Dispositivo de percusión, máquina de perforación que incluye un dispositivo de percusión de este tipo y método para el control de un dispositivo de percusión de este tipo.

Dispositivo de percusión que incluye, dentro de una carcasa (3) de la máquina,

un pistón de percusión de movimiento alternativo (2), cuyo movimiento se puede controlar por medio de una válvula de control (5), que está dispuesta para conectar alternativamente una cámara a una fuente de presión y a una presión baja dependiendo de una señal que describe la posición axial del pistón de percusión (2), en el que se recibe en el interior de la citada cámara una cara de accionamiento sobre el pistón de percusión (2), en el que una pluralidad de canales de control separados axialmente (10, 11, 12, 13) para transmitir la citada señal tiene aberturas en un espacio de cilindro para el pistón de percusión (2) con el fin de cooperar con un borde de control (14) sobre el pistón de percusión, en el que se proporcionan medios de válvula (16) para controlar la posición de la válvula de control (5) y están dispuestos para permitir el ajuste con el que se transmite la citada señal de posición axial del pistón de percusión, a través de las aperturas y bloqueos de conexión respectivos entre uno o una pluralidad de los citados canales de control, (10, 11, 12, 13) y la válvula de control, y en el que los citados medios de válvula (16) están dispuestos entre cada uno de los citados canales de control (10, 11, 12, 13) y la citada válvula de control (5), que se caracteriza

- Por que los citados medios de válvula (16) incluyen también un primer elemento de válvula (17; 30) que se puede controlar entre una primera posición, en la que está dispuesto para bloquear una primera porción o porciones de una conexión respectiva entre un primer subconjunto (12; 10) de canales de control y la válvula de control (5) y una segunda posición, en la que está dispuesto para abrir la citada primera porción o porciones,

- Por que los citados medios de válvula (16) incluyen también un segundo elemento de válvula (18; 31) que se puede controlar entre una primera posición, en la que está dispuesto para bloquear una segunda porción o porciones de una conexión respectiva entre un segundo subconjunto (10, 11) de canales de control y la válvula de control (5) y una segunda posición, en la que está dispuesto para abrir la citada segunda porción o porciones, y

- Por que los citados elementos de válvula primero y segundo están dispuestos para ser móviles uno con respecto al otro.

Dispositivo de percusión, máquina de perforación que incluye un dispositivo de percusión de este tipo y método para el control de un dispositivo de percusión de este tipo Campo de la invención La presente invención se refiere a un dispositivo de percusión de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y a un método para controlar un dispositivo de percusión de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 13. Un dispositivo de percusión de este tipo y un método de este tipo son conocidos por el documento EP 0080 446 - A2. La invención también se refiere a una máquina de perforación de rocas que incluye un dispositivo de percusión de este tipo.

Antecedentes de la invención El documento EP - 0 080 446 (Atlas Copco AB) describe una máquina de perforación de rocas, en la que la fuerza de alimentación es transmitida desde la carcasa al rosario de perforación o al adaptador del rosario de perforación sobre un amortiguador. El amortiguador es deformado por las ondas de choque de compresión reflejadas y la deformación es detectada y utilizada para controlar una espiga de control que ajusta la longitud de la carrera del pistón de percusión de tal manera que la energía de la onda de choque reflectante es minimizada.

En particular, la espiga de control es un medio de ajuste que ajusta en cual posición axial del pistón de percusión una señal de presión es transmitida a y desde un cuerpo de válvula móvil, en el que se disponen medios con el fin de controlar la espiga de control como respuesta a la señal de presión de tal manera que el funcionamiento del dispositivo de percusión es modificado para reducir la onda de choque reflejada. En una realización alternativa, la espiga de control es controlada después del análisis de un parámetro de perforación en relación con el rosario de perforación.

La máquina de perforación conocida funciona bien pero proporciona limitadas posibilidades para controlar fácilmente las posiciones de giro axial del pistón de percusión.

Finalidad y característica más importante de la invención Un objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo de percusión del tipo que se ha indicado más arriba, que es una mejora del dispositivo de percusión conocido. En particular, un objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo de percusión con posibilidades de ajuste más simples y más seguras en lo que respecta el movimiento de un pistón de percusión.

Este objetivos se obtienen de acuerdo con la invención por medio de las características de la reivindicación 1.

De este modo se consigue que sea posible un ajuste distinto de la longitud de la carrera del pistón de percusión de una manera segura. Esta es una gran ventaja, puesto que se proporciona la posibilidad de controlar simplemente la longitud de la carrera por medio de la emisión de señales simples, no complicadas de conexión (y posiblemente de desconexión) a los elementos de válvula con el fin de variar la energía de percusión emitida desde el dispositivo de percusión como respuesta a los requisitos que existen en las situaciones particulares de funcionamiento. Esto es como contraste a la técnica anterior, en la que un cuerpo de válvula se mueve entre varias posiciones axiales diferentes para la apertura respectiva de varios canales de control separados axialmente.

Si se desea cambiar la posición de impacto de un dispositivo de percusión, el canal de ajuste (canal de control) para alta presión se puede mover hacia atrás, es decir, en la dirección que se aleja del husillo de la broca, lo que resulta en una longitud de carrera más larga y más potencia en cada carrera. Dada la misma presión, se necesita más tiempo para acelerar el pistón cuando la longitud de carrera es más larga, lo que resulta en una perforación con una frecuencia más baja.

En general, se puede decir que se desea variar la energía de percusión del dispositivo de percusión de acuerdo con las variaciones de la dureza de la roca. En particular, se desea controlar el dispositivo de percusión en lo que a esto se refiere teniendo en cuenta los requisitos que existen en una porción real de una roca. Por medio de la invención, el dispositivo de percusión se puede controlar con medios sencillos en la dirección de perforación óptima y reduciendo las ondas de choque reflejadas, de las cuales no se beneficia el proceso de perforación.

En general, en un proceso de perforación hay indicios que se refieren a que la perforación con una broca nueva se realiza con una energía de percusión demasiado alta. Esto es debido a que con una broca nueva, sólo una porción pequeña de las unidades de accionamiento de la broca entrará en aplicación real con la roca. Después de un cierto desgaste de la broca, sin embargo, la energía de percusión se ajustará automáticamente gradualmente a una forma algo desgastada de las porciones de aplicación de la broca de perforación, por lo que la eficiencia del proceso de perforación se incrementará. Sin embargo, con el desgaste continuo de la broca de perforación, la eficiencia descenderá de nuevo debido a una adaptación menos buena de la energía de percusión a la apariencia real de la broca de perforación.

La invención hace posible tener en cuenta este fenómeno y que una energía de percusión se pueda controlar con el fin de adaptarse mejor al estado de desgaste de la broca de perforación. Esto proporciona la posibilidad de lograr una mayor velocidad de perforación con el mismo efecto de percusión, reducir la tensión en el acero de perforación, menos reflejos de la roca, lo que a su vez puede dar lugar a que sea necesaria una unidad de amortiguación más pequeña. Por medio de la invención, una máquina de perforación puede ser fácilmente adaptada al variado desgaste de la broca de perforación, de la resistencia de la roca y del tamaño de la broca de perforación. De esta manera la máquina de perforación se puede ajustar de antemano para algunos parámetros que son conocidos o se puede controlar durante la perforación después de los parámetros necesarios y detectados.

En una realización preferida de la invención, el control es posible como respuesta a un parámetro que describe el proceso de perforación, como por ejemplo la velocidad de perforación o la presión en una cámara de amortiguación o como resultado de la amplitud de la onda de choque, medida por medio de mediciones de las ondas de choque.

Otras ventajas se obtienen por medio de aspectos adicionales de la invención, que serán evidentes por la descripción de una realización que sigue.

Descripción de los dibujos La invención se describirá a continuación con mayor detalle por medio de realizaciones y con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 muestra en diagrama, en una sección axial, una parte de una máquina de perforación que incluye un dispositivo de percusión de acuerdo con la invención, La figura 2 muestra esquemáticamente, en una sección axial, unos medios de válvula de acuerdo con la invención en un dispositivo de percusión, Las figuras 3a - d muestran en secciones los medios de válvula de la figura 2 en diferentes posiciones, Las figuras 4a - d muestra en secciones otros medios de válvula de acuerdo con la invención en diferentes ajustes, y La figura 5 ilustra un diagrama de bloques de un método en el que se emplea la invención.

Descripción de realizaciones La figura 1 muestra una parte de una máquina de perforación de rocas 1 que incluye un dispositivo de percusión con un pistón de percusión 2. Una válvula para conmutar el medio de presión para accionar el pistón de percusión está indicada con el número 5. Además se incluyen una unidad de posicionamiento central 6 y una unidad de rotación, una unidad de amortiguación etc., que no se muestran en la figura 1. El pistón de percusión 2 se puede mover recíprocamente dentro de la carcasa 3 de la máquina.

En la carcasa 3 de la máquina hay, en la zona de una corona 8 del pistón de percusión, una serie de canales de control 10 - 13, que están dispuestos para cooperar, con sus aberturas de canal, con un primer borde 14 de la corona 8 del pistón de percusión. Una línea interrumpida indica en 14' una posición del primer borde 14 cuando el pistón de percusión se ha retraído después de un impacto, de manera que la abertura al canal de control 10 es descubierta.

Una cámara 4 que puede ser presurizada recibe de una manera conocida de por sí, una cara de accionamiento sobre el pistón de percusión en forma de unidad de flanco de una corona del pistón de percusión.

Para la comunicación elegida entre los diferentes canales de control y un conducto de señales 15, que conduce... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de percusión que incluye, dentro de una carcasa (3) de la máquina, un pistón de percusión de movimiento alternativo (2) , cuyo movimiento se puede controlar por medio de una válvula de control (5) , que está dispuesta para conectar alternativamente una cámara a una fuente de presión y a una presión baja dependiendo de una señal que describe la posición axial del pistón de percusión (2) , en el que se recibe en el interior de la citada cámara una cara de accionamiento sobre el pistón de percusión (2) , en el que una pluralidad de canales de control separados axialmente (10, 11, 12, 13) para transmitir la citada señal tiene aberturas en un espacio de cilindro para el pistón de percusión (2) con el fin de cooperar con un borde de control (14) sobre el pistón de percusión, en el que se proporcionan medios de válvula (16) para controlar la posición de la válvula de control (5) y están dispuestos para permitir el ajuste con el que se transmite la citada señal de posición axial del pistón de percusión, a través de las aperturas y bloqueos de conexión respectivos entre uno o una pluralidad de los citados canales de control, (10, 11, 12, 13) y la válvula de control, y en el que los citados medios de válvula (16) están dispuestos entre cada uno de los citados canales de control (10, 11, 12, 13) y la citada válvula de control (5) , que se caracteriza -Por que los citados medios de válvula (16) incluyen también un primer elemento de válvula (17; 30) que se puede controlar entre una primera posición, en la que está dispuesto para bloquear una primera porción o porciones de una conexión respectiva entre un primer subconjunto (12; 10) de canales de control y la válvula de control (5) y una segunda posición, en la que está dispuesto para abrir la citada primera porción o porciones, -Por que los citados medios de válvula (16) incluyen también un segundo elemento de válvula (18; 31) que se puede controlar entre una primera posición, en la que está dispuesto para bloquear una segunda porción o porciones de una conexión respectiva entre un segundo subconjunto (10, 11) de canales de control y la válvula de control (5) y una segunda posición, en la que está dispuesto para abrir la citada segunda porción o porciones, y -Por que los citados elementos de válvula primero y segundo están dispuestos para ser móviles uno con respecto al otro.

2. Dispositivo de percusión de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza por que el primer subconjunto de canales de control incluye un canal de control o dos canales de control.

3. Dispositivo de percusión de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que se caracteriza por que el segundo subconjunto de canales de control incluye un canal de control o dos canales de control.

4. Dispositivo de percusión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que en la segunda posición del segundo elemento de válvula (18) , el primer elemento de válvula (17) en su primera posición está dispuesto para abrir una porción de conexión (F3) entre un canal de control (11) y la válvula de control

(5) y en la segunda posición está dispuesto para abrir una porción de conexión (F1) entre un segundo canal de control (10) y la válvula de control (5) .

5. Dispositivo de percusión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que los elementos de válvula (17, 18) son cilíndricos circulares.

6. Dispositivo de percusión de acuerdo con la reivindicación 5, que se caracteriza por que el segundo elemento de válvula (18) está dispuesto concéntricamente en el interior del primer elemento de válvula (17) y tiene rebajes

(26) que cooperan con porciones de canal (24, 25) , que se extienden radialmente a través del material del primer elemento de válvula para abrir y bloquear, respectivamente, las citadas porciones de conexión.

7. Dispositivo de percusión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que incluye un tercer elemento de válvula (32) que se puede controlar simultáneamente con el primer elemento de válvula (30) entre una primera posición, en la que está dispuesto para bloquear una porción de conexión (F4) entre la válvula de control y un conjunto de canales de control y una segunda posición, en la que está dispuesto para abrir la citada porción de conexión (F4) entre la válvula de control y un conjunto de canales de control.

8. Dispositivo de percusión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que un canal de control superior (13) , colocado axialmente en la dirección más distante de la dirección de impacto, está conectado de forma permanente (15) con la válvula de control.

9. Dispositivo de percusión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que los elementos de válvula son conmutables por medio de la actuación de fluido a presión.

10. Dispositivo de percusión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza por que los citados elementos de válvula primeros, segundos o terceros son conmutable como respuesta a un parámetro que describe el proceso de perforación.

11. Dispositivo de percusión de acuerdo con la reivindicación 10, que se caracteriza por que el citado parámetro es cualquiera del grupo que comprende: la velocidad de perforación, la presión en una cámara de amortiguación, la amplitud detectada de las ondas de choque.

12. Máquina de perforación de rocas que incluye un dispositivo de percusión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 2.

13. Método para controlar un dispositivo de percusión que incluye, dentro de una carcasa (3) de la máquina, un pistón de percusión de movimiento alternativo (2) cuyo movimiento se puede controlar por una válvula de control (5) , que dependiendo de una señal de transmisión de la posición axial del pistón de percusión conecta alternativamente una cámara a una fuente de presión y a una presión baja, en el que en el interior de la citada cámara está situada una cara de accionamiento del pistón de percusión (2) , en el que una pluralidad de canales de control separados axialmente (10, 11, 12, 13) para transmitir la citada señal tiene aberturas en un espacio cilíndrico que reciben al pistón de percusión (2) para cooperar con un borde de control (14) en el pistón de percusión, en el que se proporcionan los medios de válvula (16) para controlar la posición de la válvula de control (5) y están dispuestos con el fin de permitir el ajuste en el que se transmite la citada señal de posición axial del pistón de percusión, por la abertura y el bloqueo respectivos de la conexión entre uno o una pluralidad de los citados canales de control (10, 11, 12, 13) y la válvula de control, y en el que los citados medios de válvula (16) están dispuestos entre cada uno de los citados canales de control (10, 11, 12, 13) y la citada válvula de control (5) , que se caracteriza

- Por que los citados medios de válvula (16) incluyen un primer elemento de válvula (17; 30) , que se puede controlar entre una primera posición, en la que bloquea una primera porción o porciones (F2) de una conexión respectiva entre un primer subconjunto (12; 10) de los canales de control y la válvula de control (5) , y una segunda posición, en la que abre la citada primera porción o porciones, -Por que los citados medios de válvula (16) incluyen también un segundo elemento de válvula (18; 31) , que se puede controlar entre una primera posición, en la que bloquea una segunda porción o porciones (F2) de una conexión respectiva entre un segundo subconjunto (10, 11) de canales de control y la válvula de control (5) y una segunda posición, en la que abre la citada segunda porción o porciones, y -Por que los citados elementos de válvula primero y segundo están dispuestos para que sean móviles uno con respecto al otro.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 13, que se caracteriza por que en la segunda posición del citado elemento de válvula (18) , el primer elemento de válvula en la primera posición abre una porción de conexión (F3) entre un canal de control (11) y la válvula de control (5) y en la segunda posición abre una porción de conexión (F1) entre un segundo canal de control (10) y la válvula de control (5) .

15. El método de acuerdo con la reivindicación 13 o 14, que se caracteriza por que el dispositivo de percusión incluye un tercer elemento de válvula (32) , que se controla simultáneamente con el primer elemento de válvula (30) entre una primera posición, en la que bloquea una porción de conexión (F4) entre la válvula de control y un conjunto de canales de control (10 ) y una segunda posición en la que abre la citada porción de conexión (F4) entre la válvula de control y un conjunto de canales de control.

16. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicacione.

13. 15, que se caracteriza por que los canales de control (10, 11, 12) , para los que las conexiones son abiertas por los elementos de válvula (17, 18; 30, 31, 32) , están conectados a un canal de control superior.

17. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 16, que se caracteriza por que los elementos de válvula se conmutan por medio de la actuación del fluido a presión.

18. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 17, que se caracteriza por que el citado elemento de válvula es conmutado como respuesta a un parámetro que describe el proceso de perforación.

19. El método de acuerdo con la reivindicación 18, que se caracteriza por que el citado parámetro es cualquiera del grupo que comprende: la velocidad de perforación, la presión en una cámara de amortiguación, la amplitud detectada de las ondas de choque.