PT88223B

PT88223B - Dispositivo para a cortar, furar ou trabalhar por processos semelhantes rochas, minerios, betao ou materiais analogos

Info

Publication number: PT88223B
Application number: PT88223A
Authority: PT
Inventors: Charles Loegel; Isabelle Durr; Sylvie Reichert; Patrick Loegel; Francine Schneider
Original assignee: Ciwj Co Int Water Jet
Priority date: 1987-08-11
Filing date: 1988-08-09
Publication date: 1993-09-30
Also published as: EP0362292A1; DE3739825C2; DE3739825A1; WO1989001396A1; US4960176A; BR8807442A; CN1017507B; AU608631B2; GR3004405T3; CN1031743A; EP0303313B1; ES2030158T3; PT88223A; DE3861969D1; AU1996688A; EP0362292B1; EP0303313A1

Description

Memória descritiva referente à patente de invenção de CIWJ Com pagnie Internationale Du Water Jet, francesa, industrial e comercial, estabelecida em F-6734C Rothbach, França, (inventores: Charles Loegel, Isabelle Durr, Sylvie Reichert, Patrick Loegel,' Francine Schneider e Charles Loegel, residentes na França), para DISPOSITIVO PARA CORTAR, FURAR OU TRABALHAR POR PROCESSOS SEMELHANTES ROCHAS, MINÉRIOS, BETÃO OU MATERIAIS ANÃLOGOS.

MEMÓRIA DESCRITIVA

A presente invenção refere-se a um dispositivo em especial para cortar e furar rochas, minérios, ro chedos naturais, betão ou materiais semelhantes ou para trabalhar objectos por meio de um meio comprimido a alta pressão do tipo mencionado no preâmbulo da reivindicação 1.

É jã conhecido um dispositivo deste género (GB-PS 1 460 711). Neste caso, faz-se mover uma cabeça de agulhetas perpendicularmente ã direcção do jacto do meio sob pres são que sai de uma abertura das agulhetas, por meio de um dispositivo de accionamento, num movimento oscilante. Neste caso utilizam-se como dispositivos de accionamento transdutores ultrassõ nicos, transdutores electromecânicos e também dispositivos accio

N.

nados hidráulica ou mecanicamente. A cabeça de agulhetas própria' mente dita é apoiada em apoios de modo tal que pode ser desloca-) da linearmente ou oscilada em torno de um veio de apoio. Mas ve-j rificou-se que este apoio se desgasta rapidamente quando se tra~) balha com movimentos oscilantes de frequência relativamente elevada, os quais são recomendáveis para um corte produtivo.

Os mesmos problemas aparecem num ou tro dispositivo conhecido (GB-PS 2 027 776), no qual uma cabeça de agulhetas pode também mover-se num movimento de vai-e-vem, com um excêntrico numa ranhura de guia de um apoio, na medida em que também neste caso não possa ser usado um apoio por meio de um veio de apoio. Este dispositivo serve para o corte de betão das armaduras de aço ou para levantar o revestimento de um pavimento por meio de um jacto de líquido.

É ainda conhecido (DE-OS 35 16 572) o processo de prever uma cabeça de agulhetas montada numa mangueira de alta pressão flexível com várias agulhetas, que são fij xadas por parafusos na face de topo da cabeça de agulhetas. Uma agulheta média estende-se na direcção axial da cabeça de agulhetas, enquanto que de ambos os lados da agulheta média se montam duas outras agulhetas com os eixos inclinados em relação ao eixo da cabeça de agulhetas. Esta cabeça de agulhetas já deu boas pro vas para o corte de rochas.

Finalmente ê conhecido (DE-OS 26 07 097) o processo de fixar uma cabeça provida de uma agulheta num tubo que pode oscilar em torno de um suporte oscilante, podendo a extremidade do tubo afastada da agulheta mover-se, por meio de um elemento excêntrico, tal como uma transmissão por manivela, numa trajectoria circular num plano perpendicular ao eixo do tubo .

O objecto da presente invenção consiste em aperfeiçoar o dispositivo do tipo indicado na introdução relativamente ã sua funcionalidade. Assim é desejável sobretudo construir dispositivos relativamente estreitos, nos quais haja também a possibilidade de trabalhar em fendas, furos e outras aberturas compridas e estreitas, por exemplo em rochas. O dispositivo deve caracterizar-se por uma grande duração. Além

disso pretende-se aperfeiçoar a cabeça de agulhetas relativamente â sua funcionalidade com custos de fabrico reduzidos e com pe i'quenas necessidades de espaço. É desejável o trabalho rápido de !!por exemplo abertura em forma de fendas em rochedos, filões e ma teriais análogos, em especial mesmo no caso de uma dureza elevada, como a do granito.

A presente invenção está caracteri-, zada na reivindicação 1. Neste caso sempre uma parte da conduta I i í j de alimentação e feita sob a forma de um tubo oscilante, no qual se engrena o dispositivo de accionamento, eventualmente através de um dispositivo de acoplamento. Por tubo oscilante entende-se aqui em especial uma parte da conduta de alimentação da cabe ça de agulhetas que, durante o trabalho, executa um movimento tal II

1'que a cabeça de agulhetas executa um movimento de vai-e-vem ou H também um movimento circular ou mesmo um movimento oval, em espe ciai num plano tal que se situa substancialmente em ângulo recto com o eixo da agulheta ou da agulheta média. Este movimento oscilante em secção transversal desvia o jacto lateralmente. Dev_i I do ao movimento pendular ou movimento oscilante, o jacto des|creve no encontra com o objecto a trabalhar uma linha recta ou i uma linha curva (desde que se considere que se parte de um ponto |de impacto e se tome uma posição de repouso do dispositivo fora da parte oscilante da conduta de alimentação).

dispositivo de accionamento apoia -se numa conduta de comando que se estende substancialmente para íleia à conduta de alimentação.

A conduta de comando conduz o porta dor de energia para a excitação do dispositivo de accionamento, Ipor exemplo também movimentos mecânicos de rotação, isto é, ener gia cinética, para o dispositivo de accionamento e apresenta uma guia para o tubo oscilante que pode também ser formada pelo dispositivo de accionamento.

tubo oscilante propriamente dito pode ser formado relativamente rigido e ser acoplado ã conduta de alimentação através de uma união flexível e/ou oscilante. Recomenda-se então que o tubo oscilante esteja ligado além disso através de uma ou mais molas com a conduta de comando, de modo

que o accionamento seja transmitido pelo dispositivo de acciona-| mento através das molas com movimentos oscilantes ainda mais per feitos. Mas é também possível utilizar um tubo oscilante de faci to flexível mas ainda relativamente rígido, a fim de a cabeça de agulhetas ser suficientemente apoiado e guiado pelo tubo oscilan te. A alternativa mencionada em último lugar é mesmo a preferi- . da; nela a cabeça de agulhetas está fixada na extremidade livre | de uma mangueira de alta pressão flexível e susceptível de se ex! 'pandir um pouco sob a acção da pressão interior.

De acordo com uma forma de realização especial da presente invenção, a cabeça de agulnetas apresen ta várias agulhetas, segundo ângulos de montagem diferenciados, de modo tal que os seus eixos não se encontram num mesmo plano comum. Os eixos das agulhetas devem estar desviados em relação ao eixo longitudinal da cabeça de agulhetas. Nesta forma de realização da presente invenção é produzido um jacto combinado do meio sob pressão da cabeça de agulhetas, cujos jactos individuais que saem das várias agulhetas, em contraste com o dispositivo mencionado na introdução, são dirigidos não num plano comum, à maneira de um leque, mas sim em várias superfícies curvas e/ou quebradas. Mediante a escolha do número e da disposição do ângulo de ajustamento ou dos eixos das agulhetas consegue-se um comando mais rápido e mais preciso da largura de corte na rocha, na pedra, no veio de minério, nó betão ou similar. Esta forma de realização é particularmente conveniente quando não se pretenderem cortes rectilíneos na pedra.

Ê particularmente vantajosa uma cabeça de agulhetas com uma agulheta média e uma agulheta lateral, de cada lado e inclinada para fora em relação à direcção do jacto da agulheta média. Se se deslocar a cabeça de agulhetas numa trajectória por exemplo circular, então os jactos individuais des. creverão também trajectórias circulares que se sobrepõem parcial mente e, no caso de uma movimento transversal do dispositivo per pendicularmente ao tubo oscilante ou mangueira de alta pressão e â conduta de comando, retiram ainda melhor material da rocha ou da pedra em que incide o jacto para formar uma fenda.

De acordo com uma forma de realiza4

ção particular da presente invenção, não se enroscam quaisquer agulhetas na face de topo da cabeça de agulhetas. Pelo contrário, dota-se a cabeça de agulhetas na face de topo com um revestimento de elast.ómero e encaixam-se agulhetas de encaixar, a partir de uma câmara das agulhetas, em canais de ligação da cabeça de agulhetas constituídas em especial por um metal duro. O meio sob pressão aperta as agulhetas respectivas forçadamente contra batentes que limitam os canais de ligação e formam os pontos de passagem para as agulhetas. Nem as agulhetas nem Os dispositivos que as recebem na cabeça de agulhetas precisam de ter roscas, de modo que podem usar-se mesmo agulhetas de safira.

A forma de realização da cabeça de agulhetas segundo a presente invenção pode ser utilizada não só no dispositivo segundo a presente invenção, com um tubo oscilante e um tubo de comando em especial disposto paralelamente, como também num dispositivo já conhecido (DE-OS 34 10 981), no qual se utiliza uma mangueira de alta pressão, flexível ou maleável, como conduta de alimentação da cabeça de mangueiras que é posta em movimento pelo próprio meio sob pressão ejectado - sem dispositivo de accionamento - num movimento por chicotadas, ou posta em movimento circular, por impactos e/ou por ondas, por meio de uma combinação de uma força de accionamento pelo meio sob pressão que flui e um dispositivo de accionamento adicional. Nesse caso é muito útil o movimento ondulatório da mangueira de alta pressão (num plano situado na direcção do seu eixo).

Descrevem-se a seguir com mais pormenor exemplos de realização da presente invenção com base nos desenhos anexos, cujas figuras representam:

A fig. 1, uma vista geral esquemática de um dispositivo segundo a presente invenção;

A fig. 2, um corte esquemático feito por (II-II) na fig. 1;

A fig. 3, uma vista geral esquemática de acordo com a fig. 1 de uma outra forma de realização do dispositivo;

A fig. 4, uma vista de frente de uma cabeça de agulhetas;

A fig. 5, um corte parcial por (V-V) da cabeça de agu5

lhetas segundo a fig. 4;

A fig. 6, uma vista parcial com corte de uma forma de realização da cabeça de agulhetas em funcionamento;

A fig. 7, uma vista lateral do dispositivo segundo a fig. 6, com corte parcial;

A fig. 8, um corte parcial de uma outra forma de realil zação do dispositivo;

A fig. 9, uma vista parcial de uma forma de realização do dispositivo;

A fig. 10, um corte por (X-X) da fig. 9, ampliado;

A fig. 11, uma vista ampliada de uma secção da fig. 9; A fig. 12, uma representação gráfica de uma oscilação da mangueira de alta pressão;

A fig. 13, uma vista esquemática da formação de um canal na pedra;

A fig. 14, uma vista esquemática parcial de uma outra forma de realização do dispositivo da fig. 9; e

A fig. 15, uma vista de pormenor (com arranque parcial) de uma parte do dispositivo da fig. 14.

De acordo com a fig. 1, um tubo que forma a conduta (12) de alimentação do meio sob pressão está ligado rigidamente, através de uma aba de ligação (36), com a conduta de comando (31) igualmente formada por um tubo; o tubo (12) e a conduta de comando (31) estão dispostos paralelos entre si. Na extremidade livre do tubo (12) está colocada uma união (11), que liga o tubo oscilante (30) com o tubo (12) de modo tal que o tubo oscilante (30) pode ser posto em movimento oscilante em tor no da união (11) - como se indica com as linhas a tracejado - por exemplo com uma amplitude de oscilação («). Em vez da união (11) pode também montar-se por exemplo, segundo a fig. 3, uma manguei, ra de alta pressão entre o tubo (12) e o tubo oscilante (30) de modo que o meio sob pressão flui através da mangueira de alta pressão flexível, que não prejudica o movimento oscilante do tubo (30) em serviço. Então o tubo oscilante (30) apoia-se na guia (6), que fica saliente para o lado na conduta de comando (31).

Na extremidade livre do tubo oscilante (30) encontra-se uma cabe ça de agulhetas (3) em cuja face dianteira está montada pelo me6

nos uma agulheta, por meio da qual, em serviço, pode ejectar-se um meio sob pressão elevada no sentido da pedra (15) . 0 movimento pendular, ou para a esquerda e para a direita, do ângulo de oscilação (q<) do tubo oscilante (30) e portanto também da cabeça de agulhetas (3) arrastada ê provocado por um dispositivo de accionamento (32), que estâ montado na conduta de comando (31) e que pode ser accionado por um portador de energia, por exemplo i cinética, eléctrica, electromagnética, pneumática ou hidráulica, que é conduzida pela conduta de comando (31) para o dispositivo > de accionamento (32). Um percutor (33) do dispositivo de accionaJ mento (32) percute o tubo oscilante (30) durante um curto instan' te no sentido em que se afasta da conduta de comando (31). Desse modo é dada tensão a uma mola (34) que, por um lado, impede uma enlongação demaseado grande do tubo oscilante (30) e, por outro lado, faz retroceder o tubo oscilante (30) no sentido contrário, isto e, no sentido em que se aproxima da conduta de comando (31), Devido à acção combinada do dispositivo de accionamento (32) e da mola (34) com o tubo oscilante (30), este oscila de um ângulo ( ), de modo que o jacto, não representado na fig. 1, do meio sob pressão incide, de acordo com o ângulo (c<) para um lado e para o outro sobre a pedra (15), fazendo na mesma um corte (16) em forma de uma fenda, quando o dispositivo é conduzido ao longo da face dianteira da pedra (15) no sentido da seta (P). Na extre midade livre da conduta de comando (31) encontra-se um elemento de guia (35), por meio do qual pode determinar-se em especial a profundidade e a largura do corte (16) ou também a distância da face dianteira da pedra (15). É recomendável que o tubo oscilante (30) entre a união (11) e a cabeça de agulhetas (3) seja feito com um comprimento suficiente para que, mesmo para um pequeno desvio produzido por meio do percutor (33) do dispositivo de accionamento (32) se produza uma elongação suficientemente ampla da cabeça de agulhetas (3), visto que desse modo se melhora a eficiência do meio sob pressão quanto incide sobre a pedra (15). Para isso recomenda-se também que o dispositivo de accionamento (32) se aplique ao tubo oscilante (30) mais longe que a mola (34> no sentido da união (11). O sensor (35) é em especial um sensor eléctrico, cujos fios de sinalização eléctrica são conduzidos através da conduta de comando (31) a um dispositivo de comando, aqui não representado em pormenor.

Para a protecção do corpo tubular com o tubo oscilante (30) recomenda-se o envolvimento do mesmo com um manto, como se indica a traço-e-ponto em (40).

Na forma de realização alternativa da fig. 3, o dispositivo de accionamento (32) está montado relativamente perto da união (11). Uma barra de accionamento (33a) forma um braço relativamente comprido entre a extremidade livre (33c) que faz pressão no tubo oscilante (30) e um eixo oscilante (33b), para que a barra de accionamento (33a) e o braço de actua ção (33d), com esta ligado formando uma só peça e deslocado de cerca de 909, possam oscilar, quando este for accionado mais um pedaço pelo dispositivo de accionamento (32) numa direcção substancialmente paralela ã conduta de comando (31) (sentido contrário ao dos ponteiros 'do relógio). Como o braço de accionamento (33d) é feito um certo número de vezes, em particular mais de quatro vezes, mais curto que a haste de accionamento (33a), um movimento apenas insignificante da extremidade livre do braço de actuação (33d) na direcção axial da conduta de comando (31) conduz a um movimento substancialmente maior da extremidade livre (33c) da haste de actuação (33a), numa direcção perpendicular a esta direcção axial. Como, com a pressão elevada de por exemplo 2 000 bar do meio sob pressão conduzido do tubo (12) para a cabe ça de agulhetas (3), o movimento de oscilação do tubo oscilante (30) não é impedido, visto que a união (11) que funciona como ar ticulação oscilante se torna demaseado rígida, recomenda-se conduzir o meio sob pressão através de uma mangueira de alta pressãc flexível como conduta de ligação (41) do tubo (12) para o tubo oscilante (30). A conduta de ligação (41) forma uma união. Ela é introduzida através de casquilhos de ligação (42) e (43) do tubo (12) para fora e para dentro do tubo oscilante (41).

De acordo com a fig. 4, a cabeça de agulhetas (3) é, vista de frente, substancialmente rectangular, mas pode também ser feita substancialmente cilíndrica. Na forma de realização presente, a cabeça de agulhetas está, segundo a fig. 5, provida na face exterior ou face dianteira com uma cama-

da de elastómero (19), de borracha, que se estende não só pelas duas superfícies dianteiras inclinadas para fora (21) e (22) , co mo também pela face de topo média (23) , que estã disposta em ângulo recto com o eixo (25) da cabeça de agulhetas (3), feita de um metal duro.

No outro lado da cabeça de agulhetas (3) encontra-se a câmara (7), em cuja face lateral anular e£ tá montada uma peça de ligação (20) , na qual a cabeça de agulhetas (3) pode enroscar-se no órgão de acoplamento (lc) do tubo os_ cilante (30) segundo a fig. 8. Se entrar o meio sob pressão atra vês do tubo oscilante (30) na câmara (7), então ele empurra as agulhetas de encaixar (17) cilíndricas, feitas de safira, contra as extremidades dos canais de ligação (5*b), que ligam a câmara (7) com as saídas (5*a) das agulhetas expandidas, através das agulhetas (5a) cilíndricas e do cone (5b) das agulhetas. O diâmetro das saídas das agulhetas (5*a) é menor que o diâmetro dos canais de ligação (5*b), de modo que se formam os batentes ou ressaltos de encosto (27) para as tubeiras (17). Os diâmetros das agulhetas (5a) são pelo contrário substancialmente menores que os diâmetros das saídas das agulhetas (5*a). Os cones (5b) das agulhetas abrem-se a partir das agulhetas (5a) no sentido da câmara das agulhetas (7). As agulhetas de encaixar (17) estão o mais próximas possível da face de topo na zona da camada de revestimento (19) da cabeça de agulhetas (3) , isto é, de modo que a distância (D) entre os ressaltos de encosto (27) e a superfície limite entre o corpo de metal duro da cabeça de agulhetas (3) e a camada de revestimento (19) seja escolhida precisamente bastante grande para que não haja qualquer perigo de uma rotura, mesmo para a pressão elevada do meio.

Na forma de realização representada, as duas saídas (5*a^) r (5*a^) das agulhetas terminam na superfí^ cie plana de topo (23), enquanto que as duas agulhetas (5*a₂) e (5*a^) terminam em cada uma das superfícies dianteiras inclinadas (21) ou (22) , respectivamente. O eixo (26) dos canais de ligação (5*b), a portanto das agulhetas (5a), estão dispostos se. gundo ângulos de ajustamento () em relação ao eixo (25) da agu lheta. Nesse caso, a fig. 4 expressa claramente que também o ei9

xo (26p está inclinado em relação ao eixo (25) da cabeça de agu lhetas (3), o que não seria de esperar sem mais segundo a fig. 5.

Enquanto que o meio sob pressão ain da é comprimido no cone (5b) da agulheta que se estende segundo o ângulo de expansão (tf) para as agulhetas, o meio sob pressão, em especial âgua, expande-se depois do mesmo, depois da zona das agulhetas (5a) e depois fora da cabeça das agulhetas (3) e da sua camada de revestimento (19). Cada um dos jactos individuais deve ria, ao contrário das fig. 6 e 7, manter-se compacto tanto quando possível, quando divergem um pouco. Portanto, a cabeça de agulhetas (3) é levada o mais próximo possível, por exemplo até alguns centímetros, da pedra.

Numa outra forma de realização segundo as fig. 6 e 7, o meio sob pressão, quando em serviço do dis positivo, vai, no sentido da seta, do tubo oscilante (30) para a câmara (7) e daí pelas mangueiras (5a) de novo para fora da cabe ça de agulhetas (3). A partir de uma pressão de cerca de 250 bar, a cabeça de agulhetas (3), apoiada de maneira oscilante, oscila entre os batentes (4) mesmo sem um dispositivo de accionamento separado (32) continuando a oscilar mais ou menos rapidamente pa ra câ e para lâ, de modo que resulta uma acção fresadora na pe dra ou material semelhante, sem que haja contacto entre a cabeça de agulhetas (3) e a pedra (15).

dispositivo apresenta como condute. de alimentação um tubo oscilante (30) , aqui sob a forma de uma mangueira de alta pressão flexível, ligeiramente elástica, com uma cabeça de agulhetas (3) e agulhetas (5a) na face de topo, ben como uma guia (6) com batentes (4) e molas na forma de tampões elásticos (4a). A fim de, com o dispositivo em serviço, se evitar um forte desgaste do tubo oscilante (30) , este possui de pre ferência uma guia (2) que, juntamente com a cabeça de agulhetas (3) em colaboração com a guia (6) conduz a um movimento ou oscilação por impulsos, ou alternativo de frequência elevada do tubo oscilante (30) e da cabeça de agulhetas (3) entra os batentes (4) , segundo um ângulo de oscilação (oC) . O tubo oscilante (3 0) está provido, na zona dos batentes (4), de preferência com mangas de reforço (la). As agulhetas (5a) da cabeça de agulhetas (3,

tomam, de acordo com as fig. 4 e 5, diversos ângulos de ajustamento ((3) relativamente ao eixo longitudinal (2 5) da cabeça de agulhetas (3). A largura (C) do corte pode ser ajustado de modo tal que a guia (6) possa continuar a seguir o corte (16) com as paredes (14) que mantêm a guia. 0 tubo oscilante (30) oscila em torno da união (11) com a conduta de alimentação (12) do meio sob pressão. 0 tubo oscilante (30), tal como no caso das fig. 1 a 3, pode também ser um tubo rígido, desde que realize o desejado movimento oscilante, mas é mais favorável uma certa elasticidade para obter os movimentos por chicotadas. Uma união (11) serve para a ligação de uma conduta do meio sob pressão (12).

Os batentes (4) podem também ser feitos de um material elástico como a borracha. Com estes batentes (4) é possível uma maior duração em comparação com uma forma de realização sem esses batentes (4).

A guia (6) pode apoiar-se nas paredes (14) que estão ligadas por paredes de topo (13) rectilíneas (fig. 7) ou curvas (fig. 8), mas podem apresentar também outras formas, por exemplo um reforço em forma de crivo, através do qual pode escoar-se com o meio o material retirado na operação de cor te. Com os parafusos (13a) pode fixar-se a guia (6).

É conveniente manter o peso do tubo oscilante (30) com a cabeça de agulhetas (3), que formam um agre gado susceptível de oscilar em torno da união (11) unitário, pequeno, de modo que, com um momento de inércia pequeno, seja possível uma elevada frequência de oscilação; as forças de atrito na guia (6) devem ser pequenas.

Com o dispositivo é possível conduzir cortes (16) praticamente com qualquer profundidade, com a condução do dispositivo pequeno, pouco carregado, na pedra (15), sem que esta fique exposta a fortes trepidações, que promovem a formação de fissuras e conduziriam no processamento ulterior a maiores refugos.

Segundo as fig. 9 a 13, uma forma de realização particularmente preferida da presente invenção vai ser descrita a seguir;

Segundo essa forma de realização e

I de acordo com a fig. 9, a unidade construtiva alongada, interrom I pida nos pontos (U) apenas no desenho, mas na prática alongada continuamente, é constituída, entre outras, pelas partes seguintes:

A conduta de alimentação (12) do meio sob pressão é formada por um tubo de aço rectilíneo e esten de-se deste ponto (lb) para ligação de uma conduta do meio sob pressão até à união (11) paralelamente ã conduta de comando (31) também formada por um tubo de aço e é soldado neste através da aba de ligação (36) . Dentro do tubo de aço da conduta de comando (31) está apoiado um veio rotativo (102) que, na extremidade representada à esquerda na fig. 9, pode ser accionado por um motor hidráulico (101) e na outra extremidade, saliente da extremidade livre da conduta de comando (31), está ligado com um elemento ex cêntrico que funciona como dispositivo de accionamento (32). Quar. do da rotação do veio (102) em torno do seu eixo, o elemento de acoplamento (103) ê movido numa trajectõria circular pelo elemen to excêntrico, que actua como uma manivela; arrasta também a peça de ligação (lc) na extremidade livre do tubo oscilante flexível (30) na forma de uma mangueira de alta pressão, em certa medida mesmo inflável, isto é, flexível, de modo que a cabeça de agulhetas (3), que pode ser enroscada de maneira amovível na peça de ligação (lc), executa, com a rotação do veio (102), um movimento circular. Os jactos (5b₁,5b₂) do meio sob pressão, ejectados pela cabeça de agulhetas (3), descrevem, como se explicará com mais pormenor com base na fig. 13, trajectórias circulares correspondentes. 0 motor (101) pode accionar o veio (102) e portanto também a cabeça de agulhetas (3) com uma frequência entre 1 500 e 10 000 r.p.m., isto é entre 25 e cerca de 167 Hz.

Na fig. 10, que mostra um corte par ciai por (X-X) da fig. 9, dos dois lados da conduta de eomando (31) com o veio (102) nela apoiado, estendem-se as pernas (6a) de uma guia (6) em forma de estribo. As duas pernas (6a) estão ligadas em baixo por uma aba (6b), de modo que podem guiar-se adi cionalmente as trajectórias circulares ou ovais do movimento da . mangueira de alta pressão que funciona como tubo oscilante (30). ’ As extremidades livres das pernas (6a) estão soldadas nos lados

da peça adicional (100) , que serve para a recepção do elemento sensor (35) e uma conduta (35a) que conduz a este. O elemento sensor (35) pode ser móvel na direcção longitudinal da peça adicional (100) a fim de, por encosto a uma superfície, actuar um contacto. O elemento sensor (35) pode no entanto também ser liga do rigidamente com a peça adicional (100) em forma de espiga; em qualquer dos casos, o órgão sensor (35) deve ficar saliente na direcção longitudinal (LR) do dispositivo alongado em forma de lanceta sobre a cabeça de agulhetas (3), para que esta seja protegida antes do choque com objectos fixos, mais precisamente do lado de topo. O órgão de guia (6) que envolve como um estribo a mangueira de alta pressão (30) que oscila numa trajectória mais ou menos circular, deve deixar entre as faces das mesmas (6a) voltadas uma para a outra um espaço livre tal que a mangueira de alta pressão (30) não seja estorvada na trajectória do seu movimento que é provocado pelo elemento excêntrico que constitui o órgão de accionamento (32). Surpreendentemente, verificou-se nomeadamente que a mangueira de alta pressão, devido à sua constituição maleável e mesmo ligeiramente flexível, por utilização de um material elastómero, como a borracha, permite mesmo uma certa inflabilidade quando por ela passa o meio sob pressão, efectuando oscilações, como se representa esquematicamente na fig. 12. Assim, no ponto de fixação (A), correspondente à união (11) da fig. 9, a mangueira de alta pressão (30) encontra-se em repouso, enquanto que na extremidade exterior (H), na qual está fixada a cabeça de agulhetas (3) executa um movimento que, no desenho, é um movimento de vai-e-vem de oscilação, mas na realidade - como se ilustra na fig. 13 - é um movimento circular num plano praticamente perpendicular ou fazendo ângulos de 909 com o eixo das agulhetas. Em contraste com a situação representada esquemáticamente na fig. 11, na qual apenas a extremidade exterior da mangueira de alta pressão (30) voltada para a cabeça de mangueiras (3) se move em torno de um centro imaginário, numa trajectória circular, e toma posições diferentes, como as representadas a tracejado (30‘) e a cheio (30), resultam de facto ventres da oscilação (E) e (F), bem como nós da oscilação (B) e (G). Este movimento ondulatório da mangueira não ê porém agora indese13

jãvel, mas antes ê mesmo vantajoso, de uma maneira surpreendente, para a obtenção de uma boa taxa de processamento e desgaste da pedra. Pelo contrário, devem evitar-se desvios demaseado grandes da mangueira, isto é, amplitudes demaseado grandes da oscilação nos ventres (E) e (F) da onda, por meio do órgão de guia (6). 0 órgão de guia pode portanto, tal como o órgão de accionamento (32) formado por um elemento excêntrico com a sua união (103) ã mangueira de alta pressão (30) , estar ligado com o material da mangueira de alta pressão e, em ligação com a pressão do meio por ela conduzido, ser usado para o comando do referido grau de desgaste .

Recomenda-se usar uma pressão do meio sob pressão o mais alta possível. As pressões apropriadas situam-se entre 1 500 e 2 500 bar.

A configuração da cabeça de agulhetas (3) é também um meio para estabelecer as condições óptimas, consoante o objecto a trabalhar ou o desgastar, em ligação com o movimento da cabeça de agulhetas (3).

Assim, recomenda-se, de acordo com uma forma de realização particular da presente invenção, que a cabeça de agulhetas (3) esteja provida de uma agulheta média e duas agulhetas laterais. A agulheta média dirige um jacto médio (562) na direcção longitudinal ou direcção axial da cabeça de agu lhetas (3), enquanto que os jactos laterais (5b^) e (ób^) estão desviados daquela direcção de um ângulo ajustado (^5) de cerca de 209. Os jactos (5b^), (5b2) e (ób^) incidem de maneira substancialmente pontual na superfície da pedra (15) ou na ranhura fresada (16) já formada. Como a cabeça de agulhetas (3) se encontra no referido movimento circular, também estes pontos de in cidéncia dos jactos (5bp , (5b2) e (ób^) são conduzidos de mane_i ra correspondente às circunferências a tracejado (K^), (K₂) e (K^) da fig. 13, com uma frequência entre cerca de 25 e 167 Hz, de modo que o material da pedra (15) ê directamente removido, de modo que, de acordo com a largura (C) da superfície descrita pelo conjunto dos jactos, seja fresada a ranhura (16) na pedra (15). É vantajoso que, no decurso do movimento de progressão do dispositivo no sentido da seta (Y) segundo a fig. 13, se verifi14

quem zonas de sobreposição (U-jy₂) ^e ^2/3^ ^entre circunferências vizinhas (K^/K₂), por um lado, e (K₂/K₂), por outro lado, enquan to que nas zonas periféricas, isto é, nos bordos da ranhura (16), não se verifiquem essas sobreposições. Para uma distância, entre a extremidade dianteira da cabeça de agulhetas (3) e a superfície da pedra (15) descrita pelos jactos (5bp , (5b₂) e (5b₂) , de cerca de 1 a 2 cm, e no caso da utilização destas três agulhetas, obtêm-se, para uma pressão do meio sob pressão de 2 000 bar e uma frequência de 50 Hz, para um arenito, uma taxa de desgaste de 15 m /h e, no caso do granito, também uma taxa inesperadamente ele2 vada de 3 m (h). Neste caso, o jacto medio (5b₂) tem um caudal de 8 1/min. e os jactos laterais (5b^) e (ób^) um caudal maior de 14 1/min. de um meio sob pressão constituída por água. Surpre endentemente, verificou-se que esta elevada taxa de desgaste ape nas é possível com a utilização de uma tal mangueira de alta pres^ são flexível, como tubo'oscilante (30), e como elemento de ligação entre a cabeça de agulhetas (3) e a conduta de alimentação substancialmente rígida (12), com utilização do elemento excêntrico como dispositivo.de accionamento (32). Evidentemente, sobrepõem-se movimentos que são produzidos, por um lado, pelo excêntrico, por outro lado, pelas caracteristicas de maleabilidade e flexibilidade da mangueira de alta pressão e, finalmente, mesmo pelos golpes de pressão do próprio meio sob pressão, gerados por bombas de alta pressão, não representadas.

Nas fig. 14 e 15 está representada a alternativa ao dispositivo da fig. 9. Ai utiliza-se como elemento excêntrico, ou dispositivo de accionamento (32), não uma manivela mas sim uma extremidade (102a) do veio (102) dobrada de um ângulo de cerca de 10 a 259 em relação ao eixo longitudinal, na qual se encaixa e se fixa uma manga como elemento excêntrico ou dispositivo de accionamento (32). Esta manga está rigidamente ligada através de um braço rígido que funciona como elemento de acoplamento (103) com a peça de ligação (lc), que se encontra na extremidade da mangueira de alta pressão (30) e é nela montado por meio de uma manga de ligação (30a). A cabeça de agulhetas (3) não está representada na fig. 15. O veio (102) está apoiado na extremidade da conduta de comando (31) - um tubo - por meio de

um rolamento de esferas (31b), de modo que a extremidade (102a) do veio roda em torno do eixo definido pelo rolamento de esferas (31b) e, por conseguinte, devido ao ângulo (η ) também a peça de ligação (lc) e a cabeça de agulhetas (3) executam um movimento de oscilação.

Na união (11) está fixado em rotação um braço (11a) saliente radialmente, que se encosta a uma es pera (31a) na conduta de comando (31) e impede desse modo que a rosca da união (11) se solte durante o movimento de oscilação ou movimento pendular da mangueira de alta pressão (30) , ou mesmo que a referida rosca se desaperte intempestivamente.

A presente invenção permite uma outra possibilidade de variação na disposição da peça de ligação (lc) para o órgão excêntrico. Se se introduzir entre a peça de ligação (lc) e a cabeça de agulhetas (3) uma outra parte de uma mangueira de alta pressão flexível (30) como tubo oscilante adi. cional, amplificam-se então os movimentos de chicotada da cabeça de agulhetas. Favorecem-se as solicitações mecânicas e hidrâu licas alternadas no material a trabalhar.

O dispositivo pode ser utilizado não só para o corte e/ou a furação de pedras (15) em pedreiras a céu aberto, como também em minas subterrâneas, por exemplo em mi nas de salgema para a obtenção de sal ou em jazigos de hulha para o arranque do carvão ou mesmo para o alargamento dos caminhos, para tornar mais fácil o acesso a filões pouco acessíveis. Também a abertura de túneis, por exemplo para vias de trânsito subterrâneo, pode fazer-se com este dispositivo. Este pode além disso ser usado para a limpeza de pistas de aterragem, muros e similares, para a remoção de tinta de marcações nas ruas, para a limpeza de recipientes de óleo ou de depósitos de veículos ou ain da para a limpeza do costado de navios abaixo da linha de água, nomeadamente para a remoção de moluscos, caranguejos, etc. e para tornar rugosos pavimentos. Põe-se portanto nas mãos dos técni^ cos a possibilidade de outras aplicações.

Dispositivo para cortar, furar ou trabalhar por processos semelhantes pedras, minérios, rochas naturais, betão ou materiais análogos por meio de um meio sob pre£ são, no qual o meio sob pressão pode ser conduzido através de uma conduta de alimentação a uma cabeça de agulhetas e ser dirigido por pelo menos uma agulheta do mesmo, na forma de jacto, se gundo um certo ângulo de oscilação, sobre uma pedra ou similar, e um dispositivo de accionamento acciona a cabeça de agulhetas num movimento em especial oscilante, numa direcção substancialmente perpendicular ã direcção dos jactos, caracterizado por a conduta de alimentação apresentar um tubo oscilante (30) que pro voca o movimento em especial oscilante da cabeça de agulhetas (3) e no qual se engrena o dispositivo de accionamento (32,33), que se apoia numa conduta de comando (31), que se estende substancialmente paralela ao tubo oscilante (30), conduz o portador de energia para excitar o dispositivo de accionamento (32) e apresenta uma guia (6) para o tubo oscilante (30).

Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a cabeça de agulhetas (3) estar pro vida de pelo menos duas agulhetas (5a) e estar articulada num elemento excêntrico que funciona como dispositivo de accionamento (32) que move a cabeça de agulhetas (3) num plano substancial, mente perpendicular ao eixo do tubo oscilante numa trajectória substancialmente circular ou oval.

Dispositivo de acordo com as reivin dicações 1 ou 2, caracterizado por a cabeça de agulhetas (3) estar montada na extremidade livre do tubo oscilante (30) formado por uma mangueira de alta pressão flexível, feita de um material elastõmero e susceptível de se expandir pela pressão interior.

Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o elemento excêntrico estar apoiado na extremidade da conduta de comando (31) e utilizar como portador da energia um veio (102) que transmite a energia cinética gerada por um motor (101) montado na outra ex tremidade da conduta de. comando. (31) , sob a forma de um movimento de rotação, ao elemento excêntrico.

Dispositivo de acordo com a reivindi cação 4, caracterizado por uma conduta rígida (12) que conduz à mangueira de alta pressão (30) estar ligada através de uma aba de ligação (36) com a conduta de comando (31) e formar com esta uma unidade construtiva substancialmente alongada e achatada.

- 6- Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a parte do tubo

oscilante (30) que forma a mangueira de alta pressão vizinha da cabeça de agulhetas (3) ser conduzida num órgão de guia (6) em forma de estribo, estando cada uma das pernas (6a) do mesmo liga da com a conduta de comando (31) e/ou um órgão de retenção (100) e envolvendo a uma certa distância os lados da cabeça de agulhetas (3) ou da parte do tubo oscilante (30) vizinha.

Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por na conduta de comando (31) se aplicar uma peça adicional (100) que fica salien te da cabeça de agulhetas na direcção longitudinal (LR) do dispo sitivo.

Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, Caracterizado por o diâmetro inte rior do tubo oscilante (30) formado por uma mangueira de alta pressão ser consideravelmente maior que o diâmetro interior da conduta substancialmente rígida (12) .

Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a mangueira de alta pressão (30) ser formada, montada e dimensionada de modo tal que, quando a cabeça de agulhetas (3) é accionada através do ele mento excêntrico, experimenta uma deformação própria ondulatória e por a cabeça de agulhetas (3) estar apoiada de modo tal que o

seu movimento pode ser comandado além de pelo elemento excêntrico também pela deformação própria ondulatória da mangueirade alta pressão (30).

Claims

Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores caracterizado por a cabeça de agulhetas poder ser enroscada ou encaixada de maneira amovível numa peça de acoplamento que está em ligação transmissiva com o elemer to excêntrico, através de uma união (103).

Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a cabeça de agu lhetas (3) estar provida de uma agulheta média (5a) e pelo menos um par de agulhetas laterais (5a) que geram, lateralmente cada uma, jactos respectivos (5b-^,5^) desfasados lateralmente em relação ao jacto médio (5b2) que sai da agulheta média (5a) e inclinados segundo um ângulo (^> ) em relação à direcção desse jacto .

- 12- Dispositivo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por o ângulo β ser cerca de 15 a 309.

A requerente declara que os primeiros pedidos desta patente foram apresentados na RepúblicaFederal Alemã em 11 de Agosto de 1987 e em 24 de Novembro de 1987, sob os N9s. P 37 26 733.7 e P 37 39 825.3, respectivamente.

Lisboa, 9 de Agosto de 1988.

e agente oficial da propriedade nwusiau*

RESUMO

DISPOSITIVO PARA CORTAR, FURAR OU TRABALHAR POR PROCESSOS SEMELHANTES ROCHAS, MINÉRIOS, BETÃO OU MATERIAIS ANÁLOGOS

A invenção refere-se a um dispositi. vo para cortar, furar ou trabalhar de maneira análoga rochas, mi nérios, betão ou materiais semelhantes.

Para o corte, a perfuração ou traba lhos semelhantes em pedras, minérios, filões de hulha ou outros objectos, conduz-se através de uma conduta de alimentação um meio a uma pressão elevada para uma cabeça de agulhetas. A conduta de alimentação feita sob a forma de um tubo oscilante, em especial na forma de uma mangueira de alta pressão flexível, por exemplo, executa com ã cabeça de agulhetas movimentos rápidos, por exemplo oscilantes e/ou rotativos, ao longo de uma guia. Deste modo podem fazer-se de maneira muito rápida e simples um corte recto e/ou furos na rocha. A largura do corte pode ser comandada pela disposição e orientação em especial de várias agulhetas, conforme a rocha e o meio sob pressão. Um movimento circular da cabeça de agulhetas é produzido em especial por um elemento excêntrico que funciona como elemento de accionamento.

Figuras 1 e 2

Fig. 1

Fig. 3

Fig. 2

Fig. 6

Fig. 4

Fig. 8

13α