PT685301E

PT685301E - Maquina de percussao hidraulica com frequencia de percussao e energia de percussao regulaveis sem escalonamento

Info

Publication number: PT685301E
Application number: PT95108205T
Authority: PT
Inventors: Dieter Gude
Original assignee: Deilmann Haniel Gmbh
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 2000-05-31
Also published as: ATE188159T1; PL308855A1; EP0685301A1; JPH0886182A; PL177496B1; US5667022A; DE4419499A1; JP3419591B2; ES2142425T3; EP0685301B1; DK0685301T3; DE59507505D1

Description

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DESCRIÇÃO "MÁQUINA DE PERCUSSÃO HIDRÁULICA COM FREQUÊNCIA DE PERCUSSÃO E ENERGIA DE PERCUSSÃO REGULÁVEIS SEM ESCALONAMENTO" A invenção refere-se a uma máquina de percussão hidráulica com uma carcaça que serve de encabadouro à extremidade da linha de tubos e que comporta o mecanismo de rotação para essa linha de tubos, carcaça essa que aloja um pistão de percussão que actua sobre a linha de tubos e que executa um movimento de vaivém dentro de uma furação interior da carcaça, pistão esse que é reversível e isto por intermédio de uma válvula de distribuição rotativa com motor de movimento rotativo, estando a válvula de distribuição rotativa e o motor de movimento rotativo localizados independentemente do pistão de percussão na carcaça ou no interior da mesma.

Uma máquina de percussão hidráulica ficou a ser conhecida pela patente DE-OS 22 06 014.6. Nesta máquina de percussão o dispositivo necessário à inversão do movimento tem a configuração de uma válvula de distribuição rotativa, que envolve o pistão de percussão propriamente dito. Abstraindo do comando necessário para este dispositivo, um inconveniente substancial do mesmo reside no facto de só este tipo de construção por si requerer uma máquina com dimensões totais bastante significativas. Também se verificou ser inconveniente que a regulação prevista fazer com que a potência varie com a alteração da frequência de percussão, o mesmo acontecendo com a energia de percussão, de modo que o comando no seu todo é relativamente impreciso. O mesmo se aplica também ao dispositivo de acordo com a patente DE-OS 43 28 278.4, na qual a válvula de distribuição rotativa se encontra novamente disposta de modo a envolver o pistão de percussão. A válvula é accionada por um motor eléctrico, que serve simultaneamente para 1

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L·, ^—ç· efectuar o deslocamento da linha de tubos, sendo também possível, através do deslocamento das rodas dentadas que engrenam umas nas outras, uma separação entre o accionamento da válvula de distribuição rotativa e o sentido de rotação da linha de tubos. 0 equipamento previsto dispõe portanto de ligações mecânicas que se encontram nomeadamente a cargo também de rodas dentadas, o que por sua vez condiciona uma maior complexidade de fabrico e nomeadamente acarreta uma determinada interdependência da frequência de percussão, da energia de percussão e da potência de percussão. 0 fundamental contudo é que não é possível realizar furações de alongamento ou então utilizar diferentes brocas de martelo com diferentes características, devido ao facto de a instalação total, uma vez fabricada de uma certa maneira, ter de ser utilizada exactamente dessa maneira. Numa máquina de percussão movida a ar comprimido (US-PS 1 946 989) a válvula de distribuição rotativa e o motor de movimento rotativo, se bem que fixados na carcaça e ligados ao pistão de percussão por intermédio de canais, são contudo ligados de tal maneira que ambos são abastecidos simultaneamente por intermédio da mesma fonte de pressão. Não é possível obter uma regulação independente da frequência de percussão e da pressão de trabalho.

Por este motivo a invenção tem o objectivo de criar uma máquina de percussão que disponha de um comando adaptável de maneira simples e fácil a diferentes requisitos.

De acordo com a invenção, este objectivo atinge-se fazendo com que a válvula de distribuição rotativa esteja ligada de maneira a não depender do motor de movimento rotativo, que aqui tem a forma de um motor de accionamento hidráulico, e isto por um lado através de canais que comunicam com as bombas e a ligação ao tanque e por outro com as superfícies de pistão conformadas de ambos os lados do pistão de percussão, e fazendo ainda com que o motor de movimento rotativo disponha de uma conduta de abastecimento própria. Diferindo do estado actual da técnica é possível 2 Γ u, t com uma forma de construção deste tipo obter antes de mais uma forma de construção relativamente compacta, uma vez que se torna possível configurar e posicionar a válvula de distribuição rotativa de maneira absolutamente independente da respectiva máquina de percussão. Esta válvula não envolve o pistão de percussão, representando em vez disso um componente construtivo separado que será então ligado ao pistão de percussão através dos correspondentes canais, isto é, de forma unicamente hidráulica e não de maneira mecânica, como acontecia anteriormente. A válvula de distribuição rotativa em si está configurada de tal maneira que é possível conseguir de forma relativamente rápida uma comutação ou um ajuste da máquina de percussão no seu todo. Para além da forma de construção compacta ou melhor das cotas exteriores reduzidas, a válvula de distribuição rotativa permite nomeadamente, em conjugação com o motor de movimento rotativo com accionamento independente, uma regulação sem escalonamento da frequência de percussão e da energia de percussão, a potência constante. Deste modo uma máquina de percussão não só se torna bastante mais versátil, distinguindo-se ainda e também por um comando muito apropriado e de grande efeito prático.

Uma forma de configuração conveniente da invenção prevê que a válvula de distribuição rotativa comporte uma caixa de comando ligada de maneira amovível à carcaça da máquina. A ligação amovível entre a caixa de comando e a carcaça da máquina ou a válvula de distribuição rotativa e em última análise com o pistão de percussão faz com que um cornando deste tipo possa ser montado em praticamente todo e qualquer martelo electropneumático ou então é possível realizar sem problemas um serviço adaptado ao padrão de perfuração existente em cada caso. A válvula de distribuição rotativa pode deste modo ser também utilizada em martelos electro-pneumáticos de grandes dimensões, como por exemplo em martelos de demolição, podendo estes para o efeito ser construídos com dimensões invariavelmente pequenas, possibilitando deste modo a sua aplicação precisamente nestas máquinas de grandes dimensões, uma 3 Γ L-Ci vez que a válvula em si pode ser realizada com medidas totalmente independentes do tamanho construtivo do pistão de percussão. Outra vantagem reside no facto de se tornar possível efectuar perfurações de alongamento com uma máquina de percussão deste género, uma vez que de maneira vantajosa é possível desligar o mecanismo de percussão para se poder efectuar a fixação ou a ligação de um novo tubo de perfuração sem que isso acarrete inconvenientes para o mecanismo de percussão.

Uma outra forma de realização conveniente prevê que a válvula de distribuição rotativa esteja envolvida por um bucim de comando disposto no interior da caixa de comando, bucim esse que comporta orifícios de comando configurados em correspondência com os orifícios de comando previstos na válvula de distribuição rotativa e configurados ainda à maneira de rasgos de comando. Os orifícios de comando por sua vez encontram-se ligados aos canais de ligação à bomba e ao tanque. Por intermédio do bucim de comando que envolve a válvula de distribuição rotativa é praticamente possível manter aberta a comunicação com o correspondente canal durante o movimento giratório da válvula de distribuição e sem que durante este tempo possam surgir faltas de vedação ou outros problemas. Em vez disso dispõe-se imediatamente do fluido sob pressão no correspondente canal, logo após os correspondentes orifícios de comando terem sido posicionados frente aos respecti-vos orifícios de comando do bucim de comando ou então o referido fluido pode escoar-se, já despressurizado, através do respectivo canal. Isto faz com que em cada caso se possa efectuar o comando de forma muito precisa, muito rápida e de tal maneira que a potência se mantém sempre constante. Nesta configuração os orifícios de comando existentes tanto na válvula de distribuição rotativa como no bucim de comando estão harmonizados uns com os outros, também em termos de dimensões, de tal maneira que as quantidades de fluido hidráulico necessárias para iniciar e realizar cada operação de comando se encontram sempre disponíveis a curto prazo. A configuração sob a forma de rasgos de comando faz com 4

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L-Cj que os orifícios de comando utilizados permitam predefinir com exactidão o ponto de actuação ou então o ponto de abertura preestabelecido.

Para poder meter em carga, isto é, para por a rodar também a válvula de distribuição rotativa propriamente dita de maneira diferenciada e isto em conformidade com as condições exigidas, a invenção prevê que o motor de movimento rotativo da válvula de distribuição rotativa se encontre ligado de maneira amovível com a caixa de comando e possa ser ajustado sem escalonamento. Isto permite substituir unicamente o motor de movimento giratório e isto no mais curto intervalo de tempo, de modo que também a capacidade da correspondente válvula de distribuição rotativa pode ser bem adaptada aos pressupostos de cada caso. Uma vez que a velocidade do motor de movimento rotativo pode ser ajustada sem escalonamento, é possível adaptar de maneira relativamente simples a máquina de percussão a condicionalismos diferentes.

Suficientemente rápido por um lado e disponibilizando por outro os débitos necessários será uma válvula de distribuição rotativa em que os orifícios de comando na extremidade contrária à do motor de movimento rotativo da válvula de distribuição rotativa e que estabelecem a comunicação entre aquela válvula e o canal de ligação ao pistão de percussão, tenham a configuração de fura-ções. As furações abrem de forma um pouco mais lenta do que os rasgos longitudinais existentes na válvula de distribuição rotativa, mas essa abertura é mesmo assim suficiente, uma vez que primeiro se torna necessário que o fluido sob pressão entre no canal interior da válvula de distribuição rotativa, tratando-se, no que se refere a esse canal interior, de uma furação cega existente na válvula de distribuição rotativa. Além disso o líquido sob pressão passa através desta furação da válvula de distribuição rotativa para o canal, havendo de qualquer das maneiras nesse canal fluido sob pressão, de modo que a pressão requerida é criada num intervalo de tempo relativamente curto. 5 p

Para se poder dispor de um pistão de percussão com uma força de impacto tão grande quanto possível prevê-se que o pistão de percussão esteja equipado de dois segmentos de pistão configurados com um determinado afastamento entre si, apresentando o segmento de pistão virado para o lado contrário ao da extremidade de percussão em forma de tronco de cone uma maior superfície do que a área da extremidade de percussão virada para o segmento de pistão, cuja superfície se encontra permanentemente em comunicação com a tomada da bomba, através do canal. Através desta configuração especial e da comunicação permanente com a tomada da bomba consegue-se assegurar que o pistão de percussão, atingida a sua posição de trabalho inferior, volte sempre de maneira quase automática à sua posição de trabalho superior, uma vez que a pressão da bomba se faz sentir num intervalo de tempo correspondentemente curto. 0 pistão de percussão propriamente dito dispõe de um comprimento correspondentemente grande, sendo mesmo assim leve e podendo também ser bloqueado dentro de cursos relativamente curtos, se os segmentos de pistão forem correspondentemente configurados e apropriadamente dispostos um em relação ao outro. Os dois segmentos de pistão apresentam além disso a vantagem de só se tornar necessário adelgaçar um pouco a extremidade superior do pistão, mantendo quase inalterado o diâmetro da furação no interior da carcaça, para poder disponibili2ar as superfícies de diferentes dimensões.

Mais acima já se explicou que o pistão de percussão está equipado de dois segmentos de pistão para deste modo poder, entre outras coisas, preestabelecer também uma medida suficientemente grande para o comprimento do pistão de percussão. Para poder então despressurizar de maneira rápida e precisa a almofada de pressão existente nomeadamente de ambos os lados do segmento de pistão associado à extremidade de impacto, prevê-se por parte da invenção que de ambos os lados do segmento de pistão, que se encontra permanentemente ligado à tomada da bomba através do canal, exista uma ligação com uma furação de descarga da pressão. Isto 6 Γ faz com que tanto no curso de subida como também no curso de descida se consiga descarregar tão rapidamente a almofada de pressão que de outro modo se iria formar à frente do correspondente segmento de pistão inferior, que não é possível verificar-se um efeito que se oponha ao movimento do pistão de percussão. Estas furações de descarga da pressão vão dar ao canal de ligação com o tanque, de modo que o fluido libertado é escoado no mais curto intervalo de tempo, saindo para fora da carcaça da máquina.

Para poder também monitorizar continuamente as condições de pressão reinantes numa máquina de percussão deste tipo, a invenção prevê que os canais que vão dar à tomada da bomba ou à ligação com o tanque, bem como com o pistão de percussão, se encontrem adicionalmente em comunicação com a parede exterior da carcaça através de furações em forma de ramal. Deste modo é possível ligar naqueles pontos a qualquer momento um aparelho de medida, que permite vigiar com precisão não só os débitos como também nomeadamente o valor da pressão reinante. Se as medidas deste tipo forem julgadas temporariamente desnecessárias ou forem mesmo indesejáveis, é possível sem problemas tapar as furações em forma de ramal existentes na parede exterior da carcaça, sendo deste modo possível evitar, sem que haja problemas, uma falta de vedação nesta área. Do ponto de vista teórico é evidentemente também possível imaginar uma ligação destas furações em forma de ramal a mangueiras que fazem refluir de novo o fluido sob pressão que sai para o tanque, sem que seja de temer uma inquinação do meio ambiente .

Nas máquinas de percussão do tipo em questão podem surgir fortes vibrações, que conduzem a uma desregulação inadvertida. De acordo com a invenção impede-se este fenómeno fazendo com que o comando por meio da válvula de distribuição rotativa e do motor de movimento rotativo esteja equipado de uma lubrificação centralizada comandada por intermédio de uma válvula com válvula piloto, que apresenta entre a alavanca de comando e os tuchos uma 7 p L·, ^ alavanca de saída que por um lado sujeita alternadamente à carga os tuchos ou é submetido à carga pelos mesmos e por outro lado é influenciada por um elemento de bloqueio guiado ao longo de um quadrante e ligado à alavanca de comando, no que o elemento de bloqueio está equipado de várias unidades de peças de bloqueio que se podem deslocar umas em relação às outras. Numa válvula piloto hidráulica configurada desta maneira a unidade de comando piloto fica antes de mais totalmente inalterada. Sobre esta unidade de comando piloto ou dentro da mesma monta-se um dispositivo de regulação que está configurado de tal maneira que é impossível haver uma desregulação por si próprio, por mais fortes que as vibrações sejam. A alavanca de saída é bloqueada por intermédio da força que se faz sentir no tucho e na mola, de tal maneira que se torna impossível mover inconscientemente a válvula. Em vez disso torna-se necessário actuar a alavanca de comando para levantar o bloqueio da alavanca de saída e para seguidamente poder mover conscientemente a válvula de comando piloto. Neste tipo de válvula de comando piloto recorre-se a um elemento que em princípio já é bem conhecido e que sob a forma de elemento mecânico autoblo-queante foi originalmente desenvolvido e utilizado para sistemas de comando de aviões. De maneira habilidosa bloqueia-se automaticamente com este sistema a força de reposição sem utilizar para tal catracas, linguetas, madeiras de atrito ou dispositivos similares, tornando-se o autobloqueio tanto mais seguro quanto maior for a força de reposição. Através das unidades de peças de bloqueio móveis umas em relação às outras efectua-se um bloqueio controlado por meio dos tuchos ou das molas associadas aos mesmos com uma ampliação tal que se consegue assegurar um bloqueio eficaz, mesmo em condições extremas.

Para o mecanismo de rotação aplica-se um motor melhorado de duas velocidades para deste modo assegurar uma comutação automática para o modo de funcionamento mais vantajoso em cada caso. Para este efeito o mecanismo de rotação para a linha de tubos apresenta um motor de movimento rotativo controlado por intermé- 8 Γ U, τ'"· ^ dio de um automatismo de duas velocidades, a cuja válvula piloto se encontra associada uma válvula de comando, por intermédio da qual essa válvula de comando recebe permanentemente óleo de comando e cujo motor dispõe de uma conduta de controlo e de um pressostato ajustado para uma pressão inferior PI e um pressosta-to ajustado para uma pressão superior P2, estando cada um dos pressostatos ligado à válvula de comando através de um relé de comutação e estando intercalado no circuito um relé temporizado ajustável com auto-retenção» Deste modo é antes de mais possível, de forma vantajosa, operar de maneira inteiramente automática o motor hidráulico e comutar automaticamente para o modo mais vantajoso em cada caso, sem que se torne necessária a intervenção do operador. A válvula de comando é actuada por intermédio dos pressostatos ou dos relés associados àqueles pressostatos exactamente no instante em que por exemplo a pressão caiu fortemente ou então subiu fortemente de modo a tornar-se necessária uma comutação. Uma vez que as diferentes pressões se encontram ajustadas com uma precisão suficientemente grande, a correspondente comutação efec-tua-se no instante mais apropriado, não sendo possível verificar-se o efeito de stop and go, que é negativo, porque através dos relés temporizados com auto-retenção se assegura que mesmo devido a condições de pressão alteradas por virtude da operação de comutação se mantenha para um determinado instante o estado de ligação anteriormente escolhido. Tanto durante a comutação para o modo HT/LS como também para o modo HS/LT já não é possível portanto verificarem-se os problemas de stop and go atrás descritos.

Uma forma de realização deste tipo dispõe de um esquema de ligações hidráulico/electrónico. Um esquema de ligações puramente hidráulico pode ser realizado da mesma maneira, para o que os pressostatos têm a configuração de válvulas hidráulicas ajustadas por intermédio da força de molas, válvulas essas que se encontram ligadas através de uma válvula de comutação hidráulica com a válvula de comando e a jusante das quais está disposto um acumulador, bem como uma válvula de estrangulamento ajustável. Se bem 9 Γ que a complexidade do esquema de ligações seja neste caso um pouco maior, é no entanto possível assegurar com a mesma segurança que também neste caso a comutação se efectue em cada caso no instante correcto.

Os motores hidráulicos deste tipo são fabricados de modo a poderem ser operados em ambos os sentidos de rotação, de modo que é vantajoso e conveniente integrar na conduta de controlo uma válvula de inversão de sentido de marcha. Através de uma válvula de inversão deste tipo é possível assegurar a colocação em carga da conduta de controlo para os dois sentidos de rotação do motor hidráulico. A válvula de comando, que é importante para a aplicação e que está associada à válvula piloto, pode ser concretizada de maneira vantajosa fazendo com que a dita válvula de comando disponha de uma mola que define a posição de repouso e disponha ainda de um electroíman. Através da correspondente mola a válvula de comando é automaticamente levada à respectiva posição, assegurando-se um abastecimento uniforme da válvula piloto com óleo de comando, enquanto que ao aplicar uma corrente ao electroíman, a válvula é comutada contra a força exercida pela mola, de modo que o óleo de comando não pode nesse caso actuar sobre a válvula piloto, pelo que a alteração da posição hidráulica se efectua de maneira automática.

Uma comutação manual do motor hidráulico, que eventualmente se torna necessário efectuar, é possível realizar porque de acordo com uma forma de realização da invenção se prevê um comutador de modos de serviço com uma posição de automatismo e outra de comando manual, sendo as diferentes posições sinalizadas por meio de díodos luminosos. A invenção distingue-se designadamente pelo facto de ter sido criada uma máquina de percussão cuja estrutura é simples e 10

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cujo comando é muito preciso e seguro. A válvula de distribuição rotativa permite uma regulação sem escalonamento tanto da frequência de percussão como da energia de percussão, a potência constante. Já se chamou a atenção para as reduzidas medidas de construção, resultando estas medidas compactas nomeadamente do facto de o pistão poder ser localizado fora da carcaça e deste modo distanciado do pistão de percussão. Esta disposição exterior tem além disso ainda a vantagem que já foi igualmente referida, e que é a de assim se obter uma grande possibilidade de adaptação, que para além disso apresenta ainda vantagens no caso de eventualmente serem necessárias reparações. De maneira vantajosa é possível prescindir de qualquer ligação mecânica entre as partes em movimento. Em vez disso o comando efectua-se exclusivamente por intermédio de ligações não mecânicas. 0 comando em si pode ser ligado praticamente a qualquer martelo electropneumático com padrões de perfuração diferenciados, podendo ser adaptado às condições de cada caso de modo a obter-se uma versatilidade muito grande. Para além disso é ainda vantajoso que uma válvula de distribuição rotativa deste tipo possa também equipar martelos de grandes dimensões, que até à data não eram utilizados com uma válvula de distribuição rotativa que envolvia o pistão de percussão, devido às enormes dimensões destes pistões de percussão utilizados na prática, e isto devido não só ao comando propriamente dito como também e sobretudo devido as suas grandes dimensões. À parte dos valores de fecho ou dos valores de abertura precisos, que se devem à configuração especial da válvula de distribuição rotativa, deverá ainda salientar-se que é possível com uma válvula de distribuição rotativa deste tipo ou melhor com um dispositivo configurado desta maneira apropriada realizar sem problemas furações de alongamento, uma vez que é possível desligar o mecanismo de percussão durante os trabalhos de alongamento, de modo que se efectuam com o auxílio do mecanismo de movimento rotativo a ligação ou a separação dos diferentes tubos da linha de tubos. Para a optimização da máquina de percussão prevê-se além disso uma lubrificação centralizada comandada por intermédio de uma 11 válvula com válvula piloto, de modo que é impossível ocorrer uma desregulação do dispositivo de regulação ou da unidade de comando piloto, mesmo sob a acçâo das mais fortes vibrações. Trata-se neste caso de uma forma de configuração especial do automatismo, na qual a força produzida no tucho através da mola é bloqueada de tal maneira que a válvula não pode ser desajustada inadvertidamente. 0 mecanismo de movimento rotativo da linha de tubos, que tem a seu cargo uma rotação uniforme dessa linha de tubos, está equipado de um automatismo de segurança de duas velocidades, de modo que se encontra assegurada uma comutação automática no instante em que a pressão é a mais vantajosa.

Outros pormenores e vantagens do objecto da invenção resultam da descrição que se segue do respectivo desenho, no qual se encontra representado um exemplo de realização preferencial com os pormenores e as partes individuais para tal necessários. As figuras do desenho mostram:

Fig. 1 uma reprodução, em forma de esboço, de uma máquina de percussão,

Fig. 2 a máquina de percussão em corte, na posição em que é atingido o ponto final inferior e

Fig. 3 um corte correspondente ao da fig. 2, com um pistão percu-, tor levado de novo à sua posição final,

Fig. 4 um esquema de ligações (comando) do motor hidráulico,

Fig. 5 um esquema das ligações hidráulicas do motor hidráulico de duas velocidades e

Fig. 6 uma válvula de comando piloto numa vista de topo sobre a cabeça de comando piloto. 12 ' L-Cj ^ A fig. 1 mostra uma reprodução esquemática de uma máquina de percussão 1, encontrando-se a linha de tubos 2 meramente esboçada, tomando aqui a forma de uma haste de percussão a ligar à linha de tubos 2, haste essa que se encontra introduzida na carcaça 3. Esta linha de tubos 2 ou a haste de percussão, respecti-vamente, são postas a rodar por meio do mecanismo de rotação 5, de modo que a broca de coroa que se encontra na extremidade oposta da linha de tubos é continuamente levada a uma posição de percussão diferente e isto antes de cada entrada em acção do mecanismo de percussão 8. Por 7 encontra-se designado o dispositivo de recuo e por 6 o assim chamado automatismo de duas velocidades, através do qual é controlado o motor do mecanismo de rotação 5.

Igualmente e de modo genérico designa-se por 9 o comando utilizado para a inversão do movimento do pistão de percussão, não reproduzido na presente figura. 0 comando 9 é constituído por uma caixa de comando, a válvula de distribuição rotativa e o motor para o movimento rotativo. A lubrificação centralizada 10 serve para lubrificar a máquina de percussão 1. A válvula 11, que tem a configuração de uma válvula proporcional, regula a quantidade de óleo para o motor de accionamento do comando do mecanismo de percussão, enquanto que a válvula hidráulica de comando piloto 12 comanda por sua vez a válvula 11.

As fig. 2 e 3 mostram o comando 9 em corte, com a válvula de distribuição rotativa 15, o motor do movimento rotativo 16, aqui sob a forma de um motor de accionamento hidráulico, bem como a caixa de comando 18 ligada à carcaça 3 por meio dos parafusos de fixação 17.

Na caixa de comando 18 encontra-se conformado um canal 20, que estabelece a comunicação da ligação de entrada da bomba 21 com a caixa de comando 18 ou com a válvula de distribuição rota- 13 Γ tiva 15, respectivamente, bem como um canal 22 que estabelece a ligação entre a entrada do tanque 23 e a válvula de distribuição rotativa 15. Um canal 24 interliga a válvula de distribuição rotativa 15 com o pistão de percussão 25. 0 pistão de percussão 25 por sua vez encontra-se aqui equipado de dois segmentos de pistão 26, 28, apresentando o segmento de pistão 26 virado para o lado oposto ao da extremidade de percussão 27 uma maior superfície A2 do que a do segmento de pistão 28, que tem uma superfície AI. A válvula de distribuição rotativa 15 encontra-se apoiada num bucim de comando 30 que está configurado na caixa de comando 18 e que envolve aquela válvula. O bucim de comando 30 e a válvula de distribuição rotativa 15 estão equipados de orifícios de comando concordantes 31, 32, bem como 33, 34. Além disso prevê-se na extremidade 39, que fica do lado contrário ao do motor de movimento rotativo 16, um orifício de comando 35, 36 com a configuração de uma furação.

Os outros orifícios de comando 31, 32, 33, 34 encontram-se configurados à maneira de ajudas de comando 37 relativamente à furação 38, sob a forma do orifício de comando 35, 36, tendo estes rasgos de comando 37 ou os correspondentes furos longos a vantagem de poder ser predefinido um ponto de abertura muito preciso ou bem definido.

Além disso prevêem-se na carcaça 3 as furações de descarga de pressão 41, 42 dispostas de ambos os lados do segmento de pistão 28, para deste modo poder escoar rapidamente a pressão criada durante o movimento de vaivém do pistão percutor 25. Por esse motivo as furações de descarga de pressão encontram-se ligadas entre si e com o canal 22, pelo que estão em comunicação com a ligação de entrada do tanque 23. 14 p ^^

Além disso a carcaça 3 prevê várias furações 43, 44, 45, formando ramais, que proporcionam uma ligação dos canais 20, 21 e 24 até à parede exterior da carcaça 46. Isto permite a qualquer momento monitorizar a pressão ou a subida de pressão nestes canais e deste modo também na zona do pistão de percussão 25. A pressão reinante na ligação de entrada da bomba 21 e deste modo no canal 20 move o pistão de percussão 25, através da incidência da pressão sobre a superfície Al, para a posição superior. Simultaneamente a pressão incide sobre a válvula de distribuição rotativa 15. O motor do movimento de rotação 16 imprime um movimento rotativo à válvula de distribuição rotativa 15. Através desta rotação cria-se, por intermédio dos rasgos de comando 37, isto é, através dos orifícios de comando 33, 34 e a furação interior 29, uma ligação com o canal 24. Isto faz com que o pistão de percussão 25 receba pressão na sua superfície A2.

Uma vez que a superfície A2 é maior do que a superfície Al, o pistão de percussão 25 é impelido para a posição inferior que se depreende da fig. 2. A continuação da rotação da válvula de distribuição rotativa 15 faz agora com que o orifício de comando 33 seja fechado. A ligação entre a entrada da bomba 21 e a superfície A2 do pistão de percussão 25 está interrompida. Através dos orifícios de comando 31, 32 cria-se agora a ligação entre a superfície A2 e a ligação ao tanque 23.

Uma vez que a superfície Al está permanentemente sujeita à pressão hidráulica, o pistão de percussão 25 é movido para a sua posição superior. A variação da velocidade de rotação da válvula de distribuição rotativa 15 altera sem escalonamento a frequência de percussão e a energia de percussão do pistão de percussão 25 e isto mantendo constante a potência do mecanismo de percussão hidráulico . 15 V Π

Na extremidade de inserção ou na extremidade contrária à da linha de tubos 2 da carcaça 3 a extremidade superior do pistão de percussão 25 encontra-se dentro de uma câmara 48 que, da maneira habitual, está preenchida com azoto. 0 azoto encontra-se a uma pressão de cerca de 10 bar. A fig. 4 mostra um esquema de ligações, encontrando-se reproduzido mais ou menos a meio do esquema o comutador de modos de serviço 201, através do qual é possível activar vários modos de serviço, que são por um lado a posição 1 com a actuação manual do modo HS/LT e por outro a posição 2 com a actuação manual do modo HT/LS e finalmente a actuação automática, que neste caso é designada pelo automatismo de duas velocidades 6. Na descrição que se segue não serão consideradas as duas posições 1 e 2 com a actuação manual, já que estas só se encontram previstas para casos ex-cepcionais. O comutador de modos de serviço 201 encontra-se portanto na posição de automatismo de duas velocidades. Os contactos 214, 215 e 216, bem como 217 do comutador de modos de serviço estão fechados, o que se reconhece claramente na fig. 4. Nesta posição o electroíman 202 da válvula de comutação 203 está isento de tensão. A válvula de comutação 203 encontra-se na sua posição de repouso 204.

Encontra-se assegurada a livre passagem do óleo de comando através da conduta de óleo de comando 205, 206 com destino à válvula piloto 207 do motor hidráulico 208. A válvula piloto 207, que recebe pressão por meio do óleo que circula nas condutas de óleo de comando 205, 206, comuta o motor hidráulico 208 para o modo HS/LT, que pode também ser designado pelo modo de marcha rápida .

Quando o binário do motor hidráulico 208 sobe durante o seu funcionamento, aumenta a pressão hidráulica nas condutas 218, 219 16

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t ou 220, 221, respectivamente, e deste modo também na conduta de controlo 222, e isto na dependência do sentido de rotação do motor hidráulico 208. A função da válvula de inversão 223 na conduta de controlo 222 é a de assegurar que a conduta 222 se encontre em carga para ambos os sentidos de rotação do motor hidráulico 208. Quando a pressão hidráulica na conduta de controlo 222 atingir a pressão PI ajustada no pressostato 224, os contactos 225, 226 são fechados, o relé 227 é actuado, ao que fecham os contactos 228, 229 e 230, 231. Este facto é sinalizado pelo díodo luminoso 233.

Quando a pressão continuar a subir devido ao aumento da carga a que o motor hidráulico 208 está sujeito e a pressão P2 ajustada no pressostato 234 for atingida, este pressostato faz actuar os contactos 235, 236. Este facto é sinalizado pelo díodo luminoso 244. É activado o relé temporizado 237. Os contactos 238, 239 fecham. Isto faz com que o relé temporizado 232 seja excitado e os contactos 240, 241 e 242, 243 (auto-retenção do relé temporizado 232) sejam fechados. Uma vez que os contactos 214, 215 e 216, 217 do comutador de modos de serviço 201 estão fechados, o electroiman 202 da válvula de comutação 203 recebe tensão de rede. A válvula de comutação 203 comuta para a posição 211. Este facto é sinalizado pelo díodo luminoso 212. A ligação entre as condutas de óleo de comando 205, 206 e a válvula piloto 207 do motor hidráulico 208 está interrompida. O óleo da conduta de óleo de comando 206, entre a válvula de comutação 203 e a válvula piloto 207 do motor hidráulico 208, é escoado para o tanque 213. A válvula piloto 207 do motor hidráulico 208 está despressurizada. Por esse motivo o motor hidráulico 208 comuta portanto para o modo HT/LS.

Devido à operação de comutação do motor' hidráulico 208 do modo HS/LT para o modo HT/LS a pressão hidráulica nas condutas 218, 219 e 220, 221 (conforme o sentido de rotação do motor hidráulico 208) e na conduta de controlo 222 cai durante o interva- 17 ^ L-Cj . lo de tempo TI abaixo das pressões PI e P2 ajustadas nos pressos-tatos 224, 234. A queda de pressão nas condutas é consequência da estrutura construtiva de um motor hidráulico 208 deste tipo. A pressão P2 do pressostato 234 está ajustada para um valor máximo próprio do sistema. A pressão ajustada P2 é maior do que a pressão Pl. 0 pressostato 234 abre os contactos 235, 236, ao que deixa de haver tensão no relé 237, o que faz com que os contactos 238, 239 abram. Os contactos 240, 241 e 242, 243 permanecem fechados (auto-retenção do relé temporizado 232). Os contactos 225, 226 do pressostato 224 abrem. Isto faz com que haja falta de tensão no relé 27, ao que os contactos 228, 229 e 230, 231 abrem durante o intervalo de tempo TI (a abertura dos contactos 228, 229 activa a contagem de tempo do relé 232) . A auto-retenção do relé 232 deve encontrar-se assegurada durante pelo menos este intervalo de tempo Tl, caso contrário deixa de haver tensão no electroiman 202 da válvula de comutação 203, ao que a válvula piloto 207 do motor hidráulico 208 volta a comutar para o modo HS/LT. Esta operação de comutação do modo HT/LS para o modo HS/LT e vice-versa iria repetir-se continuamente (efeito de stop and go). Nestas condições não seria possível conseguir um serviço contínuo de perfuração. A auto-retenção integrada faz contudo com que o efeito de stop and go seja inibido. A auto-retenção é conseguida através do relé temporizado 232, relé esse que dispõe de uma regulação da temporização. 0 esquema de ligações do motor hidráulico de comando hidráulico da fig. 5 corresponde na mais larga medida ao da fig. 4. Também neste caso o electroiman 247 da válvula de comutação 248 está sem tensão durante a actuação manual do modo HS/LT. A válvula de comutação 248 é levada à sua posição de repouso 249 por intermédio da mola 277. A pressão hidráulica reinante na conduta de controlo 222 durante o serviço do motor hidráulico 208 está bloqueada . 18 ? Γ

Por 250 referencia-se mais outra posição de serviço, por 251 a conduta de ligação ao tanque, por 252 uma válvula, por 253 a posição de repouso e por 254 mais outra posição. 0 facto é que a válvula de comutação 248 comuta para a posição 250, as válvulas 203, 252 e 257 encontram-se na sua posição de repouso e a válvula 262 na posição 263. As condutas 268, 269, 270, os acumuladores hidráulicos 271, 272 e as cabeças de comando 255, 260 são des-pressurizados na posição de repouso 249 da válvula de comutação 248 por intermédio da conduta de ligação ao tanque 251. As válvulas 252, 257 são levadas à sua posição de repouso por meio das molas 278, 279. Através da posição de repouso do 257 são despres-surizadas, através .da conduta de ligação ao tanque 261, a conduta 273 e a cabeça de comando 265 da válvula 262. A válvula é comutada para a posição 263 é fixada por meio do encravamento 281. 0 electroíman 202 da válvula de comutação 203 está sem tensão eléctrica, A válvula 203 é comutada para a sua posição de repouso 204 por intermédio da mola 282. Uma livre passagem do óleo de comando no sentido da válvula piloto 207, que é metida em car-ga pelo óleo de comando das condutas 276, 205 e 206, comuta o motor hidráulico 208 para o modo HS/LT, de acordo com a fig. 5.

Pode prescindir-se de mais explicações, uma vez que as soluções de acordo com as fig. 4 e 5 são em larga medida idênticas. No tocante à auto-retenção da válvula 252 na posição 254 deverá referir-se que por intermédio da energia hidráulica existente no acumulador 272 e da válvula de estrangulamento ajustável 283 durante o in-tervalo de tempo TI se obtém a auto-retenção. A energia existente no acumulador 272 mantém a cabeça de comando 255 da válvula 252 na posição 254 durante o tempo TI e durante a queda de pressão na fase de inversão do modo HS/LT para o modo HT/LS. 0 estrangulamento regulável 283 permite definir a temporização TI da auto-retenção. Decorrido o tempo TI a força hidráulica na cabeça de comando 255 é maior do que a força ajustada na mola 279. A válvula 252 permanece na posição 254, para a qual foi comutada. 19 1 pv ^t A pressão máxima ajustada no sistema hidráulico pode então ser utilizada no modo HT/LS. A fig. 5 mostra, como já se referiu, o esquema de um motor hidráulico de comando hidráulico. A fig. 6 mostra uma unidade de comando piloto 101 para a válvula 11. Esta unidade de comando piloto 101 é constituída pelo corpo 103, a partir da parte superior do qual se projectam para o lado de fora os tuchos 104 sujeitos à pressão das molas 105. Assente no corpo 103 está o dispositivo de regulação 115 com a alavanca de comando 106, o elemento de bloqueio 102, bem como a alavanca de saída 107, sendo a alavanca de comando 106 conduzida ao longo do quadrante 108, podendo ser girada de 25° para ambos os lados. Todo o dispositivo de regulação 115 está envolvido por um fole de borracha 109, que por um lado se encontra fixado à placa de suporte 116 e por outro à haste 119 da alavanca de comando 106. O elemento de bloqueio 102, que se encontra disposto entre a alavanca de comando 106 e os tuchos 104, é constituído por diversas unidades de peças de bloqueio 110, 111, que são premidas por meio das molas 105 ,e dos tuchos 104 para a posição de bloqueio, o que torna então impossível a actuação da unidade de comando piloto 101, a não ser que essa actuação se efectue directa-mente e conscientemente através da alavanca de comando 106.

As peças de bloqueio 110, 111, que se encontram alojadas no elemento de bloqueio 102 de tal maneira que não são identificáveis na representação de acordo com a fig. 6, são apoiadas de modo a actuarem umas contra as outras, por forma a bascularem para a posição de bloqueio quando forem premidas através dos tuchos 104. Ao fazê-lo, rodam em torno do ponto de rotação 120 que, conforme se encontra esboçado, está situado numa posição relativamente baixa, de modo que mesmo um movimento ligeiro do tucho ou dos tuchos 104 provoca um engate seguro das unidades de peças de bloqueio 110, 111. Este movimento é apoiado por uma mola de pres- 20 são 121, que também não se encontra visível nesta figura, de modo que forças de reposição relativamente reduzidas provocam um bloqueio da unidade de comando pilote ou da válvula de comando piloto 150.

Todas as características, incluindo aquelas que se depreendem unicamente dos desenhos, são consideradas essenciais no âmbito da presente invenção, tanto individualmenre comc combinadas umas com as outras.

Lisboa, 22. de Fevereiro de 2000 AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAI.

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Claims

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REIVINDICAÇÕES 1. Máquina de percussão hidráulica (1) com uma carcaça (3) que serve de encabadouro à extremidade da linha de tubos e que comporta o mecanismo de rotação (5) para essa linha de tubos (2), carcaça essa que aloja um pistão de percussão (25) que actua sobre a linha de tubos (2) e que executa um movimento de vaivém dentro de uma furação interior da carcaça, pistão esse que é reversível por intermédio de uma válvula de distribuição rotativa (15) com motor de movimento rotativo (16), estando a válvula de distribuição rotativa (15) e o motor de movimento rotativo (16) dispostos independentemente do pistão de percussão (25) na carcaça (3) ou no interior da mesma, ca-racterizada por a válvula de distribuição rotativa (15) estar ligada independentemente do motor de movimento rotativo (16), que aqui tem a forma de um motor de accionamento hidráulico, por um lado com a tomada da bomba e a ligação ao tanque (21, 23), através de canais (20, 22, 24) e por outro com as superfícies de pistão (Al, A2) conformadas de ambos os lados do pistão de percussão (25), e por o motor de movimento rotativo dispor de uma conduta de abastecimento própria.
2. Máquina de percussão de acordo com a reivindicação 1, carac-terizada por a válvula de distribuição rotativa (15) comportar uma caixa de comando (18), que está ligada de forma amovível com a carcaça (3).
3. Máquina de percussão de acordo com a reivindicação 1, carac-terizada por a válvula de distribuição rotativa (15) estar envolvida por um bucim de comando (30) disposto no interior da caixa de comando (18), bucim esse que apresenta orifícios de comando (31, 33, 35), que correspondem aos orifícios de comando (32, 34, 36) previstos na válvula de distribuição rotativa e que têm a configuração de rasgos de comando (37), 1 t Γ orifícios esses que se encontram em comunicação com os canais (20, 22) de ligação com a bomba (21) e com o tanque (23).
4. Máquina de percussão de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizada por o motor de movimento rotativo (16) da válvula de distribuição rotativa (15) se encontrar ligado de forma amovível com a caixa de comando e poder ser regulado sem escalonamento.
5. Máquina de percussão de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizada por os orifícios de comando (35, 36) na extremidade (39) voltada para o lado contrário à do motor de movimento rotativo (16) da válvula de distribuição rotativa (15), que estabelecem a ligação entre aquela válvula e o canal (24) que vai dar ao pistão de percussão (25), terem a configuração de furações (38).
6. Máquina de percussão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o pistão de percussão (25) estar equipado de dois segmentos de pistão (26, 28) configurados de modo a apresentarem um certo afastamento entre si, no que o segmento de pistão (26) virado para o lado contrário ao da extremidade de percussão (27), em forma de tronco de cone, apresenta uma superfície (A2) maior do que a superfície AI do segmento de pistão (28) virado para a extremidade de percussão, cuja superfície (Al) se encontra permanentemente em comunicação com a ligação de entrada da bomba (21), através do canal (20).
7. Máquina de percussão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por de ambos os lados do segmento de pistão (28), que se encontra permanentemente em comunicação com a ligação de entrada da bomba (21), através do canal (20), se prever uma ligação que vai dar a uma furação de descarga de pressão (41, 42) . 2 Γ
8. Máquina de percussão de acordo com a reivindicação 1 e a reivindicação 3, caracterizada por os canais (20, 22, 24), que vão dar à ligação de entrada da bomba (21) e ao tanque (23), bem como ao pistão de percussão (25), se encontrarem adicionalmente em comunicação com a parede exterior da carcaça (46) através de furações em forma de ramal (43, 44, 45). S. Máquina de percussão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o comando (9) com válvula de distribuição rotativa (15) e com motor de movimento rotativo (16) estar provido de uma lubrificação centralizada (10), que é comandada por intermédio de uma válvula (11) com válvula piloto (12), que apresenta uma alavanca de saída (107) disposta entre a alavanca de comando (106) e os tuchos (104), alavanca essa que por um lado está configurada de maneira a alternadamente exercer pressão sobre os tuchos (104) ou ser sujeita à pressão pelos mesmos e por outro lado ser influenciada por um elemento de bloqueio (102) guiado ao longo de um quadrante (108) e ligado à alavanca de comando (106), estando para este efeito o elemento de bloqueio (102) equipado de várias unidades de peças de bloqueio (110, 111), que se podem mover umas em relação às outras.
10. Máquina de percussão de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o mecanismo de rotação (5) para a linha de tubos (2) comportar um motor de movimento rotativo controlado por um automatismo de duas velocidades (6), a cuja válvula piloto (207) se encontra associada uma válvula de comando (203), através da qual essa válvula de comando (203) é permanentemente abastecida com óleo de comando e cujo motor (208) dispõe através de uma conduta de controlo (222) de um pressosta-to (224) ajustado para uma pressão inferior (Pl) e de um pressostato (234) ajustado para uma pressão superior (P2), estando cada um dos pressostatos (224, 234) ligado à válvula 3 de comando (203), intercalando-se no circuito um relê rempo-rizado ajustável (232. 237), com auto-retenção. Máquina de percussão de acordo com a reivindicação 1, carac-terizada por os pressostatos (224, 234) terem a confiouraçao de válvulas hidráulicas (252, 257) ajustadas por intermédio da força de molas (278, 279), válvulas essas que se encontram ligadas através de uma válvula de comutação hidráulica (262) com a válvula de comando (203) e a jusante de cada cma das quais se encontra disposto um acumulador (272, 271), uem co:no uma válvula de estrangulamento ajustável (283, 284). Máquina de percussão de acordo com a reivindicação 10, carac-terizada por na conduta de controlo (222) se encontrar integrada uma válvula de inversão do movimento (223). 13 „ Máquina de percussão de acordo com a reivindicação 10, carac-terizada por a válvula de comando (203) dispor de uma mola (282) que define a posição de repouso (204) e dispor ainda de um electroíman (202) . Máquina de percussão de acordo com a reivindicação 10, carac-terizada por se prever um comutador de modos de serviço (201) com uma posição de automatismo integral e outra de comando manual e por as várias posições serem sinalizadas por díodos luminosos (212, 233, 244, 246) Lisboa, (22 de Fevereiro de 2000 Λ C, ENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL

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