ES2319334T3 - Conjunto de cabezal perforador para herramientas de perforacion por percusion accionadas mediante fluidos. - Google Patents
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Abstract
Conjunto de cabezal de perforación para herramientas de perforación por percusión accionadas mediante un fluido que comprende: un cabezal de percusión (1) que tiene una parte frontal (3) dotada de un vástago saliente que se extiende axialmente (32); ranuras que se extienden axialmente (36) en el vástago saliente (32) acoplables en deslizamiento con ranuras complementarias (35) formadas en una pinza de impulsión (4) de manera que se puede transmitir esfuerzo de rotación desde la pinza (4) al vástago saliente (32); medios de retención del cabezal (6, 7, 41, 42) en la pinza adaptados por acoplamiento con medios de retención complementarios (37, 51) en una parte ranurada del vástago saliente para retener dicho vástago saliente en el cabezal de perforación de manera que se proporciona soporte ranurado para transferir el par de rotación tanto por encima como por debajo de los medios de retención del cabezal de perforación; y medios de acoplamiento sobre la pinza (4) adaptadas para conectar la pinza (4) a un medio de impulsión (5) de la herramienta de perforación por percusión accionada mediante fluido, de manera que los medios de retención del cabezal comprenden, como mínimo, una abertura circular preferentemente una serie de aberturas sustancialmente circulares a través de la pared de la pinza de impulsión y una serie correspondiente de pasadores con bola frontal y los medios de retención complementarios comprenden, como mínimo, un rebaje formado por completo dentro de una ranura del vástago saliente, de manera que cuando el conjunto del cabezal de perforación es montado, los pasadores quedan alojados en las aberturas y se acoplan con las paredes internas superiores de los rebajes para retener el vástago saliente en el conjunto del cabezal de perforación.
Description
Conjunto de cabezal perforador para herramientas
de perforación por percusión accionadas mediante fluidos.
La presente invención se refiere a un conjunto
de cabezal perforador para herramientas de perforación accionadas
mediante fluidos. En particular, la invención se refiere a un
conjunto de cabezal perforador para utilizar en los martillos que
trabajan dentro de un orificio
("down-the-hole").
Algunos diseños de martillos perforadores
convencionales que trabajan dentro de un orificio y herramientas de
perforación por percusión accionadas mediante fluidos comprenden un
cilindro externo o manguito de desgaste externo dentro del cual
está montado un cilindro interno que a su vez establece contacto con
una culata de martillo. Un pistón alternativo deslizante coopera
con el cilindro interno y el conjunto de la culata, que cuando se
suministra aire a presión a través del conjunto de la culata actúa
con efecto de percusión sobre el cabezal perforador retenido
mediante una pinza en el manguito de desgaste externo.
De manera típica, el cilindro interno está
montado de forma coaxial con el manguito de desgaste externo. Un
pistón deslizante está montado con capacidad de desplazamiento
alternativo dentro del cilindro interno y del manguito de desgaste
externo a efectos de impactar en una pieza de martillo montada con
capacidad de movimiento deslizante en una pinza situada en un
extremo delantero del manguito de desgaste externo, de manera bien
conocida. Una válvula de pie queda dispuesta por encima de dicha
pieza de martillo.
La anterior solicitud de patente de la
solicitante actual publicada con el número WO 2004/013530 da a
conocer un martillo del tipo que funciona dentro de un orificio en
el que el cabezal tiene una parte de vástago alargada que en su
extremo superior tiene una cara de impacto anular (o yunque) contra
el que impacta el pistón, impartiendo una fuerza de percusión al
cabezal. Un extremo inferior del vástago del cabezal está dotado
exteriormente de una serie de ranuras separadas alrededor de la
circunferencia del vástago del cabezal y que se prolongan en
dirección axial. Las ranuras se acoplan con capacidad de
deslizamiento con otras ranuras complementarias formadas en la
pared interna de una pinza anular. La pinza está conectada por
roscado a la parte inferior o fondo del manguito de desgaste
externo. El cabezal queda retenido en el conjunto del martillo por
medio de un anillo de retención del cabezal que se aloja por encima
de la pinza y coopera con un escalón anular en el cabezal. Esto
impide que el cabezal pueda desprenderse del conjunto durante el
funcionamiento.
Durante el funcionamiento, el vástago del
cabezal está sometido a fuerzas debidas a la acción de percusión
del martillo y a un par de rotación procedente de la pinza. Esto
imparte momentos de flexión significativos sobre la parte superior
del vástago del cabeza, incrementando el riesgo de rotura del
vástago debido a grietas. Los cabezales de perforación son muy
caros de fabricar y de recuperar si se pierden en el orificio que se
está taladrando. Este es un problema significativo con los
cabezales de perforación de martillos convencionales que funcionan
dentro de un orificio lo que queda demostrado por el hecho de que
existe una serie de patentes dirigidas a medios de retención de un
cabezal roto dentro del conjunto del cabezal a efectos de impedir
que se desprenda del orificio que se está perforando. Son ejemplos
de estas patentes US 5.065.827, US 4.003.442 WO 96/15349, WO
98/05476 WO 03/062585 WO 03/062586 US 3.735.820, US 3.712.388.
No obstante, las invenciones que se dan a
conocer en las mencionadas patentes están dirigidas a los problemas
que tiene lugar después de que se ha roto el vástago del cabezal y
no a prevenir la rotura como cuestión principal.
Otras desventajas asociadas con las herramientas
de perforación con percusión convencionales, tales como martillos
que funcionan dentro de un orificio, es que el cabezal tiene una
parte de vástago larga que es cara de fabricar. La parte larga del
vástago es necesaria a efectos de proporcionar una parte anulada del
vástago de suficiente longitud para proporcionar suficiente soporte
para la transferencia del par de rotación y un área por encima de
las ranuras para retener el cabezal. En los martillos
convencionales, cuando el frontal del cabezal o cara de corte se ha
desgastado, el vástago puede encontrarse en buen estado pero dado
que forma una sola pieza con la cara de corte debe ser eliminado.
El desgaste prematuro del frontal de corte/cara de corte puede tener
lugar cuando se está realizando la perforación en roca muy abrasiva
o material que desgasta los elementos postizos o insertos de
carburo de tungsteno en el cabezal de corte. Con muchos martillos
convencionales existe la necesidad de disponer válvula de pie en el
cabezal. La válvula de pie es necesaria como parte integral del
funcionamiento del martillo, es decir, cuando el pistón se encuentra
en la posición de percusión la cámara de levantamiento inferior
está cerrada de forma estanca por el orificio del pistón y el
exterior de la válvula de pie. Si no fuera así el pistón no se
levantaría. La válvula de pie tiene tendencia a ocasionales roturas
lo cual conduce a pérdidas de tiempo.
Es un objetivo de la invención el dar a conocer
un sistema de montaje del cabezal para un martillo que funciona
dentro de un orificio
("down-the-hole") u otro
martillo de perforación por percusión accionado mediante fluido que
evita muchas de las desventajas de los sistemas anteriormente
conocidos tal como se ha indicado en lo anterior. También es un
objetivo de la invención dar a conocer un sistema de cabezal en el
que el vástago tiene una longitud menor que los vástagos de
perforación convencionales. También es un objetivo de la invención
dar a conocer medios de acoplamiento mejorados para el conjunto del
cabezal.
Según un primer aspecto, la invención da a
conocer un conjunto de cabezal de perforación para herramientas de
perforación por percusión accionadas mediante fluidos que comprende:
un cabezal de percusión que tiene una parte frontal dotada de un
vástago saliente que se extiende axialmente, ranuras axiales en el
vástago saliente acoplables con capacidad de deslizamiento con
ranuras complementarias formadas en una pinza de accionamiento de
manera que se puede transmitir un par de rotación desde la pinza al
vástago saliente, medios de retención del cabezal en la pinza
adaptados para acoplamiento con medios de retención complementarios
en la parte ranurada del vástago saliente a efectos de retener el
vástago saliente en el conjunto del cabezal de perforación y medios
de acoplamiento en la pinza adaptados para conectar la misma a
medios de impulsión de la herramienta de perforación por percusión
accionada mediante fluido.
Preferentemente, la pinza de impulsión está
dotada de una zona roscada adaptada para acoplarse con una rosca
complementaria en el extremo inferior de un manguito de desgaste de
la herramienta de perforación. De manera adecuada, las ranuras
axiales están formadas en una pared cilíndrica externa del vástago
saliente y se acoplan con ranuras complementarias formadas en el
interior de la pinza de impulsión.
De manera adecuada, los medios de retención del
cabeza comprenden, como mínimo una, pero preferentemente una serie
de aberturas a través de la pared de la pinza de impulsión y de
manera correspondiente una serie de piezas de retención del
cabezal, de manera que cuando el conjunto del cabezal es montado,
las piezas de retención del mismo quedan alojadas en las aberturas
y se acoplan con los medios de retención complementarios en la
parte ranurada del vástago saliente para retener a dicho vástago
saliente en el conjunto del cabezal de perforación.
De acuerdo con una primera realización de la
invención, las aberturas quedan constituidas como ranuras
parcialmente anulares que atraviesan la pared de la pinza de
impulsión y las piezas de retención del cabezal tienen forma
parcialmente anular y los medios de retención complementarios
comprenden un escalón anular formado en el extremo superior del
vástago saliente; de manera que cuando se monta el conjunto del
cabezal, las piezas de retención de forma parcialmente anular
quedan alojadas en las ranuras de forma parcialmente anular y
establecen contacto con la cara inferior del escalón anular
reteniendo el vástago saliente en el conjunto del cabezal de
perforación.
De acuerdo con una realización alternativa, las
aberturas quedan constituidas como aberturas sustancialmente
circulares que atraviesan la pared de la pinza de impulsión y las
piezas de retención del cabezal son pasadores con bola frontal y
los medios de retención complementarios comprenden una serie de
rebajes formados en el extremo superior del vástago saliente; de
manera que cuando el conjunto del cabezal es montado, los pasadores
con bola frontal quedan alojados en las aberturas circulares y
establecen contacto con las paredes internas superiores de los
rebajes, reteniendo el vástago saliente en el conjunto del cabezal
de perforación.
En una realización, por lo menos uno de los
rebajes del extremo superior del vástago saliente está constituido
de manera completa dentro de una ranura del vástago saliente.
Preferentemente, cada uno de los rebajes está formado de forma
completa dentro de una ranura correspondiente de las ranuras del
vástago saliente.
Según otro aspecto, la invención da a conocer un
martillo para trabajo dentro de un orificio que comprende un
manguito de desgaste externo cilíndrico, un pistón deslizante
montado para su movimiento alternativo dentro de un manguito de
desgaste externo para impactar en un cabezal de percusión de un
conjunto de cabezal de perforación situado en el extremo delantero
del manguito de desgaste externo, en el que el conjunto del cabezal
de perforación es el que se ha descrito en lo anterior.
El martillo puede ser un martillo convencional
para trabajo dentro de u orificio
("down-the-hole") o un martillo
de circulación inversa para trabajo asimismo dentro de un
orificio.
El cabezal de perforación objeto de la invención
tiene una serie de ventajas con respecto a los sistemas
convencionales. Dado que los medios de retención del cabezal dentro
de la pinza han sido desplazados a la parte ranurada del vástago
saliente, la presente invención permite un vástago más corto.
Además, el soporte ranurado para transferencia del par de rotación
está dispuesto tanto por encima como por debajo de los medios de
retención del cabezal. En el caso en el que los medios de retención
complementarios comprenden una serie de rebajes, cada uno de los
cuales está formado completamente dentro de una de las ranuras del
vástago saliente, se dispone un soporte ranurado para transferencia
del par de rotación en la totalidad de la longitud de la ranura.
El vástago saliente corto es más económico de
fabricar que los cabezales de perforación que tienen vástagos
largos. El vástago saliente está sometido a menores esfuerzos de
flexión debido a su longitud más corta y por lo tanto tiene menos
probabilidades de roturas por doblado asociadas a los vástagos más
largos utilizados en herramientas de perforación por percusión
convencionales. Como analogía, cuando se utiliza un martillo
manual, un clavo largo tiene muchas más probabilidades de doblarse
que un clavo corto. Como resultado, el vástago más corto es mucho
más resistente que los vástagos de cabezal convencionales.
Otra ventaja es que es mucho más económico
sustituir el cabezal en condiciones abrasivas, en comparación con
cabezales de perforación convencionales en los que el cabezal de
perforación lleva fijado un largo vástago. El vástago saliente
corto requiere una cantidad sustancialmente menor de material que
los vástagos convencionales largos. Además, con el cabezal de la
invención no hay necesidad de disponer válvula de pie en el cabezal.
La asociación entre la válvula de pie y el pistón según la técnica
anterior puede ser sustituida en la invención por la parte frontal
del pistón (8) que cierra de forma estanca en el casquillo (2) del
orificio. No obstante, es opcional la utilización o no de una
válvula de pie.
A continuación se describirán, haciendo
referencia a los dibujos adjuntos, dos realizaciones de un martillo
para funcionamiento dentro de un orificio, que tienen un sistema de
acoplamiento del cabezal de acuerdo con la invención.
La figura 1 es una vista en alzado y en sección
de un martillo para trabajo en el interior de un orificio
("down-the-hole") de acuerdo
con la primera realización de la invención, mostrando el pistón en
una posición separada del fondo;
La figura 2 es una vista en alzado y en sección
del martillo para trabajo en el interior de un orificio de la
figura 1 mostrando el pistón en la posición de impacto;
La figura 3 es una vista en alzado y en sección
del martillo para trabajo en el interior de un orificio de la
figura 1 mostrando el pistón en la posición superior de su
carrera;
La figura 4 es una vista en perspectiva con las
piezas desmontadas del sistema de acoplamiento del cabezal según la
invención;
La figura 5 es una vista en alzado y en sección,
a mayor escala, sustancialmente de la parte inferior de la figura
2;
La figura 6 es una vista en perspectiva con las
piezas desmontadas de una segunda realización de la invención;
La figura 7 es una vista en alzado y en sección,
a mayor escala de la parte inferior de un martillo para trabajo
dentro de un orificio, de acuerdo con la segunda realización de la
invención, mostrando el pistón en una posición separada del
fondo;
La figura 8 es una vista en alzado y en sección
a mayor escala de la parte inferior de un martillo para trabajo
dentro de un orificio según la figura 7, mostrando un pistón en la
posición de impacto;
La figura 9 es una vista en perspectiva con las
piezas desmontadas de una tercera realización de la invención;
La figura 10 es una vista en alzado y en sección
de la parte inferior del martillo para funcionamiento dentro de un
orificio según la tercera realización de la intención, mostrando el
pistón en la posición del impacto;
La figura 11 es una vista en sección del
martillo para trabajo dentro de un orificio de la figura 10 a lo
largo de la línea de corte X-X;
La figura 12 es una vista en alzado y en sección
de un martillo para el funcionamiento dentro de un orificio, de
circulación inversa, de acuerdo con la invención, mostrando el
pistón en una posición alejada del fondo;
La figura 13 es una vista en alzado y en sección
del martillo para trabajo dentro de un orificio, de circulación
inversa, de la figura 12, mostrando el pistón en la posición de
impacto;
La figura 14 es una vista en alzado y en sección
del martillo para funcionamiento dentro de un orificio, de
circulación inversa, de la figura 12, mostrando el pistón en la
posición superior de su carrera.
Haciendo referencia a los dibujos, una
realización del martillo para funcionamiento dentro de un orificio
según la invención comprende un manguito cilíndrico externo de
desgaste exterior (5). Un cilindro interno (25) está montado
coaxialmente dentro del manguito de desgaste externo (5). Un pistón
deslizante (8) está montado para movimiento alternativo dentro del
cilindro interno y del manguito de desgaste externo (5) para la
percusión del cabezal de martillo (1) situado en el extremo
delantero del manguito de desgaste externo (5) para ejercer una
fuerza de percusión en el cabezal de perforación. Se transfieren
esfuerzos de rotación desde el manguito de desgaste externo
rotativo (5) por medio de una pinza (4). El manguito de desgaste
está conectado por rosca a una cadena motriz de perforación
conectada a un motor de rotación en la instalación de perforación
de la superficie.
Haciendo referencia en particular a las figuras
4 y 5, la parte frontal (3) del conjunto del cabezal comprende el
cabezal de percusión (1) que está dotado de elementos postizos o
insertos (31) de carburo de tungsteno, de forma bien conocida. La
parte (3) frontal del cabezal está dotada de un vástago saliente
(32) que se extiende de forma axial. El vástago saliente (32) está
dotado de una parte anular que comprende una zona de escalón anular
inferior (32), una parte de escalón anular superior (37) y una parte
intermedia (50). Las partes superior e inferior anulares (33) y
(37) del escalón están dotadas de una serie de ranuras que se
extienden axialmente (36). La parte intermedia (50) no está dotada
de ranuras. Se aplica un par de rotación al frontal (3) del cabezal
de perforación a través de la pinza (4). La pinza cilíndrica hueca
(4) está mecanizada interiormente para proporcionar una serie de
ranuras internas axiales (35) en su pared interna que se acoplan con
las ranuras (36) del vástago (32) para transmitir el impulso de
rotación desde la pinza (4) al cabezal de perforación.
Una parte superior de la pinza (4) está roscada
exteriormente. La pinza (4) está dotada también de un escalón
anular externo (38) que actúa como tope cuando la pinza (4) es
roscada en el manguito de desgaste (5) tal como se describe más
adelante. Por encima del escalón (38) una serie de ranuras
parcialmente anulares (7) están mecanizadas a través de la pared de
la pinza (4) para recibir las piezas de retención parcialmente
anulares (6). En el conjunto de cabezal montado, las piezas (6) de
retención del cabezal se acoplan con la cara inferior del escalón
anular (37) formado en el extremo superior del vástago (32) para
retener el vástago saliente en el conjunto de cabezal de
perforación. La pinza (4) está roscada en el extremo inferior del
manguito de desgaste (5) y al proceder de este modo retiene las
piezas de retención (6) del cabezal en ranuras (7). Además, el
acoplamiento roscado de la pinza (4) con el manguito de desgaste (5)
posibilita la transmisión de par de rotación desde el manguito de
desgaste (5) a través de la pinza (4) al cabezal (1).
Un pistón alternativo (8) está montado para su
desplazamiento alternativo dentro del cilindro interno (25) y el
manguito de desgaste externo (5) para impactar con la cara superior
del escalón (37) para impartir una fuerza de percusión al cabezal.
Las ranuras (35) de la pinza (4) se acoplan con capacidad de
deslizamiento con las ranuras complementarias (36) del vástago (32)
de manera que la parte frontal (3) se desplaza axialmente con
respecto a la pinza durante la acción de percusión.
Una realización alternativa de la invención es
la que se muestra en las figuras 6, 7 y 8. Igual que antes, la
parte frontal (3) del conjunto del cabezal comprende el cabezal de
percusión (1) que está dotado con elementos postizos o insertos
(31) de carburo de tungsteno, de manera bien conocida. La parte del
frontal (3) del cabezal está dotada de un vástago saliente que se
extienden axialmente (32). El vástago saliente (32) comprende una
parte ranurada dotada de una serie de ranuras (36) que se extienden
axialmente y una serie de rebajes que se extienden axialmente o
fresados (47). Los rebajes (47) están dotados de paredes superiores
internas o escalones (51). El par de rotación se aplica a la parte
frontal (3) del cabezal de perforación con intermedio de la pinza
(4). La pinza cilíndrica hueca (4) está mecanizada interiormente
para proporcionar una serie de ranuras internas (35) que se
extienden axialmente sobre su pared interna, que se acoplan con las
ranuras (36) del vástago (32) para transmitir par de rotación desde
la pinza (4) al cabezal de perforación.
Por encima del escalón (38) una serie de
aberturas sustancialmente circulares (42) están mecanizadas a través
de la pared de la pinza (4) para recibir los pasadores con bola
frontal (41). En el conjunto de cabezal montado, los pasadores con
bola frontal (41) se acoplan con las paredes superiores internas o
escalones (51) de los rebajes o fresados (47) formados en el
extremo superior del vástago (32) para retener el vástago saliente
en el conjunto del cabezal de perforación. La pinza (4) está roscada
en el extremo inferior del manguito de desgaste (5) y al proceder
de este modo retiene los pasadores con bola frontal (41) en
aberturas (42). Además, el acoplamiento roscado de la pinza (4) con
el manguito de desgaste (5) posibilita la transmisión de par de
rotación desde el manguito de desgaste (5) con intermedio de la
pinza (4) al cabezal (1).
Otra realización de la invención se ha mostrado
en las figuras 9 a 11. En esta realización, el vástago saliente
(32) comprende una zona ranurada dotada de una serie de ranuras que
se extienden axialmente (36) y una serie de rebajes o fresados (47)
que se extienden axialmente. Cada uno de los rebajes (47) está
formado de modo completo dentro de una ranura correspondiente de
las ranuras (36) del vástago saliente (32). En la realización
mostrada en las figuras 9 a 11, un rebaje (47) queda formado en cada
ranura (36). No obstante, en realizaciones alternativas, no todas
las ranuras están dotadas de rebajes. Tal como se ha descrito en lo
anterior con referencia a las figuras 6 a 8, los pasadores con bola
(41) se utilizan para retener el vástago saliente en el conjunto
del cabezal de perforación.
En una realización de la invención, que tiene un
martillo de 4'' nominal que taladra orificios con dimensiones de 10
cm y superiores, el vástago saliente (32) tiene una longitud
comprendida entre 90 mm y 140 mm, preferentemente de unos 130 mm.
En contraste las partes de vástago largo de martillos convencionales
que trabajan dentro de un orificio, de dimensiones de perforación
similares, tienen de manera típica una longitud comprendida entre
200 mm y 260 mm. Por lo tanto, con la presente invención la longitud
del vástago (32) puede ser aproximadamente 30% hasta 50% menor que
la de los vástagos de los martillos convencionales que trabajan en
orificios.
El ciclo del martillo es el mostrado en las
figuras 1 a 3 y figuras 7 y 8. La figura 1 y la figura 7 muestran
el martillo en una posición separada del fondo. El pistón (8)
permite que el aire de escape atraviese el orificio (9) y el
orifico (10) del cabezal (1) hacia los orificios de salida frontales
(11). La figura 2, figura 5 y figura 8 muestran el martillo en
posición de percusión. El casquillo (2) está dispuesto en el
conjunto del cabezal en lugar de la válvula de pie para cooperar
con el frontal (20) del pistón. Se suministra aire a presión a la
cámara (13) con intermedio de la ranura del pistón (14) y un rebaje
del manguito de desgaste (15), hacia dentro de la cámara de presión
(12). El aire es cerrado de manera estanca por el frontal (20) de
pistón y el casquillo (2). De manera simultánea, la cámara superior
(16) se abre para dar salida a través de los orificios (9), (10) y
(11). Como resultado de ello, el pistón (8) se levanta. La figura 3
muestra el pistón (8) en la parte superior de su carrera. Dado que
el frontal (20) del pistón se encuentra fuera de contacto con el
casquillo (2), la cámara de levantamiento (12) está abierta para
permitir la salida a través del casquillo (2) y los orificios (10),
(11). La cámara superior (16) recibe aire a presión a través de las
aberturas (19) y los canales (17). La cámara (16) está cerrada de
forma estanca por la sonda distribuidora (18). Como resultado, el
pistón es obligado a su descenso impactando con el cabezal y
repitiendo el ciclo.
La disposición de la presente invención tiene la
ventaja de un fácil montaje de las piezas del sistema del cabezal
de
perforación. Las piezas pueden ser montadas desde arriba deslizando por las ranuras (36) del vástago saliente (32) hasta establecer contacto con las ranuras (35) de la pinza (40) de manera que el vástago se acopla dentro de la
perforación. Las piezas pueden ser montadas desde arriba deslizando por las ranuras (36) del vástago saliente (32) hasta establecer contacto con las ranuras (35) de la pinza (40) de manera que el vástago se acopla dentro de la
\hbox{pinza (4).}
A efectos de simplicidad el conjunto de cabezal
de perforación de la presente invención ha sido descrito en
relación con un martillo convencional para trabajo en el interior de
un orificio. No obstante, la invención es igualmente aplicable a un
martillo de trabajo dentro de un orificio con circulación inversa
tal como se describirá haciendo referencia a las figuras 12 a
14.
En un sistema de circulación inversa, los
fragmentos y residuos de roca son obligados hacia arriba a través
de un orificio de paso o tubo de muestra del propio taladro hacia la
superficie desde la cara inferior del orificio por la acción del
fluido de taladrado que recircula bajo presión. El fluido de
taladrado se hace circular de forma descendente en un espacio
anular dentro de la cadena de transmisión de perforación. Una
ventaja de la técnica de circulación inversa es que las formaciones
de roca son muestreadas de forma continua al tener lugar la
perforación y se puede recoger una muestra representativa para su
control en la superficie dado que la muestra retorna con rapidez
desde el fondo del orificio.
El martillo para trabajo dentro de un orificio,
de circulación inversa de la invención comprende un manguito
cilíndrico externo de desgaste exterior (105). Un cilindro interno
(125) está montado coaxialmente con el manguito de desgaste externo
(105). Un pistón deslizante (108) está montado para que tenga
movimiento alternativo dentro del cilindro interno y del manguito
de desgaste externo (105), impactando en el cabezal (101) del
martillo situado en el extremo delantero del manguito de desgaste
externo (105) ejerciendo una fuerza de percusión en el cabezal de
perforación. El diámetro interno del manguito de desgaste (105) es
tal que se dispone un intersticio anular (170) entre el manguito de
desgaste (105) y el cilindro interno (125).
De acuerdo con la invención, el cabezal de
perforación (101) está dotado de un vástago saliente que se extiende
axialmente (132). El vástago saliente (132) está dotado de una
parte ranurada que presenta una serie de ranuras que se extienden
axialmente (136). Una pinza cilíndrica hueca (104) está mecanizada
internamente para proporcionar una serie de ranuras internas que se
extienden axialmente (135) en su pared interior que se acoplan con
las ranuras (136) del vástago (132) para transmitir un impulso de
rotación desde la pinza (104) al cabezal de perforación. Las
ranuras (135), (136) están dimensionadas para proporcionar una serie
de pasos de fluidos (171) alrededor del cabezal de perforación
(101). El cabezal de perforación (101) puede quedar retenido en la
pinza (104) utilizando cualquiera de las disposiciones anteriormente
descritas con respecto al martillo convencional, es decir piezas de
retención de forma parcialmente anular o pasadores con bola
frontal.
La figura 13 muestra el martillo en la posición
de impacto, en la que el frontal (120) del pistón se encuentra en
contacto con el cabezal de perforación (101). Al inicio de la
carrera hacia arriba o de retorno del pistón (108), la cámara (116)
comunica directamente con los pasos (171) con intermedio de un
intersticio anular (172) alrededor del tubo central de muestras
(178) para dar salida al aire a presión. Cuando el aire a presión es
suministrado desde el intersticio anular (170) a través de las
aberturas cilíndricas internas (179), intersticio anular (180),
ranuras (173) del pistón y rebaje (174) del manguito de desgaste, la
cámara (176) es sometida a presión y se aplica una fuerza
ascendente al pistón (108). Como resultado, el pistón (108) se
levanta.
El movimiento hacia arriba continúa hasta que el
frontal (120) del pistón sale del contacto con el casquillo (102).
La figura 14 muestra el pistón (108) en la parte superior de su
carrera. El fluido a presión de la cámara (176) puede salir a
través del paso anular (171) que lleva a la ranura (175) y a
continuación a través de los pasos (177) del cabezal de perforación
(103). La parte principal del fluido de escape entra en el espacio
de perforación y circula a través de los orificios de retorno (111),
(110), (109) al aparato de captación de la superficie. La cámara
(116) recibe aire a presión a través de las aberturas (179),
intersticio anular (180) y ranuras (117). Asimismo, el intersticio
anular (172) está cerrado por un pistón (108) y el diámetro mayor
(181) del tubo de muestras (178). Como resultado de ello, el pistón
es obligado hacia abajo con percusión sobre el cabezal de
perforación y repitiendo el ciclo.
Las palabras "comprende/comprendiendo" y
las palabras "tiene/incluye" cuando se utilizan en la presente
descripción con respecto a la presente invención están destinadas a
especificar la presencia de las características, numerales, etapas
o componentes indicados pero no excluye la presencia o adición de
una u otras varias características, numerales, etapas, componentes
y grupos.
La materia que se da a conocer está destinada a
cubrir mediante las reivindicaciones adjuntas todas las
modificaciones que queden incluidas dentro del ámbito de las
mismas.
En el caso de que las características técnicas
mencionadas en cualquiera de las reivindicaciones están seguidas de
signos de referencia, estos signos de referencia han sido incluidos
con el único objetivo de incrementar la inteligibilidad de las
reivindicaciones y de acuerdo con ello, dichas señales de referencia
no tienen ningún efecto limitativo en el ámbito de los elementos
identificados a título de ejemplo por los mencionados signos de
referencia.
Claims (6)
1. Conjunto de cabezal de perforación para
herramientas de perforación por percusión accionadas mediante un
fluido que comprende: un cabezal de percusión (1) que tiene una
parte frontal (3) dotada de un vástago saliente que se extiende
axialmente (32); ranuras que se extienden axialmente (36) en el
vástago saliente (32) acoplables en deslizamiento con ranuras
complementarias (35) formadas en una pinza de impulsión (4) de
manera que se puede transmitir esfuerzo de rotación desde la pinza
(4) al vástago saliente (32); medios de retención del cabezal (6,
7, 41, 42) en la pinza adaptados por acoplamiento con medios de
retención complementarios (37, 51) en una parte ranurada del
vástago saliente para retener dicho vástago saliente en el cabezal
de perforación de manera que se proporciona soporte ranurado para
transferir el par de rotación tanto por encima como por debajo de
los medios de retención del cabezal de perforación; y medios de
acoplamiento sobre la pinza (4) adaptadas para conectar la pinza
(4) a un medio de impulsión (5) de la herramienta de perforación por
percusión accionada mediante fluido, de manera que los medios de
retención del cabezal comprenden, como mínimo, una abertura
circular preferentemente una serie de aberturas sustancialmente
circulares a través de la pared de la pinza de impulsión y una
serie correspondiente de pasadores con bola frontal y los medios de
retención complementarios comprenden, como mínimo, un rebaje
formado por completo dentro de una ranura del vástago saliente, de
manera que cuando el conjunto del cabezal de perforación es montado,
los pasadores quedan alojados en las aberturas y se acoplan con las
paredes internas superiores de los rebajes para retener el vástago
saliente en el conjunto del cabezal de perforación.
2. Conjunto de cabezal de perforación para
herramientas de perforación por percusión accionadas mediante un
fluido que comprende: un cabezal de percusión (1) que tiene una
parte frontal (3) dotada de un vástago saliente que se extiende
axialmente (32); ranuras que se extienden axialmente (36) en el
vástago saliente (32) acoplables en deslizamiento con ranuras
complementarias (35) formadas en una pinza de impulsión (4) de
manera que se puede transmitir esfuerzo de rotación desde la pinza
(4) al vástago saliente (32); medios de retención del cabezal (6,
7, 41, 42) en la pinza adaptados por acoplamiento con medios de
retención complementarios (37, 51) en una parte ranurada del
vástago saliente para retener dicho vástago saliente en el cabezal
de perforación de manera que se proporciona soporte ranurado para
transferir el par de rotación tanto por encima como por debajo de
los medios de retención del cabezal de perforación; y medios de
acoplamiento sobre la pinza (4) adaptadas para conectar la pinza
(4) a un medio de impulsión (5) de la herramienta de perforación por
percusión accionada mediante fluido, de manera que los medios de
retención del cabezal comprenden, como mínimo, una ranura
parcialmente anular preferentemente una serie de ranuras
parcialmente anulares (7) a través de la pared de la pinza de
impulsión y una serie correspondiente de piezas de retención del
cabezal de forma parcialmente anular (6) y los medios de retención
complementarias comprenden un escalón anular (37); de manera que
cuando el cabezal de perforación es montado, las piezas de
retención (6) del cabezal parcialmente anulares son alojadas en las
ranuras parcialmente anulares (7) y entran en contacto con la cara
inferior del escalón anular (37) reteniendo el vástago saliente en
el conjunto de cabezal de perforación.
3. Conjunto de cabezal de perforación según la
reivindicación 1 o 2, en el que la pinza de impulsión (4) está
formada con un roscado adaptado para acoplarse con un roscado
complementario del extremo inferior de un manguito de desgaste (5)
de la herramienta de perforación de manera tal que los medios de
retención (6, 7, 41, 42) del cabezal de perforación quedan
retenidos en la pinza (4) y las ranuras que se extienden axialmente
(36) quedan constituidas sobre una pared cilíndrica externa del
vástago saliente (32) y se acoplan con ranuras complementarias (35)
formadas interiormente en la pinza de impulsión (4).
4. Conjunto de cabezal de perforación según la
reivindicación 1, en el que los medios de acoplamiento
complementarios comprenden una serie de rebajes y cada rebaje (47)
está formado por completo dentro de una ranura correspondiente de
las ranuras (36) del vástago saliente (32).
5. Martillo para trabajar dentro de un orificio,
que comprende un manguito cilíndrico exterior de desgaste externo
(5), un pistón deslizante (8) montado para su movimiento alternativo
dentro del manguito de desgaste externo (5) para percusión sobre un
cabezal de percusión (1) de un conjunto de cabezal de perforación
situado en el extremo delantero del manguito de desgaste externo
(5) de manera que el conjunto de cabezal de perforación es un
conjunto según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
6. Martillo para trabajo en el interior de un
orificio según la reivindicación 5, en el que el martillo es un
martillo para trabajar en el interior de un orificio de circulación
inversa.
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