ES2293425T3 - Receptaculo para herramienta tubular de perforacion. - Google Patents
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Abstract
Receptáculo para una herramienta de perforación 15 de forma tubular sobre un mecanismo de perforación con un perno de bloqueo 4 en disposición radial que se engrana en una abertura correspondiente de la herramienta de perforación 15, caracterizado por el hecho de que * el perno de bloqueo 4 está dispuesto en un cartucho 17 para poder ser rotado y desplazado y * hay sobre el perno de bloqueo 4 un pivote 16 girado hacia el exterior de modo radial, y que se engrana en un bastidor oblongo en forma de tomillo pasando por el cartucho 17, sabiendo que visto desde la superficie del cartucho 17, el bastidor 18 pasa por la parte anterior de modo oblicuo con relación al eje de rotación del perno de bloqueo 4 y con relación al cartucho 17 y está orientado, en la parte trasera (de la posición de bloqueo 182 del pivote 16) de través del eje de rotación y * el perno de bloqueo 4 puede ser rotado por medio de una palanca en forma de manivela dispuesto de través del eje de rotación con un cilindro de presión 11 actuando encima del mismo.
Description
Receptáculo para herramienta tubular de
perforación.
La invención se refiere a un receptáculo para
una herramienta de perforación de forma tubular sobre un mecanismo
de perforación con pernos de bloqueo en disposición radial, que se
engrana en una abertura correspondiente de la herramienta de
perforación.
El hecho de hacer penetrar verticalmente en el
suelo como herramienta tubos de gran tamaño por medio de
movimientos de rotación y/o de vibraciones forma parte del estado
actual de la técnica en el campo de las obras públicas. Conocemos
por esto, como unidad de arrastre (ver por ejemplo DE 100 23 467),
mecanismos de perforación que son puestos sobre el extremo superior
de la herramienta de perforación y son acoplados a la misma
mediante pernos de bloqueo que deben ser insertados lateralmente en
la herramienta de perforación.
Como este proceso de acoplamiento debe
producirse hasta una altura de 6 metros y debe ser efectuado muy a
menudo con arreglo a la profundidad de la perforación y a la
velocidad de la perforación, es en el estado conocido de la técnica
que los pernos de bloqueo son desplazados en la herramienta de
perforación por medio de un gato neumático o hidráulico y sean
también retirados del mismo.
Es habitual en esta ocasión que el extremo
girado al interior del perno de bloqueo tenga una forma de cono o
de cono truncado con el fin de que sea posible un bloqueo, incluso
si no hay alineación exacta con la abertura en la herramienta de
perforación. Esta situación puede producirse, por ejemplo, si la
herramienta de perforación está ligeramente deformada o si pequeñas
piedras u otras manchas endurecidas quedan pegadas entre el
receptáculo de herramienta y la herramienta de perforación. Esta
situación también puede producirse durante el servicio. Se debe, en
estos casos, ejercer una fuerza muy grande sobre la herramienta de
perforación, que asegura por ejemplo que cuerpos extraños son
expulsados o que la deformación ligera del tubo sea corregida.
Resulta de este hecho que la entrada del perno de bloqueo, que se
hace normalmente sin esfuerzo, puede exigir en estas situaciones de
funcionamiento límite, una fuerza de accionamiento extremadamente
elevada.
Otro inconveniente esencial de los dispositivos
de receptáculo de herramienta conocidos hasta ahora es que el
aspecto técnico de la seguridad ha sido poco tomado en
consideración en la cadena de las interconexiones desde el control
de acoplamiento del conductor de máquina hasta la entrada efectiva
del perno de bloqueo en la herramienta. Es deseable definir
completamente y hacer transparente la interconexión causal en todos
los tramos desde la transmisión de la orden hasta el actor y hasta
la vuelta hacia el conductor a través de sensores, y de obtener así
un receptáculo de herramienta de perforación totalmente segura.
Otro inconveniente esencial de las recepciones
de herramientas conocidas hasta ahora es el problema de la
transmisión de la energía y de la información desde la parte fija de
la disposición completa de la máquina hasta el receptáculo de
herramienta pasando por el mecanismo de perforación. El estado de
la técnica para ello consiste entre otras cosas en guías
pivotantes. Estas últimas presentan los inconvenientes de costes muy
elevados de inversión, de un vehículo de carga pesado y están
sujetas a un fuerte desgaste. El aceite hidráulico que chorrea en
la guía pivotante puede no sólo hacer inoperante el receptáculo de
herramienta, sino hacer también difícil un diagnóstico de avería.
Además, la supuración de aceite hidráulico es en sí misma fuente de
daños secundarios y/o de accidentes.
Sabemos, para evitar dicha guía hidráulica
pivotante, que los gatos hidráulicos, el control hidráulico del que
forma parte y el depósito hidráulico de presión quedan limitados
sobre el receptáculo de herramienta. El control del sistema es
eléctrico. La transmisión de la energía de la parte fija a la parte
en rotación es también eléctrica. Proponemos anillos colectores
para esto. Sin embargo, sus cepillos y sus bandas circulares son muy
sensibles a los enmugrecimientos que aparecen, la humedad provoca a
largo plazo la corrosión, el polvo que aparece actúa como un
abrasivo y reduce la vida útil de los anillos colectores de modo
drástico.
Se debe, para obtener una vida útil óptima,
someter los anillos colectores y los cepillos a un proceso de
puesta en servicio al final del cual se forma lo que se llama una
pátina en la superficie de los carriles de rodamiento. Esta pátina
reduce la sensibilidad a la corrosión, pero permite una conducción
eléctrica suficiente. Se necesitan para esto flujos exactamente
definidos sobre una duración mínima de funcionamiento a una
velocidad de rotación mínima.
También habría que emplear en servicio una
velocidad de rotación media y una corriente media situada en la
zona de la puesta en funcionamiento. Esto puede ser realizado con
una cierta probabilidad para la alimentación eléctrica de la bomba
destinada a crear la presión hidráulica de servicio. Sin embargo no
es en principio el caso para las vías de los anillos colectores,
que son utilizadas para transmitir datos u órdenes.
Los inconvenientes evocados anteriormente
muestran el esfuerzo importante en el momento de la puesta en
funcionamiento y en el momento del funcionamiento de los anillos
eléctricos colectores. Es deseable, por este hecho, crear un
dispositivo para transmitir las órdenes, para transmitir a cambio
las informaciones que provienen del receptáculo de herramienta al
conductor de máquina y para transmitir la energía que puede ser
considerada, desde el punto de vista de su mecánica, como sin
desgaste o que sufre sólo un débil desgaste.
\newpage
Hay un riesgo, a causa de la importancia de las
fuerzas que aparecen durante el trabajo, de que el perno de bloqueo
se desplace involuntariamente y que, en el caso extremo, el bloqueo
se deshaga y libere la herramienta de perforación. Los riesgos
técnicos considerables que resultan de ello, desde el punto de
vista de la seguridad, son evidentes.
Partiendo de ello, la invención se da como
objetivo crear un receptáculo de herramienta para el cual una
abertura involuntaria y fortuita del perno de bloqueo es ampliamente
excluida.
Esta tarea se resuelve por un receptáculo para
una herramienta de perforación de forma tubular sobre un mecanismo
de perforación con un perno de bloqueo dispuesto de modo radial,
que se engrana en una abertura correspondiente de la herramienta de
perforación y caracterizado por el hecho de que el perno de bloqueo
está dispuesto en un cartucho para poder pivotar y deslizarse y que
sobre el perno de bloqueo hay un pivote girado de modo radial hacia
el exterior, que se engrana en un bastidor de tipo oblongo que pasa
por este cartucho, sabiendo que el bastidor, visto desde la
superficie del cartucho, corre por la parte anterior en sentido
oblicuo con relación al eje de rotación del perno de bloqueo y del
cartucho, y que la posición de bloqueo, en la parte trasera, está
dispuesta de modo oblicuo con relación al eje de rotación, sabiendo
que se puede hacer sufrir una rotación al perno de bloqueo gracias
a una palanca que tiene la forma de una manivela y dispuesta
transversalmente al cilindro de presión que actúa sobre él.
El perno de bloqueo del receptáculo de
herramienta no debe ser solamente insertado por deslizamiento en
las aberturas de las herramientas de perforación, sino introducido
en la herramienta mediante un movimiento suplementario de rotación
en una guía correspondiente, al principio rápidamente y con poco
esfuerzo, ejecutar hacia el fin de su introducción un ajuste fino
de la herramienta de perforación en el receptáculo, y que no pueda
ser expulsada para atrás por fuera de esta posición de bloqueo por
el tubo de perforación. El arrastre para este movimiento de
rotación debe permitir, gracias a una desmultiplicación
correspondiente hacia un cilindro de presión, al principio del
movimiento de bloqueo una velocidad elevada y una fuerza débil de
accionamiento y limitar la velocidad de entrada en la zona de la
posición de bloqueo, pero ejercer una aportación de fuerza tan
elevada como sea posible en dirección a la presión. El perno de
bloqueo debe además ser dirigido para ser traído, más allá de su
posición de bloqueo, a una posición estable de la que no puede ser
sacado de otro modo que por sacudidas o vibraciones sin dirección
precisa que actúan sobre él.
Una idea central de la invención es el
desplazamiento del perno de bloqueo a través de un pivote dirigido
por un bastidor oblongo en forma de tornillo pasando por el
bastidor. Este bastidor de forma oblonga pasa, visto desde la
superficie del cartucho, en dirección oblicua con relación al eje de
rotación del perno de bloqueo. Si el bastidor de forma oblonga -
contrariamente a la idea central de la invención - presentara la
menor posición oblicua (montada) sobre el conjunto de la zona,
correspondería en su efecto a un cepillo o a un tomillo bien
conocido. La particularidad de la invención, sin embargo es que el
pivote puede, gracias a su forma circular, seguir sin problema
diferentes posicionamientos oblicuos (montados) del bastidor. Es
así posible poner el bastidor en una posición muy oblicua (montada)
en la zona de entrada del pivote. El perno de bloqueo alcanza una
velocidad de entrada relativamente elevada en esta zona. Esta zona
hace la transición con la posición de bloqueo del pivote. El
bastidor pasa, en la zona de la posición de bloqueo,
perpendicularmente al eje de desplazamiento del perno de bloqueo, es
decir que el pivote ya no se desplaza en la dirección longitudinal
del perno de bloqueo en la zona de la posición de bloqueo. En esta
posición, las fuerzas que se ejercen sobre la parte cónica del
perno de bloqueo ya no pueden hacer saltar el perno de bloqueo fuera
de la herramienta.
Es posible aumentar todavía más la fiabilidad
del funcionamiento del receptáculo de herramienta haciendo que el
bastidor sea prolongado por una zona contigua de retroceso de
seguridad más allá de la posición de bloqueo. Esta zona del bastidor
de forma oblonga pasa, a su vez, de modo un poco oblicuo con
relación al eje de rotación del perno, pero en sentido opuesto con
relación a la zona de entrada. En caso de que fuerzas dirigidas
sucesivamente en la dirección longitudinal del perno de bloqueo a
causa de un juego entre el receptáculo de la herramienta y la
herramienta y sin dirección precisa - lo que se llama sacudidas y
vibraciones - sean ejercidas sobre el perno de bloqueo, el riesgo
que el perno de bloqueo salte se ve netamente reducido.
Aumentamos aún más la seguridad fijando el
pivote en su posición de bloqueo o en su posición de retroceso de
seguridad con la ayuda de un dispositivo que bloquea. Este bloqueo
está presionado sobre el pivote del perno con la ayuda de la fuerza
de un resorte. Este bloqueo impide que el perno de bloqueo se
desprenda cuando está sometido a fuerzas intermitentes sin
dirección precisa (vibraciones y sacudidas).
Otra ventaja esencial es la definición de un
depósito de energía diseñado para tener bastante energía a
disposición durante varios ciclos. Un receptáculo de herramienta
según la invención propone varias configuraciones ventajosas del
depósito de presión. Conocemos el caso en el que disponemos de un
simple depósito de presión sobre la caja de la máquina. Este
depósito de presión está totalmente expuesto a las vibraciones
consecutivas de funcionamiento del receptáculo de herramienta. La
invención prefiere, para economizar los necesarios tropiezos y
costes, depósitos de presión en forma de caparazón que se insertan
como la sección de un cilindro en la pared exterior del receptáculo
de herramienta de forma tubular. La forma de este depósito puede ser
también descrita como la sección de un anillo, como forma de base,
sobre la cual las paredes están montadas verticalmente. Los
depósitos refuerzan, con varias secciones de cilindros semejantes,
la estructura del receptáculo de herramienta formando acanaladuras
en la superficie de esta última. Estas acanaladuras están
dispuestas sin embargo de modo tan plano sobre el cuerpo de base
que un receptáculo de herramienta de perforación según la invención
presenta sólo un diámetro relativamente pequeño.
\newpage
En un receptáculo de herramienta según la
invención, el perno de bloqueo es introducido en la herramienta de
perforación a través de un movimiento de rotación porque está
guiado con diferentes posicionamientos oblicuos (montados) por su
pivote axial girado hacia el exterior que se engrana en el bastidor
de forma oblonga. El bastidor representa pues una conversión no
lineal entre el movimiento rotativo y el movimiento lineal del
perno de bloqueo. Es por eso que diferentes sistemas de arrastre son
factibles para el movimiento rotativo del perno. Las posibilidades
son hacer imprimir el movimiento por un arrastre neumático
rotativo, un arrastre hidráulico rotativo o un motor eléctrico
rotativo. La invención prefiere sin embargo poner sobre el perno de
bloqueo una palanca en forma de manivela desplazada por un gato.
Esta disposición es no sólo simple y económica, sino que introduce,
a través de la combinación de la manivela y del gato, una nueva
característica no lineal, pero de forma sinusoidal en la cadena de
transmisión de la energía.
Lo que es ventajoso, es disponer la manivela de
forma que se sostenga, en el punto del curso del movimiento, en la
vertical de la varilla del pistón del cilindro de presión, la parte
cónica del perno de bloqueo estando completamente salida de la
superficie interior del receptáculo de herramienta. En este lugar,
entra en la herramienta de perforación. En caso de imprecisiones
eventuales, el cono del perno de bloqueo debe actuar sobre la
herramienta de perforación y ejercer a veces fuerzas importantes con
arreglo a la imprecisión aparecida. Necesitamos, en esta fase final
de la introducción del perno de bloqueo, fuerzas muy importantes,
pero ninguna velocidad particularmente elevada de proceso -
contrariamente al principio de la fase de introducción del
perno.
Como resultado del arrastre rotativo del perno
de bloqueo por medio de una manivela, la manivela se sitúa con un
cierto ángulo visible desde el exterior, que marca el bloqueo
seguro. Por eso, la invención propone hacer esta zona de posición
angular de la manivela visible desde el exterior para el conductor
de la máquina poniendo delante de la manivela una pantalla que
permita al conductor reconocer la manivela sólo en esta zona de
posición angular. La misma manivela sirve así como dispositivo
indicador de un bloqueo seguro.
Es posible extender esta visualización fiable
del bloqueo disponiendo sobre el eje de rotación del perno de
bloqueo o sobre la manivela un transmisor de posición por medio del
cual se puede captar una señal eléctrica, por ejemplo, indicando que
la manivela se encuentra en la zona de bloqueo del perno. La
invención propone, como indicadores de los valores efectivos,
imanes, generadores de Hall, codificadores u otros sistemas
electrónicos. Estos últimos deben ser conectados en todos los casos
con una fijación de bloqueo suplementaria sobre el receptáculo de
herramienta. Lo que es por ejemplo factible, es por ejemplo una
lámpara o poner una palanca suplementaria de fijación. Es razonable
conectar además esta información a un sistema de control remoto.
Es el actor lineal, preferentemente en esta
invención un gato neumático, el que es el eslabón próximo en la
cadena de los órganos de dirección antes de ser cuestionados en el
circuito de regulación de la comunicación del control de bloqueo por
el conductor de la máquina, de la transmisión de esta orden al
receptáculo de herramienta, de la ejecución de esta orden para
activar la alimentación de energía, de la llegada del fluido
energético sobre el actor, de la conversión del movimiento lineal
en un movimiento rotativo, de la toma de la posición actual del
ángulo de este movimiento rotativo, de la evaluación de la posición
para diferenciar entre bloqueo abierto/bloqueo cerrado, del mensaje
de regreso al conductor de la máquina, óptica a través de la
palanca misma o electrónica. La invención propone también montar
sensores de posición efectiva sobre el gato neumático con el fin de
constituir un receptáculo de herramienta de seguridad reforzada.
Otro eslabón de seguridad debería ser el control
de una reserva suficiente de energía suficiente en el depósito de
energía, es decir la vigilancia, por ejemplo, de una presión
neumática mínima en el depósito de aire comprimido. Ya describimos
para ello un manómetro. Otra posibilidad es un sensor electrónico
de presión que puede ser estimado mediante el puerto del control
remoto.
El almacenamiento y la alimentación de energía
para el funcionamiento del perno de bloqueo en el receptáculo de
herramienta, que sale sin guías rotativas complicadas, forma parte
de las ideas centrales de esta invención. Los inconvenientes
descritos al principio de una guía rotativa hidráulica también
valen en principio para la guía rotativa neumática con la
diferencia de que el aire expulsado no causa por regla general
ningún daño secundario. Ya describimos detalladamente una
transmisión eléctrica de la energía por medio de cepillos y por
medio de anillos colectores, con todos los inconvenientes que ésta
representa.
Podemos contemplar en principio, para transmitir
eléctricamente la energía sin partes en contacto mecánicamente, un
acoplamiento inductivo: una bobina inductora sobre la parte
estacionaria está dispuesta de modo concéntrico dentro de otra
bobina sobre la parte en rotación. Una corriente eléctrica
alternativa en la parte estacionaria genera un campo magnético
pulsante que atraviesa la parte en rotación produciendo así
corriente eléctrica. Esta corriente eléctrica puede ser
directamente utilizada como fuente de energía para un arrastre
eléctrico del perno de bloqueo. Una extensión apropiada de dicho
sistema eléctrico es una batería tapón que asegura la fiabilidad
del conjunto del sistema, incluso en caso de avería a corto plazo de
la alimentación eléctrica. En el caso de una versión bastante
protegida, en el plano mecánico, contra las vibraciones, por ejemplo
a través de una fundición de la bobina, este tipo de alimentación
eléctrica no sufre desgaste.
Una variante de utilización de la alimentación
eléctrica es el arrastre eléctrico de una bomba neumática para
alimentar un depósito de aire comprimido.
\newpage
Estamos tentados, según el estado actual de la
técnica, de utilizar la energía eléctrica también para hacer
funcionar el control remoto a través de un sistema de radio,
infrarrojos o ultrasonidos. La energía eléctrica está también
predestinada a alimentar los elementos electrónicos para captar la
posición efectiva sobre diferentes puntos del mecanismo de arrastre
para el perno de bloqueo.
Una solución particularmente económica es hacer
funcionar neumáticamente el receptáculo de herramienta. La
invención propone con este fin un depósito de presión. Sólo
aparecen costes muy pequeños de inversión cuando se fija un depósito
producido en serie en el interior del receptáculo de herramienta.
Otra variante según la invención es montar depósitos que tienen la
forma de sección de cilindros sobre la pared exterior del
receptáculo de la herramienta. Esta invención también cumple la
función de acanaladuras de rigidificación de poco estorbo además
del de depósito de aire comprimido.
La invención propone, para cargar continuamente
el depósito de aire comprimido, un cilindro suplementario de
presión sobre la varilla de pistón en el que está dispuesta una
masa de inercia, sabiendo que la varilla del pistón está orientada
en dirección al movimiento de percusión de la herramienta de
perforación y que las salidas del cilindro de presión están
conectadas al depósito de aire comprimido a través de válvulas
antirretorno y a través de conductos de presión. Esta disposición
representa una transmisión sin contacto de energía en el
receptáculo de herramienta. Una ventaja particular es que no es
necesario colocar un dispositivo suplementario fuera del
receptáculo de herramienta. Es más bien al movimiento de percusión
lo que llamamos herramienta de perforación. Como la necesidad en
energía del receptáculo de herramienta es casi despreciable en
comparación a la de la energía para el movimiento de percusión, no
es necesario en la práctica reforzar el movimiento de percusión.
El receptáculo está sometido a una aceleración
muy fuerte después de cada movimiento de percusión. Esta
aceleración es también sentida por la masa (le inercia sobre el
cilindro de presión suplementaria. Se forma sobre la masa de
inercia, a causa de su inercia, un vector de fuerza que va en el
sentido contrario del movimiento de percusión. Como la masa de
inercia es móvil en esta dirección por encima de la varilla del
pistón, el pistón se desplaza dentro del cilindro de presión y pone
de manifieste una presión. La presión aumentada de aire aparecida
por este hecho es trasladada en el depósito de aire comprimido a
través del conducto de presión y de la válvula antirretorno. La masa
de inercia desplazará el pistón en el cilindro de presión con
relación al resto del receptáculo de la herramienta hasta el tope
de retención opuesto y lo hará volver, con un retraso temporal,
para cada movimiento de percusión.
Otra variante según la invención de esta
alimentación de aire comprimido consiste en utilizar el proceso de
colocación del receptáculo de la herramienta sobre la herramienta.
El cilindro de presión suplementario debe estar dispuesto para esta
variante de forma que su varilla de pistón vaya en dirección a la
pared de la herramienta de perforación. El pistón está presionado
hacia abajo en el estado de reposo del receptáculo de herramienta
de perforación, es decir sin herramienta insertada. El pistón está
presionado en el cilindro de presión cuando la herramienta de
perforación viene para ponerse sobre el borde. El aire comprimido
formado por este hecho es trasladado en el depósito de aire
comprimido a través del conducto de presión y de la válvula
antirretorno. El resorte empuja la varilla del pistón de nuevo
hacia abajo cuando la herramienta de perforación es levantada. Este
levantamiento también pone de manifiesto aire comprimido que
alimenta el depósito de aire comprimido. Es evidente que el
cilindro suplementario debe ser diseñado de forma que su cantidad
de energía cubra la necesidad de energía de los pernos de bloqueo y
cree además una cierta reserva de seguridad.
También podemos emplear de modo apropiado ambas
posibilidades de una alimentación autónoma sin guía que pivota para
una variante hidráulica.
Se trata, en la práctica del receptáculo de
herramienta, de una variante muy económica en cuanto a cargar el
depósito de aire comprimido aproximadamente una vez al día de
trabajo a través de un tubo flexible y a través de un compresor
externo que existe ya en serie sobre el aparato portador. Es
naturalmente necesario para esto que el depósito de energía sea
diseñado de modo lo bastante grande para almacenar el conjunto de
los movimientos de bloqueo y de desbloqueo.
El conjunto de las reflexiones citadas
anteriormente es válido. según la invención y en principio también
para un sistema de funcionamiento completamente eléctrico del
receptáculo de herramienta. La invención propone dos variantes para
el arrastre eléctrico del perno de bloqueo. En la primera variante,
un motor eléctrico en rotación acciona el perno de bloqueo, a
través de un acoplamiento directo o a través de un acoplamiento
mediante un engranaje y lo pone así en rotación. En esta variante de
arrastre también, el perno de bloqueo es dirigido con diferentes
posicionamientos oblicuos (montados) en un bastidor mediante un
pivote dispuesto en sentido axial y atraviesa, en cada operación de
bloqueo, la zona de entrada, la posición de retención y (si existe)
la zona de retroceso de seguridad.
Otra variante de un arrastre eléctrico consiste
en reemplazar el gato neumático o hidráulico por un arrastre
eléctrico lineal. El arrastre eléctrico lineal actúa, por medio de
la manivela, sobre el perno de bloqueo y lo hace girar.
También podemos contemplar, en la variante del
sistema de funcionamiento eléctrico, un electroimán que rodea el
perno de bloqueo y lo aprieta en la herramienta para bloquearlo.
Otra variante según la invención consiste en
reemplazar el perno de bloqueo que entra en sentido axial en la
herramienta de perforación por una abrazadera de bloqueo. La
abrazadera de bloqueo pivota alrededor de un eje que pasa
paralelamente a la herramienta de perforación y está dispuesta sobre
la pared exterior del receptáculo del mecanismo de perforación. Las
ventajas de esta disposición son el escaso volumen general
(dimensiones más compactas) y el escaso retroceso bajo el efecto de
las fuerzas que la herramienta de perforación ejerce sobre la parte
cónica de la abrazadera de bloqueo.
Proponemos, para el movimiento de rotación de la
abrazadera de bloqueo según la invención, un gato dispuesto
tangencialmente a la superficie exterior del receptáculo de
herramienta y que ejecuta el movimiento de rotación por medio de un
punto suplementario de guía sobre la abrazadera de bloqueo.
En este caso también, el punto de guía del gato
de presión puede ser escogido de forma que el efecto de palanca es
máximo cuando la abrazadera de bloqueo penetra en la herramienta de
perforación por su parte cónica.
Otra variante de arrastre según la invención
para la abrazadera de bloqueo consiste en poner un bastidor en
forma de tornillo sobre la abrazadera de arrastre. Este bastidor
corresponde, en su trayecto y en su estructura, al bastidor de forma
oblonga ya descrito detalladamente anteriormente para el pivote
sobre el perno de bloqueo. Las ventajas así obtenidas también valen
para esta variante de arrastre de la abrazadera de bloqueo
pivotante. En este caso también, es un pivote cilíndrico lo que se
engrana en el bastidor y guiado de modo lineal en la dirección de
rotación de la abrazadera de bloqueo que sirve para el movimiento.
La invención propone, como carácter funcional de seguridad
suplementaria, un diseño muy generoso para esta guía. En caso de que
las herramientas no estuvieran ajustadas correctamente o en el caso
de herramientas ligeramente deformadas y del efecto reactivo que
resulta de fuerzas considerables sobre la abrazadera de bloqueo
hacia atrás, en el mecanismo de rotación, una guía diseñada con
dimensiones suficientes para ser capaz de bloquear este
movimiento.
Todavía hay que subrayar, como una de las
ventajas importantes de esta invención, el hecho que incluso para
la disposición de una abrazadera de cloqueo que puede ser pivotada,
la guía del arrastre se efectúa a través de un bastidor en forma de
tornillo con subidas alternantes. La ventaja de una zona de entrada
especialmente definida por una posición de retención ineficaz de
vuelta y de una vuelta de seguridad es también eficaz para esta
variante de bloqueo.
Es ventajoso, para obtener un receptáculo
particularmente seguro de la herramienta así como un mensaje de
retorno particularmente detallado sobre el estado de servicio de
todos los elementos en el movimiento de bloqueo, prever un control
remoto para transmitir la orden del conductor al receptáculo de
herramienta. Este control remoto evita el problema de la guía
pivotante. Otra ventaja consiste en el hecho de que la vía de
transmisión no esté restringida por la humedad y las suciedades. Es
posible y juicioso, según el estado de la técnica, proteger y
amortiguar contra las vibraciones la unidad de recepción en el
receptáculo de herramienta.
Es por eso que la invención propone, como
versión ventajosa, que esta vía de transmisión sea también
utilizada para transmitir de vuelta al conductor las informaciones
del receptáculo de herramienta. Hay que citar, para el ejemplo de
la variante con arrastre neumático a través de un cilindro de
presión, informaciones juiciosas sobre la presión en el depósito de
aire comprimido, la posición del cilindro y el posicionamiento del
ángulo de la palanca sobre el perno de bloqueo.
La invención propone, en interés de un aumento
de la seguridad de funcionamiento y de la disponibilidad del
receptáculo de herramienta, para el ejemplo de la variante neumática
con cilindro de presión, integrar en el conducto de alimentación
del cilindro de presión, para accionar el perno de bloqueo, una
válvula de inversión que puede ser alcanzada desde el exterior,
sabiendo que un cilindro suplementario de presión, en el que la
varilla de pistón puede ser desplazada a través de un mango que
puede ser alcanzado desde el exterior. Esta disposición es entonces
ventajosa como modo de servicio de urgencia cuando el depósito de
aire comprimido ya no dispone de reservas suficientes o cuando la
activación a distancia de las válvulas para activar los diferentes
cilindros ha tenido una avería. Es posible en este caso proceder a
un accionamiento urgente del bloqueo según el desarrollo siguiente:
paso de los cilindros de presión a modo manual y bombas sobre el
mango con el fin de accionar la palanca de bloqueo. Nos ahorramos el
complicado desmontaje de la conexión de la palanca en forma de
manivela hacia el cilindro de presión.
Otros detalles y características de la invención
son aclarados a continuación. Los ejemplos descritos no deben
restringir la invención, sino solamente aclararla. Son
representados de manera esquemática:
Figura 1 Vista lateral de un receptáculo de
mecanismo de perforación 1 con cuatro pernos de bloqueo 4 que son
accionados mediante la manivela 14 y a través del cilindro de
presión 11 así como un depósito de presión 5 montado en el
exterior
Figura 2 Perno de bloqueo 4 con manivela de
arrastre 14 y cilindro de presión 11
Figura 3 Perno de bloqueo 4 con palanca en forma
de manivela 14 y cilindro de presión 11 en dos posiciones
diferentes
Figura 4 Vista lateral de un perno de bloqueo 4
con palanca en forma de manivela 14 y pivote con orientación axial
16
Figura 5 Vista lateral del cartucho 17 con
bastidor de forma oblonga 18 para guiar el pivote 16
Figura 6 Bastidor 18 para guiar el pivote 16 con
bloqueo suplementario 26 y resorte de presión 27
Figura 7 Abrazadera de bloqueo 21 con bastidor
en forma de tornillo 18 y pivote de desplazamiento lineal 16 que va
a cogerse a este último
Figura 8 Vista de una abrazadera de bloqueo 21 y
de una guía lineal 25 del pivote 16 que se engranan en la
abrazadera de bloqueo 21 en el bastidor 25.
La figura 1 muestra la vista lateral de un
receptáculo de herramienta completa 1. Reconocemos el disco
pivotante 2 para acoplar el receptáculo de herramienta 1 a un
mecanismo de perforación. El extremo inferior 3 del receptáculo de
herramienta 1 está dibujado en corte. Esta parte de forma tubular
baja sobre la herramienta de perforación de forma tubular.
Dos pernos de bloqueo a la vista lateral y un
perno de bloqueo en vista trasera son dibujados entre los cuatro
pernos de bloqueo 4. Lo que se representa cada vez, es la palanca
14 en forma de manivela para accionar el perno de bloqueo 4 y la
varilla de pistón 13 del cilindro de presión 11 retenido arriba.
Mostramos cómo los cilindros de presión 11 se conectan cada uno con
el depósito de aire comprimido 5 a través de conductos de presión 9
y de válvulas de guía 10. El depósito de aire comprimido 5 es, en
esta variante, representado como depósito montado por fuera sin
integración en el montaje mecánico del receptáculo de herramienta.
Lo que también se introduce sobre el dibujo, es el manómetro 8 para
registrar el aire comprimido en el depósito de aire comprimido 5
así como la caja del dispositivo de control 12 con el control remoto
que contiene.
Un perno de bloqueo 4 se representa en vista
lateral en la figura 2 como unidad que proviene de la figura 1. El
montaje del pivote se representa en corte en la zona del pivote
dispuesta arriba en el sentido axial. Se muestra en corte el
cartucho de bloqueo 17 dentro del cual gira el perno de bloqueo 4.
Se sugiere la vista lateral del bastidor 18 en disposición oblicua
y de forma oblonga para guiar el pivote 16.
La varilla de pistón 13 del cilindro de presión
11 se articula en el extremo de la palanca en forma de manivela 14.
La varilla de pistón 13 está plenamente introducida en el cilindro
de presión. El cilindro de presión 11 puede ser fijado sobre la
pared exterior del receptáculo de herramienta para poder
pivotar.
Los pernos de bloqueo 4 se representan vistos
por detrás en la figura 3, es decir que la mirada va, en dirección
al movimiento de los pernos de bloqueo en la herramienta de
perforación. Lo que se representa, es el cartucho dispuesto de modo
concéntrico alrededor del perno de bloqueo 4.
La palanca 14 en forma de manivela y el cilindro
de presión 11 se representan en dos posiciones. En la posición
representada a la izquierda, la varilla de pistón 13 está
totalmente dentro del cilindro de presión 11. En esta posición, la
punta del perno de bloqueo 4 se encuentra a la altura de la pared
interior del receptáculo del mecanismo de perforación 1 (ver en la
posición representada en la figura 2), se muestra en la figura 3 a
la derecha la posición del ángulo de la palanca 14 en forma de
manivela en la cual la varilla de pistón 13 sale totalmente del
cilindro de presión 11. Es en esta posición de ángulo que el perno
de bloqueo 4 ha entrado más profundamente en la herramienta de
perforación.
La figura 4 muestra una vista lateral del perno
de bloqueo 4 con la palanca 14 en forma de manivela soldada sobre
el mismo. Se representa en forma de corte parcial la zona en la
cual es atornillado el pivote 16 girado hacia el exterior en el
sentido axial.
Podemos ver el cartucho 17 sobre la figura 5. El
bastidor 18 para guiar el pivote 16 se representa detalladamente en
el cartucho 17. La zona de entrada 181 está señalizada en el lado
superior del bastidor 18. En esta zona, el bastidor pasa con una
inclinación oblicua con relación al eje longitudinal del cartucho
17. Le sigue la zona de posición de retención 182. En la zona de
posición de retención 182, el bastidor pasa de modo transversal con
relación a la dirección del movimiento del perno de bloqueo. Después
está la zona de distancia de retroceso de seguridad 183 del
bastidor 18, en esta zona, el bastidor 18 pasa de nuevo de modo
oblicuo con relación al eje de desplazamiento del perno de bloqueo
4, pero inclinado sin embargo por el otro lado en comparación con
la zona de entrada 181, aunque el pivote 16 que se desplaza en el
bastidor 18 se desplaza de nuevo un poco hacia atrás.
La figura 6 repite la vista lateral del cartucho
17. La vista lateral se completa en la figura 6 por el pivote 16.
En esta representación, el pivote 16 se encuentra entre la zona de
entrada 181 y la zona de distancia de retroceso de seguridad 183. En
la posición de retención representada, del perno de bloqueo, este
último penetra más profundamente en la herramienta de
perforación.
Un dispositivo de bloqueo 26 se representa,
presionado sobre el pivote 16 por el resorte de presión 27. Se
reconoce claramente que el dispositivo de bloqueo impide al pivote
16 regresar a la zona de entrada 181.
La figura 7 muestra una vista tridimensional de
la abrazadera de bloqueo 21. Se reconoce, sobre la abrazadera de
bloqueo 21, un bastidor 18 a lo largo del eje de rotación 23. Éste
tiene, también aquí, un trayecto oblicuo, como en las disposiciones
presentadas anteriormente. Este esquema hace plausible el hecho de
que, en esta disposición, el bastidor puede ser configurado con
diferentes posicionamientos oblicuos (montados).
La dirección de la rotación de la abrazadera de
bloqueo alrededor del eje de rotación 23 se indica en la figura 7
en forma de una flecha doble. El pivote 16 se engrana en el bastidor
18. El pivote 16 está fijado sobre el soporte 24. El soporte 24
está dirigido de modo lineal a través de la guía vertical 25. Esta
guía está orientada paralelamente al eje de rotación 23. Un
movimiento rotativo de la abrazadera de bloqueo 21 se crea por el
movimiento lineal del pivote 16 en el bastidor 18 y por su
posicionamiento oblicuo (montado). Se reconoce sobre el borde
inferior de la figura 7 el extremo de la varilla del pistón 13, que
desplaza el soporte 24 por el pivote 16.
La figura 8 muestra un corte a través del
receptáculo de herramienta 1 y la herramienta de perforación que es
recibida allí de modo concéntrico. Se reconoce la abertura en la
herramienta de perforación 15 y el receptáculo de herramienta 1 en
el cual se engrana la abrazadera de bloqueo. La parte de la
abrazadera de bloqueo que se engrana en la herramienta de
perforación 15 se representa sobre la figura. Está dibujada en corte
la parte de la abrazadera de bloqueo 21 en la cual se encuentra el
bastidor 18 en forma de tornillo. El pivote 16 se representa en
vista completa. El soporte 24, que pasa por la guía vertical 25
está presentado de nuevo en corte. Dos rodillos para guiar el
soporte 24 se dibujan en la guía vertical 25. Se reconoce al lado
en la figura la fijación de la varilla de pistón 13 sobre el
soporte 24.
- 1.
- Receptáculo de herramienta (de perforación)
- 2.
- Disco que pivota para el acoplamiento del receptáculo de herramienta sobre un mecanismo de perforación
- 3.
- Extremo inferior del receptáculo de herramienta 1
- 4.
- Perno de bloqueo
- 5.
- Depósito de aire comprimido
- 6.
- Conducto de presión para conectar varios depósitos de aire comprimido 5
- 7.
- Válvula de sobrepresión
- 8.
- Manómetro para depósito de aire comprimido 5
- 9.
- Conducto de presión para conectar el cilindro de presión 11 con el depósito de presión 5
- 10.
- Válvulas de control para el cilindro de presión 11
- 11.
- Cilindro de presión
- 12.
- Dispositivo de control con control remoto
- 13.
- Varilla de pistón del cilindro de presión 11
- 14.
- Palanca en forma de manivela para accionar los pernos de bloqueo 4
- 15.
- Herramienta de perforación, de forma tubular
- 16.
- Pivote para guía (en forma de tornillo) a través del bastidor 18
- 17.
- Cartucho con bastidor 18
- 18.
- Bastidor, en disposición oblicua y oblonga, para guiar el pivote 16
- 19.
- Masa de inercia
- 20.
- Válvula de una dirección
- 21.
- Abrazadera de bloqueo en el lugar del perno de bloqueo 4
- 22.
- Punto de articulación suplementaria sobre la abrazadera de bloqueo 21
- 23.
- Eje de rotación de la abrazadera de bloqueo 21
- 24.
- Soporte para el pivote 16 que se engrana en el bastidor sobre la abrazadera de bloqueo 21
- 25.
- Guía vertical para el soporte 24
- 26.
- Dispositivo de bloqueo para el pivote 16
- 27.
- Resorte de presión para el dispositivo de bloqueo 26
- 181.
- Zona de entrada al bastidor 18 para el pivote 16
- 182.
- Zona de la posición de retención del bastidor 18 para el pivote 16
- 183.
- Zona de distancia de retroceso de seguridad del bastidor 18 para el pivote 16.
Claims (20)
1. Receptáculo para una herramienta de
perforación 15 de forma tubular sobre un mecanismo de perforación
con un perno de bloqueo 4 en disposición radial que se engrana en
una abertura correspondiente de la herramienta de perforación 15,
caracterizado por el hecho de que
- \bullet
- el perno de bloqueo 4 está dispuesto en un cartucho 17 para poder ser rotado y desplazado y
- \bullet
- hay sobre el perno de bloqueo 4 un pivote 16 girado hacia el exterior de modo radial, y que se engrana en un bastidor oblongo en forma de tomillo pasando por el cartucho 17, sabiendo que visto desde la superficie del cartucho 17, el bastidor 18 pasa por la parte anterior de modo oblicuo con relación al eje de rotación del perno de bloqueo 4 y con relación al cartucho 17 y está orientado, en la parte trasera (de la posición de bloqueo 182 del pivote 16) de través del eje de rotación y
- \bullet
- el perno de bloqueo 4 puede ser rotado por medio de una palanca en forma de manivela dispuesto de través del eje de rotación con un cilindro de presión 11 actuando encima del mismo.
2. Receptáculo de herramienta según la
reivindicación a, caracterizado por el hecho de que un
depósito de energía, por ejemplo un depósito de aire comprimido 5,
está fijado sobre el receptáculo; el cual está diseñado de forma que
la energía que está almacenada allí es suficiente para varios
ciclos de trabajo del perno de bloqueo.
3. Receptáculo de herramienta según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que el bastidor 18 además presenta encima, en la parte trasera
(zona de posición de bloqueo 182 del pivote 16), con un trayecto
vertical con relación al eje de rotación, una extensión que viene a
enlazarse teniendo un trayecto oblicuo inverso con relación a la
zona de entrada 181 (zona de distancia de retroceso de seguridad
183 del bastidor 18).
4. Receptáculo de herramienta según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que un dispositivo de bloqueo 26 penetra en el bastidor 18 y a
través de un resorte de presión 27 que no está alimentado por una
fuerza en dirección al eje de rotación del perno, sabiendo que el
dispositivo de bloqueo 28 está dispuesto para poder ser desplazado
en dirección al eje de rotación del perno.
5. Receptáculo de herramienta según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que la palanca 14 en forma de manivela está dispuesta para que la
palanca 14 en forma de manivela esté en la vertical de la varilla
de pistón 13 del cilindro de presión 11 para el ángulo de rotación
del perno de bloqueo 4 en el cual únicamente su punta en forma de
cono truncado sobrepasa la pared interior del receptáculo de
herramienta 1.
6. Receptáculo de herramienta según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que una pantalla está dispuesta para que la palanca 14 en forma de
manivela sea visible desde el exterior sólo en la zona de su
posición de ángulo en la cual el perno de bloqueo 4, que puede ser
desplazado por la palanca 14, se encuentra parcialmente situado por
fuera del cartucho 17 (posición de bloqueo), por ejemplo a través
de una abertura circular en la pantalla, y está fuera de la vista
del exterior en las otras posiciones de ángulo.
7. Receptáculo de herramienta según la
reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que la
palanca 14 en forma de manivela está equipada con un indicador de
posición que puede indicar al exterior cuando la palanca 14 alcanza
la posición de ángulo en la cual el perno de bloqueo 4 se encuentra
en su posición de bloqueo.
8. Receptáculo de herramienta según la
reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que un imán,
un generador de Hall, un codificador u otro sistema electrónico de
registro de posición está montado como indicador de valor efectivo,
conectado a un elemento de visualización sobre el receptáculo de
herramienta y/o, en el plano funcional, al control remoto.
9. Receptáculo de herramienta según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que el estado en el cual el perno de bloqueo 4 alcanza la posición
de bloqueo puede ser grabado por el indicador de posición efectiva
en el cilindro de presión.
10. Receptáculo de herramienta según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que hay un cilindro suplementario de presión 11 como alimentación
de energía, sobre la varilla de pistón del cual está dispuesta una
masa de inercia 19,
- \bullet
- sabiendo que el cilindro de presión 11 está orientado en dirección al movimiento de percusión de la herramienta de perforación 15 y
- \bullet
- sabiendo que las salidas de este cilindro de presión 11 están conectadas con el depósito de aire comprimido 5 a través de una válvula a una vía 20 y a través de conductos de presión.
11. Receptáculo de herramienta con alimentación
eléctrica según la reivindicación 10, caracterizado por el
hecho de que el cilindro suplementario de presión 11 está dispuesto
de forma que
- \bullet
- la varilla de pistón 13 puede ser introducida en el cilindro 11 cuando el receptáculo de herramienta 1 se coloca sobre una herramienta de perforación 15,
- \bullet
- hay un resorte de presión o un cojín de gas en el interior del cilindro de presión 11 para hacer salir la varilla de pistón 13.
12. Receptáculo de herramienta según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que el perno de bloqueo 4 puede ser desplazado por un arrastre
lineal directo o a través de un engranaje, sabiendo que el
depósito
- \bullet
- eléctrico es
- \bullet
- eléctrico o
- \bullet
- neumático o
- \bullet
- hidráulico.
13. Receptáculo de herramienta según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que el perno de bloqueo 4 o la abrazadera de bloqueo 21 tiene una
forma cónica hacia su extremo y por el lado exterior en dirección a
la herramienta de perforación 15.
14. Receptáculo de herramienta según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que abrazaderas de bloqueo en forma de gancho son insertadas en el
lugar del perno de bloqueo 4 pudiendo ser introducidas en sentido
axial en la herramienta de perforación, con las cuales pueden
alcanzar el estado de bloqueo en la herramienta de perforación 15
por rotación alrededor de un eje de rotación 23 paralelo a la
herramienta de perforación 15.
15. Receptáculo de herramienta según la
reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que un
cilindro de presión 11 está dispuesto de modo tangencial en la
superficie exterior del receptáculo de herramienta para el
desplazamiento de rotación de la abrazadera de bloqueo 21, el cual
está conectado a la abrazadera de bloqueo 21 por medio de un punto
de articulación suplementaria 22.
16. Receptáculo de herramienta según la
reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que el
bastidor 18 en forma de tornillo concéntrico al eje de rotación 23
tiene un trayecto semejante al de una guía de cepillos, pero con un
paso variable en el cual se engrana un pivote 16, cuyo soporte 24
puede ser desplazado sobre una línea paralela al eje de rotación 23
a través de una guía 25 fijada sobre el receptáculo de herramienta
1 y está acoplada a un cilindro de presión 11.
17. Receptáculo de herramienta según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que el depósito de aire comprimido 5 presenta un plano de base en
forma de sección de anillo con paredes laterales dirigidas hacia
arriba,
- \bullet
- sabiendo que el bastidor de base tubular del receptáculo de herramienta 1 forma simultáneamente la pared interior del depósito 5 y
- \bullet
- sabiendo que la pared exterior del depósito 5 presenta la forma de una sección de cilindro.
18. Receptáculo de herramienta según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que hay un control remoto 12 que dispone de una unidad de recepción
en el receptáculo de herramienta y á e una unidad de control y
emisión separable separada.
19. Receptáculo de herramienta según la
reivindicación 18, caracterizado por el hecho de que es
posible transmitir datos de la recepción de herramienta a la unidad
de control, sabiendo que se pueden emplear ondas electromagnéticas
(radio), sonoras (por ejemplo ultrasonidos) o luz (por ejemplo luz
infrarroja) para mandar y transmitir datos.
20. Receptáculo de herramienta según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que hay en el conducto de alimentación 9 del cilindro de presión 11
una válvula de inversión accesible por el exterior para accionar el
perno de bloqueo 4, a la cual está conectado un cilindro 11
suplementario, en el que la varilla de pistón 13 puede ser
desplazada a través de un mango que puede ser alcanzado desde del
exterior.
Applications Claiming Priority (2)
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