PT89999B

PT89999B - Aparelho de perfuracao

Info

Publication number: PT89999B
Application number: PT89999A
Authority: PT
Inventors: Heinrich-Rudolf Hausherr; Friedhelm Eckey
Original assignee: Rudolf Hausherr & Dohme Gmbh &
Priority date: 1988-03-15
Filing date: 1989-03-14
Publication date: 1994-03-31
Also published as: US5092411A; WO1989008769A1; ES2012692A6; HUT57374A; CN1016205B; PL278229A1; TNSN89035A1; FI895412A0; EP0365612A1; KR900700718A; FI90904C; CN1036811A; YU52089A; DE58902374D1; HU891820D0; CA1315272C; EP0365612B1; JPH02504410A; CS157289A3; BR8906468A

Description

Descrição referente à patente de invenção de Rudolf Hausherr & Sõhne GmbH ά Co. KG, alemã, industrial e comercial, com sede em VZuppertaler Strasse, 4322 Sprockovel 1, República Federal Alemã, (inventores: Heinrich-Rudolf Hausherr e Friedhelm Eckey, residentes na Alemanha Ocidental), para APA RELHO DS PERFURAÇÃO ~

DESCRIÇÃO

A presente invenção refere-se a um apa. relho de perfuração, em especial para a perfuração de furos de sondagem, com uma carreta para o avanço bem como para a tracção do sistema de barras de perfuração formadas por barras individuais, um sistema de avanço, um meio de accionamento alimentado por um meio comprimido para as barras de perfuração, uma cabeça de lavagem, na carreta, que pode ser operada com as barras de perfuração ou separadamente, bem como um martelo no interior do furo montado na extremidade dianteira das barras de perfuração e accionado hidraulicamente.

Os aparelhos de perfuração do tipo mencionados são conhecidos há muito tempo e têm aplicação em especial na indústria mineira e na construção de túneis, bem como na indústria dos terrenos. A vantagem do martelo no interior do furo consiste no facto de que as suas pancadas são dadas directamente no seu trépano e portanto evitam-ee perdas de energia

nas barras de perfuração, em contraste com a forma de realização na qual os martelos são montados a seguir ao sistema de barras de perfuração. No caso dos martelos accionados por ar comprimido, o ar activo dos mesmos serve para expulsar a terra da perfuração. Isso não é possível no caso dos martelos accio— nados hidraulicamente, de modo que para estes têm que existir nas barras de perfuração três condutas, designadamente uma para a alimentação hidráulica do martelo, uma para o retorno hidráulico do martelo e uma para o ar comprimido para soprar as terras da perfuração. Esta forma de realização tem o inconveniente de, quando da substituição das barras de perfuração, sex necessário desligar a instalação hidráulica e de, quando da se. paração e da nova união das barras de perfuração ter de contar -se com perdas de óleo hidráulico e não poder evitar-se o aparecimento de sujidade.

Partindo deste estado da técnica, a presente invenção propõe-se resolver o problema de proporcionar, evitando os inconvenientes atrás mencionados, um aparelho de perfuração do tipo atrás citado, o qual, utilizando um martelo no interior do furo accionado hidraulicamente, montado na extremidade dianteira da barra de perfuração, toma possível uma substituição simples e rápida das barras de perfuração.

Segundo a presente invenção, isso consegue-se se o meio de accionamento da barra de perfuração acci onado por um meio comprimido transmitir a esta última um movimento oscilatório de vai-e—vem. Em oposição ao accionamento rotativo até agora usual, utiliza-se agora um tal movimento o_s cilatório de vai—e-vem. Desse modo torna—se possível montar as mangueiras necessárias no espaço anular entre a barra de perfu ração e a parede do furo de sondagem, com a consequência de que, quando da substituição das barras de perfuração, não é ne cessária a interrupção.

A fim de conseguir obter um óptimo do rendimento da perfuração e na conservação das mangueiras usadas deve limitar—se a amplitude da oscilação das hastes de perfuração a um ângulo entre 180° e 360?

- 2 É vantajosa a utilização, como meio de accionamento, de um motor de oscilação, com uma transmissão.

A transmissão do binário dos meios de accionamento para as hastes de perfuração faz-se por transmissão forçada com ajuste de formas, de preferência através de um perfil apropriado das barras de perfuração e/ou por transmissão forçada com aperto, de preferência através de um dispositi vo de fixação por aperto.

Segundo uma outra característica da presente invenção, os meios de accionamento alimentados com um meio comprimido que accionam as barras de perfuração encontra-se num cursor ou carro, que é susceptível de se mover sobre a carreta do aprelho de perfuração. A operação do cursor com os meios de accionamento pode fazer-se por meio de cadeia de avan ço através da cabeça de injecção de água e/ou através de meios de accionamento separados.

A fim de excluir praticamente um desgaste das mangueiras utilizadas, propõe-se, de acordo com uma outra característica da presente invenção que as barras de per furação apresentem dois canais longitudinais abertos para fora que servem para a recepção das mangueiras dos circuitos de ida e de retorno do éleo sob pressão para o martelo no interior do furo. As mangueiras hidráulicas encontram-se portanto no interior da periferia das barras de perfuração e não salientes em relação à dita periferia, de modo que ficam bastantes protegidas contra o desgaste. 0 fornecimento do ar de lavagem faz-se directamente através das barras de perfuração ocas.

Os canais longitudinais das barras de perfuração possuem nas suas zonas exteriores uma largura menor que nas zonas interiores, de modo que as mangueiras, depois de introduzidas por pressão através das zonas estreitas, usando a elasticidade própria das mesmas, podem de novo expandir-se no interior dos canais longitudinais e ser portanto retidas segure mente nestes.

Segundo uma outra característica da presente invenção, as barras de perfuração possuem um canal aberto para fora para a recepção de uma mangueira de ar para o ar de lavagem.

A cabeça de lavagem está, pelo menos na sua zona inferior, igualmente provida de canais longitudinais para a recepção de mangueiras hidráulicas e/ou da mangue.! ra de ar.

As barras de perfuração estão provodas nas suas extremidades com peças moldadas, adaptadas entre si, para a ligação, protegida contra a rotação, das barras de perfuração, bem como para a ligação alinhada dos canais longitudi. nais das mesmas, de modo que se assegura que se efectua uma transmissão correcta do binário durante o movimento de oscilação de vai-e-vem, como também, quando da ligação das barras de perfuração umas com as outras, que os canais longitudinais estão sempre mutuamente alinhados, pois caso contrário é impossível a montagem.

Vantajosamente, as referidas peças mol dadas sao constituídas por, numa das extremidades das barras de perfuração, cavilhas salientes e, na outra extremidade, cavidades, as quais se adaptam entre si numa ligação forçada com adaptação das formas.

As extremidades de barras de perfuração que são ligadas entre si são acopladas mutuamente por meio de cavilhas tensoras providas de molas, de modo que podem ser soltas e ligadas entre si de maneira simples e rápida.

As barras de perfuração podem estar equipadas com tubos de injecção de ar, encontrando-se uma das suas extremidades no interior das barras de perfuração e outra extremidade livremente saliente das mesmas, sendo nestas colocadas as cavilhas tensoras com mola, que atravessam os tubos de injecção de ar perpendicularmente no seu eixo longitudinal e, nas suas posições de fixação, encaixam—se em furos existentes nas paredes das barras de perfuração vizinhas.

Na carreta, prevê-se em frente da zona de ligação de duas barras de perfuração ligadas entre si, um dispositivo para enfiar e desenfiar as mangueiras, por meio do qual as mangueiras, quando da substituição das barras de perfuração, são introduzidas nos canais longitudinais das novas barras de perfuração ou, respectivamente, são rectiradas dos mesmos. Quando do avanço da barra de perfuração, as mangueiras sãá então, de acordo com o avanço, enfiadas nos canais longitu dinais das barras de perfuração referidas ou, quando se retiram as barras perfuradoras, desenfiadas.

dispositivo para o enfiamento e o desenfiamento das mangueiras é colocado no cursor dos meios de accionamento das barras de perfuração e acoplado directa cu indirectamente com o seu órgão de accionamento, de modo que este dispositivo acompanha o movimento oscilatório transmitido as barras de perfuração. 0 dispositivo de enfiamento e desenfiamento daa mangueiras apresenta para cada mangueira um órgão de enfiamento e desenf iamento. Os órgãos de enfiamento e desenfia, mento são constituídos por rolos de guia e/ou guias de deslizamento. Os órgãos de enfiamento e desenfiamento para cada uma das mangueiras estão dispostas a uma distância mútua tal que a respectiva mangueira pode ser conduzida à volta do órgão de desenfiamento voltado para o lado oposto à barra de perfuração e entre o órgão de desenfiamento e o órgão de enfiamento associado à barra de perfuração.

Os órgãos de enfiamento e de desenfiamento podem ser susceptíveis de se dobrar para se afastar da zona da barra de perfuração.

aparelho de perfuração propriamente dito está equipado com um tambor pré-tensionado, para as mangueiras hidráulicas e eventualmente para a mangueira de ar, de modo que estas mangueiras são automaticamente mantidas com o comprimento requerido. 0 comprimento das mangueiras é dimensi£ nado de modo tal que estas sejam sempre completamente suficientes para a profundidade dos furos a fazer.

Descreve-se a seguir um exemplo de rea. lização da presente invenção, com referência aos desenhos anexos, cujas figuras representam;

A fig. 1, uma vista de cima, em corte, de uma primeira forma de realização de uma barra de perfuração

A fig. 2, uma vista de cina em corte de uma segunda forma de realização de uma barra de perfuração;

A fig. 3, uma vista de lado em corte da zona de transição entre duas barras de perfuração da forma de realização da fig. 2;

A fig. 4, uma vista do sistema de barras com os meios de accionamento do sistema de barras de perfu ração, situado em posição superior; e

A fig. 5, uma vista como a da fig. 4, mae com o sistema de accionamento do sistema de barras situado em posição inferior.

Como o aparelho de perfuração em questão é conhecido em si, não é necessária qualquer ilustração nem qualquer descrição do mesmo.

(1) indica a barra de perfuração, que apresenta dois canais longitudinais (2) abertos para fora. Nas suas zonas exteriores (3), os canais longitudinais (2) possuem uma largura menor que nas suas zonas interiores.

Nos canais longitudinais (2) estão introduzidas as mangueiras hidráulicas (4,5), uma das quais serve para a entrada e a outra para o retomo do óleo sob pressão do martelo no interior do furo que se encontra na extremidade dianteira do sistema de barras.

A barra de perfuração (l) propriamente dita é feita oca, de modo que o ar de lavagem necessário para remover a terra da perfuração é conduzido através da barra de perfuração.

Devido à menor largura nas zonas exteriores dos canais longitudinais (2), as mangueiras (4,5) são

mantidas nos mesmos, visto cue são enfiadas nos canais longitu dinais comprimindo-as.

As mangueiras assim protegidas podem acompanhar o movimento de oscilação de vai-e-vem do sistema de barras de perfuração, por exemplo num ângulo de oscilação entre 180° e 360°, sem necessidade de outras medidas, sem que fiquem sujeitas a desgaste.

Na forma de realização das fig. 2 e 3, as barras de perfuração (l) são feitas de material maçico. Como nesta forma de realização o ar de lavagem para o martelo no interior do furo não pode ser soprado através do interior da barra de perfuração (l), estas barras (l) estão equipadas com condutas (6) para o ar a injectar. Uma extremidade (7) das condutas (6) do ar injectado encontra-se no interior das barras de perfuração (2), enquanto que a outra extremidade (8) fica saliente livremente das mesmas. Nas extremidades livres salientes (8) encontram-se cavilhas tensoras (9) com mola, que atravessam a conduta (6) do ar injectado perpendicularmente ao seu eixo longitudinal e se encaixam nas suas posições de fixação (fig. 3) em furos (10) nas paredes das barras de perfuração (l) vizinhas. Por meio da cavilha tensora (9) com mola é possível uma substituição rápida e 3imples das barras de perfuração (l), durante a introdução ou a retirada das barras de perfuração.

Como pode ver-se na fig. 3, as barras de perfuração (l) estão providas nas suas extremidades com peças moldadas ajustadas mutuamente para a ligação mútua das bar ras de perfuração, sem possibilidade de rotação, bem como para a ligação com os canais longitudinais (2) das mesmas alinhados As peças moldadas são constituídas por cavilhas salientes (ll) previstas numa das extremidades das barras de perfuração (l), e cavidades (12) existentes na outra extremidade. As cavilhas salientes (ll) e as cavidades (12) respectivas têm formas que se adaptam uma outra, de modo que se encaixam numa ligação for çada com adaptação de formas.

- 7?Como se vê na fig. 2, as barras de per furação (l) podem estar providas nas suas faces laterais com perfis (13) que se estendem na sua direcção longitudinal, destinados à transmissão do binário às barras de perfuração.

Nas fig. 4 e 5, representa-se em (14) a carreta do aparelho de perfuração, construida da maneira convencional.

dispositivo de accionamento por um meio sob pressão, para a produção do movimento de oscilação de vai-e-vem do sistema de barras constituido por barras de perfu ração individuais (l), tem a referência (15). Como meio de accionamento (15) utiliza-se, por exemplo, um motor de oscilação equipado com uma transmissão (16), cujo pinhão de accionamento (17) transmite o movimento de oscilação de vai-e-vem à barra de perfuração (l) saliente. 0 meio de accionamento (15), com a sua transmissão (16) para o sistema de barras de perfuração encontra-se num cursor (18) que é susceptível de se deslocar sobre a carreta (14). A operação do cursor (18) sobre a carreta (14) e da cabeça de lavagem (19) faz-se ou através do avanço da cabeça de lavagem (19) mas também por meio de accionamen to separado do mesmo.

No cursor (18) está montado o dispositivo (20) de enfiamento e desenflamento das mangueiras. 0 dispositivo (20) de enfiamento e desenflamento das mangueiras está ligado com o pinhão de accionamento (17) da transmição (16) do meio de accionamento (15) das barras de perfuração, de modo que acompanha o movimento de oscilação de vai-e—vem do sistema de barras de perfuração.

dispositivo (20) de enfiamento e desenfiamento das mangueiras apresenta para cada mangueira hidra, ulica (4,5) um órgão de enfiamento (21) e um órgão de desenfia, mento (22).

Na posição superior do cursor (18), como pode ver-se na fig. 4, os órgãos de enfiamento e desenfia mento (21,22) estão representados como gulas de deslizamento e na posição inferior do patim, como se vê na fig. 5, como rolos de guiamento.

órgão de enfiamento (21) e o órgão de desenfiamentc (22) estão dispostos um em relação ao outro de modo tal que a mangueira hidráulica correspondente (4,5) é passada à volta do órgão de enfiamento (22) do lado oposto às barras de perfuração e introduzido entre o órgão de desenfiamento (21). Além disso, a configuração do dispositivo (20) de enfiamento e desenfiamento das mangueiras é tal que os órgão de enfiamento e de desenfiamento (21,22), na posição superior do'patim (8), se encontram com o meio de accionamento (15) na zona da cabeça de lavagem, ficando o órgão de desenfiamento (22) ainda saliente da mesma.

As mangueiras hidráulicas (4,5) são conduzidas através dos rolos de desvio (23) para um tambor pré, -tensionado (24).

modo de funcionamento do dispositivo (20) de enfiamento e desenfiamento das mangueiras segundo as fig. 4 e 5 é o seguinte.

ba posição do patim (18) com o meio de accionamento (15) e a cabeça de lavagem (19) representada na fig. 4, a retirada das barras de perfuração (l) a utilizar de novo, de um armazém de barras de perfuração não representando, faz-se da maneira tradicional. 0 avanço faz-se, por exemplo, através do avanço da cadeia da cabeça de lavagem (19). Logo qut o patim (18) tenha atingido a sua posição inferior representada fig. 5 e a cabeça de lavagem (19) tiver regressado à sua po. sição original em cima, pode montar-se uma nova barra de perfu ração (l) proveniente do armazém de barras de perfuração. As barras de perfuração que se encontram no furo de sondagem são suportadas da maneira tradicional pela cabeça de suporte (25), depois do que o patim (18) com o meio de accionamento (15) pode voltar à sua posição superior representada na fig. 4. Neste processo, são introduzidas na nova barra de perfuração (l),ios canais longitudinais (2) as mangueiras (4»5), por meio do órgão

de enfiamento (21) das mangueiras. Depois disso faz-se a extra, ção da nova barra de perfuração (l), como se vê na figura 4.

Quando da retirada do sistema de barras de perfuração, procede-se da maneira inversa, sendo então retiradas da barra de perfuração a desmontar as mangueiras, por meio dos órgãps de desenfiamento (22) quando da operação do patim (18).

Claims

REIVINDICAÇÕES

- 1& Aparelho de perfuração, em especial para a perfuração de furos de sondagem, com uma carreta para o avanço, bem como para a extracção das barras de perfuração for madas por barras individuais, um sistema de avanço, um accionamento actuado por um meio comprimido para as barras de perfuração, uma cabeia de lavagem montado na carreta operada com as barras de perfuração ou separadamente, bem como um martelo no interior do furo montado na extremidade dianteira das barras de perfuração accionado hidraulicamente, caracterizado por o accionamento (15) actuado por meio comprimido das barras de perfuração transmitir a este um movimento de oscilação de vai-e-vem.

- 2ô Aparelho de perfuração de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o ângulo de oscilação das barras de perfuração ser de 180 a 360 graus.

- 3« Aparelho de perfuração de acordo com a reivindicação l,ou 2, caracterizado por se utilizar como accio. namento (15) um motor de oscilação com redutor (16).

- 4e Aparelho de perfuração de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por a transmição do binário de accionamento (15) às barras de perfuração ser fej ta por transmissão forçada por ajuste de formas através de um perfil (13) das barras de perfuração (l), e/ou por transmissão forçada com aperto, de preferência através de um dispositivo de aperto.

- 11 Aparelho âe perfuração de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o accionamento (15) actuado por um meio comprimido para as barras de perfuração sê encontrar num patim (18) que pode actuar sobre a carreta (14).

- 6ã Aparelho de perfuração de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a operação do patim (18) com o accionamento (15) e a operação da cabeça de lavagem (19) se fazerem através de accionamentos separados dos mesmos.

- 78 Aparelho de perfuração de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as barras de perfuração (l) apresentarem dois canais longitudinais (2) abertos para fora, os quais servem para a recepção de tubos flexíveis (4,5) para a entrada e o retomo do óleo sob pressão para o martelo no interior do furo.

- 8§ Aparelho de perfuração de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizada por os canais longitudinais (2) das barras de perfuração (l) possuírem nas suas zonas exteriores (3) uma menor largura que nas zonas interiores.

- gâ _

Aparelho de perfuração de acordo cofà . qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as

12 barras de perfuração (l) possuírem um canal aberto para fora, para a recepção de um tubo flexível de ar.

- 106 Aparelho de perfuração de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a cabeça de lavagem (19) estar equipada, pelo menos na sua zona inferior, também com canais longitudinais (2), para a recepção de tubos hidráulicos flexíveis (4,5) e/ou tubos flexíveis de ar.

Aparelho de perfuração de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as barras de perfuração (l) estarem providas nas suas extremidades com peças moldadas adaptadas para a ligação fixa em rotação das barras de perfuração individuais entre si, bem como para a ligação mútua dos canais longitudinais (2) das mesmas alinhados entre si.

- 126 Aparelho de perfuração de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as peças moldadas serem constituídas por cavilhas (ll) salientes, previstas numa das extremidades das hastes de perfuração (l) e, nas outras extremidades, cavidades (13), as quais se adaptam mútuamente com as suas configurações.

- 136 Aparelho dc perfuração de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as extremidades de barras de perfuração (l) ligadas entre si serem acopladas entre si por meio de cavilhas tensoras com mola.

- 14δ Aparelho de perfuração de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por as barras de perfuração (l) estarem equipadas com tubos (6) de in jecção de ar, uma de cujas extremidades (7) se encontra no interior das barras de perfuração (l) e as outras extremidades ficam salientes e livres estendendo-se para as extremidades li vres das barras de perfuração vizinhas, sendo as cavilhas tensoras com mola (9) colocadas nestas extremidades, e atravessan do os tubos de injecção de ar (6) perpendicularmente aos seus eixos longitudinais e, na posição de apoio, encaixando-se em furos (10) nas paredes das barras de perfuração.

- 15® Aparelho de perfuração de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por se prever na carreta, da zona de ligação de duas barras de perfuração que devem ser ligadas uma à outra, um dispositivo de enflamento e dessenfiamento dos tubos flexíveis (20).

- 163 Aparelho de perfuração de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o dispositivo (20) de enfiamento e desenfiamento dos tubos flex^ veis estar colocado no patim (20) do accionamento (15) para as barras de perfuração e ser acoplado com o seu órgão de acciona. mento (17) directa ou indirectamente.

- 17ô Aparelho de perfuração de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por 0 dispositivo (20) de enfiamento e desenfiamento dos tubos flexíveis apresentar para cada um dos tubos flexíveis (4,5) um ór- 14 gão de enflamento (21) e um órgão de senfiamento (22).

- 18 ® Aparelho de perfuração de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por os órgãos de enfiamento e desenfiamento (21,22) serem constituídos por rolos de guia e/ou guias deslizantes.

- 19^£ Aparelho de perfuração de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por 06 órgãos de enfiamento e desenfiamento (21,22) para cada um dos tubos (4,5) estarem dispostos a uma certa distância um do outro de modo tal que o tubo flexível (4,5) respectivo pode fazer-se passar em torno do órgão de desenfiamento (22) voltado para o lado oposto às barras de perfuração e entre o órgão de desenfiamento (22) e o órgão de enfiamento (21) voltado para as barras ds perfuração.

- 20 e Aparelho de perfuração de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por os órgão de enfiamento e desenfiamento (21,22) poderem levantar— -se para se afastar da zona das barras de perfuração.

- 21® Aparelho de perfuração de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por estai¹equipado com um tambor (24) sob tensão para os tubos hidráulicos (4,5) e eventualmente para o tubo de ar.

- 15 A requerente declara que os primeiros pedidos desta patente foram apresentados na República Federal

Alemã em 15 de Março de 1988 e em 14 de Dezembro de 1988, sob os n2s. P 38 08 525.9 e P 38 42 081.3, respectivamente.