ES2217097T3 - Maquina para llevar a cabo postes de perforacion. - Google Patents
Maquina para llevar a cabo postes de perforacion.Info
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Abstract
Máquina para la realización de postes de perforación que constan de: - unos medios de guiado vertical (16); - una cabeza de puesta en rotación (20) móvil en relación con los mencionados medios de guiado vertical; - una perforadora de terreno (22) que consta de un alma hueca (24) y al menos una pala (26) en forma de hélice, la mencionada alma tiene una extremidad superior y una extremidad inferior abiertas - un tubo émbolo (36) montado de modo deslizante en el alma hueca de la perforadora de terreno, el tubo émbolo tiene una extremidad superior conectada a un conducto de alimentación de hormigón (32) y una extremidad inferior provista de orificios; caracterizada por el hecho de que consta además de: - un tubo prolongador (28) cuya extremidad inferior es solidaria con la extremidad superior del alma de la perforadora de terreno, la mencionada cabeza de puesta en rotación coopera con el mencionado tubo prolongador para la puesta en rotación del conjunto constituido por la perforadora de terreno y el tubo prolongador, el mencionado tubo émbolo (36) está montado de modo deslizante en el tubo prolongador; - unos medios que forman un gato (38) que constan de un cuerpo anular (40) que rodea el tubo émbolo (36) y es solidario en traslación con la extremidad superior del tubo prolongador (28) y una parte móvil anular (44) que rodea el tubo émbolo y es solidaria en traslación con la extremidad superior del tubo émbolo; y - unos medios (42) para mandar los medios que forman el gato, por lo cual la posición relativa de la extremidad inferior del mencionado tubo émbolo se puede modificar en relación con la posición de la ex5 tremidad inferior del alma de la mencionada perforadora de terreno entre una primera posición en la cual la extremidad inferior del tubo émbolo está retirada en relación con la extremidad inferior del alma de la perforadora de terreno y una segunda posición en la que los orificios del tubo émbolo quedan en el exterior del alma de la perforadora de terreno.
Description
Máquina para llevar a cabo postes de
perforación.
La presente invención tiene como objeto una
máquina para llevar a cabo postes de perforación del tipo con
perforadora de terreno.
Con mayor precisión, la invención se refiere a
una máquina que permite simultáneamente la perforación de una
excavación cilíndrica en el suelo y el llenado de esta excavación
con la ayuda de lechada o de hormigón para obtener finalmente un
poste de perforación moldeado en el suelo excavado.
En la figura 1 adjunta, se ha representado una
máquina de perforación del tipo con perforadora de terreno para
llevar a cabo postes moldeados. Esta máquina consta de una
plataforma (10) de preferencia montada sobre cadena de oruga (12)
sobre la cual está articulado un mástil de guiado (14) que, en
posición de trabajo, es vertical. El mástil (14) lleva en una de sus
caras unas guías de deslizamiento verticales (16) para guiar en
traslación un carro (18). Este carro (18) consta de una cabeza de
puesta en rotación (20) que coopera con una perforadora de terreno
hueca (22) constituida por un alma hueca (24) y al menos una pala
en forma de hélice (26). La cabeza de puesta en rotación (22) sirve
para la puesta en rotación de la perforadora de terreno (22), lo que
provoca su hundimiento en el suelo por atornillamiento y por tanto
la ealización del pozo de perforación. Al estar la perforadora de
terreno (22) hueca, es posible después de la perforación del pozo
inyectar en éste una lechada de hormigón para llevar a cabo el
poste a medida que la perforadora de terreno salga fuera del
pozo.
Por motivos a la vez de condiciones de espacio
durante los desplazamientos de la máquina y por motivos de
construcción, la altura del mástil (14) y la altura (H) de la
perforadora de terreno (22) están siempre limitadas a un valor del
orden de 20 metros. Pero, en ciertos lugares de trabajo, es deseable
poder perforar y llevar a cabo unos postes moldeados cuya
profundidad es del orden de 25 metros.
Para permitir la realización de tales postes, se
ha propuesto ya adjuntar a la parte superior de la perforadora de
terreno (22) un tubo prolongador (28) en adelante llamado Kelly. El
Kelly (28) de una longitud (h) es solidarizado en rotación y en
traslación con la extremidad superior de la perforadora de terreno
y la extremidad superior (28b) del Kelly (28) está conectada por una
junta rotatoria (30) con un conducto (32) de alimentación de
hormigón. Se comprende que de esta forma la profundidad del poste
que se puede llevar a cabo es igual a H + h, lo que da una
profundidad del orden de 25 metros. Hay que precisar que la cabeza
de puesta en rotación (20) puede cooperar tanto con el alma (24) de
la perforadora de terreno como con el Kelly (28).
Un inconveniente principal de tal sistema reside
en el modo en que se introduce el hormigón en la perforación para
llevar a cabo el poste. El hormigón sale directamente por la
extremidad abierta inferior (24a) del alma hueca de la perforadora
de terreno. El desplazamiento de esta extremidad inferior (24a) con
la ayuda del carro (18) es delicado y existe el riesgo de que esta
extremidad inferior se encuentre por encima del hormigón que se
rellena a medida que el pozo es perforado. Esta discontinuidad se
acompaña de un riesgo de desprendimiento localizado del terreno en
el que se acaba de perforar el pozo y alterar muy
significativamente la resistencia mecánica del poste que se lleva a
cabo de esta forma.
De hecho, se conoce por la patente francesa 2 566
813 a nombre de Solétanche una máquina de perforación por
perforadora de terreno que permite evitar el inconveniente
mencionado. Esta perforadora de terreno con alma hueca va equipada
con un tubo montado de modo deslizante en el alma hueca de la
perforadora de terreno, este tubo es con mayor frecuencia llamado
tubo émbolo. Este tubo está en posición entrada en la perforadora
de terreno durante la perforación del pozo y su extremidad inferior
queda desplazada para sobresalir por la extremidad inferior de la
perforadora de terreno cuando se la remonta para permitir la
inyección del hormigón en el pozo perforado. Esta técnica permite
asegurar la buena calidad del poste llevado a cabo y notablemente
la continuidad de la inyección del hormigón en toda la altura de la
perforación.
Se comprende que existe una necesidad real de
disponer de una máquina de perforación por perforadora de terreno
para la realización de postes de moldeo que permita a la vez la
realización de postes de profundidad incrementada y la obtención de
postes con una gran calidad y notablemente que presenten una gran
continuidad de su estructura de hormigón.
Es un objeto de la presente invención suministrar
tal máquina de perforación que responda simultáneamente a estas dos
exigencias.
Para alcanzar este objetivo, de acuerdo con la
invención, la máquina de perforación para la realización de postes
de perforación consta de:
- unos medios de guiado vertical;
- una cabeza de puesta en rotación móvil en
relación con los mencionados medios de guiado vertical;
- una perforadora de terreno que consta de un
alma hueca y al menos una pala en forma de hélice, la mencionada
alma tiene una extremidad superior y una extremidad inferior
abiertas;
- un tubo de prolongación cuya extremidad
inferior es solidaria con la extremidad superior del alma de la
perforadora de terreno, la mencionada cabeza de puesta en rotación
coopera con el mencionado tubo de prolongación para la puesta en
rotación del conjunto constituido por la perforadora de terreno y el
tubo prolongador;
- un tubo émbolo montado de modo deslizante en el
alma hueca de la perforadora de terreno y el tubo prolongador, el
tubo émbolo tiene una extremidad superior conectada con un conducto
de alimentación de hormigón y una extremidad inferior provista de
orificios;
- unos medios que forman gato que constan de un
cuerpo anular que rodea el tubo émbolo y solidario en traslación
con la extremidad superior del tubo prolongador, y una parte móvil
anular que rodea el tubo émbolo y es solidaria en traslación con la
extremidad superior del tubo émbolo; y
- unos medios para mandar los medios que forman
el gato, por lo cual la posición relativa de la extremidad inferior
del mencionado tubo émbolo se puede modificar en relación con la
posición de la extremidad inferior del alma de la mencionada
perforadora de terreno, entre una primera posición en la cual la
extremidad inferior del tubo émbolo está hacia atrás en relación con
la extremidad inferior del alma de la perforadora de terreno y una
segunda posición en la cual los orificios del tubo émbolo están en
la extremidad del alma de la perforadora de terreno.
Se comprende que gracias al hecho de que el alma
hueca de la perforadora de terreno está prolongada por un tubo
prolongador o Kelly, se puede llevar a cabo unos postes de una
profundidad incrementada aproximadamente de la longitud del Kelly.
Se ve igualmente que la puesta en su lugar de un tubo émbolo móvil
en el conjunto constituido por el alma hueca de la perforadora de
terreno y el Nelly, permite beneficiarse de todas las ventajas de
un tubo émbolo en cuanto al dominio de la inyección del hormigón o
de la lechada en el interior del pozo de perforación con vista a
obtener el poste.
Además, gracias a la presencia del gato anular,
es posible controlar con precisión la posición de la extremidad
inferior del tubo émbolo en relación con la extremidad inferior del
alma hueca de la perforadora de terreno, lo que permite obtener una
gran calidad de la inyección del hormigón en el pozo de perforación
a medida que sube la perforadora de terreno y el Kelly a pesar de la
presencia de este último. Además, el uso de un gato anular que
rodea el tubo émbolo permite evitar la introducción de un
descentramiento entre el tubo émbolo por una parte y el Kelly y la
perforadora de terreno por otra parte.
Otras características y ventajas de la invención
aparecerán mejor con la lectura de la descripción que sigue de
varios modos de realización de la invención dados a título de
ejemplos no limitativos. La descripción se refiere a las figuras
anexas en las cuales:
la figura 1 ya descrita muestra una máquina de
realización conocida de pozos de perforación de una profundidad
incrementada;
la figura 2 es una vista en elevación del
conjunto de la máquina de perforación de acuerdo con la
invención;
la figura 3a es una vista parcial de la figura 2
que muestra el tubo émbolo en posición entrada;
la figura 3b es una vista análoga a la figura 3a
que muestra el tubo émbolo en posición salida; y
la figura 4 es una vista del conjunto de la
máquina al final de la realización de la perforación.
Refiriéndose en primer lugar a las figuras 2 y 3,
se va a describir un modo preferido de realización de la máquina de
perforación.
En la figura 2, se encuentra la plataforma (10)
con su mástil vertical de guiado (14) de la cabeza de puesta en
rotación (20) así como de la perforadora de terreno hueca (22) cuyo
alma hueca (24) está conectada en traslación y rotación con la
extremidad inferior (28a) del Kelly (28). La unión mecánica entre el
alma de la perforadora de terreno y el Kelly es de cualquier
naturaleza conveniente para permitir la transmisión de la rotación
y del desplazamiento de la cabeza de rotación (20) desde el Kelly
(28) hasta el alma (24) de la perforadora de terreno (22). En la
figura 3b, se ha representado por (34) estos medios de unión
mecánica.
De acuerdo con la invención, la máquina consta
además de un tubo émbolo (36) que está montado de modo deslizante
en el alma hueca (24) de la perforadora de terreno y en el Kelly
(28). El tubo émbolo (36) consta de una extremidad inferior (36a) y
una extremidad superior (36b) que está conectada al conducto (32)
de alimentación de hormigón o de lechada, del tubo émbolo (36). Como
muestra mejor la figura 3a, la extremidad superior (28b) del Kelly
está conectada a un gato anular (38) que está interpuesto entre la
extremidad superior (28b) del Kelly y la extremidad superior (36b)
del tubo émbolo. Este gato anular (38) que rodea la parte superior
del tubo émbolo está constituido por un cuerpo anular (40) que
rodea el tubo émbolo (36) y que es solidario en traslación con la
extremidad superior (28b) del Kelly, pero, de preferencia, libre en
relación con éste en rotación. El cuerpo (40) del gato anular (38)
está conectado a un conducto (42) de alimentación de fluido bajo
presión para mandar al gato (38). Este último consta igualmente de
una parte móvil anular (44) que rodea el tubo émbolo (36) y cuya
extremidad superior (44a) está conectada y solidarizada con la
extremidad superior (36b) del tubo émbolo por medio de medios de
solidarización (46) que solidarizan la parte móvil del gato en
traslación con el tubo émbolo pero que es libre de preferencia en
rotación. De preferencia igualmente, el sistema de solidarización
(46) constituye al mismo tiempo una junta rotatoria para la
conducción (32) de alimentación de hormigón del tubo émbolo
(36).
Se comprende que gracias a la presencia del gato
anular (40), es posible para cualquier posición del conjunto
constituido por la perforadora de terreno (22) y el Kelly (28)
definir para el tubo émbolo (36) una posición de entrada (figura
3a) en la cual la extremidad (36a) del tubo émbolo queda retirada en
relación con la extremidad inferior (24a) del alma de la
perforadora de terreno y una posición salida representada en la
figura 3b. En el primer caso, el cuerpo del gato anular (40) está
alimentado con fluido bajo presión, lo que provoca una nueva subida
del tubo émbolo en relación con el conjunto constituido por la
perforadora de terreno y el Kelly. A cambio, cuando la alimentación
del cuerpo (40) del gato está interrumpida, el tubo émbolo baja en
relación con el conjunto constituido por la perforadora de terreno
y el Kelly y su extremidad inferior (36a) sobresale fuera de la
extremidad inferior (24a) del alma de la perforadora de terreno. En
esta posición, es posible controlar, por el tubo émbolo, la
inyección de hormigón en el pozo previamente perforado por la
perforadora de terreno (22). Para ello, como es conocido de por sí,
de preferencia en la proximidad de su extremidad inferior (36a), la
pared lateral del tubo émbolo está provista de orificios de
inyección tales como (50). En posición de inyección, los orificios
(50) se encuentran a una profundidad controlada (h') por debajo de
la extremidad inferior (24a) de la perforadora de terreno, lo que
permite mantener los orificios de inyección (50) por debajo del
nivel libre de hormigón que rellena poco a poco el pozo
perforado.
Como se conoce igualmente de por sí, es posible
equipar la extremidad inferior (36a) de una herramienta de
perforación que facilite la acción de la perforadora de terreno
durante la perforación del pozo. En este caso, puede ser interesante
prever que el tubo émbolo (36) esté conectado en rotación con la
perforadora de terreno (22) y el Kelly (28). Esto se hace posible
por la presencia de la junta rotatoria (46) que hace de unión entre
el conducto de alimentación (32) y el tubo émbolo (36).
En la figura 4, se ha representado el principio
del rellenado del pozo de perforación después de su realización. La
extremidad inferior (36a) del tubo émbolo está situada por debajo
de la extremidad inferior de la perforadora de terreno (24a) de tal
forma que los orificios (50) permiten la inyección de hormigón por
debajo de la perforadora de terreno en la parte inferior (52) del
pozo perforado. Luego mediante el gato anular (38), con el tubo
émbolo (36) en posición de salida, el conjunto constituido por la
perforadora de terreno (22), el Kelly (28) y el tubo émbolo 36 es
globalmente remontado por medio de la cabeza de puesta en rotación
(20). La longitud (h') entre la extremidad (24a) de la perforadora
de terreno hueca y los orificios de inyección (50) suministra una
zona de seguridad para asegurar que los orificios (50) permanezcan
dispuestos por debajo del nivel del hormigón durante la subida de
la perforadora de terreno y del tubo émbolo.
Se comprende que la máquina definida
anteriormente permite con eficacia, por una parte llevar a cabo
unos postes de perforación de una profundidad incrementada gracias
a la presencia del Kelly (28) montado en la extremidad superior del
alma de la perforadora de terreno y que por otra parte se obtiene
una gran calidad de los postes moldeados, por el hecho de la
presencia del tubo émbolo (36) y de la posibilidad de
desplazamiento relativo de éste en relación con la perforadora de
terreno (22) gracias a la presencia del gato anular (38) que puede
ser mandado de modo independiente de la posición de la cabeza de
puesta en rotación (20) y por tanto de la posición de la
perforadora de terreno.
Claims (5)
1. Máquina para la realización de postes de
perforación que constan de:
- unos medios de guiado vertical (16);
- una cabeza de puesta en rotación (20) móvil en
relación con los mencionados medios de guiado vertical;
- una perforadora de terreno (22) que consta de
un alma hueca (24) y al menos una pala (26) en forma de hélice, la
mencionada alma tiene una extremidad superior y una extremidad
inferior abiertas
- un tubo émbolo (36) montado de modo deslizante
en el alma hueca de la perforadora de terreno, el tubo émbolo tiene
una extremidad superior conectada a un conducto de alimentación de
hormigón (32) y una extremidad inferior provista de orificios;
caracterizada por el hecho de que consta
además de:
- un tubo prolongador (28) cuya extremidad
inferior es solidaria con la extremidad superior del alma de la
perforadora de terreno, la mencionada cabeza de puesta en rotación
coopera con el mencionado tubo prolongador para la puesta en
rotación del conjunto constituido por la perforadora de terreno y el
tubo prolongador, el mencionado tubo émbolo (36) está montado de
modo deslizante en el tubo prolongador;
- unos medios que forman un gato (38) que constan
de un cuerpo anular (40) que rodea el tubo émbolo (36) y es
solidario en traslación con la extremidad superior del tubo
prolongador (28) y una parte móvil anular (44) que rodea el tubo
émbolo y es solidaria en traslación con la extremidad superior del
tubo émbolo; y
- unos medios (42) para mandar los medios que
forman el gato, por lo cual la posición relativa de la extremidad
inferior del mencionado tubo émbolo se puede modificar en relación
con la posición de la extremidad inferior del alma de la mencionada
perforadora de terreno entre una primera posición en la cual la
extremidad inferior del tubo émbolo está retirada en relación con la
extremidad inferior del alma de la perforadora de terreno y una
segunda posición en la que los orificios del tubo émbolo quedan en
el exterior del alma de la perforadora de terreno.
2. Máquina de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que los mencionados medios de
guiado vertical constan de un mástil (14) y un carro (18) móvil a
lo largo del mencionado mástil, la cabeza indicada de puesta en
rotación (20) es solidaria con el mencionado carro.
3. Máquina de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizada por el hecho de que la
extremidad inferior (36a) del tubo émbolo indicado está provista de
una herramienta de perforación.
4. Máquina de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones de 1 a 3, caracterizada por el hecho de que
el tubo émbolo indicado consta en su pared lateral al menos de un
orificio (50) de salida de hormigón, el orificio indicado está
desplazado en relación con la extremidad inferior del mencionado
tubo émbolo.
5. Máquina de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones de 1 a 4, caracterizada por el hecho de que
la extremidad superior del mencionado tubo émbolo (36) está
conectada con el mencionado conducto de alimentación de hormigón
(32) por una junta rotatoria.
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