ES3045737T3 - Drill head for creating a borehole in the ground - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un cabezal de perforación para crear un pozo sustancialmente vertical en el suelo, que comprende: un cuerpo, que se puede conectar a un accionamiento giratorio de un dispositivo de perforación; herramientas de perforación, que están dispuestas en el cuerpo, para aflojar el suelo en una cara de trabajo del pozo; un medio de succión para retirar el suelo aflojado en la cara de trabajo, cuyo medio de succión se puede conectar a una bomba, en donde el medio de succión comprende una región de abertura dispuesta en el cuerpo y que tiene al menos una abertura en la región de las herramientas de perforación en la cara de trabajo. Es ventajoso que la región de apertura tenga una extensión alargada, que al menos una abertura de la región de apertura esté conectada a una caja de succión, que tiene, en un extremo opuesto a la abertura, una abertura de conexión para conectar a la bomba, que, en la región de apertura, el terreno aflojado por las herramientas de perforación pueda ser succionado a través de la abertura hacia la caja de succión en una dirección de flujo por medio de la bomba, que la caja de succión esté afilada en ancho desde la abertura hacia la abertura de conexión, y que la altura de la caja de succión aumente desde la abertura hacia la abertura de conexión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Cabezal de perforación para realizar una perforación en el suelo

[0005] La invención se refiere a un cabezal de perforación para realizar una perforación sustancialmente vertical en el suelo, con un cuerpo que se puede conectar a un accionamiento de rotación de un dispositivo de perforación, con herramientas de perforación dispuestas en el cuerpo para soltar el suelo en un frente de trabajo de la perforación, con una aspiración para la evacuación del suelo soltado en el frente de trabajo, que se puede conectar a una bomba, en donde la aspiración presenta una zona de abertura, dispuesta en el cuerpo, con al menos una abertura en la zona de las herramientas de perforación en el frente de trabajo, en donde la zona de abertura tiene una extensión longitudinal, en donde la al menos una abertura de la zona de abertura está conectada a una caja de aspiración que presenta en un extremo opuesto a la abertura una abertura de conexión para la conexión a la bomba y que tiene una anchura y una altura, en donde la anchura se extiende paralelamente a la extensión longitudinal de la zona de abertura y en donde la altura se extiende transversalmente a la anchura y paralelamente a la zona de abertura, y en donde el suelo soltado por las herramientas de perforación en la zona de abertura puede ser aspirado por la bomba a través de la abertura hacia la caja de aspiración en una dirección de flujo.

[0007] Un cabezal de perforación de este tipo se conoce, por ejemplo, por los documentos KR10162879B1,

[0009] DE 19626591 C1, EP 2597249 B1 US 3384191 A, US 4195700 A US 4200160 A, y WO 2016142910 A1.

[0011] El documento DE 19626591 C1 muestra un cabezal de perforación para realizar perforaciones verticales en la tierra con la extracción de la tierra soltada mediante el procedimiento de elevación por aire. El cabezal de perforación presenta en su lado inferior herramientas de perforación y una aspiración para evacuar la tierra soltada. La aspiración presenta una abertura de aspiración configurada como un canal que discurre radialmente. El propio canal está conectado a un tubo de aspiración. El suelo soltado en combinación con el líquido de lavado es aspirado del frente de trabajo a través del tubo de aspiración. Como apoyo, están previstas toberas dirigidas que están dirigidas hacia dentro del canal y a través de las cuales se emite aire comprimido o líquido para apoyar la aspiración.

[0013] El documento EP 2597249 B1 muestra un dispositivo de perforación para realizar perforaciones verticales en el suelo con un cabezal de perforación que rota en un frente de trabajo. Está prevista una aspiración que presenta una abertura dispuesta por fuera en el extremo del cabezal de perforación que está orientado hacia el frente de trabajo y que rota junto con el cabezal de perforación. La tierra soltada es evacuada de la perforación.

[0015] El documento US 3384191 A muestra un cabezal de perforación con cinceles de rodillo, que además presenta una aspiración para evacuar el suelo soltado. Para ello está prevista una chapa guía que está dispuesta en la zona de la abertura de la aspiración y acumula el suelo soltado durante la rotación del cabezal de perforación y lo suministra a la abertura. Detrás de la abertura está dispuesto un canal oblicuo que desemboca en un conducto de evacuación dispuesto centralmente.

[0017] El documento US 4195700 A asimismo divulga un cabezal de perforación con cinceles de rodillo, que presenta una abertura radial en cuyo extremo interior está previsto un conducto de evacuación. La abertura está realizada como ranura detrás de la cual está previsto un tubo conformado de forma cónica que se ensancha hacia el conducto de evacuación.

[0019] El documento US 4200160 A divulga un cabezal de perforación con una aspiración para evacuar el suelo soltado. La aspiración prevé una abertura radial en forma de ranura que desemboca en un espacio cilíndrico. De este sale un canal que conduce al conducto de desagüe.

[0021] El documento WO 2016142910 A1 asimismo divulga un cabezal de perforación con cinceles de rodillo, que presenta una abertura radial con un borde que sobresale del lado inferior del cabezal de perforación hacia el frente de trabajo. Detrás de la abertura está previsto un espacio conformado de forma cónica que se extiende por todo el lado inferior del cabezal de perforación. En su extremo posterior está previsto un conducto de evacuación.

[0023] El objetivo de la invención es simplificar la aspiración en los cabezales de perforación mencionados anteriormente y al mismo tiempo mejorar su rendimiento.

[0025] El objetivo de acuerdo con la invención se consigue por que la caja de aspiración está dispuesta verticalmente, por que la caja de aspiración se estrecha en anchura desde la abertura hacia la abertura de conexión, y por que la altura de la caja de aspiración aumenta desde la abertura hacia la abertura de conexión.

[0027] La anchura de la caja de aspiración es preferentemente la extensión longitudinal de la abertura, de forma particularmente preferente radialmente. La altura de la caja de aspiración es preferentemente la extensión transversal de la abertura, de forma particularmente preferente transversalmente a radialmente.

[0028] De esta manera, se hace posible de una manera sorprendentemente sencilla aumentar notablemente la altura del conducto de aspiración. Al mismo tiempo, se reduce de manera sencilla notablemente el riesgo de bloqueos en la zona de aspiración.

[0030] Mediante la disposición vertical se influye positivamente en el transporte de material debido a la afluencia directa. Sorprendentemente, se ha demostrado que de esta manera se influye positivamente en la aspiración, porque se acumula menos material en la zona de la abertura. Además, esta forma de construcción es más fácil de realizar en el cabezal de perforación.

[0032] Otra teoría de la invención prevé que detrás de la abertura está prevista al menos una zona de desviación, preferentemente antes de la entrada en la caja de aspiración, en la que se puede desviar la dirección de flujo del suelo soltado. De esta manera, el material que ha de ser evacuado puede ser suministrado de manera particularmente sencilla a la evacuación, ser licuado, por ejemplo ya antes de la abertura, y ser evacuado a continuación.

[0034] Otra teoría de la invención prevé que en la zona de abertura está prevista al menos una herramienta para soltar el suelo, preferentemente en forma de un listón dentado. De esta manera, la roca / el suelo puede soltarse en el frente de trabajo directamente en la zona de abertura. El material soltado de este modo puede ser aspirado especialmente bien. Esto puede realizarse o apoyarse ventajosamente mediante la emisión de un líquido para licuar el suelo / la roca soltados / transportados, por ejemplo mediante al menos un chorro de líquido. Además, resulta ventajoso que la al menos una herramienta puede ser movida para cambiar la distancia de la herramienta con respecto al frente de trabajo, preferentemente a través de al menos un cilindro hidráulico, y/o que la al menos una herramienta se puede hacer pivotar con respecto a la zona de abertura, preferentemente a través de al menos un cilindro hidráulico. De esta manera, se puede influir de manera sencilla en la profundidad de penetración en el frente de trabajo. Esto puede hacerse, por ejemplo, en función de la resistencia del suelo / la roca que deben soltarse.

[0036] Otra teoría de la invención prevé que en la zona de abertura está prevista al menos una herramienta para recoger el suelo, preferentemente en forma de un listón. De esta manera, la recogida de roca / suelo en el frente de trabajo puede realizarse directamente en la zona de abertura. El material soltado de este modo puede ser aspirado especialmente bien. Esto puede realizarse o apoyarse ventajosamente mediante la emisión de un líquido para licuar el suelo / la roca soltados / transportados, por ejemplo mediante al menos un chorro de líquido. Además, resulta ventajoso que la al menos una herramienta puede ser movida para cambiar la distancia de la herramienta con respecto al frente de trabajo, preferentemente a través de al menos un cilindro hidráulico, y/o que la al menos una herramienta se puede hacer pivotar con respecto a la zona de abertura, preferentemente a través de al menos un cilindro hidráulico.

[0038] Otra teoría de la invención prevé que la distancia entre la zona de abertura y el frente de trabajo es ajustable. A este respecto, resulta ventajoso que la distancia se ajusta moviendo la caja de aspiración verticalmente y/o haciendo pivotar la caja de aspiración alrededor de un punto de giro, estando previsto para el movimiento o para el pivotamiento un accionamiento, preferentemente un cilindro hidráulico o un mecanismo de resorte. Además, se puede influir de forma sencilla directamente en la cantidad de material aspirado.

[0040] Según otra teoría de la invención, la zona de apertura está provista de al menos una herramienta de limpieza, preferentemente al menos un elemento móvil y/o al menos una tobera para emitir un chorro de líquido. De esta manera se pueden eliminar o evitar obstrucciones en la zona de abertura. Además, el chorro de líquido emitido por la al menos una tobera también puede usarse para licuar el material soltado / transportado.

[0042] Otra teoría de la invención prevé que la caja de aspiración presenta una unidad de tobera que está dirigida preferentemente desde la abertura hacia la abertura de conexión. De esta manera, se mejora de una manera sencilla el transporte de material dentro de la caja de aspiración. Además, se mejora la licuación del material soltado, por lo que puede realizarse una extracción mejorada.

[0044] Otra teoría de la invención prevé que la caja de aspiración está prevista en el cabezal de perforación de forma reemplazable. De esta manera, el cabezal de perforación puede adaptarse de manera sencilla a diferentes condiciones geológicas. Asimismo, es posible invertir la dirección de giro.

[0046] Otra teoría de la invención prevé que en la zona de abertura esté previsto un elemento de clasificación. Puede tratarse, por ejemplo, de una rejilla, de chapas de separación que dividen la zona de abertura en varias aberturas, o incluso de varias aberturas.

[0048] De esta manera, se hace posible de manera sencilla lograr una limitación de tamaño de grano del material aspirado.

[0049] Otra teoría de la invención prevé que la zona de abertura se extiende sustancialmente radialmente hacia fuera, visto desde el punto central. Resulta ventajoso a este respecto que la abertura está realizada de forma alargada o en forma de ranura. Otra teoría de la invención prevé a este respecto que la sección transversal libre de la abertura varía, preferentemente aumenta, a lo largo de la zona de abertura, visto radialmente hacia fuera. De esta manera, se puede influir de manera sencilla en la recogida de material, en el lugar de la recogida de material y en la cantidad recogida.

[0051] Además, resulta ventajoso a este respecto que la abertura de conexión de la caja de aspiración está dispuesta en relación con la zona de abertura de forma desplazada con respecto a una mediatriz de la zona de abertura, preferentemente hacia fuera. De esta manera, la caja de aspiración está estructurada de forma asimétrica. Se puede influir de manera sencilla en la fuerza de aspiración o en el perfil del flujo en la caja de aspiración o en la zona de abertura, de modo que se puede influir en la cantidad de material aspirado. Por ejemplo, mediante un desplazamiento hacia fuera se puede aumentar el flujo en la zona exterior, visto radialmente, de la caja de aspiración, para poder aspirar mejor la mayor cantidad de material originada allí.

[0053] Otra teoría de la invención prevé que la abertura de conexión de la caja de aspiración está dispuesta en relación con la zona de abertura de forma pivotada con respecto a una mediatriz de la zona de abertura. Se puede influir de manera sencilla en la fuerza de aspiración o en el perfil del flujo en la caja de aspiración o en la zona de abertura, de modo que se puede influir en la cantidad de material aspirado. Por ejemplo, inclinando la abertura de conexión hacia dentro se puede aumentar el flujo en la zona exterior, visto radialmente, de la caja de aspiración para poder succionar mejor la mayor cantidad de material originada allí.

[0055] Otra teoría de la invención prevé que en la zona de abertura están previstas toberas dirigidas preferentemente hacia dentro de la zona de abertura y/o de la abertura. De esta manera, el material soltado / transportado en la zona de abertura puede licuarse de manera sencilla, de forma que se realiza su aspiración hacia el espacio interior de la caja de aspiración. Es particularmente ventajoso que la aspiración está dimensionada de tal manera que la zona de abertura permanezca sustancialmente libre de suelo / roca soltada /transportada. Para ello, debe transportarse suficiente líquido a través de la caja de aspiración y el conducto de transporte, y el material soltado / transportado debe licuarse en cantidad suficiente.

[0057] Otra teoría de la invención prevé que en la zona de la abertura, en el borde exterior está prevista una corona de flujo que se extiende hacia el frente de trabajo. De este modo, se puede evitar de manera sencilla un cortocircuito de flujo desde el lado trasero del cabezal de perforación hacia la abertura.

[0059] Otra teoría de la invención prevé que, visto en la dirección de giro del cabezal de perforación, delante de la abertura, en el lado inferior del cabezal de perforación están previstas al menos dos toberas para emitir un chorro de un medio, preferentemente aire o un líquido, dirigidos hacia el frente de trabajo. De manera particularmente preferente se extienden tantas toberas a lo largo de una extensión longitudinal que produzcan una zona de chorros densa. Sorprendentemente, se ha demostrado que el material puede ser retenido de manera sencilla en la zona de acción de la abertura y/o que se puede evitar un reflujo por ejemplo de material acelerado en la dirección de giro. Además, también pueden realizarse la separación del suelo soltado del frente de trabajo y/o aceleraciones del suelo soltado, de manera que éste pueda ser aspirado más fácilmente hacia la abertura.

[0061] Otra teoría de la invención prevé que, visto en la dirección de giro del cabezal de perforación, detrás de la abertura, en el lado inferior del cabezal de perforación están previstas al menos dos toberas para emitir un chorro de un medio, preferentemente aire o un líquido, dirigidos hacia el frente de trabajo. De manera particularmente preferente se extienden tantas toberas a lo largo de una extensión longitudinal que produzcan una zona de chorros densa. De este modo, pueden realizarse de manera sencilla la separación del suelo soltado del frente de trabajo y/o aceleraciones del suelo soltado, de manera que éste pueda ser aspirado más fácilmente hacia la abertura. Además, sorprendentemente se ha demostrado que el material puede ser retenido de manera sencilla en la zona de acción de la abertura y/o que se puede evitar la salida por ejemplo de material acelerado en sentido contrario a la dirección de giro. Además, se puede reducir la parte de suelo soltado no aspirado que vuelve a ser mecanizado entonces por las herramientas de perforación del cabezal de perforación.

[0063] Otra teoría de la invención prevé que la dirección del chorro corresponde a un vector que, partiendo de la tobera, tiene una componente direccional hacia el frente de trabajo y/o una componente direccional hacia la abertura.

[0064] Otra teoría de la invención prevé que los chorros de las al menos dos toberas causan un efecto de bloqueo contra el movimiento del suelo soltado en sentido contrario a la dirección de giro del cabezal de perforación y/o la separación del suelo soltado del frente de trabajo y/o aceleraciones del suelo soltado.

[0066] Otra teoría de la invención prevé que los chorros de las al menos dos toberas causan un efecto de bloqueo contra el movimiento del suelo soltado en sentido contrario a la dirección de giro del cabezal de perforación y/o la separación del suelo soltado del frente de trabajo y/o aceleraciones del suelo soltado.

[0068] Si delante y detrás de la abertura están previstas filas de toberas, es ventajoso que las toberas dispuestas delante de la abertura en la dirección de giro tengan un componente direccional menor con respecto a la abertura y/o una distancia mayor con respecto a la abertura que las toberas dispuestas detrás de la abertura. De esta manera, aumentan las ventajas mencionadas anteriormente.

[0069] Otra teoría de la invención prevé que en el lado inferior del cabezal de perforación está prevista al menos una tobera para emitir un chorro de un medio, preferentemente aire o un líquido, y que el chorro provoca un movimiento del suelo soltado a una zona del frente de trabajo, sobre la que pasa la abertura durante la rotación del cabezal de perforación. De esta manera, se puede conseguir sorprendentemente de manera sencilla controlar la distribución del material del suelo soltado, de manera que no se produzca ninguna sobrecarga de determinadas zonas de la abertura de aspiración.

[0071] Otra teoría de la invención prevé que el chorro incide en una chapa guía, provocando así un cambio en la dirección de movimiento del suelo soltado, y que la chapa guía está dispuesta como un elemento recto o curvado en el lado inferior del cabezal de perforación, y que la disposición es diagonal o al menos parcialmente circunferencial. Esto facilita la distribución del material.

[0073] Otra teoría de la invención prevé que al menos una tobera, preferentemente al menos dos toberas, que están orientadas en direcciones opuestas, están previstas en el centro del lado inferior del cabezal de perforación. Se ha demostrado que, de esta manera, el suelo soltado puede eliminarse de manera sencilla del centro, sobre el que por causas constructivas no puede pasar la abertura de aspiración.

[0075] Otra teoría de la invención prevé que están previstas al menos una tobera, preferentemente al menos dos toberas que están orientadas tangencialmente en el lado inferior del cabezal de perforación. De esta manera, el suelo soltado puede desviarse de manera sencilla de la zona exterior, sobre la que, debido a la construcción, no puede pasar sin problemas la abertura de aspiración, a la zona donde tiene lugar la aspiración. Esto se apoya preferentemente además con una combinación de las chapas guía antes mencionadas.

[0077] Otra teoría de la invención prevé que están previstas herramientas de corte de borde ajustables radialmente.

[0078] Otra divulgación prevé que, visto en el sentido de giro del cabezal de perforación, delante de la abertura, en el lado inferior del cabezal de perforación están previstas al menos dos toberas para emitir un chorro de un medio, preferentemente aire o un líquido, dirigidos hacia el frente de trabajo. De manera particularmente preferente se extienden tantas toberas a lo largo de una extensión longitudinal que produzcan una zona de chorros densa. Sorprendentemente, se ha demostrado que el material puede ser retenido de manera sencilla en la zona de acción de la abertura y/o que se puede evitar un reflujo por ejemplo de material acelerado en la dirección de giro. Además, también pueden realizarse la separación del suelo soltado del frente de trabajo y/o aceleraciones del suelo soltado, de manera que éste pueda ser aspirado más fácilmente hacia la abertura.

[0080] Está previsto que, visto en la dirección de giro del cabezal de perforación, detrás de la abertura, en el lado inferior del cabezal de perforación están previstas al menos dos toberas para emitir un chorro de un medio, preferentemente aire o un líquido, dirigidos hacia el frente de trabajo. De manera particularmente preferente se extienden tantas toberas a lo largo de una extensión longitudinal que produzcan una zona de chorros densa. De este modo, pueden realizarse de manera sencilla la separación del suelo soltado del frente de trabajo y/o aceleraciones del suelo soltado, de manera que éste pueda ser aspirado más fácilmente hacia la abertura. Además, sorprendentemente se ha demostrado que el material puede ser retenido de manera sencilla en la zona de acción de la abertura y/o que se puede evitar la salida por ejemplo de material acelerado en sentido contrario a la dirección de giro. Además, se puede reducir la parte de suelo soltado no aspirado que vuelve a ser mecanizado entonces por las herramientas de perforación del cabezal de perforación.

[0082] Está previsto que la dirección del chorro corresponde a un vector que, partiendo de la tobera, tiene una componente direccional hacia el frente de trabajo y/o una componente direccional hacia la abertura.

[0084] Está previsto que los chorros de las al menos dos toberas causan un efecto de bloqueo contra el movimiento del suelo soltado en sentido contrario a la dirección de giro del cabezal de perforación y/o la separación del suelo soltado del frente de trabajo y/o aceleraciones del suelo soltado.

[0086] Está previsto que los chorros de las al menos dos toberas causan un efecto de bloqueo contra el movimiento del suelo soltado en sentido contrario a la dirección de giro del cabezal de perforación y/o la separación del suelo soltado del frente de trabajo y/o aceleraciones del suelo soltado.

[0088] Si delante y detrás de la abertura están previstas filas de toberas, es ventajoso que las toberas dispuestas delante de la abertura en la dirección de giro tengan un componente direccional menor con respecto a la abertura y/o una distancia mayor con respecto a la abertura que las toberas dispuestas detrás de la abertura. De esta manera, aumentan las ventajas mencionadas anteriormente.

[0090] Está previsto que la zona de abertura tiene una extensión alargada, que la al menos una abertura de la zona de abertura está conectada a una caja de aspiración que presenta en un extremo opuesto a la abertura una abertura de conexión para la conexión a la bomba, que el suelo soltado en la zona de abertura por las herramientas de perforación puede ser aspirado por la bomba a través de la abertura hacia la caja de aspiración en una dirección de flujo, que la caja de aspiración se estrecha en anchura desde la abertura hacia la abertura de conexión, y que la altura de la caja de aspiración aumenta desde la abertura hacia la abertura de conexión.

[0091] Además, es ventajoso que esta divulgación se combina con otras características mencionadas anteriormente en relación con la solución de acuerdo con la invención.

[0092] Otra divulgación prevé que en el lado inferior del cabezal de perforación está prevista al menos una tobera para emitir un chorro de un medio, preferentemente aire o un líquido, y que el chorro provoca un movimiento del suelo soltado en una zona del frente de trabajo que durante la rotación del cabezal de perforación es atravesada por la abertura. De esta manera, se puede conseguir sorprendentemente de manera sencilla controlar la distribución del material del suelo soltado, de manera que no se produzca ninguna sobrecarga de determinadas zonas de la abertura de aspiración.

[0093] Está previsto que el chorro incide en una chapa guía, provocando así un cambio en la dirección de movimiento del suelo soltado, y que la chapa guía está dispuesta como un elemento recto o curvado en el lado inferior del cabezal de perforación, y que la disposición es diagonal o al menos parcialmente circunferencial. Esto facilita la distribución del material.

[0094] A este respecto, está previsto que al menos una tobera, preferentemente al menos dos toberas, que están orientadas en direcciones opuestas, están previstas en el centro del lado inferior del cabezal de perforación. Se ha demostrado que, de esta manera, el suelo soltado puede eliminarse de manera sencilla del centro, sobre el que por causas constructivas no puede pasar la abertura de aspiración.

[0095] A este respecto, está previsto que al menos una tobera, preferentemente al menos dos toberas están previstas en el lado inferior del cabezal de perforación, estando orientadas tangencialmente. De esta manera, el suelo soltado puede desviarse de manera sencilla de la zona exterior, sobre la que, debido a la construcción, no puede pasar sin problemas la abertura de aspiración, a la zona donde tiene lugar la aspiración. Esto se apoya preferentemente además con una combinación de las chapas guía antes mencionadas.

[0096] Está previsto que están previstas herramientas de corte de borde ajustables radialmente.

[0097] Está previsto que la zona de abertura tiene una extensión alargada, que la al menos una abertura de la zona de abertura está conectada a una caja de aspiración que presenta en un extremo opuesto a la abertura una abertura de conexión para la conexión a la bomba, que el suelo soltado en la zona de abertura por las herramientas de perforación puede ser aspirado por la bomba a través de la abertura hacia la caja de aspiración en una dirección de flujo, que la caja de aspiración se estrecha en anchura desde la abertura hacia la abertura de conexión, y que la altura de la caja de aspiración aumenta desde la abertura hacia la abertura de conexión.

[0098] Además, es ventajoso que esta divulgación se combina con otras características mencionadas anteriormente en relación con la solución de acuerdo con la invención.

[0099] A continuación, la invención se explica con más detalle con la ayuda de ejemplos de realización en relación con un dibujo. Muestran:

[0100] Las figuras 1 a 11, vistas y detalles de una primera forma de realización de un cabezal de perforación de acuerdo con la invención,

[0101] las figuras 12 a 19, vistas y detalles de una segunda forma de realización de un cabezal de perforación de acuerdo con la invención, y

[0102] las figuras 20 a 32, vistas y detalles de una tercera forma de realización de un cabezal de perforación de acuerdo con la invención

[0103] Las figuras muestran una primera forma de realización de una divulgación:

[0104] la figura 1 una vista espacial del lado inferior de un cabezal de perforación de una primera forma de realización, la figura 2 un alzado lateral según la figura 1,

[0105] la figura 3 una vista en planta desde arriba del lado inferior según la figura 1,

[0106] la figura 4 una vista en planta desde arriba del lado superior según la figura 1,

[0107] la figura 5 una vista espacial de una primera forma de realización de una caja de aspiración,

[0108] la figura 6 una vista frontal según la figura 5,

[0109] la figura 7 una vista desde abajo según la figura 5,

[0110] a figura 8 una representación espacial de la vista desde abajo de la figura 7,

[0111] a figura 9 un alzado lateral parcialmente en sección según la figura 5, con el elemento de limpieza extendido, a figura 10 una vista análoga a la figura 9, con el elemento de limpieza retraído,

[0112] a figura 11 una vista frontal según la figura 5, inclinada espacialmente hacia abajo.

[0113] Las figuras muestran una divulgación relativa a la segunda forma de realización

[0114] a figura 12 una vista espacial del lado inferior de un cabezal de perforación de la segunda forma de realización, a figura 13 un alzado lateral según la figura 12,

[0115] a figura 14 una vista en planta desde arriba del lado inferior según la figura 12,

[0116] a figura 15 una vista en planta desde arriba del lado superior según la figura 12,

[0117] a figura 16 una vista en planta desde arriba de una segunda forma de realización de una caja de aspiración, a figura 17 una vista desde abajo según la figura 16,

[0118] a figura 18 es un alzado lateral parcialmente en sección según la figura 16, a lo largo de A-A, y

[0119] a figura 19 un fragmento ampliado según la figura 18.

[0120] Las figuras muestran una forma de realización de acuerdo con la invención

[0121] a figura 20 una vista en planta desde arriba del lado inferior del cabezal de perforación de acuerdo con la invención de la tercera forma de realización,

[0122] a figura 21 una vista en planta desde arriba del lado superior según la figura 12,

[0123] a figura 22 la figura 20 estando representadas las zonas de transporte de material,

[0124] a figura 23a la figura 20 estando representados chorros de medio emitidos por toberas para el transporte de material,

[0125] la figura 23b un fragmento parcial ampliado de la figura 23a,

[0126] la figura 24 una vista en sección a través de una zona de aspiración de acuerdo con la invención, la figura 25 un alzado lateral de una tercera forma de realización de una caja de aspiración de acuerdo con la invención,

[0127] a figura 26 es una primera vista en sección de la figura 25 en la dirección de la anchura de la caja de aspiración, a figura 27 una vista espacial según la figura 25,

[0128] a figura 28 una vista en planta desde arriba según la figura 25,

[0129] a figura 29 una segunda vista en sección de la figura 25 a través de la figura 26,

[0130] a figura 30 un fragmento parcial ampliado según la figura 20, con una herramienta de corte de borde extendido a figura 31 la herramienta de corte de borde de la figura 30, en estado retraído, y

[0131] a figura 32 la herramienta de corte de borde de la figura 30, en estado de emergencia.

[0132] Las figuras 1 a 4 muestran un cabezal de perforación 10 en una representación espacial. El cabezal de perforación 10 presenta un cuerpo 11, en el que en su lado inferior 13 están dispuestas herramientas de perforación 12. El cabezal de perforación 10 presenta en su lado superior 14 una conexión 15 para un accionamiento (no mostrado) de un dispositivo de perforación (no mostrado). El accionamiento, que no se muestra, está previsto, por ejemplo, directamente en el dispositivo de perforación que por ejemplo está dispuesto dentro de un tubo de revestimiento (no mostrado) o dentro de un pilote (no mostrado). Otra alternativa no exhaustiva también puede ser un accionamiento superior previsto sobre un tubo de revestimiento o sobre un pilote, al que el cabezal de perforación 10 está unido a través de un varillaje. También son posibles otras variantes de accionamientos, dispositivos de perforación y disposiciones, en una perforación / un pilote. Alternativamente, también es posible utilizar el cabezal de perforación en combinación con una máquina de perforación de pozos.

[0133] Para hacer posible, por ejemplo, un corte inferior debajo de un tubo de revestimiento o pilote, por ejemplo, el cuerpo 11 puede presentar en su circunferencia 16 herramientas de corte de borde 17 desplegables, que en la figura 1 se muestran en estado extendido. Además, en la circunferencia 16 del cuerpo 11 están previstos elementos de desgaste 18 a modo de ejemplo.

[0134] Las herramientas de perforación 12 pueden ser, por ejemplo, cinceles de disco 12a, cinceles de pelado 12b o cinceles de rodillo 12c. La selección de las herramientas de perforación 12 se realiza dependiendo del suelo / la roca que se ha de soltar para realizar la perforación. Aquí se muestran el cincel de disco 12a y el cincel rascador 12c.

[0135] En el centro del lado inferior 13 está prevista, por ejemplo, una herramienta de perforación de centrado 19 que hace posible centrar el cabezal de perforación 10.

[0136] Además, el cuerpo 11 presenta en su lado inferior 13 una caja de aspiración 20, en una primera forma de realización. La caja de aspiración 20 se muestra en detalle en las figuras 5 a 11. Presenta en su lado frontal 21 una zona de abertura 22 que presenta al menos una abertura 23.

[0137] La abertura 23 de la primera forma de realización de la caja de aspiración 20 presenta un elemento de clasificación 24 que divide la abertura 23 en secciones de abertura 23a. Mediante el elemento de clasificación 24 se determina el tamaño de grano del suelo / la roca soltados que puede entrar en el espacio interior 25 de la caja de aspiración 20.

[0138] El espacio interior 25 está formado por una tapa 26 como lado superior y un fondo 27 como lado inferior, que en esta forma de realización están realizados de forma plana. También son posibles otras formas de la tapa y el fondo. Además, la caja de aspiración 20 presenta paredes laterales 28, que en este caso se extienden desde el lado delantero 21 a lo largo de la forma de la tapa y del fondo.

[0139] Debido a la forma de la tapa 26, la base 27 y las paredes laterales 28, se forma un embudo, por ejemplo y preferentemente debido a que la anchura BB del espacio interior 25 se reduce por la forma curva de las paredes laterales 28, por lo que la velocidad de flujo de la mezcla de suelo / roca soltados y medio portador aumenta a medida que disminuye la anchura BB.

[0140] En el lado trasero del espacio interior 25 está prevista una abertura 29, en la que está prevista una conexión 30 para un conducto de extracción 31 que, durante la operación de perforación, se conecta a una bomba (no representada) para efectuar la evacuación del suelo / la roca soltados o de la mezcla de medio de extracción y suelo / roca soltados.

[0141] Adicionalmente y no mostrado aquí en relación con la primera forma de realización de la caja de aspiración 20, la altura HH del espacio interior 25 de la caja de aspiración 20 también se puede variar, en particular aumentar, a partir del lado delantero 21 hacia la abertura 29 en el lado trasero de la caja de aspiración 20 con el fin de contrarrestar obstrucciones del espacio interior 25 causados por el suelo / la roca soltados.

[0142] Además, también es posible realizar la caja de aspiración 20, representada en este caso simétricamente, de forma asimétrica, por ejemplo disponiendo la abertura 29 de forma desplazada lateralmente (no está representado). Aquí, es particularmente conveniente si la abertura 29 está dispuesta de forma desplazada hacia la circunferencia 16 del cuerpo 11 para adaptar el perfil de flujo en las zonas en las que durante la rotación en la dirección de rotación A se suelta más suelo / roca y entra en el espacio interior 25 de la caja de aspiración 20 a través de la abertura 23, por ejemplo para aumentar de manera selectiva la velocidad de flujo en zonas del espacio interior 25.

[0143] Lo mismo también es posible si la conexión 30 del conducto de transporte 31, como se muestra por ejemplo en la figura 5, desemboca en el espacio interior 25 de forma inclinada.

[0144] En el lado inferior de la base 27 están dispuestos elementos deslizantes 32 que hacen posible que la caja de aspiración 20 se deslice en el frente de trabajo o a una distancia definida del éste durante la perforación o la rotación en la dirección de giro A.

[0145] La zona de abertura 22 presenta en la zona de la abertura 23 que se extiende a lo largo del lado delantero 21 herramientas 33 para soltar el suelo, en este caso, por ejemplo, un cuchilla peladora. Las herramientas 33 para soltar el suelo hacen posible soltar o recoger selectivamente el suelo / la roca en la zona del lado delantero 21 de la caja de aspiración 20 y conducirla a la abertura 23, desde donde es transportada.

[0147] Adicional o alternativamente, también se pueden proporcionar chapas guía (no mostradas) para conducir el material soltado, que no es directamente aspirado por el flujo en la dirección de flujo B, hacia la zona de abertura 22 y, después, aspirarlo hacia el espacio interior 25 a través de las aberturas 23.

[0149] Por encima de las aberturas 23, están dispuestas toberas 34 en el lado delantero 21 véase la figura 9 a modo de ejemplo), que emiten en la dirección E un chorro de un medio portador, por ejemplo un líquido o aire, hacia el espacio interior 25, que se dirigen en la dirección B de la abertura 29, de modo que el material que se encuentra en el espacio interior 25 es movido en la dirección B hacia la abertura 29. Además, mediante los chorros emitidos por las toberas 34 también pueden disolverse acumulaciones de material soltado. Si se emite un líquido, éste también puede usarse, por ejemplo o alternativamente, para licuar el material soltado / transportado en la caja de aspiración 20 y/o la zona de abertura 22 y garantizar así una mejor evacuación. Ventajosamente, el flujo de transporte en el conducto de transporte 31 y/o la licuación están concebidos de tal manera que el material soltado / transportado no se acumule en la zona de abertura 22, sino que la zona de abertura 22 permanezca sustancialmente libre.

[0151] Adicionalmente, en la zona de abertura 22 está previsto un elemento de limpieza 35. El elemento de limpieza 35 está provisto de varillas 36 que están guiadas en pasos 37, de modo que, cuando las varillas 36 se mueven en la dirección de limpieza C, las varillas engranan en las secciones de abertura 23a de las aberturas 23 o en los elementos de clasificación 24 previstos allí y retiran de éstas el material atascado, haciendo así que la abertura 23 vuelva a ser atravesable. A continuación, el elemento de limpieza 35 vuelve a salir de las secciones de abertura 23a en dirección opuesta a la dirección de flecha C. Alternativamente, también se pueden prever toberas 38 para la limpieza de las aberturas o de los elementos de clasificación 24, que emitan chorros de líquido para la limpieza en la dirección de limpieza D, como se muestra a modo de ejemplo en la figura 9. Si se emite un líquido, éste también puede usarse, por ejemplo o alternativamente, para licuar el material soltado / transportado en la caja de aspiración 20 y/o la zona de abertura y garantizar así una mejor evacuación. Ventajosamente, el flujo de transporte en el conducto de transporte 31 y/o la licuación están concebidos de tal manera que el material soltado / transportado no se acumule en la zona de abertura 22, sino que la zona de abertura 22 permanezca sustancialmente libre.

[0153] Las figuras 12 a 15 muestran un cabezal de perforación 10 en una representación espacial. El cabezal de perforación 10 presenta un cuerpo 11, en el que en su lado inferior 13 están dispuestas herramientas de perforación 12. El cabezal de perforación 10 presenta en su lado superior 14 una conexión 15 para un accionamiento (no mostrado) de un dispositivo de perforación (no mostrado). El accionamiento, que no se muestra, está previsto, por ejemplo, directamente en el dispositivo de perforación que por ejemplo está dispuesto dentro de un tubo de revestimiento (no mostrado) o dentro de un pilote (no mostrado). Otra alternativa no exhaustiva también puede ser un accionamiento superior previsto sobre un tubo de revestimiento o sobre un pilote, al que el cabezal de perforación 10 está unido a través de un varillaje. También son posibles otras variantes de accionamientos, dispositivos de perforación y disposiciones, en una perforación / un pilote. Alternativamente, también es posible utilizar el cabezal de perforación en combinación con una máquina de perforación de pozos.

[0155] Para hacer posible, por ejemplo, un corte inferior debajo de un tubo de revestimiento o pilote, por ejemplo, el cuerpo 11 puede presentar en su circunferencia 16 herramientas de corte de borde 17 desplegables, que en la figura 1 se muestran en estado extendido. Además, en la circunferencia 16 del cuerpo 11 están previstos elementos de desgaste 18 a modo de ejemplo.

[0157] Las herramientas de perforación 12 pueden ser, por ejemplo, cinceles de disco 12a, cinceles de pelado 12b o cinceles de rodillo 12c. La selección de las herramientas de perforación 12 se realiza dependiendo del suelo / la roca que se ha de soltar para realizar la perforación. Aquí se muestran el cincel de rodillo 12c y el cincel de pelado 12b.

[0159] En el centro del lado inferior 13 está prevista, por ejemplo, una herramienta de perforación de centrado 19 que hace posible centrar el cabezal de perforación 10.

[0161] Además, el cuerpo 11 presenta en su lado inferior 13 una caja de aspiración 40, en una segunda forma de realización. La caja de aspiración 40 se muestra en detalle en las figuras 16 a 19. La figura 18 muestra una vista en sección según A-A de la figura 16. La figura 19 muestra una vista ampliada de la zona rodeada por un círculo de la figura 18. La caja de aspiración 40 presenta en la zona de su lado frontal 41 una zona de abertura 42 que presenta al menos una abertura 43.

[0163] La abertura 43 de la segunda forma de realización de la caja de aspiración 40 puede presentar un elemento de clasificación (no mostrado aquí) que divide la abertura 43 en secciones de abertura 43a. Mediante el elemento de clasificación se determina el tamaño de grano del suelo / la roca soltados que puede entrar en el espacio interior 45 de la caja de aspiración 20.

[0164] El espacio interior 45 está formado por una tapa 46 como lado superior y un fondo 47 como lado inferior, que en esta forma de realización están realizados de forma plana. También son posibles otras formas de la tapa y el fondo. Además, la caja de aspiración 40 presenta paredes laterales 48, que en este caso se extienden desde el lado delantero 41 a lo largo de la forma de la tapa y del fondo.

[0166] Debido a la forma de la tapa 46, el fondo 47 y las paredes laterales 48, se forma un embudo, por ejemplo y preferentemente debido a que la anchura BB del espacio interior 45 se reduce por la forma curva de las paredes laterales 48, por lo que la velocidad de flujo de la mezcla de suelo / roca soltados y medio portador aumenta a medida que disminuye la anchura BB. Adicionalmente, la altura HH del espacio interior 45 de la caja de aspiración 40 cambia desde el lado delantero 41 hacia la abertura 49 en el lado trasero de la caja de aspiración 40. En la segunda forma de realización, se amplía para contrarrestar obstrucciones en el espacio interior 45 causados por el suelo / la roca soltados. También son posibles otras variaciones de altura para generar determinados perfiles de flujo en el espacio interior 45. Esto también es aplicable a la caja de aspiración 20 de la primera forma de realización.

[0168] En el lado trasero del espacio interior 45 está prevista una abertura 49, en la que está prevista una conexión 40 para un conducto de extracción 41 que, durante la operación de perforación, se conecta a una bomba (no mostrada) para efectuar la evacuación del suelo / la roca soltados o de la mezcla de medio de extracción y suelo / roca soltados.

[0170] Adicionalmente y no mostrado aquí en relación con la segunda forma de realización de la caja de aspiración 40, la caja de aspiración 40 mostrada aquí simétricamente puede realizarse asimétricamente, por ejemplo disponiendo la abertura 49 de forma desplazada lateralmente. Aquí, es particularmente conveniente si la abertura 49 está dispuesta de forma desplazada hacia la circunferencia 16 del cuerpo 11 para aumentar de manera selectiva la velocidad de flujo en las zonas en las que durante la rotación en la dirección de rotación F se suelta más suelo / roca y entra en el espacio interior 45 de la caja de aspiración 40 a través de la abertura 43.

[0172] Lo mismo es posible alternativamente también de manera que la conexión 40 del conducto de transporte 41 desemboca en el espacio interior 45 en un ángulo.

[0174] Delante de la abertura 43 se encuentra un elemento de desviación 60, que está dispuesto de forma móvil con la caja de aspiración 40, por ejemplo en sus paredes laterales 48, a través de puntos de tope 61.

[0176] Preferentemente, se trata de un movimiento giratorio en la dirección de rotación G alrededor de los puntos de tope 61. Para mover el elemento de desviación 60, está previsto al menos un actuador 62, por ejemplo un cilindro hidráulico. Está conectado, por ejemplo, a un primer tope 63 dispuesto en el elemento de desviación 60 y a un segundo tope 64 dispuesto en la tapa 46, de modo que el movimiento de pivotamiento pueda ejecutarse cuando se acciona el accionador 62. El elemento de desviación 60 puede entonces girarse en la dirección de giro G.

[0177] En el extremo del elemento de desviación 60, opuesto al primer tope 63, está dispuesta al menos una herramienta 65 para soltar el suelo. Además, el elemento de desviación 60 puede presentar toberas 66 que, por ejemplo, emiten un chorro en la dirección E desde un medio portador, por ejemplo un líquido o aire, hacia el espacio interior 45. De esta manera, el material que se encuentra en el espacio interior 45 puede ser movido en la dirección B hacia la abertura 49. Si se emite un líquido, éste también puede usarse, por ejemplo o alternativamente, para licuar el material soltado / transportado en la caja de aspiración 20 y/o la zona de abertura 22 y garantizar así una mejor evacuación. Ventajosamente, el flujo de transporte en el conducto de transporte 31 y/o la licuación están concebidos de tal manera que el material soltado / transportado no se acumule en la zona de abertura 22, sino que la zona de abertura 22 permanezca sustancialmente libre.

[0179] En el fondo 47 está previsto un elemento deslizante 52 dispuesto en una base 55.

[0181] Entre la base 55 y la herramienta 65 para soltar el suelo existe un intersticio de abertura 67, en función del grado de pivotamiento del elemento de desviación 60. Su tamaño determina, por ejemplo, la cantidad de material recogida de suelo / roca soltados. Además, con el intersticio de abertura 67 también se puede realizar una clasificación a fin de evitar la entrada de determinados tamaños de grano de suelo / roca soltados.

[0183] Además, en la base 55 puede estar dispuesta una tobera 68 que, como elemento de limpieza, emite un chorro de un medio portador, por ejemplo un líquido o aire, en la dirección de limpieza D con el fin de eliminar el material atascado del intersticio de abertura 67. Si se emite un líquido, éste también puede usarse, por ejemplo o alternativamente, para licuar el material soltado / transportado en la caja de aspiración 20 y/o la zona de abertura 22 y garantizar así una mejor evacuación. Ventajosamente, el flujo de transporte en el conducto de transporte 31 y/o la licuación están concebidos de tal manera que el material soltado / transportado no se acumule en la zona de abertura 22, sino que la zona de abertura 22 permanezca sustancialmente libre.

[0185] Además, en la figura 19 se muestra, por ejemplo, un elemento de tope 69, que está conectado a un actuador no mostrado, a través del cual se puede mover la caja de aspiración 40 completa con respecto al cuerpo 11, por ejemplo para acercar la caja de aspiración 40 completa más al frente de trabajo o alejarla del mismo, con lo que, por ejemplo, se puede influir en la profundidad de penetración en el frente de trabajo y/o en la cantidad de material soltado recogido.

[0187] De este modo, la abertura 23 de la caja de aspiración 20 de la primera forma de realización mira directamente hacia el sentido de rotación A, mientras que la abertura 43 de la caja de aspiración 40 de la segunda forma de realización no se alcanza directamente. El material soltado que pasa a través del intersticio de abertura 67 debe primero ser desviado en la dirección del flujo por el elemento de desviación 60 y conducido a la abertura 43. Aquí puede tener lugar entonces también una licuación. Las herramientas 65 para soltar el suelo de la segunda forma de realización son arrastradas por tanto sobre el frente de trabajo, mientras que las herramientas 33 para soltar el suelo de la primera forma de realización son empujadas sobre el frente de trabajo.

[0189] Las figuras 20 a 23b muestran una representación espacial de un cabezal de perforación 10 de acuerdo con la invención. El cabezal de perforación 10 presenta un cuerpo 11, en el que en su lado inferior 13 están dispuestas herramientas de perforación 12. El cabezal de perforación 10 presenta en su lado superior 14 una conexión 15 para un accionamiento (no mostrado) de un dispositivo de perforación (no mostrado). El accionamiento, que no se muestra, está previsto, por ejemplo, directamente en el dispositivo de perforación que por ejemplo está dispuesto dentro de un tubo de revestimiento (no mostrado) o dentro de un pilote (no mostrado). Otra alternativa no exhaustiva también puede ser un accionamiento superior previsto sobre un tubo de revestimiento o sobre un pilote, al que el cabezal de perforación 10 está unido a través de un varillaje. También son posibles otras variantes de accionamientos, dispositivos de perforación y disposiciones, en una perforación / un pilote. Alternativamente, también es posible utilizar el cabezal de perforación en combinación con una máquina de perforación de pozos.

[0190] Para hacer posible, por ejemplo, un corte inferior debajo de un tubo de revestimiento o pilote, por ejemplo, el cuerpo 11 puede presentar en su circunferencia 16 herramientas de corte de borde 17 desplegables, que en la figura 20 se muestran en estado extendido. Los distintos estados de la herramienta de borde 17 se muestran en las figuras 29 a 31. Además, en la circunferencia 16 del cuerpo 11 están previstos elementos de desgaste 18 a modo de ejemplo.

[0192] Las herramientas de perforación 12 pueden ser, por ejemplo, cinceles de disco 12a, cinceles de pelado 12b o cinceles de rodillo 12c. La selección de las herramientas de perforación 12 se realiza dependiendo del suelo / la roca que se ha de soltar para realizar la perforación. Aquí se muestran cinceles de disco 12a.

[0194] En el centro del lado inferior 13, como alternativa a la herramienta de perforación de centrado 19 descrita anteriormente, se proporciona una fila de discos 12a, que también permiten centrar el cabezal de perforación 10.

[0195] Además, el cuerpo 11 presenta una caja de aspiración 70 en una tercera forma de realización. La caja de aspiración 70 se muestra en detalle en las figuras 24 a 29. Presenta una zona de abertura 72 que presenta al menos una abertura 73.

[0197] La abertura 73 de la tercera forma de realización de la caja de aspiración 70 presenta un elemento de clasificación 74 que divide la abertura 73 en secciones de abertura 73a. Mediante el elemento de clasificación 74 se determina el tamaño de grano del suelo / la roca soltados que puede entrar en el espacio interior 75 de la caja de aspiración 70.

[0199] El espacio interior 75 está formado por una tapa 76 como lado superior y la abertura 73 como lado inferior, así como paredes laterales 78 y una pared trasera 77.

[0201] Debido a la forma de la tapa 76, la pared posterior 77 y las paredes laterales 78, se forma un embudo, por ejemplo y preferentemente debido a que la anchura BB del espacio interior 75 (véase la figura 26) se reduce por la forma y disposición de la tapa 76 y la pared trasera 77, como resultado de lo cual la velocidad de flujo de la mezcla anunciada de suelo / roca soltada y medio portador aumenta a medida que disminuye la anchura BB.

[0203] En el lado trasero del espacio interior 75 está prevista una abertura 79, en la que está prevista una conexión 71 para un conducto de extracción (no mostrado) que, durante la operación de perforación, está conectado a una bomba (no mostrada) para efectuar la evacuación del suelo / la roca soltados o de la mezcla de medio de extracción y suelo / roca soltados.

[0205] Adicionalmente, la altura HH del espacio interior 75 de la caja de aspiración 70 aumenta desde la zona de abertura 72 hacia la abertura 79 en el lado superior de la caja de aspiración 70 para contrarrestar obstrucciones del espacio interior 75 causados por suelo / roca soltados.

[0207] Paralelamente a la zona de abertura 72 o a la abertura 73, en el lado inferior 13 del cabezal de perforación 10 está previsto un listón de toberas 81 delante de la zona de abertura 72 en la dirección de giro y un segundo listón de toberas 80 detrás de la zona de abertura 72 en la dirección de giro. Los listones de toberas 81,82 presentan una multiplicidad de toberas 82, 83 dispuestas en serie. Estas toberas 82, 83 emiten respectivamente un chorro AA, DD M de un medio de lavado, preferentemente un chorro líquido o un chorro de aire comprimido. Las toberas 82 del listón de toberas 80 y las toberas 83 del listón de toberas 81 están dispuestas de tal manera que están orientadas hacia el frente de trabajo y hacia la zona de abertura 72. Las toberas 82 están dispuestas en un ángulo a con respecto a la perpendicular en el lado inferior 13 del cabezal de perforación 10 y las toberas 83 están dispuestas en un ángulo p con respecto a la perpendicular en el lado inferior 13 del cabezal de perforación 10. Preferentemente, el ángulo a y el ángulo p se desvían uno de otro. De manera particularmente preferente, el ángulo p es menor que el ángulo a. Los chorros AA inciden en el frente de trabajo (no se muestra) y provocan un arremolinamiento o activación del suelo soltado, de manera que pueda ser aspirado mejor hacia la abertura 73. Además, por los chorros AA también se produce un efecto de bloqueo, de modo que, a ser posible, el suelo soltado suelta no pueda salir de la zona CC entre el chorro AA y el chorro DD en sentido contrario a la dirección de rotación A. El efecto de bloqueo mejora cuanto mayor es el ángulo a, p con respecto a la perpendicular al frente de trabajo. En cambio, el efecto de soltar / acelerar el suelo soltado mejora hasta un ángulo a, p que puede determinarse de forma óptima, cuando el ángulo a, p se hace más pequeño.

[0209] El chorro DD, que en comparación con el chorro AA está dirigido directamente hacia el frente de trabajo, produce sustancialmente un efecto de bloqueo, de modo que el material o el suelo soltado que ha sido activado por el chorro AA y, por tanto, acelerado en la dirección de rotación, no puede abandonar la zona CC en la dirección de rotación A.

[0211] Además, en la zona de la caja de aspiración 70, está previsto preferentemente un anillo de flujo 84 en la circunferencia exterior del lado inferior 13 del cabezal de perforación 10. La corona de flujo 84 se extiende partiendo del lado inferior 13 hacia el frente de trabajo. En este caso, está realizada preferentemente como una chapa prevista en la circunferencia 16 del cabezal de perforación 10. La corona de flujo 84 garantiza que la aspiración a través de la abertura 73 no se produzca en forma de un cortocircuito desde la zona del borde de la perforación.

[0212] Con el fin de llenar el líquido aspirado por debajo de la cabeza de perforación 10, en este caso están previstas aberturas 85 preferentemente a la derecha y a la izquierda en el lado corto de la abertura 73, que están conectadas a un conducto (no se muestra) a través del cual se suministra líquido a la zona de aspiración. Mediante la alimentación preferentemente dirigida en la zona de aspiración se evita en particular que se produzcan flujos transversales por debajo del cabezal de perforación 10 en la zona de extracción, lo que provocaría un transporte incontrolado del material. Además del desgaste, este transporte incontrolado de material también conduce a múltiples pasadas sobre suelo ya soltado con las herramientas de perforación 12.

[0214] Para lograr un transporte óptimo del material del suelo soltado a la zona de abertura 72 de la caja de aspiración 70, en el lado inferior 13 del cabezal de perforación 10 preferentemente está prevista una centralización. Esta centralización está constituida por chapas guía y toberas con las que se suministra suelo soltado en determinadas zonas a la zona del frente de trabajo sobre el que pasa la zona de abertura 72 de la caja de aspiración 70. De este modo, se consigue una manera sencilla un control del flujo de material, con el que también puede lograrse una distribución optimizada del material desde las zonas en las que se suelta más suelo en el frente de trabajo, hacia las zonas en las que las herramientas de perforación sueltan menos suelo, para optimizar la aspiración.

[0216] Para ello, directamente detrás de las herramientas de perforación 12 dispuestas en determinadas secciones, están previstas chapas guía 86 de diferentes longitudes y ángulos de incidencia. Las chapas guía 86 se extienden desde el lado inferior 13 del cabezal de perforación 10 hacia el frente de trabajo. Están dispuestas en diagonal, de modo que puedan mover eficientemente el material o suelo soltado desde las zonas exteriores del lado inferior 13 del cabezal de perforación 10 hacia la zona de aspiración 73. Este transporte de material se efectúa mediante toberas 87, que están previstas respectivamente en el lado exterior del lado inferior 13 del cabezal de perforación 10, en una carcasa 88. Las toberas 87 emiten un chorro tangencial EE de un medio de lavado (líquido o aire), que incide en la respectiva chapa guía 87. En la chapa guía 87, el chorro EE se desvía entonces en la dirección de flujo HH paralelamente a la chapa guía 87. El material soltado por las herramientas de perforación 12 delante de la respectiva chapa guía 86 es transportado entonces en la dirección HH por este flujo de medio de lavado.

[0218] Además, las herramientas de corte de borde 17 también presentan chapas guía 89 que también están dispuestas diagonalmente, de manera que el material puede ser transportado a lo largo de la chapa guía 89 desde fuera a través de la producción del cabezal de perforación 10 hacia la zona interior del lado inferior 13 del cabezal de perforación 10. También en este caso, están previstas se dispone de toberas 90 en una carcasa 91, que dirigen un chorro FF de un medio de enjuague (líquido o aire) sobre la chapa guía 89, de modo que la dirección de flujo del chorro FF se modifica en la chapa guía 89, de modo que discurra paralelamente a la chapa guía 89 en la dirección HH. En el lado exterior de la chapa guía 89 de la herramienta de corte de borde 17 está previsto preferentemente un cincel pelador 12b, que corta y endereza la pared de la perforación. Para el enfriamiento y el lavado del cincel pelador 12b, está prevista una tobera 92 que emite un chorro (no mostrado) de un medio de lavado y enfriamiento (líquido o aire). El chorro está dirigido a lo largo del cincel pelador 12b hacia la zona del frente de trabajo. El material soltado aquí es alcanzado entonces por la chapa guía 89 y también evacuado de la tobera 90 en la dirección de flujo HH, preferentemente en combinación con el chorro FF.

[0220] En la zona del centro en la que se encuentra la herramienta de perforación de centrado 19, que aquí está realizada preferentemente como una fila de discos 12a, están previstas toberas 93 paralelamente a la fila en una carcasa 94, que emiten un chorro GG de un medio de lavado (líquido o aire) en la dirección de flujo I paralelamente a la fila de discos 12a, de modo que el material soltado, que se desprende de los respectivos discos 12a, es evacuado del centro por los chorros GG. Para limitar este flujo de material, están previstas chapas guía 95 que están realizadas circunferencialmente y de forma arqueada y dispuestas en el lado inferior 13 del cabezal de perforación 10 en una zona del frente de trabajo que es atravesado por la zona de abertura 73 de la caja de aspiración 70.

[0222] Mediante las chapas guía y las toberas, el lado inferior 13 del cabezal de perforación se divide en varias secciones de transporte de material J a M. Las chapas guía 89 en combinación con las toberas 90 en la zona de las herramientas de corte de borde 17 crean una zona de transporte exterior J, que se muestra en la figura 22. El suelo soltado por las herramientas de perforación 12 situadas en estas zonas, es transportado por las chapas guía 89 en la dirección de flujo HH hacia las zonas K1 a K4 a L situadas concéntricamente más hacia dentro. Las zonas K1 a K4 son preferentemente de diferentes tamaños, porque las respectivas chapas guía 86 asociadas están realizadas preferentemente con diferentes longitudes. De esta manera, se garantiza una distribución selectiva del material en la zona anular L o en una zona K4 situada fuera de ella, que luego son recorridas por la caja de aspiración 70, con lo que se produce la evacuación del suelo soltado. Estas zonas también se muestran en la figura 22. Dentro de la zona anular L se encuentra el centro M, desde donde el material allí soltado es transportado hacia dentro de la zona L en la dirección de flujo I contra las chapas guía 95. Durante ello se produce una distribución selectiva del material, de tal manera que la mayor parte del material transportado puede ser recogido por la parte interior de la zona de abertura 73, de manera que se mejora notablemente la evacuación o aspiración del material.

[0224] Las figuras 30 a 32 muestran los estados de movimiento de la herramienta de corte de borde 17. Presentan un cuerpo base 96 que puede moverse en la dirección de la flecha N. Para ello está previsto un actuador 97, que en este caso está realizado preferentemente como cilindro hidráulico. La figura 30 muestra la posición extendida de la herramienta de corte de borde 17, mientras que la figura 31 muestra la posición retraída. Moviendo un pistón 98 con su vástago de pistón en el cilindro 99, el cuerpo base 96 se retrae o se extiende en el cuerpo 11 del cabezal de perforación 10. La figura 32 muestra una solución de emergencia para recuperar el cabezal de perforación 10 tras la finalización de los trabajos de perforación, en la que o bien el cuerpo base ya no puede retraerse debido a un fallo, o bien ha fallado el actuador 97. Para ello está previsto un perno de cizallamiento 100 que en el estado de funcionamiento normal actúa como cojinete giratorio para la dirección de movimiento N para el pivotamiento del cuerpo base 96 hacia dentro del cuerpo 11 del cabezal de perforación 10. En caso de avería, este perno de cizallamiento 100 se cizalla para que el cuerpo de base 96 pueda pivotar alrededor del tope 101 en la dirección de la flecha O. El tope 101 es el punto de ataque del actuador 97 en el cuerpo base 96.

[0226] Lista de signos de referencia:

[0227] 10 Cabezal de perforación 43 Abertura

[0228] 11 Cuerpo 45 Espacio interior

[0229] 12 Herramienta de perforación 46 Tapa

[0230] 12a Cincel de disco 47 Fondo

[0231] 12b Cincel de pelado 48 Pared lateral

[0232] 12c Cincel de rodillo 49 Abertura

[0233] 13 Lado inferior 50 Conexión

[0234] 14 Lado superior 51 Conducto de transporte

[0235] 15 Conexión 52 Elemento de deslizamiento

[0236] 16 Circunferencia 53 Herramienta para soltar el suelo

[0237] 17 Elevador de corte de borde 54 Tobera

[0238] 18 Elemento de desgaste 55 Base

[0239] 19 Herramienta de perforación de centrado 60 Elemento de desviación

[0240] 20 Caja de aspiración 61 Punto de tope

[0241] 21 Lado delantero 62 Actuador / cilindro hidráulico

[0242] 22 Zona de abertura 63 Primer tope

[0243] 23 Abertura 64 Segundo tope

[0244] 23a Sección de abertura 65 Herramienta para soltar el suelo

[0245] 24 Elemento de clasificación 66 Tobera

[0246] 25 Espacio interior 67 Intersticio de abertura

[0247] 26 Tapa 68 Tobera

[0248] 27 Fondo 69 Elemento de tope

[0249] 28 Pared lateral 70 Caja de aspiración

[0250] 29 Abertura 71 Conexión

[0251] 30 Conexión 72 Zona de abertura

[0252] 31 Conducto de transporte 73 Abertura

[0253] 32 Elemento de deslizamiento 73a Sección de abertura

[0254] 33 Herramienta para soltar el suelo 74 Elemento de clasificación

[0255] 34 Tobera 75 Espacio interior

[0256] 35 Elemento de limpieza 76 Tapa

[0257] 36 Varilla 77 Pared posterior

[0258] 37 Paso 78 Pared lateral

[0259] 40 Caja de aspiración 79 Abertura

[0260] 41 Lado delantero 80 Listón de toberas de toberas primarias 42 Zona de abertura 81 Listón de toberas de toberas secundarias 82 Tobera E Dirección de emisión

[0261] 83 Tobera F Dirección de rotación

[0262] 84 Corona de flujo G Dirección de rotación

[0263] 85 Abertura H Dirección de flujo

[0264] 86 Chapa guía I Dirección de flujo

[0265] 87 Tobera J Zona

[0266] 88 Carcasa K Zona

[0267] 89 Chapa guía K1-K4 Subzonas de la zona K

[0268] 90 Tobera L Zona anular

[0269] 91 Carcasa M Centro

[0270] 92 Tobera N Dirección de movimiento

[0271] 93 Tobera O Dirección de pivotamiento

[0272] 94 Carcasa

[0273] 95 Chapa guía a Ángulo de incidencia

[0274] 96 Cuerpo de base<P>Ángulo de incidencia

[0275] 97 Actuador

[0276] 98 Émbolo AA Chorro

[0277] 99 Cilindro BB Anchura

[0278] 100 Perno de cizallamiento CC Zona

[0279] 101 Punto de tope DD Chorro

[0280] EE Chorro

[0281] A Dirección de rotación FF Chorro

[0282] B Dirección de flujo GG Chorro

[0283] C Dirección de limpieza HH Altura

[0284] D Dirección de limpieza

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

1. Cabezal de perforación para realizar una perforación sustancialmente vertical en el suelo, con un cuerpo (11) que se puede conectar a un accionamiento de rotación de un dispositivo de perforación, con herramientas de perforación (12) dispuestas en el cuerpo (11) para soltar el suelo en un frente de trabajo de la perforación, con una aspiración para la evacuación del suelo soltado en el frente de trabajo, que se puede conectar a una bomba, en donde la aspiración presenta una zona de abertura (72), dispuesta en el cuerpo, con al menos una abertura (73) en la zona de las herramientas de perforación (12) en el frente de trabajo, en donde la zona de abertura (72) tiene una extensión longitudinal, en donde la al menos una abertura (73) de la zona de abertura (72) está conectada a una caja de aspiración (70) que presenta en un extremo opuesto a la abertura (73) una abertura de conexión para la conexión a la bomba y que tiene una anchura (BB) y una altura (HH), en donde la anchura (BB) se extiende paralelamente a la extensión longitudinal de la zona de abertura (72) y en donde la altura (HH) se extiende transversalmente a la anchura (BB) y paralelamente a la zona de abertura (72), y en donde el suelo soltado por las herramientas de perforación (12) en la zona de abertura (72) puede ser aspirado por la bomba a través de la abertura (73) hacia la caja de aspiración (70) en una dirección de flujo,caracterizado por quela caja de aspiración (70) está dispuesta verticalmente, por que la caja de aspiración (70) se estrecha en anchura (BB) desde la abertura (73) hacia la abertura de conexión (79), y por que la altura (HH) de la caja de aspiración (70) aumenta desde la abertura (73) hacia la abertura de conexión (79).

2. Cabezal de perforación según la reivindicación 1,caracterizado por quela distancia de la zona de abertura (73) al frente de trabajo es ajustable.

3. Cabezal de perforación según la reivindicación 2,caracterizado por queel ajuste de la distancia se realiza a través de un movimiento vertical de la caja de aspiración (70) y/o a través de un pivotamiento de la caja de aspiración (70) alrededor de un punto de giro, estando previsto un accionamiento para el movimiento o para el pivotamiento.

4. Cabezal de perforación según una de las reivindicaciones 1 a 3,caracterizado por quela zona de abertura (72) se extiende sustancialmente radialmente hacia fuera, visto desde el punto central, y/o por que la abertura (73) está realizada en forma de ranura.

5. Cabezal de perforación según una de las reivindicaciones 1 a 4,caracterizado por que, visto en el sentido de giro del cabezal de perforación (10), delante de la abertura (73) en el lado inferior del cabezal de perforación (10) están dispuestas al menos dos toberas (82) para emitir un chorro de un medio, que están dirigidas hacia el frente de trabajo.

6. Cabezal de perforación según una de las reivindicaciones 1 a 5,caracterizado por que, visto en el sentido de giro del cabezal de perforación, detrás de la abertura en el lado inferior del cabezal de perforación están dispuestas al menos dos toberas (83) para emitir un chorro de un medio, que están dirigidas hacia el frente de trabajo.

7. Cabezal de perforación según la reivindicación 5 o 6,caracterizado por quela dirección del chorro corresponde a un vector que, partiendo de la tobera (82, 83), tiene una componente direccional hacia el frente de trabajo y/o una componente direccional hacia la abertura.

8. Cabezal de perforación según la reivindicación 6 o 7,caracterizado por quelos chorros de las al menos dos toberas (83) causan un efecto de bloqueo contra el movimiento del suelo soltado en sentido contrario a la dirección de giro del cabezal de perforación (10) y/o la separación del suelo soltado del frente de trabajo y/o aceleraciones del suelo soltado.

9. Cabezal de perforación según la reivindicación 5 o 7,caracterizado por quelos chorros de las al menos dos toberas (82) causan un efecto de bloqueo contra el movimiento del suelo soltado en la dirección de giro del cabezal de perforación (10) y/o la separación del suelo soltado del frente de trabajo y/o aceleraciones del suelo soltado.

10. Cabeza perforadora según una de las reivindicaciones 1 a 9,caracterizado por queen el lado inferior del cabezal de perforación (10) está prevista al menos una tobera (87) para emitir un chorro de un medio, y por que el chorro provoca un movimiento del suelo soltado a una zona del frente de trabajo, sobre la que pasa la abertura durante la rotación del cabezal de perforación.

11. Cabezal de perforación según la reivindicación 10,caracterizado por queel chorro incide en una chapa guía (86), provocando así un cambio en la dirección de movimiento del suelo soltado, y por que la chapa guía (86) está dispuesta como un elemento recto o curvado en el lado inferior del cabezal de perforación, y por que la disposición es diagonal o al menos parcialmente circunferencial.

12. Cabezal de perforación según la reivindicación 10 u 11,caracterizado por quet al menos dos toberas (93), que están orientadas en direcciones opuestas, están previstas en el centro del lado inferior del cabezal de perforación (10).

13. Cabezal de perforación según una de las reivindicaciones 10 a 12,caracterizado por queal menos una tobera (87, 93) está prevista de forma orientada tangencialmente en el lado inferior del cabezal de perforación (10).

14. Cabezal de perforación según una de las reivindicaciones 5 a 13,caracterizado por queel medio es un líquido o aire.

15. Cabezal de perforación según una de las reivindicaciones 1 a 14,caracterizado por queestán previstas herramientas de corte de borde radialmente ajustables (17).