ES2361849T3 - Perforadora y procedimiento para crear una columna de perforación en el suelo. - Google Patents

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Abstract

Perforadora para crear una columna de perforación en el suelo, con - un mástil (2), - un accionamiento perforador (11), que está situado en un carro (22), que se aloja de forma desplazable a lo largo del mástil (2), - un tubo de perforación (6), que se acciona de forma giratoria mediante el accionamiento perforador (11) para crear el orificio de perforación y es desplazable a lo largo del mástil (2), - una tolva de tubo (30) acoplada al tubo de perforación (6) con un espacio de almacenaje para el material de carga, para rellenar el orificio de perforación cuando se retira el tubo de perforación (6), y - un dispositivo de cierre (71), mediante el cual se puede cerrar el paso de material de carga desde la tolva de tubo (30) al tubo de perforación (6), caracterizada porque - la tolva de tubo (30) está situada por encima del accionamiento de perforación en la dirección de la perforación, y - por que el tubo de perforación (6) está unido con giro solidario y de modo desmontable por debajo del accionamiento de perforación (11) con un árbol secundario (19) del accionamiento de perforación (11).

Description

La invención se refiere a una perforadora para la creación de una columna de perforación en el suelo, conforme al preámbulo de la reivindicación 1, con un mástil, un accionamiento perforador situado en un carro, que está colocado de forma desplazable a lo largo del mástil, un tubo de perforación, que se acciona de forma giratoria mediante el accionamiento perforador para crear el orificio de perforación y es desplazable a lo largo del mástil, una tolva de tubo conectada al tubo de perforación con un espacio de almacenaje para material de carga, para rellenar el orificio de perforación retirando el tubo de perforación, y un dispositivo de cierre, mediante el cual se puede cerrar la entrada de material de carga desde la tolva de tubo al tubo de perforación.
La invención también se refiere a un procedimiento para crear una columna de perforación en el suelo, conforme con el preámbulo de la reivindicación 7, en el que un tubo de perforación se introduce de forma giratoria en el suelo mediante un accionamiento perforador, que está dispuesto en un carro, que se puede desplazar a lo largo de un mástil en el sentido de perforación y después de alcanzar la profundidad deseada, el tubo de perforación se retira y el orificio de perforación se rellena con material de carga procedente de una tolva de tubo, por medio del tubo de perforación.
Se conoce un dispositivo genérico y un procedimiento genérico por la patente EP 1 580 325 A1. Esta publicación divulga un equipo para la construcción con un mástil, sobre el cual se puede desplazar longitudinalmente un accionamiento rotatorio. En la parte inferior del accionamiento rotatorio se coloca una varilla tubular de perforación de varias piezas. En el área superior de la varilla tubular de perforación hay prevista una tolva de tubo, que sirve para la toma de material de carga, que puede introducirse a través de la varilla en el hueco que se forma al retirar la varilla tubular de perforación.
Según EP 1 580 325 A1 está previsto que la varilla tubular de perforación de varias piezas se retire en varias fases. Para ello, mediante una elevación del carro en el mástil, se extrae una sección de la varilla del suelo, esta se retira entonces, el carro vuelve a bajarse y se une a la sección tubular que permanece debajo. La longitud de la sección tubular que se extrae en cada fase y con ella, la velocidad de trabajo, queda limitada por lo tanto por la carrera del carro y con ella por la longitud del mástil.
Otras perforadoras con tolva de tubo proceden de las patentes US 5.647.690, la US 3.303.656 y la US 2003/0123937 A1.
Tanto la US 3.604.214 como la EP 0 831 180 A1 divulgan máquinas para trabajo del suelo con una varilla de perforación que puede girar accionada por un accionamiento rotatorio. Por encima del accionamiento rotatorio, en cada una de ellas hay situada una tolva de llenado, a través de la cual se puede introducir el material en el interior de la varilla de perforación.
El objetivo de la invención es proporcionar una perforadora genérica y un procedimiento genérico, que permitan una velocidad de trabajo especialmente buena con una gran versatilidad y rentabilidad.
El objetivo se cumple conforme a la invención mediante una perforadora con las características de la reivindicación 1 y un procedimiento con las características de la reivindicación 7. En las reivindicaciones dependientes se indican modelos de ejecución preferidos.
La perforadora conforme a la invención se caracteriza entre otros detalles porque la tolva de tubo está situada en la dirección de perforación por encima del accionamiento perforador y se conecta al tubo de perforación.
Una de las ideas principales de la invención consiste en situar la tolva de tubo en la parte superior del accionamiento perforador, mirando al otro lado del tubo de perforación y en especial de su pico, con lo cual se puede llevar el tubo de perforación directamente al accionamiento perforador, sin que sean necesarios elementos intermedios para el almacenaje del materia de carga. Comparada con el estado de la técnica, según la cual la tolva de tubo está prevista bajo el accionamiento rotatorio, conforme a la invención se puede mover el accionamiento perforador junto con el carro más cerca del borde del orificio de perforación, sin que este movimiento quede obstaculizado por la tolva de tubo. De esta manera, con la misma longitud de mástil aumenta la carrera posible del carro, de forma que se pueden utilizar secciones más largas del tubo de perforación. Como consecuencia, se reduce el número de procesos de montaje y desmontaje de las secciones del tubo de perforación y aumenta la velocidad de trabajo.
Básicamente, es posible colocar la tolva de tubo para que gire de manera fija con el tubo de perforación, con lo que se logra una perforadora de diseño especialmente sencillo. Un modelo de ejecución especialmente preferido consiste en que la tolva de tubo se une con el carro de forma que gire de forma fija y se aloja de manera giratoria respecto al tubo de perforación. Esto permite un llenado especialmente fácil de la tolva de tubo, pues no cambia su posición cuando funciona la perforadora. De forma adecuada, la tolva de tubo está unida directamente con el carro.
Para un funcionamiento especialmente versátil, el tubo de perforación está conformado adecuadamente por varias piezas, estando las secciones tubulares individuales unidas entre sí mediante acoplamientos desmontables. Esto
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permite por ejemplo adosar una jaula de armadura al tubo de perforación, que se introduce entonces conjuntamente con el material de carga en el suelo, a través del extremo inferior del tubo de perforación.
Conforme a la invención, hay previsto un dispositivo de cierre, mediante el cual se cierra el paso de material de carga desde la tolva de tubo al tubo de perforación. Esto tiene ventajas especialmente al utilizar el tubo de perforación de varias piezas. El dispositivo de cierre puede estar previsto por encima del accionamiento perforador, por ejemplo, en concreto entre la tolva de tubo y el accionamiento perforador. En concreto, tiene una tapa de cierre. De forma alternativa o adicional también puede disponerse un dispositivo de cierre bajo el accionamiento perforador.
De forma ventajosa, la carrera operativa de la perforadora puede aumentarse más si la tolva de tubo, en concreto junto con el tubo de perforación, es desplazable y ajustable de manera axial respecto al carro. Así por ejemplo, para mover la tolva de tubo puede estar previsto un accionamiento lineal en el carro.
También resulta conforme a la invención que el tubo de perforación se una por debajo del accionamiento rotatorio de forma que gire fijo y pueda desmontarse de un árbol secundario del accionamiento rotatorio, con lo que la versatilidad de la perforadora conforme a la invención puede aumentarse. Para ello, puede estar previsto un acoplamiento desmontable para la varilla de perforación.
Con un sensor de llenado previsto en la tolva de tubo se hace posible un funcionamiento especialmente fiable. En concreto, el sensor de llenado puede tener un dispositivo indicador separado de la tolva de tubo. El sensor de llenado puede incluir un sensor de ultrasonido, por ejemplo.
Se obtiene una perforadora particularmente sencilla en cuanto a la construcción, si el árbol secundario del accionamiento perforador se diseña como árbol hueco, por uno de cuyos lados pasa el tubo de perforación al menos en parte y en otro de sus lados está dispuesta la tolva de tubo. En este caso, el transporte del material de carga puede discurrir de forma especialmente sencilla entre la tolva de tubo y el tubo de perforación. Para la introducción del momento de torsión, el árbol secundario puede tener por ejemplo un engranaje, en particular un engranaje de chavetas.
Además y conforme a la invención, la tolva de tubo tiene una zona de almacenaje fundamentalmente cilíndrica, a la cual se conecta una zona de descarga fundamentalmente cónica situada debajo de esta. El tubo de perforación se puede conectar a esta zona cónica de descarga, en concreto mediante el árbol secundario. La tolva de tubo está construida en forma de embudo, abierta por arriba. Puede tener también una cubierta.
El procedimiento conforme a la invención está caracterizado, entre otros detalles, porque la tolva de tubo se sitúa en el carro de forma que gira conjuntamente y se desplaza con él. El procedimiento se lleva a cabo con una perforadora conforme a la invención, con lo cual se obtienen las ventajas que se han explicado en este contexto.
Por una tolva de tubo se puede entender en concreto un depósito de producto de carga, que se puede conectar al tubo de perforación, preferiblemente de forma coaxial, en extensión de un tubo de perforación.
La invención se explica a continuación mediante modelos de ejecución preferidos, que se representan esquemáticamente en las figuras. En las figuras se muestra:
Fig.1:
un primer modelo de ejecución de una perforadora conforme a la invención;
Fig.2:
un segundo modelo de ejecución de una perforadora conforme a la invención;
Fig. 3:
una vista en detalle de la perforadora de la figura 2 en la zona del accionamiento perforador; y
Fig. 4
una tolva de tubo para su utilización en una perforadora conforme a la invención.
Los elementos iguales o de acción análoga se indican en todas las figuras con los mismos números de referencia.
En la figura 1 se representa un primer modelo de ejecución de una perforadora conforme a la invención. La perforadora comprende un bastidor 1, en el que se dispone de forma giratoria un mástil 2. En el mástil 2 hay previsto un carro 22 desplazable en la dirección de perforación longitudinalmente al mástil 2.
En el carro 22 hay previsto un accionamiento perforador 11 diseñado como accionamiento rotatorio, en cuyo árbol secundario 19 se sitúa un tubo de perforación 6 que gira de forma fija y axial por ejemplo. Al accionar el accionamiento perforador 11, el tubo perforador 6 se desplaza en rotación. Moviendo el carro 22, el tubo de perforación 6 se puede desplazar axialmente en la dirección de la perforación mediante el accionamiento perforador. El tubo de perforación 6 está acoplado con el árbol secundario 19 a través de un acoplamiento de tubo 18 desmontable, situado debajo del árbol secundario 19.
El tubo de perforación 6 está formado por varias piezas y tiene varios elementos tubulares, que se unen ente sí por medio de acoplamientos de tubo desmontables. Bajo el tubo de perforación 6 hay previsto un cabezal de perforación desplazable 80.
El accionamiento perforador 11 tiene una parte de accionamiento 12, en la que se sitúa un accionamiento rotatorio hidráulico, y una parte de engranaje en forma de anillo 13 situada en la parte inferior, que sirve para la transmisión del momento de torsión del accionamiento hidráulico al tubo de perforación 6.
Para almacenar el producto de carga hay prevista una tolva de tubo 30, por encima del tubo de perforación 6 en extensión de su eje longitudinal. Dicha tolva de tubo 30 tiene una zona de almacenaje cilíndrica 33, para la toma de producto de carga, por cuya parte inferior se conecta una zona cónica de descarga 34. La tolva de tubo 30 se sitúa por encima del accionamiento perforador 11 y del carro 22, es decir, mirando al otro lado del tubo de perforación 6 y en especial del pico del tubo de perforación 6. De esta manera se puede mover el accionamiento perforador 11 hasta el acoplamiento de tubo 18 sobre el terreno.
Por debajo de la zona de descarga 34 de la tolva de tubo 30 hay situado un tubo de extensión 40, para la introducción de producto de carga en el tubo de perforación 6 desde la tolva de tubo 30. Este tubo de extensión 40 pasa a través de la parte de accionamiento 12, la parte de engranaje 13 y por el centro del árbol secundario 19 del accionamiento perforador 11, que está configurado como árbol hueco, y desemboca en el tubo de perforación 6. El producto de carga que procede de la tolva de tubo 30 puede así introducirse en el tubo de perforación 6 a través del tubo de extensión 40 y el árbol secundario 19.
Para permitir el desacoplamiento giratorio de la tolva de tubo 30 respecto del tubo de perforación 6, se puede prever por ejemplo un acoplamiento giratorio en el tubo de extensión 40, que se puede denominar cabezal de lavado.
La tolva de tubo 30 representada en la figura 1 puede desplazarse hacia arriba respecto al carro 22 y el accionamiento perforador 11, es decir, colocarse de manera que sea desplazable axialmente sobre el carro 22 en el sentido de la perforación. Para un ajuste activo, el tubo de unión 40 puede estar configurado por ejemplo como una barra Kelly, con travesaños longitudinales para la transmisión del momento de torsión y escotaduras de bloqueo para la aplicación de fuerzas axiales.
En las figuras 2 y 3 se representa otro modelo de ejecución de la perforadora conforme a la invención. El ejemplo de ejecución de las figuras 2 y 3 se diferencia del ejemplo de ejecución de la figura 1 fundamentalmente en que hay previsto un soporte 50, para el apoyo giratorio fijo y también preferiblemente para el ajuste activo de la altura de la tolva de tubo 30 entre el carro 22 y en especial, entre el accionamiento perforador 11 por una parte y la tolva de tubo 30 por la otra parte, que discurre en el sentido de la perforación.
Conforme al ejemplo de ejecución de las figuras 2 y 3, en el tubo de unión 40, entre el tubo de perforación 6 y la tolva de tubo 30 hay situado un acoplamiento de giro 60. Este queda sujeto por un brazo lateral del soporte 50. Se encarga del desacoplamiento giratorio del tubo de perforación 6 respecto de la tolva de tubo 30. La tolva de tubo 30 está fijada para ello mediante el soporte 50 de manera giratoria fija respecto al accionamiento perforador 11 y al carro 22.
En la figura 4 se representa otro ejemplo de ejecución de la tolva de tubo 30 para su utilización en una perforadora conforme a la invención. La tolva de tubo 30 de la figura 4 se cierra en el extremo superior de la zona de almacenaje cilíndrica 33 con una cubierta cónica 36. En esta cubierta 36 hay previstas varias aberturas de llenado 37 para el llenado de material de carga en la zona de almacenaje cilíndrica 33. En la cubierta 36 también hay previstos distintos tipos de ojales 38, 38' para levantar la cubierta 36 y/o la tolva de tubo 30 con ayuda de una grúa auxiliar.
En la zona de salida de la tolva de tubo 30, sobre el tubo de unión 40, hay previsto un dispositivo de cierre 71 configurado como tapa, para interrumpir el flujo del producto de carga entre la tolva de tubo 30 y el tubo de perforación 6.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Perforadora para crear una columna de perforación en el suelo, con
    -un mástil (2), -un accionamiento perforador (11), que está situado en un carro (22), que se aloja de forma desplazable a lo largo del mástil (2), -un tubo de perforación (6), que se acciona de forma giratoria mediante el accionamiento perforador
    (11) para crear el orificio de perforación y es desplazable a lo largo del mástil (2), -una tolva de tubo (30) acoplada al tubo de perforación (6) con un espacio de almacenaje para el material de carga, para rellenar el orificio de perforación cuando se retira el tubo de perforación (6), y -un dispositivo de cierre (71), mediante el cual se puede cerrar el paso de material de carga desde la tolva de tubo (30) al tubo de perforación (6),
    caracterizada porque
    -la tolva de tubo (30) está situada por encima del accionamiento de perforación en la dirección de la perforación, y -por que el tubo de perforación (6) está unido con giro solidario y de modo desmontable por debajo del accionamiento de perforación (11) con un árbol secundario (19) del accionamiento de perforación (11).
  2. 2. Perforadora conforme a la reivindicación 1,
    caracterizada porque
    la tolva de tubo (30) está unida con giro solidario con el carro (22) y se aloja de forma giratoria con respecto al tubo de perforación (6).
  3. 3. Perforadora conforme a una de las reivindicaciones 1 u 2,
    caracterizada porque
    la tolva de tubo (30) es desplazable y ajustable de manera axial respecto al carro (22).
  4. 4. Perforadora conforme a una de las reivindicaciones 1 a 3,
    caracterizada porque
    para medir el estado de llenado hay previsto un sensor de llenado en la tolva de tubo (30).
  5. 5. Perforadora conforme a una de las reivindicaciones 1 a 4,
    caracterizada porque
    el árbol secundario (19) del accionamiento de perforación (11) está configurado como árbol hueco, en uno de cuyos lados discurre el tubo de perforación (6) al menos parcialmente y en cuyo otro lado está situada la tolva de tubo (30).
  6. 6. Perforadora conforme a una de las reivindicaciones 1 a 5,
    caracterizada porque
    la tolva de tubo (30) tiene una zona de almacenaje (33) fundamentalmente cilíndrica, a la cual se conecta una zona de descarga (34) fundamentalmente cónica situada debajo de esta.
  7. 7. Procedimiento para crear una columna de perforación en el suelo, en el cual
    -un tubo de perforación (6) se coloca en el suelo forma giratoria mediante un accionamiento perforador
    (11) que está situado en un carro (22), que es desplazable a lo largo del mástil (2) en la dirección de la perforación, y -tras alcanzar la profundidad deseada, se retira el tubo de perforación (6) y el orificio de perforación se rellena con material de carga procedente de una tolva de tubo (30), a través del tubo de perforación (6),
    caracterizado por que
    -se utiliza una perforadora conforme a una de las reivindicaciones 1 a 6, -situándose la tolva de tubo (30) sobre el carro (22) de forma giratoria fija a este y puede desplazarse con él.
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