione attorno al suo asse,

- per cui il gambo di perforazione e' dotato di una dentatura mediante la quale il gambo di perforazione e' accoppiato in impegno con il dispositivo di rotazione .

In una macchina perforatrice a percussione a rotazione continua, l'asta di perforazione viene fatta ruotare costantemente durante la perforazione o trivellazione, mentre nel contempo successivi urti o percus_ sioni vengono diretti in corrispondenza dell'asta di perforazione. La trasmissione della coppia di rotazione dal dispositivo di rotazione al gambo di perforazione e* stata realizzata a mezzo di una dentatura prevista sul gambo di perforazione alla quale dentatura la forza motrice viene trasmessa dal dispositivo di rotazione a mezzo di un manicotto scanalato e di un manicotto di intelaiatura o alloggiamento (ad esempio brevetto statunitense No.3*082.741) oppure mediante un manicotto di intelaiatura o alloggiamento (ad esempio, brevetto statunitense No?4?289.209)-dota_ to di scanalature dentate corrispondenti alla dentatura presente sul gambo di perforazione. Le dentature non ruotano l'una rispetto all'altra ma formano un accoppiamento ad incastro ovvero a maschio e femmina fra il gambo di perforazione ed il manicotto scanalato o il manicotto di alloggiamento .

macchine

Un problema nelle usuali/di perforazione a percussione e<1 >la trasmissione a denti fra il gambo di perforazione ed il manicotto scanalato o il manicotto di alloggiamento poich?', mentre i denti delle dentature sono in stretto contatto fra di loro a causa della coppia di rotazione, 1500 - 5000 urti al minuto vengono ripetutamente applicati in corrispon_ denza del gambo di perforazione da parte del meccanismo di percussione, di modo che al gambo di perforazione viene impartito un movimento ad elevata velocit? avanti ed indietro, la detta velocit? essendo di circa 5- 10 metri/secondo. A causa di ci?', viene generata una grande quantit? di calore nelle superfici dei denti, il che porta alla tranciatura dei denti ed alla fusione del materiale nonch?' ad una rapida usura. Per evitare ci?', nelle superiici dei den ti sono state usate moltissime combinazioni diverse di materiali, ma con risultati relativamente scedenti. Per ridurre la pressione superficiale e per ridurre tali inconvenienti sono stati fatti dei tentativi per distribuire la pressione superficiale fra diversi den_ ti lungo LUI'area che fosse la pi? grande possibile. Le strutture della tecnica nota implicano pure degli inconvenienti per quanto concerne la loro fabbricazione, come ad esempio la dentatura interna comprendente denti aventi fianchi diritti in cui la precisione del passo e' scadente e solamente alcuni dei denti svolgono un?azione di supporto. Inoltre,la qualit? delle superfici dei denti e' spesso scadente, il che porta come conseguenza a pressioni superficiali locali elevate che danneggiano la dentatura, e pertanto si ha un risultato relativamente scadente.

Inoltre, e' difficile realizzare un'adeguata lubrificazione fra le superfici dei denti che scorrono le une contro le altre,il che deteriora la situazione ancora di pi?. Le strutture della tecnica nota sono pure costose per quanto riguarda la fabbricazione, ed i costi delle parti di ricambio sono elevati.

Lo scopo della presente invenzione e' di fornire una macchina perforatrice a percussione che eviti i succitati inconvenienti ed in cui la generazione di calore nella dentatura del gambo di perforazione sia bassa e la lubrificazione possa venire realizza^ ta in modo affidabile. Questo scopo viene realizzato a mezzo di una macchina perforatrice a percussione in conformit? alla presente invenzione,la quale e' caratte^ rizzata dal fatto che la dentatura del gambo di perforazione e' accoppiata in impegno diretto con una denta_ tura ruotante in relazione al gambo di perforazione e provocante la rotazione del gambo di perforazione , la detta dentatura del gambo di perforazione essen_ do assialmente spostabile in relazione alla detta dentatura di rotazione .

L ' invenzione e ' basata sull ' id?a che le superfici di contatto dei denti della dentatura del gambo di perforazione e della dentatura f acente ruotare il gambo di perforazione hanno un movimento di rivoluzione e vengono scambiate costantemente , per cui la medesima posizione di ogni dente non e ' assogget_ tata ad un movimento assiale successivamente ripetuto , ne ' a sollecitazioni provocate dalla pressione superficiale , e le facce di contatto hanno il tempo di raffreddarsi prima del successivo contatto . Grazie a ci? * i denti lavorano in modo sufficientemente fred_ do e siccome le superfici sono distanziate l 'una dall ' altra fra vari contatti , su di esse si forma una buona pellicola lubrificante .

Le dentature previste sul gambo di perforazione e su una ruota dentata di rotazione o corona den_ tata possono essere fabbricate mediante un cosiddetto metodo di generazione . Il risultato e ' quello di avere dentature pi? precise , per cui non vengono prodotte pressioni superficiali locali eccezionalmente elevate in corrispondenz a delle superfici dei denti , ma tut_ ti i denti che sono in contatto nel medesimo <? >tempo supportano il carico in modo uniforme .

Una caratteristica sorprendente dell <1 >invenzione e ' che , malgrado il fatto che la potenza richiesta per f ar ruotare il gambo di perforazione venga tra_ smessa attraverso pochi denti solo i quali sono in contatto gli uni con gli altri in un dato istante e che sono spostabili l 'uno rispetto all ' altro , di modo che l ' area di contatto risulta relativamente piccola , la resistenza all 'usura della dentatura del gambo di perforazione e ? considerevolmente migliore rispetto alle soluzioni della tecnica nota , in cui il numero dei denti partecipanti alla trasmissione dipotenza e l ' area di trasmissione della potenza sono grandi in confronto alla soluzione della presente in_ venzione . Corrispondentemente , la durata in servizio del gambo di perforazione risulta prolungata, il che riduce le spese per le parti di ricambio . IJeliminazione dell 'usuale struttura costosa a manicotto scanalato e/o manicotto di alloggiamento semplifica l ' intera co__ struzione ed abbassa sia i costi di fabbricazione che i costi delle parti di ricambio.

L ' invenzione verr? descritta con maggiori particolari qui di seguito facendo riferimento ai disegni allegati, in cui:

la figura 1 e' una vista in sezione assiale dell'estremit? anteriore di una macchina perforatrice a percussione in conformit? all'invenzione, il-lustrante una prima forma di realizzazione pratica della trasmissione ad ingranaggi per il gambo di perforazione ;

la figura 2 mostra una seconda forma di esecuzione della trasmissione ad ingranaggi per il gambo di perforazione in un modo corrispondente alla figura 1; e

la figura 3 mostra una sezione eseguita lungo la linea III-III nella figura 2.

Come suoi componenti principali,la macchina di perforazione a percussione illustrata in figura 1 comprende un corpo 1, un gambo o codolo di perforazione 2 supportato rotativamente ed assialmente scorrevole nel corpo, un meccanismo di percussione previsto nel corpo, di cui e<1 >illustrato solamente un pistone di percussione 3 assialmente mobile, ed un dispositivo di rotazione 4 montato nel corpo. Nella figura 1 e* illustrata solamente l'estremit? anteriore della macchina perforatrice, poich?' l'invenzione in realt? si riferisce agli organi rotanti previsti nell'estre_ mit? anteriore. Sotto altri aspetti, la struttura della macchina di perforazione e' convenzionale e pertanto non viene descritta con maggiori particolari in questa relazione.

Il dispositivo di rotazione 4 include un motore di rotazione 5 avente un albero al quale e' fissata una ruota dentata 6 in impegno con una ruota dentata 7 montata nel corpo. Una dentatura 8 costituita da una corona dentata esterna e? stata formata sul gambo di perforazione, la detta dentatu_ ra essendo in impegno con la dentatura 9 prevista sulla ruota dentata 7*

Per fare ruotare il gambo di perforazione, in questa forma di esecuzione viene usata un'usuale ruota dentata 7. La dentatura prevista sul gambo di perforazione e' accoppiata in impegno diretto con que_ sta ruota dentata. Nella forma di esecuzione della figura 1, la ruota dentata 7 e' disposta come ruota dentata intermedia fra la ruota dentata 6 del motore di rotazione ed il gambo di perforazione. E' anche possibile che la ruota dentata con cui la dentatura del gambo di perforazione e' accoppiata in impegno di_ retto sia la ruota dentata 6 del motore di rotazione .

I denti della dentatura 18 del gambo di perforazione ed i denti della dentatura <'>9 della ruota dentata o della dentatura 19 della corona dentata, rispet_ tivamente, possono essere diritti, come e' illustra_ to in figura 2, o elicoidali, come illustrato nella figura 1. Con ingranaggi elicoidali e? possibile avere un contatto pi? leggero fra i denti durante il movimento assiale del gambo di perforazione. L'elicoida lit? dei denti pu?' variare fra 0 e 10?, 1?elicoidalit? preferibile essendo di circa 1-5?. La direzione dell ?elicoidalit? rispetto alla direzione di rotazione dell'asta di perforazione dipende dalla condizione se il contatto fra i denti viene previsto pi? leggero durante il movimento di percussione o duran__ te il movimento di ritorno.

I disegni e la descrizione relativa sono forniti solamente allo scopo di illustrare il prin_ cipio dell'invenzione. Nei suoi dettagli, la macchi_ na di perforazione a percussione in conformit? all'in_ venzione pu?' variare entro la portata di protezione delle rivendicazioni. La corona dentata con cui e' accoppiata in impegno diretto la dentatura prevista sul gambo dell'utensile di perforazione pu?' essere un ele_ mento del dispositivo di rotazione, come ad esempio il corpo interno di un motore idraulico,in cui il corpo esterno ed il corpo interno ruotano l'uno rispetto all'altro, una dentatura essendo prevista sul corpo

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Macchina perforatrice a percussione a rotazione continua, la quale comprende

- un corpo (l),

- un gambo (2) di utensile di perforazione mon_ tato rotativamente ed assialmente scorrevole nel corpo in modo da provocare urti o percussioni sull'asta di perforazione ,

- un meccanismo di percussione (3) disposto nel corpo in modo da provocare urti assiali sul gambo dell'utensile di perforazione, e

- un dispositivo di rotazione (4) per far ruotare il gambo dell'utensile di perforazione attorno al suo asse, per cui il gambo dell'utensile di perfora_ zione e' dotato di una dentatura (8; 18) mediante la quale il gambo dell'utensile di perforazione e' accoppia to in impegno con il dispositivo di rotazione, carat_ terizzata dal fatto che la dentatura (8; 18) del gambo (2) dell'utensile di perforazione e' accoppiata in impegno diretto con una dentatura (9; 19) ruotante ri_ spetto al gambo dell'utensile di perforazione e pr?? ducente la rotazione del gambp dell'utensile di perforazione, la detta dentatura del gambo dell'utensile di perforazione essendo spostabile assialmente rispetto alla detta dentatura di rotazione.

2. Macchina perforatrice secondo la rivendicazione 1, caratterizzata;dal fatto che la dentatura (18) del gambo (2) dell'utensile di perforazione e' in impegno con una dentatura (9) di una ruota dentata (6, 7) che e' direttamente o indiret_ tamente accoppiata al detto dispositivo di rotazione (4)?

3. Macchina perforatrice secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la dentatu_ ra (18) del gambo (2) dell'utensile di perforazione e* in impegno con una dentatura (19) di una corona dentata (l7) disposta attorno al gambo dell'utensile di perforazione, la quale corona dentata e' diret__ tamente o indirettamente accoppiata al detto dispositivo di rotazione (4).

4. Macchina perforatrice secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che la corona denta_ ta (17) e' una parte del motore di rotazione.

5. Macchina perforatrice secondo la rivendicazione 2 o 3? caratterizzata dal fatto che la dentatura (8) prevista sul gambo (2) dell?utensile di perforazione e la dentatura (9) provocante la rotazione del gambo dell?utensile di perforazione sono elicoidali?

6. Macchina perforatrice secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzata dal fatto che la dentatura (18) prevista sul gambo (2) dell?utensile di perforazione e la dentatura (19) provocante la rotazione del gambo dell'utensile di perforazione sono diritte?