ES2716860T3 - Montaje de broca de martillo en fondo de liberación rápida - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Montaje de broca de martillo en fondo de liberación rápida

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un montaje de taladro percusivo y, en particular, aunque no exclusivamente, a un montaje de martillo en fondo en el que una broca está acoplada axialmente a un componente de accionamiento a través de una disposición de acoplamiento de liberación rápida que permite una separación axial rápida y fácil de la broca del componente de accionamiento.

Antecedentes de la técnica

La técnica de perforación percusiva con martillo en fondo (DTH) implica el suministro de un fluido presurizado a través de una cadena de perforación ubicada en la parte inferior de un agujero. El fluido actúa tanto para accionar la acción de perforación con martillo como para expulsar hacia atrás el polvo y las partículas resultantes de la acción de corte, hacia atrás a través del agujero a fin de optimizar el corte hacia adelante.

Típicamente, el montaje de taladro comprende una carcasa que se extiende entre un adaptador superior y una broca que, a su vez, está acoplada de forma liberable a un componente de accionamiento (comúnmente conocido como mandril o adaptador de accionamiento). La perforación se logra a través de una combinación de rotación y de traslación axial de la broca. La rotación se imparte a la broca desde el adaptador de accionamiento a través de estrías de acoplamiento intermedias. La acción percusiva axial de la broca se logra a través de un pistón que puede desplazarse axialmente entre el adaptador superior y la broca y se acciona por el fluido presurizado para golpear un extremo trasero de yunque de la broca. Una válvula de pie se extiende axialmente hacia atrás desde la broca para acoplarse con el pistón durante su carrera más avanzada para controlar tanto la carrera de retorno como proporcionar el escape del fluido a presión del cabezal de taladro que actúa para expulsar hacia atrás el material cortado desde la cara del orificio. Se describen taladros percutores DTH de ejemplo en los documentos WO 2008/051132 y WO 2013/104470.

Convencionalmente, la broca se retiene en el montaje y en contacto con el adaptador de accionamiento a través de un anillo de retención alojado dentro del montaje. Sin embargo, debido a las cargas significativas impartidas a la broca, es común que el cabezal de broca se corte del vástago de broca. Esto interrumpe la operación de perforación significativamente, ya que la perforación no se puede reanudar hasta que se recupere el cabezal de broca separado, ya que de lo contrario representa una barrera impenetrable para la perforación hacia adelante y, a su vez, dañaría significativamente una broca de reemplazo. Los documentos GB 2385869; US 2010/0263932; w O 2009/124051 y US 7.117.939 divulgan acoplamientos de accionamiento DTH que intentan retener un cabezal de taladro separado o "con vástago" en el montaje para que el cabezal pueda retraerse con la cadena de perforación para evitar problemas de recuperación. En particular, un manguito de retención se extiende axialmente entre el adaptador de accionamiento y el cabezal de broca para "atrapar" y retener el cabezal en caso de separación.

Sin embargo, estas disposiciones de acoplamiento de accionamiento convencionales son desventajosas por varias razones. Fundamentalmente, como resultado de la magnitud del par de torsión transmitido entre el adaptador de accionamiento y la carcasa de martillo, típicamente es muy difícil extraer el adaptador de accionamiento y "abrir" el montaje sin herramientas dedicadas que pueden no estar disponibles en el sitio. Las disposiciones de la técnica anterior se centran típicamente en la retención del cabezal de broca separado y, a su vez, comprometen la facilidad y el tiempo requeridos para la extracción e instalación de una broca de reemplazo que típicamente requiere un desmontaje parcial del montaje.

Un problema adicional con los montajes de acoplamiento convencionales es el desgaste acelerado de la totalidad o de parte de los componentes del acoplamiento que, a su vez, puede acelerar el desgaste o causar daños a otros componentes del montaje. En particular, los manguitos de retención descritos en los documentos GB 2385869 y US 2010/0263932 están bloqueados de forma rotativa en el adaptador de accionamiento. Debido a la configuración de estos acoplamientos, los componentes desgastados no se pueden reemplazar sin romper el adaptador de accionamiento y encontrar los problemas mencionados anteriormente. Por consiguiente, existe la necesidad de una disposición de acoplamiento de broca que resuelva los problemas anteriores y proporcione la extracción y la instalación rápidas y fáciles de una broca de reemplazo en el montaje de accionamiento.

Sumario de la invención

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un acoplamiento de accionamiento para un montaje de taladro percusivo en el que una broca se retenga de forma liberable en un componente de accionamiento rotativo del montaje a través de una disposición que permita un intercambio fácil y rápido de brocas de reemplazo sin tener que desmontar o desacoplar componentes adicionales e innecesarios que formen parte del montaje. Otro objetivo específico es proporcionar una disposición de acoplamiento en la que los componentes de acoplamiento estén aislados, en la medida de lo posible, de la transmisión del par de torsión entre los componentes de accionamiento y la broca y/o las fuerzas de compresión y de tracción resultantes de la acción de perforación con martillo.

Los objetivos se logran a través de i) un manguito de retención colocado alrededor y que se extiende axialmente entre la broca y el componente de transmisión de accionamiento (denominado en el presente documento "adaptador de accionamiento") que está aislado de las fuerzas de torsión rotativas durante el uso y ii) conexiones de retención respectivas (que se denominan en este documento formaciones de retención) proporcionadas en el adaptador de accionamiento, el manguito y la broca. Las formaciones acoplan y bloquean axialmente la broca en el montaje, a la vez que permiten un desacoplamiento axial fácil y rápido de la broca (a través de una separación axial hacia delante de la broca del montaje) sin tener que desacoplar el adaptador de accionamiento del resto del montaje, típicamente la carcasa de pistón. En particular, las formaciones de retención permiten además el desacoplamiento fácil y rápido del manguito de retención en el adaptador de accionamiento a través de un correspondiente movimiento de desacoplamiento hacia delante axialmente. De acuerdo con las implementaciones específicas, esta separación axial de la broca y el manguito se logra a través de una simple rotación del manguito y/o broca en relación con el resto del montaje. En particular, los presentes objetivos se logran a medida que la broca se acopla al adaptador de accionamiento exclusivamente por las formaciones de retención presentes en el adaptador de accionamiento, el manguito de retención y la broca. Es decir, la presente disposición de acoplamiento carece de cualquier componente adicional de retención de la broca, incluidos, por ejemplo, collares, anillos, anillos divididos, arandelas y similares que de lo contrario actuarían para atrapar axialmente la broca en el montaje, como son comunes a las disposiciones de acoplamiento convencionales del tipo descrito en los documentos GB 2385869 y US 2010/0263932. Además, la presente disposición de manguito comprende formaciones de retención que pueden desacoplarse fácilmente del adaptador de accionamiento a través de un movimiento de desacoplamiento hacia delante axial del manguito en relación con el adaptador de accionamiento. Esto es en contraste con los montajes de retención mencionados anteriormente en los que el manguito comprende respectivas regiones de contrafuerte en su extremo trasero que se acoplan al adaptador de accionamiento y permiten el desacoplamiento exclusivamente mediante el movimiento del manguito en la dirección opuesta hacia atrás axialmente hacia la cadena de perforación.

Por consiguiente, se requiere que los adaptadores de accionamiento convencionales se desacoplen de la cadena de perforación para permitir esto.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un montaje de taladro percutor en fondo que tiene un extremo de corte delantero axialmente y un extremo de conexión trasero axialmente para acoplarse a una cadena de perforación, comprendiendo el montaje una broca colocada en extremo de corte que tiene un cabezal de corte y un vástago, estando una parte orientada hacia fuera radialmente del vástago que comprende primeras conexiones de retención, una carcasa alargada para proporcionar un alojamiento para un pistón que pueda desplazarse hacia atrás y hacia delante axialmente para golpear un extremo trasero de yunque del vástago; un adaptador de accionamiento anular proporcionado en un extremo delantero axialmente de la carcasa, el vástago alojado y extendiéndose axialmente a través del adaptador de accionamiento, estando una parte orientada hacia fuera radialmente del adaptador de accionamiento que comprende segundas conexiones de retención; un manguito de retención colocado alrededor y extendiéndose axialmente entre la parte respectiva del vástago y el adaptador de accionamiento, comprendiendo el manguito terceras conexiones de retención colocadas en un extremo delantero del manguito y cuartas conexiones de retención colocadas en un extremo trasero del manguito para acoplarse cooperativamente respectivamente las primeras y segundas conexiones de retención para acoplar axialmente la broca al adaptador de accionamiento; caracterizado por que las primeras y terceras conexiones están configuradas para desacoplarse entre sí axialmente y permitir el desacoplamiento axial de la broca del manguito a través de un movimiento hacia delante axialmente de la broca en relación con el adaptador de accionamiento; las segundas y cuartas conexiones están configuradas para desacoplarse entre sí axialmente y permitir el desacoplamiento axial del manguito desde el adaptador de accionamiento a través de un movimiento hacia delante axialmente del manguito en relación con el adaptador de accionamiento; de modo que el acoplamiento axial de la broca al adaptador de accionamiento se proporciona exclusivamente a través del acoplamiento entre las respectivas primeras y terceras y segundas y cuartas conexiones de retención.

Opcionalmente, una parte orientada hacia fuera radialmente del adaptador de accionamiento comprende quintas conexiones de retención y una parte orientada hacia dentro radialmente de la carcasa comprende las sextas conexiones de retención que acoplan cooperativamente las quintas conexiones de retención y acoplan de forma liberable axialmente el adaptador de accionamiento a la carcasa. Una disposición de este tipo es ventajosa para permitir el intercambio de un adaptador de accionamiento desgastado que tenga una vida útil diferente al manguito de retención y la broca.

De acuerdo con la presente invención, el desacoplamiento axial de las primeras y terceras y segundas y cuartas conexiones de retención es posible sin el requisito de desacoplar axialmente las quintas y sextas conexiones de retención. Por consiguiente, la presente invención es ventajosa para evitar la necesidad de herramientas dedicadas a romper el adaptador de accionamiento y la carcasa y permitir el intercambio rápido y fácil de brocas desgastadas en el lugar por parte del personal de las operaciones de perforación. Es decir, la broca se puede desacoplar fácilmente mediante una rotación simple y un movimiento de deslizamiento axial.

Adicionalmente, la presente disposición de manguitos es ventajosa para permitir un desacoplamiento independiente hacia adelante axialmente del manguito, ya que la tasa de desgaste del manguito es típicamente mayor que el adaptador de accionamiento y, por lo tanto, el personal de servicio no necesita desmontar el adaptador de accionamiento innecesariamente. Esto se logra cuando al menos una parte de las cuartas y opcionalmente las segundas conexiones de retención están "abiertas" en la dirección hacia adelante axialmente para permitir que un extremo trasero del manguito pase axialmente sobre un extremo delantero axialmente del adaptador de accionamiento durante el acoplamiento y el desacoplamiento.

Opcionalmente, las primeras y terceras conexiones de retención comprenden conexiones de bayoneta formadas como disposiciones de ranura y lengüeta. Opcionalmente, las segundas y cuartas conexiones de retención comprenden conexiones de bayoneta formadas como disposiciones de ranura y lengüeta. Opcionalmente, las primeras y terceras conexiones de retención comprenden roscas de tornillo. Opcionalmente, las segundas y cuartas conexiones de retención comprenden roscas de tornillo.

Preferentemente, cada ranura comprende un primer canal que se extiende axialmente que se cierra en cada extremo axial y un segundo canal que se extiende axialmente que se cierra en un primer extremo y se abre en un segundo extremo, los primeros y segundos canales están separados circunferencialmente e interconectados por un pasaje que se extiende circunferencialmente, la lengüeta puede deslizarse dentro del pasaje y los primeros y segundos canales. Dicha disposición representa un acoplamiento de tipo bayoneta en el que una lengüeta puede moverse dentro de un perfil estriado para proporcionar un desacoplamiento fácil y rápido de dos componentes.

Preferentemente, los componentes del montaje comprenden una pluralidad de lengüetas y ranuras distribuidas circunferencialmente alrededor de un eje longitudinal que se extiende a través del montaje.

Preferentemente, el montaje comprende además unas primeras estrías proporcionadas en una región orientada hacia fuera radialmente del vástago y unas segundas estrías proporcionadas en una región orientada hacia dentro radialmente del adaptador de accionamiento para acoplar las primeras estrías a fin de proporcionar la transferencia del accionamiento rotativo desde el adaptador de accionamiento a la broca.

Opcionalmente, la broca se acopla axialmente al adaptador de accionamiento exclusivamente a través del contrafuerte entre cada terminal y los extremos cerrados de los respectivos primeros canales. Por consiguiente, el manguito se configura como una pieza de desgaste y se puede intercambiar fácilmente cuando se use sin el requisito de desacoplar el adaptador de accionamiento de la carcasa, lo que típicamente puede tener una vida útil más larga. De forma alternativa, la broca se puede acoplar axialmente al adaptador de accionamiento exclusivamente a través del contrafuerte entre cada terminal y los extremos cerrados de los respectivos primeros canales de las primeras y terceras conexiones y entre las roscas de tornillo de las segundas y cuartas conexiones.

Ventajosamente, el presente montaje carece de cualquier anillo de retención adicional colocado radialmente entre la carcasa y el vástago para retener de otro modo axialmente la broca en el adaptador de accionamiento (siendo una disposición de este tipo convencional a los montajes de la técnica anterior). Las dimensiones relativas de la presente broca, el manguito de retención y el adaptador de accionamiento están configurados para permitir que la broca se deslice axialmente desde el adaptador de accionamiento cuando las conexiones de retención se manipulen a los respectivos estados desacoplados.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato de perforación para la perforación percusiva de roca que comprende una cadena de perforación formada por una pluralidad de tubos de perforación acoplados de extremo a extremo y un montaje de taladro como se reivindica en el presente documento unido de forma liberable en un extremo delantero axialmente de la cadena de perforación.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirá un modo de realización de la presente invención, a modo de ejemplo solamente, y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una vista en sección transversal axial de un montaje de taladro percutor en fondo de acuerdo con una implementación específica de la presente invención;

la figura 2 es una vista en perspectiva en sección transversal del extremo de perforación del montaje de taladro de la figura 1 en el que la broca se retiene en el montaje mediante un manguito de retención y las respectivas formaciones de retención proporcionadas en el manguito, una broca y un adaptador de accionamiento;

la figura 3 es una vista adicional en perspectiva en sección transversal del montaje de la figura 2 con la broca ilustrada en una posición de no perforación hacia delante axialmente;

la figura 4 es una vista en perspectiva externa del montaje de la figura 2, con el manguito de retención extraído con fines ilustrativos;

la figura 5 es una vista parcial en perspectiva recortada del manguito de retención de la figura 2;

la figura 6 es una vista en perspectiva en sección transversal del extremo de perforación del montaje de taladro de la figura 1 en el que la broca se retiene en el montaje mediante un manguito de retención y las respectivas formaciones de retención proporcionadas en el manguito, una broca y un adaptador de accionamiento de acuerdo con una implementación específica adicional;

la figura 7 es una vista adicional en perspectiva en sección transversal del montaje de la figura 6 con la broca ilustrada en una posición de no perforación hacia delante axialmente;

la figura 8 es una vista en perspectiva externa del montaje de la figura 6, con el manguito de retención extraído con fines ilustrativos;

la figura 9 es una vista parcial en perspectiva recortada del manguito de retención de la figura 6;

la figura 10 es una vista en perspectiva en sección transversal del extremo de perforación del montaje de taladro de la figura 1 en el que la broca se retiene en el montaje mediante un manguito de retención y las respectivas formaciones de retención proporcionadas en el manguito, una broca y un adaptador de accionamiento de acuerdo con una implementación específica adicional;

la figura 11 es una vista adicional en perspectiva en sección transversal del montaje de la figura 10 con la broca ilustrada en una posición de no perforación hacia delante axialmente;

la figura 12 es una vista en perspectiva externa del montaje de la figura 10, con el manguito de retención extraído con fines ilustrativos;

la figura 13 es una vista parcial en perspectiva recortada del manguito de retención de la figura 10.

Descripción detallada del modo de realización preferente de la invención

Con referencia a la figura 1, un montaje de taladro percutor de fondo (DTH) 100 comprende una carcasa cilíndrica sustancialmente hueca 101 que tiene un extremo trasero axialmente 101a y un extremo delantero axialmente 101b. Un adaptador superior 102 está al menos parcialmente alojado dentro del extremo trasero 101a de la carcasa 101, mientras que una broca 105 está al menos parcialmente alojada dentro del extremo delantero de carcasa 101b. La broca 105 comprende un eje alargado 106 que tiene un pasaje interno 116. Se proporciona un cabezal de broca 107 en un extremo delantero del eje 106 y comprende una pluralidad de botones de corte resistentes al desgaste 108. Una cara trasera axialmente 117 del eje 106 representa un extremo de yunque de la broca 105.

Un cilindro distribuidor 121 se extiende axialmente dentro de la carcasa 101 y en contacto con una superficie de carcasa sustancialmente cilíndrica orientada hacia dentro 112 que define una cavidad interna que se extiende axialmente. Un pistón alargado sustancialmente cilíndrico 103 se extiende axialmente dentro del cilindro 121 y de la carcasa 101 y puede desplazarse hacia adelante y hacia atrás a lo largo del eje longitudinal central 109 que se extiende a través del montaje 100. El pistón 103 comprende un extremo trasero axialmente 114 y un extremo delantero axialmente 115. Un orificio interno 113 se extiende axialmente entre los extremos 114, 115.

Una válvula de pie 104 sobresale axialmente hacia atrás desde el extremo de yunque del eje de la broca 106 y comprende una configuración en general cilíndrica que tiene un extremo trasero 119 y un extremo delantero 122. Un pasaje interno 118 se extiende axialmente entre los extremos 119, 122 en comunicación fluida con el pasaje de broca 116 y el orificio de pistón 113. En particular, una región delantera axialmente de la válvula de pie 104 está integrada y bloqueada axialmente dentro de la región del extremo trasero de yunque del eje de broca 106. En particular, poco más de la mitad de la longitud axial de la válvula de pie 104 se extiende hacia atrás desde el extremo de yunque 117.

La carcasa 101 y el cilindro distribuidor 121 definen la cámara interna que tiene una región trasera axialmente 111a y una región delantera axialmente 111b. El pistón 103 puede desplazarse axialmente de forma recíproca dentro de las regiones de cámara 111a, 111b. En particular, se entrega un fluido presurizado al montaje de taladro 100 a través de una cadena de perforación (no mostrada) acoplada al adaptador superior 102. El cilindro distribuidor 121 y el adaptador superior 102 controlan el suministro del fluido a las regiones de cámara 111a, 111b. En particular, y como se apreciará, con el fluido suministrado a la región trasera axialmente 111a, el pistón 103 se fuerza axialmente hacia la broca 105 de modo que el extremo delantero de pistón 115 golpea el extremo de yunque de broca 117 para proporcionar la acción de perforación percusiva a los botones de corte 108. Luego se suministra fluido a la región de cavidad delantera 111b para forzar el pistón 103 axialmente hacia atrás hacia el adaptador superior 102. Con el pistón 103 en la posición más adelantada axialmente, la válvula de pie 104 se acopla dentro del orificio de pistón 113 para aislar y cerrar la comunicación de fluido entre el pasaje de broca 116 y la región de cavidad 111b. A medida que el pistón 103 se desplaza axialmente hacia atrás, el extremo de pistón 115 limpia el extremo de válvula de pie 119 para permitir que el fluido presurizado fluya dentro del pasaje de broca 116 y salga del cabezal de broca 107 a través de los canales de expulsión 120. Por consiguiente, el suministro distribuido de fluido a las regiones de cavidad 111a, 111b crea la acción de desplazamiento rápido y recíproco del pistón 103 que, a su vez, debido al contacto de acoplamiento repetido con la válvula de pie 104, proporciona un escape pulsante de fluido presurizado en el cabezal de broca 107 como parte de la acción de perforación percusiva.

Un adaptador de accionamiento 110 (denominado de forma alternativa mandril de accionamiento) se coloca en el extremo de corte del montaje 100 y, en particular, para rodear el eje de broca 106. El adaptador de accionamiento 110 comprende un extremo delantero axialmente 110a colocado hacia el cabezal de broca 107 y un extremo trasero axialmente 110b alojado dentro de una región delantera axialmente de la carcasa 101. El adaptador de accionamiento con forma de manguito 110 está acoplado en contacto con el eje de broca 106 a través de una pluralidad de estrías de acoplamiento (ilustradas en la figura 2) que se extienden tanto axial como radialmente en una superficie orientada hacia fuera radialmente 204 del eje de broca 106 y una superficie orientada hacia dentro radialmente 205 del adaptador de accionamiento 110. Con el montaje 100 acoplado en un extremo delantero axialmente de la cadena de perforación (no mostrada), el accionamiento rotativo al cabezal de broca 107 se transmite a través de la carcasa 101 y del adaptador de accionamiento 110 a la broca 105.

La broca 105 se retiene axialmente en el montaje 100 a través de un manguito de retención 123 que se extiende alrededor del eje de broca 106 y de una región delantera axialmente del adaptador de accionamiento 110. En particular, un extremo trasero axialmente 123b del manguito 123 se coloca en contacto con el extremo delantero de carcasa 101b y un extremo de manguito delantero axialmente 123a se coloca en contacto con el cabezal de broca 107.

Las figuras 2 a 5 ilustran el modo de realización preferente de la presente invención en el que la broca 105 se retiene axialmente en el montaje 100 mediante una pluralidad de formaciones de retención (proporcionadas en la broca 105, el manguito 123 y el adaptador de accionamiento 110) formadas como conexiones de tipo bayoneta. En particular, una región trasera axialmente 207 del cabezal de broca 107 es sustancialmente cilíndrica y comprende una pluralidad de ranuras distribuidas circunferenciales. Las ranuras se dividen en una pluralidad de canales que se extienden axialmente 202 y que tienen los extremos delanteros 305 y traseros 304 cerrados. Un pasaje que se extiende circunferencialmente 403 proporciona comunicación entre cada canal 202 y un segundo canal que se extiende axialmente 401. El canal 401 está cerrado en un extremo delantero axialmente 406 pero abierto en un extremo trasero axialmente 404.

De manera similar, una superficie externa en una región delantera axialmente del adaptador de accionamiento 110 comprende ranuras correspondientes representadas por una pluralidad de canales que se extienden axialmente 203 que tienen extremos delanteros 307 y traseros 306 cerrados. Un pasaje 402 proporciona comunicación con un segundo canal que se extiende axialmente 400 que tiene un extremo trasero cerrado 405 y un extremo delantero abierto 404. Los canales de broca 202, 401 están alineados coaxialmente con los respectivos canales de adaptadores de accionamiento 203, 400 de modo que los extremos abiertos 404 de cada canal 400, 401 se acoplan para alinearse como un canal continuo que se extiende desde el cabezal de broca 107 hasta el adaptador de accionamiento 110.

El manguito de retención 123 comprende un primer conjunto de lengüetas que se extienden radialmente 200 distribuidas circunferencialmente y que se extienden radialmente hacia dentro desde una superficie de manguito orientada hacia dentro 500. Se proporcionan lengüetas 200 en el extremo delantero de manguito 123a. Se proporciona un segundo conjunto correspondiente de lengüetas 201 en el extremo de manguito trasero axialmente 123b con los dos montajes de lengüetas 200, 201 alineados en las mismas posiciones circunferenciales en la superficie 500. Cada lengüeta delantera 200 puede recibirse y deslizarse dentro de los canales de broca 202, 401 y del pasaje 403. De manera similar, cada lengüeta trasera 201 puede recibirse y deslizarse dentro de los canales de adaptadores de accionamiento 203, 400 y del pasaje de adaptadores de accionamiento 402.

Un collar anular 206 sobresale radialmente hacia fuera desde la superficie externa del adaptador de accionamiento 110 y está colocado en una región media axial aproximada entre los extremos delanteros y traseros 110a, 110b. El collar 206 está configurado para colocarse en contacto cercano con el extremo trasero de manguito 123b. De manera similar, el extremo de manguito delantero axialmente 123a está configurado para posicionarse en contacto cercano con una región trasera axialmente 310 del cabezal de broca 107.

La figura 2 ilustra la broca 105 asegurada en posición durante la operación de perforación que se acopla axialmente en contacto total con el adaptador de accionamiento 110. Es decir, las lengüetas de manguito traseras 201 están colocadas hacia el collar de adaptador de accionamiento 206. En particular, una superficie de lengüeta trasera 309 está colocada cerca (y opcionalmente en contacto cercano con) el extremo trasero de canal 306. De manera similar, una superficie orientada hacia delante 311 de lengüetas delanteras 200 está acoplada cerca de (y opcionalmente en contacto cercano con) el extremo delantero 305 del canal 202. Una disposición de este tipo es ventajosa para proporcionar una configuración compacta axialmente. Se proporciona un reborde que se extiende radialmente 301 en el extremo de adaptador de accionamiento delantero axialmente 110a y comprende una superficie anular orientada hacia delante 300. La superficie de extremo de adaptador de accionamiento 300 está acoplada al contacto con la superficie anular orientada hacia atrás 302 del cabezal de broca 107 que se define por un reborde anular que se extiende radialmente 303 formado en un extremo trasero axialmente del cabezal de broca 107. Con la broca 105 completamente acoplada axialmente contra el adaptador de accionamiento 110 mostrada en la figura 2 (con el adaptador de accionamiento y los rebordes de broca 301, 303 acoplados en contacto), el manguito 123 está aislado de las fuerzas de compresión axial transmitidas a través del adaptador de accionamiento 110 y del cabezal de broca 107. Es decir, el manguito 123 no está bloqueado axialmente en su posición entre el collar 206 y la región de cabezal de taladro 310 y no está colocado bajo carga. Las lengüetas 201, 200 pueden hacer por lo tanto movimientos de deslizamiento axiales cortos dentro del respectivo canal 203, 202.

La figura 3 ilustra la broca 105 en una posición axialmente hacia delante en relación con el adaptador de accionamiento 110. En particular, la broca 105 se retiene axialmente en el adaptador de accionamiento 110 exclusivamente a través de la interacción entre los canales 202, 203 y las respectivas lengüetas 200, 201. Por ejemplo, cuando el cabezal de broca 107 se baja hacia abajo a través del agujero o se retrae hacia atrás desde la cara de corte, la broca 105 puede deslizarse axialmente desde la posición de la figura 2 a la posición de la figura 3 bajo la gravedad. El cabezal de broca 107 se retiene en el adaptador de accionamiento 110, ya que una cara trasera 210 de cada lengüeta delantera 200 entra en contacto con el extremo de canal 304 y una superficie orientada hacia atrás 307 del reborde de adaptador de accionamiento 301 está acoplada en contacto con una cara delantera 308 de cada lengüeta trasera 201.

Después de la operación de perforación y con la broca 105 en la posición "suelta" de la figura 3, la broca 105 se puede desacoplar fácilmente del montaje 100 mediante la rotación del manguito 123 alrededor del eje 109 de modo que las lengüetas 200, 201 se desplazan en una dirección circunferencial desde los respectivos canales 202, 203 a lo largo de los pasajes 403, 402 a los canales 401, 400. La broca 105 se puede empujar axialmente hacia adelante para permitir que las lengüetas 200, 201 se deslicen fuera de los respectivos canales 401, 400 a través de los respectivos extremos abiertos de canal 404.

Es importante destacar que el montaje 100 carece de anillos de acoplamiento, collares, juntas o componentes de retención adicionales que sean convencionales dentro de la técnica y estén colocados típicamente para extenderse radialmente entre una parte trasera axialmente 208 del eje de broca 106 y una región delantera 209 de la carcasa 101. Por lo tanto, el eje de broca 106 puede deslizarse axialmente a través del adaptador de accionamiento 110 con las lengüetas 200, 201 colocadas dentro de los respectivos canales 401, 400. En particular, un diámetro externo del eje de broca 106 es menor que el diámetro interno del adaptador de accionamiento 110 a lo largo de toda la longitud axial del eje de broca 106 y del adaptador de accionamiento 110 para permitir este desacoplamiento axial.

Se proporciona un rebaje anular 211 en una superficie orientada hacia dentro radialmente de la carcasa 101 para retener una junta de retención de pistón (no mostrada) que está configurada para evitar que el pistón 103 caiga axialmente de la carcasa 101 cuando se extraiga la broca 105. Sin embargo, la junta de retención de pistón no se extiende radialmente sobre el eje de broca 106, lo que de otro modo impediría que la broca 105 se extraiga hacia adelante axialmente después de la rotación del manguito 123.

De acuerdo con el modo de realización de las figuras 2 a 5, el manguito 123 puede moverse de manera axial y rotatoria libre dentro de las respectivas ranuras proporcionadas en la broca 105 en el adaptador de accionamiento 110 y no está bloqueado axial o radialmente en la broca 105 o en el adaptador de accionamiento 110 por componentes adicionales.

Las figuras 6 a 9 ilustran un modo de realización adicional de la presente invención en la que las formaciones que retienen axialmente la broca 105 en el montaje 100 comprenden i) roscas de tornillo en una región delantera axialmente y ii) acoplamientos de bayoneta en una región trasera axialmente. En particular, las roscas de tornillo 601 están formadas en la superficie orientada hacia fuera radialmente de la región de broca 207 hasta el cuerpo con las correspondientes roscas de tornillo 600 proporcionadas en la superficie orientada hacia dentro 500 del manguito 123 en una región hacia el extremo de manguito delantero axialmente 123a. Las roscas de broca 601 se extienden axialmente hacia delante desde la superficie anular 302 colocadas axialmente en la unión del cabezal de broca 107 y el eje de broca 106. Las roscas 601 terminan en una posición axial para proporcionar una región de superficie anular 602 que carece de roscas 601. Con la broca 105 completamente acoplada contra el adaptador de accionamiento 110 como se ilustra en la figura 6, las roscas de manguito 600 se colocan axialmente para que se asienten sobre la región de superficie de broca 602. La región delantera axialmente del adaptador de accionamiento 110 comprende las ranuras y canales distribuidos circunferencialmente como se detalla en referencia al modo de realización de las figuras 2 a 5. De manera similar, el extremo trasero axialmente del manguito de retención 123 comprende las mismas lengüetas 201 que sobresalen radialmente hacia dentro desde la superficie interna de manguito 500. Por consiguiente, cuando se encuentra en un estado de no perforación (como se ilustra en la figura 7), el cabezal de broca 107 se retiene axialmente en el adaptador de accionamiento 110 a través del contacto de acoplamiento entre el reborde de adaptador de accionamiento 301 con las lengüetas de manguito 201 además del contacto de acoplamiento entre las roscas de broca 601 y las roscas de manguito 600.

La broca 105 se puede desacoplar fácilmente del montaje 100 en primer lugar a través del movimiento de cada lengüeta 201 dentro de los respectivos canales 203, 400 y del pasaje 402 para desacoplar el manguito 123 conectado y la broca 107 del adaptador de accionamiento 110. En segundo lugar, la broca 107 es la que luego se separa del manguito 123 al hacer rotar la broca 107 sobre el eje 109 para permitir que las roscas 601, 600 se desacoplen a través de la interconexión. Al igual que con el modo de realización de las figuras 2 a 5, el manguito 123 está aislado de las fuerzas compuestas axiales resultantes del pistón 106 que golpea la broca de pistón 103. Esto se logra de manera similar por las dimensiones axiales relativas (en particular la longitud) del manguito 123 (y sus componentes 600, 201 asociados) y las posiciones relativas correspondientes de las formaciones de retención 601, 203, 400, 402 correspondientes. En particular, el extremo de manguito delantero axialmente 123a se coloca en contacto cercano con la región trasera de cabezal de broca cercana 603, mientras que el extremo trasero de manguito 123b correspondiente está colocado en contacto cercano con el collar de adaptador de accionamiento 206.

Las figuras 10 a 13 ilustran un modo de realización adicional de la presente invención que es efectivamente la configuración inversa del modo de realización de las figuras 6 a 9 en la que la broca 105 se retiene en el montaje 100 a través de acoplamientos formados por formaciones de tipo bayoneta y formaciones de rosca de tornillo. De acuerdo con el modo de realización adicional de las figuras 10 a 13, las roscas de tornillo 1001 se proporcionan en una superficie orientada hacia fuera radialmente del adaptador de accionamiento 110 para extenderse axialmente inmediatamente detrás de la cara anular delantera de adaptador de accionamiento 300. La roscas de adaptador de accionamiento 1001 terminan axialmente en la región 1005 de modo que la región de superficie inferior de adaptador de accionamiento orientada hacia fuera 1005 carece de roscas 1001. Una parte trasera axialmente de la región de superficie 1005 se termina con un reborde anular 1002. Las roscas de tornillo 1000 correspondientes se proporcionan en la superficie de manguito orientada hacia dentro radialmente 500 en una posición axialmente hacia el extremo trasero de manguito 123b. Con la broca 105 acoplada completamente contra el adaptador de accionamiento 110 (como se muestra en la figura 10), las roscas de manguito 1000 se colocan sobre la región de superficie 1005 y se alojan entre los extremos de rosca 1004 y el reborde 1002. Un collar 1003 sobresale radialmente hacia el interior desde la superficie de manguito 500 hasta el reborde de adaptador de accionamiento apoyado axialmente 301. La región delantera axialmente del manguito 123 comprende las lengüetas 200 y la región de cabezal de broca 207 comprende las ranuras correspondientes como se detalla con el modo de realización de las figuras 2 a 5 para proporcionar las formaciones de retención de tipo bayoneta. Por consiguiente, la broca 105 se retiene exclusivamente en el montaje 100 a través de la cooperación entre las formaciones de retención de bayoneta delanteras axialmente y las roscas de tornillo traseras axialmente proporcionadas en la respectiva broca 105 y en el adaptador de accionamiento 110. Para desacoplar la broca 105 del adaptador de accionamiento 110 (donde la broca 105 se mueve a la posición de la figura 11), se permite que cada lengüeta 200 se deslice axialmente hacia atrás dentro de cada canal 202 y dentro de cada canal 401 a través de cada pasaje 403. Posteriormente, el manguito de retención 123 puede entonces desacoplarse del adaptador de accionamiento 110 a través de la cooperación entre las respectivas roscas 1000, 1001.

De acuerdo con todos los modos de realización de las figuras 2 a 13, el adaptador de accionamiento 110 está acoplada de forma liberable en la región delantera axialmente de la carcasa 101 a través de un conjunto adicional de formaciones de retención 212, 213. Dichas formaciones de retención adicionales pueden comprender roscas proporcionadas en la correspondiente región orientada hacia fuera radialmente del adaptador de accionamiento 110 y la región orientada hacia dentro radialmente de la carcasa 101. La presente invención es ventajosa para permitir un intercambio fácil y rápido de la broca 105 y/o el manguito 123 en el montaje 100 sin el requisito de desacoplar el adaptador de accionamiento 110 de la carcasa 101 (a través de dichas formaciones de retención adicionales) que son comunes a los montajes de retención convencionales. En particular, las formaciones de retención 201 y 1000 están dimensionadas radialmente (teniendo regiones orientadas hacia adentro radialmente que comprenden un radio mayor que las regiones correspondientes orientadas hacia fuera radialmente del adaptador de accionamiento) para permitir el posicionamiento sobre al menos las regiones 400, 1001 del adaptador de accionamiento 110 de modo que el extremo trasero 123b del manguito 123 puede deslizarse sobre el pasado extremo delantero axialmente 300 del adaptador de accionamiento 110. Por consiguiente, el manguito 123 se puede acoplar y desacoplar en el adaptador de accionamiento 110 desde el extremo delantero del montaje y no desde el extremo trasero opuesto, lo que de otro modo requeriría desacoplar el adaptador de accionamiento 110 de la carcasa 101.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un montaje de taladro percutor en fondo (100) que tiene un extremo de corte delantero axialmente y un extremo de acoplamiento trasero axialmente para acoplarse a una cadena de perforación, comprendiendo el montaje (100):

una broca (105) colocada en el extremo de corte que tiene un cabezal de corte (107) y un vástago (106), una parte orientada hacia fuera radialmente del vástago (106) que comprende las primeras conexiones de retención (202);

una carcasa alargada (101) para proporcionar un alojamiento para un pistón (103) que puede desplazarse hacia atrás y adelante axialmente para golpear un extremo trasero de yunque (117) del vástago (106);

un adaptador de accionamiento anular (110) proporcionado en un extremo delantero axialmente (101b) de la carcasa (101), el vástago (106) alojado y extendiéndose axialmente a través del adaptador de accionamiento (110), una parte orientada radialmente hacia fuera del adaptador de accionamiento (110) que comprende segundas conexiones de retención (203);

un manguito de retención (123) colocado alrededor y que se extiende axialmente entre la respectiva parte del vástago (106) y el adaptador de accionamiento (110), comprendiendo el manguito (123) terceras (200) conexiones de retención colocadas en un extremo delantero (123a) del manguito (123) y las cuartas conexiones de retención (201) colocadas en un extremo trasero (123b) del manguito (123) para acoplar de forma cooperativa las primeras (202) y segundas (203) conexiones de retención para acoplar axialmente la broca (105) al adaptador de accionamiento (110);

caracterizado por que:

las primeras (202) y terceras (200) conexiones están configuradas para desacoplarse entre sí axialmente y permitir el desacoplamiento axial de la broca (105) del manguito (123) a través de un movimiento hacia adelante axialmente de la broca (105) en relación con el adaptador de accionamiento (110);

las segundas (203) y cuartas (201) conexiones están configuradas para desacoplarse entre sí axialmente y permitir el desacoplamiento axial del manguito (123) del adaptador de accionamiento (110) a través de un movimiento hacia adelante axialmente del manguito (123) en relación con el adaptador de accionamiento (110);

de modo que el acoplamiento axial de la broca (105) al adaptador de accionamiento (110) se proporciona exclusivamente a través del acoplamiento entre las respectivas primeras (202) y terceras (200) y segundas (203) y cuartas (201) conexiones de retención.

2. Montaje como se reivindica en la reivindicación 1 en donde una parte orientada radialmente hacia fuera del adaptador de accionamiento (110) comprende quintas conexiones de retención (212) y una parte orientada radialmente hacia el interior de la carcasa (101) comprende sextas conexiones de retención (213) que se acoplan cooperativamente a las quintas conexiones de retención (212) y acoplan de forma liberable axialmente el adaptador de accionamiento (110) a la carcasa (101).

3. Montaje como se reivindica en la reivindicación 2 en donde la separación axial de las primeras (202) y terceras (200) y segundas (203) y cuartas (201) conexiones de retención es posible sin el requisito de desacoplar axialmente las quintas (212) y sextas (213) conexiones de retención.

4. Montaje como se reivindica en cualquier reivindicación precedente en donde las primeras (202) y terceras (200) conexiones de retención comprenden conexiones de bayoneta formadas como disposiciones de ranura y lengüeta.

5. Montaje como se reivindica en la reivindicación 3 en donde las segundas (203) y cuartas (201) conexiones de retención comprenden conexiones de bayoneta formadas como disposiciones de ranura y lengüeta.

6. Montaje como se reivindica en la reivindicación 5 cuando depende de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en donde las primeras (202) y terceras (200) conexiones de retención comprenden roscas de tornillo (600, 601).

7. Montaje como se reivindica en la reivindicación 4 en donde las segundas (203) y cuartas (201) conexiones de retención comprenden roscas de tornillo (1000, 1001).

8. Montaje como se reivindica en las reivindicaciones 4 y 5 en donde cada ranura comprende un primer canal que se extiende axialmente (202, 203) que está cerrado en cada extremo axial (304, 305, 306, 307) y un segundo canal que se extiende axialmente (400, 401) que está cerrado en un primer extremo (405, 406) y abierto en un segundo extremo (404), los primeros y segundos canales (202, 203, 400, 401) separados circunferencialmente e interconectados por un pasaje que se extiende circunferencialmente (402, 403), pudiendo cada terminal deslizarse dentro del pasaje (402, 403) y de los primeros y segundos canales (202, 203, 400, 401).

9. Montaje como se reivindica en la reivindicación 8 que comprende una pluralidad de lengüetas y ranuras distribuidas circunferencialmente alrededor de un eje longitudinal (109) que se extiende a través del montaje (100).

10. Montaje como se reivindica en cualquier reivindicación precedente que comprende primeras estrías (204) proporcionadas en una región orientada hacia fuera radialmente del vástago (106) y segundas estrías (205) proporcionadas en una región orientada hacia dentro radialmente del adaptador de accionamiento (110) para acoplar las primeras (204) estrías a fin de proporcionar la transferencia de la unidad rotativa desde el adaptador de accionamiento (110) a la broca (105).

11. Montaje como se reivindica en las reivindicaciones 8 o 9, en donde la broca (105) está acoplada axialmente al adaptador de accionamiento (110) exclusivamente a través del contrafuerte entre cada lengüeta y los extremos cerrados (304, 305, 306, 307) de los respectivos primeros canales (202, 203).

12. Montaje como se reivindica en la reivindicación 7, en donde las brocas (105) están acopladas axialmente al adaptador de accionamiento (110) exclusivamente a través del contrafuerte entre cada lengüeta y los extremos cerrados (304, 305, 306, 307) de los respectivos primeros canales (202, 203), y de las primeras (202) y terceras (200) conexiones y entre las roscas de tornillo (1000, 1001) de las segundas (203) y cuartas (201) conexiones.

13. Montaje como se reivindica en cualquier reivindicación precedente que carece de cualquier anillo de retención adicional colocado radialmente entre la carcasa (101) y el vástago (106) para retener de otro modo axialmente la broca (105) en el adaptador de accionamiento (110).

14. Aparato de perforación para la perforación percusiva de roca que comprende:

una cadena de perforación formada a partir de una pluralidad de tubos de taladro acoplados de extremo a extremo; y

un montaje de taladro (100) como se reivindica en cualquier reivindicación precedente unido de forma liberable en un extremo delantero axialmente de la cadena de perforación.