ES2293382T3 - Herramienta de impacto. - Google Patents
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Abstract
Una herramienta de impacto (20), que comprende: un cuerpo (22) que tiene un eje longitudinal (24), un conducto de paso longitudinal central (26) definido por una superficie interior del cuerpo, un extremo de percusión y un extremo cerrado; un anillo (80) de orificios anular en el conducto de paso longitudinal central (26), estando situado el anillo (80) de orificios en las porciones medias del conducto de paso longitudinal central (26) y teniendo una abertura central (80A); una válvula tubular (116) con una pared exterior separada de la superficie interior del cuerpo (22) para formar un conducto de paso anular, teniendo dicha válvula tubular (116) un agujero central (123) y un primer extremo (146) que forma un sellado de orificios alrededor de la abertura central (80A) en un primer lado del orificio; un pistón (110) ajustado de modo sellable alrededor de la válvula tubular (116), y dentro del conducto de paso anular en el primer lado del anillo (80) de orificios, cerrando el anillo (80) de orificios un extremo del conducto de paso anular; y un bloque (30, 54) que cierra el paso longitudinal central (26) en el extremo cerrado del cuerpo (22), teniendo dicho bloque (30, 54) un agujero central en el que desliza una segunda porción extrema de la válvula tubular (116), y un asiento (130) de válvula anular en el extremo cerrado, teniendo la válvula tubular (116) una longitud tal que un segundo extremo (124) de la misma se aleja del asiento (130) de válvula anular para abrir el agujero central de la válvula tubular a una lumbrera de escape (37), cuando el primer extremo (146) de la válvula tubular (116) se está aplicando al anillo (80) de orificios; caracterizada porque la herramienta de impacto comprende además: una camisa (66) de pistón, en la que está dispuesto el pistón (110), estando montada dicha camisa (66) de pistón en el interior del paso longitudinal central (26) y estando separada de la superficie interior del cuerpo (22) para formar una cámara anular(62) de gas que rodea la camisa (66) de pistón, y una cámara (68, 72) de pistón que rodea la válvula tubular (116); y una abertura de flujo (63) desde una primera porción extrema (72) de la cámara de pistón de la camisa (66) de pistón hasta la cámara anular (62) de gas, por lo que el acercamiento de un primer extremo (112) del pistón (110) al bloque (30, 54) a presión hidráulica en una segunda porción extrema (68) de la cámara de pistón, que actúa en un segundo extremo opuesto (114) del pistón (110), comprime gas dentro de la primera porción extrema (72) de la cámara de pistón y de la cámara anular (62) de gas para proporcionar una fuerza de accionamiento en el primer extremo (112) del pistón (110), cuando la presión hidráulica en el segundo extremo opuesto (114) del pistón (110) es aliviada por el pistón (110) que aleja el primer extremo (146) de la válvula tubular (116) respecto al anillo (80) de orificios para abrir el sellado de orificios.
Description
Herramienta de impacto.
La presente invención se refiere a una
herramienta de impacto según los preámbulos de las reivindicaciones
1, 8 y 13. Tal herramienta de impacto se conoce de la patente de
EE.UU. número 6.155.353. La invención se refiere a una herramienta
de impacto que tiene una disposición de válvulas que utiliza una
válvula de manguito con un desplazamiento controlado durante las
operaciones de las válvulas, y que abre las lumbreras en una cabeza
de martillo para accionar el martillo por presión de fluido
hidráulico. El fluido hidráulico a presión es proporcionado por un
pistón escalonado deslizante que desliza a lo largo de la válvula
para comprimir inicialmente un gas, pistón que es accionado
entonces por gas comprimido para hacer que fluido hidráulico a alta
presión empuje contra el martillo. La válvula coincide con un
asiento y está configurada para amortiguar la aplicación entre
ambos, cuando la válvula alcanza el extremo de su carrera.
Preferiblemente, se proporciona un acumulador para modular los
picos de presión generados por el rebote del martillo después de una
carrera de impacto.
Se conocen herramientas de impacto, como las
mostradas en la patente de EE.UU. número 6.155.353, expedida a uno
de los presentes inventores. La patente 6.155.353 ilustra un
martillo montado de modo deslizable en un cuerpo exterior y una
válvula deslizante del tipo general mostrada en esta memoria
descriptiva. La patente 6.155.353 incluye un pistón que comprime un
gas que, a su vez, cuando sea expulsado por la válvula, accionará
el pistón para hacer que aceite hidráulico a alta presión empuje
contra el martillo. El martillo golpea entonces una herramienta de
percusión o rotura que se usa para romper materiales duros, tales
como hormigón, asfalto y similares.
Las herramientas de impacto existentes
alimentadas hidráulicamente proporcionan generalmente impactos de
martillo sobre la herramienta de rotura en repetición rápida de
ráfagas cortas de alta energía, y la herramienta de impacto oscila
con una alta frecuencia durante el funcionamiento. Se han conseguido
avances en diversas disposiciones de válvulas, con un objetivo
tendente a un mayor rendimiento energético. Se desea una utilización
máxima de la energía de entrada para proporcionar las fuerzas de
salida del martillo, y es también un objetivo deseado obtener
fuerzas de impacto superiores sobre la herramienta de impacto.
La presente invención se refiere a una
herramienta de impacto que tiene un cuerpo que monta de modo
deslizable un martillo, que se mueve en vaivén en una cámara del
cuerpo. El martillo es accionado por un pistón que es forzado por
gas comprimido a accionar aceite hidráulico contra el martillo, bajo
control de una válvula de manguito que hace alternativamente que el
pistón comprima el gas y libere el aceite hidráulico.
El martillo está asociado con una fuente
hidráulica externa que mueve un extremo del mismo contra un primer
lado de un anillo de orificios, y la válvula tubular independiente
de manguito se sella sobre el segundo lado opuesto del anillo de
orificios. El fluido hidráulico a presión desde la fuente externa
actúa en una cámara de pistón en un lado de base de un pistón
deslizable montado en la carcasa, para mover el pistón a lo largo
de una cámara de gas cerrada en la parte superior del pistón, cuando
la válvula de manguito se sella sobre el orificio. La válvula de
manguito controla también un conducto de paso de drenaje, que está
abierto cuando la válvula se sella en el orificio y cerrado cuando
la válvula abre el orificio. El pistón está también en el segundo
lado del anillo de orificios, y el movimiento del pistón en una
carrera de compresión, en una dirección que se aleja del anillo de
orificios, comprime el gas en la cámara hasta un alto grado.
Después de que el pistón se ha movido una
cantidad seleccionada en su carrera de compresión, una porción del
mismo se aplica a un actuador o miembro de accionamiento de válvula
sobre la válvula tubular de manguito, que está montado de modo
deslizable en un agujero interno del pistón y se extiende a través
del mismo. Un movimiento adicional del pistón en una dirección que
se aparta del anillo de orificios aleja la válvula tubular respecto
al segundo lado del anillo de orificios para abrir el orificio y
cerrar el conducto de paso de drenaje con relación al interior de
la válvula tubular. El aceite hidráulico en la cámara de pistón se
dirige entonces a través de la abertura del anillo de orificios
para accionar el martillo hacia la herramienta de impacto.
El fluido hidráulico, que movió el pistón en su
carrera de compresión, circula a través del orificio ahora abierto
y acciona el martillo cuando el pistón invierte la dirección debido
a la alta presión del gas en una cámara de pistón superior. La
carrera de compresión del pistón eleva la presión del gas hasta un
alto grado. El movimiento hacia atrás del pistón a través de la
cámara de pistón del lado de base, hacia el anillo de orificios,
acelera el aceite hidráulico en la cámara de pistón del lado de base
y hace que el martillo se aleje con aceleración del anillo de
orificios en una carrera de impacto. El extremo de base del pistón
se aplica a un segundo tope o resalte sobre la válvula tubular de
manguito y hace que la válvula de manguito vaya hacia el anillo de
orificios para obturar la abertura del orificio después de que se
haya accionado el martillo en una carrera de impacto, y se abre
entonces, de nuevo, el paso de drenaje con relación al interior de
la válvula tubular de manguito. El martillo se vuelve a accionar
hacia el anillo de orificios por presión hidráulica, y el aceite
hidráulico que accionó el martillo circula al drenaje mientras que
el martillo vuelve a asentarse sobre el anillo de orificios. La
válvula tubular de manguito asienta y se sella sobre el lado del
anillo de orificios opuesto respecto al martillo para hacer, de
nuevo, que la presión del fluido desde la fuente externa accione el
pistón en su carrera de compresión.
El flujo acelerado de aceite hidráulico a través
del orificio, que resulta del gas a alta presión sobre el pistón,
hace impactar el martillo hacia abajo contra la herramienta de
rotura, y la herramienta se mueve a través de una carrera fija
contra una superficie a impactar o romper.
El segundo tope sobre la válvula tubular de
manguito es un anillo que forma un resalte en el extremo de la
válvula tubular de manguito, adyacente al anillo de orificios. El
extremo del pistón se aplica al resalte cuando el pistón se mueve
en su carrera de accionamiento. El lado del anillo sobre la válvula,
opuesto al resalte, se sella sobre el orificio. El extremo opuesto
de la válvula de manguito cierra y abre la lumbrera o conducto de
paso de drenaje. El acercamiento de la válvula de manguito al anillo
de orificios abre el conducto de paso interior de la válvula
tubular a la lumbrera de drenaje, y esto permite que el fluido
(aceite) hidráulico que accionó el martillo en su carrera de
impacto pase a través del anillo de orificios por el centro de la
válvula tubular, y hacia afuera a través del drenaje.
La válvula tubular de manguito está detenida
eficazmente en sus dos posiciones de cierre, es decir, cerrando el
orificio y cerrando el drenaje. Además, la válvula y los asientos de
válvula están diseñados para proporcionar un sangrado lento y
amortiguado de aceite hidráulico a medida que la válvula se aproxima
a ambos extremos de su movimiento para evitar un impacto a alta
velocidad con las superficies del sellado de orificios y de la
válvula de drenaje que pudiera dañar la válvula tubular.
El pistón es un pistón escalonado y tiene un
área superficial más grande en el lado superior abierto a la cámara
de gas. El área superficial en la base de pistón sobre la que actúa
el fluido hidráulico a presión para mover el pistón y comprimir el
gas es más pequeña. Esto proporciona una entrada de energía más
grande sobre el martillo, proveniente de la carrera de
accionamiento del pistón, para accionarlo.
Adicionalmente, el pistón, que rodea la válvula
tubular, está hecho de dos partes, de manera que en su carrera de
accionamiento del martillo (hacia el anillo de orificios), cuando es
accionado por el gas a presión, una porción del pistón se detiene
en un resalte sobre la camisa de pistón, mientras que una sección
más pequeña del pistón hace asentar la válvula sobre el segundo
lado del sellado del anillo de orificios con una fuerza inercial
menor que la fuerza inercial de todo el pistón para actuar sobre la
válvula.
Los conductos de paso de drenaje están abiertos
a un acumulador que amortigua los picos de presión causados por el
martillo cuando rebota después del impacto con la herramienta de
percusión sobre un objeto duro.
La carcasa o cuerpo de la herramienta
proporciona una cámara anular llena de gas, que rodea la camisa de
pistón en la que se mueve el mismo, para permitir el aumento del
volumen del gas que está comprimido por el pistón y se utiliza para
accionar el mismo a fin de hacer funcionar el martillo, sin aumentar
la longitud de la carcasa.
Las figuras 1A y 1B son, en conjunto, una
sección transversal axial de una realización preferida de la
herramienta de impacto de la presente invención, con los
componentes de la herramienta en la presente disposición mostrados
en el "comienzo" de un
ciclo;
ciclo;
la figura 2 es una vista en sección transversal,
a escala ampliada, que muestra la disposición de válvula de
accionamiento y pistón de energía en un extremo superior de la
herramienta de impacto;
la figura 3 es una vista en sección transversal,
a escala ampliada, de la porción inferior de válvula y del pistón
después del comienzo de un ciclo de impacto;
la figura 4 es una vista en sección transversal,
a escala ampliada, de un extremo superior de la válvula, después de
que el pistón haya completado una carrera de compresión del gas;
la figura 5 es una vista similar a la de la
figura 4, que muestra la válvula en su posición levantada y el
pistón aplicándose a la válvula durante la carrera de
accionamiento;
la figura 6 es una vista en sección transversal,
a escala ampliada, del extremo de la válvula cuando asienta y,
también, cuando un extremo superior está abierto a un conducto de
paso para drenar;
la figura 7 es una vista en sección, a escala
más ampliada, de la válvula cuando se aproxima a la posición de la
figura 6;
la figura 8 es una vista en sección, a escala
ampliada, de la válvula cuando está en el proceso de asentamiento
para mostrar la disposición que proporciona amortiguamiento
hidráulico;
la figura 9 es una vista en sección de un
extremo superior de la válvula cuando se aproxima a su movimiento
hacia arriba máximo hacia adentro de una acanaladura de
amortiguamiento en la que la válvula se detiene;
la figura 10 es una vista en sección parcial,
similar a la de la figura 1A, que muestra un martillo modificado
con un extremo superior alargado;
la figura 11 es una vista en sección parcial de
un extremo superior de la herramienta de impacto de la presente
invención, similar a la de la figura 2, que muestra una realización
preferida adicional a modo de indicación; y
la figura 12 es una vista en sección transversal
parcial, a escala ampliada, del extremo inferior de una válvula y
del anillo de orificios, mostrados en la figura 8.
La realización de las figuras 1A y 1B muestra
una herramienta de impacto 20 que incluye un cuerpo 22 que tiene un
eje central longitudinal 24, que es el eje de accionamiento, y a lo
largo del que un martillo suministrará el golpe para la herramienta
de impacto. Un conducto de paso longitudinal 26 está definido en el
cuerpo y tiene diversos diámetros, particularmente con relación al
extremo superior mostrado en la figura 1A. El cuerpo 22 tiene una
tapa 30 de extremo superior que, en esta invención, forma una cámara
del acumulador, como se describirá.
La tapa 30 de extremo incluye un resalte 31
anular periférico que es enterizo con la misma, y que es adyacente
a una superficie extrema 29 del cuerpo 22. Una tuerca 32 de tapa de
extremo está dispuesta y roscada en el cuerpo 22 con roscas 33. La
tuerca de tapa de extremo tiene un reborde que forma un resalte 34
que se apoya contra el resalte 31 de la tapa 30 de extremo. Se usa
una junta 35 para obturar la tapa 30 de extremo, que formará de
nuevo una cámara 46 del acumulador, que sirve para amortiguar los
picos de presión durante las operaciones.
La tapa 30 de extremo se usa para proporcionar
una carga axial que retiene diversos componentes internos situados
apropiadamente en el conducto de paso 26, como se muestra en los
dibujos. Los componentes internos superiores 61, 60, 54 y 70 son de
carga en serie y se apoyan contra un anillo 80 de orificios que, a
su vez, se apoya contra componentes de camisa internos 82, 86 y 88
apilados que se sujetan sobre el resalte formado por un anillo 94
sobre el interior de la carcasa 22 adyacente a su extremo
inferior.
Una lumbrera de drenaje 37 pasa a través del
lado de la tapa 30 de extremo, y un conducto de paso de drenaje 40
está dispuesto en la tapa de extremo que conduce hacia abajo hasta
una cámara anular 42 en la misma. El agujero interior 46 de la tapa
de extremo es la cámara del acumulador y contiene una carga de gas a
presión para resistir el movimiento de un pistón 48 del acumulador,
que desliza con efecto de sellado en el agujero 46.
El pistón 48 del acumulador tiene una junta 50
alrededor de su periferia, y deslizará a lo largo del agujero 46 en
respuesta a la presión diferencial entre su extremo superior y su
extremo inferior. La presión en la cámara 46 se proporciona al
llenar un gas adecuado a presión a través de una abertura 52
taponada y, en la posición mostrada en las figuras 3 y 4, el pistón
48 del acumulador está en su posición extrema más baja.
La tapa 30 de extremo centra la camisa 54 de la
guía de válvula en un rebaje formado por un collarín 56 de cuello
anular. La camisa 54 de la guía de válvula está obturada también con
una junta 58. La camisa 54 de la guía de válvula, a su vez, tiene
un resalte anular 59 al que se aplica un resalte para el cuerpo 60
de la válvula de drenaje, que es un tapón en el extremo de la
camisa de la guía de válvula. Como se explicará, el tapón o el
cuerpo 60 de la válvula de drenaje está sujetado por la tapa 30,
estacionaria con relación al cuerpo 22 de la herramienta. El cuerpo
60 de la válvula de drenaje sirve como un cuerpo de válvula para
abrir y cerrar conductos de paso de drenaje que se conectan a la
lumbrera 37 a través del conducto de paso anular 42.
El cuerpo 22 de la herramienta tiene una cámara
anular 62 que se extiende hacia abajo desde el extremo de base o
extremo interior de la tapa 30 de extremo, por el collarín 56, hasta
una sección reducida 64 del agujero, que tiene un tamaño para
centrar el extremo inferior de una camisa de guía 66 cilíndrica del
pistón. La camisa de guía 66 del pistón, como se muestra, tiene una
sección interna del agujero en un primer diámetro más pequeño para
formar una cámara 68 de pistón, y una sección 70 de la camisa de
guía del pistón superior de diámetro más grande que forma una
cámara 72 de pistón de tamaño más grande. La camisa 66 de pistón
tiene un extremo superior 74 que se apoya contra un resalte o
reborde inferior 76 de la camisa superior 54 de la guía de válvula.
Así, la tapa 30 aplica carga axial sobre la parte superior de la
camisa 66 de pistón.
El extremo inferior de la camisa 66 de pistón
tiene también una porción extrema 78 reducida con una superficie
extrema que se aplica a un anillo 80 de orificios. El anillo 80 de
orificios está apoyado sobre un extremo superior de un manguito 82
cilíndrico, que es un cojinete de manguito utilizado para montar de
modo deslizable el martillo 84 macizo. El martillo 84 se mueve en
vaivén en el cojinete 82 de manguito. El cojinete 82 de manguito
está, a su vez, mantenido en su posición soportando el anillo 80 de
orificios sobre su extremo superior con un separador 86 de manguito
cilíndrico. El separador 86 soporta el extremo inferior del cojinete
82 de manguito y, a su vez, está apoyado sobre un cojinete extremo
inferior 88 que se usa para montar la porción extrema 85 inferior y
de menor diámetro del martillo 84.
Se puede ver que el separador 86 está alejado
hacia adentro de la superficie interior del agujero central del
cuerpo 22 para formar un conducto de paso anular o cámara 172, y
está alejado hacia afuera de la porción extrema 85 de menor
diámetro del martillo 84. Este espacio forma una cámara anular 89
entre la porción 85 de martillo y el separador 86. La porción de
menor diámetro del martillo forma un resalte 90 sobre el mismo. El
paso 89 proporciona una cámara para que fluido hidráulico a presión
actúe sobre el resalte 90 del martillo 84, a fin de suministrar
fuerza que empuje el martillo 84 hacia el anillo 80 de orificios
cuando la presión hidráulica está presente en la cámara 89.
El cojinete inferior 88 de manguito está
obturado con juntas 91 para sellar la cámara 89, y se mantiene en
su sitio con un manguito 92 cilíndrico de portaherramientas (figura
1B). Este manguito 92 de portaherramientas se encuentra en el
agujero de la carcasa 22 y está articulado en la carcasa exterior 22
de manera adecuada con pasadores 100 mostrados esquemáticamente, de
manera que está anclado axialmente en su sitio con relación a la
carcasa 22. La carcasa 22 proporciona una superficie de reacción
para los componentes apilados: el cojinete de compresión 88, el
separador 86, el cojinete 82 de manguito, el orificio 80, la camisa
66 de pistón, la camisa 54 de la guía de válvula y el tapón 60 que
se acaban de describir, manteniéndose estos componentes a
compresión con la tapa 30 y la tuerca 32 de tapa.
El portaherramientas 92 tiene un cojinete
interno 96 de herramienta, que es un manguito que monta de modo
deslizable la herramienta de rotura o percusión 98. La herramienta
de percusión 98 está guiada para movimiento deslizante axial por un
pasador 100 transversal. El pasador 100 está fijado a la carcasa 22
y se extiende a través de la misma. El pasador 100 se extiende a
través de una ranura 102 en la herramienta de percusión 98 para
permitir que la misma se mueva de modo alternativamente axial una
distancia limitada. La ranura 102 y el pasador 100 permiten esta
distancia limitada de movimiento cuando la cabeza de martillo golpea
la herramienta, y cualquier fuerza sobre la carcasa 22 hace subir
la herramienta de percusión 98 a lo largo del pasador 100.
El cojinete 96 de manguito, la herramienta de
percusión 98 y el pasador 100 están insertados en el soporte de
bloqueo 92, y el cojinete 96 y la herramienta de percusión 98 están
insertados en la carcasa 22.
A mayor escala en la figura 2, se puede ver que
la camisa 66 de pistón rodea y soporta un pistón 110 de dos partes
montado en su orificio de dos diámetros diferentes. El pistón 110
incluye una primera porción anular 112 de mayor diámetro del
pistón, montada en la primera cámara 72 de pistón, y una porción
anular 114 independiente de menor diámetro del pistón, en la
segunda cámara 68 de pistón. Estas porciones del pistón son, ambas,
anillos o "cuerpos tóricos" anulares y tienen agujeros
centrales en los que está montada una válvula tubular de manguito
116 para movimiento deslizante axial relativo. La válvula de
manguito 116 es un agujero abierto alargado o manguito central que
tiene una porción inferior 117 que ajusta dentro de los agujeros de
las porciones 112 y 116 del pistón y una porción superior 124 de
menor diámetro exterior que se extiende hacia adentro del agujero
de la guía 54 de válvula. La transición entre la porción inferior
117 y la porción superior 124 de menor diámetro forma un resalte
119 que actúa como una superficie de reacción del pistón. Como se
puede ver, se usan diversas juntas 118 adecuadas, según se
necesiten, para obturar la válvula de manguito 116 con relación a
los orificios en los que desliza en la guía 54 y en el pistón
110.
El agujero interior 123 de la válvula de
manguito 116 está configurado también para tener diferentes
diámetros internos en posiciones deseadas a lo largo de su eje. En
la porción media 120 de la válvula de manguito 116, existe un
anillo con salto elástico externo 122 montado en una acanaladura
anular en el exterior de la válvula de manguito, y la pared de la
válvula de manguito es más gruesa allí. La porción superior 124 de
la válvula de manguito 116, que desliza hacia adentro de la guía 54
de válvula, tiene una pared más delgada y el agujero 123 en la
porción 124 tiene un tamaño para ajustar alrededor de un extremo 126
del tapón de la válvula de drenaje o del tapón 60, como se
muestra.
El extremo 126 del tapón tiene una superficie
estrechada gradualmente en el interior de la válvula de manguito
116 y tiene también una acanaladura anular 130 de junta de válvula,
formada en un resalte sobre el tapón 60, que recibe una porción
extrema 132 en forma adecuada de la válvula de manguito 116, cuando
la misma sube hacia esa acanaladura 130 para cerrar el drenaje. La
porción extrema 132 que se muestra es de un tamaño menor que la
guía que forma la porción extrema 124 de la válvula de manguito 116.
Una superficie 133 estrechada gradualmente (figuras 7, 8 y 9) guía
la porción extrema 132 de válvula de drenaje de la válvula de
manguito 116.
El tapón 60 tiene un diámetro menor que el
agujero interior de la guía 54 de válvula, y un conducto de paso
anular 134 está formado alrededor del tapón 60. El tapón 60 tiene
también conductos de paso 136 transversales que se abren al
conducto de paso anular 134 y a un agujero central abierto hacia
arriba en el tapón 60, de manera que cuando la válvula está en la
posición de "comienzo" de las figuras 2 y 6 y retraída lejos de
la acanaladura 130, el aceite sobre el interior de la válvula de
manguito 116 puede circular hasta más allá del extremo 126
estrechado gradualmente del tapón a través del conducto de paso 134,
de los agujeros 136 transversales hacia afuera del agujero en el
tapón 60 y hacia adentro de una cámara 135 del manguito 61. La
cámara 135 tiene agujeros 135A transversales abiertos a la cámara
42 y al conducto de paso de drenaje 40. La cámara 135 está abierta
también al extremo inferior del pistón 48 del acumulador, opuesto al
fluido a presión en la cámara 46.
El pistón 48 del acumulador desliza en la cámara
46 a presión de la tapa 30 de extremo. El aceite en los conductos
de paso 136 y en la cámara 135 actuará contra el extremo inferior
del pistón 48 del acumulador, y cuando la presión tenga suficientes
picos, se hará subir al pistón del acumulador para amortiguar tales
picos. El flujo normal al drenaje sale del conducto de paso 40 en
la tapa 30 de extremo, y sale entonces a través de la lumbrera
37.
La porción inferior 117 de la válvula de
manguito 116 desliza en el agujero interior de la porción 114 del
pistón y, como se puede ver en las figuras 2, 3, 7 y 8, el extremo
inferior de la válvula de manguito 116 tiene un anillo de
obturación 140 agrandado que forma un resalte 142 dirigido hacia
arriba al que se aplica un resalte coincidente en el extremo
inferior 144 de la porción inferior 114 del pistón. El anillo de
obturación 140 sobre la válvula de manguito tiene una superficie
extrema que está mecanizada para formar un anillo extremo 146
estrecho (figuras 7 y 8) que está en un primer lado o lado superior
del anillo 80 de orificios y que ajusta en el interior del mismo.
La superficie extrema del anillo de obturación 140 tiene una
superficie 150 cilíndrica que está hacia afuera respecto a la
superficie exterior del anillo 146. Existe una superficie de sellado
152 cónica o estrechada gradualmente (véase la figura 12) en la
periferia exterior del anillo 146 estrecho de la válvula de
manguito 116. La superficie de sellado 152 está realizada para
sellar contra una esquina interior de una sección superficial de
sellado 154 del asiento interno en el lado superior del anillo 80 de
orificios, en el que se une a una superficie 80A cilíndrica. La
superficie superior del anillo de orificios cierra el extremo
inferior de una cámara 68 bajo la sección 114 del pistón.
La configuración del asiento de válvula sobre el
anillo 80 de orificios para la válvula 116 y las superficies
escalonadas en el extremo del anillo 142 de válvula proporcionan un
efecto de amortiguamiento a medida que la válvula de manguito 116
cierra la abertura del orificio y sella el anillo de orificios.
El extremo superior 155 del martillo 84 forma un
tetón de diámetro reducido que ajusta en el interior del anillo 146
de la porción extrema 117 de la válvula de manguito 116, cuando esta
última está asentada sobre el anillo 80 de orificios y el martillo
84 ha vuelto a su posición levantada o superior mostrada en las
figuras 1A, 2 y 3, que es la posición inicial para un ciclo de
funcionamiento. Se dispone un accesorio o lumbrera 171 de presión
hidráulica en el cuerpo 22. También las lumbreras 170 se abren a
través de la sección inferior de la camisa de pistón adyacente al
anillo 80 de orificios y por encima del mismo, como se puede ver.
Las lumbreras 170 se abren a la cámara 68 bajo la sección 114 del
pistón. Un fluido a presión desde una fuente o bomba 178 y una
válvula 177 que están conectadas a la lumbrera 171, cuando se ha de
arrancar la herramienta de impacto, están presentes así en el
conducto de paso anular 172 que rodea el cojinete de manguito 82 del
martillo por encima del separador 86 y por encima del cojinete
inferior 88, que está sellado sobre la superficie interior del
cuerpo 22.
El separador 86 tiene conductos de paso o
lumbreras 176 en su interior (figura 1A), de manera que se
proporciona fluido a presión desde la lumbrera de entrada 171 a
través del conducto de paso anular 172 y a través de las lumbreras
176, y la presión actuará sobre el resalte 90 del martillo para
empujar este último contra el anillo 80 de orificios. El resalte 90
mira hacia el cojinete inferior 88 sellado y hacia la herramienta de
rotura. El cojinete inferior 88 sellado proporciona una superficie
de reacción para la presión, ya que el cojinete 88 está sellado
sobre el agujero interior de la carcasa 22. El fluido hidráulico a
presión de accionamiento se mantiene desde una bomba 178 a través
de una válvula 177. La bomba 178 está conectada a un depósito 180
de fluido hidráulico. El depósito 180 recibe el fluido de drenaje
desde una tubería conectada a la lumbrera de drenaje 37.
En la cámara 172 está presente fluido a presión
cuando la válvula de manguito 116 está cerrada y la válvula
hidráulica 177 está abierta o en funcionamiento. El pistón 110 está
entonces en la posición mostrada en la figura 2. El pistón 110, que
comprende la porción 112 de mayor diámetro del pistón y la porción
114 de menor diámetro del pistón, ha sido empujado hasta esta
posición por la presión del gas en la cámara 72 de pistón y en la
cámara 62 de gas comprimido. La válvula de manguito 116 se asentará
y se sellará sobre el segundo lado o lado superior del anillo 80 de
orificios y, así, debido a la longitud seleccionada de la válvula de
manguito, el conducto de paso de drenaje, respecto al interior de
la válvula de manguito 116 hacia afuera a través de los conductos
de paso 136 en el tapón 60, estará abierto. El ajuste alrededor del
extremo 126 estrechado gradualmente no es un ajuste de obturación,
de manera que el aceite puede drenar hacia afuera hasta más allá
del tapón extremo 60, hacia adentro de la cámara 42 y hacia afuera a
través del accesorio de drenaje 37.
El fluido hidráulico a presión que está presente
en la lumbrera 171 hará subir el martillo 84 contra el anillo de
orificios, y la presión en las lumbreras 170 actuará sobre el lado
inferior de la porción 114 de menor diámetro del pistón a través de
un par o más de lumbreras 169 en el extremo inferior del manguito
66. Este fluido a presión hará entonces que el pistón 110 comience
a subir. El pistón 110 se mueve hasta la posición mostrada en la
figura 3, en la que el anillo 122 sobre la válvula de manguito 116
deslizará hacia adentro de una acanaladura 182 en la sección 112
del pistón. El anillo 122 se mantendrá en su sitio y se situará un
saliente o resalte en la acanaladura 182 para accionar hacia arriba
el anillo o elemento de accionamiento 122 y la válvula de manguito
116. La válvula de manguito 116 se mantiene contra el anillo 80 de
orificios para cerrar el orificio por acción de la presión del gas
sobre el resalte 119, mientras el pistón 110 se mueve hasta la
posición de la figura 3. La presión hidráulica sobre el resalte 144
retendrá también la válvula 116.
El fluido hidráulico a presión en las cámaras
172 y 89 hace subir al martillo para que se selle sobre un segundo
lado o lado inferior del anillo 80 de obturación de orificios, en
tanto que el paso de drenaje a través del agujero central o agujero
interior 123 de la válvula de manguito 116 está abierto al
drenaje.
Al mismo tiempo, el gas en la cámara 72 de
pistón, y también en la cámara 62 de almacenamiento de gas, se
comprimirá hasta un grado superior cuando el pistón sube. La cámara
62 comunica con la cámara 72 a través de conductos de paso
indicados como 63. Cuando la válvula de manguito 116 sube, el
extremo 132 de válvula comienza a sellarse alrededor de la porción
superior del extremo 126 del tapón 60 y el extremo 132 se mueve
hasta la posición mostrada en la figura 9. La acanaladura 130 tiene
aceite en ella y el movimiento hacia arriba final expulsa el mismo
de la acanaladura 130 para proporcionar un efecto de amortiguamiento
a la válvula de manguito. El extremo 132 entra en la acanaladura
130 y se detendrá en su posición hacia arriba con la obturación de
orificios abierta. En esta posición hacia arriba de la válvula de
manguito 116, como se muestra en la figura 4, el paso de drenaje
desde el interior de la válvula de manguito 116 se cierra debido al
ajuste entre el agujero interior de la válvula de manguito 116 y la
superficie exterior de la parte superior del tapón 126 estrechado
gradualmente, así como el ajuste del extremo 132 en la acanaladura
130. En esta posición, la válvula de manguito 116 deja de efectuar
cualquier movimiento adicional hacia arriba.
A medida que el pistón 110 levanta la válvula de
manguito 116, por accionamiento a través del anillo 122, el anillo
inferior de obturación 140 se eleva hacia adentro de la acanaladura
130 por la presión bajo el anillo 140, a medida que sale de la
relación de obturación con el primer lado del anillo 80 de
orificios, abriendo un espacio entre el anillo extremo 140 y el
asiento de válvula en el agujero del orificio del primer lado del
anillo 80 de orificios. La apertura del agujero 80A del anillo 80
abrirá un paso para el pistón de fluido hidráulico en la cámara 68,
bajo la porción 114 de menor diámetro del pistón, para circular a
través del agujero 80A. La presión del gas comprimido sobre la
porción 112 de mayor diámetro del pistón hará que el pistón se
mueva hacia o impacte contra el anillo 80 de orificios, y el fluido
hidráulico bajo el pistón en la cámara 68 actuará sobre la parte
superior del martillo 84. El fluido hidráulico abrirá la válvula 116
después de que se haya roto el sellado.
El gas comprimido en las cámaras 62 y 72 acelera
el pistón 110 a un alto régimen, de manera que el fluido hidráulico
atrapado bajo el pistón en la cámara 68, que levantó inicialmente el
pistón, se acelerará a través del agujero 80A del anillo 80 de
orificios contra la parte superior del martillo 84 en una cámara
formada por el manguito 82. Una vez que se abre ligeramente la
abertura del orificio, el tetón 155 del martillo 84 recibe la
presión y la misma actúa a través de los agujero 157 y 157A, y el
martillo 84 se aleja con aceleración de la válvula de manguito 116
y del anillo 80 de orificios para golpear la herramienta de impacto
98 con un golpe seco. El área completa del martillo, incluyendo el
resalte 153, rodea el extremo 152 y el fluido desde el pistón actúa
sobre toda el área. La porción superior 155 del martillo está
rodeada por una superficie 159 cónica que asienta y se sella sobre
una superficie de sellado 161 en el segundo lado del anillo 80 de
orificios, y tan pronto como ese sellado formado por la válvula de
manguito 116 se abre ligeramente, se produce un alejamiento rápido
(instantáneo) del martillo 84 respecto al anillo 80 de
orificios.
El resalte en el extremo inferior de la porción
114 de menor diámetro del pistón se aplica entonces al anillo 140
sobre la válvula de manguito 116 a medida que el pistón baja, y la
válvula de manguito comenzará a bajar por la presión del gas sobre
el resalte 119. Se hace también que la válvula de manguito baje
hacia el anillo 80 de orificios por la sección 114 del pistón, para
hacer que el sellado sobre el lado inferior del anillo 140 de
válvula cierre el conducto de paso o agujero 80A del anillo 80 de
orificios. El conducto de paso para drenar a través del interior de
la válvula de manguito 116 estará entonces abierto.
Cuando el martillo 84 golpea la herramienta de
rotura o percusión 98, el martillo rebota rápidamente hacia arriba,
causando un pico de presión en el fluido hidráulico que está por
encima del extremo 155 del martillo y en el interior de la válvula
de manguito 116. El pico de presión se transmite a través del
agujero interior 123 de la válvula de manguito 116, y puesto que la
válvula de manguito se ha bajado hasta la posición de cierre del
anillo de orificios del borde del primer lado, el agujero interior
123 de la válvula de manguito está abierto a la cámara de martillo
y también al drenaje a través de los conductos de paso 134 y 37. El
pico de presión actuará sobre el pistón 48 del acumulador, y el
pistón 48 se puede mover contra la presión del gas en la cámara 46
y amortiguará o modulará el pico de presión. El pistón 48 del
acumulador minimiza la probabilidad de daños a los componentes del
martillo, causados por tales picos de presión.
El pistón 110 está realizado en dos secciones
112 y 114, como se ha indicado, a fin de que, como el pistón se
mueve para accionar la cabeza del martillo bajo la presión del gas,
la porción 112 de mayor diámetro del pistón se aplique a un resalte
121 formado por la sección 66 de la camisa de pistón, se pueda
separar la porción 114 cilíndrica y se reduzca la inercia en la
dirección hacia el anillo 80 de orificios. Se minimiza la inercia
de la porción 114 del pistón que se tiene que detener en el extremo
de la carrera de accionamiento, mientras que el pistón se está
moviendo bajo la influencia del gas a alta presión, y se reduce así
el desgaste y ruido de la válvula de manguito 116 contra el anillo
80 de orificios. La porción 112 del pistón se detiene
independientemente sobre el resalte 121.
El anillo extremo inferior 146 del anillo de
obturación 140 sobre la válvula de manguito 116 tiene una superficie
exterior 147 cilíndrica que ajusta con efecto de sellado en el
interior del diámetro de la superficie de la abertura central 80A
del anillo 80 de orificios. Una superficie 150 cilíndrica de mayor
diámetro sobre el anillo de obturación 140 (figuras 8 y 12) desliza
también en el interior de una superficie interna 80D cilíndrica de
mayor diámetro sobre el anillo 80 de orificios. Las superficies 80A
y 80D están unidas por una superficie, que incluye la sección
superficial de sellado 154. La superficie de sellado 152 sobre el
anillo de obturación 140 de la válvula 116 está separada de la
sección superficial de sellado 154 cuando las superficies 150 y 147
se aplican, en primer lugar, a las superficies 80D y 80A (figura
12). Esto significa que habrá algo de aceite atrapado en el espacio
mostrado en la figura 12 con el número de referencia 152A entre la
sección superficial de sellado 154 del anillo 80 de orificios y la
superficie de sellado 152 de la válvula 116 del anillo extremo 146.
Cuando la válvula de manguito 116 cierra completamente el agujero
del orificio, como la superficie 152 se aplica a la esquina de la
superficie 154 y a la superficie 80A formada sobre el anillo 80 de
orificios, el aceite atrapado en el espacio 152A se expulsará hasta
más allá de las superficies exteriores cilíndricas del anillo 146,
y esto amortigua la válvula de manguito 116 frente al impacto
hidráulico, al colocarse en posición, y frente al daño del asiento
154 de válvula del anillo 80 de orificios y la superficie de sellado
152. Sellar el orificio significa también que la presión de entrada
actúa para reducir la velocidad del pistón y comenzar a
subirlo.
En la figura 10, se muestra una forma modificada
del martillo, que tiene una porción superior alargada que ajusta
dentro del extremo interno de la válvula de manguito 116 y, en
particular, que desliza hacia adentro de la porción extrema o
anillo extremo 146 de la válvula de manguito 116.
Las únicas porciones que se han cambiado en la
figura 10 se refieren al martillo, y la guía sobre el montaje para
el extremo superior del mismo y las otras partes tienen la misma
numeración que la mostrada previamente. El funcionamiento del
martillo y de toda la herramienta de impacto es el mismo.
En la figura 10, el martillo mostrado con el
número de referencia 84A tiene una porción extrema superior 200
alargada, y tiene un extremo superior 155A más estrecho que se
corresponde con el extremo superior 155 y ajusta dentro del anillo
146 de la válvula de manguito 116. La válvula de manguito ajusta de
modo deslizable dentro de las secciones 112 y 114 del pistón, como
se ha explicado previamente, y el anillo 80 de orificios tiene la
misma construcción que antes. Sin embargo, el cojinete 82A de
manguito que se muestra en la figura 10, y que corresponde al
cojinete 82 de manguito en la forma previa de la invención, no es
tan largo en la dirección axial, y soporta de modo deslizable la
sección central del martillo 84A, como se ha explicado previamente.
En el extremo superior del cojinete 82A de manguito está colocada
una camisa de guía 202, y tiene un resalte 204 que está soportado
sobre el extremo del cojinete 82A de manguito. El extremo inferior
del cojinete 82A de manguito está soportado, como se ha explicado
previamente, con relación al cojinete 82 de manguito. La camisa de
guía 202 tiene una porción 206 estrecha de reborde superior que
soporta el anillo 80 de orificios, y el diámetro interior 208 de la
camisa de guía 202 soporta y guía de modo deslizable la porción
superior 200 alargada del martillo cuando se mueve en vaivén, como
se ha explicado previamente. Las lumbreras mostradas con el número
de referencia 210 proporcionan aceite de descarga para actuar sobre
el extremo superior del martillo a fin de amortiguar el impacto del
mismo en el lado inferior del anillo 80 de orificios, en la carrera
hacia arriba del martillo cuando se abre la válvula.
En la figura 10, la lumbrera de entrada 171 está
en el lado opuesto de la carcasa exterior 22 principal, pero la
construcción es la misma que antes y el funcionamiento es el mismo
que en la forma previa de la invención.
En la figura 11, se muestra una construcción
modificada de acumulador de drenaje y de amortiguación de impactos,
así como una configuración ligeramente cambiada para el pistón de
dos partes. En la figura 11, el cuerpo exterior o carcasa 22 es
sustancialmente el mismo que el mostrado anteriormente, como lo es
el montaje para el anillo 80 de orificios, el martillo 84 y las
secciones inferiores de la herramienta de impacto. Todos ellos están
numerados de la misma manera. El cuerpo 22 tiene un agujero
interior, y el cojinete 82 de martillo que soporta el anillo 80 de
orificios sólo se muestra parcialmente. El martillo 84 se muestra en
posición en el lado inferior del anillo 80 de orificios.
Una camisa 250 de pistón tiene esencialmente la
misma construcción que la camisa 66 de pistón, pero tiene una
configuración exterior ligeramente diferente y está sellada contra
una superficie interior del cuerpo 22, que define la cámara
longitudinal central 26. El primer extremo de la camisa 250 de
pistón, en esta forma de la invención, descansa sobre la superficie
superior del anillo 80 de orificios y un segundo extremo de la
camisa de pistón soporta un manguito 252 de la guía de válvula en
una parte 254 de resalte de la camisa de la guía de válvula. La
camisa 252 de la guía de válvula conduce en su movimiento a una
porción extrema superior de una válvula tubular de manguito 256,
que funciona de la misma manera que la válvula tubular de manguito
116 en la primera forma de la invención. La válvula de manguito 256
está ligeramente modificada en su construcción, como se explicará
más detalladamente.
El manguito 252 de la guía de válvula soporta un
cuerpo o bloque 260 de la válvula de drenaje sobre un resalte
interno. El cuerpo 260 de la válvula de drenaje está sobre el
agujero interior de la camisa de guía y cierra el agujero interior
de la camisa de la guía de válvula. El cuerpo o bloque 260 tiene una
superficie inferior que actúa como una válvula, y se cierra y se
abre para drenaje gracias a la válvula de manguito 256 mientras la
unidad funciona, de la misma manera que se ha explicado
previamente.
Un paso de drenaje 262 está formado alrededor
del cuerpo 260 de la válvula de drenaje, y unas aberturas 264
adecuadas están dispuestas para un orificio central 265 del cuerpo
260 de la válvula de drenaje. El agujero central 265 está abierto a
una cámara de drenaje 266 formada en el extremo superior del
manguito 252 de la guía de válvula, que, a su vez, está abierta a
través de canales a un extremo inferior de un agujero o cámara 270
preconfigurado en un tubo o manguito 272 del acumulador y empujado
contra topes por la presión del gas en el agujero 270. Un pistón
274 del acumulador está montado en el agujero del manguito 272 del
acumulador. El manguito 272 se mantiene en su sitio con una tapa
276. La tapa 276 ajusta dentro del agujero interior 26 del cuerpo
22 en un extremo superior, y una tuerca 278 aprieta en posición la
tapa 276 de extremo contra una superficie de resalte para cerrar el
extremo del cuerpo, como se ha explicado previamente. El cuerpo 260
de la válvula de drenaje se mantiene en su sitio con un manguito
separador 261 que está sujetado por un manguito 272 del
acumulador.
El pistón 282 de dos secciones incluye una
sección superior o primera sección 283 que tiene una porción
superficial superior 286 de tipo anillo que se aplicará a un anillo
con salto elástico o elemento de accionamiento 280 alrededor de la
válvula tubular de manguito 256 para levantar la válvula de manguito
durante el funcionamiento, cuando el montaje 282 de pistón se eleva
en la camisa de pistón.
La camisa 250 de pistón está formada con dos
diámetros diferentes, siendo la cámara superior o primera cámara
251A de pistón mayor que una cámara inferior o segunda cámara 251B
de pistón. La sección superior o primera sección 283 de pistón está
en la primera cámara 251A y tiene una almohadilla elástica o muelle
de acero 284 que está sobre un resalte 288 en la camisa 250 de
pistón para amortiguar el pistón en la carrera descendente. Una
segunda sección 290 de pistón desliza dentro del agujero de diámetro
reducido de la camisa de pistón que forma la cámara 251B de pistón.
Las dos porciones del pistón están separadas, con los fines
explicados previamente. Una configuración ligeramente diferente de
la sección superior del pistón se usa para subir la válvula de
manguito 256.
La bomba hidráulica o fuente a presión y la
válvula 259 están dispuestas como una entrada que proporciona
aceite hidráulico a presión a la cámara 251B de pistón. Se hace
subir al pistón para comprimir gas en la cámara 251A de pistón y en
una cámara 294, que está abierta a la cámara 251A de pistón. El
funcionamiento es el mismo que el explicado anteriormente, estando
ligeramente corregida la trayectoria de drenaje al utilizar un
manguito 272 para el pistón 274 del acumulador, en lugar de tener
el pistón del acumulador montado directamente en un agujero en la
tapa de extremo.
El pistón 274 del acumulador actuará contra la
presión del gas para reducir las cargas de choque a medida que se
abre el drenaje, como se ha explicado previamente. Cuando el extremo
superior de la válvula tubular de manguito 256 se aleja del cuerpo
260 de la válvula de drenaje, el aceite hidráulico sobre el interior
de la válvula de manguito se hace salir a través de los conductos
de paso de drenaje mostrados.
Se puede ver que el manguito 272 del acumulador
tiene conductos de paso de drenaje 298 que conducen al canal
principal de drenaje en la tapa 276. Estos conductos de paso de
drenaje 298 pueden tener cualquier tamaño o configuración. El
pistón 274 del acumulador está abierto para recibir cualquier
impulso de presión que se presente debido a los picos de presión
del rebote del martillo, o a otras causas, para amortiguar las
cargas de choque.
De nuevo, la porción extrema superior 200 del
martillo puede ser alargada para proporcionar una carrera mayor, si
se desea. La acción de proporcionar un amortiguamiento de aceite
para reducir el desgaste o golpeo en ambos extremos de la válvula
tubular de manguito se mantiene también igual. El asiento de la
válvula de drenaje en forma de canal anular sobre el bloque 260 de
válvulas recibe el extremo de la válvula de manguito 256, y el
aceite se expulsa para proporcionar un amortiguamiento. Además, el
anillo 80 de orificios y el extremo inferior de la válvula de
manguito 256 están conformados para proporcionar un amortiguamiento
del aceite atrapado.
En funcionamiento, el pistón 280 se elevará para
comprimir el gas en la primera cámara 251A de pistón y en la cámara
294 de gas, y cuando el pistón sube, se aplica al elemento de
accionamiento 280, levantando la válvula tubular de manguito de
manera que el primer extremo cierra la abertura de drenaje y el
segundo extremo se eleva desde el anillo 80 de orificios. Esto abre
la obturación de orificios y el fluido hidráulico circula a través
de la abertura del orificio para accionar el martillo cuando el gas
hace que el pistón vaya hacia el anillo 80 de orificios. El extremo
de la segunda sección 290 del pistón se apoya entonces sobre el
resalte superior de un anillo de obturación 257 sobre la válvula de
manguito 256 para hacer que la misma se sitúe sobre el anillo de
orificios, a fin de formar la obturación de orificios, y abrir
también el drenaje.
La gran cámara 62 o 294 de gas a presión
proporciona un mayor volumen de gas para accionar el pistón en la
carrera de accionamiento, de manera que hay menos cambios de presión
durante el ciclo de accionamiento del martillo. Una presión media
superior está disponible para actuar sobre el pistón a fin de
accionar el martillo 84 contra la herramienta de impacto o rotura
98. El pistón 110 o 280 en dos piezas reduce la inercia a medida
que se detiene después de accionar el martillo 84, puesto que las
mismas se separarán mientras se desacelera, y se reduce así la masa
del pistón que golpea la válvula.
El gas nitrógeno en la cámara 62 o 294 se
mantiene a un grado de presión deseado antes de la compresión.
Durante la compresión del gas en la cámara 62 o 294 por el pistón
respectivo, se eleva la presión del gas. Se pueden seleccionar
presiones hidráulicas para accionar el pistón desde fuentes de
bombeo usuales. El martillo se puede construir para que funcione
cíclicamente en el intervalo de varios cientos de ciclos por
minuto.
La presente herramienta de impacto incluye como
propiedades la de tener un mayor volumen de gas que está comprimido
cuando el pistón efectúa su carrera de compresión. Esto significa
que hay menos cambios en la presión durante el ciclo y una presión
media superior para accionar el pistón y, a su vez, para empujar el
aceite hidráulico a fin de mover rápidamente el martillo. La
disposición de la válvula de manguito es tal que el movimiento
hacia arriba se detiene en una posición conocida contra el asiento
de la válvula de drenaje y, de este modo, la apertura en el extremo
inferior o de la obturación de orificios de la válvula adyacente al
anillo de orificios se puede controlar y restringir de manera que
el aceite que se necesita desde la cámara de pistón para accionar
el martillo se reduzca de volumen.
Una zona de mayor amortiguamiento para el
retorno de la válvula cuando asienta sobre el anillo de orificios
es útil, ya que se reducen el desgaste y la carga de choque de la
válvula.
El pistón tiene una gran zona para la presión
del gas cuando se usa el pistón de dos etapas, lo que requiere
menos presión sobre el mismo para acelerar el aceite en la cámara
inferior bajo la sección más pequeña del pistón contra el
martillo.
La parte inferior del pistón en dos piezas se
desacelera independientemente de la parte superior, de manera que
hay menos inercia y golpeo del extremo inferior de la válvula de
manguito cuando el pistón cierra la válvula en el anillo de
orificios. Ya que la primera sección más grande del pistón descansa
sobre un resalte independiente en la camisa de pistón respectiva,
la fuerza inercial de la sección más grande del pistón reacciona en
la camisa de pistón, en lugar de en los extremos inferiores de las
válvulas de manguito tubulares respectivas.
Si se desea, se puede usar un muelle o anillo
elastómero, o un muelle de acero, por encima del resalte 121 o 288,
como se muestra en 284, para amortiguar el pistón, particularmente
si el pistón está hecho de una pieza. El extremo inferior de la
sección 114 del pistón puede tener un rebaje en el mismo para
atrapar algo de aceite, y para el momento en el que se atrapa,
cuando la sección del pistón contacta con el resalte 142 sobre la
camisa de pistón, para crear también un efecto de amortiguamiento.
Los dos diámetros del pistón se pueden variar en su relación y
permitir que se aumente la frecuencia usando la misma cantidad de
aceite hidráulico a presión. Además, se puede bajar la presión del
gas y desplazar más gas con la misma cantidad de aceite
hidráulico.
Al cambiar la carrera del pistón antes de que se
levante la válvula tubular de manguito, se cambiará la energía
almacenada en el gas y se variará la frecuencia de la herramienta
para un flujo dado de aceite.
Aunque la presente invención se ha descrito con
referencia a realizaciones preferidas, los expertos en la técnica
reconocerán que se pueden realizar cambios de forma y detalle sin
salirse del alcance de la invención, como está definida por las
reivindicaciones.
Claims (13)
1. Una herramienta de impacto (20), que
comprende:
un cuerpo (22) que tiene un eje longitudinal
(24), un conducto de paso longitudinal central (26) definido por
una superficie interior del cuerpo, un extremo de percusión y un
extremo cerrado;
un anillo (80) de orificios anular en el
conducto de paso longitudinal central (26), estando situado el
anillo (80) de orificios en las porciones medias del conducto de
paso longitudinal central (26) y teniendo una abertura central
(80A);
una válvula tubular (116) con una pared exterior
separada de la superficie interior del cuerpo (22) para formar un
conducto de paso anular, teniendo dicha válvula tubular (116) un
agujero central (123) y un primer extremo (146) que forma un
sellado de orificios alrededor de la abertura central (80A) en un
primer lado del orificio;
un pistón (110) ajustado de modo sellable
alrededor de la válvula tubular (116), y dentro del conducto de
paso anular en el primer lado del anillo (80) de orificios, cerrando
el anillo (80) de orificios un extremo del conducto de paso anular;
y
un bloque (30, 54) que cierra el paso
longitudinal central (26) en el extremo cerrado del cuerpo (22),
teniendo dicho bloque (30, 54) un agujero central en el que desliza
una segunda porción extrema de la válvula tubular (116), y un
asiento (130) de válvula anular en el extremo cerrado, teniendo la
válvula tubular (116) una longitud tal que un segundo extremo (124)
de la misma se aleja del asiento (130) de válvula anular para abrir
el agujero central de la válvula tubular a una lumbrera de escape
(37), cuando el primer extremo (146) de la válvula tubular (116) se
está aplicando al anillo (80) de orificios;
caracterizada porque la herramienta de
impacto comprende además:
una camisa (66) de pistón, en la que está
dispuesto el pistón (110), estando montada dicha camisa (66) de
pistón en el interior del paso longitudinal central (26) y estando
separada de la superficie interior del cuerpo (22) para formar una
cámara anular (62) de gas que rodea la camisa (66) de pistón, y una
cámara (68, 72) de pistón que rodea la válvula tubular (116); y
una abertura de flujo (63) desde una primera
porción extrema (72) de la cámara de pistón de la camisa (66) de
pistón hasta la cámara anular (62) de gas, por lo que el
acercamiento de un primer extremo (112) del pistón (110) al bloque
(30, 54) a presión hidráulica en una segunda porción extrema (68) de
la cámara de pistón, que actúa en un segundo extremo opuesto (114)
del pistón (110), comprime gas dentro de la primera porción extrema
(72) de la cámara de pistón y de la cámara anular (62) de gas para
proporcionar una fuerza de accionamiento en el primer extremo (112)
del pistón (110), cuando la presión hidráulica en el segundo extremo
opuesto (114) del pistón (110) es aliviada por el pistón (110) que
aleja el primer extremo (146) de la válvula tubular (116) respecto
al anillo (80) de orificios para abrir el sellado de orificios.
2. La herramienta de impacto (20) de la
reivindicación 1, en la que dicha válvula tubular (116) tiene un
elemento de accionamiento (122) al que es aplicable el pistón (110)
y que es acercado al asiento (130) de válvula anular por el pistón
(110) para abrir el sellado de orificios después de que la presión
hidráulica actúe en el segundo extremo opuesto (114) del pistón
(110) para acercar el pistón (110) al bloque (30, 54) una distancia
seleccionada.
3. La herramienta de impacto (20) de cualquiera
de las reivindicaciones 1 o 2, que comprende además un martillo
(84) montado en dicho conducto de paso longitudinal central (26)
para acercarse y alejarse de modo deslizable del anillo (80) de
orificios, y en un lado opuesto del anillo (80) de orificios
respecto a la válvula tubular (116), sellándose el martillo (84)
sobre una porción del anillo (80) de orificios para cerrar la
abertura central (80A) respecto al lado opuesto del anillo de
orificios cuando el martillo (84) está en una posición levantada, y
haciendo que se aleje el martillo (84) por fluido hidráulico
respecto al anillo (80) de orificios cuando el pistón (110) es
accionado por presión del gas hacia el sellado de orificios
abierto.
4. La herramienta de impacto (20) de la
reivindicación 2, en la que dicha válvula tubular (116) tiene una
pared anular que define el agujero central, teniendo la pared anular
un grosor de pared aumentado en la zona de montaje del elemento de
accionamiento (112).
5. La herramienta de impacto (20) de la
reivindicación 4, en la que la válvula tubular (116) aumenta de
diámetro exterior en una posición deseada, adyacente al elemento de
accionamiento (122) y en un lado del mismo hacia el bloque (30,
54), para proporcionar una superficie (119) sobre la que actúa la
presión del gas en la primera porción extrema (72) de la cámara
(68, 72) de pistón para tender a acercar la válvula tubular (116) al
anillo (80) de orificios.
6. La herramienta de impacto (20) de la
reivindicación 1, en la que el asiento (130) de válvula anular en
el extremo cerrado de la carcasa para la válvula tubular (116)
comprende un rebaje anular que contiene aceite hidráulico, cuando
la válvula tubular (116) se aleja del asiento de válvula anular para
aplicarse al anillo (80) de orificios, y en la que el aceite
hidráulico en el rebaje se expulsa del mismo mientras la válvula
tubular (116) asienta en el rebaje anular (130).
7. La herramienta de impacto (20) de cualquiera
de las reivindicaciones precedentes, en la que el primer extremo
(146) de la válvula tubular tiene un resalte exterior anular (142)
que mira hacia el segundo extremo opuesto (114) del pistón (110) y
que sobresale hacia adentro de la segunda porción extrema (72) de la
cámara (68, 72) de pistón, y aplicándose al resalte (142) el
segundo extremo opuesto (114) del pistón (110) cuando la fuerza de
accionamiento de la presión del gas acciona el pistón (110) para
mover el primer extremo (146) de la válvula tubular (116) a fin de
que se aplique al anillo (80) de orificios para formar el sellado de
orificios.
8. Una herramienta de impacto (20), que
comprende:
un cuerpo (22) que tiene un paso longitudinal
central (26), un extremo de percusión y un extremo cerrado;
un pistón (110) alternativo en dicho paso
longitudinal central (26), teniendo dicho pistón (110) un primer
extremo (112) y un segundo extremo (114), estando abierto el primer
extremo (112) del pistón (110) a una cámara (72) de gas comprimido,
formada en el paso longitudinal central (26);
una válvula tubular (116) en el paso
longitudinal central (26), válvula tubular (116) que monta el pistón
(110) para movimiento deslizante a lo largo de la misma, y siendo
desplazable la válvula tubular (116) a lo largo del paso
longitudinal central (26) con relación al cuerpo (22);
un bloque (60) de válvulas de escape montado
adyacente al extremo cerrado del paso longitudinal central (26),
caracterizada porque la herramienta de
impacto comprende además:
una acanaladura anular (130) en el bloque (60)
de válvulas, dentro de la que ajusta una porción extrema (132) de
la válvula tubular (116), de manera que cuando la válvula tubular
(116) se acerca a la acanaladura anular (130), el fluido hidráulico
que está saliendo del agujero interior de la válvula tubular es
expulsado de la acanaladura anular (130) para amortiguar el
acercamiento de la válvula tubular al resalte.
9. La herramienta de impacto (20) de la
reivindicación 8, en la que dicho paso longitudinal central (26)
tiene una camisa (66) de pistón montada en su interior, teniendo la
camisa (66) de pistón un diámetro mayor que la válvula tubular
(116) y deslizando el pistón (110) en la camisa (66) de pistón por
una cámara (68, 72) de pistón entre la camisa (66) de pistón y la
válvula tubular (116), teniendo dicha camisa (66) de pistón unas
porciones primera y segunda, siendo la primera porción mayor que la
segunda porción, y disponiendo de modo deslizable una primera
porción (112) del pistón (110) que mira hacia el bloque (60) de
válvulas, estando montada una segunda porción (114) separable del
pistón (110) en la segunda porción de la camisa (66) de pistón, y
apoyando contra la primera porción (112) del pistón (110), formando
el pistón (110) unas cámaras primera (72) y segunda (68) de pistón
en las porciones primera y segunda de la camisa (66) de pistón,
respectivamente, por lo que la presión hidráulica introducida en la
segunda cámara (68) de pistón formada en un extremo de la segunda
porción (114) del pistón (110,) opuesta a la primera porción (112)
del pistón (110), hace que ambas porciones (112, 114) del pistón
(110) se acerquen al bloque (60) de válvulas.
10. La herramienta de impacto (20) de la
reivindicación 8, en la que la válvula tubular (116) tiene un
segundo extremo que se extiende hacia afuera más allá de un extremo
de la segunda porción (114) del pistón (110), opuesta a la primera
porción (112) del pistón (110), y una superficie (142) de resalte
sobre la válvula tubular (116), a la que se aplica la segunda
porción (114) del pistón (110) cuando las porciones (112, 114) del
pistón se alejan del bloque (60) de válvulas.
11. La herramienta de impacto (20) de la
reivindicación 10, en la que el segundo extremo de la válvula
tubular (116) asienta sobre una superficie de un anillo (80) de
orificios anular cuando la válvula tubular (116) se aleja del
bloque (60) de válvulas, y en la que una sección (150) de la
superficie exterior de válvula tubular en el segundo extremo de la
válvula tubular (116) ajusta dentro de una abertura anular (80D) del
anillo (80) de orificios, y en la que el segundo extremo de la
válvula tubular (116) tiene una superficie externa (152) que se
extiende hacia fuera y que une la sección (150) de la superficie
exterior que asienta sobre una superficie (154) del anillo (80) de
orificios después de que la sección (150) de la superficie exterior
forme una cámara (152A) con el anillo (80) de orificios para
atrapar fluido contra el mismo a fin de proporcionar un
amortiguamiento a medida que la superficie (152) que se extiende
hacia afuera de la válvula tubular (116) se acerca y se aplica al
anillo (80) de orificios.
12. La herramienta de impacto (20) de la
reivindicación 9, en la que dicha camisa (66) de pistón está
separada de una superficie interior del paso longitudinal (26) del
cuerpo (22) y está sellada para formar una porción (62) de cámara
de gas, abierta a la primera porción de la camisa (66) de
pistón.
13. Una herramienta de impacto (20), que tiene
un pistón (110) alternativo en un paso central (26) de un cuerpo
(22), haciéndose alternar el pistón (110) en el paso central (26) a
presión hidráulica en un primer extremo para comprimir gas en una
cámara (62, 72) en uno de sus segundos extremos, siendo desplazable
una válvula tubular (116) con relación al pistón (110) hasta una
posición abierta para aliviar la presión hidráulica en el primer
extremo del pistón (110), por lo que el gas comprimido acciona el
pistón (110) para empujar aceite a través de un anillo (80) de
orificios a fin de accionar una herramienta (98) y accionar la
válvula (116) para que asiente sobre una superficie (154) del
anillo (80) de orificios, caracterizada porque la válvula
tubular (116) tiene una superficie extrema (152) configurada para
formar una cámara (152A) con relación a la superficie (154) del
anillo (80) de orificios para atrapar aceite cuando se asienta la
válvula tubular (116), sangrando el aceite atrapado a medida que se
asienta la válvula (116) para amortiguar el contacto entre la
superficie extrema de la válvula (116) y la superficie (154) del
anillo de
orificios.
orificios.
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