ES2350609T3 - Dispositivo de perforación y procedimiento para la extracción de muestras de suelo. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de perforación para la extracción de muestras de suelo que comprende un impulsor (2), un cabezal de impacto (3) sobre el que choca el impulsor (2), un dispositivo giratorio (13) dispuesto en el cabezal de impacto (3), a cuyo dispositivo giratorio es acoplable la barra de perforación, con cuyo dispositivo giratorio (13) se puede impulsar en rotación la barra de perforación, un tubo de perforación (17) montado en la barra de perforación, en cuya parte frontal se puede acoplar una corona de perforación (18) y un casquillo (19) para la muestra de suelo, insertable en el tubo de perforación (17), en cuyo casquillo se puede alojar el testigo de muestra de perforación, caracterizado porque el dispositivo giratorio comprende un cabezal giratorio (11) que queda a tope con el cabezal de impacto (3), cuyo cabezal giratorio (11) es conectable a un elemento de fijación (14) para el tubo de perforación (16) y cuyo cabezal giratorio (11) está dotado con un orificio axial pasante (25), en el que está colocada una barra de fijación (24) que está retenida de forma fija en rotación en el cabezal de impacto (3) por una de sus zonas extremas, estando conectada la otra zona extrema por medio de elementos de unión (21, 22, 23) al casquillo (19) para la muestra de suelo.
Description
Dispositivo de perforación y procedimiento para
la extracción de muestras de suelo.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de perforación para la extracción de muestras de suelo
que comprende un impulsor, un cabezal de impacto sobre el que choca
el impulsor, un dispositivo giratorio dispuesto en el cabezal de
impacto, a cuyo dispositivo giratorio es acoplable la barra de
perforación, con cuyo dispositivo giratorio se puede impulsar en
rotación la barra de perforación, un tubo de perforación montado en
la barra de perforación, en cuya parte frontal se puede acoplar una
corona de perforación y un casquillo para la muestra de suelo,
insertable en el tubo de perforación, en cuyo casquillo se puede
alojar el testigo de muestra de perforación, y hace referencia
también a un procedimiento para ello.
Con este tipo de dispositivos de perforación, se
extraen, en especial, muestras de suelo. El dispositivo de
perforación está dispuesto en un soporte de perforación que puede
ser montado en el lugar de la perforación. No obstante, este soporte
de perforación puede estar fijado también, por ejemplo, en un
vehículo. Este soporte de perforación presenta un impulsor y un
dispositivo giratorio, de manera que resulta posible la introducción
del tubo de perforación mediante la acción del impulsor y del
dispositivo giratorio, o solamente con el impulsor o el dispositivo
giratorio, en la tierra. Durante el proceso de perforación, la
muestra de suelo entra en el tubo de perforación y puede ser
extraída conjuntamente con dicho tubo de perforación hacia fuera del
orificio de perforación y se puede colocar, por ejemplo, en un
recipiente especial para la recogida de estas muestras de suelo.
Se conocen dispositivos de perforación con los
que se pueden extraer muestras de suelo y que utilizan para ello un
tubo de perforación que es introducido en el suelo, tal como, por
ejemplo, se puede deducir del documento DE-A 32 00
927. Este documento se considerará también como el documento más
próximo del estado de la técnica y da a conocer las características
de la parte introductoria de la reivindicación 1. En dicho tubo de
perforación, que en la zona de perforación está dotado de una corona
o anillo de perforación, se utiliza un casquillo que es giratorio
libremente con respecto al tubo de perforación. Durante el proceso
de perforación, el casquillo debe permanecer, por lo tanto, inmóvil
con respecto al testigo que ha entrado dentro del casquillo para
poder retener, de manera óptima, una muestra del suelo. No obstante,
se ha observado que entre el casquillo y el orificio de perforación
que está dispuesto en soportes con los que es giratorio el
casquillo, pueden entrar partículas de tierra, de manera que el
casquillo queda bloqueado y gira conjuntamente con el tubo de
perforación. El giro conjunto del casquillo con el tubo de
perforación puede ser causa de que se rompa el testigo y que gire
conjuntamente con el tubo de perforación y el casquillo, de manera
que se perjudica la calidad de la muestra de suelo.
El objetivo de la presente invención consiste en
dar a conocer un dispositivo de perforación en cuyo tubo de
perforación puede ser dispuesto un casquillo para las muestras de
suelo que queda asegurado contra el giro.
De acuerdo con la invención, se consigue este
objetivo por el hecho de que el dispositivo giratorio comprende un
cabezal giratorio que queda a tope con el cabezal de impacto, cuyo
cabezal giratorio es conectable a un elemento de fijación para el
tubo de perforación y cuyo cabezal giratorio está dotado con un
orificio axial pasante, en el que está colocada una barra de
fijación que está retenida de forma fija en rotación en el cabezal
de impacto por una de sus zonas extremas, estando conectada la otra
zona extrema por medio de elementos de unión al casquillo para la
muestra de suelo.
Con esta disposición se consigue, de manera
óptima, que el casquillo para la muestra de suelo quede retenido,
asegurado contra el giro, en el tubo de perforación, de manera que
se consigue una elevada calidad de las muestras de suelo a
extraer.
De manera ventajosa, el cabezal de impacto y el
impulsor se pueden desplazar axialmente y se pueden unir entre sí de
manera fija en giro, por lo que se puede conseguir que el cabezal de
impacto no pueda girar.
De manera ventajosa, el elemento de fijación
comprende un cabezal de perforación que está conectado mediante una
unión desmontable con el cabezal giratorio y en el que se puede
acoplar el tubo de perforación, de manera que se consigue una
manipulación óptima en el proceso de perforación.
Entre el cabezal giratorio y el tubo de
perforación se pueden colocar piezas de prolongación, de manera que
se posibilita realizar orificios con mayor profundidad, garantizando
una sencilla maniobrabilidad.
De manera ventajosa, los elementos de unión
presentan una pieza de fijación, la cual se puede conectar con el
casquillo para la muestra de suelo, lo que igualmente significa una
maniobrabilidad simplificada.
Otra disposición ventajosa de la invención
consiste en que la barra de fijación está dotada de un orificio
central, que está cerrado en el lado que corresponde al cabezal de
impacto y que está abierto en el lado que corresponde al elemento de
unión y que está unido con una conducción de alimentación, mediante
la cual se puede introducir un medio líquido en el orificio central.
Con esta disposición se consigue una construcción simple que permite
una alimentación simplificada de un medio líquido en el orificio de
perforación.
De manera ventajosa, los elementos de unión
están dotados de otro orificio central, estos orificios están unidos
con el orificio central y mediante los mismos el medio líquido se
puede conducir a la pieza de fijación y desde allí se puede conducir
a la zona de perforación, lo que posibilita igualmente una
construcción simplificada del dispositivo de perforación.
Entre la barra de fijación y la pieza de
fijación se pueden colocar piezas de prolongación, conectadas entre
sí y a la barra de fijación, o de manera correspondiente a la pieza
de fijación, de manera desmontable y que, de igual forma, están
dotadas de un orificio central adicional. De esta manera, se
garantiza la maniobrabilidad simplificada incluso para grandes
orificios de perforación.
De manera ventajosa, los elementos de unión
comprenden una pieza intermedia que puede ser colocada sobre la
barra de fijación por acoplamiento de forma, de manera que se
consigue un acoplamiento simplificado entre la barra de fijación y
los elementos de unión.
De manera ventajosa, la pieza de fijación está
dotada de orificios que discurren radialmente, mediante los cuales
el medio fluido alimentado es capaz de ser conducido al espacio
intermedio entre el tubo de perforación y el casquillo para la
muestra de suelo. Mediante la acción del medio líquido en dicho
recinto intermedio entre el tubo de perforación y el casquillo para
la muestra de suelo, se consigue una capacidad giratoria óptima.
Otra disposición ventajosa de la invención
consiste en que el espacio intermedio entre el tubo de perforación y
el casquillo para la muestra de suelo está cerrado por un elemento
de estanqueidad superior y un elemento de estanqueidad inferior, de
manera que se puede evitar que en este espacio intermedio puedan
entrar partículas de tierra.
Es ventajoso que el elemento de estanqueidad
inferior está situado en la corona de perforación y porque la corona
de perforación está dotada de canales mediante los cuales dicho
medio puede ser guiado hacia el exterior del espacio intermedio, a
la zona de perforación de la corona de perforación. De esta manera
se consigue, a parte de evitar la entrada de partículas de tierra en
el espacio intermedio, la refrigeración y lubrificación de la corona
o anillo de perforación.
De manera ventajosa, en la pieza de fijación
queda realizada una abertura de paso, que está dotada de una
válvula, de manera que se posibilita que pueda salir el aire cuando
tiene lugar la entrada del testigo en el casquillo para la muestra
de suelo.
Las piezas de prolongación entre el elemento de
fijación y el tubo de perforación pueden presentar una forma
correspondiente al tubo de perforación, de manera que los tubos de
perforación, en la extracción de las muestras de suelo, permanezcan
en el tubo de perforación y soporten a éste de manera óptima. Las
piezas de prolongación, que se pueden colocar entre el cabezal
giratorio y el elemento de fijación, pueden también presentar una
forma que corresponde al cabezal giratorio, lo que es ventajoso en
especial para suelos duros a perforar.
Otro objetivo de la presente invención consiste
en dar a conocer un procedimiento para la extracción de muestras de
suelo con utilización del dispositivo antes mencionado, el cual, de
acuerdo con la invención, se consigue por el hecho de que el tubo de
perforación es introducido por perforación y/o impulsión dentro del
suelo, llevando montada la corona de perforación y con un casquillo
para la muestra de suelo insertado en el mismo y fijado contra la
rotación, por el hecho de que cuando el casquillo para la muestra de
suelo está lleno, el tubo de perforación es separado del cabezal de
perforación, el casquillo para la muestra de suelo es extraído del
tubo de perforación que permanece en el suelo, dicho casquillo para
la muestra de suelo es separado de la pieza de fijación y se extrae
la muestra de suelo, y por el hecho de que el casquillo para la
muestra de suelo es insertado en el tubo de perforación situado en
el suelo y es dotado de una prolongación, una prolongación de tubo
de perforación es colocada sobre el tubo de perforación y es
conectada al cabezal de perforación, y se continúa la perforación
y/o introducción.
A continuación se describirán de manera
detallada formas de realización del dispositivo de perforación y
procedimiento para la extracción de muestras de suelo.
En los dibujos,
La figura 1 muestra una sección esquemática de
una primera forma de realización de un dispositivo de perforación,
según la invención;
La figura 2 muestra una sección esquemática de
una segunda forma de realización del dispositivo de perforación, de
acuerdo con la invención,
La figura 3 muestra una sección esquemática de
una tercera forma de realización del dispositivo de perforación, de
acuerdo con la invención, y
Las figuras 4 a 8 muestran, según una
representación esquemática, secciones individuales del procedimiento
de perforación para la realización de una perforación para la
extracción de una muestra de suelo con el dispositivo de
perforación, según la invención.
Tal como se puede apreciar en la figura 1 el
dispositivo de perforación (1) consiste en un impulsor (2), que de
forma conocida, no representada, es accionado, por ejemplo de forma
hidráulica, el cual igualmente de manera conocida queda fijado a un
soporte de perforación no mostrado. Este impulsor (2) actúa
conjuntamente con un cabezal de impacto (3), que está dotado de una
superficie de impacto (4). El impulsor está dotado de un rebaje
central (5), en el que se introduce el cabezal de impacto (3) con su
superficie de impacto (4). El cuerpo cilíndrico (6) del impulsor
(2), que se encuentra por encima del cabezal de impacto (3) se apoya
sobre un resorte de compresión (7) que, por su parte, se apoya en el
escalón (8) del cabezal de impacto (3). De manera conocida, en el
rebaje central (5) del impulsor (2) queda dispuesto un pasador (9)
que funciona conjuntamente con un rebaje (10) del cabezal de
impacto, de manera que se consigue que el impulsor (2) y el cabezal
de impacto (3) sean desplazables axialmente uno con respecto al
otro, pero que estén asegurados entre sí en cuanto a giro.
Sobre el cabezal de impacto (3) está dispuesto
un cabezal giratorio (11) con el que funciona conjuntamente una
rueda giratoria (12) de un dispositivo giratorio (13). Para ello, el
cabezal giratorio (11) presenta una forma externa hexagonal, la
rueda de impulsión (12) está dotada de un rebaje de forma
correspondiente, de manera que entre la rueda de impulsión (12) y el
cabezal giratorio (11) se consigue un acoplamiento de forma que
permite un desplazamiento axial entre el cabezal giratorio (11) y la
rueda de impulsión (12). El dispositivo giratorio (13) y el impulsor
(2) están montados en un armazón (44), que de manera conocida está
fijado al soporte de perforación. Entre el armazón y un nervio (42)
del cabezal giratorio (11) está dispuesto un resorte de presión
(7'), mediante el cual es impulsado el cabezal giratorio (11) contra
el cabezal de impacto (3).
Con la zona opuesta al cabezal de impacto (3),
el cabezal giratorio (11) está conectado a un elemento de fijación
(14), de manera que esta conexión es desmontable de manera conocida,
por ejemplo, mediante una conexión por rosca con posibilidad de
bloqueo. Evidentemente, se pueden disponer también otras
realizaciones de conexión desmontables de tipo adecuado. El elemento
de fijación (14) está constituido en forma de cabezal de perforación
(15), sobre el que se puede colocar un tubo de perforación (16). La
unión entre el tubo de perforación (16) y el cabezal de perforación
(15) está constituida igualmente de forma conocida, pero no
mostrada, en forma de unión de acoplamiento desmontable. En dicho
tubo perforado (16) está acoplado, en el ejemplo de realización
mostrado, otro tubo de perforación (17), de manera que también esta
unión es desmontable y en cuyo tubo de perforación adicional (17)
está acoplado igualmente en el otro lado o cara un anillo o corona
de perforación (18). El anillo o corona de perforación (16) actúa en
este caso también como pieza de prolongación.
Por medio del dispositivo giratorio (13), en el
que se puede impulsar la rueda de accionamiento (12) mediante un
motor (13') dispuesto en el armazón (44), y/o del impulsor (2), el
tubo de perforación adicional (17) con el anillo o corona de
perforación (18) colocado en el mismo puede ser introducido en la
tierra a través del tubo de perforación (16), el cabezal de
perforación (15) y el cabezal giratorio (11).
De forma coaxial está dispuesto, en el tubo de
perforación adicional (17), un casquillo (19) para la muestra de
suelo. El borde inferior de este casquillo (19) para la muestra de
suelo está recubierto por la corona o anillo de perforación (18). La
apertura del casquillo (19) para la muestra de suelo en la zona del
anillo o corona de perforación (18) queda cerrada mediante elementos
elásticos (20), cuyos elementos elásticos (20) son presionados en la
entrada de la muestra de suelo dentro del casquillo (19) para la
misma durante el proceso de perforación, en la extracción del
casquillo (19) para la muestra de suelo basculan estos elementos
elásticos (20) mediante el pretensado elástico en regreso a la zona
de la abertura del casquillo (19) para la muestra de suelo,
evitándose de esta manera que la muestra de suelo pueda ser
expulsada hacia fuera del casquillo (19) para la misma.
La zona superior extrema del casquillo (19) para
la muestra de suelo está unida con una pieza de soporte (21), de
manera que esta unión es igualmente desmontable y retenida mediante
dos pasadores (34), que están introducidos en correspondientes
aberturas del casquillo (19) para la muestra de suelo y en la pieza
de soporte (21).
En la zona alejada del casquillo (19) para la
muestra de suelo, la pieza de soporte (21) está unida con una pieza
de prolongación (22), que presenta la forma de una barra y de manera
que la unión con la pieza de soporte (21) tiene lugar de una manera
acoplable de tipo conocido y no mostrada. De manera correspondiente,
la pieza de prolongación (22) está unida con una pieza intermedia
(23), que está constituida en forma de casquillo, la cual puede ser
enchufada en la zona extrema de una barra de fijación (24) pudiendo
ser fijada a ésta. Para ello, una zona (24') de la barra de fijación
(24) está dotada de un dentado en el que se puede acoplar un
correspondiente dentado interno de la pieza intermedia (23), con lo
que se consigue una unión fija en cuanto a giro y fácilmente
desmontable.
La barra de fijación (24) se extiende mediante
un orificio axial (25) que está dispuesto en el cabezal de
perforación (15) y en el cabezal giratorio (11), y termina en un
orificio ciego (43) dispuesto en el cabezal de impacto (3). La barra
de fijación (24) queda retenida en el cabezal de impacto (3).
Mediante esta disposición, el casquillo (19)
para la muestra de suelo está unido de manera fija en cuanto a giro
con el cabezal de impacto (3), el cual, por su parte, está fijado
contra el giro. De esta manera, el casquillo (19) para la muestra de
suelo permanece dentro del orificio de perforación (17) incluso
cuando este tubo de perforación adicional (17) es obligado a girar
con intermedio del dispositivo giratorio (13). De esta manera se
consigue que la muestra de suelo a extraer sea cortada de la tierra
prácticamente indemne y se introduzca en el casquillo (19) para la
muestra de suelo sin que se destruya dicha muestra de suelo.
La barra de fijación (24), la pieza intermedia
(23) y la pieza de prolongación (22) están dotadas de manera
correspondiente con una abertura central (26), o bien una abertura
central adicional (26') en disposición coaxial. El orificio central
(26) está cerrado en la parte superior de la barra de fijación (24),
pudiéndose introducir mediante un orificio de conexión (27) un medio
líquido en dicho orificio central (26). El orificio central (26')
cerrado hacia abajo en la pieza de fijación desemboca en los
orificios transversales (27) dispuestos en forma de estrella, de
manera que el medio líquido introducido llega al espacio intermedio
(28) entre el tubo de perforación adicional (17) y el casquillo (19)
para la muestra de suelo. El espacio intermedio (28) entre el tubo
de perforación adicional (17) y el casquillo (19) para la muestra de
suelo está dispuesto mediante un elemento de estanqueidad superior
(29), dispuesto en la pieza de fijación (21), y un elemento de
estanqueidad inferior (30) que está dispuesto en la zona del anillo
o corona de perforación (18). El anillo o corona de perforación (18)
presenta canales (31) que, por una parte, desembocan en la zona o
recinto intermedio (28) y, por otra, en la zona del orificio de
anillo o corona de perforación (18).
En caso de que el suelo sea firme y seco se
puede refrigerar y lubrificar la corona de perforación, por ejemplo,
mediante la alimentación de agua.
Para no dificultar la entrada de la muestra de
suelo en el casquillo (19) destinado a la misma a través de la
cámara de aire que se ha constituido, en la pieza de fijación está
dispuesta una abertura de paso (32) que está dotada de una válvula
que puede permitir la salida del aire hacia fuera del casquillo (19)
para la muestra de suelo.
En la figura 2 se ha representado una forma
adicional de realización de un dispositivo de perforación (1), según
la presente invención, hasta la disposición de la pieza de fijación
(21) en la que se fija el casquillo (19) para la muestra de suelo,
está constituida de forma igual al dispositivo de perforación, según
la figura 1. En el ejemplo de realización que se ha mostrado, el
orificio central (26'), mediante el cual se puede alimentar en medio
líquido, atraviesa por completo la pieza de fijación (21) y
desemboca en el recinto (33) del casquillo (19) para la muestra de
suelo, que sirve para recibir la muestra de suelo. En esta forma de
realización, se alimenta aire como medio fluido con intermedio de la
abertura central (26, 26') en el recinto (33), saliendo el aire
sobrante a través de la abertura de paso (32) llegando al espacio
externo.
El orificio central (26') de la pieza de
fijación (21) está recubierto en la zona de desembocadura en el
recinto (33) mediante un resorte laminar (35). En el proceso de
perforación, cuando entra aire a través de la abertura central (26)
en el recinto (33), este resorte laminar (35) libera la
desembocadura del orificio central (26') cuando el recinto (33) del
casquillo (19) para la muestra de suelo está completamente lleno por
dicha muestra de suelo, el mencionado resorte laminar (35) es
presionado por el material de la muestra de suelo contra la
desembocadura del orificio central (26'), con lo que se impide, por
lo menos parcialmente, la alimentación de aire a través del orificio
central (26') en la cámara o recinto (33), el aumento
correspondiente de la presión en el orificio central (26, 26') y el
tubo de conducción puede ser observado mediante dispositivos de
control expresamente colocados, de manera conocida, por la persona a
servicio del dispositivo de perforación, lo que significa que el
casquillo (19) para la muestra de suelo está lleno y que se debe
extraer la muestra de suelo. La utilización de un dispositivo de
perforación de este tipo es apropiado en especial para suelos más
blandos, en los que no es necesaria refrigeración ni lubrificación
de la corona de perforación.
En la figura 3 se puede apreciar una forma
adicional de realización del dispositivo de perforación (1), de
acuerdo con la invención. Dicho dispositivo de perforación (1)
comprende, tal como en ambos ejemplos de realización antes
descritos, según las figuras 1 y 2, igualmente un impulsor (2), un
cabezal de impacto (3) que funciona de manera asociada a aquel, un
cabezal giratorio (11) y un dispositivo giratorio (13). En vez del
cabezal de perforación unido a la parte inferior del cabezal
giratorio (11), tal como se ha mostrado en las figuras 1 y 2, se
aplica en la cara inferior del cabezal giratorio (11) al alcanzar
una profundidad de perforación determinada, una o varias piezas de
prolongación (36) que presentan una forma externa que se corresponde
con la del cabezal giratorio (11). Estas piezas de prolongación (36)
son acoplables de igual forma al cabezal giratorio (11) como también
entre sí de forma conocida y presentan igualmente un orificio axial
(25) que es asimismo pasante. La pieza situada más abajo de las
piezas de prolongación (36) es acoplable con el cabezal de
perforación (15), tal como se ha descrito en lo anterior, estando el
cabezal de perforación (15) acoplado a un único tubo de perforación
(17) que está dotado de la corona o anillo de perforación (18) y en
el que está dispuesto el casquillo (19) para la muestra de suelo.
Este casquillo (19) para la muestra de suelo queda fijado, igual que
en los ejemplos de realización anteriormente descritos, mediante la
pieza de fijación (21) dentro del tubo de perforación (17).
Tal como en los ejemplos de realización
descritos en lo anterior, presentan también en este ejemplo de
realización, el cabezal giratorio (11) y las piezas de prolongación
(36) acopladas al mismo, así como el cabezal de perforación (15), el
correspondiente orificio axial (25). En este orificio axial (25) en
la zona del cabezal giratorio (11) se utiliza igualmente una barra
de fijación (37) que, de manera análoga a los ejemplos de
realización descritos en lo anterior, está retenida en el cabezal de
impacto (3). El extremo inferior de dicha barra de fijación (37)
está dotado de medios de acoplamiento (38) que no se han mostrado de
manera detallada, que llegan, de manera ventajosa, aproximadamente a
la altura en la que está acoplado el cabezal giratorio (11) con la
primera pieza de prolongación (36). Con dicho medio de acoplamiento
(38) de la barra de fijación (37), es acoplable otra pieza de
prolongación (39) que presenta también la longitud aproximada de una
pieza de prolongación (36). La pieza inferior de las piezas de
prolongación (39) está acoplada a un elemento de unión (40) que
constituye la unión con respecto a la pieza de fijación (21). En la
barra de fijación (37) y en las piezas de prolongación (39), así
como también en el elemento de unión (40), se ha previsto igualmente
el orificio central (26), mediante el cual llega el medio fluido a
la pieza de fijación (21), tal como se ha descrito en los ejemplos
de realización anteriores. Los acoplamientos conjugados tienen lugar
de manera tal que el orificio central queda estanqueizado en dichos
lugares. El dispositivo de perforación (1), constituido de este
modo, puede ser utilizado en especial en el caso de orificios en
terrenos duros, en los que la pared del orificio no se fractura.
Las formas de realización que se han descrito en
lo anterior son especialmente apropiadas para orificios cuyo
diámetro es de 15 cm o menos. Las prolongaciones alargamientos y
tubos de perforación presentan de manera ventajosa una longitud
aproximada de 1 m.
En las figuras 4 a 8 se muestran fases
individuales de un procedimiento de perforación para la extracción
de una muestra de suelo con el dispositivo de perforación (1), según
la invención, tal como se ha descrito en la figura 1, que se
describirán a continuación de manera detallada. La figura 4 muestra
el dispositivo de perforación (1) al inicio del procedimiento de
perforación, el cual de manera conocida está dispuesto
perpendicularmente al soporte de perforación, el cual está dispuesto
de manera tal que el dispositivo de perforación (1) está dispuesto
sobre el punto de la tierra que se debe perforar. En el cabezal de
perforación (15) está acoplado un tubo de perforación (17), el cual
está dotado con el anillo o corona de perforación (18). El cabezal
de peroración (15) está unido con intermedio del cabezal giratorio
(11) con el dispositivo giratorio (13) del dispositivo de
perforación (1). En el orificio de perforación (17) está dispuesto
el casquillo (19) para la muestra de suelo, que está fijado en el
cabezal de impacto (3) de manera fija en giro, con intermedio de la
pieza de fijación (21) y la barra de fijación (24).
Cuando el dispositivo giratorio (13) es
activado, se ponen en rotación el cabezal de perforación (15) y el
tubo de perforación (17), así como la corona de perforación (18) con
intermedio del cabezal giratorio (11). El tubo de perforación (17)
se introduce en el suelo, de manera que se puede activar también
adicionalmente el impulsor (2). El casquillo (19) para la muestra de
suelo llega conjuntamente con el tubo de perforación (17) al suelo,
pero su giro queda impedido con intermedio de la barra de fijación
(24).
Durante este proceso de perforación, se efectúa
el corte de un testigo de perforación que, de manera óptima, entrará
sin giros ni cortes en forma de muestra de perforación (41) en el
casquillo (19) provisto para ello. Cuando el casquillo (19) para la
muestra de suelo está completamente lleno por dicha muestra de suelo
(41), tal como se puede apreciar en el figura 5, se detendrá el
funcionamiento del dispositivo giratorio y en su caso del impulsor,
el tubo de perforación (17) que ha efectuado la perforación será
desmontado del cabezal de perforación (15), el dispositivo de
perforación (1) es separado de la pieza de fijación (21) con el
cabezal de perforación (15) y la barra de fijación (24), éste con el
casquillo (19) para la muestra de suelo portador de dicha muestra de
suelo (41) será extraído del orificio de perforación (17) que
permanece en el suelo, la pieza de fijación (21) y el casquillo (19)
para la muestra de suelo con la mencionada muestra de suelo (41) se
separarán uno de otro, tal como se ha mostrado en la figura 6, la
muestra del suelo (41) que queda dispuesta por su cara inferior
sobre los elementos elásticos (20) del casquillo (19) para la dicha
muestra de suelo, puede ser retirada en el otro lado con respecto al
casquillo (19) para la muestra de suelo y se puede colocar en un
recipiente adecuado.
La perforación puede ser continuada
adicionalmente. Para ello, el casquillo (19) para la muestra de
suelo que se ha vaciado se une con la pieza de fijación (21) y se
aplica en el tubo de perforación (17) que ha permanecido en el
suelo. En la pieza de fijación (21) se acopla una pieza de
prolongación (22) sobre el tubo de perforación (17) se acoplará otro
tubo de perforación (16) como pieza de prolongación, el dispositivo
de perforación será colocado sobre el otro tubo de perforación (16),
la barra de fijación (24) se une con la pieza intermedia (23) con la
pieza de prolongación (22), el cabezal de perforación (15) es unido
con el otro tubo de perforación (16), tal como se puede apreciar en
la figura 7, pudiéndose continuar entonces la perforación.
Tal como se aprecia en la figura 8, al llegar
nuevamente el tubo de perforación (17) con la corona de perforación
(18), accionado con intermedio del otro tubo de perforación (16), el
cabezal de perforación (15), el cabezal giratorio (11) y el
dispositivo giratorio (13), el casquillo (19) para la muestra de
suelo dispuesto en el tubo de perforación (17) será guiado de manera
fija en giro con la pieza de prolongación (22), de manera que
nuevamente se efectuará el corte de una muestra de preparación (41')
del suelo, entrando en el casquillo (19) para dicha muestra de
suelo. Cuando dicho casquillo (19) para la muestra de suelo está
lleno, el cabezal de perforación (15) será desacoplado del tubo de
perforación (16), el dispositivo de perforación (1) será levantado
en el soporte de perforación, la barra de fijación (24) se libera de
los elementos de unión (23), después de lo cual se puede extraer el
casquillo (19) de extracción con la muestra de suelo (41') contenida
en el mismo con intermedio de la pieza de prolongación (22) hacia
fuera del orificio de perforación (17) y se podrá levantar hacia
fuera del tubo de perforación (16), pudiendo el tubo de perforación,
tal como se ha descrito en lo anterior, ser extraído del casquillo
(19) de extracción. Posteriormente, se pueden alargar nuevamente el
tubo de perforación y la pieza de prolongación continuando
adicionalmente el proceso de perforación.
Con este procedimiento se conseguirá que, por
una parte, tal como se ha explicado, se puedan conseguir muestras de
suelo óptimas y, por otra parte, que los tubos de perforación (17,
16) permanezcan en el tubo de perforación cuando tiene lugar la
extracción de la muestra de suelo, evitando que las paredes de la
perforación se desmoronen o se destruyan, de manera que se garantiza
durante todo el tiempo que el proceso de perforación se pueda
continuar sin problemas. Mediante este procedimiento, se puede
utilizar un dispositivo de perforación que corresponde al primer
ejemplo de realización, según la figura 1, o bien al segundo ejemplo
de realización, según la figura 2.
Con la forma de realización del dispositivo de
perforación que se ha mostrado en la figura 3, se puede llevar a
cabo el proceso de perforación de igual manera, pero para la
extracción de la muestra de suelo del casquillo destinado a contener
la misma, el tubo de perforación será extraído igualmente del
orificio de perforación.
Claims (16)
1. Dispositivo de perforación para la extracción
de muestras de suelo que comprende un impulsor (2), un cabezal de
impacto (3) sobre el que choca el impulsor (2), un dispositivo
giratorio (13) dispuesto en el cabezal de impacto (3), a cuyo
dispositivo giratorio es acoplable la barra de perforación, con cuyo
dispositivo giratorio (13) se puede impulsar en rotación la barra de
perforación, un tubo de perforación (17) montado en la barra de
perforación, en cuya parte frontal se puede acoplar una corona de
perforación (18) y un casquillo (19) para la muestra de suelo,
insertable en el tubo de perforación (17), en cuyo casquillo se
puede alojar el testigo de muestra de perforación,
caracterizado porque el dispositivo giratorio comprende un
cabezal giratorio (11) que queda a tope con el cabezal de impacto
(3), cuyo cabezal giratorio (11) es conectable a un elemento de
fijación (14) para el tubo de perforación (16) y cuyo cabezal
giratorio (11) está dotado con un orificio axial pasante (25), en el
que está colocada una barra de fijación (24) que está retenida de
forma fija en rotación en el cabezal de impacto (3) por una de sus
zonas extremas, estando conectada la otra zona extrema por medio de
elementos de unión (21, 22, 23) al casquillo (19) para la muestra de
suelo.
2. Dispositivo de perforación, según la
reivindicación 1, caracterizado porque el cabezal de impacto
(3) y el impulsor (2) están conectados entre sí de forma axialmente
desplazable y fija en rotación.
3. Dispositivo de perforación, según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el elemento de
fijación (14) consiste en un cabezal de perforación (15) que es
conectable a través de una conexión desmontable con el cabezal
giratorio (11) y al que se puede acoplar el tubo de perforación
(16).
4. Dispositivo de perforación, según la
reivindicación 3, caracterizado porque unas piezas de
prolongación (16, 36) pueden ser insertadas entre el cabezal
giratorio (11) y el tubo de perforación (17).
5. Dispositivo de perforación, según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los elementos de
conexión tienen una pieza de fijación (21) que se puede conectar al
casquillo (19) para la muestra de suelo.
6. Dispositivo de perforación, según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la barra de
fijación (24) está dotada de un orificio central (26) que está
cerrado en el lado correspondiente al cabezal de impacto y abierto
en el lado correspondiente al elemento de conexión, y que está
conectado a una tubería de alimentación mediante la cual se puede
conducir un medio fluido al orificio central (26).
7. Dispositivo de perforación, según la
reivindicación 6, caracterizado porque los elementos de unión
(21, 22, 23) están dotados de otro orificio central (26'), cuyos
orificios están conectados al orificio central (26) y con intermedio
de cuyos orificios el medio fluido puede ser conducido a la pieza de
fijación (21) y es capaz de ser guiado desde allí a la zona de
perforación.
8. Dispositivo de perforación, según una de las
reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque entre la barra
de fijación (24) y la pieza de fijación (21), pueden ser colocadas
piezas de prolongación (22), conectadas entre sí y a la barra de
fijación (24), o de manera correspondiente a la pieza de fijación
(21), de manera desmontable y que, de igual forma, están dotadas de
un orificio central adicional (26').
9. Dispositivo de perforación, según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los elementos de
unión comprenden una pieza intermedia (23) que puede ser colocada
sobre la barra de fijación (24) por acoplamiento de forma.
10. Dispositivo de perforación, según una de las
reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque la pieza de
fijación (21) está dotada de orificios (27) que discurren
radialmente, mediante los cuales el medio fluido alimentado es capaz
de ser conducido al espacio intermedio entre el tubo de perforación
(17) y el casquillo (19) para la muestra de suelo.
11. Dispositivo de perforación, según la
reivindicación 10, caracterizado porque el espacio intermedio
entre el tubo de perforación (17) y el casquillo (19) para la
muestra de suelo está cerrado por un elemento de estanqueidad
superior (29) y un elemento de estanqueidad inferior (30).
12. Dispositivo de perforación, según la
reivindicación 11, caracterizado porque el elemento de
estanqueidad inferior (30) está situado en la corona de perforación
(18) y porque la corona de perforación (18) está dotada de canales
(31) mediante los cuales dicho medio puede ser guiado hacia el
exterior del espacio intermedio, a la zona de perforación de la
corona de perforación (18).
13. Dispositivo de perforación, según una de las
reivindicaciones 5 a 12, caracterizado porque en la pieza de
fijación (21) queda realizada una abertura de paso (32), que está
dotada de una válvula.
14. Dispositivo de perforación, según una de las
reivindicaciones 4 a 13, caracterizado porque las piezas de
prolongación (16) pueden ser colocadas entre el elemento de fijación
(14) y el tubo de perforación (17) y tienen una forma que
corresponde al tubo de perforación (17).
15. Dispositivo de perforación, según una de las
reivindicaciones 4 a 13, caracterizado porque las piezas de
prolongación (36) pueden ser colocadas entre el cabezal giratorio
(11) y el elemento de fijación (14) y tienen una forma que
corresponde al cabezal giratorio (11).
16. Procedimiento para llevar a cabo el proceso
de perforación con el dispositivo de perforación (1) según una de
las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por el hecho de
que el tubo de perforación (17) es introducido por perforación y/o
impulsión dentro del suelo, llevando montada la corona de
perforación (18) y con un casquillo (19) para la muestra de suelo
insertado en el mismo y fijado contra la rotación, por el hecho de
que cuando el casquillo (19) para la muestra de suelo está lleno, el
tubo de perforación (17) es separado del cabezal de perforación
(15), el casquillo (19) para la muestra de suelo es extraído del
tubo de perforación (17) que permanece en el suelo, dicho casquillo
(19) para la muestra de suelo es separado de la pieza de fijación
(21) y se extrae la muestra de suelo (41), y por el hecho de que el
casquillo (19) para la muestra de suelo es insertado en el tubo de
perforación (17) situado en el suelo y es dotado de una prolongación
(22), una prolongación de tubo de perforación (16) es colocada sobre
el tubo de perforación (17) y es conectada al cabezal de perforación
(15), y se continúa la perforación y/o introducción.
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