ES2209292T3 - Un dispositivo de perforacion de tornillo. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo perforador de tornillo tiene una unidad giratoria (9) que forma una placa (10) que tiene una primera abertura axial (12) y una pared cilíndrica (11) que tiene una primera abertura radial (19); la unidad (9) se monta sobre la parte inferior (3a) de un elemento tubular central del tornillo y puede adoptar una configuración de perforación en la cual placa (10) se orienta de manera que de acceso a los desechos que se encuentran entre las vueltas del tornillo a través de la abertura axial (12) mientras que la pared cilíndrica (11) se orienta de forma que cierre la segunda abertura radial (4b) formada en la parte tubular (3a) para descargar fluido desde el conducto (4) y una segunda configuración de inyección en la cual la placa (10) cierra el tornillo en el fondo y la pared cilíndrica (11) se orienta de manera que ponga la primera y la segunda abertura radial (19, 4b) en comunicación.

Description

Un dispositivo de perforación de tornillo.

La presente invención se refiere a un dispositivo de perforación de tornillo particularmente para producir pilotes de cimiento de hormigón, del tipo que comprende un tornillo helicoidal integral con un elemento tubular central en el que está formado un conducto para el suministro de un fluido a ser inyectado dentro del taladro formado por el dispositivo.

Son conocidos dispositivos de taladrado de tornillo del tipo antes mencionado, en el que el extremo inferior del conducto está cerrado por un tapón (véase, por ejemplo, el documento EP-A-0378348). Durante la perforación, la tierra se rompe y se hace subir a lo largo de vueltas del tornillo mientras que, en la posición cerrada, el tapón impide que la tierra bloquee el conducto de suministro de hormigón. Al término de la perforación, se bombea hormigón a través del conducto; el hormigón bajo presión expulsa el tapón y llena la cavidad del agujero taladrado mientras que el tornillo lleno de escombros es extraído desde él.

La extracción se efectúa manteniendo el tornillo estacionario, esto es, sin girar, o girando lentamente en el sentido de las agujas del reloj; una rotación en el sentido opuesto al de las agujas del reloj haría que los escombros cayesen desde el tornillo, contaminando el hormigón y comprometiendo la calidad del producto. Al término de la extracción y antes de la siguiente operación de perforación, el tapón, que está conectado al tornillo por una cadena, se sustituye habitualmente de manera manual. Esta operación requiere la presencia de un operario en el fondo del tornillo en una posición que es peligrosa porque pueden caer escombros desde el tornillo.

Para mejorar la calidad del hormigón inyectado dentro del taladro, se ha propuesto un dispositivo que, al comienzo de la etapa de bombeo, prevé que un segundo elemento tubular coaxial, que se extiende por toda la longitud del tornillo y conectado a miembros adecuados de elevación y de descenso, se extienda telescópicamente desde el extremo inferior del elemento tubular central. El extremo inferior del segundo elemento tubular admite el fluido dentro de la masa de fluido previamente inyectado, por debajo de cualesquiera escombros y contaminantes que, puesto que tienen un peso específico menor que el hormigón, tienden a flotar y se pueden retirar por lo tanto al término del vertido.

Problemas inherentes a esta técnica son las dimensiones verticales de los miembros para mover el segundo elemento tubular que reducen la profundidad de taladrado que se puede conseguir por una máquina dada, así como complicaciones en el montaje del tornillo y del segundo elemento tubular que están formados por varios elementos conectables.

El objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo mejorado de perforación de tornillo que puede impedir los problemas mencionados anteriormente.

Este objeto se consigue, de acuerdo con la presente invención, mediante un dispositivo que tiene las características expuestas en la reivindicación 1.

Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un dispositivo que puede producir un taladro con un diámetro mayor que el de un tubo convencional usado para forrar los primeros metros del agujero.

Este objeto se consigue, también de acuerdo con la invención, mediante un dispositivo que tiene las características citadas en la reivindicación 6.

Características adicionales importantes están citadas en las otras reivindicaciones dependientes.

Características y ventajas adicionales de la invención quedarán más claras a partir de la descripción detallada de una realización de ella, dada con referencia a los dibujos adjuntos, proporcionada a modo de ejemplo no limitador, en los que:

La figura 1 es una vista en alzado, parcialmente en corte axial, de un dispositivo de acuerdo con la presente invención en una primera condición operativa,

La figura 2 es una vista en alzado, parcialmente en corte axial, del dispositivo de la figura 1 en una segunda condición operativa,

La figura 3 es un corte transversal tomado en la línea III-III de la figura 1, y

La figura 4 es un corte transversal tomado en la línea IV-IV de la figura 2.

Con referencia antes de nada a las figuras 1 y 2, un dispositivo de taladrado de tornillo de acuerdo con la presente invención está indicado generalmente como 1. El dispositivo 1 comprende un tornillo helicoidal 2 soldado alrededor de un núcleo tubular 3 en el que está formado un conducto central 4 para el suministro de hormigón u otras mezclas a ser inyectadas dentro del taladro 5 formado por el dispositivo 1.

El dispositivo 1 de taladrado se gira y se traslada verticalmente alrededor y a lo largo del eje central x de manera conocida y se guía preferiblemente en los primeros metros de la perforación mediante un tubo exterior cilíndrico coaxial 6 que tiene la función principal de forrar la porción inicial o superior del taladro 5.

El extremo inferior del tornillo, que termina en un borde radial afilado 2a de corte, está unido firmemente a una placa horizontal 7 en forma de sector de disco que se extiende a lo largo de un ángulo mayor que 180º, esto es, en la realización mostrada, un ángulo de aproximadamente 240º. La placa 7 que se denomina aquí placa fija, define una abertura 8 con forma de sector circular, que se extiende a lo largo del complementario a 360º del ángulo mencionado anteriormente, esto es, a lo largo de aproximadamente 120º en la realización mostrada.

Los términos "radial" y "axial" como se usan aquí, se deben interpretar con relación al eje x del taladro a menos que se indique lo contrario.

El núcleo tubular 3 se extiende por debajo del nivel de la placa 7 que forma una porción inferior 3a de extremo de longitud predeterminada "L", preferiblemente de entre 50 y 100 cm y comparable generalmente al diámetro del tornillo.

Como se muestra en la figura 1, la porción inferior 3a tiene una superficie exterior cilíndrica 3b que está preferiblemente descentrada desde el eje central x por una excentricidad "e".

Dentro de la porción 3a de tubo, el conducto central 4 dobla hacia fuera formando una porción inclinada 4a de conducto de extremo que se abre en la pared cilíndrica exterior 3b con una abertura lateral 4b.

Una unidad giratoria, formada preferiblemente como un único cuerpo, indicada generalmente como 9, está ajustada en la porción inferior 3a de tubo y forma una porción 10 en forma de placa con forma de sector de disco cuya forma y cuyo tamaño corresponden a los de la placa fija 7, y una porción cilíndrica 11 en forma de casquillo.

Como se puede ver en las figuras 1 y 3, la placa 10, que se denomina aquí placa giratoria, define una abertura axial 12 con forma de sector circular, que complementa la placa a 360º y que tiene una forma geométrica que corresponde a la de la abertura 8 de la placa fija 7. La superficie inferior de la placa giratoria 10 muestra una pluralidad de miembros 13 para romper el suelo.

En uno de los lados radiales que definen la abertura 12, la placa giratoria 10 forma un apoyo 14 que se proyecta axialmente con el fin de entrar en contigüidad alternativamente con uno de los dos lados 8a, 8b de la abertura 8 de la placa fija 7, como se explicará adicionalmente más adelante.

La porción 11 en forma de casquillo tiene una superficie cilíndrica interior excéntrica 15 y una superficie cilíndrica exterior excéntrica 16; la superficie interna 15 que aloja la porción inferior 3a de tubo tiene la misma excentricidad "e" que esa porción de tubo y la superficie exterior 16 tiene un diámetro que corresponde al de una punta cónica 17 situada en el extremo inferior del dispositivo y fijada al fondo del tubo 3a en 18 de modo que inmoviliza el cuerpo giratorio 9 axialmente con relación al tubo 3a y, por consiguiente, al tornillo. La punta cónica 17 muestra un conjunto adicional de miembros 20 de rotura.

La porción 11 en forma de casquillo tiene un agujero radial o lateral 19 situado al mismo nivel que la abertura 4b en la porción 3a de tubo y preferiblemente inclinado de la misma manera que la porción final del conducto 4a con el fin de estar unido a ella en una de las dos condiciones de trabajo del dispositivo, como se muestra en las figuras 2 y 4.

Las orientaciones relativas del agujero radial 19 y de la abertura axial 12 son tales que, en la primera condición de trabajo que adopta el dispositivo durante la etapa de taladrado (figuras 1 y 3), las aberturas angulares 8 y 12 de las respectivas porciones 7 y 10 en forma de placa están alineadas axialmente y la abertura 4b del conducto 4, 4a está bloqueada por la porción 11 en forma de casquillo, mientras que, en la segunda condición de trabajo, que es adoptada en la etapa de la inyección de hormigón y la extracción simultánea del dispositivo desde el taladro (figuras 2 y 4), la abertura angular 8 está cerrada por la placa giratoria 10 y el agujero radial 19 se encuentra con la abertura 4b.

El dispositivo de la presente invención funciona como viene a continuación.

Como se muestra en la figura 1, durante la etapa de taladrado, el dispositivo de tornillo realiza un movimiento combinado de rotación en el sentido de las agujas del reloj y de traslación descendente vertical, como se indica mediante la flecha A. Durante la rotación en esta dirección, el lado 8a de la placa "fija" 7 apoya contra el apoyo 14 del cuerpo giratorio 9 haciendo que el cuerpo 9 gire (figura 3). En esta condición, como se indicó, las aberturas angulares 8 y 12 coinciden y permiten que los escombros de suelo rotos por los miembros 13 entren y suban entre las vueltas del tornillo 2. El cuerpo giratorio 9 se orienta de una manera tal que la superficie exterior cilíndrica 16 de la porción 11 en forma de casquillo coincide con el perfil circular de la base de la punta cónica 17. El conducto 4, 4a se cierra mediante la porción 11 en forma de casquillo.

Cuando se ha alcanzado la profundidad deseada de taladro, se imparte una rotación inversa al tornillo; el rozamiento generado por el contacto del cuerpo giratorio 9, particularmente sus miembros 13 de rotura, con el suelo, frena el cuerpo 9 mientras que el tornillo y la placa 7 giran con relación al cuerpo 9 (en sentido contrario al de las agujas del reloj, figura 4) hasta que el lado 8b apoya contra el apoyo 14. En esta condición, el fondo del tornillo se cierra mediante la placa 10 que impide que los escombros acumulados entre vueltas del tornillo caigan dentro del taladro (figuras 2 y 4). Los agujeros 4b y 19 coinciden, permitiendo que se admita hormigón en el taladro a través del conducto 4, 4a.

En la realización preferida, como se muestra en la figura 2, el agujero 19 está situado en las proximidades del extremo inferior de la porción 11 en forma de casquillo a una distancia axial L' ligeramente más corta que la longitud L mencionada anteriormente. Esto facilita la inyección del fluido por debajo de la superficie libre 21 del fluido de colada; por lo tanto, ningún desecho flotante es cubierto ni atrapado en el fluido de colada sino que subirá y permanecerá en la superficie, y puede ser retirado, mejorando de este modo la calidad del hormigón que constituye el producto.

La configuración excéntrica del cuerpo giratorio 9 con relación al eje del tornillo es particularmente ventajosa puesto que posibilita que se produzca un taladro de un diámetro considerablemente más grande que el del tornillo y del tubo exterior 6 de cubrimiento. Como se puede ver en las figuras 1 y 3, la porción 10 en forma de placa también lleva miembros 13 de rotura en su porción periférica que, en la condición de taladrado, se extiende radialmente más allá del tornillo y el tubo 6. Esto posibilita que el taladro producido tenga un diámetro más grande que el del tubo de forrado que puede ser ajustado fácilmente en el agujero sin tener que ser girado; se puede usar por lo tanto maquinaria más sencilla para mover el tubo. En la posición de colada y extracción (figuras 2 y 4), la porción 10 en forma de placa está incluida dentro de la forma de la placa fija 7 de tal manera que todo el dispositivo se puede extraer desde el tubo para permitir operaciones subsiguientes tales como el posicionamiento de refuerzos para fortalecer el hormigón.

Naturalmente, manteniéndose el principio de la invención, las formas de realización y los detalles de construcción se pueden variar ampliamente con respecto a los descritos e ilustrados puramente a modo de ejemplo no limitador, sin salir del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (9)

1. Un dispositivo de perforación de tornillo, particularmente para producir pilotes de cimiento de hormigón, del tipo que comprende un tornillo helicoidal (2) integral con un elemento tubular central (3) en el que está formado un conducto (4) para el suministro de un fluido a ser inyectado dentro del taladro (5) formado por el dispositivo;

caracterizado porque comprende una unidad (9) que forma una primera pared (10) que tiene una primera abertura axial (12) y una segunda pared (11) que tiene una primera abertura radial (19), estando montada giratoriamente la unidad (9) sobre una porción inferior (3a) del elemento tubular (3) y siendo capaz de adoptar dos posiciones operativas alternativas:

una primera posición, en una configuración de taladrado, en la que la primera pared (10) está orientada de modo que permite el acceso de escombros entre las vueltas del tornillo a través de la primera abertura axial (12) y la segunda pared (11) está orientada de modo que cierra una segunda abertura radial (4b) formada en la porción tubular inferior (3a) para descargar el fluido desde el conducto (4), y

una segunda posición, en una configuración de inyección de fluido, en la que la primera pared (10) está orientada de modo que cierra el tornillo por el fondo y la segunda pared (11) está orientada de modo que pone en comunicación las aberturas radiales primera y segunda (19, 4b).

2. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad giratoria (9) comprende:

- una placa radial (10) que constituye la primera pared, paralela a y orientada hacia el lado inferior de una placa radial (7) fijada al tornillo, mostrando la placa (10) miembros (13) de rotura en su lado inferior, y formando las placas (10, 7) respectivas aberturas axiales (8, 12) que pueden estar superpuestas en la primera posición, y

- una porción cilíndrica (11) en forma de casquillo que forma la segunda pared en la que está formada la segunda abertura radial (4b).

3. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque las placas (7, 10) tienen forma de sectores de disco que se extienden a lo largo de ángulos de más de 180º y las aberturas axiales (8, 12) son aberturas con forma de sector circular formadas en las respectivas placas.

4. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque las placas (7, 10) tienen forma de sectores de disco que se extienden a lo largo de ángulos de aproximadamente 240º.

5. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la unidad giratoria (9) forma unos medios (14) de apoyo para apoyar alternativamente, en las posiciones primera y segunda, contra respectivas superficies opuestas (8a, 8b) de extremo fijadas para la rotación con el tornillo.

6. Un dispositivo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la porción tubular inferior (3a) es excéntrica con relación al eje (x) del tornillo y la unidad giratoria (9) también muestra miembros (13) de rotura en la parte periférica de su porción (10) en forma de placa de tal manera que, en la primera posición operativa, al menos uno de estos miembros se extiende radialmente al menos hasta una distancia desde el eje central que corresponde sustancialmente al radio de un tubo (6) para forrar el taladro (5).

7. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la porción (11) en forma de casquillo tiene una superficie cilíndrica excéntrica (15) en la que puede estar ajustada la porción tubular inferior (3a).

8. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la porción (11) en forma de casquillo tiene una superficie cilíndrica exterior (16) que tiene un diámetro que corresponde al de una punta cónica (17) que está fijada (18) al extremo inferior de la porción tubular (3a) de modo que inmoviliza axialmente la unidad giratoria (9) al tornillo.

9. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las aberturas radiales (4b, 19) están formadas a una distancia axial (L') no inferior a aproximadamente 50 cm desde la placa radial (10).