ITMI961767A1 - Perforatrice - Google Patents

Description

Perforatrice

L'invenzione riguarda una perforatrice secondo il preambolo della rivendicazione 1.

Tali perforatrici trovano applicazione in quei cantieri nei quali debba essere prodotto un numero esiguo di perforazioni, ove dapprima il terreno viene smosso e trasportato in superficie con un tratto di trivella, e poi il foro trivellato viene protetto contro il cedimento successivo del terreno mediante abbassamento di un tratto di tubo di rivestimento. Mentre nei grandi cantieri, nei quali deve essere prodotto un gran numero di tali fori trivellati, viene utilizzata un'intubatrice separata per forzare nel terreno il tratto di tubo di rivestimento, nei piccoli cantieri si utilizza per la rotazione e là spinta a intermittenza verso il basso la testa di perforazione. Si capisce che durante questo procedimento è necessario stabilire, un collegamento meccanico fra il particolare condotto della testa di perforazione e il tratto di tubo di rivestimento o il tratto di trivella. Anche l'estrazione del tratto di tubo di rivestimento avviene con rotazione dello stesso mediante la testa di perforazione, per ridurre le forze di trazione da esercitare.

I fori trivellati così prodotti vengono di regola riempiti con calcestruzzo gettato in opera, che dopo la presa forma un palo di fondazione. Nel calcestruzzo gettato in opera vengono poste gabbie di armatura per il miglioramento della portata di esso. Se ora in un tale foro trivellato così dotato di una gabbia di armatura e riempito con calcestruzzo gettato in opera si estrae il tratto di tubo di rivestimento con una rotazione, utilizzando la testa di perforazione che funziona anche sul tratto di trivella, a causa del tratto di tubo di rivestimento posto costantemente in rotazione nello stesso senso la massa di calcestruzzo, e quindi anche la gabbia di armatura che si trova in essa, viene infine posta in rotazione. Con ciò possono risultare variazioni di posizione incontrollate della gabbia di armatura.

Questo problema non compare nelle perforatrici impiegate nei grandi cantieri, poiché le intubatrici di esse esercitano sul tratto di tubo di rivestimento un moto rotatorio alternato (scuotimento del tratto di tubo di rivestimento).

È stato ora riconosciuto che anche su una perforatrice più semplice secondo il preambolo della rivendicazione 1 può essere impedito uno spostamento incontrollato di gabbie di armatura introdotte nel foro trivellato durante la trazione coadiuvata da rotazione del tratto di tubo di rivestimento, prevedendo un invertitore automatico di marcia la cui frequenza di commutazione è scelta, tenendo conto della velocità di rotazione dell'azionamento che lavora sul tratto di tubo di rivestimento durante l'estrazione del tubo di rivestimento, in modo che tale azionamento esegua moti angolari pendolanti soltanto limitati.

Le forze di trascinamento esercitate sul volume di calcestruzzo introdotto con questi moti di orientamento rapido si elidono in media nel tempo, cosicché sulla gabbia di armatura introdotta nel calcestruzzo non vengono esercitate coppie nette o forze nette.

Questo vantaggio viene ottenuto con costi aggiuntivi soltanto limitati, poiché la previsione di un invertitore automatico di marcia non rende necessario alcun intervento su costosi particolari di potenza dell'impianto idraulico. Se per il comando della valvola di inversione di marcia viene utilizzato un controllo a memoria programmabile è possibile realizzare l'invertitore automatico di marcia semplicemente mediante un blocco di programma aggiuntivo.

Elaborazioni vantaggiose dell'invenzione sono indicate nelle sottorivendicazioni .

Una tale selezione della frequenza di commutazione di scuotimento, che conduce alle corse angolari indicate nella rivendicazione 2, assicura che da una parte venga ottenuta una buona assistenza all'estrazione del tratto di tubo di rivestimento mediante rotazione dello stesso, d'altra parte però non avvenga alcun trascinamento netto del calcestruzzo.

In una perforatrice secondo invenzione l'eliminazione dei detriti di perforazione dalla trivella può essere automatizzata in maniera molto semplice secondo la rivendicazione 3, prevedendo oltre all'invertitore di scuotimento già previsto ancora un ulteriore piccolo provvedimento, cioè un ulteriore invertitore automatico di marcia, che funziona con una frequenza di commutazione di eliminazione, che in pratica è di regola minore della frequenza di commutazione di scuotimento. Con la realizzazione del commutatore mediante un controllo a memoria programmabile è necessario per questo soltanto un blocco di programma aggiuntivo.

Mentre la frequenza dell'invertitore di direzione di eliminazione è scelta in modo che il tratto di trivella, collegato al particolare condotto durante il proprio funzionamento, venga accelerato a pieni giri e poi frenato repentinamente per eliminare la terra contenuta nella vite senza fine della trivella, la frequenza di lavoro dell'invertitore di marcia di scuotimento viene adeguata in modo da ottenere, tenendo conto del numero di giri del particolare condotto della testa di perforazione, soltanto il moto alternato relativamente piccolo del tratto di tubo di rivestimento di cui si è già detto sopra.

Con il perfezionamento dell'invenzione secondo la rivendicazione 4 si ottiene che quando la testa perforante viene impiegata per lo scuotimento di un tratto di tubo di rivestimento venga automaticamente ridotto anche il numero di giri di funzionamento del particolare condotto. Anche questo è vantaggioso in vista di uno scuotimento delicato.

Secondo il perfezionamento dell'invenzione secondo la rivendicazione 5 anche la commutazione del numero di giri della testa di perforazione può essere realizzata in maniera molto precisa e affidabile.

Il perfezionamento dell'invenzione secondo la rivendicazione 7 consente al personale addetto di fermare o di mettere in moto la testa di perforazione allo stesso modo in tutte le modalità di funzionamento della testa di perforazione.

Di seguito l'invenzione viene illustrata più dettagliatamente sulla scorta di un esempio di esecuzione con riferimento al disegno. In esso l'unica figura mostra una raffigurazione schematica dei particolari meccanici più importanti di una perforatrice, nonché di un controllo associato.

Nel disegno è indicata con 10 una trivella elicoidale che serve per la produzione di un foro trivellato nel terreno. La trivella elicoidale 10 è collegata con una barra motrice 12, che può presentare ad es. sezione trasversale quadrata ed è condotta solidale nella rotazione, ma spostabile assialmente, in un particolare condotto 14 di una testa di perforazione complessivamente indicata con 16. Il particolare condotto 14 ha un'apertura motrice 18 centrale, che ha una conformazione complementare alla forma in sezione trasversale dell'asta motrice 12, e una corona dentata 20 esterna, che ingrana tramite un pignone intermedio 22 con il pignone condotto 24 di un motore idraulico 26.

Per il sostegno della parete del foro trivellato prodotto dalla trivella elicoidale 10 è previsto un tratto 28 di tubo di rivestimento, costituito da singoli segmenti disposti assialmente uno dietro l'altro e collegati saldamente tra loro, come in pratica anche la trivella elicoidale 10 può essere costituita da singoli segmenti di trivella collegati tra loro.

L'estremità superiore del tratto 28 di tubo di rivestimento ha aperture di trascinamento 30, e può così essere collegata tramite viti di trascinamento 32 con una parete motrice 34 sporgente verso il basso del particolare condotto 14, al cui interno può trovare alloggiamento l'estremità superiore del tratto 28 di tubo di rivestimento. In questo modo il tratto 28 di tubo di rivestimento può essere azionato a scelta mediante il motore idraulico 26, per ridurre le forze assiali da sviluppare per il tratto 28 di tubo di rivestimento in presenza di un elevato attrito rispetto al terreno .

Il motore idraulico 26 è un motore idraulico a rotazione destrorsa o sinistrorsa a scelta. Le sue due aperture operative sono collegate tramite tubazioni operative 36, 38 con le aperture di collegamento sul lato dello scarico di una valvola di commutazione 40, riprodotta quale valvola elettromagnetica 4/3.

Delle aperture di collegamento sul lato di alimentazione della valvola di commutazione 40 una è collegata direttamente con una tubazione di ritorno 42. L'altra è collegata tramite una strozzatore 44 regolabile, mostrato quale valvola di regolazione 2/2 pilotata, con una tubazione di mandata 46, collegata con una pompa idraulica della perforatrice non riprodotta nel disegno.

Il collegamento di comando dello strozzatore 44 regolabile è collegato tramite un selettore 48‘, che forma un elemento OR fluidico, una volta direttamente (tubazione 50), e un'altra volta tramite un riduttore di pressione 52 con le due uscite di una valvola elettromagnetica 3/3 54. L'ingresso di essa è collegato con una tubazione di mandata 46 di comando.

L'azionamento degli elettromagneti di comando della valvola di commutazione 40 avviene mediante uno stadio di potenza 58, che in caso di presenza di segnale su un morsetto di rotazione destrorsa eccita uno degli elettromagneti di comando, in caso di presenza di segnale su un morsetto di rotazione sinistrorsa l'altro elettromagnete della valvola di commutazione 40.

Gli impulsi di comando addotti ai morsetti di comando di direzione dello stadio di potenza 58 possono essere alternativamente resi disponibili da tre invertitori di marcia, cioè mediante un primo invertitore 60 di marcia azionato a mano, un secondo invertitore 62 di marcia funzionante a bassa frequenza, nonché un terzo invertitore 64 di marcia funzionante a frequenza più elevata.

Ciascuno degli invertitori 60, 62, 64 di marcia ha un morsetto di comando, ed è attivo soltanto quando su questo riceve un segnale di attivazione.

Un selettore 66 del modo di funzionamento azionabile dal personale addetto alla perforatrice rende rispettivamente disponibile a una delle sue tre uscite un segnale di attivazione. Nell'esempio di esecuzione raffigurato ciò rappresenta semplicemente il segnale di uscita passante di un interruttore di comando 68 principale, previsto nella cabina di guida della perforatrice. Con l'interruttore di comando 68 principale aperto nessuno degli invertitori 60, 62, 64 di marcia riceve quindi un segnale di attivazione, cosa che ha per conseguenza che la valvola di commutazione rimane nella sua posizione centrale neutrale, quindi il motore idraulico 26 è idraulicamente bloccato. Mediante chiusura dell’interruttore di comando 68 principale viene poi sbloccato il funzionamento dell'invertitore 60, 62, 64 di marcia rispettivamente attivato mediante il selettore 66 del modo di funzionamento.

In pratica l'attivazione del primo invertitore di marcia corrisponde al normale funzionamento di perforazione, nel quale il personale addetto controlla la trivella (o, qualora collegato al particolare condotto 14: il tratto di tubo di rivestimento) mediante inversione di marcia manuale.

Il secondo invertitore 62 di marcia viene attivato quando dalla trivella elicoidale 10 vengono eliminate masse di terra. A tale scopo la trivella elicoidale viene accelerata a pieni giri mediante il secondo invertitore 62 di marcia (ad es. semiimpulsi positivi del segnale di uscita di esso), e le masse di terra vengono eliminate dalla trivella mediante la rapida inversione di marcia (semiimpulsi negativi del segnale di uscita di esso).

Mediante attivazione del terzo invertitore 64 di marcia il motore idraulico 26 viene messo in funzione soltanto rispettivamente per brevi intervalli di tempo con rotazione destrorsa o sinistrorsa. Questi intervalli di tempo sono dimensionati, in considerazione del numero di giri del motore idraulico, in modo che il moto angolare del particolare condotto 14 rappresenti un moto alternato con una corsa angolare compresa fra 10 e 90°, preferibilmente fra 20 e 30°. Questo modo di funzionamento viene impostato allorché il tratto 28 di tubo di rivestimento viene collegato con il particolare condotto 14 per l'estrazione del tubo di rivestimento. In queste condizioni è allora introdotta nell'interno del tratto di tubo di rivestimento una gabbia di armatura, e calcestruzzo liquido gettato in opera. I moti di rotazione a corsa corta esercitati su di esso durante l'estrazione del tratto di tubo di rivestimento non conducono all'esecuzione di una rotazione netta da parte della massa di calcestruzzo, e con ciò a un trascinamento della gabbia di armatura.

Il comando della valvola elettromagnetica 3/3 avviene per una delle posizioni di lavoro tramite uno stadio di potenza 70, che viene comandato mediante il segnale di uscita del selettore 66 del modo di funzionamento associato all'invertitore 64 di marcia funzionante a frequenza più alta, per l'altra tramite uno stadio di potenza 72 e un elemento OR 74, i cui due ingressi sono collegati con uscite del selettore 66 del modo di funzionamento associate al primo e al secondo invertitore di marcia.

In questo modo si ottiene che durante lo scuotimento del tratto 28 di tubo di rivestimento, che avviene per l'assistenza all'estrazione del tratto di tubo di rivestimento, il motore idraulico 26 venga azionato con numero di giri inferiore che durante la perforazione e l'eliminazione della terra dalla trivella, poiché nei due lavori detti per ultimi l'apertura di comando dello strozzatore 44 regolabile riceve una pressione di comando elevata, durante lo scuotimento una pressione di comando bassa, cosicché nel caso detto per ultimo il motore idraulico 26 viene alimentato con poco fluido in pressione.

Per esercitare una forza assiale sulla trivella e il tubo dì rivestimento servono cilindri idraulici a corsa lunga funzionanti sulla testa di perforazione, fissati su un montante dell'incastellatura recante la perforatrice. Questi particolari di per sé noti della perforatrice non sono riprodotti nel disegno.

2. Perforatrice secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la corsa angolare del particolare condotto (14) è minore di 90°, preferibilmente è compresa fra 20° e 30°.

3. Perforatrice secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata da un invertitore (62) di marcia di eliminazione funzionante con una frequenza di commutazione di eliminazione prestabilita, i' cui segnali di uscita sono utilizzabili allo stesso modo di quelli dell'invertitore (60) di marcia manuale e dell'invertitore (64) di marcia di scuotimento per il comando della valvola di commutazione (40), ove il selettore (66) del modo di funzionamento serve solamente per l'attivazione a scelta rispettivamente di uno dei tre invertitori di marcia.

4. Perforatrice secondo la rivendicazione 1* o 2, caratterizzata dal fatto che nella tubazione di mandata (46) che conduce alla valvola di commutazione (40) o nella tubazione di ritorno (42) che conduce alla valvola di commutazione è introdotto uno strozzatore (44) regolabile, e il servomotore di esso viene eccitato in funzione del segnale di uscita del selettore (66) del modo di funzionamento .

5. Perforatrice secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che il servomotore dello strozzatore (44) regolabile è un motore a fluido, che tramite un elemento OR (48) fluidico è collegabile a scelta direttamente o con interposizione di un riduttore di pressione (52) a una fonte di pressione di comando (56).

6. Perforatrice secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che l'elemento OR (48) è collegato con uno dei suoi ingressi direttamente e con l'altro suo ingresso tramite il riduttore di pressione (52) ai due collegamenti sul lato di uscita di una valvola pilota (54) 3/2, preferibilmente di una valvola pilota (54) 3/3, il cui ingresso è collegato con la fonte (56) di pressione di comando, e che la valvola pilota (54) viene portata nella prima posizione di lavoro mediante due segnali di uscita del selettore (66) del modo di funzionamento, che vengono resi disponibili per la regolazione del normale funzionamento di perforazione con inversione manuale di marcia o per la commutazione automatica con la frequenza di commutazione di eliminazione, e portata nella seconda posizione di lavoro mediante un terzo segnale di uscita del selettore (66) del modo di funzionamento, che viene reso disponibile per la regolazione della commutazione automatica con la frequenza di commutazione di scuotimento.

7. Perforatrice secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzata da un interruttore principale (68), che può sbloccare e inibire allo stesso modo il funzionamento di tutti gli invertitori (60, 62, 64) di marcia.

Claims (1)

1. Rivendicaz ioni 1. Perforatrice con una testa perforatrice {16}, che presenta un particolare condotto (14) collegabile a scelta con un tratto di trivella (10) e un tratto (28) di tubo di rivestimento, con una valvola di commutazione (40) associata a un motore di azionamento (26) della testa di perforazione (16), tramite il quale aperture operative del motore di azionamento (26) sono collegabili a scelta con una tubazione di mandata (46) e una tubazione di ritorno (42) per mettere in moto il particolare condotto (14) con rotazione destrorsa o sinistrorsa, e con un'unità di comando associata alla valvola di commutazione (40), che presenta un invertitore (60) di marcia azionabile manualmente, caratterizzata dal fatto che l'unità di comando presenta un invertitore (64) di marcia automatico di scuotimento, i cui segnali di uscita sono utilizzabili allo stesso modo di quelli dell'invertitore (60) di marcia manuale per il comando della valvola di commutazione (40), che l'invertitore (60) di marcia manuale e l'invertitore (64) di marcia automatico sono attivabili alternativamente mediante un selettore (66) del modo di funzionamento, e che la frequenza di commutazione di scuotimento con la quale funziona l'invertitore (64) di marcia di scuotimento può essere adeguata al numero di giri del motore di azionamento (46) in modo che il particolare condotto (14) esegua un moto rotatorio pendolante con corsa angolare limitata.