ES2204543T3 - Aparato para propulsion en cavidades oblongas. - Google Patents
Aparato para propulsion en cavidades oblongas.Info
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
- F16L55/26—Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
- F16L55/28—Constructional aspects
- F16L55/30—Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables
Abstract
Un aparato para propulsión dentro de una cavidad, como, por ejemplo, tuberías u otras por el estilo, que comprende una construcción central de ruedas giratorias inclinadas dispuestas para empujar hacia la pared interior de la cavidad, caracterizado porque la construcción central de ruedas giratorias comprende una pluralidad de elementos de rodillo (1) dispuestos en fila, unos contra otros, y cada elemento de rodillo (1) incluye un elemento deslizante (4) dispuesto circundando cada elemento de rodillo (1) y pudiendo girar con independencia de su elemento de rodillo correspondiente (1) y se monta en un ángulo inclinado que define el ángulo de subida del aparato durante su propulsión, dos elementos de rodillo contiguos (1) de la fila comprenden caras deslizantes inclinadas mutuamente contiguas (15), de modo que cada elemento en compresión axial de la unidad de elementos de rodillo (1) inclinados se dispone para colocarse en dirección radial hacia fuera desde un eje central (11) hasta que el elemento deslizante (4) se apoya en la pared interior de la cavidad, y comprendiendo el aparato un medio impulsor para rotación de la parte giratoria.
Description
Aparato para propulsión en cavidades
oblongas.
La presente invención concierne a un aparato para
propulsión en cavidades oblongas y tuberías, como se expone en el
preámbulo de la reivindicación 1
\hbox{siguiente.}
Por cavidades oblongas quiere decirse tuberías,
conductos, orificios perforados o minados en roca o pozos que se
perforan con o sin entubado en el suelo (orificios relacionados con
perforaciones petrolíferas), en metales u otros materiales.
Según la invención, el aparato se usa cuando se
realiza inspección o diferentes clases de trabajos en cavidades de
este tipo. Según la invención, el aparato se puede usar para hacer
avanzar el equipo para taladrar el orificio, pero se puede usar
también para arrastrar equipo a través de la cavidad.
En cavidades de este tipo, tuberías y conductos,
donde no es posible usar personas, a menudo hay que hacer
inspección, reparación, mantenimiento y otros trabajos. Podría ser
necesario también aumentar la fuerza propulsora en el equipo de
perforación que está perforando orificios/pozos.
En orificios verticales, por ejemplo, en pozos
relacionados con perforaciones petrolíferas, es normal bajar el
equipo necesario hacia el interior del pozo por medio de gravedad,
si no se hace bajar por medio de una tubería. En orificios o
tuberías horizontales donde no es posible utilizar gravedad, para
transportar el equipo se requiere un aparato para arrastrar o
empujar. Se han probado diferentes procedimientos hidráulicos para
bombear equipo hacia delante. Los procedimientos que se basan en
tuberías para transportar el equipo requieren mucho espacio y
personal para hacerlos funcionar día y noche y, además, la velocidad
de transporte es relativamente baja.
De la patente británica
GB-1.328.886 se conoce un vehículo acoplado a una
tubería enroscada, que permite así que el vehículo arrastre o empuje
la tubería enroscada.
De la patente británica
GB-2.196.715 se conoce un dispositivo que se impulsa
hacia delante mediante presión líquida o gaseosa a través de una
tubería.
Del documento GB-2.200.970 se
conoce un vehículo con ruedas motorizadas, pero en el que se puede
proporcionar propulsión también por medio de ruedas con juego de
cadena y piñón.
De la patente de EE UU 4.941.511 se conoce un
vehículo independiente de empalme, en el que una parte incluye la
fuente de energía y la otra parte incluye un motor conectado a las
ruedas impulsoras. Se conoce un dispositivo parecido de la
descripción de patente GB-2.122.713.
De la descripción de patente
EP-0.461.964 se conoce un vehículo en el que se
genera propulsión por medio de cintas o ruedas motorizadas.
En la descripción de patente
DE-3.206.033 se muestra un vehículo en el que la
propulsión se proporciona por medio de una rueda oblicua, cuyo eje
de rueda se monta excéntrico sobre un eje que se sitúa central al
vehículo. La rueda se alinea, por lo tanto, principalmente
transversalmente a la dirección de tracción. Dicha excentricidad
hace que la rueda esté en contacto con la pared de la tubería y el
punto de contacto se mueve al hacerse girar el eje. La posición
oblicua de la rueda hace que el movimiento del punto de contacto
también genere propulsión. Además, el vehículo está también dotado
de ruedas dirigidas radialmente que se apoyan en la pared de la
tubería para centrar el vehículo dentro de la tubería y para dar par
de contratorsión al motor impulsor.
De la patente SU-481.784 se
conoce un vehículo en el que se montan transversalmente varias
ruedas con presión por muelle contiguas a la superficie del vehículo
de modo que las ruedas se apoyan en la pared de la tubería y centran
el vehículo dentro de la tubería. Cuando el vehículo gira alrededor
de su propio eje, las ruedas producen una propulsión que corresponde
al ángulo de la rueda. Este aparato requiere par de
contratorsión.
De la patente noruega n.º 178.276 se conoce un
tractor de tubería dispuesto para moverse dentro de canales y
tuberías, en el que las porciones de extremo del tractor se montan y
dotan de brazos con presión por muelle en los que se montan
transversalmente ruedas y las ruedas se apoyan en la superficie
interior de la tubería, de modo que la fuerza lateral que afecta a
las ruedas asegura la propulsión del vehículo cuando las porciones
de extremo están girando. Las porciones de extremo giran en sentidos
opuestos la una con relación a la otra y uno de los extremos actúa
como par de contratorsión para el otro extremo y viceversa.
De la patente internacional PCT/GB93/0111 se
conoce una herramienta de fondo de perforación para proporcionar
soporte giratorio de un conjunto de fondo de perforación en el que
se incorpora la herramienta. La herramienta convierte también el
contacto giratorio con el pozo en una fuerza longitudinal que hace
dar vueltas al conjunto a lo largo del pozo. La herramienta
comprende un estabilizador que incluye rodillos, en el que los ejes
del rodillo son oblicuos para que sean tangentes a una hélice
mocional de modo que la trayectoria natural de contacto del rodillo
con el pozo tiene una componente longitudinal además de la
trayectoria circunferencial usual. La herramienta se puede usar en
sartas de varillas de perforación y en conjuntos de fondo de
perforación con motor. La herramienta puede también arrastrar un
cable que suministre a la herramienta electricidad/fuerza hidráulica
para la maquinaria propulsora.
Los aparatos de arrastre/empuje de hoy día tienen
que cargar con muchos inconvenientes. Primeramente, son muy
complejos, tienen un intervalo de funcionamiento limitado y se
producen para acciones/tareas especializadas para cuya ejecución
están ideadas. Hay también requisitos estrictos por lo que se
refiere al ambiente en el que se usan.
Un objeto de la invención es preparar un nuevo y
mejorado aparato propulsor para transportar (arrastrar/empujar) a
través de tuberías/cavidades.
Además es un objeto producir un aparato que pueda
efectuar una fuerza de arrastre elevada con independencia del diseño
de la cavidad y exigencias reducidas a la resistencia/rigidez de la
pared interior de la tubería/cavidad.
Un objeto adicional es producir un aparato que
pueda trabajar sin ningún par de contratorsión. Finalmente, es un
objeto producir un aparato propulsor más corto con peso inferior,
siendo, por lo tanto, más fácil de manejar y puede transportar más
equipo por cada viaje.
El aparato de la presente invención se
caracteriza por las características que se definen en la cláusula
caracterizadora de la reivindicación 1 siguiente.
Las realizaciones preferidas del aparato según la
invención se exponen en reivindicaciones de patente
dependientes.
Con esta invención se diseña un aparato con una
construcción simple y que es fácil de hacer funcionar y cubre una
gran área de trabajo y, más específicamente, el aparato puede
funcionar en conductos con sección transversal muy variable y
diámetro variable, es decir, dentro del intervalo de trabajo del
aparato dentro de los diámetros máximo y mínimo para su
funcionamiento. El aparato implica un diseño simple, para que
tamaños diferentes del mismo puedan arrastrar/empujar en orificios
con intervalos de diámetro del milímetro a varios metros.
El aparato se diseña además para ajuste
automático de la fuerza de arrastre, con independencia del diseño de
la cavidad. Esto se produce cuando el rodillo de tracción (el
elemento deslizante), contra la acción de fuerza de muelle, cambia
su orientación desde su posición de ángulo máximo relativa al eje
longitudinal del aparato y a la posición en donde es perpendicular
al eje longitudinal. Entonces el aparato gira con las ruedas
funcionando de modo que la propulsión del aparato se hace cero. Así,
si la masa de la herramienta que se ha de arrastrar y/o empujar se
hace demasiado grande, se evita que el aparato se exponga a
sobrecarga. El punto de contacto del rodillo de tracción hacia la
pared de la tubería se mueve en un movimiento rotativo sin
desplazamiento alrededor de la pared de la tubería.
No tiene consecuencias el que la cavidad sea
angular o redonda, y el diámetro se puede cambiar continuamente
mientras permanezca dentro del diámetro de funcionamiento
máximo/mínimo del aparato. Al contrario que los mecanismos de
tracción conocidos previamente, que requieren orificios uniformes,
este aparato puede entrar en cualquier clase de orificio.
El dispositivo según la invención no requiere
ningún par de contratorsión, debido al hecho de que el par de
torsión rotacional de su motor tiene internamente fuerza contraria
dentro del dispositivo.
El aparato puede generar fuerzas de
arrastre/empuje elevadas, puede funcionar en diámetros variables,
hacer frente a geometrías de orificio variables, puede variar
automáticamente la velocidad y fuerza de arrastre/empuje con
respecto a la carga y es suave con la pared interior de la
cavidad.
El aparato tiene una construcción simple debido a
que consiste en varios elementos con parecido diseño cada uno,
pueden ser de caja única o implicar varios montados uno detrás de
otro.
Los elementos individuales pueden desplazarse
mutuamente unos relativos a los otros y en perpendicular a la
dirección de desplazamiento/eje longitudinal del aparato. Los
elementos de rodillo montados en un conjunto girarán a la misma
velocidad.
El aparato según la presente invención se
describirá ahora más detallado en lo siguiente, con referencia al
dibujo esquemático anexo, y en el que:
Figura 1 muestra un aparato propulsor completo
capaz de moverse dentro de una cavidad/tubería. Se muestra también
La dirección rotacional de los elementos de rodillo.
Figura 2 muestra en tres secciones diferentes un
ejemplo de la construcción de un elemento de rodillo y donde se
muestran las superficies inclinadas del elemento de rodillo y un
elemento deslizante (un cojinete, como, por ejemplo, un cojinete de
bolas) donde la parte exterior puede girar alrededor de la
superficie periférica del elemento de rodillo.
Figura 3 muestra una pluralidad de elementos de
rodillo montados uno detrás de otro. Los elementos de rodillo se
dibujan en sección dentro de una cavidad en forma de tubería. Las
flechas muestran la compresión de los elementos de rodillo que
empuja a éstos hacia fuera hacia la pared interna de la cavidad.
Figura 4 muestra lo mismo que la figura 3, pero
incluye además el eje central que se prolonga a través del conjunto.
La figura muestra también la ranura interna oblonga que se prolonga
radialmente, cuya prolongación define la distancia a la que un
elemento de rodillo puede desplazarse radialmente con respecto al
eje.
Figura 5 muestra los elementos de rodillo vistos
desde su parte delantera cuando el aparato incluye cinco o más
elementos de rodillo montados uno detrás de otro. Los elementos de
rodillo se montan con un desplazamiento mutuo de 72º (grados).
Figura 6 muestra el movimiento del aparato
avanzando visto desde el lateral.
Figura 7 muestra la sujeción del elemento de
rodillo que incluye una construcción de muelle.
Figura 8 muestra un ejemplo en el uso práctico
para el aparato de la invención.
Preliminarmente la referencia es a las figuras
1-2. La Figura 1 muestra un aparato completo para
propulsión en una cavidad 13, por ejemplo, dentro de una formación
de suelo de roca.
El aparato incluye una pluralidad de elementos de
rodillo 1 que se disponen en línea unos contra otros. Cada elemento
de rodillo 1 tiene inicialmente una forma cilíndrica en la que cada
plano y superficie se cortan para establecer superficies de
deslizamiento inclinadas 15 con respecto a la superficie radial
plana, como se muestra claramente en la figura 2. En la dirección de
deslizamiento las superficies de dos superficies contiguas
comprenden mutuamente correspondiente un machihembrado como medio de
guía para definir la dirección de deslizamiento de los elementos de
rodillo al comprimirse éstos axialmente y así se deslizan
radialmente apartándose unos de otros, definido por el ángulo entre
las superficies (véase a
continuación).
continuación).
Las dos superficies planas inclinadas opuestas de
dos elementos de rodillo contiguos, que están situados uno contra el
otro, deben tener el mismo ángulo con el eje longitudinal X a través
del elemento. Este ángulo está en el intervalo de
0-90º.
Cuando los elementos 1 se disponen unos contra
otros y con las superficies inclinadas mutuamente unos hacia otros
en dirección axial y cuando este conjunto se expone a compresión
radial, los elementos 1 se deslizarán en dirección radial. Las
superficies mutuamente inclinadas 15 sobre dos elementos contiguos 1
se deslizarán entonces una a lo largo de la otra de forma que se
deslizarán en dirección radial hacia fuera.
Según una realización preferida, las superficies
deslizantes de dos elementos de rodillo contiguos pueden tener una
forma para que los elementos se desplacen mutuamente 180º en
sentidos opuestos. Entonces el eje central no se expondrá a tensión.
Pero, no obstante, se puede elegir cualquier ángulo interno.
Como se muestra en la figura 2, cada elemento de
rodillo incluye una ranura 30 que se prolonga a través de todo el
elemento en dirección axial. La ranura se prolonga en dirección
radial desde el eje central 32 y una distancia hacia la pared
exterior 33 del elemento. De forma alternativa la ranura puede ser
completamente abierta y penetrar en la pared 30. La ranura 32 tiene
una dimensión tal que el elemento se puede ensartar en el eje
central que se prolonga de parte a parte 11 y se puede desplazar en
dirección radial hacia fuera y hacia dentro sobre el eje limitado a
las prolongaciones externas de la ranura. El eje central 11 se
prolonga a través de todos los elementos 1.
Cuando se comprimen axialmente los elementos de
rodillo, las superficies de deslizamiento de corte inclinado 15
hacen que los elementos de rodillo presionen contra la pared de la
cavidad en la que están funcionando. Cuando el aparato se
"impulsa" hacia delante en una cavidad, los elementos de
rodillo 1 en la parte de atrás empujarán sobre los elementos de
rodillo de más adelante en el conjunto, haciendo así también que
sean presionados hacia fuera hacia la pared interior 13 de la
cavidad. Esta fuerza de presión aumenta con la fuerza que el aparato
propulsor debe añadir al equipo que mueve/transfiere. Como se indica
en la figura 1, el conjunto de segmentos propulsores se monta entre
la sección de motor 6 y una sección de equipo 5 (que incluye una
sección de equipo 10) en el otro extremo del eje. Estas secciones 6
y 5/10 se usan para generar la compresión axial necesaria de los
elementos de rodillo de modo que sean presionados radialmente hacia
fuera.
Con referencia a la figura 2, cada elemento de
rodillo 1 está rodeado por un elemento deslizante circular con forma
de anillo 4 que se desliza relativo al elemento de rodillo 1. Un
cojinete de bolas 2 comprime una parte de estátor 40 que se monta
embutida en un alojamiento en la superficie exterior circular del
elemento de rodillo. Así, el elemento deslizante 4 representa una
parte de rotor con forma circular que gira en el exterior del
estátor 40 por dicho cojinete de bolas 2.
El elemento deslizante 4 se monta de tal modo que
forme un ángulo con el eje longitudinal X a través del elemento de
rodillo. Este ángulo define el ángulo de subida (la pendiente) del
aparato durante la propulsión, es decir, decide lo rápido que el
aparato se atornilla a través de la cavidad.
Todos los elementos de rodillo se producen de
manera que la parte de estátor y rotor del elemento deslizante
define el mismo (no perpendicular) ángulo con respecto a dicho eje
central X.
En la realización preferida en donde se montan
dos elementos de rodillo producidos uno enfrente del otro con sus
ranuras prolongándose, respectivamente, 180º en sentidos opuestos,
los dos elementos deslizantes, viendo el aparato desde un lateral,
miran mutuamente en sentidos opuestos. Debido a que los elementos se
desplazan radialmente 180º en sentidos opuestos, los puntos
diametralmente opuestos de las partes de rotor respectivas 4
establecerán apoyo contra la pared interior de la cavidad.
Cuando el aparato, que consiste en varios
elementos de rodillo idénticos, se fuerzan juntamente en dirección
axial, los elementos de rodillo se forzarán radialmente hacia fuera
en direcciones dadas hasta que un punto de las partes de
cojinete-rotor forma contacto hacia la pared
interior de la cavidad.
Un conjunto de elementos de rodillo que incluye
un ángulo dado entre las superficies deslizantes se muestra en la
figura 1. Las superficies deslizantes se diseñan de tal modo que los
dos primeros elementos de rodillo, vistos desde la izquierda, se
empujen sustancialmente en un sentido (hacia arriba en la figura),
mientras que los dos siguientes elementos de rodillo se mueven en el
sentido opuesto (hacia abajo en la figura). Así, el aparato está
centrado, es decir, cubre la circunferencia completa: 72º x 5 =
360º. Para ganar este equilibrio la suma de los desplazamientos
mutuos entre los elementos debe ser 360º. Así, un elemento de
rodillo da vueltas/se desplaza un número dado de grados alrededor
del eje 11 con respecto al elemento de rodillo de su vecindad
opuesta, de modo que la suma de los descentramientos angulares para
todos los elementos de la fila es dichos 360º.
Cuando se montan cinco elementos de rodillo en la
fila, hay un ángulo de descentramiento de 72º entre cada elemento de
rodillo, de modo que la suma de los descentramientos angulares sea
360º.
La figura 1 muestra también un motor 6 que, por
medio de una transmisión 7, transfiere fuerza rotacional a los
elementos de rodillo 1 y par de contratorsión a la parte exterior de
elemento deslizante 4. La fuerza rotacional actúa entre el estátor
40 y la parte de rotor del elemento deslizante 4. El hecho de que la
fuerza rotacional funcione entre la parte interior y exterior del
elemento deslizante hace que el par de torsión rotacional entre el
estátor y rotor del motor se igualen en el elemento deslizante, y
así el motor tiene par de contratorsión. Si se invierte el motor, el
aparato se moverá en el sentido opuesto. Los elementos de rodillo
estarán normalmente fijos rotacionalmente unos a otros
simultáneamente al tener un grado de libertad desde el centro del
conjunto y hacia fuera a la periferia. Así es suficiente, para hacer
que el conjunto completo de elementos de rodillo gire, suministrar
fuerza motriz al elemento de rodillo que esté más cerca del motor 6
y la transmisión 7. Cuando el motor está funcionando, el aparato
mostrado en la figura 1 presenta un movimiento hacia delante de
trituración y tritura en todas las secciones simultáneamente. La
parte exterior del segmento deslizante establece contacto punto por
punto con la pared interior de la cavidad y efectúa una fuerza
dirigida axialmente de modo que el aparato se mueva hacia delante en
el sentido deseado.
Al propulsarse en una cavidad 13 en donde los
diámetros están dentro de los diámetros mínimo y máximo del aparato
propulsor, todos los segmentos propulsores 1 con zapatas de desgaste
4a en la parte exterior de los elementos deslizantes circulares u
otros por el estilo, están siempre en contacto con la pared de la
cavidad. Si el conjunto incluye un motor 6 y transmisión 7
independientes como se muestra en la figura, se moverá hacia delante
sin que se acople rotacionalmente al eje central 11. Tendrá entonces
fuerza de arrastre en el extremo posterior 8 y fuerza de empuje en
el extremo delantero 10 al mismo tiempo que se hacen salir los
elementos de rodillo 1. El diseño del aparato propulsor establece un
canal exterior con forma helicoidal en el exterior del aparato, a
través del cual puede fluir fluido como, por ejemplo, líquido. Puede
también fluir fluido a través del eje central.
Como se ha observado, la montura de elementos
deslizantes en los elementos de rodillo es lo que hace que el
aparato propulsor avance cuando los elementos de rodillo giran
alrededor de su propio eje. Los segmentos deslizantes se montan de
tal modo que tengan un ángulo inclinado en el lado del elemento de
rodillo que se fuerza hacia la pared de la cavidad 13. El ángulo
inclinado del elemento deslizante 4 representa el ángulo por el que
la parte de rotor (con zapata de desgaste externa) del elemento
deslizante está rodando contra la pared interior de la cavidad.
Según una realización preferida el diseño del
elemento deslizante puede comprender un mecanismo de muelle que sea
capaz de desplazar el elemento deslizante para que el ángulo de los
elementos cambie desde un ángulo máximo a una posición que sea
perpendicular al eje. Este mecanismo se muestra en las figuras
7A-C.
La figura 7 muestra el elemento de rotor 4
montado en su alojamiento que rodea al elemento de rodillo 1. En su
posición inclinada el elemento de rotor 4 se sujeta por medio de una
construcción de muelle 50 hecha de varios muelles circulares y/o de
lámina con forma de onda (o, por ejemplo, un muelle en espiral) que
está rodeando también al elemento de rodillo. Cuando la carga que el
aparato ha de arrastrar/empujar aumenta gradualmente, como se indica
mediante las flechas F en las figuras 7, aumenta también el
"arrastre" del punto o superficie de unión de la parte de rotor
hacia la pared interior de la cavidad. La parte de rotor pivotará
entonces hacia su posición de cero, donde el aparato sólo gira sin
propulsión. Justamente antes de que el aparato se pare, el aparato
efectúa su mayor capacidad de arrastre pero presenta su menor
ángulo/velocidad de subida. Se puede decir que el aparato cambia
continuamente la transmisión hacia abajo desde su ángulo de subida
máximo hasta su ángulo de subida mínimo (cero).
Así, la fuerza tractora aumenta cuando se
comprime el muelle de modo que se reduce el ángulo de subida
mencionado previamente, el aparato propulsor disminuirá su velocidad
y aumenta la fuerza tractora. Si la fuerza tractora es lo
suficientemente grande el ángulo de subida mencionado se reducirá
hacia un ángulo de subida de cero grados (es decir, perpendicular al
eje) y el aparato propulsor se parará y empujará con una fuerza
constante. Se produce un ángulo de subida de cero grados para la
parte de rotor del elemento deslizante cuando ésta es perpendicular
al eje central 11, y parecerá como si la parte de rotor 4 del
elemento deslizante girara (sin deslizar) alrededor de un eje sin
ningún ángulo de subida. Se puede preferiblemente fijar una posible
piel o membrana exterior (figura 1), es decir, en una ranura entre
la parte interior y exterior (zapata de desgaste 4a) de los
elementos deslizantes. Entonces será visible desde fuera sólo la
parte de desgaste exterior.
La figura 3 muestra una pluralidad de elementos
de rodillo 1 montados uno detrás de otro en una cavidad oblonga 13.
La figura muestra cómo los elementos de rodillo 1 se presionan unos
a otros axialmente y cómo esto empuja todos los elementos de rodillo
1 hacia fuera hacia la pared interior de la cavidad 13.
La fig. 4 muestra principalmente lo mismo que la
fig. 3, pero esta figura muestra el eje central 11. La figura
muestra que el eje central está desacoplado rotacionalmente de los
elementos de rodillo 1. La figura también muestra las restricciones
en lo que se refiere al diámetro máximo y mínimo cuando se conduce
un eje recto a través del aparato propulsor. El elemento de rodillo
1 se puede apartar de la posición de centro alrededor del eje
central 11 tanto como permita el orificio oblongo en el elemento de
rodillo 1.
El aparato propulsor se puede producir también
sin ningún eje central recto 11, y entonces el diámetro
máximo/mínimo del aparato propulsor puede tener otro radio.
La figura 5 muestra una vista delantera del
aparato propulsor (sección A-A de la figura 1).
La figura muestra que todos los elementos de
rodillo 1 están en contacto simultáneamente y que se establece un
canal de forma helicoidal en la parte exterior del aparato propulsor
de tal modo que puede pasar fluido por la parte exterior del aparato
\hbox{propulsor.}
La figura 6 muestra el movimiento del aparato
propulsor como se ve desde el lateral al moverse/arrollarse hacia
delante.
La figura muestra una solución en la que se
conectan mutuamente elementos de rodillo con una membrana 3, como,
por ejemplo, caucho, o una membrana metálica con una forma llamada
de acordeón. La membrana se puede ensartar por toda la construcción
y se une al elemento de rotor en cada uno de los elementos de
rodillo y al blindaje exterior del motor. Entonces el motor hará
girar a los elementos de rodillo y dichas partes exteriores se
moverán en el movimiento de arrollamiento mencionado.
Si los elementos de rodillo del aparato no están
acoplados hacia la pared interna de una cavidad, entonces sin dicha
membrana el aparato permanecerá inmóvil. Pero con una membrana, como
se ha mencionado, el aparato se arrollará en un sentido de avance,
incluso si está situado sobre una superficie plana, porque los
elementos de rodillo están mutuamente conectados
rotacionalmente.
La figura superior muestra un corte a través de
una sección sin elementos de rodillo. Las flechas muestran el
sentido de movimiento de los diferentes elementos del conjunto. La
flecha grande muestra el sentido de desplazamiento hacia delante del
aparato.
La figura de la parte inferior muestra lo mismo
que la figura superior, pero aquí el aparato propulsor se ve desde
el exterior. Se muestran las zapatas de desgaste 4a de los elementos
deslizantes 4 y la membrana 3. Cuando en este conjunto se usa la
membrana 3 las partes exteriores de los elementos deslizantes 4
están mutuamente conectados rotacionalmente.
Por cierto, si el elemento deslizante tiene su
propia impulsión por motor, la unidad impulsora interior girará y
empujará las partes cónicas de modo que el punto de contacto del
anillo exterior contra la pared de la cavidad avanza de forma
helicoidal.
La membrana protegerá también los elementos
deslizantes 4 de la influencia de polvo y partículas, así como se
pueden rodear los elementos deslizantes de aceite para lubricación y
para refrigeración.
La figura 8 muestra un modo posible de usar este
aparato propulsor al perforar orificios en formaciones rocosas
hacia, por ejemplo, un depósito de agua. Este aparato propulsor se
puede producir en todos los tamaños y usar para su funcionamiento en
todas las cavidades oblongas en donde se han de efectuar tareas que
requieran propulsión.
La invención no estará restringida por los
ejemplos de su realización anteriormente descritos, por cuanto son
posibles muchas variaciones dentro del intervalo de la idea de la
invención como se define en las reivindicaciones.
Claims (16)
1. Un aparato para propulsión dentro de una
cavidad, como, por ejemplo, tuberías u otras por el estilo, que
comprende una construcción central de ruedas giratorias inclinadas
dispuestas para empujar hacia la pared interior de la cavidad,
caracterizado porque
la construcción central de ruedas giratorias
comprende una pluralidad de elementos de rodillo (1) dispuestos en
fila, unos contra otros, y cada elemento de rodillo (1) incluye un
elemento deslizante (4) dispuesto circundando cada elemento de
rodillo (1) y pudiendo girar con independencia de su elemento de
rodillo correspondiente (1) y se monta en un ángulo inclinado que
define el ángulo de subida del aparato durante su propulsión,
dos elementos de rodillo contiguos (1) de la fila
comprenden caras deslizantes inclinadas mutuamente contiguas (15),
de modo que cada elemento en compresión axial de la unidad de
elementos de rodillo (1) inclinados se dispone para colocarse en
dirección radial hacia fuera desde un eje central (11) hasta que el
elemento deslizante (4) se apoya en la pared interior de la cavidad,
y
comprendiendo el aparato un medio impulsor para
rotación de la parte giratoria.
2. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque las superficies inclinadas (15) de dos
elementos de rodillo (1) contiguos, que se sitúan uno contra otro,
tienen mutuamente el mismo ángulo con el eje longitudinal X a través
del elemento y porque el ángulo está en el intervalo de
0-90º.
3. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque las superficies de dos superficies
contiguas (15) en la dirección de deslizamiento comprenden
mutuamente un machihembrado como medio de guía para definir la
dirección de deslizamiento de los elementos de rodillo (1) al
comprimirse éstos axialmente y así se deslizan radialmente
apartándose unos de otros.
4. Aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque cada elemento de rodillo (1) incluye una
ranura (30) que se prolonga en dirección axial a través de todo el
elemento (1) y que se prolonga en dirección radial desde un eje
central (32) y una distancia hacia fuera hacia la pared exterior
(33) del elemento y, preferiblemente, la ranura (30) penetra en la
pared (33), porque la ranura (30) tiene una dimensión tal que el
elemento se puede ensartar en el eje central (11) que se prolonga a
través del elemento deslizante (1) y se puede desplazar en dirección
radial hacia fuera y hacia dentro sobre el eje (11) limitado a las
prolongaciones externas de la ranura (30) y el eje central (11) se
prolonga a través de todos los elementos (1).
5. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque un
elemento de rodillo (1) se monta pivotado-desplazado
un número dado de grados alrededor del eje (11) relativo a su
elemento contiguo, de modo que todos los elementos (1) de la fila
centran al aparato.
6. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se montan
cinco elementos de rodillo (1) en la fila, hay un ángulo de
descentramiento de 72º entre cada elemento de rodillo de modo que la
suma de los descentramientos angulares sea 360º para todos los
elementos (1) de la fila.
7. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
cojinete se monta en un alojamiento diseñado en la superficie del
elemento de rodillo (1).
8. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
elemento deslizante (4) en su posición inclinada se sujeta por medio
de una construcción de muelle (50) preparada con varios muelles
circulares y/o de lámina con forma de onda, o un muelle en espiral,
que rodea también al elemento de rodillo.
9. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
elemento deslizante (4) se dispone, contra la acción de fuerza de
muelle (50), para desplazarse desde su posición inclinada (Fig. 7A)
a la posición en donde el elemento de rodillo es perpendicular al
eje (11) (Fig. 7C).
10. Aparato según la reivindicación 9,
caracterizado porque el aparato se dispone para cambiar
continuamente la transmisión hacia abajo desde su ángulo de subida
máximo hasta su ángulo de subida mínimo (cero), debido al curso
expuesto en la reivindicación 9, es decir, se proporciona fuerza
elevada y velocidad de propulsión inferior, cambiando gradualmente
desde fuerza reducida y velocidad de propulsión superior.
11. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
elementos deslizantes (4) se unen mutuamente mediante un elemento de
conexión (figura 6), como, por ejemplo, una membrana elástica (3),
como, por ejemplo, caucho, o una membrana metálica con la forma de
un llamado acordeón.
12. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
elemento de conexión (3) se conecta al elemento deslizante de cada
elemento de rodillo y con la cubierta exterior de la parte de motor,
simultáneamente al hacer girar el medio de impulsión a la fila de
elementos de rodillo.
13. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
elementos de rodillo (1) se diseñan de modo que los elementos se
desplazan mutuamente principalmente alrededor de 180º en sentidos
opuestos.
14. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el medio
de impulsión (6) se dispone para hacer girar el conjunto de elemento
de rodillo y/o la parte exterior de la construcción de cojinete
(40).
15. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el aparato
propulsor es independiente de par de contratorsión.
16. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el aparato
propulsor se invierte cuando se invierte el sentido de rotación.
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