PT1296792E - Broca de perfuração - Google Patents

Description

Descrição

Broca de perfuração [0001] A presente invenção diz respeito de forma geral aos utensílios de perfuração rotativa e mais particularmente, as brocas de perfuração.

[0002] Os utensílios de perfuração e nomeadamente as brocas possuem habitualmente um corpo de forma geralmente cilíndrica terminada por uma cabeça, e que se dispõem geralmente sobre pelo menos uma parte do comprimento do seu corpo de um ou vários sulcos de evacuação helicoidais destinados a transportar os resíduos (poeiras), formados durante a perfuração, fora da zona de trabalho da cabeça e fora do buraco perfurado. Esses sulcos são constituídos habitualmente por uma ou várias rampas lisas helicoidais, que asseguram a evacuação das poeiras graças ao movimento de rotação do utensílios seguido do princípio do parafuso de Arquimedes. Nessa forma de evacuação, as poeiras de perfuração são "passivas", elas não participam no processo de evacuação.

[0003] Por experiência, sabe-se que se a capacidade de evacuação dos sulcos não for suficiente ou seja ineficaz, pode ter lugar, uma acumulação das poeiras no fundo do buraco durante a perfuração; nesse caso a granulometria desses últimos vai diminuindo e as partículas finas assim criadas acumulam-se; elas obstruem os espaços de evacuação no fundo do buraco e usam de maneira mais importante o inserto em carboneto e o aço presente na cabeça da broca e sobre o corpo do utensílio. Para além de tudo, essa acumulação de poeiras provoca no fundo do buraco um pressionar. Este último fenómeno pode participar na evacuação: com efeito, acima de um certo valor de pressão ocorre um fenómeno de abrandamento (escape) das poeiras acumuladas que são então evacuadas pela zona de trabalho. Entretanto é necessário evitar o pressionar, muito 1 importante para a deterioração, ao nível dos sulcos de evacuação uma capacidade suficiente para evitar que estes sejam obstruídos nomeadamente próximo da cabeça do utensílio; as pressões sucessivas muito importantes no fundo do buraco provocam golpes durante a perfuração no momento dos fenómenos de deterioração das poeiras acumuladas (escape); este modo de funcionamento é prejudicial às performances da broca em termos de rapidez de perfuração por um lado e em termos de longevidade por outro caso o pressionar sucessivo ao nível da cabeça da broca e/ou no corte geram percalços que participam na sua deterioração. Actualmente, sobre as brocas, esse pressionar não é canalizado e procura-se ao máximo evitar tratando simplesmente uma boa capacidade de evacuação dos sulcos [0004] Os documentos DE 3826239 A, US 2322894 A e DE 2013327 B descrevem brocas com sulcos helicoidais do género aqui descrito nas quais uma parte ou a totalidade da superfície dos ditos sulcos comportam estrias ou caneleiras, com finalidades diversas: redução da fricção, optimização da operação de corte, optimização de reafinação, transporte dos resíduos por vibração. Em todos esses documentos, as estrias ou caneleiras de fracas dimensões, correspondentes a um estado de superfície de uma broca já esboçada e o seu efeito, é o de uma acçâo de superfície. A obtenção das ditas estrias ou caneleiras pode também representar uma operação complexa e cautelosa, na produção dessas brocas.

[0005] Face ao estado da técnica, o objectivo da invenção é melhorar as performances dos utensílios de perfuração, em termos de rapidez e longevidade tudo para permitir uma redução dos custos de produção dos utensílios referidos.

[0006] Para esse efeito a invenção tem essencialmente como objectivo uma broca de perfuração na qual os sulcos de evacuação são delimitados, sobre pelo menos uma parte do 2 seu comprimento, por uma sucessão de facetas ligadas umas às outras.

[0007] Desta forma, a ideia principal da invenção reside no facto dos sulcos de evacuação das poeiras, que resultam do material perfurado pelo utensílio, não serem constituídos por uma forma helicoidal contínua, mas sim por pequenas faces sucessivas, as ditas faces ligadas umas às outras, podendo representar formas diversas. Mais particularmente as facetas são obtidas pela produção de múltiplos sulcos, seguidas de geradoras helicoidais, ou não, que seguem uma trajectória afastando-se e aproximando-se alternativamente, regularmente ou não, do eixo de longitudinal da broca. Essas geradoras que são deslocadas angularmente e/ou axialmente umas em relação às outras, permitem gerar sulcos de evacuação das poeiras. As formas das facetas definem os sulcos de evacuação, podendo ser regulares ou não regulares, planas côncavas ou convexas e mais ou menos complexas. As facetas podem ser ligadas umas às outras por arestas afiadas, ou por raios de ligação de forma convexa ou côncava.

[0008] Mais particularmente uma sucessão de facetas é arranjada de maneira a formar sobre toda ou apenas parte do comprimento de cada sulco de evacuação uma alternância de porções de profundidade e/ou largura de menor importância, conhecidas como "corredores de compressão" e porções de profundidade e/ou largura mais importante, conhecidas como "câmaras de depressão". Estas variações de profundidade e/ou largura podem ser mais ou menos regulares, ou, pelo contrário, aleatórias.

[0009] Uma tal configuração permite, no momento de utilização da broca, explorar e manter localmente, nos sulcos de evacuação, um fenómeno de pressionar e despressionar as poeiras de perfuração para melhorarem a sua evacuação. Desta forma num primeiro momento a poeira é 3 comprimida ao nível dos "corredores de compressão", acumulando assim energia; seguidamente há restituição dessa energia armazenada, durante o abrandamento da poeira ao nível das "câmaras de depressão". Para mais o controlo constante do pressionar das poeiras de perfuração, ao longo de todo o corpo do utensílio, impede que estas não caiam no fundo do buraco perfurado, sob o efeito da gravidade.

[0010] É claro que a sucessão de facetas da broca de perfuração, objecto da invenção, define a configuração espacial ou volumétrica dos sulcos dessa broca em outros termos diz-se que define a forma global da broca e que não é assimilável a um estado de superfície tal que o resultante das estrias ou caneluras nos documentos anteriores citados mais acima. Tendo em conta as explicações anteriores parece também que a sucessão das facetas produz durante a utilização da broca uma acção volumétrica e não uma acção de superfície.

[0011] Essa configuração tem também como consequência eventual fazer variar a espessura do cordão e/ou as margens (ou cordas de condução) da broca, conforme o perfil é simétrico ou não em relação ao eixo longitudinal do utensílio. Neste último caso, as irregularidades ao nível das margens permitem optimizar a função de condução da broca (peia presença de zonas "largas") no furo, limitando ao mesmo tempo a fricção contra as paredes do furo (pela presença de zonas "estreitas"). Para mais nas zonas onde as margens são largas , obtém-se um suporte de resistência à compressão ao nível dos raios de ligação ou ligações de uma outra forma, que constituem os "corredores de compressão".

[0012] Graças ao seu funcionamento e nomeadamente ao efeito de pôr em pressão / depressão mantida, o processo de evacuação das poeiras é reforçado e pode ser optimizado tornando o volume fornecido para a evacuação suficientemente importante. Obtém-se assim um melhoramento 4 da rapidez da perfuração, que permite ele mesmo melhorar a longevidade da broca, a melhor evacuação das poeiras limitando os esforços sobre o corpo do utensílio.

[0013] Além disso, já que os sulcos de evacuação das brocas clássicas são obrigatoriamente obtidos por um acabamento à máquina helicoidal contínuo, as facetas delimitantes dos sulcos de evacuação da broca, objecto da invenção são realizáveis por uma passagem rectilínea ou não de um ou vários instrumentos com retirada de matéria, mas também por procedimentos de deformação da matéria que constitui o corpo da broca nomeadamente devido à forja, o que pode reduzir os custos de produção das brocas em questão.

[0014] A invenção será melhor compreendida com a ajuda da descrição que se segue, com referência ao desenho esquemático, anexado, representando a título de exemplo, algumas formas de execução dessa broca de perfuração.

Figura 1 é uma vista de lado de uma breca segundo a invenção, numa primeira forma de produção;

Figura 2 é uma vista parcial em perspectiva, em escala aumentada, mostrando o detalhe da região da cabeça da broca da figura 1;

Figura 3 é um outra vista de lado dessa broca, seguindo a seta F1 da figura 1;

Figura 4 é uma vista em corte transversal da mesma broca, seguindo V-IV da figura 3;

Figura 5 é um outra vista em corte transversal, seguindo V-V da figura 3;

Figura 6 é uma vista de lado de uma broca segundo a invenção, numa segunda forma de produção;

Figura 7 é uma vista parcial em perspectiva, em escala aumentada, mostrando o detalhe da região da cabeça da broca da figura 6;

Figura 8 é um outra vista de lado dessa broca, seguindo a seta F2 da figura 6; 5

Figura 9 é uma vista em corte transversal da mesma broca, seguindo IX-IX da figura 8;

Figura 10 é um outra vista em corte, seguindo X-X da figura 8;

Figura 11 é uma vista de lado de uma broca segundo a invenção, numa terceira forma de produção;

Figura 12 é uma vista parcial em perspectiva, em escala aumentada, mostrando o detalhe da região da cabeça da broca da figura 11;

Figura 3 é um outra vista de lado dessa broca, seguindo a seta F3 da figura 11;

Figura 14 é uma vista em corte transversal da mesma broca, seguindo XIV-XIV da figura 13;

Figura 15 é um outra vista em corte transversal, seguindo XV-XV da figura 13;

Figura 16 é uma vista de lado de uma broca segundo a invenção, numa quarta forma de produção;

Figura 17 é uma vista parcial em perspectiva, em escala aumentada, mostrando o detalhe da região da cabeça da broca da figura 16;

Figura 18 é um outra vista de lado dessa broca, seguindo a seta F4 da figura 16;

Figura 19 é uma vista em corte transversal da mesma broca, seguindo XIX-XIX da figura 18;

Figura 20 é um outra vista em corte transversal, seguindo XX-XX da figura 18.

[0015] As figuras representam diferentes formas de produção de uma broca de perfuração, compreendendo de forma geral um corpo de broca 2 de forma cilíndrica terminado numa extremidade por uma cabeça 3 fornecida de um inserto em carboneto 4, enquanto que na outra extremidade (não visível) do corpo da broca 2 está previsto para o seu aperto. Sobre pelo menos uma fracção do comprimento do corpo da broca 2, a partir da cabeça 3, estendem-se os 6 sulcos de evacuação 5 de forma geralmente helicoidal, que servem para a evacuação das poeiras durante a perfuração de um furo pela broca. Os sulcos de evacuação 5 são separados uns dos outros por partes em relevo 6 de forma geralmente helicoidal, designados habitualmente como "margens" [0016] Segunde a invenção, cada sulco de evacuação 5 é delimitado, por uma sucessão de facetas 7. mais particularmente na primeira forma de produção ilustrada nas figuras 1 a 5, as facetas 7 dos sulcos de evacuação 5 estão ligadas umas às outras por zonas de ligação 8 que possuem um certo raio de carboneto.

[0017] As margens 6 apresentam, quanto a elas, uma alternância regular ou irregular de zonas estreitas9 e de zonas largas 10.

[0018] No exemplo representado nas figuras 1 a 5, a broca possui dois sulcos de evacuação 5 e 5' e as formas anteriormente descritas, tanto para esses sulcos 5 e 5' como para as margens 6, repetem-se conforme um passo P.

[0019] Durante a utilização da broca, as facetas 7 dos sulcos de evacuação 5 e 5' constituem, com a parede em que a broca furou um buraco, "câmaras de depressão" enquanto que as zonas de ligação 8 fazem o papel de "corredores de compressão".

[0020] Os dois sulcos 5 e 5', com as suas facetas 7 e os seus raios de ligação 8, sãc aqui realizados por um acabamento na máquina de corte multisulcos, seguido de geradoras helicoidais que seguem uma trajectória em que se afastam e aproximam alternadamente, com regularidade ou não, do eixo longitudinal da broca, as suas geradoras estando deslocadas angularmente e axialmente de um sulco a outro, para engendrar formas especificas de sulcos de evacuação 5 e 5', com as suas facetas 7 e os seus raios de ligação 8. 7 [0021] As figuras 6 a 10 ilustram uma primeira variante da broca objecto da invenção, os elementos correspondentes aos descritos anteriormente e sendo designados pelos mesmos marcadores numéricos.

[0022] Nessa variante, o corpo da broca 2 apresenta quatro sulcos de evacuação 5, 5', 5'' e 5''', de aspecto geralmente helicoidal. Esses sulcos são caracterizados por facetas 7 sucessivas, de perfil arredondado, que se ligam seguidamente às linhas 8' formando arestas, sem raio de ligação. Para mais, de um sulco a outro as geradoras que definem as facetas 7 e as suas ligações 8' apresentam um deslocamento axial, mas não possuem qualquer deslocamento angular.

[0023] As figuras 11 a 15 ilustram uma segunda variante, próxima da forma de realização das figuras 6 a 10 e comportam ainda, em particular, um corpo da broca 2 com quatro sulcos de evacuação 5, 5', 5'' e 5'''. As facetas 7 desses sulcos comportam, aqui também, ligações 8' sem raio, e elas são definidas por geradoras que apresentam um deslocamento axial, mas não possuem qualquer deslocamento angular, de um sulco para o próximo. Contrariamente ao anterior exemplo de produção, os sulcos de evacuação 5 a 5''' não possuem, neste caso, um perfil arredondado.

[0024] Enfim as figuras 16 a 20 ilustram uma terceira variante, na qual o corpo da broca 2 apresenta três sulcos evacuação 5, 5' e 5'', com facetas 7 comportando ligações 8' sem raio, e definidas por geradoras que apresentam um deslocamento axial, mas não possuem qualquer deslocamento angular, de um sulco para o próximo. Os sulcos de evacuação 5, 5' e 5'' possuem, neste caso, um perfil não arredondado.

[0025] Não se afastando do quadro da invenção, de tal forma que é definido pelas reivindicações anexas: - modificando o nome dos sulcos de evacuação das poeiras, tratadas no corpo da broca, onde a 8 conformação da cabeça dessa broca e do seu inserto em carboneto, até mesmo suprimindo esse inserto; - modificando o nome das facetas delimitantes os ditos sulcos, ainda que as formas dessas facetas, que podem ser simples ou complexas, estendidas ao longo do comprimento ou da largura, planas ou côncavas ou convexas, etc... - realizando as ligações entre facetas segundo todos os raios de curvatura podendo ir de um valor nulo (correspondente à aresta afiada) até valores elevados; - realizando as facetas e as suas ligações por todos os procedimentos de acabamento à máquina ou de enformação; - destinando e adaptando esta broca à perfuração de todos os tipos de materiais: pedra, betão, metal...

Lisboa, 19 de Março de 2007 9

Claims (6)

1. Reivindicações 1. A broca de perfuração, possuindo um corpo (2) de forma geralmente cilíndrica terminado por uma cabeça (3) e dispondo, sobre pelo menos uma parte do comprimento do seu corpo (2), um ou mais sulcos de evacuação (5) geralmente helicoidais caracteriza-se pelo sulco ou sulcos de evacuação (5) serem delimitados, sobre pelo menos uma parte do seu comprimento, por uma sucessão de facetas (7) ligadas umas às outras.
2. 2. A broca de perfuração conforme a reivindicação 1 caracteriza-se pelas facetas (7) dos sulcos de evacuação (5) estarem ligadas umas às outras por arestas afiadas (8' ) . A broca de pe rfuração conforme a reivindicação 1 caracteriza-se pelas facetas (7) dos sulcos de evacuação (5) estarem ligadas umas às outras por raios de ligação (8), de forma convexa ou côncava.
3. 4. A broca de perfuração conforme qualquer uma das reivindicações 1 a 3 caracteriza-se pela sucessão de facetas (7) ser arranjado de tal maneira a formar sobre toda ou apenas parte do comprimento de cada sulco de evacuação (5) uma alternância de porções profundidade e/ou largura de menor importância, conhecidas como "corredores de compressão" e porções de profundidade e/ou largura mais importante, conhecidas como "câmaras de depressão".
4. 5. A broca de perfuração conforme qualquer uma das reivindicações 1 a 4 caracteriza-se pelas margens (6) de aspecto geralmente helicoidal, separando os sulcos de evacuação (5) exibem uma alternância de regiões apertadas (9) uniformes e não uniformes e regiões mais largas (10) .
5. 6. A broca de perfuração conforme qualquer uma das reivindicações 1 a 5 caracteriza-se pelas geradoras que 10 definem as facetas (7) e as suas ligações (8, 8') apresentam um deslocamento axial e um deslocamento angular, de um sulco (5) para o próximo.
6. 7. A broca de perfuração conforme qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracteriza-se pelas geradoras que definem as facetas (7) e as suas ligações (8, 8' ) apresentam um deslocamento axial, mas não possuem qualquer deslocamento angular, de um sulco (5) para c próximo. Lisboa, 19 de Março de 2007