ES2249629T3 - Broca percutora o de martillo. - Google Patents

Abstract

Broca percutora o de martillo que comprende: un vástago de la broca (14) con un extremo de cabeza (16) y una placa de broca (18, 18'') colocada en el extremo de cabeza (16), la cual se extiende de manera continua encima del diámetro del vástago de la broca (14) y que presenta una superficie frontal (32) delantera que está al descubierto; de manera que unas superficies de sujeción y de flanco (34, 34'', 36, 36'') dispuestas en forma de cuña en esta superficie frontal (32) forman dos filos principales (38, 38'') que se oponen diametralmente, caracterizada porque los dos filos principales están dispuestos en un plano central (40) que se extiende por el eje de la broca (21).

Description

Broca percutora o de martillo.

La presente invención se refiere a una broca percutora o de martillo.

Al perforar la broca percutora o de martillo, denominadas también martillo del albañil, de hormigón o para roca, lleva a cabo un movimiento de percusión en la dirección del eje de la broca y un movimiento de giro alrededor del eje de la broca. Ambos componentes del movimiento contribuyen al arranque de material en un orificio de perforación. El movimiento de percusión axial tritura el material en el orificio de perforación. El movimiento de giro causa, mediante abrasión, una trituración del material para dar polvo de perforación y transporta el polvo de perforación fuera del orificio de perforación.

Las brocas percusoras o de martillo conocidas constan de un vástago de la broca en cuyo extremo de cabeza está colocada una placa de metal duro, la denominada placa de broca. A lo largo del vástago se extienden unas ranuras espirales para la retirada del polvo de perforación fuera del orificio de perforación. La placa de broca se extiende de forma continua sobre el diámetro del vástago del vástago de la broca. En su superficie frontal que está al descubierto forman superficies de sujeción y de flanco, dispuestas en forma de cuña, cantos de corte. Los últimos comprenden dos filos principales lineales, los cuales están desplazados paralelamente respecto de un plano que discurre a través del eje de la broca, y un filo transversal, el cual conecta los dos filos principales a través del eje de la broca. Con el fin de garantizar un centraje suficiente al empezar a taladrar está previsto un ángulo de punta de como máximo 130º entre los dos filos principales.

Una placa de broca de este tipo se conoce por ejemplo por el documento US-A-2001/0013431.

Un problema que se plantea la presente invención consiste en optimizar el arranque de material en el orificio de perforación mediante una estructuración correspondiente de la placa de broca. Este problema se resuelve, entre otras cosas, mediante una broca percutora o de martillo según la reivindicación 1.

Una broca percutora o de martillo de este tipo, también denominada "broca para roca", comprende de forma y manera conocida un vástago de la broca y una placa de broca colocada en el extremo de cabeza del vástago de la broca. Esta última se extiende de forma continua a lo largo del diámetro del vástago de la broca y presenta una superficie frontal delantera que está al descubierto. En esta superficie frontal forman - según una primera forma de realización - superficies de sujeción y de flanco dos filos principales lineales opuestos diametralmente entre sí. Un plano que discurre a través del eje de la broca forma al mismo tiempo un plano central de los dos filos principales. Con esta disposición de los filos principales se introduce la energía de percusión de manera más ventajosa en el material, que en el caso de dos filos principales los cuales están desplazados paralelamente respecto de un plano que discurre a través del eje de la broca. La energía de percusión es introducida por consiguiente de forma más efectiva para el arranque de material en el orificio de perforación.

Otra optimización del arranque de material en el orificio de perforación se garantiza gracias a que los dos filos principales forman un ángulo de punta, el cual es mayor que 130º y se encuentra, preferentemente, comprendido entre 150º y 170º, respectivamente entre 155º y 165º. El aumento del ángulo de punta garantiza asimismo una introducción con mayor efecto de la energía de percusión para el arranque de material en el orificio de perforación.

Con el fin de garantizar para un ángulo de punta grande un centraje suficiente al empezar a taladrar, está formada de manera ventajosa una punta de centraje entre los dos filos principales opuestos diametralmente. Al mismo tiempo el ángulo de punta de la punta de centraje es entonces menor que el ángulo de punta entre los dos filos principales. Está por ejemplo en el margen comprendido entre 80º y 130º.

Entre la punta de centraje y las superficies de sujeción o las superficies de flanco están previstas, de manera ventajosa, superficies de transición redondeadas, con el fin de evitar efectos de entallado entre la punta de centraje y los filos principales.

La punta de centraje puede estar formada con simetría de plano respecto de dos planos que están situados perpendiculares entre sí, donde los dos planos discurren por el eje de la broca y uno de los dos planos forma, adicionalmente, el plano central de los dos filos principales. Una simetría de superficie de este tipo hace posible crear una punta de centraje la cual contribuye a una alta potencia de arranque, una gran resistencia y una resistencia al desgaste extraordinaria de la placa de broca. Alternativamente a esto, la punta de centraje puede estar formada también con simetría de rotación.

A continuación se describe una estructuración de la invención a título de ejemplo haciendo referencia a las figuras adjuntas, en las que:

la Fig. 1 muestra una sección de una broca percutora según la invención en un orificio de perforación;

la Fig. 2 muestra una sección vertical de una placa de broca;

la Fig. 3 muestra una vista superior del lado frontal de la placa de broca de la Figura 2;

la Fig. 4 muestra una vista lateral de la placa de broca de la Figura 2;

la Fig. 5 muestra una vista en perspectiva de la placa de broca de la Figura 2;

la Fig. 6 muestra una sección ampliada de una vista en perspectiva de la placa de broca de la Figura 2.

La broca percutora o taladrado de percusión 12 mostrada en la Figura 1 durante la perforación en un orificio de perforación 10 consta de un vástago de la broca 14 en cuyo extremo de cabeza 16 está colocada una placa de metal duro 18, las llamadas placa de broca o placa de corte. Esta última se extiende de forma continua a lo largo del diámetro del extremo de cabeza 16. A lo largo del vástago de la broca 14 se extienden unas ranuras 20, 20' espirales para la retirada del polvo de perforación fuera del orificio de perforación 10. Con el signo de referencia 21 se designa el eje de la broca. La broca percutora 12 realiza un movimiento de percusión en la dirección del eje del taladro 21 y un movimiento de giro (véase la flecha 22) alrededor del eje de la broca 21. Las dos componentes del movimiento contribuyen al arranque del material en un orificio de perforación 10. El movimiento de percusión axial tritura el material en el orificio de perforación 10. El movimiento de giro genera mediante abrasión una trituración del material para convertirlo en polvo de perforación y transporte el polvo de perforación fuera del orificio de perforación 10.

Una primera forma de realización de una placa de broca 18 para una broca percutora o de martillo 12 según la invención se describe a partir de las Figuras 2 a 6. Una placa de broca 18 de este tipo comprende un vástago de sujeción 24 esencialmente prismático, el cual es soldado en una rendija correspondiente en el extremo de cabeza 16 del vástago de la broca 14 (véase también la Fig. 3 en la cual los contornos del extremo de cabeza 16 están indicados mediante trazos). El vástago de sujeción 24 presenta dos lados estrechos 26 y 26' los cuales, en cada caso, están formados por una superficie 28, 28' cilíndrica y una superficie 30, 30' plana. La superficie 28, 28' cilíndrica está en cada caso antepuesta a la superficie plana 30, 30' en la dirección de giro y garantiza la guía de la broca 12 en el orificio de perforación 10. La superficie 30, 30' plana está situada, con respecto al diámetro del orificio de perforación 10, un poco hacia atrás con lo cual se consigue una fricción reducida de los lados estrechos 26, 26' en el orificio de perforación.

El extremo de la placa de broca 18 que sobresale axialmente del extremo de cabeza 16 del vástago de la broca 14 presenta una superficie frontal 32 perfilada, cuyo perfil se describe a continuación con mayor detalle. En esta superficie frontal 32 que está al descubierto forman, en cada caso, una superficie de sujeción 34, 34' y una superficie de flanco 36, 36', las cuales están dispuestas en forma de cuña unas respecto de las otras, el filo principal 38, 38'. Como se puede ver de la mejor manera en la Fig. 3, la placa de broca 18 presenta dos filos principales 38, 38' lineales los cuales se oponen de tal manera diametralmente que un plano 40 que discurre a través del eje de la broca 21 forma una plano central de los dos filos principales 38, 38'. En la placa de broca 18 mostrada el plano central 40 forma con el plano central 42 del vástago de sujeción 24 un ángulo 44 de aproximadamente 8º. El plano central 42 corta al mismo tiempo los dos lados estrechos 26, 26' en cada caso poco después de la transición de la superficie 30, 30' plana a la superficie 28, 28' cilíndrica.

En la Fig. 2 se ve que los dos filos principales 38, 38' decrecen de dentro afuera. Forman en el plano central 40 un así llamado ángulo de punta 46, el cual en la placa de broca 18 mostrada vale por ejemplo 162º (en los martillos convencionales este ángulo de punta mide como máximo 130º). El ángulo de punta 46 muy obtuso así como el plano central 40 común de los dos filos principales 38, 38' dan lugar a que la energía de percusión, durante la perforación, sea introducida muy concentrada y con poda fricción en el material. Contribuyen asimismo a una optimización esencial de la trituración del material en el orificio de perforación 10.

Como se puede apreciar mejor en las Fig. 2 y 5, los dos filos principales 38, 38' están separados por una punta de centraje 48, la cual está centrada sobre el eje de la broca 21. La punta de centraje 48 tiene simetría de plano respecto de dos planos 40, 70 que están uno perpendicular respecto del otro. El primer plano 40 es el plano central descrito más arriba. El segundo plano 70 contiene asimismo el eje de la broca 21 y es perpendicular respecto del eje central 40. Como se puede apreciar en la Fig. 3, la punta de centraje 48 tiene una sección transversal ovalada, donde el eje más largo del óvalo se encuentra en el plano central 40 y el eje más corto del óvalo están en el plano 70. Como se puede apreciar en la Fig. 5, la punta de centraje 48 presenta, en la dirección del plano 70, esencialmente, la forma de una broca conocida de la minería. En la dirección del plano central 40 está formada, sin embargo, de forma claramente más roma. Cabe destacar que la punta de centraje 48 contribuye a una elevada potencia de arranque, una elevada resistencia y una extraordinaria resistencia al desgaste de la placa de broca 18. Las superficies de transición 52, 52' redondeadas deben impedir efectos de entallado entre la punta de centraje 48 y los filos principales 38, 38', los cuales pueden conducir a puntas de tensión desencadenantes de roturas durante la perforación. Cabe destacar que las superficies de transición 52, 52' pueden presentar en las zonas de transición punta de centraje-superficie de sujeción y punta de centraje-superficie de flanco en cada caso un radio diferente.

Sobre la base de la Fig. 6 se describe a continuación con mayor detalle la cuña de corte formada por la superficie de sujeción 34 y la superficie de flanco 36. Esta cuña de corte es definida, para cada punto de una filo principal 38, 38', en una plano de corte, que es perpendicular respecto del eje central 40 y paralelo al eje de rotación 21, mediante una tangente 54 respecto de la superficie de sujeción 34 y una tangente 56 respecto de la superficie de flanco 36. Dado que la representación de las superficies de sujeción 34, 34' y las superficies de flanco 36, 36' en la placa de broca 18 de la Fig. 6 son esencialmente planas en el plano de corte, las tangentes 54, 56 son en realidad las líneas de corte entre la superficie de sujeción 34, 34' o superficie de flanco 36, 36' y el plano de corte.

Cabe comentar que la punta de la cuña de corte está redondeada, o dicho de otra manera, que los filos principales 38, 38' presentan en cada caso un redondeo. Un radio de canto grande favorece al mismo tiempo la resistencia de la placa de broca. Un radio de canto pequeño favorece por el contrario la potencia de perforación. En la placa de broca 18 el radio del canto de los filos principales 38, 38', es, como se ve de la mejor manera en la Fig. 3, ampliamente constante en la zona interior, si bien en las proximidades de los dos lados estrechos 26, 26' se hace mucho mayor. Con ello se refuerzan los filos principales 38, 38' en la zona exterior especialmente crítica, si bien en la zona interior presentan sin embargo un radio de canto relativamente pequeño el cual favorece la potencia de perforación.

Volviendo a la Fig. 6 se puede establecer además que el ángulo de la cuña de corte (el cual en lo que sigue se llamará ángulo de ataque 57) no es constante a lo largo de los filos principales 38, 38' sino que aumenta de dentro a fuera. En la placa de broca 18 de la Fig. 6 el ángulo de ataque 57 aumenta por ejemplo en cada caso de forma lineal con el radio, desde aproximadamente 80º en las dos superficies de transición 52, 52' a aproximadamente 110º en los dos lados estrechos 26, 26'. También se puede establecer que la orientación de la cuña de corte a lo largo de los filos principales 38, 38' no es tampoco constante. Esta orientación se mide mediante el ángulo 58 entre la bisectriz 60 de la cuña de corte y el plano central 40. En la placa de broca 18 de la Fig. 6 el ángulo 58 aumenta con el radio, desde aproximadamente 5º en las dos superficies de transición 52, 52' hasta aproximadamente 25º en los dos lados estrechos 26, 26'. Tanto la orientación radialmente variable como el ángulo de ataque 57 radialmente variable de la cuña de corte dan lugar a una mejor resistencia de la placa de broca 18. Esencialmente es más espesa en especial en su zona exterior radial, es decir allí donde la velocidad tangencial es mayor, y presenta a pesar de ello una potencia de perforación extraordinaria. Además, hay que indicar que un ángulo de ataque 57 mayor en la zona exterior conduce aquí a una mayor acumulación de material, de manera que se reduce el desgaste de cantos de la placa de broca observado al perforar con la broca percutora y martillo. Un desgaste de cantos de este tipo se hace perceptible también, entre otras cosas, en un diámetro reducido del orificio de perforación 10, de manera que un desgaste de cantos más lento aumenta la duración de vida de la broca
12.

Además, en el ángulo de punta 46 muy obtuso utilizado en este caso, ha resultado muy ventajoso dotar el canto exterior del canto de corte, la superficie de flanco y la superficie de sujeción con un bisel de protección 54, 54' con el fin de aumentar de este modo de manera adicional la resistencia de la placa de corte. La forma representada del bisel de protección 54, 54' es una de las múltiples posibles estructuraciones.

Lista de signos de referencia

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 10 \+ orificio de perforación\cr  12 \+ broca percutora o de
martillo\cr  14 \+ vástago de la broca\cr  16 \+ extremo de
cabeza\cr  18 \+ placa de metal duro\cr  20, 20' \+ ranuras
espirales\cr  21 \+ eje de la broca\cr  22 \+ movimiento de giro\cr 
24 \+ vástago de sujeción\cr  26, 26' \+ dos lados estrechos\cr  28,
28' \+ superficie cilíndrica\cr  30, 30' \+ superficie plana\cr  32
\+ superficie frontal\cr  34, 34' \+ superficie de sujeción\cr  36,
36' \+ superficie de flanco\cr  38,38' \+ filos principales\cr  40
\+ plano central\cr  42 \+ plano central\cr  44 \+ ángulo\cr  46 \+
ángulo de punta\cr  48 \+ punta de centraje\cr  50 \+ ángulo de
punta\cr  52, 52' \+ superficies de transición\cr  54, 54' \+ bisel
de protección\cr  57 \+ ángulo de ataque\cr  58 \+ ángulo\cr  60 \+
bisectriz.\cr}

Claims (14)

1. Broca percutora o de martillo que comprende:

un vástago de la broca (14) con un extremo de cabeza (16) y

una placa de broca (18, 18') colocada en el extremo de cabeza (16), la cual se extiende de manera continua encima del diámetro del vástago de la broca (14) y que presenta una superficie frontal (32) delantera que está al descubierto;

de manera que unas superficies de sujeción y de flanco (34, 34', 36, 36') dispuestas en forma de cuña en esta superficie frontal (32) forman dos filos principales (38, 38') que se oponen diametralmente,

caracterizada porque los dos filos principales están dispuestos en un plano central (40) que se extiende por el eje de la broca (21).

2. Broca según la reivindicación 1, caracterizada porque presenta un ángulo de punta (46) entre los dos filos principales (38, 38') el cual está comprendido entre 140º y 180º.

3. Broca según la reivindicación 1, caracterizada porque presenta un ángulo de punta (46) entre los dos filos principales (38, 38') el cual está comprendido entre 150º y 170º.

4. Broca según la reivindicación 1, caracterizada porque presenta un ángulo de punta (46) entre los dos filos principales (38, 38') el cual está comprendido entre 155º y 165º.

5. Broca según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque presenta una punta de centraje (48, 48') la cual está formada entre los dos filos principales (38, 38') que están opuestos diametralmente, de manera que el ángulo de punta de la punta de centraje (48, 48') es menor que el ángulo de punta (46) entre los dos filos principales (38, 38').

6. Broca según la reivindicación 5, caracterizada porque están dispuestas unas superficies de transición (52, 52') redondeadas entre la punta de centraje (48, 48') y las superficies de sujeción (34, 34') o las superficies de flanco (36, 36').

7. Broca según la reivindicación 5 ó 6, caracterizada porque la punta de centraje (48) está estructurada con simetría de rotación.

8. Broca según la reivindicación 5 ó 6, caracterizada porque la punta de centraje (48') está formada con simetría de plano respecto a dos planos perpendiculares entre sí, de manera que ambos planos se extienden por el eje de la broca (21) y uno de los dos planos forma, adicionalmente, el plano central (40) de los dos filos principales (38, 38').

9. Broca según una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizada porque presenta un ángulo de punta (50) de la punta de centraje (48, 48') el cual está comprendido entre 80º y 130º.

10. Broca según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque presenta un ángulo de ataque (57) en los filos principales (38, 38') el cual aumenta desde dentro hacia fuera.

11. Broca según la reivindicación 10, caracterizada porque el ángulo de ataque (57) aumenta entre 20º y 40º.

12. Broca según la reivindicación 11, caracterizada porque el ángulo de ataque (57) más pequeño en los filos principales (38, 38') está comprendido entre 70º y 90º.

13. Broca según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque el ángulo (58) entre la bisectriz (60) de la cuña de corte y el plano central (40) de los dos filos principales (38, 38') aumenta, a lo largo de los filos principales (38, 38'), de dentro a
fuera.

14. Broca según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque presenta una cuña de filo principal cuyo radio es mayor en la zona exterior que en la zona interior.