ES2291520T3 - Martillo perforador para fondos de agujeros. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo perteneciente a la familia de los martillos para fondo de agujeros, que comprende un elemento accionador, un tubo exterior rotativo y una broca de perforación, en el que dicho elemento accionador (7) está adaptado para transferir fuerzas de torsión entre el tubo exterior rotativo (10) y dicha broca de perforación (1), caracterizado porque el tubo exterior (10) está hecho de acero y está dispuesto rodeando exteriormente todo el elemento accionador (7), y porque el elemento accionador está hecho de un material más blando que el material del tubo exterior (10).
Description
Martillo perforador para fondos de agujeros.
La presente invención se refiere a un
dispositivo perteneciente a la familia de los martillos para fondo
de agujeros.
En el caso de los martillos para fondo de
agujeros, las fuerzas de rotación, el avance y la energía de
percusión son transferidos desde la unidad de perforación hasta el
martillo para fondo de agujeros, que desciende dentro del agujero o
pozo que será perforado. Las fuerzas de rotación son transmitidas
con la ayuda de un tubo exterior rotativo, que produce la rotación
de la cabeza de perforación o broca, y las fuerzas de percusión son
transmitidas con la ayuda de un pistón o vástago que se mueve de
manera alternativa dentro del tubo, en la dirección longitudinal
del mismo. Las fuerzas de rotación son transferidas desde el tubo
exterior mediante un mandril o elemento accionador roscado
firmemente en el tubo exterior. Dentro del elemento accionador o
mandril existe un conjunto de ranurado que coopera con un ranurado
dispuesto en el exterior del eje de broca. Por lo tanto, el elemento
accionador/mandril está dispuesto en la conexión entre la broca de
perforación y el tubo exterior y el extremo del elemento
accionador/mandril encarado cabezal de la broca de perforación tiene
un diámetro exterior que corresponde aproximadamente al diámetro
exterior del tubo exterior y conforma una extensión directa del
mismo. La broca de perforación, el tubo exterior y el elemento
accionador o mandril están hechos de acero.
Un ejemplo de dicho martillo para fondo de
agujeros puede encontrarse en el documento
DE-4200580-A1, que muestra un
cabezal de martillo perforador del tipo mencionado, en el que existe
un elemento accionador que transfiere fuerzas de torsión entre un
tubo exterior rotativo y una broca de perforación del martillo. El
elemento accionador está dotado de ranuras que se extienden
longitudinalmente que interactúan con ranuras longitudinales del eje
de la broca de perforación desde el tubo exterior rotativo hasta el
eje de la broca de perforación. Sin embargo, este dispositivo
presenta inconvenientes que surgen de las grietas y fisuras que se
forman en el eje de la broca de perforación debido a las fuerzas
transmitidas desde el ranurado de accionamiento hacia el ranurado
del eje, que eventualmente conducen a la rotura del eje en la zona
de conexión con el elemento accionador.
En un intento por resolver dichos problemas
surgidos de la formación de grietas y fisuras que pueden producir
la rotura del eje de la broca en la zona de ranurado de conexión con
el elemento accionador, se ha propuesto reemplazar el acero del
elemento accionador por un material más blando, por ejemplo una
aleación de bronce. Desafortunadamente, esta sustitución resulta en
el desgaste externo y rotura del elemento accionador debido al
reflujo de desechos de perforación a lo largo de las superficies
exteriores de la broca de perforación, del elemento accionador y
del tubo exterior. A pesar de que dicho desgaste puede observarse
desde fuera y puede efectuarse un cambio por un nuevo elemento
accionador cuando se detecta que dicho elemento se ha desgastado en
magnitud tal que hace necesario dicho cambio, el nuevo elemento
accionador tendrá un diámetro más grande que el tubo exterior
desgastado, resultando en consecuencia en una mayor turbulencia
alrededor del nuevo elemento accionador y en un desgaste acelerado
del tubo exterior.
En consecuencia, un objetivo de la presente
invención es dar a conocer un nuevo dispositivo que permite evitar
dichos problemas.
Dicho objetivo se consigue con un dispositivo
perteneciente a la familia de los martillos para fondo de agujeros
en los que un elemento accionador está adaptado para transmitir
fuerzas de torsión entre un tubo exterior rotativo y una broca de
perforación perteneciente al martillo para fondo de agujeros, en el
que el tubo exterior está dispuesto rodeando completamente el
exterior del elemento accionador, de acuerdo con la presente
invención.
El cierre total del elemento accionador mediante
el tubo exterior permite que dicho elemento accionador esté hecho
de un material más blando sin quedar sometido a la abrasión externa
que resultaría en un desgaste prematuro de dicho elemento
accionador. Dicho desgaste exterior afectaría sólo al tubo exterior,
el material del cual es considerablemente más duro y mucho más
resistente al desgaste que el material a partir del cual está hecho
el elemento accionador. Además, el tubo exterior puede estar dotado
de un recubrimiento superficial que disminuya el desgaste abrasivo
en el tubo exterior.
La presente invención será descrita a
continuación con mayor detalle haciendo referencia a una realización
a titulo de ejemplo y a los dibujos que se acompañan, en los cuales
la figura 1 es una vista en sección longitudinal de una broca de
perforación para martillo para fondo de agujeros que muestra las
partes que están en conexión más cercana con la broca de
perforación de acuerdo con la tecnología conocida; y la figura 2 es
una vista en sección longitudinal correspondiente de una broca de
perforación para un martillo para fondo de agujeros, que muestra
las partes que están en conexión más cercana con la broca de
perforación de acuerdo con la presente invención.
Por lo tanto, la figura 1 muestra una broca de
perforación (1) que tiene puntas de perforación (2) montadas en su
extremo frontal de una manera conocida dentro de la técnica.
Típicamente, la broca de perforación (1) también incluye un eje (3)
que está dotado con ranuras (4) que se extienden longitudinalmente a
lo largo de un tramo de su longitud. La broca de perforación
también tiene un extremo posterior (5) contra el cual golpea un
pistón de percusión. Típicamente, la broca de perforación (1)
incluye un canal que se extiende longitudinalmente (6) a través del
cual se succiona el aire comprimido de la parte frontal del taladro
para eliminar los desechos de perforación de alrededor de la broca y
del pozo perforado.
El eje (3) soporta un elemento accionador (7)
que está dotado internamente con ranuras longitudinales (8) que
interactúan con las ranuras (4) mencionadas anteriormente. El
elemento accionador (7) tiene en general forma de una funda o
manguito y está dispuesto como mínimo a lo largo de una parte de su
longitud con una rosca de acoplamiento externa (9) mediante la cual
dicho elemento accionador (7) puede ser roscado de forma segura en
el extremo frontal de un tubo exterior (10) que rodea como mínimo
una parte del elemento accionador (7) y del eje (3) de la broca de
perforación (1). El tubo exterior (10) también rodea el pistón de
percusión (11). El martillo perforador puede ser empalmado o unido
para permitir que la carrera de perforación se extienda la longitud
deseada. La unidad de perforación hace que el tubo exterior (10)
gire, transmitiendo el movimiento de rotación del tubo al elemento
accionador (7) que, a la vez, transfiere el movimiento de rotación a
la broca de perforación (1) a través de la conexión de ranura (8,
4).
Tal como puede verse en la figura 1, la parte
extrema (12) del elemento accionador (7) que mira hacia el cabezal
(13) de la broca de perforación (1) tiene un diámetro exterior que
corresponde esencialmente con el diámetro exterior del tubo
exterior (10) y constituye una extensión del mismo. Por lo tanto, es
esta parte extrema (12) del elemento accionador (7) y del tubo
exterior (10) que queda altamente desgastada por los desechos de
perforación que fluyen exteriormente.
La figura 2 muestra el dispositivo de la
presente invención, en el cual el elemento accionador (7) tiene en
general forma de una funda o manguito cilíndrico que está totalmente
encerrado exteriormente por el tubo exterior (10), de manera que en
este caso dicho tubo se extenderá hasta el cabezal de la broca (13).
Por lo tanto, el elemento accionador (7) está totalmente protegido
del efecto externo del reflujo de desechos de perforación a lo
largo del exterior del cabezal de la broca y del tubo exterior. Esto
permite que el elemento accionador sea fabricado con un material
mucho más blando que el material a partir del cual es fabricada la
broca de perforación (1) y el eje (3).
El elemento accionador estará fabricado de
manera apropiada con un material basado en una aleación que no
contenga hierro. Convenientemente, dicha aleación tendrá un
coeficiente de fricción \leq 0,25 con respecto a una superficie no
lubricada contra acero, y un coeficiente de conductividad térmica
\geq 320 W/mºK. Ejemplos de aleaciones que cumplen dichos
requisitos son aleaciones de bronce y cobre.
Tal como se ha mencionado anteriormente en el
presente documento, el tubo exterior (10) está hecho preferentemente
de acero y puede estar dotado con un recubrimiento exterior más
duro para reducir el desgaste por abrasión producido por los
desechos de perforación.
Claims (4)
1. Dispositivo perteneciente a la familia de los
martillos para fondo de agujeros, que comprende un elemento
accionador, un tubo exterior rotativo y una broca de perforación, en
el que dicho elemento accionador (7) está adaptado para transferir
fuerzas de torsión entre el tubo exterior rotativo (10) y dicha
broca de perforación (1), caracterizado porque el tubo
exterior (10) está hecho de acero y está dispuesto rodeando
exteriormente todo el elemento accionador (7), y porque el elemento
accionador está hecho de un material más blando que el material del
tubo
exterior (10).
exterior (10).
2. Dispositivo, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el elemento accionador (7) está hecho de
una aleación de bronce.
3. Dispositivo, según la reivindicación 2,
caracterizado porque el elemento accionador (7) está hecho de
una aleación de cobre.
4. Dispositivo, según la reivindicación 3,
caracterizado porque el tubo exterior (10) tiene un
recubrimiento exterior que consiste en un material que es más duro
que el material a partir del cual dicho tubo (10) está
principalmente compuesto.
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