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Title:
PRESSURISED FLUID FLOW SYSTEM INCLUDING MULTIPLE WORKING CHAMBERS FOR A DOWN-THE-HOLE HAMMER AND NORMAL-CIRCULATION DOWN-THE-HOLE HAMMER COMPRISING SAID SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/107305
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a pressurised fluid flow system for a down-the-hole hammer, comprising principal and auxiliary chambers that exert work on a piston. The auxiliary chambers are formed around respective recesses in the piston and are externally delimited by respective sleeves situated longitudinally in series. A set of supply chambers filled with the pressurised fluid are defined by annular recesses in the outer surface of the piston, for supplying said fluid to the chambers. Supply channels and discharge channels are formed between the outer casing and the sleeves to supply pressurised fluid to the supply chambers by means of outlet holes in the sleeves and to discharge the chambers by means of the discharge holes in the sleeves, respectively. The supply and discharge of the chambers is controlled in a cooperative manner by the piston and the sleeves. A normal-circulation drilling hammer comprising this system is provided.

Inventors:
AROS JAIME ANDRES (CL)
Application Number:
PCT/CL2017/050076
Publication Date:
June 21, 2018
Filing Date:
December 13, 2017
Export Citation:
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Assignee:
AROS JAIME ANDRES (CL)
International Classes:
E21B4/14; E21B10/36; E21B10/38
Domestic Patent References:
WO2014207163A22014-12-31
Foreign References:
US20140076638A12014-03-20
US20110209919A12011-09-01
US20150129316A12015-05-14
US20160340983A12016-11-24
US5992545A1999-11-30
Other References:
See also references of EP 3725997A4
Attorney, Agent or Firm:
DUNFORD, Brian Colin (CL)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1 . Un sistema de flujo de fluido presurizado para un martillo de perforación de fondo, en donde el martillo posee una carcasa exterior cilindrica, una culata montada en el extremo trasero de la carcasa exterior para conectar el martillo a una fuente de fluido presurizado, un pistón montado coaxialmente y en forma deslizante para un movimiento reciprocante en el interior de la carcasa exterior, y una broca montada en forma deslizante en un portabroca en el extremo frontal del martillo, el sistema de flujo de fluido presurizado comprendiendo: una cámara de elevación principal y una cámara de propulsión principal situadas en extremos opuestos del pistón para producir el movimiento reciprocante del pistón debido a los cambios en la presión del fluido presurizado contenido en ellas;

un conjunto de camisas, incluyendo al menos una camisa trasera y una camisa frontal, en donde las camisas están situadas longitudinalmente en serie y coaxialmente dispuestas entre la carcasa exterior y el pistón, y en donde las camisas están separadas entre sí por sellos;

un conjunto de cámaras de elevación auxiliar y cámaras de propulsión auxiliar para asimismo causar, en conjunto con la cámara de elevación principal y la cámara de propulsión principal, el movimiento reciprocante del pistón debido a los cambios en la presión del fluido presurizado contenido en ellas, en donde las cámaras de elevación y propulsión auxiliares están situadas respectivamente a cada lado de dichos sellos y están formadas por respectivos estrechamientos mecanizados alrededor del pistón;

un conjunto de cámaras de alimentación, en donde las cámaras de alimentación están definidas por rebajes anulares en la superficie exterior del pistón, y en donde las cámaras de alimentación están dispuestas en comunicación fluida permanente con la fuente de fluido presurizado y llenas con el mismo cuando el pistón está reciprocando;

uno o más canales de alimentación formados entre la carcasa exterior y las camisas, en donde los canales de alimentación están en comunicación fluida permanente con la fuente de fluido presurizado y llenos con el mismo cuando el martillo está operativo;

uno o más canales de descarga formados entre la carcasa exterior y las camisas, donde los canales de descarga están en comunicación fluida permanente con el fondo del pozo cuando el martillo está operativo;

en donde las camisas poseen: un conjunto frontal de rebajes y un conjunto trasero de rebajes en sus superficies interiores para conectar las cámaras de alimentación con las cámaras de propulsión y con las cámaras de elevación cuando estas deben ser alimentadas con fluido presurizado; un conjunto de agujeros de descarga frontales, y un conjunto de agujeros de descarga traseros para respectivamente descargar fluido presurizado desde las cámaras de elevación y desde las cámaras de propulsión a los canales de descarga; un conjunto de agujeros de salida para conectar los canales de alimentación con las cámaras de alimentación; y

en donde la camisa trasera posee un conjunto de agujeros de entrada que se conectan con la fuente de fluido presurizado.

2. Un martillo de perforación de fondo de circulación normal, en donde el martillo comprende:

el sistema de flujo de fluido presurizado de la reclamación 1 ,

en donde la broca posee estrías en su superficie exterior y canales formados entre las estrías, en donde los canales están cubiertos por el portabroca y en donde la broca además posee pasajes de barrido para conectar los canales formados entre las estrías con el fondo del pozo; y

una guía de broca teniendo una o más ranuras que conectan los canales de descarga con los canales formados entre las estrías de la broca.

Description:
SISTEMA DE FLUJO DE FLUIDO PRESURIZADO CON MÚLTIPLES CÁMARAS DE TRABAJO PARA UN MARTILLO DE FONDO Y UN MARTILLO DE FONDO DE CIRCULACIÓN NORMAL CON DICHO SISTEMA ESTADO DEL ARTE

Existen muchos tipos diferentes de martillos de fondo para la perforación en minería, en obras civiles y en la construcción de pozos de agua, petróleo y gas y pozos geotérmicos. Estos martillos son alimentados por un fluido presurizado que es alternativamente dirigido, por diferentes medios, hacia una cámara de elevación y una cámara de propulsión, que se encuentran en extremos opuestos del pistón del martillo. Mientras una cámara se está llenando con fluido presurizado, la otra está siendo vaciada y la diferencia de presión entre la cámara de elevación y la cámara de propulsión provoca el movimiento reciprocante del pistón y el impacto del mismo sobre la broca con cada ciclo del pistón.

La mayoría de los martillos de fondo conocidos sólo tienen una cámara de propulsión y una cámara de elevación. En tales casos, el pistón tiene sólo una superficie de propulsión y una superficie de elevación. Sin embargo, para aumentar las superficies de empuje efectivas (es decir, la superficie de propulsión y la superficie de elevación) una serie de martillos de fondo hacen uso de más de dos cámaras para mover el pistón, de los cuales tres ejemplos se describen a continuación.

Patente US 5.915.483

El diseño de martillo de fondo de circulación normal descrito en esta patente tiene un pistón perforado centralmente con una forma que permite proveer una cámara de propulsión adicional y una cámara de elevación adicional entre el pistón y la pared interior de la carcasa exterior del martillo. Estas dos cámaras adicionales son creadas por rebajes en el diámetro exterior del pistón y separadas por un miembro de partición.

Para controlar el flujo de fluido presurizado hacia y desde las cámaras, una vara de control es provisto que se extiende desde la culata del martillo axialmente hacia abajo a través del conducto central del pistón, la vara de control teniendo un conducto de alimentación que se extiende longitudinalmente y un conducto de descarga que se extiende longitudinalmente. Agujeros en la vara de control y en el pistón conectan respectivamente estos conductos con las cámaras de elevación y de propulsión cuando los agujeros en la vara de control están alineados con los agujeros en el pistón durante el movimiento reciprocante de este último.

La cámara de propulsión principal está continuamente conectada a la fuente de fluido presurizado y desde allí el fluido presurizado es conducido hacia el conducto de alimentación longitudinal de la vara de control para suministrar en forma alternativa a las cámaras de elevación y propulsión adicionales con fluido presurizado, proceso que es controlado por la posición relativa entre el pistón y la vara de control.

La descarga de fluido presurizado desde la cámara de elevación principal es controlada por la posición relativa entre el pistón y ya sea una válvula de pie o una vara de control extendida, mientras que la descarga desde cámaras de elevación y propulsión adicionales es controlada por la posición relativa entre el pistón y la vara de control.

Una desventaja de este diseño es que la presión en la cámara de propulsión principal es igual en promedio a la presión de alimentación del fluido de trabajo, lo que significa que el trabajo ejercido por el fluido presurizado sobre esta región del pistón es nulo, de modo que la potencia del martillo es afectada negativamente. Otra desventaja es el área de la sección transversal ocupada por la vara de control, resultando en una reducción de las superficies de empuje frontal y trasera.

Patente US 5.992.545 Esta patente describe el diseño de un martillo de fondo de circulación normal donde el pistón posee un cabeza frontal del pistón, una cabeza trasera del pistón provista con una superficie de propulsión principal, y un estrechamiento entre las cabezas del pistón. Una pared intermedia es dispuesta alrededor del estrechamiento del pistón de manera que dos cámaras son formadas a cada lado de la pared intermedia entre el estrechamiento del pistón y unas camisas frontal y trasera dispuestas en la carcasa exterior del martillo. Un pasador se dispone a través de la pared intermedia a fin de bloquear las camisas en posiciones angulares fijas en relación con la pared intermedia.

Entre las camisas frontal y trasera y la carcasa exterior se disponen respectivos canales. El primero de estos canales está conectado a través de orificios radiales en la camisa trasera con una cámara detrás del pistón que está continuamente conectada a la fuente de fluido presurizado. El segundo de estos canales está conectado con un espacio en el extremo frontal del pistón donde la cabeza frontal del pistón está localizada y se define una superficie de elevación principal.

La cámara formada entre la cabeza frontal del pistón y la pared intermedia está conectada en forma permanente con el canal entre la camisa trasera y la carcasa exterior a través de un primer canal en la pared intermedia y agujeros en la camisa trasera, de modo que dicha cámara está permanentemente alimentada con fluido presurizado proveniente de la fuente de dicho fluido. La cámara entre la cabeza trasera del pistón y la pared intermedia está conectada, a través de un segundo canal en la pared intermedia, al canal entre la camisa frontal y la carcasa exterior y desde allí con el espacio en el extremo frontal del pistón.

El suministro de fluido presurizado a la cámara donde está ubicada la superficie principal de propulsión, en el interior de la cabeza trasera del pistón, es controlado por una válvula dispuesta en un tubo que está conectado a la sarta de perforación, dicho tubo teniendo orificios abiertos hacia la cámara. La descarga de dicha cámara es controlada por la superposición de la superficie interior del pistón con orificios radiales en dicho tubo, dichos orificios radiales conduciendo el fluido presurizado a través de un conducto central en el pistón a un orificio de barrido de la broca. Una válvula de pie se utiliza para controlar la descarga del espacio en el extremo frontal del pistón.

El suministro de fluido presurizado al espacio en el extremo frontal del pistón está controlado por la posición relativa de la superficie exterior del pistón y la superficie interior de la camisa frontal.

Debido a que en este diseño la cámara formada entre la cabeza frontal del pistón y la pared intermedia está continuamente conectada a la fuente de fluido presurizado, el trabajo ejercido por esta región del pistón es nulo.

Patente US 9.016.403

Esta patente describe un martillo de fondo de circulación normal que posee múltiples cámaras que ejercen trabajo sobre un pistón perforado centralmente, específicamente una o más cámaras de propulsión y elevación auxiliares además de dos cámaras principales situadas en los extremos opuestos del pistón.

Para controlar el suministro de fluido presurizado a las cámaras, el pistón y un tubo de control coaxialmente dispuesto dentro del conducto central del pistón cooperan para canalizar el fluido presurizado desde cámaras internas definidas por rebajes en las superficies interiores del pistón a las cámaras auxiliares a través de agujeros mecanizados en el pistón y hacia las cámaras principales a través de pasajes formados en cada extremo del pistón entre el tubo de control y el mismo pistón.

Para controlar la descarga de fluido presurizado desde las cámaras, el pistón y un conjunto de camisas cooperan para canalizar el fluido presurizado desde las cámaras de propulsión y elevación hacia cámaras de descarga a través de agujeros de descarga mecanizados en las camisas.

A pesar de que el martillo de fondo descrito en esta patente tiene la ventaja de proveer múltiples cámaras de propulsión y elevación, este diseño tiene inconvenientes. Los agujeros y cámaras interiores mecanizados en el pistón afectan a su fiabilidad. Además, la presencia de un tubo de control reduce la superficie de empuje efectiva que se pueden añadir, hace al pistón esbelto y pueden causar problemas relacionados con la alineación como exceso de fricción; todos estos aspectos reducen el rendimiento y la fiabilidad del martillo.

OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN

Los martillos de fondo del arte previo descritos anteriormente tienen el inconveniente de que no hacen un uso eficiente del espacio dentro del martillo para crear cámaras de propulsión y elevación adicionales que realmente ejerzan trabajo sobre el pistón. Además, los pistones descritos tienen características que los hacen poco fiables.

Por lo tanto, debido a los ltos costos de operar equipos de perforación y la mayor profundidad necesaria para los pozos en algunas aplicaciones tales como petróleo y el gas, energía geotérmica y la exploración de minerales, sería conveniente contar con un sistema de flujo de fluido presurizado para un martillo de fondo que pudiera incorporar las siguientes mejoras sin afectar la vida útil del martillo:

• un mayor consumo de fluido presurizado y, como resultado, una mayor potencia y una mayor tasa de penetración,

· una mayor eficiencia en el proceso de conversión de energía para ofrecer una aún mayor potencia y aún mayor tasa de penetración,

• una mayor fiabilidad debido a la ausencia de características críticas en el cuerpo del pistón, y

• mayor capacidad de perforación a mayores profundidades

También sería deseable que, en términos del control del estado de las cámaras de elevación y propulsión, el sistema de flujo de fluido presurizado de la invención tuviera aplicación en martillos de fondo de circulación normal y martillos de fondo de circulación reversa.

BREVE RESUMEN DE LA INVENCIÓN En un primer aspecto de la invención, un sistema de flujo de fluido presurizado mejorado para un martillo de fondo es provisto, caracterizado por la presencia de una pluralidad de cámaras que ejercen trabajo sobre el pistón, es decir, una o más cámaras de propulsión auxiliar y una o más cámaras de elevación auxiliar, además de dos cámaras principales situadas en extremos opuestos del pistón. Cada una de estas cámaras auxiliares están formadas alrededor de respectivos estrechamientos mecanizados alrededor del pistón y externamente delimitadas por respectivas camisas, incluyendo al menos una camisa trasera y una camisa frontal. Las camisas están situadas longitudinalmente en serie y coaxialmente dispuestas entre la carcasa exterior del martillo y el pistón, las camisas estando separadas entre ellas por sellos y soportadas en la carcasa exterior.

El sistema de flujo de fluido presurizado de la invención se caracteriza además por tener un conjunto de cámaras de alimentación definidas por rebajes anulares en la superficie exterior del pistón, todas las cámaras de alimentación estando en comunicación fluida con la fuente de fluido presurizado y permanentemente llenas con dicho fluido para alimentar a las múltiples cámaras de propulsión y elevación con dicho fluido.

El suministro de fluido presurizado hacia dichas cámaras es controlado en la invención de forma cooperativa por el pistón y las camisas, específicamente por las superficies exteriores de deslizamiento del pistón y las superficies interiores de las camisas.

Un conjunto de agujeros de entrada de fluido presurizado es provisto en la camisa más trasera para permitir que el fluido presurizado proveniente de dicha fuente de fluido presurizado fluya hacia uno o más canales de alimentación formados entre la carcasa exterior y las camisas y para fluir desde allí hacia las cámaras de alimentación a través de respectivos conjuntos de agujeros de salida en las camisas.

En la invención, cada una de las camisas tiene un conjunto frontal de rebajes y un conjunto trasero de rebajes en su superficie interior para conectar las cámaras de alimentación con las cámaras de elevación y con las cámaras de propulsión cuando estas deben ser alimentadas con fluido presurizado. El sistema de flujo de fluido presurizado de la invención se caracteriza también por tener uno o más canales de descarga formados entre la carcasa exterior y las camisas, los canales de descarga estando en comunicación fluida con el fondo del pozo perforado por el martillo para descargar fluido presurizado desde las múltiples cámaras de propulsión y elevación. Para este propósito, conjuntos de agujeros de descarga traseros y conjuntos de agujeros de descarga frontales se proporcionan en las camisas para conectar las cámaras de propulsión y elevación con los canales de descarga. De esta manera, la descarga de fluido presurizado desde las cámaras de propulsión y elevación también se controla de forma cooperativa por el pistón y las camisas, específicamente por las superficies exteriores de deslizamiento del pistón y las superficies interiores de las camisas.

En un segundo aspecto de la invención, un martillo de fondo de circulación normal es provisto el cual se caracteriza por que comprende el sistema de flujo de fluido presurizado mejorado anteriormente descrito y una guía de broca con una o más ranuras que conectan los canales de descarga con canales formados entre las estrías de la broca, la broca poseyendo conductos de barrido que conectan estos canales entre las estrías de la broca con el fondo del pozo.

Para facilitar la comprensión de las ideas precedentes, la invención se describe en adelante haciendo referencia a los dibujos adjuntos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS En los dibujos:

La FIG. 1 presenta una vista en sección transversal longitudinal de un martillo de fondo de circulación normal según la invención, el martillo comprendiendo el sistema de flujo de fluido presurizado mejorado de la invención, específicamente mostrando la disposición del pistón con respecto a la broca, las camisas y los sellos cuando la pluralidad de las cámaras de elevación están siendo alimentadas con fluido presurizado y la pluralidad de las cámaras de propulsión están descargando fluido presurizado al fondo del pozo.

La FIG. 2 muestra una vista en sección transversal longitudinal de un martillo de fondo de circulación normal según la invención, el martillo comprendiendo el sistema de flujo de fluido presurizado mejorado de la invención, específicamente mostrando la disposición del pistón con respecto a la broca, las camisas y los sellos cuando la pluralidad de las cámaras de propulsión están siendo alimentadas con fluido presurizado y la pluralidad de las cámaras de elevación están descargando fluido presurizado la fondo del pozo.

La FIG. 3 muestra una vista en sección transversal longitudinal de un martillo de fondo de circulación normal según la invención, el martillo comprendiendo el sistema de flujo de fluido presurizado mejorado de la invención, específicamente mostrando la disposición del pistón con respecto a la broca, las camisas y los sellos cuando el martillo se encuentra en modo de barrido.

La FIG. 4 muestra una vista isométrica de las camisas y el arreglo de sellos del sistema de flujo de fluido presurizado mejorado de la invención.

La FIG. 5 muestra una sección transversal de las camisas y el arreglo de sellos de la FIG. 4 para una mejor comprensión de las diferentes características de estos elementos.

La FIG. 6 muestra, en una vista en despiece, todas las piezas del martillo de fondo de circulación normal según la invención para una mejor comprensión de las diferentes características de estos elementos.

El sistema de flujo de fluido presurizado de la invención ha sido descrito en las Figs. 1 , 2 y 3, tal como se aplica a un martillo de fondo de circulación normal, mostrando la solución diseñada bajo la invención para conducir el fluido presurizado proveniente de la fuente de fluido presurizado a los canales de alimentación y de allí a la pluralidad de cámaras de elevación y cámaras de propulsión, y desde estas cámaras a los canales de descarga y desde aquí al fondo del pozo perforado por el martillo, en todos los modos y estados de estas cámaras, incluyendo la descarga de fluido presurizado a la cara frontal de la broca para el barrido de los fragmentos de roca. En las figuras, la dirección del flujo de fluido presurizado también ha sido indicado por medio de flechas. Sin embargo, una persona con experiencia en el arte visualizará fácilmente cómo aplicar el sistema de flujo de fluido presurizado de la invención a un martillo de fondo de circulación reversa, ya que el sistema de flujo de fluido presurizado es el mismo que el descrito para un martillo de fondo de circulación normal en las Figs. 1 a 3.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Refiriéndose a las figuras 1 a la 6, el sistema de flujo de fluido presurizado de acuerdo con una realización preferida de la invención consta de los siguientes componentes principales:

una carcasa exterior cilindrica (1) teniendo un extremo trasero y un extremo frontal;

un portabroca (1 10), montado en dicho extremo frontal de la carcasa exterior (1) y teniendo una superficie interior (1 13) con estrías (1 12) mecanizadas en ella;

una culata (20) montada a dicho extremo trasero de la carcasa exterior (1) para conectar el martillo a la fuente de fluido presurizado;

un pistón (60), dispuesto coaxialmente y en forma deslizante para ejercer un movimiento reciprocante dentro de la carcasa exterior (1); y

una broca (90) montada en forma deslizante en el portabroca (1 10), el movimiento deslizante de la broca (90) limitado por el retenedor de broca (210) y la superficie de apoyo de la broca (1 1 1) del portabroca (1 10), la broca (90) constando de una cola de la broca (95) en el extremo trasero de la broca y una cabeza de la broca (96) en el extremo frontal de la broca, la cabeza de la broca

(96) siendo de mayor diámetro que la cola de la broca (95) y teniendo una cara frontal (99), la cola de la broca (95) teniendo una superficie exterior (98) con estrías (93) mecanizadas en ella, donde la broca (90) está alineada con la carcasa exterior (1) por medio de una guía de broca (150) dispuesta dentro de dicha carcasa exterior (1). Como se muestra en estas figuras, el sistema de flujo de fluido presurizado de la invención consta además de los siguientes componentes: una cámara de elevación principal (240) y una cámara de propulsión principal (230) situadas en extremos opuestos del pistón (60) para producir el movimiento reciprocante del pistón (60) debido a los cambios en la presión del fluido presurizado contenido en ellas;

un conjunto de camisas (40 a, 40 b y 40 c), en este caso tres camisas e incluyendo al menos una camisa trasera y una camisa frontal, que están situadas longitudinalmente en serie y están dispuestas coaxialmente entre la carcasa exterior (1) y el pistón (60), las camisas (40 a, 40 b y 40 c) estando apoyadas sobre la carcasa exterior (1) y separadas entre sí por medio de sellos (290 a, 290 b), en este caso, dos de ellos, las camisas (40 a, 40 b y 40 c) teniendo superficies interiores (47 a, 47 b y 47 c) y superficies exteriores (48 a, 48 b y 48 c);

un conjunto de cámaras de elevación auxiliares (241 , 242) y de cámaras de propulsión auxiliares (231 , 232), en este caso dos de cada una, respectivamente localizadas a cada lado de dichos sellos (290 a, 290 b) y respectivamente formadas por estrechamientos trasero (74 a) y frontal (74 b) mecanizados alrededor del pistón (60), para de igual modo causar el movimiento reciprocante del pistón (60) en conjunción con las cámaras principales de elevación y propulsión (240, 230), debido a los cambios en la presión del fluido presurizado contenido en ellas;

un conjunto de cámaras de alimentación (68 a, 68 b y 68 c) definidas por rebajes anulares en la superficie exterior (65) del pistón (60) en cooperación con las superficies interiores (47 a, 47 b, 47 c) de las camisas (40 a, 40 b y 40 c), las cámaras de alimentación (68 a, 68 b y 68 c) estando en comunicación fluida permanente con la fuente de fluido presurizado y llenas con el mismo; uno o más canales de alimentación (2) formados entre la carcasa exterior (1) y las camisas (40 a, 40 b y 40 c) por un conjunto de rebajes en la superficie exterior de las camisas (40 a, 40 b y 40 c), los canales de alimentación (2) estando en comunicación fluida permanente con la fuente de fluido presurizado; uno o más canales de descarga (3) formados entre la carcasa exterior (1) y las camisas (40 a, 40 b y 40 c) por un conjunto de rebajes en la superficie exterior de las camisas (40 a, 40 b y 40 c), los canales de descarga (3) estando en comunicación fluida permanente con el fondo del pozo; y

canales (97) cooperativamente formados entre las estrías (1 12) en la superficie interior (1 13) del portabroca (1 10) y las estrías (93) en la superficie exterior (98) de la cola de la broca (95).

Como se puede observar, cada una de las camisas (40 a, 40 b y 40 c) posee, respectivamente, un conjunto frontal de rebajes (45 a, 45 b y 45 c), y un conjunto trasero de rebajes (46 a, 46 b y 46 c) en su superficie interior para conectar las cámaras de alimentación (68 a, 68 b y 68 c) con las cámaras de elevación (241 , 242, 240) y con las cámaras de propulsión (230, 231 , 232), respectivamente, cuando estas deben ser alimentadas con fluido presurizado; un conjunto de agujeros de descarga frontales (44 a, 44 b y 44 c) y un conjunto de agujeros de descarga traseros (43 a, 43 b y 43 c) estando perforados a través de ellas para descargar respectivamente fluido presurizado desde las cámaras de elevación (241 , 242, 240) y las cámaras de propulsión (230, 231 , 232) a los canales de descarga (3); un conjunto de agujeros de salida (42 a, 42 b y 42 c) provistos para conectar los canales de alimentación (2) con las cámaras de alimentación (68 a, 68 b y 68 c).

Los límites precisos de las diferentes cámaras de propulsión y elevación son como sigue:

• La cámara de propulsión principal (230) del martillo está definida por la culata (20), la camisa trasera (40 a) y la superficie de propulsión principal (62 a) del pistón (60).

• La primera cámara de propulsión auxiliar (231) está definida por el sello trasero (290 a), la camisa del medio (40 b), el estrechamiento trasero del pistón (74 a) y la primera superficie de propulsión auxiliar (62 b) del pistón (60).

· La segunda cámara de propulsión auxiliar (232) está definida por el sello frontal (290 b), la camisa frontal (40 c), el estrechamiento frontal del pistón (74 b) y la segunda superficie de propulsión auxiliar (62 c) del pistón (60).

• La cámara de elevación principal (240) está definida por la broca (90), la guía de broca (150), la camisa frontal (40 c) y la superficie de elevación principal (63 c) del pistón (60).

• La primera cámara de elevación auxiliar (241 ) del martillo está definida por el sello trasero (290 a), la camisa trasera (40 a), el estrechamiento trasero del pistón (74 a) y la primera superficie de elevación auxiliar (63 a) del pistón (60).

· La segunda cámara de elevación auxiliar (242) está definida por el sello frontal (290 b), la camisa del medio (40 b), el estrechamiento frontal del pistón (74 b) y la segunda superficie de elevación auxiliar (63 b) del pistón (60).

Los volúmenes de las cámaras de propulsión (230, 231 , 232) y de las cámaras de elevación (241 , 242, 240) son variables y dependen de la posición del pistón.

Control del estado de las cámaras de elevación (241 , 242, 240)

Cuando en el ciclo de martillo la cara de impacto (61) del pistón (60), que es parte de la superficie de la elevación principal (63 c), está en contacto con la cara de impacto (91) de la broca (90) y la broca (90) está en el extremo trasero de su carrera, es decir, el martillo está en posición de impacto (véase la figura 1), las cámaras de elevación (241 , 242, 240) están en directa comunicación fluida con las cámaras de alimentación (68 a, 68 b y 68 c), respectivamente, a través de los conjuntos de rebajes frontales (45 a, 45 b y 45 c) de las camisas (40 a, 40 b y 40 c). De esta forma, el fluido presurizado puede fluir libremente desde las cámaras de alimentación (68 a, 68 b, 68 c) hasta las cámaras de elevación (241 , 242, 240) y así comenzar el desplazamiento del pistón (60) hacia atrás.

Este flujo de fluido presurizado hacia las cámaras de elevación (241 , 242,

240) se detendrá cuando el pistón (60) haya viajado en la dirección del extremo frontal al extremo trasero de su recorrido hasta el punto donde los bordes frontales de alimentación exterior (72 a, 72 b y 72 c) del pistón (60) alcancen respectivamente el límite trasero de los conjuntos de rebajes frontales (45 a, 45 b y 45 c) de las camisas (40 a, 40 b y 40 c). A medida que el movimiento del pistón (60) continúa más allá en la dirección del extremo frontal al extremo trasero de su recorrido, se alcanzará un punto donde los bordes frontales de descarga exterior (73 a, 73 b y 73 c) del pistón (60) coincidirán respectivamente con el límite frontal de los conjuntos de agujeros de descarga frontales (44 a, 44 b y 44 c) de las camisas (40 a, 40 b y 40 c). A medida que el movimiento del pistón (60) continúa aún más allá, las cámaras de elevación (241 , 242, 240) del martillo serán respectivamente comunicadas en forma fluida con el conjunto de canales de descarga (3) a través de los conjuntos de agujeros de descarga frontales (44 a, 44 b y 44 c) de las camisas (40 a, 40 b y 40 c) (véanse las figuras 2 y 5). De esta forma, el fluido presurizado contenido dentro de las cámaras de elevación (241 , 242, 240) será descargado hacia el interior del conjunto de canales de descarga (3) y desde el conjunto de canales de descarga (3) es capaz de fluir libremente fuera del martillo a través de los canales (97) cooperativamente formados entre las estrías (93) de la cola de la broca (95) y las estrías (1 12) del portabroca (1 10), y a través de los conductos de barrido (92) de la broca (90) a la cara frontal (99) de la broca (90).

Normalmente, la broca (90) está alineada con la carcasa exterior (1) del martillo por una guía de broca (150) con ranuras de descarga (151) como se muestra en las figuras (vea en especial la Figura 6). En la actual invención estas ranuras de descarga conectan el conjunto de canales de descarga (3) con los canales (97), de modo que la descarga de fluido presurizado fluye a través de estas ranuras de descarga (151) antes de llegar a los canales (97) y luego fluye a través de los conductos de barrido (92) de la broca (90). Sin embargo, la invención no se limita al uso de una guía de broca y soluciones alternativas de alineación pueden utilizarse con los correspondientes medios de descarga de fluido presurizado.

Control del estado de las cámaras de propulsión (230, 231 , 232) Cuando en el ciclo de martillo la cara de impacto (61) del pistón (60), que es parte de la superficie de la elevación principal (63 c), está en contacto con la cara de impacto (91) de la broca (90) y la broca (90) está en el extremo trasero de su carrera, es decir, el martillo está en posición de impacto (véase la figura 1 ), las cámaras de propulsión (230, 231 , 232) están en comunicación fluida directa con el conjunto de canales de descarga (3) a través de los conjuntos de agujeros de descarga traseros (43 a, 43 b y 43 c) de las camisas (40 a, 40 b y 40 c), respectivamente (véanse las figuras 1 y 5). De esta manera, el fluido presurizado contenido en el interior de las cámaras de propulsión (230, 231 , 232) se descargará hacia el interior del conjunto de canales de descarga (3) y desde el conjunto de canales de descarga (3) fuera del martillo y a la cara frontal (99) de la broca (90) de manera similar a la descarga de fluido presurizado desde las cámaras de elevación (241 , 242, 240).

Este flujo de fluido presurizado se detendrá cuando el pistón (60) haya viajado en la dirección del extremo frontal al extremo trasero de su carrera hasta que los bordes traseros de descarga exterior (70 a, 70 b y 70 c) del pistón (60) alcancen respectivamente el límite trasero de los conjuntos de agujeros de descarga traseros (43 a, 43 b y 43 c) de las camisas (40 a, 40 b y 40 c). A medida que el movimiento del pistón (60) continúa más allá en la dirección del extremo frontal al extremo trasero de su carrera, se alcanzará un punto donde los bordes traseros de alimentación exterior (71 a, 71 b y 71 c) del pistón (60) coincidan respectivamente con el límite frontal de los conjuntos de rebajes traseros (46 a, 46 b y 46 c) de las camisas (40 a, 40 b y 40 c) (véanse las figuras 2 y 5). A medida que el movimiento del pistón (60) continúa aún más allá, las cámaras de propulsión (230, 231 , 232) del martillo quedarán fluidamente comunicadas con las cámaras de alimentación (68 a, 68 b y 68 c) respectivamente a través de los conjuntos de rebajes traseros (46 a, 46 b y 46 c) de las camisas (40 a, 40 b y 40 c). De esta manera, las cámaras de propulsión (230, 231 , 232) serán alimentadas con fluido presurizado proveniente de las cámaras de alimentación (68 a, 68 b y 68 c).

Operación en modo de barrido Si el martillo es levantado de tal manera que la broca (90) deja de estar en contacto con la roca que se está perforando y el hombro de apoyo del retenedor de broca (94) de la broca descansa sobre el retenedor de broca (210), la broca (90) alcanzará el extremo frontal de su carrera y el martillo cambiará a su modo de barrido. En esta posición la percusión del martillo cesa, quedando la cara de impacto (61 ) del pistón (60) apoyada sobre la cara de impacto (91 ) de la broca (90) (ver la figura 3 para una ilustración del modo de barrido, mientras que las características (61 ) y (91) se muestran en la Figura 2), y el fluido presurizado es conducido directamente al extremo frontal de la broca (90) a través de la siguiente ruta: hacia el conjunto de canales de alimentación

(2) a través del rebaje de alimentación (21 ) de la culata (20) y los agujeros de entrada de fluido presurizado traseros (41) de la camisa trasera (40 a), y desde el conjunto de canales de alimentación (2) al conjunto de canales de descarga

(3) a través, respectivamente, de los agujeros de salida (42 a, 42 b y 42 c) de las camisas (40 a, 40 b y 40 c), a través de las cámaras de propulsión (230,

231 , 232), y a través de los conjuntos de agujeros de descarga traseros (43 a, 43 b y 43 c) de las camisas (40 a, 40 b y 40 c). Desde el conjunto de canales de descarga (3) el fluido presurizado puede fluir libremente fuera del martillo y hacia la cara frontal (99) de la broca (90) de manera similar que el fluido presurizado descargado desde las cámaras de elevación (241 , 242, 240) y las cámaras de propulsión (230, 231 , 232) cuando el martillo se encuentra en modo de perforación.