DISPOSITIVO PERFORADOR Y PROCEDIMIENTO DE PERFORACIÓN.

Dispositivo perforador con - un mastil (12), - un accionamiento de perforacion (16) montado de forma desplazable en este y - un elemento perforador (20) que se acciona de forma rotativa por el accionamiento de perforacion (16) y se puede desplazar a lo largo del mastil (12),

en el que el elemento perforador (20) -- presenta una barrena helicoidal sin fin (22) con espiral de transporte (26) y dispositivo de corte (28) para la extraccion de material del suelo, que esta dispuesta por debajo del accionamiento de perforacion (16) y cuya longitud se corresponde aproximadamente con la longitud del mastil (12) o de un recorrido de desplazamiento maximo del accionamiento de perforacion (16), y -- una prolongacion (30) que esta unida con la barrena helicoidal sin fin (22) y se extiende hacia arriba a traves del accionamiento de perforacion (16), y en el que - en un lado exterior de la prolongacion (30) estan dispuestas barras de arrastre (32) para la transmision del par de rotacion del accionamiento de perforacion (16) y - entre la barrena helicoidal sin fin (22) y la prolongacion (30) esta dispuesto un cabezal de desplazamiento (40)

La invención se refiere a un dispositivo perforador con un mástil, un accionamiento de perforación montado de forma desplazable en éste y un elemento perforador que está accionado de forma rotativa por el accionamiento de perforación y puede desplazarse a lo largo del mástil, en el que el elemento perforador presenta una barrena helicoidal sin fin, que está dispuesta por debajo del accionamiento de perforación, y una prolongación que está unida con la barrena helicoidal sin fin y se extiende hacia arriba a través del accionamiento de perforación.

Además, la invención se refiere a un procedimiento de perforación, en el que un elemento perforador se acciona de forma rotativa mediante un accionamiento de perforación y se desplaza a lo largo de un mástil, en el que el elemento perforador presenta una barrena helicoidal sin fin, que está dispuesta por debajo del accionamiento de perforación, y una prolongación que está unida con la barrena helicoidal sin fin y se extiende hacia arriba a través del accionamiento de perforación.

Para la constitución de agujeros perforados y en particular para la producción de pilotes de cimentación se conoce desde hace tiempo la utilización de, así denominadas, barrenas helicoidales sin fin. En una barrena helicoidal sin fin, a lo largo de toda la longitud de la varilla de perforación está dispuesta una espiral de perforación, mediante la que se transporta el material del suelo horadado por el movimiento de rotación desde el agujero perforado a la superficie. Una barrena helicoidal sin fin se acciona en este caso a través de un accionamiento de perforación, mediante el que la barrena helicoidal sin fin se desplaza también en la dirección de perforación a lo largo de un mástil colocado habitualmente en vertical. En este procedimiento conocido se limita la profundidad del agujero perforado por la longitud de la barrena helicoidal sin fin y la altura del mástil.

Para el aumento de la profundidad del agujero por encima de la longitud del mástil o bien la longitud de la barrena helicoidal sin fin, del documento DE 601 02 255 T2 o EP 1 614 853 B1 se conoce la disposición en el lado superior de la barrena helicoidal sin fin de una barra de prolongación, la cual se extiende hacia arriba a través del accionamiento de perforación. La profundidad del agujero perforado puede aumentarse aproximadamente en la longitud de la barra de prolongación.

No obstante, condicionado por el funcionamiento no puede disponerse una espiral de transporte en la barra de prolongación. Al abrir un agujero perforado más allá de la longitud de la barrena helicoidal sin fin no puede transportarse el material del suelo desprendido hasta la superficie mediante las espirales de transporte. Este material del suelo se acumula por consiguiente en el agujero perforado por encima de la barrena helicoidal sin fin en la zona de la varilla de prolongación. Esto puede conducir a una compactación o bloqueo indeseado del agujero perforado, lo que dificulta la extracción subsiguiente del elemento perforador del agujero perforado. Además, en esta zona se altera la pared del agujero perforado, lo que puede repercutir de forma negativa al producir un elemento de cimentación en el agujero perforado al llenarlo con un material de relleno. Para impedirlo el elemento perforador debe extraerse de forma intermitente del agujero perforado para retirar el material del suelo. Esto requiere tiempo.

El documento EP 0 228 138 A2 describe una barrena de desplazamiento con un tornillo de perforación y un cabezal de desplazamiento dispuesto por encima del tornillo de perforación.

Del documento US 6,033,152 se conoce una barrena de desplazamiento y compactación del suelo que presenta un vástago central con rodillos dispuestos en éste para el empuje del suelo.

El objetivo de la invención es especificar un dispositivo perforador y un procedimiento de perforación con los que se puedan producir de forma eficiente y con buena calidad agujeros perforados mediante barrenas helicoidales sin fin también más allá de la longitud de la barrena helicoidal sin fin.

El objetivo se resuelve según la invención mediante un dispositivo perforador con las características de la reivindicación 1 y mediante un procedimiento de perforación con las características de la reivindicación 11. Formas de realización preferidas se indican en las respectivas reivindicaciones dependientes.

El dispositivo perforador según la invención se caracteriza porque entre la barrena helicoidal sin fin y la prolongación está dispuesto un cabezal de desplazamiento.

Al abrir un agujero perforado más allá de la longitud de la barrena helicoidal sin fin, el material del suelo transportado hacia arriba se empuja lateralmente a la pared del agujero perforado por encima de la barrena helicoidal sin fin mediante el cabezal de desplazamiento. Por consiguiente no se puede acumular el material del suelo dentro del agujero perforado y producir un bloqueo. Mejor dicho el material del suelo se empuja lateralmente por el cabezal de desplazamiento, compactándose de manera positiva la pared del agujero perforado y estabilizándose adicionalmente. Esto mejora la estabilidad y calidad del agujero perforado y se contrarresta de forma activa un hundimiento del agujero perforado. De esta manera, con el dispositivo perforador según la invención se puede abrir el agujero perforado de un tirón más allá de la longitud de la barrena helicoidal sin fin, hasta que se alcanza también el final de la prolongación. Esto acelera considerablemente la elaboración de un agujero perforado con mayor profundidad y además, se reduce la cantidad de material excavado a transportar.

Básicamente la prolongación puede ser configurada a voluntad. En particular la prolongación puede ser una varilla telescópica o una varilla compuesta de varios segmentos. Según la invención se prefiere especialmente que la prolongación esté configurada como una barra Kelly con varillas de arrastre en su lado exterior. Las varillas de arrastre en el lado exterior de la varilla la mayoría de las veces en una pieza se encuentran en unión activa con barras correspondientes de un dispositivo accionado por el accionamiento de perforación, para transmitir un par de rotación del accionamiento de perforación a la prolongación. Las varillas de arrastre están dispuestas en paralelo al eje de perforación, de forma que éstas permiten una desplazabilidad axial a través del accionamiento de perforación configurado de forma anular. Para la transmisión de las fuerzas axiales del accionamiento de perforación a la prolongación pueden estar previstos además así denominadas escotaduras de enclavamiento con secciones de varillas orientadas transversalmente.

Para la consecución de profundidades de perforación especialmente elevadas es ventajoso según la invención que la longitud de la barrena helicoidal sin fin se corresponda aproximadamente con la longitud del mástil o de un recorrido de desplazamiento máximo del accionamiento de perforación. De esta manera se puede utilizar en primer lugar el recorrido máximo del accionamiento de perforación que puede desplazarse a lo largo del mástil. De esta manera se puede elaborar de forma eficiente en primer lugar un agujero perforado con una profundidad conforme a la longitud de la barrena helicoidal sin fin.

Para la elaboración de un elemento de cimentación es ventajoso según la invención que la barrena helicoidal sin fin y/o la prolongación presenten un tubo de ánima hueco. A través del tubo de ánima hueco puede introducirse así producto de relleno, en particular una suspensión endurecible, por ejemplo hormigón, después de abrir el agujero perforado directamente a través del elemento perforador. Para ello en el extremo inferior de la barrena helicoidal sin fin están previstas una o varias aberturas de salida. Por consiguiente con el retorno de la barrena helicoidal sin fin del agujero perforado puede llenarse al mismo tiempo el agujero perforado desde abajo.

En el elemento perforador según la invención pueden utilizarse los más diferentes cabezales de desplazamiento. Así pueden utilizarse cabezales de desplazamiento simétricos en rotación, cabezales de desplazamiento excéntricos al eje de perforación u otros cabezales de desplazamiento entre la prolongación y la barrena helicoidal sin fin.

Según la invención se prefiere especialmente que el cabezal de desplazamiento presente una sección de desplazamiento cilíndrica, cuyo diámetro se corresponde aproximadamente al diámetro de perforación. El diámetro... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo perforador con

- un mástil (12),

- un accionamiento de perforación (16) montado de forma desplazable en éste y

- un elemento perforador (20) que se acciona de forma rotativa por el accionamiento de perforación (16) y se puede desplazar a lo largo del mástil (12),

en el que el elemento perforador (20)

- -presenta una barrena helicoidal sin fin (22) con espiral de transporte (26) y dispositivo de corte (28) para la extracción de material del suelo, que está dispuesta por debajo del accionamiento de perforación (16) y cuya longitud se corresponde aproximadamente con la longitud del mástil (12) o de un recorrido de desplazamiento máximo del accionamiento de perforación (16), y

- -una prolongación (30) que está unida con la barrena helicoidal sin fin (22) y se extiende hacia arriba a través del accionamiento de perforación (16), y

en el que

- en un lado exterior de la prolongación (30) están dispuestas barras de arrastre (32) para la transmisión del par de rotación del accionamiento de perforación (16) y

- entre la barrena helicoidal sin fin (22) y la prolongación (30) está dispuesto un cabezal de desplazamiento (40).

2. Dispositivo perforador según la reivindicación 1, caracterizado porque la prolongación (30) está configurada como una barra telescópica con barras de arrastre (32) en su lado exterior.

3. Dispositivo perforador según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la barrena helicoidal sin fin (22) y/o la prolongación (30) presentan un tubo de ánima (24) hueco.

4. Dispositivo perforador según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el cabezal de desplazamiento

(40) presenta una sección de desplazamiento (42) cilíndrica, cuyo diámetro se corresponde aproximadamente con el diámetro de perforación.

5. Dispositivo perforador según la reivindicación 4, caracterizado porque el cabezal de desplazamiento (40) presenta una sección cónica (46) inferior, cuyo diámetro se ensancha del diámetro de un tubo central de la barrena helicoidal sin fin (2) hacia arriba hasta el diámetro de la sección de desplazamiento (42).

6. Dispositivo perforador según la reivindicación 5, caracterizado porque en la sección cónica (46) inferior está dispuesta una espiral (48) inferior mediante la que el material del suelo (4) puede transportarse hacia arriba en dirección a la sección de desplazamiento (42) durante la perforación.

7. Dispositivo perforador según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque el cabezal de desplazamiento

(40) presenta una sección cónica (50) superior, cuyo diámetro se estrecha del diámetro de la sección de desplazamiento (42) hacia arriba hasta la prolongación (30).

8. Dispositivo perforador según la reivindicación 7, caracterizado porque en la sección cónica (50) superior está dispuesta una espiral (52) superior mediante la que el material del suelo (4) puede transportarse hacia arriba en dirección a la sección de desplazamiento (42) durante la perforación.

9. Dispositivo perforador según una de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado porque la sección de desplazamiento

(42) y/o al menos una de las secciones cónicas (46, 50) está provista de elementos de desplazamiento (44).

10. Dispositivo perforador según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el cabezal de desplazamiento (40) está conectado a través de uniones tubulares (25) con la barrena helicoidal sin fin (22) y la prolongación (30).

11. Procedimiento de perforación, en particular con un dispositivo perforador (10) según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que un elemento perforador (20) se acciona de forma rotativa mediante un accionamiento de perforación

(16) y se desplaza a lo largo de un mástil (12), en el que el elemento perforador (20) presenta una barrena helicoidal sin fin (22) con espiral de transporte (26) y dispositivo de corte (28) para la extracción de material del suelo, que está dispuesta por debajo del accionamiento de perforación (16), y una prolongación (30) que está unida con la barrena helicoidal sin fin (22) y se extiende hacia arriba a través del accionamiento de perforación (16), en el que en un lado exterior de la prolongación (30) están dispuestas varillas de arrastre (32) para la transmisión de un par de rotación del accionamiento de perforación (16), caracterizado porque en un primer paso de la perforación hasta una primera profundidad de perforación, que se corresponde aproximadamente con la longitud de la barrena helicoidal sin fin (22) y a la que el accionamiento de perforación (16) ha alcanzado su posición final inferior en el extremo inferior del mástil (12), el material del suelo (4) se transporta por la barrena helicoidal sin fin (22) a la superficie (3), y porque en un segundo paso de la perforación a partir de la primera profundidad de perforación, el material del suelo (4) se suministra por la barrena helicoidal sin fin (22) a un cabezal de desplazamiento (40) entre la barrena helicoidal sin fin (22) y la prolongación (30), mediante el que el material del suelo (4) se empuja a una pared del agujero perforado (7). 12. Procedimiento para la producción de un elemento de cimentación, caracterizado porque se produce un agujero perforado (6) con el procedimiento de perforación según la reivindicación 11 y porque tras alcanzar la profundidad de perforación definitiva, en el agujero perforado (6) se introduce material de relleno que forma el elemento de cimentación.