IT9021653A1 - Utensile per perforazione rotativa e/o a percussione - Google Patents

Utensile per perforazione rotativa e/o a percussione Download PDF

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IT9021653A1
IT9021653A1 IT021653A IT2165390A IT9021653A1 IT 9021653 A1 IT9021653 A1 IT 9021653A1 IT 021653 A IT021653 A IT 021653A IT 2165390 A IT2165390 A IT 2165390A IT 9021653 A1 IT9021653 A1 IT 9021653A1
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Kjell-Ove Jansson
Bjorn Lundahl
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Sandvik Ab
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Description

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE INDUSTRIALE
La presente invenzione riguarda un utensile di perforazione per la perforazione rotativa e/o a percussione comprendente una testa di perforazione che include un mezzo pilota ed un mezzo allargatore disposto posteriormente al mezzo pilota visto nella direzione di avanzamento dell'utensile, un mezzo di guida per guidare detto utensile di perforazione rispetto una tubazione di rivestimento che circonda detto mezzo di guida, e mezzi di azionamento cooperanti sul mezzo di guida e la tubazione di rivestimento, rispettivamente, per lo spostamento assiale verso il basso della tubazione di rivestimento, e mezzi per collegare detto utensile di perforazione ad una apparecchiatura di perforazione a percussione. L'invenzione riguarda anche una tubazione di rivestimento e un mezzo di guida come tali.
Quando un utensile di perforazione come sopra specificato è fatto avanzare attraverso un terreno di copertura sovente vi è tendenza cne la tubazione di rivestimento si inceppa per un'azione di incuneamento dovuta per esempio a segmenti di roccia sciolti o a un’azio— ne di aspirazione, specialmente se il terreno di copertura è costituito da argilla. Al fine di superare questi problemi è pratica comune sollevare di tanto in tanto l'intero utensile di perforazione inclusa la tubazione di rivestimento per eliminare lo stato di inceppamento dell'utensile di perforazione. Questa è naturalmente una interruzione indesiderata dell'attività di perforazione.
Lo scopo della presente invenzione è di provvedere un utensile di perforazione del tipo sopra menzionato, detto utensile di perforazione essendo atto a lavorare in continuo eliminando le tendenze di inceppamento della tubazione di rivestimento. La presente invenzione è realizzata da un utensile di perforazione avente le caratteristiche definite nelle rivendicazioni allegate.
Quattro forme di esecuzione dell'utensile di perforazione secondo la presente invenzione sono descritte qui di seguito in relazione agli uniti disegni, in cui:
la figura 1 è una vista laterale, parzialmente in sezione, di un utensile di perforazione secondo l'invenzione ;
la figura 2 è una vista in sezione eseguita secondo la linea II-II in figura 1;
la figura 3 è una vista laterale, parzialmente in sezione, di una forma di esecuzione alternativa di un utensile di perforazione secondo 1'invenzione ;
la figura 4 è una vista in sezione eseguita secondo la linea IV-IV in figura 3;
la figura 5 è una vista laterale, parzialmente in sezione, di un'altra forma di esecuzione alternativa di un utensile di perforazione secondo l'invenzione;
la figura 6 è una vista in sezione eseguita secondo la linea VI-VI in figura 5;
la figura 7 è una vista laterale, parzialmente in sezione, di un'altra forma di esecuzione alternativa di un utensile di perforazione secondo l'invenzione;
la figura 8 è una vista in sezione eseguita secondo la linea VIII-VIII in figura 7;
la figura 9 è una vista laterale, parzialmente in sezione, di un'altra forma di esecuzione alternativa di un utensile di perforazione secondo l'invenzione;
la figura 10 è una vista in sezione eseguita secondo la linea X-X in figura 9.
Elementi identici sono indicati con gli stessi numeri di riferimento in tutte le forme di esecuzione descritte .
L'utensile di perforazione secondo la figura 1 include una testa di perforazione 10 comportante una punta pilota 11 ed un allargatore eccentrico 12 disposto al disopra della punta pilota 11 in rigura 1. L’utensile di perforazione include inoltre una porzione intermedia llb collegata alla punta pilota 11, detta porzióne intermedia 11b avente un diametro ridotto rispetto alla punta pilota 11. La porzione intermedia llb ha un asse longitudinale 13 situato più eccentrico rispetto all'asse longitudinale 14 della punta pilota 11. La porzione intermedia llb è circondata dall'allargatore eccentrico 12. Inoltre lo spessore di parete dell’allargatore varia lungo la sua circonferenza. Come mostrato in figura 1 questo disegno strutturale ha per risultato che quando l'allargatore 12 è azionato dalla punta pilota 11 a mezzo delle sporgenze cooperanti 11a, 12_a sulla punta pilota 11 e sull'allargatore 12, rispettivamente, 11 raggio d’azione dell'allargatore 12 raggiunge il lato esterno di una tubazione di rivestimento 15 situata al disopra dell'allargatore 12. Quando l'allargatore 12 è in una posizione inversa, la punta pilota 10 e l'allargatore 12 possono essere sollevati attraverso la tubazione di rivestimento 15.
La porzione intermedia llb, circondata dall'allargatore 12, è collegata ad un corpo di guida 16 situato all'interno della porzione inferiore della tubazione di rivestimento 15. Il corpo di guida 16 è munito di un certo numero di scanalature 17 o cavità estendentisi assialmente. Queste scanalature 17 sono atte a convogliare verso l'alto in figura 1 i detriti di perforazione. All'estremità superiore del corpo di guida 15 è prevista una flangia 18. Detta flangia 13 ha un diametro più grande del resto del corpo di guida 16.
Alla sua estremità inferiore la tubazione di rivestimento 15 ha un diametro interno più piccolo del resto della tubazione di rivestimento 15. La transizione tra dette porzioni della tubazione di rivestimento 15 è sotto forma di una spalla 19 che coopera con la flangia 18 del corpo di guida 16 quando l'utensile di perforazione secondo l'invenzione viene abbassato durante la perforazione. La flangia 18 trascina così la tubazione di rivestimento 15 verso il basso insieme al corpo di guida 16.
Come mostrato in figura 1 delle linguette di trascinamento 20 estandentisi assialmente sono previste sul lato interno della tubazione di rivestimento 15. Dette linguette 20 si estendono dalla spalla 19 della tubazione di rivestimento 15. Le dimensioni e l'ubicazione di dette linguette 20 sono stabilite affinchè esse si impegnino nelle scanalature 17 del corpo di guida 16. Si comprenderà immediatamente che la tuoazione di rivestimento 15 sarà trascinata in rotazione quando il corpo di guida 16 è ruotato.
Le linguette 20 hanno una dimensione radiale più piccola della profondità delie scanalature 17 permettendo cosi ai detriti di perforazione di passare all’interno delle linguette 20. Come mostrato in figura 2 le linguette 20 sono distanziate circonferenzialmente di un uguale angolo α , detto angolo nella forma di esecuzione descritta essendo di 120°. Tuttavia, entro l'ambito dell 'invenzione è possibile avere angoli disuguali come pure avere un numero di linguette differente da quello mostrato in figura 2.
La differenza tra la forma di esecuzione secondo le figure 3 e 4 e la forma di esecuzione secondo le figure 1 e 2 è il disegno strutturale del mezzo di azionamento della tubazione di rivestimento 15'. Come mostrato nelle figure 3 e 4 la tubazione di rivestimento 15' nella sua porzione inferiore è munita di scanalature estendentisi assialmente 21 che sono aperte in direzione della punta pilota 10. In questa forma di esecuzione sono previste tre scanalature 21 ma il principio dell'invenzione include anche la previsione di un numero differente di scanalature.
Il corpo di guida 16' è munito di linguette 22 che sono ricevute nelle scanalature 21 quando la tubazione di rivestimento 15' e il corpo di guida 16' sono assemblati in condizione operativa. Quando l’utensile di perforazione è ruotato le linguette 22 del corpo di guida 16' trascineranno la tubazione di rivestimento 15' tramite le scanalature 21. Il numero di linguette 22 può naturalmente pure variare in misura corrispondente alle scanalature.
La forma di esecuzione dell'utensile di perforazione secondo le figure 5 e 6 corrisponde in principio alla forma di esecuzione secondo le figure 1 e 2 tranne il disegno della testa di perforazione 10".
L'utensile di perforazione secondo la figura 5 include una testa di perforazione 10", detta testa di perforazione 10" avente una porzione pilota 11" e una porzione di allargatore 12". La porzione pilota 11" e la porzione di allargatore 12" costituiscono un tutto unico. La testa di perforazione 10" include inoltre un mezzo, di preferenza un albero (non mostrato), per collegare la testa di perforazione ad un corpo di guida 16" che è circondato da una tubazione di rivestimento 15. La porzione pilota 11" e la porzione di allargatore 12" sono girevoli per un angolo limitato rispetto al corpo di guida 16". Grazie ad una connessione eccentrica della testa di perforazione 10" al corpo di guida 16" il raggio d'azione della porzione di allargatore 12" raggiunge il lato esterno della tubazione di rivestimento 15 quando l'utensile di perforazione è ruotato in una certa direzione. Tuttavia, quando l'utensile di perforazione è ruotato nella direzione opposta la porzione di allargatore 12" assumerà una posizione cne consentirà il sollevamento della testa di perforazione 10" attraverso la tubazione di rivestimento 15.
Il corpo di guida 16" è munito di un certo numero di scanalature 17 o cavità estendentisi assialmente.
Queste scanalature 17 sono atte a consentire lo scarico dei detriti di perforazione verso l'alto in figura 5.
All'estremità superiore del corpo di guida 16" è prevista una flangia 18. Detta flangia 18 ha un diametro più grande del resto del corpo di guida 16".
Alla sua estremità inferiore la tubazione di rivestimento 15 ha un diametro interno più piccolo del resto della tubazione di rivestimento 15. La transizione tra dette porzioni della tubazione di rivestimento 15 è sotto forma di una spalla 19 che coopera con la flangia 18 del corpo di guida 16" quando l'utensile di perforazione secondo l'invenzione è azionato e abbassato. La flangia 18 trascina così la tubazione di rivestimento 15 verso il basso insieme al corpo di guida 16".
Come mostrato in figura 5 delle linguette di trascinamento 20 estendentisi assialmente sono previste sul lato interno della tubazione di rivestimento 15. Dette linguette 20 si estendono dalla spalla 19 della tubazione di rivestimento 15. Le dimensioni e l'ubicazione di dette linguette 20 sono stabilite per consentire l'impegno delle linguette 20 nelle scanalature 17 del corpo di guida 16". Si comprenderà immediatamente cne la tubazione di rivestimento 15 sarà trascinata in rotazione quando il corpo di guida 16" è ruotato.
Le linguette 20 hanno una dimensione radiale più piccola della profondità delle scanalature 17 permettendo così ai detriti di perforazione di passare all'interno delle linguette 20. Come mostrato in figura 6 le linguette 20 sono distanziate circonferenzialmente di un uguale angolo α , detto angolo nella forma di esecuzione descritta essendo di 120°. Tuttavia, entro l'ambito dell'invenzione è possibile avere angoli disuguali come pure un numero di linguette differente da quello mostrato in figura 6.
La forma di esecuzione secondo le figure 7 e 8 corrisponde in principio alla forma di esecuzione secondo le figure 3 e 4 tranne cne il disegno della testa di perforazione 10" ha un disegno corrispondente a quello della testa di perforazione 10" secondo la forma di esecuzione delle figure 5 e 6.
Come mostrato nelle figure 7 e 8 la tubazione di rivestimento 15' nella sua porzione inferiore è munita di scanalature 21 astendentisi assialmente che sono aperte in direzione della testa di perforazione 10".
Nella forma di esecuzione illustrata sono previste tre scanalature 21 ma il principio dell'invenzione include anche la previsione di un numero differente di scanalature.
Il corpo di guida 16"' è munito di una linguetta 22 che è ricevuta nella scanalatura 21 quando la tubazione di rivestimento 15' e il corpo di guida 16"' sono assemblati in condizione operativa. Quando l'utensile di perforazione è ruotato la linguetta 22 del corpo di guida 16"' trascinerà in rotazione la tubazione di rivestimento 15 tramite la scanalatura 21.
Nella forma di esecuzione secondo le figure 9 e 10 non vi è una connessione a vite tra la punta pilota 11"" e l'albero 23. Inoltre l'allargatore 12"" è munito di un cosiddetto mezzo di azionamento interno. Un mandrino di trascinamento 24 è collegato a vite ad un cilindro 25 di un cosiddetto martello in foro. Un corpo di guida 16"" è collegato al mandrino di trascinamento 24 a mezzo per esempio di una connessione a vite o mediante saldatura. La rotazione del mandrino 24 deve essere trasmessa al corpo di guida 16"". In questa forma di esecuzione il mezzo di trascinamento tra la tubazione di rivestimento 15 e il corpo di guida 16"" è sotto forma di linguette 20 della tubazione di rivestimento 15 che cooperano con scanalature 17 del corpo di guida 16"".
Un vantaggio delle forme di esecuzione secondo le figure 1, 2; 5, 5 e 9, IO rispettivamente rispetto alle forme di esecuzione delle figure 3, 4 e 7, 8 rispettivamente è che il corpo di guida 16; 16" è di disegno standard mentre il corpo di guida 16'; 15"' è di disegno speciale data la previsione delle linguette 22.
L'invenzione non è limitata alle forme di esecuzione sopra descrìtte ma può essere l'oggetto di numerose varianti entro l'ambito delle rivendicazioni che seguono.

Claims (3)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Un utensile di perforazione per la perforazione rotativa e/o a percussione comprendente una testa di perforazione (10; 10"; 10"") che include un mezzo pilota (11; 11": 11"") e un mezzo allargatore (12; 12"; 12"") disposto posteriormente al mezzo pilota (11; 11"; 11""), visto nella direzione di avanzamento dell'utensile, un mezzo di guida (16; 16’; 16"; 16"'; 16"") per guidare detto utensile di perforazione rispetto ad una tubazione di rivestimento (15; 15') che circonda detto mezzo di guida (16; 16'; 16"; 16"'; 16""), a mezzi di azionamento cooperanti (18, 19) sul mezzo di guida (16; 16'; 16"; 16"'; 15"") e sulla tubazione di rivestimento (15; 15'), rispettivamente, per lo spostamento assiale verso il basso della tubazione di rivestimento (15; 15') e mezzi per collegare detto utensile di perforazione ad un apparato di perforazione a percussione, caratterizzato da ciò cne il mezzo di guida (lo; io'; 16"; 16"'; 16"") e la tubazione di rivestimento (15; 15') nanne rispettivi mezzi di azionamento cooperanti (17, 20; 21, 22) per trasmettere la rotazione del mezzo di guida (16; 16'; 16"; 16"'; 16"") alla tubazione di rivestimento (15; 15').
  2. 2. Utensile di perforazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da ciò che il mezzo di azionamento per trasmettere la rotazione del mezzo di guida (16; 16"; 16"") alla tubazione di rivestimento (15) è costituito da almeno una scanalatura (17) prevista nel mezzo di guida (16; 16"; 16"") e da almeno una linguetta (20) prevista sulla tubazione di rivestimento (15), detta linguetta (20) essendo ricevuta in detta scanalatura (17). 3. Utensile di perforazione secondo la rivendicazione 2, caratterizzato da ciò che sono previste diverse scanalature (17) e diverse linguette (20), dette scanalature (17) e linguette (20) essendo distanziate circonferenzialmente. 4. Utensile di perforazione secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato da ciò che lo spessore della linguetta (20) in direzione radiale è inferiore alla profondità della scanalatura (17) in direzione radiale. 5. Utensile di perforazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da ciò che il mezzo di azionamento per trasmettere la rotazione del mezzo di guida (16‘; 16"') alla tuoazione di rivestimento (15') è costituito da almeno una linguetta (22) prevista sul mezzo di guida (16'; 16"')e da almeno una scanalatura (21) praticata nella tubazione di rivestimento (15'), detta linguetta (22) essendo rivevuta in detta scanalatura (21). i 6. Una tubazione di rivestimento destinata ad essere collegata ad un utensile di perforazione per la perforazione rotativa o a percussione comprendente una testa di perforazione (10; 10"; 10"") che include un mezzo pilota (11; 11"; 11"") ed un mezzo allargatore (13; 13"; 13"") situato posteriormente al mezzo pilota (11; 11"; 11""), visto nella direzione di avanzamento dell'utensile, un mezzo di guida (16; 16'; 16"; 16"'; 16"") per guidare detto utensile di perforazione rispetto ad una tubazione di rivestimento (15; 15') che circonda detto mezzo di guida (16; 16'; 16"; 16"'; 16""),e mezzi di azionamento cooperanti (18, 19) sul mezzo di guida (16; 16'; 16";' 16"'; 16"") e sulla tubazione di rivestimento (15, 15'), rispettivamente, per lo spostamento assiale verso il basso della tubazione di rivestimento (15; 15') e mezzi per collegare detto utensile di perforazione ad un apparato di perforazione a percussione, caratterizzata da ciò che la tuoazione di rivestimento (15; 15') è munita di mezzi di azionamento (20; 21) destinati a cooperare con mezzi di azionamento (17; 22) sul mezzo di guida (16; 16'; 16"; 16"'; 16"") per effettuare la rotazione della tubazione di rivestimento (15; 15'). 7. Tubazione di rivestimento secondo la rivendicazione 6, caratterizzata da ciò che il mezzo di azionamento della tubazione di rivestimento (15) è sotto forma di almeno una linguetta (20) estendentesi assialmente sul lato interno della tubazione di rivestimento (15).
  3. 3. Tubazione di rivestimento secondo la rivendicazione 6, caratterizzata da ciò che il mezzo di azionamento della tubazione di rivestimento (15') è sotto forma di almeno una scanalatura (21) estendentesi assialmente aperta nella direzione dell'estremità inferiore della tubazione di rivestimento (15'). 9. Un mezzo di guida destinato a guidare un utensile di perforazione per la perforazione rotativa e/o a percussione rispetto ad una tubazione di rivestimento (15; 15') che circonda detto mezzo di guida, detto utensile di perforazione per la perforazione rotativa e/o a percussione comprendente una testa di perforazione (10; 10") che include un mezzo pilota (11; 11") e un mezzo allargatore (12; 12") situato posteriormente al mezzo pilota (11; 11") visto nella direzione di avanzamento dell'utensile, e mezzi di azionamento cooperanti (18, 19) sul mezzo di guida (15; 16’; 16"; 16"': lo"") e sulla tubazione di rivestimento (15; 15'), rispettivamente, per lo spostamento assiale verso il basso della tubazione di rivestimento (15; 15') e mezzi per collegare detto utensile di perforazione ad un apparato di perforazione a percussione, caratterizzato da ciò che il mezzo di guida (16; 16'; 16": 16'"; 16"") è munito di mezzi di azionamento (17; 22) destinati a cooperare con mezzi di azionamento (20; 21) della tubazione di rivestimento (15;15') per effettuare la rotazione della tubazione di rivestimento (15; 15'). 10. Mezzo di guida secondo la rivendicazione 9, caratterizzato da ciò che delle scanalature estendentisi assialmente (17) o delle linguette estendentisi assialmente (22) costituiscono il mezzo di azionamento del mezzo di guida (16; 16'; 16"; 16"’).
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