ES2274231T3 - Martillo perforador hidraulico rotopercusor. - Google Patents
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Abstract
Martillo perforador (1, 101, 201) hidráulico rotopercusor que comprende un cuerpo (2, 102) que encierra un pistón de golpeado (4) alternativo que se desliza bajo el efecto de un circuito principal (22) de alimentación hidráulica, estando destinado igualmente ese circuito principal a provocar el deslizamiento de un pistón de tope (5) sensiblemente anular alojado en una cavidad (3) del cuerpo y que presenta, por una parte, una cara delantera (13) destinada a posicionar un enmanguitado (7) a una distancia predeterminada del pistón de golpeado y, por otra parte, una cara trasera (14) enfrente de una pared trasera (15) de la cavidad, caracterizado porque un circuito externo (23) de alimentación hidráulica es apto, durante la parada del circuito principal, para introducir un fluido a presión entre la cara trasera del pistón de tope y la pared trasera de la cavidad a fin de mantener un espacio entre ellas.
Description
Martillo perforador hidráulico rotopercusor.
La presente invención se refiere a un martillo
perforador hidráulico rotopercusor según el preámbulo de la
reivindicación 1. Tal martillo perforador es conocido por el
documento EP-A-0 058 650 y es más
especialmente utilizado en una instalación de perforación.
Una instalación de perforación comprende un
martillo perforador hidráulico rotopercusor deslizante sobre una
corredera y comprende una o varias barras de perforación, llevando
la última de estas barras una herramienta denominada broca que está
en contacto con la roca. Dicho martillo perforador tiene
generalmente por objetivo perforar agujeros más o menos profundos a
fin de poder colocar cargas explosivas. Por tanto, el martillo
perforador es el elemento principal que, por una parte, confiere a
la broca la puesta en rotación y en percusión por intermedio de la
barra de perforación, de forma que penetren en la roca y, por otra
parte, proporciona un fluido de inyección de manera que se
extraigan los residuos del agujero perforado.
Un martillo perforador comprende un mecanismo
accionado por uno o varios volúmenes de fluido hidráulico que
proceden de un circuito principal de alimentación del mecanismo de
golpeado que actúa sobre las barras de perforación por intermedio
de una enmanguitado que es apto para retransmitir, por una parte,
los choques sucesivos provocados por un pistón de golpeado y, por
otra parte, la puesta en rotación debida a un motor rotativo
hidráulico.
El esfuerzo de apoyo del martillo perforador
sobre las barras de perforación y, por tanto, por transmisión de la
broca sobre la roca se obtiene con ayuda del motor hidráulico de la
corredera. Más precisamente, el esfuerzo de apoyo es transmitido
desde el cuerpo del martillo perforador al enmanguitado por
intermedio de un elemento de tope incorporado en el martillo
perforador. Este elemento de tope puede estar constituido por una
pieza fija de fricción giratoria, pero más generalmente, para
martillos perforadores potentes, por un pistón de tope cuya
superficie es alimentada hidráulicamente de forma que se asegure una
transmisión del esfuerzo de apoyo por medio de un fluido.
Las solicitudes de patente europea EP 0 058 650
y EP 0 856 637 dan a conocer unas disposiciones de pistón de tope
para las cuales la alimentación hidráulica procede del circuito
principal de alimentación del mecanismo de golpeado. No obstante,
cuando el operador cierra este circuito principal de alimentación y,
por ejemplo, no activa más que el motor rotativo, la superficie del
pistón de tope no es alimentada ya hidráulicamente y, por tanto, el
pistón puede entrar en contacto directo con el cuerpo del martillo
perforador, lo que puede entrañar unos daños considerables.
El martillo perforador según la presente
invención tiene por objetivo resolver el problema evocado
anteriormente y, para ello, comprende un cuerpo que encierra un
pistón de golpeado alternativo que se desliza bajo el efecto de un
circuito principal de alimentación hidráulica, estando destinado
igualmente este circuito principal a provocar el deslizamiento de
un pistón de tope sensiblemente anular alojado dentro de una cavidad
del cuerpo y que presenta, por una parte, una cara delantera
destinada a posicionar un enmanguitado a una distancia
predeterminada del pistón de golpeado y, por otra parte, una cara
trasera situada enfrente de una pared trasera de la cavidad,
caracterizado porque un circuito externo de alimentación hidráulica
es apto, durante la parada del circuito principal de alimentación,
para introducir un fluido a presión entre la cara trasera del pistón
de tope y la pared trasera de la cavidad, a fin de mantener un
espacio entre ellas.
Así, el hecho de asociar un circuito externo de
alimentación independiente, capaz de suministrar un fluido entre la
cara trasera del pistón de tope y la pared trasera de la cavidad, le
ofrece al operador la posibilidad de cerrar con total seguridad el
circuito principal, ya que este fluido permite constituir un cojín
hidráulico que impide el frotamiento del pistón de tope sobre el
cuerpo del martillo perforador.
Ventajosamente, el circuito externo de
alimentación desemboca en la pared trasera de la cavidad y una
camisa anular deslizante está situada alrededor de la parte trasera
del pistón de tope y es apta para, por una parte, impedir la
introducción del fluido suministrado por el circuito externo de
alimentación cuando la presión que reina en la cámara trasera
anular es superior o igual a un valor predeterminado (P), y, por
otra parte, autorizar la introducción de este fluido cuando la
presión que reina en la cámara trasera anular es inferior al valor
predeterminado (P).
Preferentemente, el pistón de tope presenta una
parte delantera, un hombro central y una parte trasera, estando
encuadrado dicho hombro central por una cámara delantera anular y
por una cámara trasera anular, y el circuito principal de
alimentación está destinado a suministrar un fluido directamente a
la cámara trasera y un canal de unión está destinado a poner la
cámara trasera en libre comunicación con la cámara delantera.
Además, cuando el circuito principal de
alimentación es activado, la cara trasera del pistón de tope es
sometida a la presión de un drenaje por medio de un primer canal.
Ventajosamente, la cámara delantera es puesta generalmente en
comunicación con el drenaje por medio de un segundo canal tan pronto
como el enmanguitado esté a una distancia del pistón de golpeado
inferior a la distancia predeterminada.
Según una forma de realización particular de la
invención, el pistón de tope está destinado a deslizarse en el
interior de una guía solidaria del cuerpo. Preferentemente, la
camisa posee una parte trasera que presenta, por una parte, un
hombro externo que presenta una primera superficie trasera destinada
a cooperar con el circuito externo de alimentación, y, por otra
parte, un refuerzo interno que presenta una segunda superficie
trasera decalada. Preferentemente aún, una cámara sensiblemente
anular unida al circuito principal está prevista todavía entre el
hombro externo de la camisa y un extremo trasero de la guía.
Finalmente, la cara delantera del pistón de tope posee de manera
ventajosa un diámetro sensiblemente superior al de la cara
trasera.
La invención se comprenderá mejor con la ayuda
de la descripción detallada que se expone a continuación con
respecto a los dibujos adjuntos, en los
cuales:
cuales:
La figura 1 es una vista en corte longitudinal
del martillo perforador según la invención provisto de barras de
perforación en contacto con la roca.
La figura 2 es una vista en sección longitudinal
y a escala ampliada del martillo perforador representado en la
figura 1 cuando el circuito principal de alimentación hidráulica
está activado y el enmanguitado está a la distancia predeterminada
del pistón de golpeado.
La figura 3 es una vista en corte similar a la
figura 2 cuando el circuito principal de alimentación hidráulica
está cerrado.
La figura 4 es una vista en corte longitudinal
de un martillo perforador según otro modo de realización de la
invención cuando el circuito principal de alimentación hidráulica
está activado y el enmanguitado está a la distancia predeterminada
del pistón de golpeado.
La figura 5 es una vista en corte longitudinal
del martillo perforador de la figura 4 cuando el circuito principal
de alimentación hidráulica está cerrado.
La figura 6 es una vista en corte longitudinal
de un martillo perforador similar al representado en la figura 4,
con la única diferencia de que la cara delantera del pistón de tope
posee un diámetro sensiblemente superior al de la cara trasera.
Haciendo referencia a las figuras 1 a 3, un
martillo perforador 1 según la invención presenta un cuerpo 2 que
comprende una cavidad 3 que se prolonga hacia atrás en un ánima 31
que contiene un pistón de golpeado 4. Más precisamente, la cavidad
3 encierra un pistón de tope 5 sensiblemente anular que puede
deslizarse alrededor del pistón de golpeado 4, una camisa anular 6,
un enmanguitado 7 y un motor rotativo 8. El enmanguitado 7 está
unido a unas barras de perforación 9 que actúan sobre una broca 10
en contacto con la roca 11.
El pistón de tope 5 presenta una parte
delantera, un hombro central 12 y una parte trasera, comprendiendo
el hombro central una superficie anular delantera 25 y una
superficie anular trasera 26. Al nivel de su parte delantera y de
su parte trasera, el pistón de tope está provisto respectivamente de
una cara delantera 13 y de una cara trasera 14. Más
particularmente, la cara delantera 13 está en contacto con el
enmanguitado 7 y la cara trasera 14 está enfrente de una pared
trasera 15 de la cavidad 3. La camisa 6 está situada alrededor de
la parte trasera del pistón de tope 5 y puede deslizarse con
estanqueidad a lo largo de ésta. Por otro lado, la parte delantera
del pistón de tope 5, la superficie delantera 25 del hombro central
12 y el cuerpo 2 definen una cámara delantera 16 anular. Asimismo,
la parte trasera del pistón de tope 5, la superficie trasera 26 del
hombro central 12, el cuerpo 2 y la camisa 6 definen una cámara
trasera 17 anular.
Un canal de unión 18 está previsto de forma que,
en funcionamiento, pueda poner la cámara delantera 16 y la cámara
trasera 17 a la misma presión. Un primer canal 30 que atraviesa
longitudinalmente el pistón de tope 5 en toda su parte trasera
permite poner la cara trasera 14 del pistón de tope 5 a la presión
de un drenaje 19 por intermedio de una garganta 20. Finalmente, un
segundo canal 21 dispuesto en la parte delantera del pistón de tope
permite la puesta en comunicación de la cámara delantera 16 con la
garganta 20 y el drenaje 19.
Un circuito principal 22 de alimentación
hidráulica del martillo perforador 1 está unido al ánima 31 que
contiene el pistón de golpeado 4, pero igualmente a la cámara
trasera 17. Además, un circuito externo 23 de alimentación
hidráulica independiente del circuito principal 22 presenta un
extremo que desemboca en el extremo trasero 15 de la cavidad 3 al
nivel de la camisa 6.
En funcionamiento, el motor hidráulico de la
corredera (no representado) que contiene el martillo perforador 1
aplica un esfuerzo de apoyo sobre el cuerpo 2 como se ilustra por la
flecha 24. Este esfuerzo de apoyo es transmitido al pistón de tope
5 por medio del circuito principal 22, que genera un fluido a
presión en la cámara trasera 17 para ejercer tensiones sobre la
superficie trasera 26 del hombro 12 y sobre la camisa 6. El pistón
de tope 5 es inducido entonces a deslizarse hacia delante y
transmite el esfuerzo de apoyo por su cara delantera 13 al
enmanguitado 7 y, por tanto, a las barras de perforación 9 y a la
broca 10. Por el contrario, la camisa 6 es empujada hacia atrás y
obtura el circuito externo 15. Gracias al canal de unión 18, el
pistón de tope 5 detiene su curso, ya que se establece un
equilibrio de presiones entre la cámara delantera 16 y la cámara
trasera 17, de modo que el enmanguitado 7 está entonces situado a
una distancia adecuada predeterminada del pistón de golpeado 4. Ha
de destacarse que el enmanguitado 7 se mantiene en esta posición, ya
que, si tendiera a retroceder, el segundo canal 21 sería apto para
poner la cámara 16 en comunicación con el drenaje 19, lo que
tendría la consecuencia de desplazar el pistón de tope 5 hacia
delante. Finalmente, el pistón de golpeado 4 puede llegar a golpear
el enmanguitado 7 al deslizarse en su alojamiento 31 bajo el efecto
de la presión del fluido del circuito principal 22. Asimismo, el
motor rotativo puede ser accionarse y actuar sobre el enmanguitado
7.
Por el contrario, cuando el martillo perforador
1 no es ya alimentado por el circuito principal 22, cae la presión
que reina en la cámara trasera 17, lo que tiene el efecto de
provocar el retroceso del pistón de tope 5 hacia el extremo trasero
15 de la cavidad 3 del cuerpo 2. La cámara trasera 14 del pistón de
tope no es puesta ya entonces rápidamente a la presión del drenaje
19, dado que el canal de unión 30 es progresivamente obturado.
Cuando la presión en la cámara trasera 17 deviene inferior a un
valor P determinado, el fluido a presión suministrado por el
circuito externo 23 ejerce entonces tensiones suficientes sobre la
camisa 6 para obligarla a deslizarse hacia delante. Por
consiguiente, el fluido se intercala entre la cara trasera 14 del
pistón de tope 5 y la pared trasera 15 de la cavidad 3 a fin de
impedir cualquier contacto entre ellas. Ha de destacarse que el
motor rotativo 8 puede continuar funcionando incluso cuando el
circuito principal 22 está cerrado.
Por las figuras 4 y 5 se describe el martillo
perforador 101 según el modo particular de la invención. No
describiremos a continuación más que las diferencias existentes
entre este martillo perforador 101 y el representado en las figuras
1 a 3. Este martillo perforador 101 presenta un cuerpo 102 y difiere
principalmente del representado en las figuras 1 a 3 por el hecho
de que, por una parte, el pistón de tope 5 es inducido ahora a
deslizarse en el interior de una guía 103 solidaria del cuerpo 102
y, por otra parte, la camisa 6 es sustituida por una camisa 106
dotada de un hombro externo 107 y de un refuerzo interno. Más
precisamente, el hombro externo 107 presenta una primera superficie
trasera 108 destinada a cooperar con el circuito externo 23 y el
refuerzo interno presenta una segunda superficie trasera 109
decalada con respecto a la primera superficie trasera 108. En
funcionamiento, esta segunda superficie trasera 109 es puesta
entonces a la presión del drenaje 19. Además, una cámara 110
sensiblemente anular está prevista entre el hombro externo 107 y un
extremo trasero 111 de la guía 103, y esta cámara anular 110 está
unida al circuito principal 22 de alimentación hidráulica.
El funcionamiento del martillo perforador 101 es
similar al descrito anteriormente para el martillo perforador 1.
Hay que hacer notar solamente que cuando el martillo perforador 101
es alimentado por el circuito principal 22, el fluido a presión es
suministrado a la cámara trasera 17, pero igualmente a la cámara
110. La ventaja de esta forma de realización particular de la
invención reside en el hecho de que la superficie delantera 25 y la
superficie trasera 26 del hombro 12 del pistón de tope 5, así como
las superficies traseras primera y segunda 107, 108 de la camisa
106, pueden elegirse fácilmente de forma que la presión mínima
generada por el circuito externo 23 necesaria para el
desplazamiento de la camisa 106 sea muy superior a la presión
generada por el circuito principal 22 en la cámara trasera 17 y la
cámara 110.
La figura 6 describe un martillo perforador 201
que difiere del martillo perforador 101 representado en las figuras
4 y 5 únicamente por el hecho de que la cara delantera 13 del pistón
de tope 5 presenta un diámetro sensiblemente superior al de la cara
trasera 14. En funcionamiento, esto tiene la consecuencia de empujar
al pistón hacia delante, incluso más allá de su posición de
equilibrio, ya que cuando la cámara delantera 16 y la cámara
trasera 17 están a una presión idéntica, la diferencia de diámetro
entre la cara delantera 13 y la cara trasera 14 induce la creación
de una sección anular suplementaria de empuje hacia delante. Esto
tiene entonces la ventaja de permitir que la cara delantera 13 del
pistón de tope 5 permanezca más tiempo en contacto con el
enmanguitado 7 a pesar de los movimientos vibratorios importantes
ligados a la percusión del pistón de golpeado 4 sobre el
enmanguitado 7.
Aunque se haya descrito la invención en unión
con unos ejemplos particulares de realización, resulta evidente que
ésta no está limitada en absoluto a ellos y que comprende todas los
equivalentes técnicos de los medios descritos así como sus
combinaciones, siempre que éstas entren dentro del alcance de la
invención definido por las reivindicaciones.
Claims (9)
1. Martillo perforador (1, 101, 201) hidráulico
rotopercusor que comprende un cuerpo (2, 102) que encierra un
pistón de golpeado (4) alternativo que se desliza bajo el efecto de
un circuito principal (22) de alimentación hidráulica, estando
destinado igualmente ese circuito principal a provocar el
deslizamiento de un pistón de tope (5) sensiblemente anular alojado
en una cavidad (3) del cuerpo y que presenta, por una parte, una
cara delantera (13) destinada a posicionar un enmanguitado (7) a
una distancia predeterminada del pistón de golpeado y, por otra
parte, una cara trasera (14) enfrente de una pared trasera (15) de
la cavidad, caracterizado porque un circuito externo (23) de
alimentación hidráulica es apto, durante la parada del circuito
principal, para introducir un fluido a presión entre la cara
trasera del pistón de tope y la pared trasera de la cavidad a fin
de mantener un espacio entre ellas.
2. Martillo perforador (1, 101, 201) según la
reivindicación 1, caracterizado porque el circuito externo
(23) desemboca en el extremo trasero (15) de la cavidad (3) y porque
una camisa (6, 106) anular deslizante está situada alrededor de la
parte trasera del pistón de tope (5) y es apta para, por una parte,
impedir la introducción del fluido suministrado por el circuito
externo cuando la presión que reina dentro de la cámara trasera
(17) es superior o igual a un valor predeterminado (P), y, por otra
parte, autorizar la introducción de este fluido cuando la presión
que reina en la cámara trasera es inferior al valor predeterminado
(P).
3. Martillo perforador (1, 101, 201) según la
reivindicación 1, caracterizado porque el pistón de tope (5)
presenta una parte delantera, un hombro central (12) y una parte
trasera, estando encuadrado dicho hombro central por una cámara
delantera (16) anular y por una cámara trasera (17) anular, y porque
el circuito principal (22) está destinado a suministrar un fluido
directamente a la cámara trasera (17) y porque un canal de unión
(18) está destinado a poner la cámara trasera en libre comunicación
con la cámara delantera (16).
4. Martillo perforador (1, 101, 201) según
cualquiera de las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado
porque, cuando el circuito principal (22) es activado, la cara
trasera (14) del pistón de tope (5) es puesta a la presión de un
drenaje (19) por medio de un primer canal (30).
5. Martillo perforador (1, 101, 201) según la
reivindicación 4, caracterizado porque la cámara delantera
(16) se pone en comunicación con el drenaje (19) por medio de un
segundo canal (21) tan pronto como el enmanguitado (7) esté a una
distancia del pistón de golpeado (4) inferior a la distancia
predeterminada.
6. Martillo perforador (101, 201) según
cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado
porque el pistón de tope (5) está destinado a deslizarse en el
interior de una guía (103) solidaria del cuerpo (102).
7. Martillo perforador (101, 201) según la
reivindicación 6, caracterizado porque la camisa (106)
presenta una parte trasera que presenta, por una parte, un hombro
externo (107) que presenta una primera superficie trasera (108)
destinada a cooperar con el circuito externo (23), y, por otra
parte, un refuerzo interno que presenta una segunda superficie
trasera (109) decalada.
8. Martillo perforador (101, 201) según la
reivindicación 7, caracterizado porque está prevista una
cámara (110) sensiblemente anular unida al circuito principal (22)
entre el hombro externo (107) de la camisa (106) y un extremo
trasero (111) de la guía (103).
9. Martillo perforador (201) según cualquiera de
las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque la cara
delantera (13) del pistón de tope (5) presenta un diámetro
sensiblemente superior al de la cara trasera (14).
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