MXPA04009466A - Aparato para muestreo de detritus en perforaciones. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo colector de muestras para la recoleccion de detritus desde el agujero que esta siendoperforado, mientras el agujero esta siendo perforado, incluye un colector de vastago envolviendo la barra de perforacion. Aire presurizado es inyectado a traves la barra de perforacion dentro de agujero que esta siendo perforado. El aire forma una corriente de arrastre de los detritus los que viajan hacia arriba del agujero durante la perforacion. Esta corriente de arrastre de los detritus es dirijida por el colector de vastago dentro del conducto, el cual dirije la corriente de los detritus al dispositivo de muestreo. El dispositivo muestrador, muestrea la corriente de detritus y crea una corriente de muestra de detritus la cual es dirijida hacia el difusor, el cual separa la muestra de detritus desde la corriente de aire. La muestra de detritus es recolectada en un contenedor de muestras o en un colector de muestras, desde los cuales son transferidas a un contenedor de muestras o saco. El colector de vastago sella en contra dla tierra, envolviendo el agujero que esta siendo perforado, para dirigir substancialmente todos los detritus desde el agujero al dispositivo muestreador, eliminando substancialmente con ello una perdida de finos antes de muestrear y el muestreador esta disenado para recolectar substancialmente una muestra representativa desde la corriente de detritus, de nuevo substancialmente, sin perdidas de finos y en un dispositivo, el cual puede ser montado debajo de la plataforma de perforacion de una maquina perforadora. La figura mas representativa de la invencion es la numero 1.

Description

APARATO PARA MUESTREO DE DETRITUS EN PERFORACIONES ! CAMPO TÉCNICO La invención se refiere al campo de muestreo en la perforación y explotación.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Durante la perforación para la explotación de una mina a cielo abierto (o semejantemente durante la perforación en conexión con la explotación de un depósito mineral) la perforadora usa una técnica de rotación o impacto (martillos de percusión) para la penetración bajo tierra desde la superficie. El material de la perforación se fragmenta por la acción de la perforación en pequeños trozos con un tamaño típico de partícula en una distribución continua desde 2.5 centímetros (una pulgada) hasta un polvo fino. Aire comprimido es . introducido a través del centro hueco de la barra de perforación para transportar el material triturado (denominados detritus o detritus de perforación) desde el fondo de la perforación a la superficie. Cuando esto se aplica a lo agujeros de perforación para la explatación, los datos de la composición del material muestreado durante el proceso son usados para la planificación de producción de mina. El muestreo puede ser realizado durante la remoción de los detritus de perforación, o alternativamente, de una acumulación de los detritusde perforación después de que la perforación haya terminado. El muestreo de los detritus de perforación tiene como objetivo obtener una cantidad del material extraído que sea adecuadamente representativo del volumen total y de la distribución del tamaño de partícula de los detritus de perforación removidos. Esto es necesario para que así el análisis de composición llevado a cabo en la muestra sea estadísticamente aceptable. Con los datos de la composición de las muestras de perforación, la planificación de producción de la mina puede ser desarrollada para optimizar la selección del mineral que será procesado, y del material de desecho (no mineral) que se enviará al depósoito.

Una eficiente ejecución en la producción de la mina depende en gran medida de la precisión y exactitud de los datos de composición utilizados en la planificación de la mina, y de la ejecución real de cada banco de mina. De esté modo, un adecuado muestreo es importante debido a que las muestras recolectadas son analizadas en su composición. Técnicas actuales de muestreo, tanto aquella que extrae la muestra desde el flujo de los detritus durante el curso de la perforación tal como la que usa un cortador de muestra fijo en el flujo de los detritus de perforación, y aquella que extrae la muestra al finalizar la perforación desde la acumulación de detritus, no aseguran que la muestra tomada para el análisis sea representativa de todo el material removido desde la perforación tanto en los finos como en los gruesos . El resultado esperado se aminora debido a los efectos de clasificación por tamaño y por la pérdida de los finos. Este es, particularmente el caso en que la muestra es tomada desde una pila de detritus al final de la perforación porque los finos no son retenidos en una recolección estática de material en una pila o no son distribuidos uniformemente en la pila para así ser muestreada, debido a las condiciones de viento y otras causas de clasificación por tamaño. Los métodos usados en el pasado para la obtención de muestras qadecuadamente precisas y excatas que realmente representen los detritus de perforación, han sido reconocidos como deficientes para proveer datos adecuadas para una buena planificación de la mina, o necesitan de una cantidad de recursos humanos considerados económicamente prohibitivos. La mayoría de los procedimientos usados en el pasado son generalmente considerados como estadísticamente no válidos. El requerimiento crítico está en una transferencia confiable de los detritus desde la perforación hasta un contenedor donde un procedimiento apropiado de reducción de tamaño sea aplicado hasta derivar en un tamaño práctico de la muestra para su análisis. Durante el proceso de transferencia, solamente una mínima cantidad del material representativo de la perforación debería perderse. Las pérdidas son típicas en la porción fina (polvo) contenida en el material perforado.

Los finos sujetos a pérdida durante el muestreo pueden llegar al veinte por ciento (algunas veces mayor) de la masa del material removido del agujero durante la perforación . Los finos típicamente son substancialmente diferentes en su 5 composición elemental del promedio de la composición del material del agujero debido a lo selectivo del fraccionamiento del mineral durante la acción de perforación.

Por lo tanto, la separación y pérdida de los finos potencialmente introduce significantes tendencias en los '10 resultados de los análisis cuando la proporción de los finos tomados en la muestra difieren de la proporción de finos presentes con la masa de material producida durante la perforación del agujero. El muestreo del material obtenido durante la perforación debe tener como objetivo el minimizar las pérdidas de los finos de la masa durante el muestreo para asegurar que esencialmente todas la partículas finas estén incluidas en la muestra para su análisis en similar proporción en que los finos están presentes en la masa del material producido durante la perforación. Sin embargo, un muestreo completamente representativo es improbable que suceda en la . práctica, donde algún grado de pérdida de finos se experimentará bajo condiciones prácticas de operación con el procedimeinto en la extracción de muestra. Un estándar práctico para muestreo es mantener la pérdida de finos menor que uno por ciento de la masa , perforada como una cantidad razonablemente permitida para así mantener la exactitud de los resultados de la muestra en un nivel aceptable. El objetivo aceptable del uno por ciento de pérdida de finos para una particular aplicación de muestra en perforación podría ser ajustada a un valor mayor o menor de acuerdo con las características metalúrgicas y geofísicas del depósito de mineral que está siendo muestreado. La cantidad de muestra extraída del detritus, para implementar un sistema eficiente en la planificación de la mina, es enteramente dependiente de las propiedades metalúrgicas y geofísicas del depósito de mineral. Los cálculos de la cantidad de muestra reservada para análisis se realizan de acuerdo a prácticas aceptadas en general. El concepto puede ser ilustrado con un ejemplo, el cual podría ser considerado típico, donde el peso del material removido de la tierra durante la operación de perforación es 500 Kg. Basado en las propiedades físicas del cuerpo del mineral, una muestra primaria de 5 por ciento, o 25 Kg, va a ser extraída por medio de un equipo para muestreo primario. El tamaño máximo de la partículas de la perforación está en el intervalo de 25 mm. Esta cantidad de 25 Kg requiere la reducción en peso hasta en alrededor de 5 Kg en los casos típicos para la presentación al laboratorio para su análisis de composición. El tamaño máximo de partículas necesariamente debe ser reducido por trituración y molienda a un valor menor, posiblemente 5 mm, para mantener una validez en la representación de la muestra en la realización de la redución con un muestreador secundario. La etapa final de la reducción puede llevarse a cabo en el campo con un sistema automático de reducción secundaria instalado con el sistema de muestreo primario y sistema colector en el tren de perforación, o toda la muestra primaria de 25 Kg puede ser transportada al laboratorio para ser reducida. El procedimiento de manejo de muestra se selecciona de acuerdo a las circunstancias específicas de la operación de la mina. SUMARIO DE LA INVENCION La invención incluye tres partes principales: (1) colector de vástago, usualmente un colector de vástago telescópico, montado en el tren de perforación y diseñado para sellar contra la tierra y alrededor de la barra de perforarción, para así minimizar las pérdidas de los materiales finos a un grado práctico necesario; (2) un dispositivo de muestreo primario instalado en el tren de perforación en conjunto con el colector de vástago para extraer la cantidad apropiada de muestra primaria desde una correinte de flujo de detritus de perforación por arrastre de aire durante el curso de la perforación; y (3) un difusor adjunto al dispositivo de muestreo primario para acumular la cantidad de muestra extraída y depositarla por gravedad en un contenedor mientras se despresuriza el muestreador de manera tal de minimizar el escape de los finos a través de las abertura de venteo en la unidad. La masa de material extraída del agujero es llevado hacia arriba desde el agujero de perforación a medida que la perforación progresa, por arrastre del material en el flujo de aire comprimido inyectado dentro del agujero a través del centro de una barra de perforación tubular, simultáneamente con la perforación. El flujo de aire lleva los detritus de perforación mediante transporte por arrastre a través de la parte superior del agujero en la superficie donde se encuentra un cuerpo colector de vástago hueco está provisto con una tubería principal de descarga hacia el muestreador primario, para permitir la extracción de cantidades representativas de la muestra de los detritus que tenga un contenido proporcional y suficiente para propósitos prácticos. La barra de la máquina perforadora gira a través de un sello de polvo ubicado en la parte superior del cuerpo del colector de vástago. El colector de vástago está diseñado para minimizar la pérdida de polvo en el aire que escapa a través de aberturas donde la placa base hace contacto con la superficie de la tierra. Los espacios libres son minimizados por una fuerte presión de la placa base y los sellos de goma, contra la superficie de la tierra. Una fuerza de 703100 Kg/m2, o más, es aplicada entre el fondo del cuerpo del colector de vástago, la placa base y la superficie de la tierra. Cilindros hidráulicos o impulsores eléctricos de conducción lineal son suministrados para empujar la placa base del colector de vástago y sus accesorios sellantes contra de la superficie de la tierra, cuando la recolección de la muestra es realizada, a fin de minimizar la pérdida de material fino (polvo) y retener las partículas en suspensión durante el proceso de recolección. La operación del colector de vástago es controlada por el operador del tren de perforación de manera de mover, levantar y bajar el colector, cuando se requiera mover el tren de perforación a un lugar de perforación, o para ubicar la barra de perforación a través del cuerpo del colector para la operación de peforación. El colector de vástago' desvia el flujo de masa desde el agujero dentro de la tubería conductora principal hacia el dispositivo primario de muestreo, el cual toma la forma de un muestreador mecánico rotatorio orientado horizontalmente . La sección transversal de la tubería de desviación está diseñada para mantener la velocidad de arrastre y el volumen hacia el muestreador . Hay veces y condiciones cuando el sistema de muestreo no es usado en conjunto con la operación de perforación. Todos los componentes del sistema están montados en una estructura modular la cual es montada y asegurada a la parte inferior de la estructura del tren deperforación bajo la cabina del operador. El colector de vástago está equipado con ruedas, lo que le permite ser movido en linea recta a lo largo de un par de vigas acanaladas, dentro y fuera del alineamiento de la barra de perforación cuando la barra y la broca han sido levantados sobre la plataforma de perforación. Parte de la conexón entre el colector de vástago y el dispositivo primario de muestreo están unidos en cada una de las unidades. Estas secciones están equipadas con sellos y se juntan cuando el colector de vástago es movido a la posición de muestreo. Un par de cilindros, hidráulicos o actuadores electromecánicos lineales, controlados en forma remota por el operador de la perforadora, mueven al colector de vástago a lo largo de los canales horizontalmente . Si el polvo producido durante la perforación es excesivo, tanto que este polvo es mayor que las cantidades aceptables y es observado escapando del colector de vástago, se pueden emplear métodos para suprimir este polvo, como la inyección de agua dentro del aire que arrastra al flujo de sólidos. El polvo puede ser inducido a aglomerarse con los sólidos inyectando agua nebulizada dentro del flujo del aire comprimido en la barra de perforación, o rociando agua en la corriente de corte en la parte inferior del dispositivo de muestreo primario. Cualquier adición de humedad necesita ser controlada, para no exceder un nivel apropiado de humedad de acuerdo con las características de los sólidos; de otra manera los sólidos se pondrán pegajosos debido al contenido, mayor que el necesario, de agua, resultando en sólidos que se adhieren a las paredes y a la posibilidad de obstrucción del. conducto del colector de vastago, la tubería de conexión y/o el dispositivo de muestreo primario, lo que interferirá con la función de muestreo. Si es que se requiere humedad, ésta puede ser controlada a un nivel deseado a través de calibración manual, o con la instalación de un sensor de humedad ubicado en la sección de rechazo del muéstreador, para que así éste indique el nivel de humedad en los detritus de perforación rechazados. El dispositivo de muestreo primario es instalado en el tubo conductor del colector de vástago tan cerca como sea factible del colector mismo. Una conexión con sello mecánico es instalada entre el colector de vástago y el dispositivo de muestreo primario. Este dispositivo permite que el colector sea levantado y movido hacia afuera del dispositivo de muestreo primario sin que el operador tenga que físicamente desconectar el colector y el dispositivo de muestreo. Cuando el colector de vástago es movido a la posición de muestreo, una conexión sellada es automáticamente lograda entre las unidades. El alineamiento y espaciamiento apropiados se consigue a través de los ajustes al tiempo de la instalación en la estructura acanalada unificada en la fábrica.

El principio de muestreo empleado por el dispositivo de muestreo primario para un diseño típico, es el de movimiento transversal rotatorio a velocidad constante donde el cortador de muestras se desplaza a través del aire que arrastra los detritus de perforación a la máxima velocidad de rotación (12655.8 Kg/m2 en un punto cercano al punto medio del cuerpo del cortador) para así mantener los estándares para una extracción apropiada. En una modalidad preferida de la presente invención, una velocidad de rotación típica es de alrededor de quince a veinte revoluciones por minuto siendo ésta apropiada para un cortador en el punto medio con un radio de (150 mm.) . Un cortador con aspas de bordes afilados y una tubería de descarga integral es conectada a un accionador mecánico, usualmente un motor eléctrico o un impulsor hidráulico de rotación, y al moverse el cortador a través del flujo de una corriente de sólidos arrastrados por aire, una cantidad incremental de muestra es removida de la corriente. La validez de la muestra del muestreador del tipo rotativo es mantenida mientras se le proporcione de una máxima altura con respecto a la tierra, limitando la rotación del cortador en alrededor de 180. grados de lado a lado. Después de girar a través de la corriente de aire de arrastre de detritus de perforación, el cortador se detiene en una posición prácticamente paralela a la supeficie de la tierra al menos 300 mm. lejos de la abertura de ingreso del dispositivo de muestreo. El cortador permanece estacionario en esa posición hasta que un controlador automático de tiempo le envía la señal al impulsor de rotación para mover el cortador hacia atrás, a través de la corriente de los detritus de perforación y detenerse en el lado opuesto de la abertura de ingreso. El intervalo de tiempo del muestreo permite diferentes tamaños y volúmenes estadísticos a ser tomados, cuando el operador de la mina lo desee, o dictado por el análisis metalúrgico del cuerpo del mineral. Esta muestra es descargada a un difusro del colector de muestras el que ha sido descrito previamente. El colector o cámara de recolección está ubicada en la parte inferior del difusor. Las muestras son llevadas al difusor a través de la tubería de descarga, la cual es una continuación del cuerpo del cortador. Las aspas del cortador tienen una disposición radial con respecto al punto central de rotación. La abertura del cortador en el punto medio donde el cortador intersecta el flujo de la muestra es un mínimo de 2.5 veces el tamaño máximo de la partícula, o aproximadamante 62.5 mm para un tamaño máximo nominal de 25 mm. El largo típico de las aspas del cortador es del doble del diámetro del conducto que trae los detritus de perforación hacia el muestreador. El cuerpo del cortador de muestras y la tubería de descarga forman un conducto para dirigir la muestra arrastrada hacia la canaleta que lleva el detritus de perforación al contenedor. La tubería de descarga pasa a través del final del dispositivo de muestreo dentro del difusor el cual ayuda f. en asegurar el envío de la muestra al colector y previene la contaminación de la misma de polvo que haya escapado u otros 5 contaminantes potenciales. Boquillas de aire direccionadas localizadas en la placa extremo de ingreso del dispositivo de muestreo están posicionadas para soplar aire comprimido a través del cuerpo del cortador y la tubería de descarga mientras en las respectivas posiciones estacionarias del cortador en ambos lados de la entrada aseguran que todo el detritus de perforación de la muestra tomada sean soplados dentro del difusor del colector de muestras. Estas boquillas de aire son controladas automáticamente por el temporizador de muestras a través de un solenoide eléctrico que activa las válvulas. El aire de arrastre en la muestra arrastrada es admitido desde el difusor a través de aberturas de venteo en la parte superior de la camára de recolección. Emisión de polvo de finos es minimizada por deflectores y/o filtros en la parte superior de la cámara de difusión. Esto resulta en que la mayor proporción posible de polvo de finos para propósitos prácticos son depositados dentro de la muestra compuesta a través del asentamiento por gravedad dentro del contenedor. Cuando el muestreo se detiene, el cortador es detenido en posición estacionaria neutra alejado de la corriente de aire de arrastre del colector de vástago (el cortador se mantiene estacionario fuera de la corriente) . Durante el curso de la perforación, cuando el cortador está estacionario fuera de la corriente, se previene que los finos entren al cortador debido a una posible diferencia de presión entre el flujo de la corriente dentro del dispositivo de muestreo y el cuerpo del cortador interior, mediante un sello instalado entre las aspas del cortador rotatorio y la superficie interior de la placa del extremo de la tubería de ingreso del dispositivo de muestreo en la posición estacionaria. El material de rechazo (aquellos detritus de perforación que no han sido extraídos por el muestreador) son vaciados a la tierra por gravedad directamente bajo el muestreador a un' faldón cerrado. La típica operación de perforación incluye . "sub-perforación" o perforación más profunda que la requerida para la explotación. El muestreo no se lleva a cabo durante la sub-perforación . El muestreador es apagado durante la "sub-perforación" y todo el detritus de perforación es rechazado directamente a la pila bajo el dispositivo de muestreo. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La mejor manera contemplada de llevar a cabo la presente invención es ilustrarla con el acompañamiento de los dibujos, en los cuales : La Figura 1 es una vista en elevación frontal de la invención incluyendo el colector de vástago, dispositivo de muestreo primario, y el difusor del colector de muestras, mostrando partes interiores en líneas segmentadas y la estructura de montaje unificada mostrando con flechas el flujo de aire y los detritus de perforación a través del sistema durante las operaciones de perforación; La Figura 2 es una vista en planta superior de la invención, de la estructura unificada en la Fig. 1 y en la linea 2-2; La Figura 3 es una vista en elevación frontal agrandada del colector de vástago de la Fig. 1 mostrando el colector de vástago en posición retraída (arriba) pero manteniéndose en alineación de perforación antes de su separación del dispositivo de muestreo primario, con el brazo de estructura tubular removido para una mayor- claridad; La Figura 4 es una vista en elevación frontal agrandada del colector de vástago mostrándolo en posición retraída (arriba) como en la Fig. 3, pero alejado horizontalmente del muestreador, fuera de la alineación de perforación; La Figura 5 es una vista en elevación frontal agrandada del colector de vástago de la Fig. 3 mostrando el colector de vástago extendido (abajo) hacia la superficie de la tierra y en alineación de perforación y en contacto con la tubería de acceso al dispositivo de muestreo como se muestra en la linea 5-5 de la Fig. 1; La Figura 6 es una vista en sección vertical de un sello pasivo del vástago para ser instalado sobre la plataforma de perforación sobre el buje guía de la plataforma de perforación alrededor de la barra de perforación y a lo largo de la linea 6-6 de la Fig. 1; La Figura 7 es una vista en sección vertical del colector de vástago de la Fig. 4 y el ensamble de sello de la plataforma de perforación con el colector de vástago apartado de la alineación de perforación y con los componentes de la estructura de perforación removidos para una mayor claridad; La Figura 8 es una vista en planta superior fragmentada de la porción superior del colector de vástago de la Fig. 7 en la linea 8-8 de Fig. 7, mostrando el ensamblaje de sello de la plataforma instalado y el colector de vástago desplazado fuera de la alineación de perforación, y con componentes de la estructura unificada removidos para una mayor claridad; La Figura 9 es una vista superior fragmentada y simplificada similar a la Fig. 8 sin el sello de plataforma instalado, mostrando el conducto de descarga para los detritus de perforación desde el colector de vástago separado, como sucederá cuando el colector de vástago es apartado de su posición de alineación mediante los cilindros hidráulicos como se muestra en la Fig. 4 en la posición apartada de la alineación de perforación; La Figura 10 es una vista en sección vertical agrandada del sello a tierra del colector de vástago antes de hacer contacto con la superficie de la con tierra y forme el sellado; La Figura 11 es una vista en elevación vertical del extremo de la tubería de ingreso del dispositivo de muestreo primario tomada en la línea 11-11 de la Fig. 1; La Figura 12 es una vista en elevación vertical del extremo de la tubería de descarga del dispositivo de muestreo primario tomado en la línea 12-12 de la Fig. 1; La Figura 13 muestra detalles de la estructura unificada de las Figs . 1 y 2 ; La Figura 14 es una vista en elevación lateral del muestreador de la Fig. 1 ; La Figura 15 es una vista en planta siperior agrandada del dispositivo de muestreo primario como se muestra en la Fig. 2; La Figura 16 es una vista en sección vertical del ensamble cortador como se muestra en la Fig. 14 removido del dispositivo de muestreo; La Figura 17 es una vista en sección transversal del extremo de descarga del ensamble cortador de la Fig. 16 tomada en la línea 17-17; La Figura 18 es una vista en sección transversal de la transición entre el cuerpo del cortador y la tubería de descarga de la Fig. 16 tomada cerca del extremo de descarga en la línea 18-18 La Figura 19 muestra detalles de las aspas del cortador tomadas en la línea 19-19 de la Fig. 16·; La Figura 20 es una vista en elevación frontal agrandada del difusor del colector de muestras , como se muestra en el lado derecho de la Fig. 1 y tomado en la línea 20-20; La Figura 21 es una vista en elevación vertical lateral agrandada del difusor del colector de muestras del difusor tomada en la línea 21-21 de la Fig. 2; La Figura 22 es una vista en planta superior agrandada del difusor del colector de muestras como se muestra en la Fig. 2 con la placa superior removida para claridad; La Figura 23 es una vista en planta superior agrandada de la abrazadera con bolsa para muestras corrediza y estructura de recuperación, en la parte inferior del difusor (detalles del difusor han sido removidos) y junto a la estructura modular como lo muestra la Fig. 2; y La Figura 24 es una vista lateral de la abrazadera con bolsa para muestras corrediza y estructura de recuperación en la parte inferior del difusor, adjunto a la estructura unificada como lo muestra la Fig. 1.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFRIDAS La invención incluye generalmente una porción del colector de vástago 50, Fig. 1, una porción del dispositivo de muestreo 51, y una sección del difusor del colector de muetras 52. Los componentes de la invención están montados sobre una estructura de acero unificada 53, Fig. 1. La estructura unificada de la invención generalmente va asegurada a un tren de perforación móvil usada en minería para la perforación de agujeros, dentro de la. tierra se introduce el, explosivo para el rompimiento de la roca. La muestra es tomada de los detritus dé perforación obtenidos durante la perforación. El tren de perforación incluye una plataforma de perforación 55, montada sobre orugas autopropulsadas, que permiten el movimiento del tren de perforación de un lugar a otro, y gatos hidráulicos con grandes placas de apoyo las que son bajadas para soportar, estabilizar y nivelar la máquina durante la perforación. La plataforma de perforación 55 soporta varios otros componentes del tren de perforación, así como la cabina 58 para el operador del tren de perforación, el mástil el cual puede ser elevado o bajado para largos desplazamientos, compresor de aire y varios motores y bombas hidráulicas, las que darán la potencia para el movimiento de subida, bajada y rotación de la barra de perforación y la broca y la ejecución de todas las otras operaciones necesarias. Estos componentes son todos bien conocidos en la industria de la perforación y trenes de perforación están comercialmente disponibles, por fabricantes tales como Ingersoll Rand, siendo un ejemplo, la perforadora rotatoria modelo DML. Después de que el tren de perforación ha sido trasladado al banco minero y se encuentra en posición de perforación, los gatos de soporte se extienden para nivelar la máquina y la barra de perforación 60 con la broca de perforación 61 en el extremo de la misma, serán bajados a través de la alineación de perforación 69, hasta la superficie de la tierra del banco minero 62. La barra de perforación 60 y la broca 61 giran mientras se las forza a descender. Las brocas de perforación por percusión o rotatorias 61 se utilizan para romper y penetrar la roca provocando el avance del agujero en la tierra 62. La barra de perforación 60 es generalmente hueca y el aire es forzado hacia debajo de la barra de perforación, como lo muestran las flechas 64. El aire es forzado dentro del agujero 63 durante de perforación, generalmente a través o alrededor de la broca de perforación 61, produciendo el flujo ascendente del agujero 63 como lo muestran la flechas 65. Al entrar el aire y subir por el agujero 63, éste arrastra los detritus de perforación hacia la superficie. Así las flechas 65 indican la corriente del detritus de perforación; por ejemplo, los detritus de perforación que se forman mientras se está perforando el agujero son arratrados en unaa corriente de flujo de aire a presión. Normalmente los detritus de perforación salen del agujero, cayendo por gravedad del aire de arrastre, y forman pilas en la tierra 62 alrededor del agujero de perforación 63. Los finos usualmente son llevados más lejos de la pila, en cierto grado, por lo menos a una cierta distancia, como polvo, debido al aire que escapa, ya que este polvo no decanta inmediatamente de la corriente de aire de arrastre, tal como lo hacen las partículas más pesadas. Algunas veces un colector de vástago es instalado alrededor de la barra de perforación y penetra la tierra para dirigir, en cierto grado, una mayor cantidad de detritus de perforación y de aire de arrastre, al momento de escapar del agujero. La presente invenciónento proporciona un colector de vástago 50 que rodea y substancialmente sella el área alrededor de la barra colectora entre la parte inferior de la plataforma de perforación 55 y la tierra 62, rodeando la parte superior del agujero 63 que está siendo perforado. El colector de vástago incluye un cuerpo principal 70 y una base telescópica 72. La base se desplaza dentro del cuerpo principal 70 cuando está retraída hacia arriba. Durante la perforación, el colector de vástago 50 es posicionado como lo muestra la Fig. 1, con la sección de base extendida desde el cuerpo principal 70, mediante cilindros hidráulicos telescópicos 75 en lados opuestos de áquel . Anillos selladores elásticos 77 (dos neumáticos cortados para formar un domo separdo por algunos centímetros de la versión corriente) proporcionan el sello inferior contra la superficie de la tierra. Un anillo es directamente instalado en la placa base 80 y el otro es apernado a la sección dentada 78 el cual está colocado en la parte inferior de la base 72 y se desliza hacia adentro de 72 cuando se aplica presión en contra de la placa 80 por los cilindros 75, los que fuerzan a que los dientes de 78 se introduzcan en la superficie de la tierra 62, Figs . 1, 5 y 10. Una vista más clara del anillo elástico interior 77 es mostrada en las Figs. 1, 5 y 10, el que está asegurado a la placa base 80 y la sección dentada 78 usando pernos que permitan algún movimiento hacia arriba para propósitos de sellado. La placa base 80 es asegurada a 70 con una soldadura continua. Cuando el anillo elástico interior 77 es presionado contra la tierra 62, Fig. 1, éste se comprime y empuja la sección dentada 78 hacia arriba hasta que el límite físico es alcanzado y los dientes 78 se incrustan en la superficie de la tierra, mientras 77 se aplana alrededor del agujero formando un sello. Los cilindros hidráulicos telécopicos 75 proporcionan 703 100 Kg/cm2 o más en la fuerza descendente sobre la placa base 80 durante las operaciones de perforación. Cuando la placa base 72 es levantada de la superficie de la tierra y los anillos 77 se separan de la superficie, al anillo dentado le es permitido pender libremente del 80 debido a los pernos que lo sujetan. Los cilindros hidráulicos telescópicos 75 proporcionan preferentemente la fuerza de empuje en el colector de vástago 50, sin embargo, por ejemplo 24VDC, impulsores eléctricos lineales de 454. kg de fuerza pueden ser usados. Los cilindros hidráulicos telescópicos 75 están unidos al cuerpo principal 70 mediante un muñón, el cual va montado a la placa base, usando un perno a través del conector giratorio en el extremo del vástago a través de ménsulas de acoplamiento soldadas a la placa base 80. Mangueras hidráulicas o tuberías de acero inoxidable se extienden desde los cilindros hacia un distribuidor de válvulas de control . Al distribuidor se le suministra fluido hidráulico bajo una presión de 703 100 Kg/cm2 , mediante una manguera de suministro hidráulico, desde una bomba hidráulica y válvula reguladora móntales integral al tren de perforación. El fluido es devuelto al estanque hidráulico del tren de perforación mediante una manguera hidráulica de retorno. Para extender o retraer los cilindros 75, una señal es enviada hacia el distribuidor del panel de control ubicado en la cabina. Aceite hidráulico es dirigido a los cilindros 75 y la acción apropiada se lleva a cabo. La fuerza en contra de la placa base y en consecuencia, en contra de la tierra, es regulada por una válvula de alivio de presión en línea con los cilindros hidráulicos 75. Cuando la presión deseada es alcanzada, la válvula de alivio efectúa un desvío y aceite hidráulico adicional retorna al estanque hidráulico del tren de perforación. Un sensor de proximidad 83 se proporciona para indicar mediante una luz en el panel de control, que la sección base 72 está totalmente retraída hacia arriba. El colector de vástago 50 se mueve a lo largo de las vigas acanaldadas 54 de la estructura unificada 53, por medio de un carro de arrastre montado sobre ruedas 86, el cual está conectado al cuerpo principal 70. Hay dos ruedas 86 las que se deslizan en contra de aletas inferiores de la viga acanalada 54, a cada lado de la parte superior del cuerpo principal 70 y dos ruedas 86, que se deslizan en contra de la aleta superior de la viga acanalada 54 con el mismo espaciamiento entre las ruedas inferiores en cada lado del cuerpo principal 70. El cuerpo principal del colector de vástago 70, también está equipado en cada lado con una rueda seguidora 87 unida por una aleta en cada lado de la unidad, la que se traslada sobre la superficie exterior de las vigas acanaladas 54, y así prevenir la separación y desalineamiento del colector de vástago 50, desde la estructura unificada 53.

El movimiento horizontal del colector de vástago 50 a lo largo de las vigas acanaladas 54 es posible debido a un par de cilindros hidráulicos de 60.96 centímetros de largo y doble acción 89, con soportes tipo horquilla en cada extremo.

El tubo de éste cilindro hidráulico de 60.96 centímetros 89, está unido por ménsulas de montaje 90, que están soldadas a la estructura unificada 53 cerca del dispositivo de muestreo 51. El extremo del vástago de estos cilindros hidráulicos 89 se une al cuerpo principal 70 del colector de vástago 50, mediante una ménsula de montaje 91 soldada al cuerpo principal 70. Mangueras hidráulicas conectan a los cilindros de 60.96 centímetros 89, con el distribuidor de la válvula de contro hidráulicol. Al distribuidor de válvula se le suministra fluido hidráulico con una presión de 703 100 Kg/cm2, mediante una manguera de suministro hidráulico, desde la bomba hidráulica y una válvula reguladora montada integral al tren de perforación. El fluido es devuelto al estanque hidráulico del tren de perforación mediante una manguera hidráulica de retorno desde el distribuidor de válvula. Para desplazar el colector de vástago 50 hacia la alineación de perforación 69 y con la barra de perforación 60, o para mover el colector de vástago 50 fuera de la alineación de perforacióno con la barra de perforación 60 cuando la barra de perforación 60 y la broca 61 hayan sido levantados por sobre la plataforma de perforación 55, el operador activará un interruptor dentro de su cabina, enviando una señal al distribuidor de válvula de control, el cual hará que la válvula apropiada sea abierta y el aceite hidráulico sea sumunistradp hacia los cilindros hidráulicos 89 a través de mangueras, consiguiendo de este modo la extensión y/o retracción de los cilindros 89. Cuando el colector de vástago 50 está en alineación con la barra de perforación 60 y la broca 61, se produce una conexión acoplada entre la tubería de descarga del colector de vástago 93 y la tubería de ingreso del dispositivo de muestreo 101. El sello 102 entre la tubería de descarga 93 y la tubería de ingreso 101 ayuda a asegurar una buena conexión entre el colector de vástago 50, y el dispositivo de muestreo 51. La alineación entre 93 y 101 es preservada por ambas unidades 50, 51 montadas sobre la misma estructura 53 pesada.

Debido a que el colector de vástago 50 no tiene una conexión sólida con la plataforma de perforación 55, podría ser necesario instalar un ensamble de sello de resorte de tensión 95, Figs . 7 y 8. El ensamble de sello 95 se une en la parte inferior de la plataforma de perforación 55 y está equipado con cuatro resortes de tensión 95D, unidos a la placa de acero del faldón 95A, con un anillo de caucho grueso como sello y un plato de presión 95C en línea con el buje de plataforma 59 de la plataforma del tren de perforación 55. Cuando el colector de vástago es movido a la alineación de perforación, la sección superior 70 es forzada en contra del plato del faldón 95A comprimiendo los resortes 95D y forzando al plato del faldón a comprimir el anillo de caucho en contra de la placa de presión 95C, formando así un sello entre la plataforma de perforación 55 y el colector de vástago 50. El tren de perforación pasa a través del sello de caucho 95B. En algunas instalaciones podría no requerirse éste sello, o podría requerirse un ensamble diferente entre 50 y 55. Para sellar alrededor de la barra de perforación 60, y evitar la pérdida del detritus de perforación fino (polvo) , el cual es importante para que la muestra sea estadísticamente válida, por lo que se instala un ensamble de sello 97, Fig, 6, sobre el buje 59 de la plataforma de perforación. Este sello 97 se asienta directamente sobre el buje 59 de la plataforma, el que consiste de cuatro partes principales. La sección de sello inferior 97A está fabricada de un plástico de alto peso molecular, que actúa como la superficie de un rodamiento en contra del buje de la plataforma. Sobre el 97A hay un retenedor del sello de escobilla 97B. El sello de escobilla 97C está hecho de gruesas capas de un material altamente resistente a la abrasión, teniendo éste una perforación en el centro, la que da un apretado ajuste alrededor de la barra 60. El ensamble completo es mantenido abajo en contra del buje de la plataforma 59 por un placa pesada de acero. Este sistema de sello no requiere de atención del operador durante las condiciones normales de operación. Cuando la barra de perforación 60 y la broca 61 son levantadas sobre la plataforma de perforación 55, el buje de la plataforma 59, el cual es más pequeño que la broca, es también levantado automáticamente. Cuando la barra de perforación 60 es bajada nuevamente dentro del agujero de perforación, el buje 59 se centra en un agujero al dejarlo caer en el centro de la perforación de la plataforma de perforación 55. El ensamble de sello 97 se desliza hacia abajo permaneciendo en contacto con el buje 59 de la plataforma, y el sello de escobilla 97C se mantiene en contacto con la barra de perforación 60 durante la perforación. Esta particular construcción, descrita y mostrada del colector de vástago no es tan crítica, como la de muchos colectores de barra que han sido diseñadas para perforar con varios tipos de sellos alrededor de la barra de perforación, y diferentes ubicaciones para estos sellos. Este colector de vástago 50 es sin embargo único, debido a su diseño integrado dentro del sistema automático con una estructura unificada 53, asegurando que todos los componentes principales queden en alienación durante la operación. El punto crítico para el colector de barra 50 de esta invención, es que substancialmente el sellado del colector de vástago debe producirse alrededor de la barra de perforación 60 y en la tiera 62 alrededor del agujero que está siendo perforado, para reducir a un nivel aceptable el escape del aire con finos arrastrados y otros detritus de perforación en el mismo. Es substancialmente crítico para esta invención que todos los detritus de perforación sean dirigidos desde el agujero hacia el dispositivo de muestreo y que el colector de vástago sirva al propósito de dirigir la corriente de los detritus de perforación 65 en el aire de arrastre desde el agujero, al dispositivo de muestreo. Mientras el grado de pérdidas pueda ser tolerable éste podrá variar según sea el propósito del muestreo, y podrá ser determinado según sea el propósito para el que se esté efectuando el muestreo, para un buen muestreo representativo de los detritus de perforación, normalmente se prefiere que la pérdida de finos entre lo que sale del agujero y llega al dispositivo de muestreo, sea menor al uno por ciento. Para facilitar el movimiento del tren de perforación, el colector de vástago 50 puede ser retraído tal como lo muestran las Figs . 3 y 5. El tren de perforación puede ser desplazado con el colector de vástago en cualquiera de las posiciones mostradas. El factor crítico para los desplazamientos del tren, de perforación, está en la retracción hacia arriba de la sección base 72 dentro del cuerpo principal. Para desplazamientos cortos dentro del banco de la mina, el colector de vástago 50 podría ser dejado en la posición de alineación de perforación 69 en la posición retraída. Los cilindros hidráulicos telescópicos 75 son operados para arrastrar la sección base 72 dentro del cuerpo principal 70, Fig.3. Los cilindros hidráulicos telescópicos de 60.96 centímetros y de doble acción 89 son usados para mover el colector de vastago 50 dentro y fuera de la alineación con la barra de perforación 60 y la broca 61. La descarga del colector de vástago 93 se extiende desde el cuerpo principal del colector de vástago 70 para conectarse con el ingreso del dispositivo de muestreo 101. La conexión desde la descarga del colector de vástago 93 hacia el ingreso del dispositivo de muestreo 101, es a través de una conexión con empaques. La tubería de ingreso de los detritus de perforación 101 está soldada a la placa del extremo de ingreso 100, del dispositivo de muestreo 51, y proporciona la ruta para la entrada de los detritus de perforación 65 provenientes del agujero 63, a través del colector de vástago 50 y la tubería de descarga 93 para entrar al dispositivo de muestreo 51 y ser muestreado o rechazado a tierra 62 debajo del dispositivo de muestreo 51. El dispositivo de muestreo 51 es un muestreador tipo cortador, con el cortador 106 configurado horizontalmente para tomar muestras de un flujo de detritus de perforación que el aire arrastra 65, en lugar que en forma vertical, el cual es la orientación tradicional usada para estos tipos de muestreadores con un flujo por gravedad de los materiales, de los transportdores y canaletas. La configuración horizontal del dispositivo de muestreo es necesaria, si éste tiene que ser instalado bajo la plataforma de perforación. De otra manera, tal muestreador debería ser instalado en la parte superior de la plataforma de perforación, significando esto que todos los detritus de perforación deberían ser transportados a un punto arriba del muestreador. En la mayoría de los casos, los trenes de perforación no tienen suficiente espacio libre sobre la plataforma de perforación para acomodar el equipamiento necesario, y el arrastre de los detritus de perforación se transformaría en una tarea difícil debido a que el muestrador se encuentra alejadp del agujero de perforación y elevado. El propósito del dispositivo de muestreo 51, es el de separar una muestra representativa de la muestra representativa de los detritus de perforación tomada desde la corriente de aire de arrastre de los detritus de perforación durante el proceso de perforación. Para que esto se produzca, la corriente de aire de arrastre de detritus de perforación debe contener substancialmente todo el material removido desde el agujero que está siendo perforado. Entonces, el dispositivo de muestreo debe reducir la cantidad de este material a una cantidad de muestra que sea estadísticamente representativa del total del material que ha salido del agujero. Esto significa que la muestra debe ser separada de la corriente de detritus de perforación de manera que cada partícula en la corriente de detritus de perforación, tenga igual probabilidad de ser incluida en la muestra. El dispositivo de muestreo 51 como se miestra en las Figs.l, 2, 11, 12, 14 y 15, incluye un alojamiento 103, el cual soporta los componentes del dispositivo de muestreo y está asegurado en forma segura a las vigas acanaladas 54 de la estructura unificada 53. La tubería de ingreso para detritus de perforación 101 está soldada a la placa del extremo de ingresolOO, de manera que la corriente de detritus de perforación 65 pasa desde la tubería de ingreso 101 hacia adentro del dispositivo de muestreo. El alojamiento 103 está abierto en el anillo retenedor inferior 104 y tiene un faldón 105 unido al anillo retenedor de la barra plana 104 mediante el uso de pernos. Los faldones 105 se extienden hacia abajo hacia la tierra desde al anillo retenedor 104. Los faldones 105 también se encuentran abiertos en donde contactan a la superficie de la tierra 62. El volumen total de los detritus de perforación provenientes del agujero incluye ambos, los que son recolectados por el dispositivo de muestreo, llamada muestra 66, y los remanentes de lo que queda del total del material de perforación llamado rechazo 67. El rechazo 67 sale desde el dispositivo a través de la abertura en la parte inferior 104 dentro de los faldones 105, y como el aire de arrastre se expande y baja su velocidad al salir por la parte inferior del dispositivo de muestreo, los detritus de perforación arrastrados caen a la tierra en una pila, tal como lo muestra la Fig. 1. El ensamble cortador de muestra 106 está compuesto de una tubería de descarga 107, un cuerpo cortador 108 con aspas del cortador reemplazables 109, y aleta de conexión 110. El cuerpo del cortador 108 tiene una abertura en forma triangular al extremo del ingreso. La forma de la abertura y su particular tamaño y ángulos han sido determinados por cálculos de las muestras deseadas como un porcentaje del ¦ volumen total y la posición de la línea de centro · de la abertura de la tubería de ingreso 101, en relación a la tubería de descarga 107. El cuerpo del cortador 108 está unido a la tubería de descarga 107 a lo largo de la longitud con pernos o soldadura. Una cubierta de plástico de ultra alto peso molecular (UHMW) en el cuerpo del cortador de muestras 108, puede ser suministrada en caso de que se espere tener un material considerablemente pegajoso. Una larga y gradual disminución del área es mantenida en el cuerpo del cortador 108, para que éste presente una mínima resistencia al flujo del aire de arrastre a través del cuerpo del cortador y la tubería de descarga 107. La transcisión desde el cuerpo del cortador 108 dentro de la tubería de descarga 107 está diseñada en un ángulo paralelo con el exterior del cuerpo del cortador, con el objeto de mantener un flujo consistente de aire. El área de la sección transversal cercana concuerda con la sección transversal de la tubería de descarga, para así ayudar a mantener la presión de aire hasta que la muestra llegue al colector de muestra del difusor 52. El extremo de descarga de la tubería de descarga del cortador 107 es soportado por un buje maquinado 116, fabricado de Nylatron, UHMV o Delrin. El buje de la tubería de descarga es apernado a la placa del extremo de desgarga 115 del alojamiento 103. El extremo de ingreso del ensamble cortador 106 está equipado con una aleta de conexión 110, con estriado tipo hembra o un receptor de chaveta 110A soldado en el centro. La aleta puede ser soldada directamente a la placa del extremo de la tubería de descarga 107 o asegurarla con pernos a una placa que es soldada al extremo de tubería 107, con perforaciones roscadas. El receptor hembra 110A, aloja un eje de salida acoplado 111A, extendiéndose a través de una perforación en la placa de extremo de ingreso desde el impulsor hidráulico de rotación 111, el cual es apernado a la parte exterior de la placa de extremo 100. El impulsor hidráulico de rotación proporciona una fuerza para girar el ensamble cortador 106. El ensamble cortador 106 es girado a través de la corriente de detritus de perforación arrastrados en aire, en un arco de ciento ochenta grados 123, entre la posición estacionaria en cada lado 121 o 122 de la linea de centro 120 de la tubería de descarga del cortador 107 como se muestra en la Fig. 11. Tal como la abertura dentro del cuerpo del cortador 108 pasa a través de la abertura de la tubería de ingreso 101, los detritus de perforación arratrados 65 bajo presión, son recolectados dentro del cortador y soplados a través del cuerpo del cortador 108 hacia la tubería de descarga 107 y dentro del difusor del colector de muestras 52, el cual está unido a la viga acanalada 54 de la estructura unificada 53, adyacente a la placa del extremo de descarga 115 del alojamiento del cortador de muestras 103. Para proteger el cuerpo del cortador de muestras 108 de un desgaste excesivo y proporcionar una precisión definida de los límites de esta abertura, aspas cortadoras reemplazables 109 son apernadas a los lados del cuerpo cortador 108. Detalles de la configuración son mostrados en las Figs.16-19. Una capa de 2.54 cm de espesor, de un material de un tejido abrasivo, es usada como un sello cortador de escobillas 119 en el interior de la placa del extremo de ingreso 100 del alojamiento 103. Este material fue elegido por su durabilidad y características del tejido. Este proporciona una barrera resistente al polvo cuando el cortador 106 está en las posiciones estacionarias 121 y 122, y previene que cualquiera de los finos rechazados de los que andan circulando libremente dentro del alojamiento 103, migren dentro del cuerpo del cortador 108, causando con eso una tendencia negativa de la muestra, afectando adversamente la conflabilidad estadística de la muestra recolectada. El sello de escobilla 119 es pegado al interior de la placa del extremo de ingreso 100 solamente en el área de las posiciones estacionarias 121 y ' 122. El área de la tubería de ingreso 101 no tiene ningún sello de escobilla instalado cerca de él. Actualmente se prefiere fabricar el cuerpo cortador en forma triangular 108 y la tubería de descarga del cortador 107 y las aspas cortadoras 109 en acero inoxidable. Para prevenir que las partículas se peguen en el cuerpo cortador 108, un revestimiento de plástico de ultra alto peso molecular (UHMW) es preferentemente utilizado dentro del cuerpo del cortador 108. La rotación del cortador 103 es controlada por un temporizador electrónico. Los tiempos de muestreo automático pueden ser ajustados desde cero segundos, lo que quiere decir que el cortador 103 estaría muestreando como si estuviera girando continuamente, a una velocidad de 45.7 cm/s o menos de un minuto lo que equivale a que el cortador 106 está girando una vez por minuto a través de la corriente de detritus de perforación 65. Los ajustes típicos son en un intervalo desde cinco segundos hasta veinticinco segundos, dependiendo de la cantidad de muestra deseada o de acuerdo a la exactidud del muestreo determinado para una particular condición y las características del mineral. El ajuste del temporizador en segundos representa el número de segundos en que el cortador 103 se encuentra estacionario en las posiciones 121 o 122, antes de girar a través de la corriente de detritus de perforación 65 a 101 para tomar la siguiente muestra. Los detritus de perforación no incluidos en la muestra recolectada son llamados rechazo 67, y caen a la tierra 62, bajo el alojamiento del dispositivo de muestreo 103 dentro del área del faldón. El método preferido para proporcionar la fuerza de rotación al ensamble cortador 106, es la instalación de un impulsor rotatorio hidráulico de ciento ochenta grados 111 en la placa del extremo de ingreso 100 del alojamiento del dispositivo de muestreo 103. El impulsor rotatorio hidráulico 111 es apernado a la placa del extremo 100 con su eje de descarga 111A, extendiéndose a través de la placa del extremo 100. El cortador se instala posicionando la línea central del cuerpo cortador 108 y alineado con la línea central de la tubería de ingreso 101 y deslizando el receptor hembra 111B dentro de las estrías o chaveta del eje de descarga 111A. El impulsor rotatorio debe estar en posición neutra, y a media distancia entre los límites de su rotación, lo cual representa el punto medio entre las posiciones estacionarias 121 y 122. Después que la estría o chaveta y chavetero de 111A y 110B hayan sido acoplados, el buje de la tubería de descarga 116 puede ser deslizado dentro de la tubería de descarga, y apernado a la placa del extremo de descarga 115 del alojamiento del dispositivo de muestreo 103.

Los límites de rotación del impulsor de rotación hidráulico 111 son determinados por el límite del modelo del impulsor a ciento ochenta grados de carrera total , o noventa grados en ambos lados de la línea de centro de la tubería de ingreso 101. La activación del impulsor es llevada a cabo por el fluido hidráulico bajo una presión de 703 100 Kg/m2, suministradas mediante mangueras hidráulicas hacia ambos lados del impulsor, y determinadas por las señales enviadas desde el temporizador de control en la cabina, hacia los solenoides de 24VDC, controlando así las válvulas en el distribuidor. El fluido hidráulico bajo presión, es suministrado al distribuidor hidráulico de válvulas de control, mediante una manguera de suministro hidráulico, desde la bomba hidráulica y el regulador de presión montados en forma integral al tren de perforación. El aceite hidráulico es devuelto al estanque hidráulico del tren de perforación mediante una manguera hidráulica de retorno. La velocidad de rotación es ajustada por la manipulación de la válvula de control de flujo, integrada al impulsor de rotación 111. A pesar de que se prefiere la selección de un impulsor rotatorio hidráulico 111 para el potenciamiento del cortador 106, un motor eléctrico de cientodiez volts, de una fase reversible, operando a través de un reductor de engranajes, tal como un reductor de tornillo sinfín y de ángulo recto helicoidal, con una velocidad de salida de quince rpm, conectado por un eje estriado o con chaveta al cortador 106 puede ser empleado como alternativa para potenciar el cortador 106 si se desea. La alternativa del motor eléctrico requiere controles más complicados y accesorios tales como: arrancadores de motor, interruptores de límite y relevadores para la operación. Para asegurarse que los detritus de perforación no se peguen y/o acumulen al cuerpo 108 del cortador de muestras y/o a la tubería de descarga 107, debido a detritus de perforación que se hayan pegado ligeramente, o a la pérdida del aire de arrastre desde el agujero, inyectores de aire 114 son instalados a través de la placa del extremo de ingreso 100, del alojamiento del dispositivo de muestreo 103, en cada posición estacionaria de los cortadores 121 y 122. Estos inyectores de aire 114 tienen como propósito dirigir aire comprimido para soplar hacia abajo del cuerpo cortador 108 y la tubería de descarga 107 desde la placa del extremo de ingreso 100, hacia el extremo de descarga y difusor del colector de muestras 52. Cuando el cuerpo del cortador 108 alcanza cualquiera de las posiciones estacionarias 121 o 122, un corriente de aire es iniciada y dirigida a esa posición 121 y permanece soplando hasta que el cortador 103 es girado hacia la posición estacionaria opuesta 122. Cuando el cortador alcanza la posición 122 y la corriente de aire es dirigida al cuerpo del cortador 108, durante el tiempo que el cortador está detenido en esa posición. El aire es suministrado a los inyectores de aire 114, mediante mangueras a través de un distribuidor de dos válvulas controladas por solenoides 24 VDC, al que se le suministra aire comprimido desde una manguera de aire conectada al tanque receptor del compresor del tren de perforación. El control del solenoide es efectuado a través de señales desde el temporizador en la cabina del tren de perforación. Cuando el cortador alcanza la posición estacionaria, una señal es enviada al distribuidor controlado por el solenoide, y el aire es dirigido hacia ese inyector. Cuando la señal es enviada para que el cortador efectúe la rotación hacia la otra posición estacionaria, el temporizador envia una señal al solenoide para abrir la válvula correspondiente y cerrar la ruta anterior hacia el otro inyector. Los inyectores 114 están inactivos cuando el muestreador 51 está apagado. Como se muestra en la Fig.ll, una puerta de acceso e inspección del cortador 113 es proporcionada en la placa del extremo de ingreso 100 del alojamiento 103. Esta puerta 113 permite al operador o personal de mantenimiento el acceso al cuerpo del cortador 108, abriéndola cuando está detenida en la posición 122, para propósitos de limpieza e inspección. Un inyector de aire 114 es instalado en la puerta 113 como substituto al de la posición de la placa del extremo de ingreso 100.

Como se muestra en las Figs . 1 y 2 la tubería de descarga 107 del cortador, se extiende a través de la placa del extremo de descarga 115 y el buje 116 por algunos centímetros dentro del difusor del colector de muestras 52. Cuando el aire de arrastre de la muestra 66 es soplado a través del cuerpo del cortador 108 y la tubería de descarga 107, éste entra en el difusor del colector de muestras 52, para así ser recolectado en la parte inferior del difusor 52, para su recuperación después de que el agujero de perforación 63 ha sido terminado. Cuando la muestra 66 entra en la cámara 127 del difusor 52, el aire de arrastre debe ser ventilado para permitir que la muestra 66 caiga por gravedad al fondo de la canaleta del colector de muestra 134. Si el aire de arrastre no es ventilado, turbulencias podrán interferir con la recolección de la siguiente muestra, y los finos podrán fácilmente escapar por cualquier junta no sellada. Para proporcionar el venteo para el aire de arrastre, deflectores de venteo 127 están instalados cerca de la parte superior del cuerpo del difusor 128. Como se muestra en las Figs. 20, 21, y 22, el difusor 52 está compuesto por una cámara 127 con una pared de entrada 129, paredes laterales 130 y 131, cubierta 132, y una pared de impacto 133. El fondo de la cámara 127 forma una canaleta de recolección de muestra 134, con una abrazadera de bolsa para muestras corrediza y estructura de recuperación 135, como se muestra en las Figs . 23 y 24. El difusor del colector de muestras completo, está asegurado a las vigas acanaladas 54 de la estructura unificada 53, contra el alojamiento del dispositivo de muestreo 103. La pared de entrada 129 es donde el extremo de la tubería de descarga 107 se extiende dentro de la cámara de difusión 127. Directamente debajo del punto de entrada de la tubería de descarga 107, la pared de entrada 129 toma un ángulo inclinado a partir de la tubería 107 formando un lado de una canaleta de cuatro lados. Las paredes laterales 130 y 131 están unidas a la pared de entrada 129 por soldaduras en sus intersecciones. El fondo de cada una de las paredes laterales 130 y 131 forman dos lados más de la canaleta de cuatro lados, con la pared de entrada 129. Cerca de la parte superior de las paredes laterales están localizadas aberturas de venteo enfocadas hacia abajo 137. Estas son proporcionadas con deflectores para prevenir que el aire forzado desde la corriente de muestras, entre y sople hacia fuera de la cámara difusora a las muestras de detritus de perforación 66. Estos deflectores están formados por la extensión de las paredes laterales inclinadas 130 y 131 y están localizadas por sobre las aberturas de venteo 137 tal como lo muestra la Fig. 21. La placa superior 132 está sujetada al difusor 52 usando pernos que rodean sus bordes. La pared de impacto 133 forma la cuarta pared de la canaleta de muestreo de uatro lados, y está soldada a las dos paredes laterales 130 y 131. Tal como lo muestra la Fig. 20 la mitad superior de la pared de impacto 133 es una puerta de acceso para servicios 136, la que permite un completo acceso dentro de la cámara 127 y el extremo de la tubería de descarga del cortador 107. Abriendo esta puerta 136 y la puerta de acceso 113 en la placa del extremo de ingreso 100 del alojamiento del dispositivo de muestreo 103, con el cortador en posición estacionaria 122 se obtiene completo acceso al interior del conjunto cortador 106. La abrazadera con bolsa para muestras corrediza y la estructura recuperadora 135 comprenden, rieles de acero angulares 138, montados en el fondo de la aleta de la canaleta de muestreo 134 y unido al travesaño de soporte de la estructura 152, soportan el plato deslizante 140. Los bolsas de muestras se fijan por una abrasadera a la placa deslizante 140, a través de medios del anillo-abrazadera con mango 141. La placa deslizante 140 es empujada bajo el difusor de la canaleta de muestra 134 para una recolección directa de la muestra mientras el agujero está siendo perforado. La recuperación de la muestra es efectuada deslizando el plato 140 hacia el soporte 152 y levantando el mango y anillo-abrazadera, y de ésta manera se retira la bolsa de muestra. La estructura modular 53 asegura a todos los componetes mayores 50, 51 y 52 del sistema muestreador, a la parte inferior de la estructura del tren de perforación, tal como se muestra en las Figs . 1 y 2. La esructura 53 está compuesta de dos vigas acanaladas para trabajo pesado 54, las que se extienden a lo largo de todo el sistema. Las vigas 54 han sido unidas y reforzadas en ambos extremos, donde el muestrador 51 y el colector de vástago 50 se encuentran y se brazan con acero tubular 150, 151 y 152. La configuración de 150, 151, y 152 ejecutan una doble tarea. No solamente proporcionan la conexión y el reforzamiento entre los dos canales 54, sino que también proporcionan protección contra colisiones para 50, 51 y 52. Las superficies de los terrenos en una mina a cielo abierto, en donde trabaja el tren de perforación pueden variar su consistencia y asperezas. Cambios abruptos de las pendientes cerca de las paredes altas y pilas de piedras y una roca ocasional pueden entrar en contacto con el equipo . Estos refuerzos ayudan a que sucedan menos daños al sistema muestreador. El colector de vástago 50, el dispositivo de muestreo 51 y el difusor 52, todos ellos están sostenidos a los canales de estructura 54 los cuales se giran para sostener aletas que están soldadas en la estructura del tren de perforación bajo la cabina. Mientras que varios pasos de la operación de este dispositivo solo han sido descritos, cambios en los pasos y secuencias pueden ser efectuados dependiendo de la instalación específica del aparato. Además algunos de los pasos pueden ser iniciados en forma manual, mientras que otros pueden ser iniciados automáticamente. Por cuanto esta invención ha sido aquí ilustrada y descrita con referencia a las modalidades de aquello inmediatamente contemplado como el mejor modo de llevar a cabo la invención en la práctica efectiva, debe de entenderse que varios cambios pueden ser efectuados para adaptar la invención a las diferentes modalidades, sin apartarse de los conceptos más amplios de la invención descrita e incluidos aquí en las siguientes reinvindicaciones .

Claims (24)

1. REIVINDICACIONES 1. Un dispositivo para recolectar muestras para la recolección de una muestra de detritus de perforación, directamente de una corriente de detritus de perforación proveniente de un agujero que tiene una parte superior y que es perforado con una perforadora que tiene una barra de perforación que se extiende a través de un área desde una plataforma de perforación hasta la parte superior del agujero que es perforado, caracterizado porque comprende: un colector de vástago colocado alrededor de la barra de perforación, entre la parte superior del agujero que es perforado y la plataforma de perforación, para atrapar detritus de perforación arrastrados por aire desde el agujero que es perforado; un conducto que se extiende desde el colector de vástago, para transportar los detritus de perforación arrastrados por el aire, atrapados por -el colector de vástago, como una corriente de esos detritus de perforación; un dispositivo de muestreo que recibe la corriente de detritus de perforación directamente desde la tubería y que periódicamente corta substancialmente toda la corriente antes del venteo de cualquier cantidad de aire de arrastre, para obtener una corriente de muestra que sea una fracción de la corriente de detritus de perforación y que sea substancialmente representativa de la corriente de detritus de perforación y que contenga en la misma detritus de perforación de muestra; y, un difusor que separa los detritus de perforación de muestra, del aire que arrastra los detritus de perforación, para proporcionar una muestra representativa de detritus de perforación, del agujero que es perforado.
2. 2. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el colector de vástago sella substancialmente el área alrededor de la barra de perforación, entre la plataforma de perforación y la parte superior del agujero que es perforado.
3. 3. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la parte superior del agujero está rodeada de tierra y el colector de vástago incluye un extremó de contacto con la tierra, que hace contacto con la tierra que rodea la parte superior del agujero.
4. 4. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el extremo que hace contacto con la tierra, del colector de vástago, es forzado con presión contra la tierra que rodea el aguj ero .
5. 5. Un dispositivo para recolectar muestras para recolectar una muestra de detritus de perforación, de una corriente de detritus de perforación proveniente de un agujero en la tierra y que tiene una parte superior rodeada por tierra y que es perforado con una perforadora que tiene una barra de perforación que se extiende a través de un área desde una plataforma de perforación hasta la parte superior del agujero que es perforado, caracterizado porque comprende: un colector de vástago colocado alrededor de la barra de perforación, entre la parte superior del agujero que es perforado y la plataforma de perforación, y que tiene un extremo de contacto con la tierra, adaptado para hacer contacto con la tierra que rodea la parte superior del agujero, de manera tal que el colector de vástago sella substancialmente el área que se encuentra alrededor de la barra de perforación, entre la plataforma de perforación y la parte superior del agujero que es perforado, para atrapar detritus de perforación arrastrados por aire, desde el agujero que es perforado; medios seleccionados del grupo que consiste de cilindros hidráulicos e impulsores eléctricos de conducción lineal, para forzar la tierra que hace contacto con el extremo del colector de vástago, contra la tierra que rodea el agujero; un conducto que se extiende desde el colector de vástago para transportar los detritus de perforación arrastrados por aire, atrapados por el colector de vástago, como una corriente de esos detritus de perforación; un dispositivo de muestreo que recibe la corriente de detritus de perforación proveniente del conducto y que corta esa corriente para obtener una corriente de muestra que sea una fracción de la corriente de detritus de perforación y que sea substancialmente representativa de la corriente de detritus de perforación y que contiene en la misma detritus de perforación de muestra; y, un difusor que separa los detritus de perforación de muestra, del aire que arrastra los detritus de perforación de muestra, para proporcionar una muestra representativa de detritus de perforación provenientes del agujero que es perforado.
6. 6. Un dispositivo para recolectar muestras, para recolectar una muestra de detritus de perforación proveniente de una corriente de detritus de perforación de un agujero en la tierra, que tiene una parte superior rodeada de tierra y que es taladrado con una perforadora que tiene una barra de perforación que se extiende a través de un área desde una plataforma de perforación hasta la parte superior del agujero que es perforado, caracterizado porque comprende: un colector de vástago colocado alrededor de la barra de perforación, entre la parte superior del agujero que es perforado y la plataforma de perforación y, que tiene un extremo de contacto con la tierra, adaptado para hacer contacto con la tierra que rodea la parte superior del agujero, de manera tal que el colector de vástago sella substancialmente el área alrededor de la barra de perforación, entre la plataforma de perforación y la parte superior del agujero que es perforado, para atrapar detritus de perforación arrastrados por aire, provenientes del agujero que es perforado; medios para forzar el extremo de contacto con la tierra, del colector de vástago, contra la tierra que rodea el agujero; un conducto que se extiende desde el colector de vástago, para transportar los detritus de perforación arrastrados por aire, atrapados por el colector de vástago como una corriente de esos detritus de perforación; un dispositivo de muestro que recibe la corriente de detritus de perforación proveniente del conducto y que corta esa corriente para obtener una corriente de muestra que es una fracción de la corriente de detritus de perforación y que es substancialmente representativa de la corriente de detritus de perforación y que contenga en la misma detritus de perforación de muestra; y, un difusor que separa los detritus de perforación de muestra, del aire que arrastra los detritus de perforación de muestra, para proporcionar una muestra representativa de detritus de perforación, del agujero que es perforado; y, en donde la plataforma de perforación es parte de un tren de -perforación móvil y el vástago de perforación puede ser retraído desde el área entre la plataforma de perforación y la parte superior del agujero que es perforado, para permitir el desplazamiento del tren de perforación, que incluye además ruedas para permitir que el colector de vástago se puede rodar horizontalmente con respecto a la alineación del vástago de perforación, hasta una posición de desplazamiento que permita el desplazamiento del tren de perforación.
7. 7. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque además incluye medios conectados a la estructura de montaje y al colector de vastago, para mover el colector de vástago con respecto a la alineación de la barra de perforación.
8. 8. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el dispositivo de muestreo incluye un cortador que se mueve periódicamente a través de la corriente de detritus de perforación, para obtener la corriente de muestra.
9. 9. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el cortador gira alrededor de un eje, desde una posición estacionaria hasta una segunda posición estacionaria, y pasa a través de la corriente de detritus de perforación que se encuentra entre dichas posiciones.
10. 10. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el cortador permanece en las posiciones estacionarias por un tiempo preestablecido y el tiempo preestablecido determina la fracción de la corriente de detritus de perforación, en la corriente de muestra.
11. 11. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el dispositivo de muestreo es un dispositivo de muestreo de cortador rotatorio,
12. 12. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el difusor incluye deflectores para reducir el flujo de aire de arrastre, para permitir con ello que los detritus de perforación de muestra se separen por gravedad del aire de arrastre .
13. 13. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque además incluye una cámara de recolección para recolectar en la misma los detritus de perforación de muestra.
14. 14. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además incluye una abrazadera con bolsa para muestras y mecanismo de recuperación, para permitir que la muestra recolectada sea transferida desde el difusor y transportada lejos del tren de perforación.
15. 15. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque los medios conectados a la estructura de montaje y al colector de vástago, para mover el colector de vástago con respecto a la alineación de la barra de perforación, se seleccionan del grupo que consiste de cilindros hidráulicos e impulsores eléctricos de conducción lineal.
16. 16. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el extremo del colector de vástago, forzado con presión contra la tierra que rodea el agujero, está equipado con un sistema sellador de dos partes, que incluye una sección dentada y un anillo sellador elástico que rodea la sección dentada.
17. 17. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque además incluye cilindros hidráulicos para forzar el extremo de contacto con la tierra, del colector de vástago, contra la tierra, con una fuerza a ustable a fin de asegurar un contacto efectivo sin causar daño a la base del colector de vástago .
18. 18. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque además incluye impulsores eléctricos de conducción lineal, para forzar al extremo de contacto con tierra, del colector de vástago, contra la tierra, con una fuerza ajustable para asegurar un contacto efectivo sin causar daño a la base del colector de vástago.
19. 19. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de muestreo incluye un cortador que se mueve periódicamente a través de la corriente de detritus de perforación, para obtener la corriente de muestra en una manera en donde todas las partículas que se encuentren en la corriente de detritus arrastrada, tengan una oportunidad substancialmente igual de formar parte de la muestra tomada.
20. 20. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el cortador gira alrededor de un eje, desde una posición estacionaria hasta una segunda posición estacionaria, y pasa a través de la corriente de detritus de perforación, entre dichas posiciones.
21. 21. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el cortador permanece en las posiciones estacionarias, por un tiempo predeterminado y el tiempo predeterminado determina la fracción de la corriente de detritus de perforación en la corriente de muestra.
22. 22. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el dispositivo de muestreo es un dispositivo de muestreo de cortador rotario, que se mueve en un arco controlado, limitado, en ambas direcciones entre las posiciones estacionarias.
23. 23. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el cortador gira alrededor de un eje, desde una posición estacionaria hasta una segunda posición estacionaria, y pasa a través de la corriente de detritus de perforación, entre dichas posiciones, y en donde los detritus de perforación que no llegan a formar parte de la corriente de muestra, caen por debajo del dispositivo de muestreo.
24. 24. Un dispositivo para recolectar muestras de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el conducto que se extiende desde el colector de vástago para transportar los detritus de perforación arrastrados por aire, incluye una porción horizontal y en donde el cortador gira alrededor de un eje, desde una posición estacionaria hasta una segunda posición estacionaria, y pasa a través de la corriente horizontal de detritus de perforación, entre dichas posiciones. RESUMEN Un dispositivo colector de muestras para la recolección de detritus desde' el agujero que está siendoperforado, mientras el agujero está siendo perforado, incluye un colector de vástago envolviendo la barra de perforación. Aire presurizado es inyectado a través la barra de perforación dentro del agujero que está siendo perforado. El aire forma una corriente de arrastre de los detritus los que viajan hacia arriba del agujero durante la perforación. Esta corriente de arrastre de los detritus es dirijida por el colector de vástago dentro del conducto, el cual diri e la corriente de los detritus al dispositivo de muestreo. El dispositivo muestrador, muestrea la corriente de detritus y crea una corriente de muestra de detritus la cual es dirijida hacia el difusor, el cual separa la muestra de detritus desde la corriente de aire. La muestra de detritus es recolectada en un contenedor de muestras o en un colector de muestras, desde los cuales son transferidas a un contenedor de muestras o saco. El colector de vástago sella en contra día tierra, envolviendo el agujero que está- siendo perforado, para dirigir substancialmente todos los detritus desde el agujero al dispositivo muestreador, eliminando substancialmente con ello una pérdida de finos antes de muestrear y el muestreador está diseñado para recolectar substancialmente una muestra representativa desde la corriente de detritus, de nuevo substancialmente , sin pérdidas de finos y en un dispositivo, el cual puede ser montado debajo de la plataforma de perforación de una máquina perforadora. La figura más representativa de la invención es la número 1.