Metodo para producir impulsos en una herramienta de percusión que incluye una camara (3) para recibir un volumen de liquido y un pistón (4) de impulsos que esta dispuesto para transferir pulsos de presión en el volumen de liquido,

como pulsos de ondas de esfuerzo a la herramienta, caracterizado porque se influye periódicamente sobre el liquido de la camara (3) de tal modo que se hace que el liquido contenido en el volumen de liquido entre en resonancia de manera que se forma, por lo menos, un antinodo (11, 15, 17) de presión en la zona del pistón (4) de impulsos en la camara (3) .

Metodo para producir impulsos en una herramienta de percusión ANTECEDENTES DE LA INVENCION

La invención se refiere a un metodo para producir impulsos en una herramienta de percusión de acuerdo con el 5 preambulo de la reivindicación 1.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Se conoce previamente, a partir del documento WO 2005/002802 Al, un generador de impulsos en el que se permite que fluya a una camara de trabajo un fluido de presión cuya presión es mayor que la de la camara de trabajo, para conseguir un incremento subito de presión en la misma. De este modo se consigue una fuerza que influye sobre el 10 pistón de transmisión en la dirección de la herramienta, con el fin de generar un pulso de esfuerzo en la herramienta.

Este generador de impulsos conocido previamente requiere la generación y transferencia de presiones significativas, y medios de control rapidos y precisos para transferir la presión entre una fuente de presión y la camara de trabajo, lo que tiene como resultado una solución costosa. Ademas, existen diferentes clases de perdidas involucradas en dicha transmisión.

15 OBJETIVO Y CARACTERiSTICAS MAS IMPORTANTES DE LA INVENCION

El objetivo de la presente invención es dar a conocer un metodo tal como el indicado inicialmente, en el que se eviten o por lo menos se reduzcan los inconvenientes de la tecnica anterior.

Este objetivo se consigue mediante un metodo acorde con la reivindicación 1.

Adaptando la camara de este modo es posible influir sobre el liquido situado en una zona de la camara, de tal modo que se forma un antinodo de presión en una segunda zona de la misma. Ademas, se posibilita que el pistón de impulsos sea sometido a variaciones de presión o a pulsos de presión de liquido, que estan presentes en este antinodo de presión. A continuación, los pulsos de presión de liquido que actuan sobre el pistón de impulsos son transmitidos como pulsos de esfuerzo de tensión de presión en la herramienta, con objeto de dotarla de movimientos para, por ejemplo, desintegrar una roca.

Cuando el liquido situado en la camara es excitado a una frecuencia resonante, se forma una onda estacionaria. La configuración de esta onda esta determinada, entre otros factores, por las condiciones de contorno de la camara, es decir, sus paredes extremas. Si la condición de contorno es tal que la pared extrema es muy rigida, en esta posición se producira un nodo de flujo (cero variación de flujo) y un antinodo de presión (maxima variación de presión) . Si la condición de contorno es no rigida con respecto al liquido, en esta posición se producira un antinodo de flujo (maxima variación de flujo) y un nodo de presión (cero variación de presión) . En el antinodo de flujo, el desplazamiento del liquido esta en un maximo, lo que significa que la energia se presenta en forma de energia cinetica. En el antinodo de presión, la energia se presenta en forma de energia elastica.

Por lo tanto, lo que caracteriza la camara de resonancia es que la energia es transmitida como una combinación de energia cinetica y elastica.

Mediante el recurso de forzar a una parte de la camara de resonancia a que se desplace a una frecuencia igual a la frecuencia resonante de la camara, se satisface dicha condición de contorno no rigido y por lo tanto en dicha posición se crea un antinodo de flujo.

En el segundo extremo de la camara de resonancia la pared de la camara es esencialmente rigida, lo que en la practica constituira la condición de contorno rigido para el liquido mencionada anteriormente, lo cual tiene como consecuencia la formación de dicho antinodo de presión. En el antinodo de presión la presión varia, en el caso ideal, de forma sinusoidal en el tiempo, es decir, simetricamente en torno a una presión media. Por lo tanto, la variación maxima de presión en esta posición puede estar entre cero y el doble de la presión media.

En la practica, la presión tambien variara algo en el lado del nodo de presión. Sin embargo, esta variación puede reducirse todo lo que se quiera o lo suficiente para que sea asumida influyendo sobre la altura del pico resonante.

45 Esto puede conseguirse mediante el recurso de adaptar las impedancias de la columna perforadora, de la camara de resonancia y de la bomba para alimentar la camara de resonancia.

Los parametros que influyen sobre la frecuencia resonante en el interior de la camara son esencialmente: la longitud de la camara, las condiciones de contorno, la densidad y el m6dulo de compresibilidad del liquido y, en cierta medida, tambien las dimensiones en sección transversal de la camara.

50 Se prefiere que el liquido sea alimentado/evacuado a traves de la entrada/salida de la camara, lo que constituye una posible solución que es económica y realista.

Mediante el recurso de alimentar el liquido a traves de una serie de entradas/salidas del liquido que estan distribuidas sobre la circunferencia de la camara, es posible distribuir homogeneamente la entrada/salida de liquido y asimismo utilizar varias fuentes/bombas de liquido para conseguir una respuesta rapida y menores perdidas.

Generalmente, una solución acorde con la invención es poco exigente con los componentes involucrados, puesto que en el lado de la entrada predomina una contrapresión esencialmente constante, con la que se encuentra la fuente de liquido, la cual en particular se compone de una o varias bombas. Por lo tanto, puede esperarse que cada bomba tenga un grado de carga relativamente bajo y, por lo tanto, una larga vida util.

Solamente a modo de ejemplo, puede mencionarse que los valores tipicos de las presiones pueden ser tales que la entrada este comprendida entre aproximadamente 225.105 Pa y 275.105 Pa, que la presión promedio P0 sea de 250.105 Pa y que por lo tanto la presión en el pistón de impulsos varie, en el caso mas sencillo, entre aproximadamente 0 y 250.105 Pa.

En particular, se prefiere que la resonancia en la camara este adaptada de tal modo que en funcionamiento exista una resonancia de cuarto de onda o de multiplos impares de la resonancia de cuarto de onda. Convenientemente, la camara esta adaptada a una frecuencia de entre aproximadamente 200 y 1000 Hz. No obstante, pueden utilizarse tambien otras frecuencias.

Mediante el recurso de modificar la camara con respecto a su forma, en particular su longitud, se consigue la posibilidad de controlar la frecuencia resonante, lo cual puede ser ventajoso trabajando con diferentes materiales, etc.

Mediante el recurso de transferir los pulsos de presión a una camara de impulsos en el pistón de impulsos, la cual esta separada de la camara (de resonancia) , de modo que se disponen medios de canal entre las camaras, es posible separar la camara de resonancia y las partes que tienen conexión directa con la propia herramienta.

Mediante el recurso de disponer medios de valvula para controlar el flujo en dichos medios de canal, son posibles ajustes ventajosos de la configuración del pulso que afecta al pistón de impulsos. De este modo puede controlarse el pulso de manera que su forma se desvie respecto de la forma sinusoidal, que de lo contrario es dominante, y conformarse por ejemplo para minimizar los efectos de reflexión procedentes de la roca afectada o similares.

Mediante el recurso de utilizar una serie de camaras de resonancia conectadas en serie entre ellas, puede incidirse sobre las amplitudes de los pulsos, en particular pueden incrementarse mas de lo que seria posible cuando se utiliza un sistema con una sola camara de resonancia.

Las ventajas correspondientes se consiguen en relación con las correspondientes reivindicaciones del metodo, y se obtienen otras ventajas mediante las caracteristicas de las otras reivindicaciones independientes.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

A continuación se describira la invención en mayor detalle a partir de las realizaciones y haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

la figura 1 muestra esquematicamente una herramienta trituradora de roca que incluye un generador de impulsos acorde con la invención, la figura 2 muestra esquematicamente la distribución de presión obtenida en una camara de resonancia de un generador de impulsos acorde con la invención, la figura 3 muestra esquematicamente una variante de la distribución de presión en un generador de impulsos acorde con la invención, la figura 4 muestra esquematicamente... [Seguir leyendo]

1. Metodo para producir impulsos en una herramienta de percusión que incluye una camara (3) para recibir un volumen de liquido y un pistón (4) de impulsos que esta dispuesto para transferir pulsos de presión en el volumen de liquido, como pulsos de ondas de esfuerzo a la herramienta, caracterizadoºoorueº se influye periódicamente sobre el liquido de la camara (3) de tal modo que se hace que el liquido contenido en el volumen de liquido entre en resonancia de manera que se forma, por lo menos, un antinodo (11, 15, 17) de presión en la zona del pistón (4) de impulsos en la camara (3) .

2. Metodo acorde con la reivindicación 1, caracterizado ooruee se influye periódicamente sobre el liquido en la camara (3) mediante la entrada y la salida de liquido en la camara (3) con cierta frecuencia.

3. Metodo acorde con la reivindicación 1 6 2,

caracterizadoºoorueº el liquido es alimentado a la camara (3) y evacuado desde la misma a traves de una serie de entradas/salidas (10) que estan distribuidas sobre la circunferencia de la camara (3) .

4. Metodo acorde con la reivindicación 1, 2 6 3, caracterizado ooruee se dispone la formación de un nodo (12, 16) de presión en la zona de dicha entrada/salida

(10) y de un antinodo (11, 15, 17) de presión con la amplitud de presión maxima en la zona del pistón (4) de impulsos.

5. Metodo acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,

caracterizadoºoorueº se genera una resonancia tal que en funcionamiento predomina una resonancia de cuarto de onda o de un multiplo impar de la resonancia de cuarto de onda.

6. Metodo acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizadoºoorueº se controla que la frecuencia este entre aproximadamente 200 y 1000 Hz.

7. Metodo acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizadoºoorueº el liquido es alimentado de forma distribuida sobre la circunferencia de la camara (3) .

8. Metodo acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7º caracterizadoºoorueese modifica la forma de la camara (3) para controlar la frecuencia de resonancia.

9. Metodo acorde con la reivindicación 8, caracterizadoºooruee se modifica la longitud de la camara (3) .

10. Metodo acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9,

caracterizadoºooruee los pulsos de presión son transferidos a una camara (20) de impulsos que esta situada en el pistón (4) de impulsos y que esta separada de la camara (3) , sobre un medio de canal que esta dispuesto entre la camara (3) y la camara (20) de impulsos.

11. Metodo acorde con la reivindicación 10, caracterizadoºoorueº se controla el flujo en dicho medio de canal.

12. Metodo acorde con la reivindicación 10, caracterizadoºooruee se ajusta la longitud y/o el area de dicho medio de canal con objeto de controlar la forma de dichos pulsos de ondas de esfuerzo.

13. Metodo acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12,

caracterizado ooruee los pulsos de presión son transferidos entre una serie de camaras (3º, 3ºº) conectadas en serie entre ellas.

14. Metodo acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizadoºoorueº se utiliza un liquido entre el grupo de: agua, aceite de silicio, aceite hidraulico, aceite mineral.