ES2291520T3 - DRILL HAMMER FOR HOLE FUNDS. - Google Patents

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Abstract

Dispositivo perteneciente a la familia de los martillos para fondo de agujeros, que comprende un elemento accionador, un tubo exterior rotativo y una broca de perforación, en el que dicho elemento accionador (7) está adaptado para transferir fuerzas de torsión entre el tubo exterior rotativo (10) y dicha broca de perforación (1), caracterizado porque el tubo exterior (10) está hecho de acero y está dispuesto rodeando exteriormente todo el elemento accionador (7), y porque el elemento accionador está hecho de un material más blando que el material del tubo exterior (10).Device belonging to the family of hammers for bottom holes, comprising an actuator element, a rotating outer tube and a drill bit, wherein said actuator element (7) is adapted to transfer torsional forces between the rotating outer tube (10) and said drill bit (1), characterized in that the outer tube (10) is made of steel and is arranged externally surrounding the entire actuator element (7), and that the actuator element is made of a softer material than the material of the outer tube (10).

Description

Martillo perforador para fondos de agujeros.Hole hammer for hole bottoms.

La presente invención se refiere a un dispositivo perteneciente a la familia de los martillos para fondo de agujeros.The present invention relates to a device belonging to the family of bottom hammers of holes.

En el caso de los martillos para fondo de agujeros, las fuerzas de rotación, el avance y la energía de percusión son transferidos desde la unidad de perforación hasta el martillo para fondo de agujeros, que desciende dentro del agujero o pozo que será perforado. Las fuerzas de rotación son transmitidas con la ayuda de un tubo exterior rotativo, que produce la rotación de la cabeza de perforación o broca, y las fuerzas de percusión son transmitidas con la ayuda de un pistón o vástago que se mueve de manera alternativa dentro del tubo, en la dirección longitudinal del mismo. Las fuerzas de rotación son transferidas desde el tubo exterior mediante un mandril o elemento accionador roscado firmemente en el tubo exterior. Dentro del elemento accionador o mandril existe un conjunto de ranurado que coopera con un ranurado dispuesto en el exterior del eje de broca. Por lo tanto, el elemento accionador/mandril está dispuesto en la conexión entre la broca de perforación y el tubo exterior y el extremo del elemento accionador/mandril encarado cabezal de la broca de perforación tiene un diámetro exterior que corresponde aproximadamente al diámetro exterior del tubo exterior y conforma una extensión directa del mismo. La broca de perforación, el tubo exterior y el elemento accionador o mandril están hechos de acero.In the case of the bottom hammers of holes, rotational forces, feed and energy of percussion are transferred from the drilling unit to the hole bottom hammer, which descends into the hole or well that will be drilled. The rotational forces are transmitted with the help of a rotating outer tube, which produces rotation of the drill head or drill bit, and the percussion forces are transmitted with the help of a piston or rod that moves from alternative way inside the tube, in the longitudinal direction of the same. The rotational forces are transferred from the tube outside by means of a mandrel or threaded actuator firmly in the outer tube. Within the actuator element or mandrel there is a grooving set that cooperates with a grooving arranged outside the drill shaft. Therefore the element  actuator / mandrel is arranged in the connection between the drill bit perforation and the outer tube and the end of the element actuator / mandrel facing drill bit head has an outside diameter that corresponds approximately to the diameter exterior of the outer tube and forms a direct extension of the same. The drill bit, the outer tube and the element actuator or mandrel are made of steel.

Un ejemplo de dicho martillo para fondo de agujeros puede encontrarse en el documento DE-4200580-A1, que muestra un cabezal de martillo perforador del tipo mencionado, en el que existe un elemento accionador que transfiere fuerzas de torsión entre un tubo exterior rotativo y una broca de perforación del martillo. El elemento accionador está dotado de ranuras que se extienden longitudinalmente que interactúan con ranuras longitudinales del eje de la broca de perforación desde el tubo exterior rotativo hasta el eje de la broca de perforación. Sin embargo, este dispositivo presenta inconvenientes que surgen de las grietas y fisuras que se forman en el eje de la broca de perforación debido a las fuerzas transmitidas desde el ranurado de accionamiento hacia el ranurado del eje, que eventualmente conducen a la rotura del eje en la zona de conexión con el elemento accionador.An example of said bottom hammer of holes can be found in the document DE-4200580-A1, which shows a drill hammer head of the aforementioned type, in which there is an actuator element that transfers torsional forces between a Rotary outer tube and hammer drill bit. He actuator element is provided with grooves that extend longitudinally that interact with longitudinal axis grooves  of the drill bit from the rotating outer tube to the Drill bit shaft. However, this device It has drawbacks that arise from cracks and fissures that are they form on the axis of the drill bit due to the forces transmitted from the drive groove to the groove of the shaft, which eventually lead to the breakage of the shaft in the area of connection with the actuator element.

En un intento por resolver dichos problemas surgidos de la formación de grietas y fisuras que pueden producir la rotura del eje de la broca en la zona de ranurado de conexión con el elemento accionador, se ha propuesto reemplazar el acero del elemento accionador por un material más blando, por ejemplo una aleación de bronce. Desafortunadamente, esta sustitución resulta en el desgaste externo y rotura del elemento accionador debido al reflujo de desechos de perforación a lo largo de las superficies exteriores de la broca de perforación, del elemento accionador y del tubo exterior. A pesar de que dicho desgaste puede observarse desde fuera y puede efectuarse un cambio por un nuevo elemento accionador cuando se detecta que dicho elemento se ha desgastado en magnitud tal que hace necesario dicho cambio, el nuevo elemento accionador tendrá un diámetro más grande que el tubo exterior desgastado, resultando en consecuencia en una mayor turbulencia alrededor del nuevo elemento accionador y en un desgaste acelerado del tubo exterior.In an attempt to solve these problems arising from the formation of cracks and fissures that can produce the breakage of the drill shaft in the grooving area of connection with the actuator element, it has been proposed to replace the steel of the actuator element for a softer material, for example a bronze alloy Unfortunately, this substitution results in external wear and breakage of the actuator element due to backflow of drilling debris along surfaces outside of the drill bit, of the actuator element and of the outer tube. Although such wear can be observed from outside and a change can be made for a new item actuator when it is detected that said element has worn out in magnitude such that such change is necessary, the new element actuator will have a larger diameter than the outer tube worn, resulting in increased turbulence around the new actuator element and in accelerated wear of the outer tube.

En consecuencia, un objetivo de la presente invención es dar a conocer un nuevo dispositivo que permite evitar dichos problemas.Consequently, an objective of the present invention is to make known a new device that avoids such problems.

Dicho objetivo se consigue con un dispositivo perteneciente a la familia de los martillos para fondo de agujeros en los que un elemento accionador está adaptado para transmitir fuerzas de torsión entre un tubo exterior rotativo y una broca de perforación perteneciente al martillo para fondo de agujeros, en el que el tubo exterior está dispuesto rodeando completamente el exterior del elemento accionador, de acuerdo con la presente invención.This objective is achieved with a device belonging to the family of hammers for bottom holes in which an actuator element is adapted to transmit torsional forces between a rotating outer tube and a drill bit drilling pertaining to the bottom hole hammer, in the that the outer tube is arranged completely surrounding the outside of the actuator element, in accordance with this invention.

El cierre total del elemento accionador mediante el tubo exterior permite que dicho elemento accionador esté hecho de un material más blando sin quedar sometido a la abrasión externa que resultaría en un desgaste prematuro de dicho elemento accionador. Dicho desgaste exterior afectaría sólo al tubo exterior, el material del cual es considerablemente más duro y mucho más resistente al desgaste que el material a partir del cual está hecho el elemento accionador. Además, el tubo exterior puede estar dotado de un recubrimiento superficial que disminuya el desgaste abrasivo en el tubo exterior.The total closure of the actuator element by the outer tube allows said actuator element to be made of a softer material without being subjected to external abrasion which would result in premature wear of said element actuator Said outer wear would affect only the outer tube, the material of which is considerably harder and much more wear resistant than the material from which it is made the actuator element. In addition, the outer tube may be provided of a surface coating that reduces abrasive wear in the outer tube.

La presente invención será descrita a continuación con mayor detalle haciendo referencia a una realización a titulo de ejemplo y a los dibujos que se acompañan, en los cuales la figura 1 es una vista en sección longitudinal de una broca de perforación para martillo para fondo de agujeros que muestra las partes que están en conexión más cercana con la broca de perforación de acuerdo con la tecnología conocida; y la figura 2 es una vista en sección longitudinal correspondiente de una broca de perforación para un martillo para fondo de agujeros, que muestra las partes que están en conexión más cercana con la broca de perforación de acuerdo con la presente invención.The present invention will be described at continuation in greater detail referring to an embodiment  by way of example and the accompanying drawings, in which Figure 1 is a longitudinal sectional view of a drill bit of drilling for bottom hole hammer showing parts that are in closest connection to the drill bit drilling according to known technology; and figure 2 is a corresponding longitudinal section view of a drill bit drilling for a bottom hole hammer, which shows the parts that are in closest connection to the drill bit perforation according to the present invention.

Por lo tanto, la figura 1 muestra una broca de perforación (1) que tiene puntas de perforación (2) montadas en su extremo frontal de una manera conocida dentro de la técnica. Típicamente, la broca de perforación (1) también incluye un eje (3) que está dotado con ranuras (4) que se extienden longitudinalmente a lo largo de un tramo de su longitud. La broca de perforación también tiene un extremo posterior (5) contra el cual golpea un pistón de percusión. Típicamente, la broca de perforación (1) incluye un canal que se extiende longitudinalmente (6) a través del cual se succiona el aire comprimido de la parte frontal del taladro para eliminar los desechos de perforación de alrededor de la broca y del pozo perforado.Therefore, Figure 1 shows a drill bit of drilling (1) that has drill bits (2) mounted on its front end in a manner known within the art. Typically, the drill bit (1) also includes a shaft (3) which is provided with slots (4) that extend longitudinally to along a stretch of its length. Drill bit it also has a rear end (5) against which it hits a percussion piston Typically, the drill bit (1) includes a channel that extends longitudinally (6) through the which sucked compressed air from the front of the drill to remove drilling debris from around the drill bit and of the perforated well.

El eje (3) soporta un elemento accionador (7) que está dotado internamente con ranuras longitudinales (8) que interactúan con las ranuras (4) mencionadas anteriormente. El elemento accionador (7) tiene en general forma de una funda o manguito y está dispuesto como mínimo a lo largo de una parte de su longitud con una rosca de acoplamiento externa (9) mediante la cual dicho elemento accionador (7) puede ser roscado de forma segura en el extremo frontal de un tubo exterior (10) que rodea como mínimo una parte del elemento accionador (7) y del eje (3) de la broca de perforación (1). El tubo exterior (10) también rodea el pistón de percusión (11). El martillo perforador puede ser empalmado o unido para permitir que la carrera de perforación se extienda la longitud deseada. La unidad de perforación hace que el tubo exterior (10) gire, transmitiendo el movimiento de rotación del tubo al elemento accionador (7) que, a la vez, transfiere el movimiento de rotación a la broca de perforación (1) a través de la conexión de ranura (8, 4).The shaft (3) supports an actuator element (7) which is internally equipped with longitudinal grooves (8) that they interact with the slots (4) mentioned above. He actuator element (7) generally has the form of a sheath or sleeve and is arranged at least along a part of your length with an external coupling thread (9) by which said actuator element (7) can be threaded securely into the front end of an outer tube (10) that surrounds at least a part of the actuator element (7) and the shaft (3) of the drill bit perforation (1). The outer tube (10) also surrounds the piston of percussion (11). The hammer drill can be spliced or joined to allow the drilling stroke to extend the length desired. The drilling unit makes the outer tube (10) rotate, transmitting the rotational movement of the tube to the element actuator (7) which, at the same time, transfers the rotational movement to the drill bit (1) through the slot connection (8, 4).

Tal como puede verse en la figura 1, la parte extrema (12) del elemento accionador (7) que mira hacia el cabezal (13) de la broca de perforación (1) tiene un diámetro exterior que corresponde esencialmente con el diámetro exterior del tubo exterior (10) y constituye una extensión del mismo. Por lo tanto, es esta parte extrema (12) del elemento accionador (7) y del tubo exterior (10) que queda altamente desgastada por los desechos de perforación que fluyen exteriormente.As can be seen in figure 1, the part end (12) of the actuator element (7) facing the head (13) of the drill bit (1) has an outside diameter that corresponds essentially to the outer diameter of the tube exterior (10) and constitutes an extension thereof. Therefore it is this end part (12) of the actuator element (7) and of the tube exterior (10) that is highly worn by waste from externally flowing perforation.

La figura 2 muestra el dispositivo de la presente invención, en el cual el elemento accionador (7) tiene en general forma de una funda o manguito cilíndrico que está totalmente encerrado exteriormente por el tubo exterior (10), de manera que en este caso dicho tubo se extenderá hasta el cabezal de la broca (13). Por lo tanto, el elemento accionador (7) está totalmente protegido del efecto externo del reflujo de desechos de perforación a lo largo del exterior del cabezal de la broca y del tubo exterior. Esto permite que el elemento accionador sea fabricado con un material mucho más blando que el material a partir del cual es fabricada la broca de perforación (1) y el eje (3).Figure 2 shows the device of the present invention, in which the actuator element (7) has in general shape of a cylindrical sleeve or sleeve that is fully enclosed externally by the outer tube (10), so that in In this case, said tube will extend to the drill head (13). Therefore, the actuator element (7) is fully protected from the external effect of the reflux of drilling waste to length of the outside of the drill head and the outer tube. This allows the actuator element to be manufactured with a material much softer than the material from which the drill bit (1) and shaft (3).

El elemento accionador estará fabricado de manera apropiada con un material basado en una aleación que no contenga hierro. Convenientemente, dicha aleación tendrá un coeficiente de fricción \leq 0,25 con respecto a una superficie no lubricada contra acero, y un coeficiente de conductividad térmica \geq 320 W/mºK. Ejemplos de aleaciones que cumplen dichos requisitos son aleaciones de bronce y cobre.The actuator element will be made of appropriate manner with an alloy based material that does not contain iron Conveniently, said alloy will have a coefficient of friction ≤ 0.25 with respect to a non-surface lubricated against steel, and a coefficient of thermal conductivity ≥ 320 W / mK. Examples of alloys that meet those Requirements are bronze and copper alloys.

Tal como se ha mencionado anteriormente en el presente documento, el tubo exterior (10) está hecho preferentemente de acero y puede estar dotado con un recubrimiento exterior más duro para reducir el desgaste por abrasión producido por los desechos de perforación.As mentioned earlier in the In this document, the outer tube (10) is preferably made  made of steel and can be equipped with an outer coating hard to reduce abrasion wear produced by drilling debris

Claims (4)

1. Dispositivo perteneciente a la familia de los martillos para fondo de agujeros, que comprende un elemento accionador, un tubo exterior rotativo y una broca de perforación, en el que dicho elemento accionador (7) está adaptado para transferir fuerzas de torsión entre el tubo exterior rotativo (10) y dicha broca de perforación (1), caracterizado porque el tubo exterior (10) está hecho de acero y está dispuesto rodeando exteriormente todo el elemento accionador (7), y porque el elemento accionador está hecho de un material más blando que el material del tubo
exterior (10).
1. Device belonging to the family of hammers for bottom holes, comprising an actuator element, a rotating outer tube and a drill bit, in which said actuator element (7) is adapted to transfer torsional forces between the tube rotary exterior (10) and said drill bit (1), characterized in that the outer tube (10) is made of steel and is arranged externally surrounding the entire actuator element (7), and that the actuator element is made of a further material soft than the tube material
exterior (10).
2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento accionador (7) está hecho de una aleación de bronce.2. Device according to claim 1, characterized in that the actuator element (7) is made of a bronze alloy. 3. Dispositivo, según la reivindicación 2, caracterizado porque el elemento accionador (7) está hecho de una aleación de cobre.3. Device according to claim 2, characterized in that the actuator element (7) is made of a copper alloy. 4. Dispositivo, según la reivindicación 3, caracterizado porque el tubo exterior (10) tiene un recubrimiento exterior que consiste en un material que es más duro que el material a partir del cual dicho tubo (10) está principalmente compuesto.Device according to claim 3, characterized in that the outer tube (10) has an outer coating consisting of a material that is harder than the material from which said tube (10) is mainly composed.
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