ES2287350T3

ES2287350T3 - Elemento de arrastre.

Info

Publication number: ES2287350T3
Application number: ES02793615T
Authority: ES
Inventors: Thomas Greijer; Karl Axel Stjernstrom
Original assignee: Atlas Copco Secoroc AB
Current assignee: Epiroc Drilling Tools AB
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2007-12-16
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: DE60220097T2; EP1463869B1; ATE362035T1; CA2470211A1; EP1463869A1; WO2003062585A1; SE0104376D0; DE60220097D1; SE0104376L; SE524153C2; US20060000645A1; ZA200404804B

Abstract

Un elemento de arrastre adaptado para transferir fuerzas de torsión entre un tubo exterior giratorio (10) y una broca (1) de un martillo de fondo, llevando internamente dicho elemento de arrastre (7) estrías (8) que cooperan con las estrías (4) dispuestas en un eje (3) de la broca (1), siendo de acero dicho eje (3) con sus estrías (4) en la broca (1), caracterizándose por el hecho de que el elemento de arrastre (7) con sus estrías es de un material más blando que el eje y las estrías (3 y 4) de la broca (1) que cooperan con el elemento de arrastre (7 y 8).

Description

Elemento de arrastre.

El presente invento hace referencia a un elemento de arrastre para transferir fuerzas de torsión entre un tubo exterior giratorio y la broca de un martillo de fondo.

En el caso de los martillos para avellanar, las fuerzas giratorias, la penetración y la energía de percusión se transfieren de una unidad perforadora a un martillo de fondo que se introduce en el orificio a perforar. Las fuerzas giratorias se transfieren con ayuda de un tubo exterior giratorio para hacer girar la broca, y las fuerzas de percusión se transfieren mediante un pistón o ariete que se desplaza alternativa y longitudinalmente en el interior del tubo. La fuerza giratoria se transfiere desde el tubo exterior mediante un portabrocas o elemento de arrastre, atornillado firmemente en el tubo exterior. Dentro del elemento de arrastre o portabrocas hay un conjunto de estrías que cooperan con las estrías dispuestas en el exterior del eje de la broca. La broca, el tubo exterior y el elemento de arrastre o portabrocas son de acero.

Esta técnica se utiliza satisfactoriamente desde hace muchos años. Debido a las superiores potencias aplicadas a las unidades perforadoras, que producen velocidades de perforación más altas, los esfuerzos y las deformaciones a las que se someten los materiales componentes también han aumentado. En el presente caso, el resultado ha sido un mayor desgaste de la transmisión estriada, lo cual a su vez ha originado la formación de grietas y fisuras que han ocasionado averías por fractura del eje de la broca. El resultado puede ser la pérdida de la broca, que queda dentro del barreno. Además, si la broca perdida es irrecuperable, puede obligar a abrir un orificio totalmente nuevo.

Un ejemplo de disposición de broca como la anterior se encuentra en la patente WO-95/16848-A1, relativa a un tipo tradicional de perforadora de roca en fondo, en la cual un manguito transmite la rotación a una broca mediante una conexión de estrías. Sin embargo, dicho documento no resuelve el problema de la formación de grietas y fisuras en la conexión de estrías, con las averías consiguientes ocasionadas por fractura del eje de la broca. Otros ejemplos de perforadoras de roca en fondo según tecnologías parecidas se encuentran en las patentes US-A-5.918.687, WO-96/15349-A1, US-A-5.090.500 y US-A-5.803.192, pero ninguno propone soluciones que eviten la formación de grietas y fisuras en la conexión de estrías.

La patente US-A-4.706.764 muestra un manguito portabrocas de fondo de dos piezas, e indica en su descripción que los materiales a emplear deben constituir un compromiso entre el desgaste, la dureza y la maquinabilidad, pero no propone ningún medio que evite la formación de grietas y fisuras en la conexión de estrías.

Por consiguiente, un objeto del presente invento consiste en aportar, para la transferencia de fuerzas de torsión entre un tubo exterior giratorio y una broca de un martillo de fondo, un elemento de arrastre novedoso que supere dichos problemas.

Dicho objeto se alcanza con un elemento de arrastre según el presente invento, estando dicho elemento de arrastre provisto internamente de estrías diseñadas para cooperar con estrías dispuestas en un eje de la broca, siendo de acero el eje con estrías en la broca.

El presente invento se caracteriza por el hecho de que el elemento de arrastre y sus estrías son de un material más blando que el del eje y las estrías de la broca que cooperan con el elemento de arrastre.

A continuación, se describe más detalladamente el presente invento con referencia a un ejemplo de forma de realización y a los dibujos adjuntos, en los cuales la figura 1, una vista seccionada longitudinalmente de una broca para martillo de fondo, presenta las partes que están en conexión más íntima con la broca; la figura 2 es una vista seccional de un ingenioso elemento de arrastre incluido en la forma de realización de la figura 1.

Por lo tanto, la figura 1 presenta una broca 1 con botones perforadores de roca 2 montados en su extremo delantero mediante una disposición conocida. Normalmente, la broca 1 también comprende un eje 3 provisto de estrías de extensión longitudinal 4 en parte de su longitud. Además, la broca tiene un extremo posterior 5 contra el que debe golpear un pistón percusor. Normalmente, la broca 1 comprende un canal de extensión longitudinal 6 a través del cual se expulsa aire comprimido por la parte anterior de la broca; dicho aire aleja de la broca las virutas producidas, que salen por el orificio de la broca.

El eje 3 lleva un elemento de arrastre 7, provisto internamente de estrías de extensión longitudinal 8, que cooperan con las estrías 4. En general, el elemento de arrastre 7 tiene forma de manguito y lleva, en al menos parte de su longitud, una rosca de tornillo externa 9 por medio de la cual el elemento de arrastre 7 puede atornillarse firmemente al extremo anterior de un tubo exterior 10 que circunda al menos parte del elemento de arrastre 7 y también del eje 3 de la broca 1. El tubo exterior 10 también circunda el pistón percusor 11. El martillo de fondo puede empalmarse o articularse para alargar la broca hasta la longitud que se desee. La unidad perforadora hace girar el tubo exterior 10, con lo cual el movimiento giratorio del tubo se transmite al elemento de arrastre 7, el cual, a su vez, transfiere el movimiento giratorio a la broca 1 a través de la conexión estriada 8 y 4.

Según el presente invento, el elemento de arrastre 7 es de un material significativamente más blando que las piezas de la broca 1 que cooperan con el elemento de arrastre, es decir, que el eje 3, evitándose así los problemas asociados a la formación de grietas y fisuras y, por tanto, a la rotura del eje 3. Se ha comprobado que una aleación de bronce es un material adecuado para el elemento de arrastre. Dicha aleación puede ser de estaño y bronce o de cromo y bronce. En este sentido, se ha comprobado la excelencia de una aleación de estaño y bronce producida por el solicitante, Atlas Copco Secoroc AB, y designada con el número 11.9351.93.

Cuando el elemento de arrastre 7 es de material más blando, es este material el que sufre el desgaste en lugar del acero del eje 3 de la broca que coopera con el elemento de arrastre. Cuando el elemento de arrastre 7 gira en respuesta a la rotación del tubo exterior 10, las estrías 8 del elemento de arrastre transmiten fuerza a las estrías 4 del eje 3, con lo cual se desgastan las estrías 8 del elemento de arrastre, más blandas que las estrías 4, en vez de desgastarse las estrías 4 del eje de la broca 1. De este modo se logra un desgaste controlado y observable, que permite sustituir el elemento de arrastre cuando su grado de desgaste detectado lo hace necesario. Las estrías 8 del elemento de arrastre pueden dejarse desgastar hasta la mitad de su anchura original antes de que deba sustituirse el elemento de arrastre. La rotura o fractura del elemento de arrastre 7 no ocasiona daños graves, porque sólo se rompe el elemento de arrastre, mientras que la broca sigue firmemente sujeta por el tubo exterior 10.

Además de ser más blando que el acero, el material preferido tiene una elevada conductividad térmica, en especial mayor conductividad térmica y menor fricción que el acero, con lo cual los esfuerzos y deformaciones aplicados a la conexión de estrías son mucho menores que los resultantes de las técnicas conocidas basadas en el contacto de acero con acero.

Claims

1. Un elemento de arrastre adaptado para transferir fuerzas de torsión entre un tubo exterior giratorio (10) y una broca (1) de un martillo de fondo, llevando internamente dicho elemento de arrastre (7) estrías (8) que cooperan con las estrías (4) dispuestas en un eje (3) de la broca (1), siendo de acero dicho eje (3) con sus estrías (4) en la broca (1), caracterizándose por el hecho de que el elemento de arrastre (7) con sus estrías es de un material más blando que el eje y las estrías (3 y 4) de la broca (1) que cooperan con el elemento de arrastre (7 y 8).

2. Un elemento de arrastre según la reivindicación 1, que se caracteriza por el hecho de que el elemento de arrastre (7) es de una aleación de bronce.

3. Un elemento de arrastre según la reivindicación 2, que se caracteriza por el hecho de que el elemento de arrastre (7) es de un material constituido por estaño y bronce.

4. Un elemento de arrastre según la reivindicación 2, que se caracteriza por el hecho de que el elemento de arrastre (7) es de un material constituido por cromo y bronce.

5. Un elemento de arrastre según cualquier reivindicación precedente, que se caracteriza por el hecho de que el elemento de arrastre (7) es de un material de gran conductividad térmica.