CABEZA PERFORADORA PARA MÁQUINA PERFORADORA.

Cabeza perforadora para máquina perforadora que comprende una cabeza perforadora (16) y una extensión (18),

dicha cabeza perforadora se caracteriza por que comprende: - una cabeza giratoria de corte (26) de diámetro externo D0; - un árbol (40) de rotación del cual una extremidad está unida a dicha cabeza de corte (26); - una virola externa (20) que gira alrededor del árbol de rotación, presentando una primera extremidad abierta girada hacia la cabeza de corte y una segunda extremidad de conexión con dicha extensión (18), comprendiendo dicha virola, a partir de su primera extremidad, una primera porción de forma acampanada (22) cuyo diámetro va disminuyendo a medida que se aleja de dicha primera extremidad abierta y una segunda porción (24) de forma prácticamente cilíndrica; - al menos un patín de ajuste (44a a 44d) móvil que presenta una primera cara de deslizamiento (48) apta para deslizarse a lo largo de la cara externa de dicha primera porción (22) de la virola y una cara de contacto (46) con respecto a la pared interna del túnel; y - medios (50) para desplazar cada patín (44a a 44d) entre una primera posición inactiva en la cual la cara de contacto (46) del patín de ajuste se dispone totalmente en el interior de un cilindro de diámetro D0, teniendo como eje, el eje del árbol de arrastre y una serie de segundas posiciones activas en las cuales al menos una parte de la cara de contacto del patín de ajuste se encuentra en el exterior de dicho cilindro

Cabeza perforadora para máquina perforadora.

La presente invención tiene por objeto una cabeza perforadora para máquina perforadora, una máquina perforadora que utiliza dicha cabeza y un equipo de excavación de túneles que utiliza dicha máquina perforadora.

La invención se refiere más particularmente, pero no exclusivamente, al perforado de túneles de dimensiones reducidas y más particularmente al perforado de alvéolos ciegos, de diámetro del orden de 700 mm a 750 mm, o más generalmente de menos de un metro, destinados en particular, al almacenamiento subterráneo de residuos en los cuales deben interponerse contenedores.

Estos trabajos de perforado con mucha frecuencia se ejecutan en arcillas consolidadas favorables para la realización de dichos almacenamientos y deben realizarse sin la presencia de agua y con un perfecto control del guiado de la máquina perforadora, de acuerdo con las tres direcciones, a fin de garantizar la colocación adecuada de los contenedores cilíndricos cargados con los residuos.

Se comprende entonces, que uno de los problemas a los cuales hay que hacer frente, es garantizar que el perforado realizado siga efectivamente la trayectoria teórica definida antes de la perforación, cuando por supuesto no hay ningún medio de acceso físico directo para los operarios que utilizan dicha máquina. En consecuencia, es muy importante poder controlar permanentemente y con gran precisión, la trayectoria de perforado y poder rectificar la dirección de perforado en caso de desviación inaceptable. En la mayoría de los casos, esta trayectoria es rectilínea.

Se conoce por la patente alemana DE 10132972 una máquina perforadora constituida por una cabeza perforadora y una extensión, estando estas dos partes articuladas entre sí. Un juego de pequeños gatos hidráulicos que se alimentan por tubos flexibles que se fijan en el exterior de la perforación, permiten provocar una angulación entre la cabeza perforadora y la extensión. Los tubos flexibles de alimentación de los gatos están protegidos por un hierro en forma de U, que se suelda sobre el tubo de acero de hinca que se va colocando en la perforación a medida que ésta se va realizando. Este hierro en U crea una excrecencia con respecto al diámetro perforado y no tiene consecuencias en los terrenos blandos. Sin embargo, plantea un problema para la evacuación de la máquina perforadora en terrenos más resistentes. Más concretamente, es imperativo que la perforación desemboque en un pozo de salida para recuperar dicha máquina. Además, no es posible perforar sin colocar tubos de hinca. Para terminar, el sistema de control de angulación sólo autoriza una corrección vertical de la cabeza perforadora es decir, hacia arriba o hacia abajo.

El documento US 2003/0 066 685 describe otro ejemplo considerado como el estado de la técnica más pertinente.

Un primer objetivo de la invención es suministrar una cabeza perforadora para una máquina perforadora, del tipo mencionado anteriormente, que permita efectivamente realizar una corrección de la trayectoria de perforado, en todas las direcciones y que pueda funcionar con o sin la utilización de tubos de hinca.

Para alcanzar este objetivo, de acuerdo con la invención, la cabeza perforadora para una máquina perforadora comprende una cabeza perforadora y una extensión, y se caracteriza porque comprende:

- una cabeza giratoria de corte de diámetro externo D0;

- un árbol de rotación del cual una extremidad está unida a dicha cabeza de corte;

- una virola externa que revoluciona alrededor del árbol de rotación, que presenta una primera extremidad abierta girada hacia la cabeza de corte y una segunda extremidad de conexión con dicha extensión, comprendiendo dicha virola, a partir de su primera extremidad, una primera porción de forma acampanada cuyo diámetro va disminuyendo a medida que se aleja de dicha primera extremidad abierta y una segunda porción con una forma prácticamente cilíndrica;

- al menos un patín de ajuste móvil que presenta una primera cara del deslizamiento apta para deslizarse a lo largo de la cara externa de dicha primera porción de la virola y una cara de contacto con respecto a la pared interna del túnel; y

- medios para desplazar dicho patín, entre una primera posición inactiva en la cual la cara de contacto del patín de ajuste se dispone enteramente en el interior de un cilindro de diámetro D0 que tiene como eje el eje del árbol de arrastre, y una serie de segundas posiciones activas, en las cuales al menos una parte de la cara de contacto del patín de ajuste se encuentra en el exterior de dicho cilindro.

Se comprende que gracias al uso de un patín o de varios patines de ajuste móviles en translación y que actúan a la vez sobre la cara externa de la virola en su parte acampanada y la pared del túnel durante el perforado, es posible corregir la trayectoria de la máquina perforadora. Además, tal y como se indica, el patín o los patines permiten corregir dicha trayectoria haya tubos de hinca o no.

Preferentemente, la cabeza perforadora comprende cuatro patines de ajuste desfasados angularmente en 90 grados.

Preferentemente también los medios de desplazamiento son gatos, asociándose cada gato a un patín de ajuste y pudiéndose controlar.

Preferentemente también la cabeza perforadora se caracteriza en que dicha forma acampanada de la primera porción de la virola es prácticamente una porción de superficie troncónica, y en que la cara de deslizamiento de cada patín, es prácticamente troncónica y en que la cara de contacto de cada patín tiene la forma de una porción de superficie cilíndrica cuyas generatrices son prácticamente paralelas al eje del árbol de rotación para entrar en contacto con la pared de la perforación o de un tubo de hinca.

Preferentemente, también la cabeza perforadora se caracteriza por que dicho árbol de rotación está dotado en su cara externa con una pala en forma de hélice para el traslado de escombros.

Asimismo preferentemente, la cabeza perforadora se caracteriza por que el borde externo de dicha pala se ajusta a la forma de dicha virola externa.

Un segundo objeto de la invención es el de suministrar una máquina perforadora que utilice una cabeza perforadora del tipo mencionado anteriormente.

La máquina perforadora se caracteriza por que comprende una cabeza perforadora que comprenda todas o parte de las características enunciadas anteriormente y una extensión conectada a la segunda extremidad de la virola externa de la cabeza perforadora mediante una unión rígida.

Preferentemente, dicha extensión comprende:

- una virola externa tubular que tiene prácticamente el mismo diámetro que el de la segunda porción de la virola de la cabeza perforadora;

- un árbol de transmisión que se acopla a dicho árbol de rotación de la cabeza de corte; y

- una serie de patines de guía que se montan sobre la cara externa de dicha virola tubular.

Preferentemente, también la máquina perforadora se caracteriza por que dicho árbol de transmisión está dotado con una superficie externa de una pala en forma de hélice.

Un tercer objetivo de la invención es suministrar un equipo para la excavación de un túnel que emplee una máquina perforadora del tipo que comprenda todas o parte de las características enunciadas anteriormente.

El equipo de excavación de un túnel se caracteriza por que comprende:

- una máquina perforadora; y

- una serie de tubos de hinca aptos para colocarse en un túnel a medida que éste se va realizando.

Preferentemente, el equipo se caracteriza por que, en posición activa, la cara de contacto del o de dichos patines de ajuste está en contacto con la cara interna de dichos tubos de hinca.

Otras características y ventajas de la invención se verán mejor tras la lectura de la descripción que sigue de un modo preferido de realización de la invención que se proporciona a modo de ejemplo no limitativo. La descripción se refiere a las figuras adjuntas, en las cuales:

- la figura 1 es una vista lateral longitudinal de la máquina perforadora que se utiliza con tubos de hinca;

- la figura 2 es una vista de la máquina perforadora de la figura 1 de acuerdo con la dirección de la flecha A;

- la figura 3 es una vista de la máquina perforadora de acuerdo con el plan de corte III - III de la figura 1;

- la figura 4 es una vista en perspectiva de la cabeza perforadora en... [Seguir leyendo]

1. Cabeza perforadora para máquina perforadora que comprende una cabeza perforadora (16) y una extensión (18) , dicha cabeza perforadora se caracteriza por que comprende:

- una cabeza giratoria de corte (26) de diámetro externo D0;

- un árbol (40) de rotación del cual una extremidad está unida a dicha cabeza de corte (26) ;

- una virola externa (20) que gira alrededor del árbol de rotación, presentando una primera extremidad abierta girada hacia la cabeza de corte y una segunda extremidad de conexión con dicha extensión (18) , comprendiendo dicha virola, a partir de su primera extremidad, una primera porción de forma acampanada (22) cuyo diámetro va disminuyendo a medida que se aleja de dicha primera extremidad abierta y una segunda porción (24) de forma prácticamente cilíndrica;

- al menos un patín de ajuste (44a a 44d) móvil que presenta una primera cara de deslizamiento (48) apta para deslizarse a lo largo de la cara externa de dicha primera porción (22) de la virola y una cara de contacto (46) con respecto a la pared interna del túnel; y

- medios (50) para desplazar cada patín (44a a 44d) entre una primera posición inactiva en la cual la cara de contacto (46) del patín de ajuste se dispone totalmente en el interior de un cilindro de diámetro D0, teniendo como eje, el eje del árbol de arrastre y una serie de segundas posiciones activas en las cuales al menos una parte de la cara de contacto del patín de ajuste se encuentra en el exterior de dicho cilindro.

2. Cabeza perforadora de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que comprende cuatro patines (44a a 44d) de ajuste desfasados angularmente en 90 grados.

3. Cabeza perforadora de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada por que dichos medios de desplazamiento son gatos (50) , asociándose cada gato a un patín de ajuste (44a a 44d) y pudiéndose controlar.

4. Cabeza perforadora de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que dicha forma acampanada de la primera porción (22) de la virola (20) es prácticamente una porción de superficie troncónica, por que la cara de deslizamiento (48) de cada patín (44) es prácticamente cilíndrica y coopera con una pieza (45) que se fija sobre la cara externa de dicha parte acampanada y por que la cara de contacto (46) de cada patín tiene la forma de una porción de superficie cilíndrica cuyas generatrices son prácticamente paralelas al eje del árbol de rotación para entrar en contacto con la pared de la perforación o de un tubo de hinca (10) .

5. Cabeza perforadora de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que dicho árbol (40) de rotación está dotado sobre su cara externa con una pala (42) en forma de hélice.

6. Cabeza perforadora de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada por que el borde externo de dicha pala

(42) se ajusta a la forma de dicha virola externa.

7. Cabeza perforadora de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que la cabeza giratoria de corte (26) comprende en su periferia, al menos una pieza montada giratoriamente (34) dotada con al menos una herramienta de corte (38) , pudiendo adoptar dicha pieza una primera posición retraída y una posición saliente en la cual sobresale por fuera de la cabeza de corte, por lo que, cuando dicho patín o dichos patines de ajuste y dicha pieza giratoria están en su primera posición, el conjunto de la cabeza perforadora puede extraerse a través de dicha perforación.

8. Máquina perforadora caracterizada por que comprende:

- una cabeza perforadora de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7; y

- una extensión (18) conectada a la segunda extremidad de la virola externa (20) de la cabeza perforadora (16) .

9. Máquina perforadora de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizada por que dicha extensión comprende:

- una virola externa tubular (52) que tiene prácticamente el mismo diámetro que el de la segunda porción (24) de la virola (22) de la cabeza perforadora;

- un árbol de transmisión (54) que se acopla a dicho árbol de rotación de la cabeza de corte; y

- una serie de patines de guía (60, 62) que se montan sobre la cara externa de dicha virola tubular.

10. Máquina perforadora de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada por que dicho árbol de transmisión (54) está dotado, sobre su cara externa, con una pala (56) en forma de hélice.

11. Equipo de excavación de un túnel, caracterizado por que comprende:

- una máquina perforadora (14) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10; y

- una serie de tubos de hinca (10) aptos para colocarse en el túnel a medida que éste se va realizando.

12. Equipo, de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que, en posición activa, la cara de contacto (46) de dicho patín o de dichos patines (44) de ajuste está en contacto con la cara interna de dichos tubos (10) de hinca.