IT9067247A1 - Metodo e dispositivo per controllare un apparecchio per la perforazione di rocce - Google Patents
Metodo e dispositivo per controllare un apparecchio per la perforazione di rocceInfo
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Description
L'invenzione si riferisce ad un metodo per controllare la potenza di percussione di un dispositivo a percussione in un apparecchio per la perforazione di rocce azionato da fluido in pressione, nel quale fluido in pressione viene inviato simultaneamente al dispositivo a percussione e attraverso un mezzo di riduzione della pressione ad un dispositivo di alimentazione, e in cui la potenza di percussione viene controllata regolando la pressione del fluido in pressione inviato ài dispositivo a percussione.
L'invenzione si riferisce pure ad una disposizione per controllare la potenza di percussione di un dispositivo a percussione in un apparecchio per la perforazione di rocce azionato da fluido in pressione, comprendente una oomoa per fluido in pressione, un_ dispositivo a percussione e un dispositivo di alimentazione la cui tubazione di alimentazione è collegata ad una tubazion di pressione per la pompa, e almeno un mezzo d riduzione della pressione collegato tra la tubazione di pressione della pompa e il dispositivo d alimentazione per regolare la pressione del fluido in pressione che deve essere inviato al dispositivo di alimentazione ad un valore inferiore alla pressione della tubazione in pressione della pompa.
La pressione di percussione in apparecchi per la perforazione di rocce e nel loro mezzo di azionamento è stata precedentemente regolata ad un certo valore fisso e la alimentazione del martello perforatore è stata regolata variando la pressione del dispositivo di alimentazione in accordo con il tipo della roccia che deve essere perforata, il che spesso provoca problemi.
Se la pressione di alimentazione è troppo bassa rispetto alla pressione di percussione, la quantità di alimentazione essendo minore di quella richiesta o ammessa, l'impulso di percussione non viene opportunamente trasmesso lungo l'asta di perforazione entro la roccia che deve esere perforata, ma provoca una vibrazione nell'asta di perforazione e nel resto dell'apparecchiatura di perforazione. La vibrazione viene progressivamente trasformata in calore, l'aumento di temperatura massima verificandosi negli accoppiamenti avvitati delle aste di perforazione o simili. cosicché queste parti in particolare sono esposte ad una sollecitazione addizionale. Ciò può provocare un danno all'apparecchiatura di perforazione, oppure l'apparecchiatura di perforazione si può usurare più rapidamente di quanto normale con risultante durata in servizio più breve e maggiori posti di funzionamento. Nello stesso tempo, la velocità di penetrazione della punta di perforazione nella roccia viene ridotta e si richiede un maggiore tempo per perforare un foro di una determnata lunghezza, il che aumenta ulteriormente i costi di perforazione. La vibrazione sottopone pure tutti gli altri componenti meccanici e idraulici della apparecchiatura di perforazione ad una sollecitazione addizionale, aumentando la necessità di manutenzione e riparazione nei funzionamenti prolungati.
Lo scopo della presente invenzione è quello di provvedere un metodo ed una disposizione per controllare il processo di perforazione di un apparecchio per la perforazione di rocce, 11 quale eviti le suddette difficoltà e permetta di effet tuare il processo di perforazione nel modo migliore possibile per quanto riguarda le condizioni. Il metodo secondo l'invenzione è caratterizzato dal fatto che il fluido in pressione viene inviato e mezzo di una a a portata in volume a press.io ne controllata , la portata della pompa essendo controllata mediante la pressione che si verifica tra il dispositivo di alimentazione e il mezzo di riduzione della e il rapporto delle pressioni dei fluidi in pressione che devono essere inviati al ositivo di percussione e al dispositivo di alimentazione, rispettivamente, essendo regolato ad un valore sostanzialmente costante mediante un mezzo di controllo della pressione collegato in serie con il disposi tivo di alimentazione.
L' idea fondamentale dell ' invenzione è che il rapporto tra la pressione di percussione e la pressione di alimentazione viene mantenuto sostanzialmente costante regolando la pressione di percussione proporzionalmente alla pressione di alimentazione in modo che la potenza dell'impulso di percussione dipenda direttamente dallivello della pressione di alimentazione richiesta e utilizzando una pompa a pressione controllata la cui portata in volume è egolabile in base alla pressione di alimentazione. Quando la potenza di percussione è proporzionale alla portata in volume che entra nel macchinario di percussione, la variazione nella pressione di alimentazione provoca una variazione analoga nella pressione di percussione, mantenendo la pressione di percussione e, di conseguenza, la potenza di percussione proporzionale alla pressione di alimentazione.
La disposizione secondo l'invenzione è caratterizzata dal fatto che la pompa è una pompa a portata in volume controllata dalla pressione, la tubazione del fluido in pressione che va al dispositivo di avanzamento essendo collegata ad una tubazione della pressione di controllo per la pompa tra il mezzo di riduzione della pressione e il dispositivo di avanzamento, la pompa comprendendo almeno un mezzo di controllo della pressione collegato alla tubazione di alimentazione del dispositivo di avanzamento in serie con questo per mantenere la pressione del fluido in pressione che deve essere inviato nel dispositivo a percussione ad un rapporto sostanzialmente costante rispetto alla pressione che si verifica nella tubazione di alimentazione del dispositivo di
L'idea fondamentale della disposizione secondo l'invenzione è che la tubazione di alimentazione del motore di avanzamento è collegata alla tubazione della pressione di controllo della pompa di controllo della portata in volume controllata dalla pressione, in modo che la portata in volume della pompa venga regolata in base alla pressione dialimentazione, del motore di avanzamento. La tubazione di alimentazione comprende inoltre un mezzo di controllo della pressione che mantiene sostanzialmente costante il rapporto tra la pressione di percussione e la pressione di avanzamento.
L'invenzione verrà descritta in maggiore dettaglio nel disegno seguente, nel quale:
la figura 1 illustra una disposizione schematica di collegamento di una forma di realizzazione dell'invenzione; e
la figura 2 illustra una disposizione schematica di collegamento di un'altra forma di realizza-. zione dell'invenzione.
La figura 1 illustra una pompa di-controllo della portata in volume azionata da un motore conosciuto (non illustrato). La pompa comprende un cilindro di controllo del flusso 2 e un controcilindro sollecitato da molla 3. La pompa è inoltre provvista di una valvola di controllo proporzionale controllata dalla pressione 4. La pompa 1 è dispo sta per aspirare fluido__in.pressione,-da -un-serbatoio di fluido in pressione 5 e farlo passane ulterlormente in una tubazione in pressione 6. La tubazione in pressione 6 è collegata dispositivo a percussione 7 il cui funzionamento
richiedono di essere descritti più ampiamente qui. Il fluido in pressione che ritorna dal dispositivo a percussione 7 viene introdotto tramite una tubazione di ritorno 8 nuovamente nel serbatoio del fluido in pressione 5. La tubazione in Dressione 6 della pompa 1 è ulteriormente collegata tramite una valvola di riduzione 9 ad una valvola pròporzionale 10 da cui il fluido in pressione viene ulteriormente fatto passare ad un dispositivo di avanzamento 11 che è generalmente un motore di avanzamento ma può anche essere un dispositivo di avanzamento di un qualche altro tipo, quale un cilindro_ di fluido in pressione. Il fluido in pressione dal motore di avanzamento 11 vien nuovamente introdotto tramite la tubazione di ritorno 8 nel serbatoio del fluido in pressione 5 a pressione esistente nella tubazione del fluido in pressione viene applicata tramite una tubazione di controllo 12 collegata tra la valvola di strozzamento 9 e la valvola proporzionale 10 e tramite una seconda valvola di strozzamento 13 ad una valvola di scarico della pressione oroporzionale 14 e inoltre alla valvola di controllo proporzionale controllata dalla pressione 4. Dall'altro lato della valvola di scarico della pressione proporzionale 14, il fluido in pressione viene fatto passare attraverso la tubazione di ritorno 8 entro il serbatolo del fluido in pressione 5.
Quando il motore (non illustrato) fa ruotare la pompa 1 in un modo conosciuto, si forma una pressione nella tubazione in pressione della pompa, il flusso del fluido in pressione facendo funzionaire il dispositivo a percussione 7 e il motore | di avanzamento 11 per are avanzare il martello perforatore in un modo conosciuto. Ammettendo che le condizioni rimangano costanti per tutto il tempo, la pressione nella tubazione di controllo 12 rimane pure costante, e il funzionamento della pompa 1 non viene controllato dall'esterno. Perciò, il cilindro 2 di controllo del flusso e il contro-cilindro sollecitato da molla 3 contenuti nella pompa 1 mantengono automaticamente la portata in volume della pompa 1 in modo tale Che la pressione nella tubazione in pressione 6 rimanga costante. La struttura e il funzionamento della pompa ed i suoi componenti associati sono largamente conosciuti e non verranno descritti qui in maggiori particolari.
Ancora- in- condizioni costanti il fluidoin pressione- scorre- dalla-tubazione- in -pressione.
6 attraverso la prima valvola di strozzamente.
9. che provoca- il-verificarsi- di- una-cadula- di. pressione nella vaivola di strozzamento--9- II. fluido in pressione scorre inoltre attraverso la valvola proporzionale 10 al motore di avanzamento 11, per cui si verifica una perdita di pressione predeterminata i dipendente dal flusso nella valvo-. la proporzionale 10 con il risultato che la pressione esistente nel motore di avanzamento 11 è minore della pressione esistente nella tubazione in pressione 6 e nel dispositivo a percussione 7, la differenza essendo uguale alla perdita di pressione comune della valvola di strozzamento 9e della- valvola- proporzionale 10. La-pressione del dispositivo a- percussione 7 viene- regolat per mezzo della valvola di scarico della pressione proporzionale 14. che Imposta la pressione massima per la tubazione 12. Regolando la valvola di scarico della pressione 14. la pressione nella tubazione 12 può essere modificata con un risultante aumento o diminuzione della portata in volume della pompa 1, e, come conseguenza. . una caduta di pressione nella tubazione in pressione 6 o nel dispositivo a percussione 7. Il controllo della valvola di scarico della pressione 14 e quello della valvola proporzionale 10 sono intercollegati in modo che un aumento del valore impostato della valvola di scarico della pressione, cioè un aumento nel valore massimo della pressione della tubazione di controllo 12, provoca una diminuzione nel valore impostato della valvola proporzionale 10, per cui il flusso del fluido di pressione attraverso di essa fa si che si verifichi una minore perdita di pressione e che la pressione applicata al motore di avanzamento 11 venga aumentata. La regolazione delle valvole è tale che le pressioni del motore di avanzamento 11 e del dispositivo a percussione 7 sono in relazione lineare, cioè il loro rapporto è sostanzialmente costante.
Quando la punta di perforazione urta una roccia tenera, un foro, una-cavità o simile,durante la perforazione, la forza che si-oppone all-ia=_ vanzamento diminuisce, il che provoca il-verificarsi di una caduta dipressione del motore di avanza-. mento 11 e come conseguenza tra la valvola proporzionale 10 e la valvola di strozzamento 9. Poiché la valvola di strozzamento 9 impedisce un rapido flusso di fiuido in pressione verso il motore
dell'avanzamento del motore 11. la caduta di oressione fa sì che la pressione della tubazione di
-controllo- 12 cada corrispondentemente in modo che la posizione della valvola di controllo 4 viene regolata con una risultante rapida diminuzione della portata in volume della pompa 1. La Dressione nella tubazione in pressione 6 diminuisce con il diminuire della portata in volume, cosicché la pressione di percussione del dispositivo a percussione 7 diminuisce rapidamente con il diminuire della pressione di avanzamento. In questo modo, la potenza di_ percussione non risulterà mai ecessiva in considerazione dell'avanzamento, cosicché non si verifica la formazione di calore Quando la punta di perforazione successivamente colpisce nuovamente una roccia o una superficie di roccia normali, la pressione sul- lato-di-alimentazione del motore di avanzamento 11 aumenta nuovamente ; la pressione tra la valvolaproporzionale
10 e la valvola di strozzamento 9 aumenta anaiogamente sino a che raggiunge un valore di pressione alla quale è regolata la valvola di_ scarico della pressione 14. Corrispondentemente. l'aumento di pressione tra la valvola 10 e la valvola di strozzamente 9 ca un aumento di pressione nella tubazione di controllo 1, aumentando così la ta in volume della pompa 1 me_diante la vaivoi di controllo 4 sino ad un livello richiesto dalla pressione di rcussione impostata o
La figura 2 illustra schematicamente un'altra forma di realizzazione dell'invenzione
quale la pressione di percussione non è limitata ad alcun limite superiore predeterminato, ma percussione e l'avanzamento interagiscono coniun rapporto di pressione predeterminato in modo che un aumento di pressione nel motore di avanzamento provoca un aumento di pressione nel dispositivo a percussione. Corrispondentemente, una caduta nella pressione di avanzamento provoca una caduta della pressione nel dispositivo a percussione La figura illustra ulteriormente una valvola di regolazione 15 per inserire e disinserire il dispositivo a percussione e una valvola di regolazione 16 per collegare il motore di avanzamento in modo da fare avanzare il martello perforatore in avanti o all* indietro oppure arrestarlo del tutto. Il funzionamento e.la struttura di queste valvole sono conosciuti , e non verranno descritti più amp iamente qui. Questa forma di realizzazione utilizza soltanto la valvola proporzionale di controllo della differenza di pressione 10 che è collegata in modo da mantenere una differenza di pressione proporzionale alla pressione di avanzamento tra la pressione di percussione e la pressione di avanzamento. In auesta soluzione, quando le valvole di regolazione 15 e 16 si trovano nella posizione di funzionamento normale, una variazione nella pressione di avanzamento orovoca una variazione nella portata in volume della pompa 1 analogamente alla figura 1. cosicché viene mantenuto il rapporto predeterminato tra la pressione della tubazione in pressione 6 della pompa e, conseguentemente, quella del dispositivo a percussione 7 , e la pressione di avanzamento del motore di avanzamento. Nella soluzione della
rapporto tra la pressione di percussione e 1a pressione di avanzamento può essere regolato variando il valore impostato della valvola prooorzional e della differenza di pressione 10. Viceversa, quando il livello della pressione di percussione appi icata deve essere regolato, ciò deve essere effettuato regolando la presollecitazione della valvola di controllo 4 nel controllo della portata in volume della pompa.
Alcune forme di realizzazione dell'invenzione sono state descritte sopra a titolo di esempio e l'invenzione non è in alcun modo limitata a queste . L'idea dell invenzione può essere applicata impiegando pompe a portata in volume che possono essere regolate in modi differenti e collegando disposizioni di differenti tipi per identiflcare pressioni._ e_ per collegare la pressione di controllo ad una pompa con una portata in volume regolabile. Diverse valvole di regolazione e di controllo largamente impiegate e valvole di scarico ; della pressione o valvole simili per controllare e proteggere il funzionamento dell'apparecchio, non sono state descritte, né illustrate nelle figure, poiché queste non sono essenziali per l'Invenzione. L'impiego di tali collegamenti di controllo, regolazione e protezione non limita in alcun modo l'invenzione né limita il suo ambito di protezione. L'Invenzione, naturalmente, ha una varietà di applicazioni, quali il controllo del braccio di perforazione o dei suoi componenti per proporzionare i loro movimenti tra loro.
Claims (1)
- RIVENDICAZIONI 1. - Metodo per controllare la potenza di percussione di un dispositivo a percussione (7) in un_ apparecchio per la perforazione di rocce azionato da fluido in pressione, in cui il fluido in pressione viene inviato simultaneamente al dispositivo a percussione (7) e attraverso un mezzo di riduzione della pressione (9) ad un dispositivo di avanzamento (11), e in cui la potenza di percussione viene controllata regolando la pressione del fluido in pressione inviato nel dispositivo a percussione (7), caratterizzato dal fatto che il fluido in pressione viene inviato mediante una pompa a portata in volume a pressione controllata (1), la portata in volume della pompa (1) essendo controllata mediante la pressione che si verifica tra il dispositivo di avanzamento (11) e il mezzo di riduzione della pressione (9) e il rapporto delle pressioni dei fluidi in pressione che devono essere inviati al dispositivo a percussione (7) e -al dispositivo di avanzamento (11) rispettivamente, essendo regolato ad un valore sostanzialmente costante mediante- un-mezzo di controllo della pressione (10) collegato in serie con il dispositivo di avanzamento (11). 2 . - Disposizione per controllare la potenza di percussione di un dispositivo a percussione (7) in un apparecchio per la perforazione di rocce azionato. da fluido in pressione. comprendente una pompa a fluido in pressione (1). un dispositivo a percussione (7) e un dispositivo di avanzamento (11), la tubazione di alimentazione del Quale è collegata ad una tubazione in _ pressione (6) della pompa (1) e almeno un mezzo di riduzione della pressione (?) collegato tra la tubazione in pressione_ (6) della pompa (1) e 11_ dispositivo di avanzamento (11) per regolare la pressione del fluido in pressione che deve esere inviato al dispositivo di avanzamento (11) ad un valore inferiore alla pressione della tubazione in pressione (6) della pompa (1), caratterizzata dal fatto che la pompa (1) è una pompa a portata in volume a pressione controllata (1), la tubazione del fluido-in pressione che va al dispositivo di avanzamento (11) essendo collegata ad una tubazione della - pressione di controllo (12) per la pompa (1) tra il mezzo di riduzione della pressione (9) e il dispositivo di avanzamento (11). la pompa comprendendo almeno un mezzo di controllo della pressione (10) collegato alla tubazione di alimentazione del dispositivo di avanzamento (11) in serie con questo per mantenere la pressione del fluido in pressione che deve essere inviato al dispositivo a percussione (7) ad un rapporto sostanzialmente costante rispetto alla pressione che si verifica nella tubazione di alimentazione del dispositivo di avanzamento (11). 3. - Disposizione secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il mezzo di riduzione della pressione (9) è una valvola di strozzamento (9). 4. - Disposizione secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzata dal fatto che il mezzo di controllo della pressione (10) è una valvola regolabile per la differenza di pressione (10) collegata tra la valvola di strozzamento (9) e il disposltivo di avanzamento (11). 5. - Disposizione secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che la tubazione della pressione di controllo (12) della pompa (1) è collegata tra la valvola della differenza di pressione (10) e il dispositivo di avanzamento (11). 6. - Disposizione secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che la tubazione della pressione di controllo (12) della pompa (1) è collegata tra la valvola di strozzamento (9) e la valvola della differenza di pressione (10), la disposizione comprendendo inoltre una valvola di scarico della pressione regolabile (14) collegata alla tubazione della pressione di controllo (12) deIla pompa e limitante la-pressione della tubazione di controllo (12). e Quindi la pressione del fluido in pressione che deve essere inviato al dispositivo a percussione (7). ad un valore massimo predeterminato . 7. - Disposizione secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che 1 mezzi di controllo per la valvola della differenza di pressione (10) e oer la valvola di scarico della Dressione (14 ) sono- collegati- insieme per essere-controllati simultaneamente in modo che quando si regola la pressione massima del fluido in pressione che deve essere inviato al dispositivo a percussione (7), la valvola della differenza di pressione (10) viene corrispondentemente regolata in modo che il rapporto tra la pressione del fluido in pressione da inviare nel dispositivo a percussione (7) e quella del fluido in pressione da inviare nel dispositivo di avanzamento (11) rimane sostanzialmente costante.
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