ITAN20110097A1 - Testa di azionamento per aste telescopiche di perforazione e macchina operatrice comprendente detta testa. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

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

“TESTA DI AZIONAMENTO PER ASTE TELESCOPICHE DI PERFORAZIONE E MACCHINA OPERATRICE COMPRENDENTE DETTA TESTA†.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente domanda di brevetto per invenzione industriale ha per oggetto una testa di azionamento per aste telescopiche di perforazione e macchina operatrice comprendente detta testa.

Allo stato dell’arte sono note diverse tecniche di perforazione; una di queste prevede l’utilizzo di un utensile di perforazione rotante montato al termine di una serie di aste telescopiche, e viene comunemente indicata come tecnica rotativa o “rotary†.

Le aste sono guidate in rotazione da una testa di azionamento operativamente connessa ad una macchina operatrice; la testa di azionamento mediante opportuni mezzi motori le pone in rotazione attorno al loro asse così da trasmettere il moto all’utensile posto al termine dell’asta di testa.

In questa tecnica si rende talvolta necessario fornire all’utensile o alle aste non solo un momento rotatorio, ma anche una spinta assiale.

Al fine di garantire una spinta assiale sufficiente ad una serie di diverse operazioni sono nate delle aste telescopiche munite di una particolare cremagliera interna ed esterna, contraddistinta per la particolare forma della dentatura.

Tale soluzione à ̈ descritta nel brevetto italiano 0001220730 a nome della IMT srl, i cui insegnamenti si intendono incorporati nella presente invenzione.

In breve queste aste telescopiche comprendono delle cremagliere mutuamente innestabili in cui la dentatura comprende almeno un tratto intermedio che si estende in una direzione ortogonale all’asse di rotazione e coincidente con la direzione del vettore della forza applicata nel caso di spinta o tiro assiale.

La testa di azionamento della macchina operatrice destinata a trasmettere il momento e la forza assiale a tali aste telescopiche comprende un telaio a cui à ̈ girevolmente associato un collare cilindrico provvisto internamente di cremagliere motrici destinate ad innestarsi con le cremagliere condotte di ciascuna asta per trasmettere sia il momento angolare che la forza assiale (di spinta o di tiro).

Per tale motivo le cremagliere motrici e quelle condotte sono complementari e prevedono dentature complementari e destinate ad un mutuo innesto.

La Richiedente ha notato che questa soluzione, benchà ̈ ottimale, presenta alcuni problemi.

Le cremagliere motrici, realizzate di pezzo con il collare cilindrico in modo da aggettare dalla sua superficie interna sono tuttavia soggette ad una forte usura, sia per via dei rilevanti carichi in gioco, sia per via del fatto che il loro utilizzo à ̈ maggiore rispetto a quello delle cremagliere condotte.

Questa soluzione, benchà ̈ ottimale dal punto di vista della robustezza, à ̈ tuttavia soggetta al fatto che la riparazione delle cremagliere motrici à ̈ relativamente lunga e complessa.

È infatti necessario apportare del materiale, ad esempio mediante saldatura con una opportuna maschera per ripristinare la corretta forma della dentatura; intervento questo che si à ̈ dimostrato lungo e complesso.

E’ stato, altresì, notato che le dentature così ripristinate sono maggiormente soggette all’usura delle dentature nuove e causano una precoce usura delle dentature delle cremagliere condotte delle aste.

Dopo alcuni studi la Richiedente ha appurato che quest’ultimo inconveniente à ̈ dovuto ai naturali ritiri di saldatura che possono alterare, in determinati casi, il profilo della dentatura medesima, dopo che il materiale di apporto à ̈ stato depositato.

L’entità delle forze in gioco fa si che, se i profili delle dentature condotte e di quelle motrici non presentano un elevato grado di coniugazione, si genera un elevato attrito fra le parti, che non solo provoca una dissipazione di energia meccanica ed un riscaldamento complessivo della testa di azionamento, ma usura precocemente le dentature motrici e/o quelle condotte, a seconda dei casi di specie.

In altre parole la tecnica attualmente adottata per il ripristino dei denti delle cremagliere dà origine ai seguenti tre ordini di inconvenienti:

-difficoltà di ottenere un profilo ottimale dal punto di vista dell’ingranamento;

- difficoltà dell’intervento di riparazione;

- surriscaldamento eccessivo imputabile, non tanto alla dissipazione di energia meccanica, bensì al fatto che nell’intervento di ripristino del dente mediante riporto di saldatura, viene fuso materiale con conseguente cambiamento delle proprietà meccaniche del collare cilindrico e potenziale danneggiamento alle tenute ed ai cuscinetti che collegano il collare al telaio della testa motrice.

La presente invenzione ha come scopo quello di mettere a disposizione una testa di azionamento per aste telescopiche di perforazione che sia in grado di risolvere questi problemi.

La presente invenzione raggiunge questi scopi con una secondo la prima rivendicazione allegata.

In breve, la richiedente ha pensato di realizzare una testa di azionamento per aste telescopiche di perforazione in cui il collare cilindrico à ̈ provvisto almeno di una superficie interna comprendente almeno una cremagliera motrice che à ̈ accoppiata al collare cilindrico mediante mezzi di collegamento amovibile, preferibilmente a vite.

Più precisamente le cremagliere sono fissate al collare cilindrico per mezzo di viti, ma sono, altresì, previsti mezzi di centraggio meccanici che sopportano le sollecitazioni subite dalla cremagliera.

In questo modo la sostituzione delle cremagliere motrici risulta semplice e veloce, e non si presentano i problemi sopra indicati e relativi ai ritiri di saldatura; à ̈ infatti possibile, quando mostrano i primi segni di usura, smontare le cremagliere motrici (anche solo quelle effettivamente usurate) e sostituirne di nuove, avendo così la garanzia di mantenere un accoppiamento di forma ottimale con le cremagliere condotte.

Inoltre, in questo modo, si possono cambiare i modelli di aste di perforazione con altre (ad esempio provviste di cremagliere diversamente conformate) senza dover cambiare l’intera testa di azionamento, ma limitandosi a cambiare il collare cilindrico.

La presente invenzione comprende poi ulteriori caratteristiche migliorative, oggetto delle allegate rivendicazioni dipendenti.

Un ulteriore oggetto della presente invenzione à ̈ una macchina operatrice provvista di una testa di azionamento secondo la presente invenzione.

Per maggior chiarezza esplicativa la descrizione dell’invenzione prosegue con riferimento alle tavole di disegno allegate, aventi solo valore illustrativo e non certo limitativo, dove:

la fig.1 Ã ̈ una vista in prospettiva di una testa di azionamento secondo la presente invenzione;

la fig. 2 Ã ̈ una macchina operatrice provvista della testa di fig. 1;

la fig. 3 Ã ̈ un dettaglio di uno spezzone di cremagliera della testa di fig. 1;

la fig. 4 Ã ̈ una vista in sezione di parte della testa di fig.

1.

Con riferimento alle fig. 1 e 2 allegate in esse si nota una testa di azionamento (1) per aste telescopiche (A) di perforazione comprendente un telaio (2) ed un collare cilindrico (3) accoppiato a rotazione a detto telaio (2).

Il collare cilindrico (3) Ã ̈ provvisto almeno di una superficie interna dalla quale aggetta almeno una cremagliera motrice (5) destinata ad accoppiarsi a corrispondenti cremagliere condotte delle aste telescopiche (A) di perforazione.

Le cremagliere condotte sono realizzate secondo gli insegnamenti del brevetto italiano 0001220730 a nome della IMT srl, (pag. 5-8) che si intendono incorporati per referenza nella presente invenzione.

Analogamente si noti che le cremagliere motrici (5) hanno forma complementare alle cremagliere condotte e pertanto presentano denti (50) provvisti almeno di un tratto intermedio che si estende in una direzione ortogonale all’asse di rotazione, come visibile in fig. 3.

In linea di principio gli insegnamenti della presente invenzione potrebbero essere utilizzati a prescindere dalla forma del dente (50) che potrebbe pertanto essere anche semplicemente cuneiforme (sprovvista quindi del tratto intermedio di cui sopra); tuttavia i maggiori vantaggi si riscontrano in questa applicazione, che à ̈ quindi da ritenersi preferenziale.

Il collare (3) Ã ̈ posto in rotazione attorno al suo asse grazie a dei mezzi di azionamento (4) che sono di preferenza mezzi di azionamento di tipo idraulico.

In alcune forme esecutive i mezzi di azionamento (4) sono associati al telaio (2) e comprendono anche i motori idraulici necessari a trasferire il momento angolare al collare (3); in altre forme esecutive i mezzi di azionamento (4) sono semplicemente dei cinematismi che trasferiscono il momento angolare al collare (3), mentre i motori sono alloggiati sulla macchina operatrice (10).

Il telaio (2) à ̈ accoppiato a scorrimento ad un binario rettilineo (12) per determinare uno spostamento lineare di detta testa di azionamento (1) nella direzione del binario (12) che à ̈ parallela all’asse di rotazione del collare (3), per trasferire alle aste (A) una forza assiale, di spinta o di tiro, a seconda delle necessità.

Il movimento del telaio (2) lungo il binario (12) Ã ̈ comandato da mezzi motori (13), ad esempio cilindri idraulici.

Tornando alla cremagliera motrice (5), nell’esempio mostrato il collare (3) presenta una pluralità di cremagliere (5) che sporgono dalla sua superficie interna.

Il numero e la disposizione angolare di tali cremagliere motrici (5) à ̈ variabile in funzione della necessità e può essere scelto dal tecnico del ramo senza alcuno sforzo inventivo.

Ogni cremagliera motrice (5) Ã ̈ accoppiata al collare cilindrico (3) mediante mezzi di collegamento amovibile (6), che, nella forma esemplificata, sono dei mezzi di collegamento a vite.

Sono, altresì, previsti mezzi di centraggio meccanico fra cremagliera e collare che contribuiscono a sopportare le forze in gioco.

Scendendo più in dettaglio, e con riferimento alla fig. 4, i mezzi di collegamento amovibile (6) a vite comprendono: un foro (60) filettato praticato in detta faccia interna di detto collare (3), una sede (61) praticata in detta cremagliera motrice (5), un bullone (62) a testa allargata destinato ad essere avvitato in detto foro (60) filettato e passante in detta sede (61) per impegnare detta cremagliera motrice (5).

Ancora più nello specifico, si noti che la sede (61) comprende una prima porzione (61A) contraddistinta da un primo diametro ed aperta su un lato di detta cremagliera motrice (5) affacciato alla superficie interna di detto collare (3).

La sede (61) comprende poi una seconda porzione (61B) avente un secondo diametro che à ̈ aperta su un lato di detta cremagliera motrice (5) opposto a quello affacciato alla detta superficie interna del collare (3).

Il secondo diametro à ̈ contemporaneamente maggiore del primo diametro e minore di un diametro della detta testa allargata di detto bullone (62), così da realizzare un accoppiamento per interferenza di forma, semplice da realizzare e da montare.

Al fine di migliorare le caratteristiche di resistenza meccanica dell’accoppiamento tra cremagliera motrice (5) e collare (3), vista l’entità delle forze in gioco, i mezzi di collegamento amovibile (6) sono disposti almeno in corrispondenza dei denti (50) di ogni cremagliera (5), come visibile in fig. 3.

Una ulteriore caratteristica vantaggiosa in termini di robustezza deriva dal fatto che sono previste una prima (6A) ed una seconda (6B) file di mezzi di collegamento amovibile (6). Per ogni fila (6A,6B) i mezzi di collegamento (6) sono disposti in linea.

Una prima fila (6A) à ̈ in posizione più prossima ai denti (50) e presenta un mezzo di collegamento amovibile (6) in corrispondenza di ciascun dente (50).

La seconda fila (6B) di mezzi di collegamento amovibile (6) à ̈ invece disposta in posizione più remota rispetto ai denti (50) ed presenta un mezzo di collegamento amovibile (6) in corrispondenza di ogni avvallamento tra due denti (50) adiacenti.

In un’altra forma esecutiva, non illustrata, in luogo del bullone (62) à ̈ prevista una vite prigioniera che sporge dalla superficie interna del collare e si innesta nel foro (61) per bloccare tramite un dado la cremagliera motrice (5).

Il funzionamento à ̈ analogo a quanto sopra discusso, così come la disposizione spaziale dei mezzi di collegamento amovibile a vite, pertanto su questi aspetti non ci si sofferma oltre.

Un’altra variante ancora (non illustrata) prevede poi che i mezzi di collegamento amovibile non siano a vite, ma a baionetta, ad esempio con dei perni che fissano ogni cremagliera motrice (5) al collare (3): in questo caso i perni sono piantati per interferenza nel foro (60) del collare (3) ed impegnano allo stesso modo la cremagliera (5).

Questa soluzione à ̈ vantaggiosamente utilizzabile perché, durante le varie condizioni di funzionamento, sui perni non si esercita mai una forza diretta nel senso della loro estrazione, ma solo forze di taglio.

Questa soluzione presenta inoltre il vantaggio di poter essere facilmente messa in opera, anche se presenta qualche difficoltà in più all’atto dell’estrazione dei perni, per la quale sarà sufficiente utilizzare un estrattore opportuno.

Sono poi possibili ancora altre varianti, tutte alla portata del tecnico del ramo alla luce degli insegnamenti sin qui forniti e pertanto da ritenersi come parte integrante della presente invenzione.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1) Testa di azionamento (1) per aste telescopiche (A) di perforazione comprendente - un telaio (2) - un collare cilindrico (3) accoppiato a rotazione a detto telaio (2) e provvisto almeno di una superficie interna comprendente almeno una cremagliera motrice (5) destinata ad accoppiarsi a corrispondenti cremagliere condotte di aste telescopiche (A) di perforazione - mezzi di azionamento (4) in rotazione di detto collare cilindrico (3) caratterizzata dal fatto che detta cremagliera motrice (5) Ã ̈ accoppiata a detto collare cilindrico (3) mediante mezzi di collegamento amovibile (6).
2. 2) Testa di azionamento (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detti mezzi di collegamento amovibile (6) sono mezzi di collegamento amovibile (6) a vite.
3. 3) Testa di azionamento (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detti mezzi di collegamento amovibile (6) a vite comprendono - un foro (60) filettato praticato in detta faccia interna di detto collare (3) - una sede (61) praticata in detta cremagliera motrice (5) - un bullone (62) a testa allargata destinato ad essere avvitato in detto foro (60) filettato e passante in detta sede (61) per impegnare detta cremagliera motrice (5).
4. 4) Testa di azionamento (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detta sede (61) comprende una prima porzione (61A) avente un primo diametro che à ̈ aperta su un lato di detta cremagliera motrice (5) affacciato alla superficie interna di detto collare (3), ed una seconda porzione (61B) avente un secondo diametro che à ̈ aperta su un lato di detta cremagliera motrice (5) opposto a quello affacciato alla detta superficie interna di detto collare (3), detto secondo diametro essendo contemporaneamente maggiore del primo diametro e minore di un diametro della detta testa allargata di detto bullone (62).
5. 5) Testa di azionamento (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta cremagliera motrice (5) comprende una pluralità di denti (50) adiacenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di collegamento amovibile (6) sono disposti almeno in corrispondenza di detti denti (50).
6. 6) Testa di azionamento (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detti denti (50) adiacenti sono separati da avvallamenti caratterizzata dal fatto che detta testa (1) comprende una prima fila (6A) di mezzi di collegamento amovibile (6) disposti linearmente in posizione prossima a detti denti (50) ed in corrispondenza di questi ultimi, ed una seconda fila (6B) di mezzi di collegamento amovibile (6) disposti linearmente in posizione remota a detti denti (50) ed in corrispondenza di un avvallamento tra due denti (50) adiacenti.
7. 7) Testa di azionamento (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta cremagliera motrice (5) comprende denti (50) provvisti almeno di un tratto intermedio che si estende in una direzione ortogonale all’asse di rotazione.
8. 8) Macchina operatrice (10) comprendente una testa di azionamento (1) per aste telescopiche (A) di perforazione secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.
9. 9) Macchina operatrice (10) secondo la rivendicazione precedente, comprendente - un binario rettilineo (12) a cui à ̈ accoppiato a scorrimento detto telaio (2) di detta testa di azionamento (1) - mezzi motori (13) per azionare a scorrimento detto telaio (2) lungo detto binario (12).