ES2246771T3 - Dispositivo rotativo percutor para un vastago de perforacion. - Google Patents
Dispositivo rotativo percutor para un vastago de perforacion.Info
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Abstract
Dispositivo rotativo percutor (1) para un vástago de perforación con un dispositivo de percusión (6) y un extremo insertable (3), apoyado de manera que puede girar en un cuerpo del dispositivo (8), que está acoplado con un dispositivo de rotación (5) y que, mediante una pieza de conexión (33) que sale del cuerpo del dispositivo (8), se puede conectar mediante un receptor de rotación de percusión (2) con el vástago de perforación, caracterizado porque el extremo insertable (3) presenta un orificio (37) que se extiende axialmente, en el cual está apoyado de manera que se puede desplazar un émbolo percutor (4), cuya primera pieza final (42) se puede poner en conexión activa con un dispositivo de percusión (6) y cuya segunda pieza final (43) está orientada hacia el receptor de rotación de percusión (2), de manera que los golpes dados por el dispositivo de percusión (6) se puedan transmitir directamente mediante el émbolo percutor (4) sobre el receptor de rotación de percusión (2).
Description
Dispositivo rotativo percutor para un vástago de
perforación.
Dispositivo rotativo percutor para un vástago de
perforación según la reivindicación 1.
Por el documento
DE-A-19 09 931 se conocen
dispositivos de este tipo en los cuales está prevista una máquina
que ejerce sobre un vástago de perforación dotado con una corona de
perforación, por un lado, un movimiento de rotación y, por el otro,
golpes. Con frecuencia estos dispositivos presentan unos vástagos
de perforación interiores y exteriores los cuales pueden ser en su
caso cargados con rotación de percusión independientemente unos de
otros. Para retirar el material de perforación, que se libera
durante el funcionamiento del dispositivo en un orificio de
perforación, está previsto dentro del vástago de perforación
exterior preferentemente un canal, a través del cual se transportan
adicionalmente unos medios de transporte. Para la fijación del
vástago de perforación el dispositivo rotativo percutor presenta un
portador de la barrena o el denominado extremo insertable con una
pieza de conexión mediante la cual la energía de rotación y de
percusión generada por el dispositivo rotativo percutor es
transmitida al vástago de perforación.
Los dispositivos de este tipo, tales como los que
se muestran, por ejemplo en la publicación de la empresa Atlas Copco
nº 6991 0757 04a de marzo de 1998, permiten la transmisión de
grandes potencias y dan como resultado prestaciones de perforación
correspondientemente buenas, tales como un gran avance de
perforación y costes reducidos por metro de perforación bajos.
La utilización de energías de rotación y de
percusión altas conduce, sin embargo, en estos dispositivos
conocidos a una solicitación mecánica alta del extremo insertable,
en especial de la pieza de conexión y del dentado de rotación, de
manera que estas piezas deben ser sustituidas después de un tiempo
de utilización relativamente corto, de lo cual resulta un coste de
mantenimiento notable y una disponibilidad limitada del
dispositivo.
El tiempo de utilización posible del extremo
insertable que sirve como receptor de rotación de percusión se
puede aumentar, reduciendo la energía de percusión. Sin embargo,
para aumentar las prestaciones de perforación, se aspira a energías
de percusión cada vez mayores.
El objetivo de la presente invención es crear un
dispositivo rotativo percutor para un vástago de perforación que
presente una capacidad de carga mayor, de manera que con una
disponibilidad incrementada del dispositivo, se puedan utilizar
energías de percusión más altas.
Este objetivo se alcanza mediante un dispositivo
el cual presenta las características indicadas en la reivindicación
1. En las restantes reivindicaciones se indican perfeccionamientos
preferidos de la invención.
El dispositivo rotativo percutor según la
invención, que sirve para accionar al menos un vástago de
perforación, dispone de un dispositivo de percusión y de un
dispositivo de giro así como de un extremo insertable, apoyado de
manera que puede girar en un cuerpo de dispositivo, que presenta un
orificio que se extiende axialmente, en el cual está apoyado
axialmente desplazable un émbolo percutor. El extremo insertable
conectado con el vástago de perforación mediante una pieza de
conexión y, preferentemente, un receptor de rotación de percusión
es accionado por el dispositivo de rotación y el émbolo percutor
apoyado en el extremo insertable es accionado independientemente de
ello por el dispositivo de percusión. La energía de percusión
transmitida a través del émbolo percutor sobre el receptor de
rotación de percusión cargado con gran momento de giro tiene por
ello efectos fuertemente reducidos sobre el extremo insertable
desacoplado del dispositivo de percusión según la invención, el
cual a causa de la reducida carga se puede hacer funcionar durante
un tiempo relativamente largo, sin que aparezcan fatigas de
material, que hagan necesaria una reparación del dispositivo
rotativo percutor. El dispositivo rotativo percutor según la
invención requiere por ello únicamente un coste de mantenimiento y
reparación reducido. Además, aumenta, debido a la prolongación de
los intervalos de mantenimiento, la disponibilidad del dispositivo,
de lo que resulta un descenso destacado de los costes de
funcionamiento.
Con el dispositivo rotativo percutor según la
invención se consigue además una clara reducción del ruido que se
genera durante el funcionamiento de este tipo de dispositivos. El
extremo insertable desacoplado del dispositivo de percusión según la
invención no actúa ya más como cuerpo de resonancia y aísla al
mismo tiempo oscilaciones del émbolo percutor. La reducción del
ruido conduce a una descarga del personal así como de otras
personas que se encuentran, en su caso, en las proximidades del
dispositivo puesto en funcionamiento.
El cuerpo de dispositivo está estructurado
preferentemente de tal manera que dentro de él están previstas al
menos dos zonas distanciadas entre sí, en las cuales puede estar
apoyado el extremo insertable accionado, mediante un engranaje
dentado, mediante un accionamiento de rotación que funciona
preferentemente de manera hidráulica o neumática.
En otro perfeccionamiento preferido el extremo
insertable presenta, entre las zonas en las cuales está apoyado en
el cuerpo de dispositivo, una superficie de tope que se corresponde
con un elemento de sujeción conectado con el cuerpo del dispositivo,
mediante el cual el extremo insertable es sujeto y en su caso
amortiguado en dirección axial. El extremo insertable presenta
preferentemente un dentado exterior, en el que engarza una rueda
dentada o que está rodeado por un anillo dotado con un dentado
interior, en cuyo perímetro están previstos elementos de
acoplamiento para el engarce del dispositivo de rotación.
A continuación de la pieza de conexión que hay
que conectar con el receptor de rotación de percusión, el extremo
insertable presenta en su caso una brida, la cual está apoyada
sobre una pieza del cuerpo de dispositivo que rodear el extremo
insertable por el lado de salida. Esta pieza que rodea el extremo
insertable por el lado de salida puede estar conectada, mediante un
elemento de amortiguación preferentemente hidráulico, con el cuerpo
de dispositivo, de manera que el extremo insertable pueda vibrar por
resonancia en caso de vibraciones o golpes del mecanismo de
percusión. La energía de percusión transmitida indirectamente sobre
el extremo insertable no genera por lo tanto deformaciones del
material, por ejemplo en la pieza de conexión, sino que es absorbida
en el elemento de amortiguación. Como se ha mencionado
anteriormente, en lugar de esto el elemento de sujeción, por
ejemplo un anillo de sujeción, puede estar conectado con un
elemento de amortiguación. El extremo insertable y, en especial, la
pieza de conexión conectada con el receptor de rotación de
percusión no es desacoplada por ello únicamente de la energía de
percusión dada directamente por el dispositivo de percusión, la cual
es suministrada al receptor de rotación de percusión a través del
émbolo de percusión, sino también de la energía de percusión
transmitida directamente mediante el receptor de rotación de
percusión, de manera que se evitan fatigas de material tempranas en
el punto de conexión entre el extremo insertable y el receptor de
rotación de percusión. Gracias a la solución según la invención se
evitan por ello también daños en el extremo insertable y en el
receptor de rotación de percusión.
El émbolo percutor previsto en el extremo
insertable consta preferentemente de una pieza cilíndrica y una
brida que sobresale parcialmente de la pieza de conexión o de un
resalte previsto en ella, la cual impide que el émbolo percutor
retroceda axialmente a causa de la reacción del vástago de
perforación.
La invención se puede utilizar asimismo
ventajosamente en los denominados mecanismos de percusión dobles.
El émbolo percutor y un martillo percutor del dispositivo de
percusión, que interactúa con el émbolo percutor, presentan además
unos orificios que se extienden axialmente, en los cuales están
previstos unos medios de accionamiento, accionados por otro
dispositivo de rotación y/u otro dispositivo de percusión, para un
segundo vástago de perforación, dispuesto preferentemente dentro
del primer vástago de perforación.
En los orificios mencionados del émbolo percutor
y del martillo percutor está previsto preferentemente un extremo
insertable interior, que se puede conectar directa o indirectamente
con el segundo vástago de perforación, preferentemente un árbol de
rotación de percusión, que está cargado por giro y/o por percusión o
que está cargado por giro y está dotado con un orificio que se
extiende axialmente, dentro del cual está dispuesto un émbolo
percutor interior cargado por percusión. Mediante este
desacoplamiento, preferentemente mutuo, del extremo insertable
interior y del émbolo percutor interior resulta de nuevo una carga
reducida de estas piezas de dispositivo con en su caso una
prestación de perforación incrementada.
El dispositivo rotativo percutor según la
invención se explica a continuación con mayor detalle a partir de
ejemplos de formas de realización representados en los dibujos, en
los que:
la Fig. 1 muestra un dispositivo rotativo
percutor según la invención mostrado en sección, que sirve para el
accionamiento de un vástago de perforación, y
la Fig. 2 muestra un dispositivo rotativo
percutor según la invención mostrado en sección, que está previsto
para el accionamiento de un vástago de perforación interior y de uno
exterior.
La Fig. 1 muestra un dispositivo rotativo
percutor 1 según la invención, para el accionamiento de un vástago
de perforación, con una carcasa cilíndrica o un cuerpo del
dispositivo 8, en el que están previstos un dispositivo de rotación
5 acoplado con un extremo insertable 3 y un mecanismo de percusión
o un dispositivo de percusión 6, que interactúa con el émbolo
percutor 4 apoyado de manera que se puede desplazar en un orificio
37 que se extiende axialmente del extremo insertable 3.
El extremo insertable 3, que sirve para la
transmisión de un momento de giro generado por el dispositivo de
rotación 5 a un receptor de rotación de percusión 2 que se puede
conectar con el vástago de perforación, presenta dos secciones 31,
32 cilíndricas, distanciadas entre sí, que en el cuerpo del
dispositivo 8 están apoyadas en zonas 81, 83 correspondientes o
están rodeadas por cojinetes.
El extremo insertable 3 presenta, entre las
secciones 31, 32 cilíndricas mencionadas, un dentado 35 el cual
está acoplado, mediante un engranaje dentado 52, 53, con un árbol
de accionamiento 51 del dispositivo de rotación 5 accionado,
preferentemente, por un accionamiento de rotación hidráulico o
neumático.
El extremo insertable 3 presenta, entre la
segunda sección 32 cilíndrica apoyada en el cuerpo de dispositivo 8
y el dentado 35, una ranura anular 36, en cuyo interior sobresale
un anillo de sujeción 82 conectado con el cuerpo de dispositivo 8,
el cual limita estrechamente desplazamiento del extremo insertable
3 a lo largo de su eje 100 y está conectado, preferentemente, con
un elemento de amortiguación 84, el cual amortigua vibraciones y
golpes.
El extremo del extremo insertable 3 orientado
hacia el receptor de rotación de percusión 2, que sobresale del
cuerpo de dispositivo 8, presenta una pieza de conexión 33 con una
rosca exterior 38 la cual está atornillada en un orificio roscado 21
dotado con una rosca interior 22 en el receptor de rotación de
percusión.
El émbolo percutor 4 presenta una primera pieza
final 42, orientada hacia el dispositivo de percusión 6 y cargada
por un martillo percutor 61 asimismo en forma de émbolo, un cuerpo
41 cilíndrico, apoyado en el orificio 37 del extremo insertable 3,
así como una segunda pieza final 43, la cual, en forma de una
brida, solapa la pieza de conexión 33 por el lado frontal dentro
del orificio roscado 21 previsto en el receptor de rotación de
percusión 2 y está sujeta preferentemente entre la pieza de conexión
33 y el receptor de rotación de percusión 2. Los golpes dados por
el dispositivo de percusión 6 o el martillo percutor 61 son
transmitidos por ello mediante el émbolo percutor 4 directamente
sobre el receptor de rotación de percusión 2.
El extremo insertable 3 presenta, a continuación
de la pieza de conexión 33 conectada con el receptor de rotación de
percusión 2, una brida 34 que se extiende cónicamente la cual, en
otro perfeccionamiento de la invención, puede servir de tope para el
receptor de rotación de percusión 2.
En un perfeccionamiento preferido la brida 34
está estructurada anular y está dispuesta conectada, por un lado, a
una pieza 85 del cuerpo de dispositivo 8 que rodea el extremo
insertable 3 por el lado de salida, de manera que se transmiten
retrocesos del vástago de perforación sobre la pieza 85. La pieza
85 está conectada, en este caso, mediante un elemento de
amortiguación preferentemente hidráulico con el cuerpo de
dispositivo 8, de manera que el extremo insertable 3 puede vibrar
por resonancia amortiguado en caso de vibraciones y contragolpes
del vástago de perforación. Alternativamente, el amortiguamiento
del extremo insertable 3 puede tener lugar también, como muestra la
Fig. 1, mediante un elemento de sujeción o un anillo de sujeción 82
conectado con el cuerpo de dispositivo 8, el cual está conectado
con el elemento de amortiguación 84, el cual amortigua vibraciones
y golpes.
Las energías de percusión transmitidas
indirectamente sobre el extremo insertable 3 no generan por ello
deformaciones del material, por ejemplo en la pieza de conexión 33
o en la rosca exterior 38 prevista encima, sino que son absorbidas
en el elemento de amortiguación 84. El extremo insertable 3 y, en
especial, la pieza de conexión 33 conectada con el receptor de
rotación de percusión 2, es desacoplado por ello no sólo de la
energía de percusión proporcionada directamente por el dispositivo
de percusión 6, la cual es suministrada al receptor de rotación de
percusión 2 a través del émbolo percutor 4, sino también de la
energía de percusión transmitida a través del vástago de
perforación y el receptor de rotación de percusión 2 indirectamente
al extremo insertable 3, de manera que se evitan fatigas de
material tempranas en el punto de conexión entre el extremo
insertable 3 y el receptor de rotación de percusión 2.
El receptor de rotación de percusión 2 mostrado a
título de ejemplo en la Fig. 1 se puede conectar, mediante una
rosca exterior 25, con un vástago de perforación exterior y
mediante un orificio roscado 26 previsto axialmente con un vástago
de perforación interior. Mediante el orificio roscado 26 y un canal
24 conectado a él que conduce hacia fuera se puede hacer pasar un
agente de lavado. Evidentemente es posible también la conexión
directa del extremo insertable 3 con el vástago de perforación, sin
intercalar del receptor de rotación de percusión 2 que sirve como
adaptador.
La Fig. 2 muestra un perfeccionamiento ventajoso
del dispositivo rotativo percutor 1, que está previsto para el
accionamiento separado de un vástago de perforación interior y uno
exterior y que para ello presenta un émbolo percutor 4 en forma de
cilindro hueco y un martillo percutor 61 en forma de cilindro hueco
que interactúa con el émbolo percutor 4, los cuales están dotados
con orificios 44; 62 que se extienden axialmente. En estos
orificios 44; 62 del émbolo percutor 4 y del martillo percutor 61
están previstos unos medios de accionamiento 30, 40 para el segundo
vástago de perforación, los cuales están accionados por un segundo
dispositivo de rotación 50 y un segundo dispositivo de percusión 60
y están conectados con un receptor de rotación de percusión 200
interior dotado para ello con una rosca 201. El vástago de
perforación interior puede estar conectado también directamente con
los medios de accionamiento 30, 40. En el vástago interior y
exterior, en su caso también en el receptor de rotación de percusión
2, 200 que sirve como adaptador, están previstos preferentemente
canales, los cuales sirven para el suministro y retirada de un
agente de lavado o para hacer pasar conducciones eléctricas.
En el perfeccionamiento mostrado en la Fig. 2 el
dispositivo rotativo percutor 1 presenta en los orificios 44; 62
del émbolo percutor 4 y del martillo percutor 61 un extremo
insertable 30 interior que se puede conectar con el vástago de
perforación interior o con un receptor de rotación de percusión 200
interior, el cual está dotado con un orificio que se extiende
axialmente, dentro del cual está dispuesto un émbolo percutor 40
interior.
El extremo insertable 30 interior es accionado
por un segundo dispositivo de rotación 50, mientras que el émbolo
percutor 40 interior es cargado, independientemente de ello, por el
segundo dispositivo de percusión 60. La forma de funcionamiento del
extremo insertable 30 interior y del émbolo percutor 40 interior
así como de los dispositivos de accionamiento 50, 60
correspondientes corresponde por ello a la forma de funcionamiento
de las piezas de dispositivo 3, 4, 5 y 6 exteriores
correspondientes. El extremo insertable 30 interior está por ello
ampliamente desacoplado de las energía de percusión, las cuales son
transmitidas por el segundo dispositivo de percusión 60, a través
del émbolo percutor 40 interior, sobre el vástago de perforación
interior. Gracias a ello se evitan fatigas de material tempranas en
puntos críticos también en estas piezas de dispositivo 30 y 40
interiores así como en el receptor de rotación de percusión 200
interior o el vástago de perforación.
Los medios de accionamiento 30, 40 previstos en
los orificios 44; 62 del émbolo percutor 4 y del martillo percutor
61 pueden estar estructurados y hacerse funcionar evidentemente de
otra manera. Es posible la utilización de únicamente un árbol
interior el cual está cargado por giro, por percusión o con
rotación de percusión.
En la Fig. 2 se puede ver además otro
perfeccionamiento preferido de la segunda pieza final 43 del émbolo
percutor 4 orientada hacia el receptor de rotación de percusión
2.
La pieza final 43 presenta la forma de una brida
la cual está parcialmente hundida en el extremo insertable 3 y
puede estar en contacto, por un lado, con un resalte 39 previsto en
el orificio 37 que se extiende axialmente, el cual impide el
retroceso del émbolo percutor 4. La pieza final 43 está hundida en
el otro lado en una depresión 24, adaptada a la pieza final 43,
prevista en el receptor de rotación de percusión 2. Gracias a ello
se pueden descargar otras zonas del receptor de rotación de
percusión 2, de manera que se evitan allí daños del material.
En especial en vástagos de perforación pequeños
puede existir juego entre la pieza final 43 y el resalte 39, como
se muestra en la Fig. 2.
Claims (10)
1. Dispositivo rotativo percutor (1) para un
vástago de perforación con un dispositivo de percusión (6) y un
extremo insertable (3), apoyado de manera que puede girar en un
cuerpo del dispositivo (8), que está acoplado con un dispositivo de
rotación (5) y que, mediante una pieza de conexión (33) que sale del
cuerpo del dispositivo (8), se puede conectar mediante un receptor
de rotación de percusión (2) con el vástago de perforación,
caracterizado porque el extremo insertable (3) presenta un
orificio (37) que se extiende axialmente, en el cual está apoyado
de manera que se puede desplazar un émbolo percutor (4), cuya
primera pieza final (42) se puede poner en conexión activa con un
dispositivo de percusión (6) y cuya segunda pieza final (43) está
orientada hacia el receptor de rotación de percusión (2), de manera
que los golpes dados por el dispositivo de percusión (6) se puedan
transmitir directamente mediante el émbolo percutor (4) sobre el
receptor de rotación de percusión (2).
2. Dispositivo rotativo percutor (1) según la
reivindicación 1, caracterizado porque el extremo insertable
(3) presenta unos elementos (35) que se pueden acoplar en unión
positiva con el dispositivo de rotación (5).
3. Dispositivo rotativo percutor (1) según la
reivindicación 2, caracterizado porque el dispositivo de
rotación (5) presenta un accionamiento de rotación que funciona
neumática o hidráulicamente.
4. Dispositivo rotativo percutor (1) según la
reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque el cuerpo de
dispositivo (8) presenta al menos dos zonas (81, 83) distanciadas
entre sí, en las cuales está apoyado el extremo insertable (3).
5. Dispositivo rotativo percutor (1) según la
reivindicación 3, caracterizado porque el extremo insertable
(3) presenta preferentemente, entre dos zonas (81, 83) distanciadas
entre sí, una superficie de sujeción (36) que se corresponde con un
elemento de sujeción (82) conectado con el cuerpo del dispositivo
(8).
6. Dispositivo rotativo percutor (1) según la
reivindicación 1, caracterizado porque el anillo de sujeción
(82) está conectado con un elemento de amortiguación (84)
preferentemente hidráulico dispuesto en el cuerpo del dispositivo
(8), mediante el cual se amortiguan las vibraciones del extremo
insertable (3).
7. Dispositivo rotativo percutor (1) según una de
las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la segunda
pieza final (43) del émbolo percutor (4) constituido por una pieza
(41) cilíndrica.
- a)
- es una brida, que está en contacto por un lado con la pieza de conexión (33) o con un resalte (39) previsto en ella y/o
- b)
- se puede hundir en una depresión (24) adaptada a la pieza final (43), prevista en el receptor de rotación de percusión (2).
8. Dispositivo rotativo percutor (1) según una de
las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el émbolo
percutor (4) y un martillo percutor (61) del dispositivo de
percusión (6), que interactúa con el émbolo percutor (4), presentan
unos orificios (44; 62) que se extienden axialmente.
9. Dispositivo rotativo percutor (1) según la
reivindicación 8, caracterizado porque en los orificios (44;
62) del émbolo percutor (4) y del martillo percutor (61) están
previstos unos medios de accionamiento (30 ó 30, 40) para un segundo
vástago de perforación (200), dispuesto preferentemente dentro del
primer vástago de perforación (2), los cuales son accionados por un
segundo dispositivo de rotación (50) y/o un segundo dispositivo de
percusión (60).
10. Dispositivo rotativo percutor (1) según la
reivindicación 9, caracterizado porque en los orificios (44;
62) del émbolo percutor (4) y del martillo percutor (61) está
previsto un extremo insertable (30) interior que se puede conectar
con el segundo vástago de perforación (200), el cual está cargado
por giro y/o por percusión o que está cargado por giro y está
dotado con un orificio que se extiende axialmente, dentro del cual
está dispuesto un émbolo percutor (40) interior cargado por
percusión.
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