ES2216887T3 - Dispositivo de limpieza de tuberias. - Google Patents
Dispositivo de limpieza de tuberias.Info
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Abstract
Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210, 220, 230) para una tubería (12), que tiene un generador (14, 110, 218, 219) de energía accionado por fluido que pasa por el generador (14, 110, 218, 219) y uno o más medios (36, 42, 142, 144) de accionamiento, caracterizado porque la energía procedente del generador (14) se utiliza para accionar el medio 36 de accionamiento para mover el vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210, 220, 230).
Description
Dispositivo de limpieza de tuberías.
La presente invención se refiere a un vehículo y,
más particularmente pero no exclusivamente, a un vehículo para
desplazarse en tuberías, cadenas de tuberías y otros conductos.
Convencionalmente, un aparato de limpieza de
intervención y de inspección no destructiva de desplaza a través de
una tubería u otro conducto utilizando un dispositivo de tubería
generalmente denominado oruga o raspador de tuberías.
El documento CH 574771 describía un equipo de
limpieza que se impulsa a lo largo de una tubería por el agua
expulsada a través de orificios en la parte trasera del equipo. El
equipo también incluye una herramienta giratoria de fresado que
gira mediante una turbina accionada por el agua que fluye a través
de la tubería.
Normalmente, los raspadores de tuberías consisten
en una serie de discos deformables, normalmente de poliuretano, que
están montados de forma fija sobre un cuerpo o moldeados como una
unidad monobloque de espuma de poliestireno o poliuretano.
Normalmente, estos discos o perfiles moldeados forman una junta con
las superficies interiores del conducto, accionándose normalmente
el raspador en el sentido de flujo de los fluidos dentro de la
tubería, debido a la presión diferencial generada a través del
raspador. Los raspadores se mueven con el flujo de fluido en el
conducto.
Los raspadores convencionales tienen una
desventaja porque la velocidad y el sentido de movimiento del
raspador están controlados por la presión diferencial a través del
dispositivo (es decir, el sentido y velocidad de flujo de los
fluidos dentro de la tubería). De este modo, para controlar la
velocidad y sentido de movimiento del raspador se necesita
controlar el flujo de los fluidos dentro de la tubería. En
particular, el fluido que fluye a través del conducto normalmente
tiene aumentos de velocidad y aceleraciones, ya que con frecuencia
el flujo de fluido dentro de la tubería no es constante debido a
diversos factores.
Se han intentado muchas soluciones para superar
estos problemas, por ejemplo, mediante el control pasivo del
raspador, en el que se utiliza una derivación fija de los fluidos
de accionamiento para controlar la velocidad y sentido del
raspador. Otras realizaciones de raspadores convencionales
incorporan un grado de control utilizando dispositivos de
derivación controlados por el flujo o controlados por la presión.
En un intento de superar la dependencia de los raspadores del flujo
interno del fluido dentro del conducto para los medios de
impulsión, se utiliza energía externa y un control de estos
dispositivos a través de, por ejemplo, cables eléctricos de
servicio del equipo o cables de perforación eléctricos sujetos
desde un recipiente de superficie, o similar, al propio
dispositivo.
Sin embargo, estos dispositivos dependen de una
fuente externa de alimentación fuera del conducto de tubería y
también de un cable o manguito de transferencia de energía, que
normalmente limita el intervalo de desplazamiento de tales
dispositivos.
Según la presente invención, está previsto un
vehículo para una tubería, que tiene un generador de energía
accionado por el fluido que pasa por el generador, en el que la
energía procedente del generador se utiliza para accionar el
movimiento del vehículo.
Se prefiere utilizar una simple turbina, paleta o
pala. La turbina puede estar montada para girar axialmente en la
tubería o por el eje, y su rotación accionada por el flujo del
fluido se utiliza para accionar el movimiento del vehículo.
El vehículo puede tener un medio de
accionamiento, tal como ruedas dispuestas contra la superficie
interior de la tubería y acopladas a la paleta de turbina a través
de la caja de cambios y al árbol, de manera que la rotación del
árbol de turbina accione las ruedas de accionamiento a lo largo de
la superficie interior de la tubería.
Las ruedas de accionamiento pueden estar
dispuestas para agarrarse o detenerse en la superficie interior de
la tubería. Esto mejora el agarre que ejerce el vehículo en la
tubería y también permite que el vehículo limpie la cera y el
óxido, etc., de la superficie interior mientras se está
desplazando. Esto supone una gran ventaja en ciertas realizaciones
que se desplazan en contra del flujo en la tubería, ya que el
óxido, la cera u otros residuos extraídos de la superficie interior
de la tubería simplemente fluyen aguas abajo con el flujo de
fluido, y no se desplazan hacia delante del vehículo ni obstruyen
su avance a través de la tubería. Incluso en realizaciones que se
desplazan con el flujo, los residuos serán barridos antes del
vehículo.
Se prefieren ruedas, pero podrían sustituirse por
cadenas o surtidores, etc. Las palas pueden ser opcionalmente
ruedas circulares con bordes afilados montadas en un eje para girar
y detenerse o agarrarse a la superficie de la tubería.
El vehículo puede tener una toma de aire para
sacar los residuos en la pared de tubería que está separada de las
ruedas.
La transmisión de energía desde la turbina hasta
el medio de accionamiento se realiza normalmente por medio de una
conexión directa a través de un árbol de accionamiento a una caja
de cambios, pero otras realizaciones pueden utilizar indirectamente
la energía de rotación de la paleta de turbina para cargar una
batería que puede utilizarse para accionar el medio de
accionamiento. También es factible una combinación de transmisión
directa y almacenamiento en baterías, y es especialmente útil si el
flujo a través de la tubería se detiene en tanto que el vehículo
necesita moverse. La conexión de transmisión puede ser eléctrica y
puede accionar un motor eléctrico que acciona las ruedas. También
pueden utilizarse motores hidráulicos y conexiones de
transmisión.
Puede utilizarse cualquier caja de cambios
apropiada, pero en algunas realizaciones mostradas en el presente
documento se utilizó una caja de cambios epicicloidal M007 Ingersol
Rand de motor de aire.
Preferiblemente, las ruedas de accionamiento
están dispuestas en una fila de 4 o más en cabezas portadas en
brazos sobre el vehículo. La posición de las cabezas puede
ajustarse opcionalmente para cambiar el sentido de la fuerza
aplicada por las ruedas. Esto es especialmente útil para controlar
la velocidad y sentido de movimiento del vehículo tal como
sigue.
Las cabezas pueden ajustarse en una posición de
90° con respecto al eje de la tubería. En esa posición, con las
ruedas girando todas en el mismo sentido, los brazos giran
alrededor del eje del vehículo dentro de la tubería sin
translocación axial. Por otra parte, las cabezas pueden estar
ajustadas en 0°, en cuyo caso el vehículo será impulsado axialmente
a través de la tubería a una velocidad elevada sin movimiento
giratorio. Las cabezas pueden ajustarse en una posición intermedia
entre 0° y 90°, por lo que seguirán una trayectoria helicoidal a
través de la tubería. La velocidad axial aumentará según la
posición se aproxime a 0°, y descenderá según la posición se
aproxime a 90°. Por el contrario, el paso y la extensión de la
rotación de los brazos aumentarán a medida que la posición se
aproxime a 90° y descenderán a medida que se aproxime a 0°. De este
modo, el paso de la trayectoria helicoidal (y, por tanto, la
facilidad con la que el vehículo se mueve en contra de un flujo de
fluido), y la velocidad de movimiento axial pueden controlarse
alternando la posición de las cabezas.
El paso de la trayectoria helicoidal a través de
la tubería es un parámetro útil de control, ya que la variación en
el mismo permite una conexión de movimiento del vehículo a través
de la tubería. Con un paso elevado de las bobinas estrechas, el
vehículo se moverá lentamente pero será capaz de superar fuerzas
elevadas que lo retrasen. Con una hélice de paso bajo, el vehículo
tendrá una potencia relativamente inferior, pero se moverá a mayor
velocidad.
Además, la posición de las cabezas también
controla el sentido de movimiento axial en la tubería, ya que las
cabezas pueden girar 90° (paralelas al eje de tubería) y pueden
accionar el vehículo en el sentido opuesto. De este modo, ciertas
realizaciones del vehículo de la invención pueden moverse en contra
del flujo de fluido en la tubería, pueden detenerse o ralentizarse
o pueden avanzar axialmente a una velocidad elevada alterando la
posición de las cabezas. Tal alteración puede ajustarse antes del
uso o puede efectuarse durante el uso.
Si se desea, el vehículo puede controlarse con un
cable a distancia, pero una opción preferida es un control de a
bordo con un PC u otros circuitos electrónicos.
Realizaciones más sencillas de la invención
pueden ajustarse simplemente para que se desplacen a través de una
tubería a una velocidad o paso de hélice determinados sin ninguna
otra característica de control.
La telemetría adquirida por el vehículo puede
transmitirse a lo largo de la tubería mediante métodos alámbricos,
ultrasónicos u otros convencionales, o a través de la pared de la
tubería a vehículos ROV (Vehículos Operados por Control Remoto)
etc., mediante medios ultrasónicos, etc.
Un controlador opcional puede comprender un
dispositivo electrónico remoto o de a bordo o puede comprender
alternativamente (o adicionalmente) un regulador mecánico o un
sistema electromecánico de control.
En ciertas realizaciones, el vehículo completo
puede girar en una trayectoria en espiral tal como se describirá
después pero, preferiblemente, el cuerpo del vehículo permanece
estático con respecto al movimiento giratorio de la turbina y de
los brazos de accionamiento. Esto proporciona una potencia superior
a los brazos y puede conseguirse por medio de estabilizadores que se
apoyan contra la superficie interior de la tubería y que soportan
la rotación del cuerpo. Alternativamente, pueden proporcionarse dos
conjuntos de brazos de accionamiento que sean capaces de girar en
sentidos contrarios. Asimismo, pueden proporcionarse dos o más
paletas de turbina, también capaces de girar en sentidos contrarios
si se desea.
Normalmente, la paleta de turbina puede unirse a
una turbina convencional que tiene un buje y que acciona un árbol,
pero ciertas realizaciones pueden comprender una turbina de anillo
anular que tiene paletas que se extienden hacia el interior desde
un anillo anular exterior y sin buje, con disposiciones anulares de
engranajes y motores acoplados al anillo para accionar el medio de
accionamiento. La paleta de turbina puede ser susceptible de un
cambio de ángulo. Las paletas de turbina normales pueden comprender
impulsores ROV (para algunas realizaciones se utilizó un empujador
ROV de la serie HT Curvetech).
Puede proporcionarse un capotaje para guiar el
fluido que pasa por el vehículo a las paletas de turbina y para
guiarlo fuera del vehículo de una forma eficaz.
El o cada brazo de accionamiento puede estar en
forma de un brazo que se extiende radialmente acoplado a una caja
de cambios y que tiene un tramo de muelle y/o telescópico para
forzar la rueda en el extremo radialmente exterior contra una
amplia variedad de diámetros de tubería.
Alternativamente, el brazo de accionamiento puede
estar en forma de una hélice con un paso variable desde el
controlador y que tenga las ruedas de accionamiento separadas a lo
largo del mismo. El brazo helicoidal puede variar de paso, para
variar la velocidad axial de la trayectoria del vehículo a lo largo
de la tubería, y también puede comprimirse radialmente para
ajustarse a distintos diámetros de tubería.
Es beneficioso un medio elástico o la capacidad
de compresión de los brazos de accionamiento (mediante medios
elásticos, neumáticos o hidráulicos) ya que permite que el vehículo
supere los codos en la tubería o las irregularidades en la
superficie (por ejemplo, conexiones salientes). El vehículo puede
tener una junta articulada para facilitar el giro del vehículo
alrededor de los codos. Puede incorporarse un control de dirección
en la articulación o en las unidades de amortiguador de impactos.
En ciertas realizaciones, los arietes/cilindros de aire de los
amortiguadores de impactos estaban dispuestos para guiar el
vehículo alrededor de las esquinas de la tubería.
A continuación se describirán realizaciones de la
presente invención, únicamente a título de ejemplo, con referencia
a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es un alzado lateral parcial en corte
transversal de un vehículo según la presente invención instalado
en una tubería;
la figura 2 es un alzado desde un extremo parcial
en corte transversal del vehículo de la figura 1 instalado en una
tubería;
la figura 3 es un alzado lateral de un mecanismo
de accionamiento a utilizar con el vehículo de las figuras 1 y
2;
la figura 4 es un alzado desde un extremo del
mecanismo de accionamiento de la figura 3;
la figura 5 es un alzado lateral parcialmente en
corte transversal de un generador de energía a utilizar con el
vehículo de la presente invención;
la figura 6 es un alzado desde un extremo del
generador de energía de la figura 5;
la figura 7 es un alzado lateral esquemático de
un generador de energía montado de forma anular;
la figura 8 es una vista ampliada del generador
de energía de la figura 7;
la figura 9 es un alzado lateral ampliado de un
generador de energía electromecánico;
la figura 10 es un alzado lateral de una
realización alternativa de un vehículo;
la figura 11 es un alzado lateral de una tercera
realización de un vehículo;
la figura 12 es una vista isométrica del
generador de energía de las figuras 7 a 9;
la figura 13 es un alzado lateral de un medio de
transmisión para su uso con la presente invención;
la figura 14 es un alzado lateral esquemático de
una cuarta realización de la presente invención;
la figura 15 es una vista isométrica del vehículo
de la figura 14;
la figura 16 es un alzado lateral de una quinta
realización de un vehículo,
las figuras 17a a 17c ilustran un conjunto de
hélice de accionamiento;
la figura 18 muestra un conjunto alternativo de
accionamiento de ruedas;
la figura 19 muestra un conjunto de accionamiento
de cadena u oruga;
la figura 20 muestra un remolque unido a un
vehículo;
la figura 21 es una vista en corte en perspectiva
de una sexta realización de un vehículo;
la figura 22 es una vista lateral del vehículo de
la figura 21, que muestra un dibujo a línea del vehículo;
la figura 23 es una vista lateral del vehículo de
la figura 21, que muestra una vista exterior del vehículo;
la figura 24 es una vista desde un extremo del
vehículo de la figura 21;
la figura 25 es una vista en perspectiva del
vehículo de la figura 21;
la figura 26 es una vista lateral de una séptima
realización de un vehículo;
la figura 27 es una vista en perspectiva del
vehículo de la figura 26;
la figura 28 es una vista lateral de una octava
realización de un vehículo;
la figura 29 es una vista lateral sombreada del
vehículo de la figura 28;
la figura 30 es una vista en perspectiva del
vehículo de la figura 28;
la figura 31 es una segunda vista en perspectiva
del vehículo de la figura 28;
la figura 32 es una vista en corte en perspectiva
del vehículo de la figura 28 en uso; y
la figura 33 es una segunda vista en corte en
perspectiva del vehículo de la figura 28 en uso.
Con referencia a los dibujos, las figuras 1 y 2
muestran una primera realización de un vehículo, generalmente
indicado con 10, instalado en una tubería o conducto 12. El
vehículo 10 incluye un generador de energía, generalmente indicado
con 14, que comprende normalmente un impulsor o turbina, que tiene
una pluralidad de palas 16 de turbina. Tal como se muestra en la
figura 2, el vehículo 10 está dotado con tres palas 16 de turbina
radialmente desplazadas, aunque se apreciará que puede utilizarse
cualquier número de palas de turbina. Las palas 16 están unidas a
un buje 18 central, que tiene un árbol 20 de extensión situado en
un taladro 18b axial del buje 18, y puede retenerse en su sitio
utilizando cualquier medio convencional. El árbol 20 está
giratoriamente montado en un estator 24 que utiliza un cojinete 26
anular de empuje para permitir un movimiento giratorio del árbol 20
dentro del estator 24. El árbol 20 está acoplado mediante cualquier
medio convencional a un árbol 28 de entrada de una caja 30 de
cambios, girando el árbol 28 de entrada en un segundo cojinete 32
anular de empuje. Un árbol 34 de salida de la caja 30 de cambios
está acoplado mediante cualquier medio convencional (por ejemplo, a
través de un tornillo) a un mecanismo de accionamiento,
generalmente indicado con 36.
Tal como se muestra más claramente en la figura
2, el mecanismo 36 de accionamiento incluye tres brazos 38 de
accionamiento radialmente desplazados. Los brazos 38 de
accionamiento tienen cada uno un alojamiento 40 de rueda en un
extremo distal, teniendo los alojamientos 40 de rueda al menos una
rueda 42 giratoriamente montada en los mismos. El alojamiento 40 de
rueda puede estar unido al brazo 38 de accionamiento mediante
cualquier medio convencional, pero es ventajosamente telescópico y
accionado por muelle utilizando un muelle 44 que empuja el
alojamiento 40 de rueda radialmente fuera, forzando de este modo a
las ruedas 42 en contacto con una superficie 12i interior de la
tubería 12.
El muelle 44 facilita el empuje de las ruedas 42
en acoplamiento con la superficie 12i interior de la tubería 12, y
proporciona ventajosamente dos funciones más. En primer lugar, el
muelle 44 permite un ajuste del desplazamiento radial del
alojamiento 40 de rueda, en el que el vehículo puede centrarse y
utilizarse dentro de distintas tuberías de diámetro interno
variable. En segundo lugar, los muelles 44 también funcionan como
amortiguadores de impactos para amortiguar cualquier fuerza
interior radial que pueda aplicarse para accionar el brazo por
cualquier objeto que se proyecta al interior, tal como soldaduras o
juntas salientes en la tubería 12, que sobresalen hacia el interior
desde la superficie 12i interior. De este modo, el vehículo 12
puede utilizarse con varias tuberías que tengan distintos diámetros
interiores, y el vehículo 10 también puede superar, con una
reducción mínima de la velocidad, cualquier objeto que sobresalga
al interior dentro de la tubería 12.
Cada brazo de accionamiento en la realización
mostrada en la figura 2 tiene cinco ruedas 42 dispuestas en un eje
46 semicircular.
Esta disposición garantiza que al menos una rueda
42 entre en contacto con la superficie 12i interior de la tubería
12 durante su uso, y también facilita el uso del vehículo 10 con
tuberías que tienen superficies interiores que no son exactamente
circulares en corte transversal.
El vehículo 10 también puede estar dotado con al
menos un estabilizador, generalmente indicado con 48. Tal como se
muestra más claramente en la figura 2, el vehículo 10 tiene tres
estabilizadores 48 radialmente desplazados, aunque se apreciará que
puede utilizarse cualquier número de estabilizadores 48. El
estabilizador 48 incluye normalmente un alojamiento 50 de rueda,
que tiene una rueda 52 empujada por un muelle 54 en acoplamiento
con la superficie 12i interior de la tubería 12. Se apreciará que
el muelle 54 suministra las mismas funciones que el muelle 44 en el
mecanismo 36 de accionamiento. El estabilizador 48 puede estar
unido al vehículo 10 utilizando cualquier medio convencional.
Con referencia a la figura 4, el brazo 38 de
accionamiento incluye un casquillo 56 estriado que está dotado con
una ranura 58 longitudinal, una estría 60 que está unida a un buje
62 central y se proyectan hacia el exterior. La estría 60 está
dotada con un pasador 64 que está retenido dentro de la ranura 58
del casquillo 56 estriado. Cuando el vehículo 10 se está insertando
en una tubería 12, el desplazamiento radial de las ruedas 42 se
reduce moviendo el alojamiento 40 de rueda radialmente hacia el
interior y cerrándose en su sitio utilizando el pasador 64, tal
como se muestra con el brazo 38a en la figura 4. Una vez que el
vehículo 10 está dentro de la tubería 12, el pasador 64 se libera
con cualquier medio convencional, de manera que el brazo 38 de
accionamiento se extienda radialmente hacia el exterior, con lo que
las ruedas 42 entran en contacto con la superficie 12i interior de
la tubería 12.
Las ruedas del mecanismo 36 de accionamiento
mostrado en las figuras 1 a 4, están ilustradas en ángulo
perpendicular al eje longitudinal de la tubería 12. Sin embargo, la
posición o desplazamiento angular del alojamiento 40 de rueda puede
ajustarse opcionalmente utilizando un mecanismo de ajuste (no
mostrado) que permita que el desplazamiento angular de los
alojamientos 40 de rueda gire con respecto al eje longitudinal de
la tubería 12. Esta rotación del alojamiento 40 de rueda permite
ajustar el sentido de desplazamiento y/o la velocidad del vehículo
10 dentro de la tubería 12.
El alojamiento 40 de rueda puede girar con
respecto al eje longitudinal de la tubería 12, de manera que esté
en un plano que está entre 90° (es decir, perpendicular a) y 0° (es
decir, paralelo con) del eje longitudinal de la tubería 12. De este
modo, a medida que las ruedas se mueven entre la posición de 90°
hacia la posición de 0°, pueden controlarse la velocidad y el paso
helicoidal de la trayectoria recorrida por el vehículo 10. Cuanto
más próximo está el plano de las ruedas a la posición a 0° paralela
al eje longitudinal de la tubería 12, más rápida será la velocidad
del vehículo 10 en el sentido de desplazamiento y la trayectoria de
los brazos de accionamiento seguirá un paso de hélice más
relajado.
Al cambiar el desplazamiento angular del
alojamiento 40 de rueda, el sentido de desplazamiento del vehículo
10 también puede controlarse. Cuando el plano es perpendicular al
eje longitudinal, el mecanismo de accionamiento no ejercerá
ninguna fuerza axial sobre el vehículo. Con las cabezas de
accionamiento ajustadas a 90°, el vehículo se desplazará con el
flujo en la tubería. Esto puede ser una característica útil para
recuperar el vehículo, ya que puede transmitirse una señal a las
cabezas de accionamiento para adoptar la posición de 90° (o que
puede ser su posición por defecto en caso de fallo) y, de este
modo, el vehículo puede recuperarse por el extremo de la tubería
tras su movimiento con el flujo.
Con referencia a la figura 1, si la parte frontal
del alojamiento 40 de rueda (definida por el sentido de rotación
de las ruedas) gira hacia la izquierda, tal como se muestra en la
figura 1, el vehículo se moverá hacia la izquierda; a la inversa,
si el brazo 38 de accionamiento gira de manera que la parte frontal
del alejamiento 40 de rueda se mueva hacia la derecha tal como se
muestra en la figura 1, el vehículo se moverá en el sentido opuesto
(es decir, hacia la derecha de la figura 1). De este modo, el
vehículo 10 es bidireccional, ajustándose el sentido de
desplazamiento por el desplazamiento angular de las ruedas 42. De
esta manera, la velocidad y el sentido de desplazamiento del
vehículo 10 es independiente de la velocidad y el sentido del flujo
de fluido dentro de la tubería 12, e independiente del sentido y la
velocidad de desplazamiento de las ruedas. De este modo, el
vehículo 10 puede ir en contra o con el flujo de fluido en la
tubería 12.
Se apreciará que con las cabezas ajustadas en una
posición intermedia, los brazos se mueven en una trayectoria
helicoidal o en espiral (en un paso dependiente de la posición de
las cabezas) moviendo de este modo el vehículo en un sentido de
avance o de retroceso a través de la tubería 12. Esto es ventajoso
ya que reduce la energía y el par de torsión necesarios para
superar las fuerzas que retrasan el vehículo 10, tal como el flujo
de fluido.
Debe señalarse que la velocidad y el sentido del
vehículo 10 también pueden cambiarse ajustando las relaciones de la
caja de cambios y/o proporcionando un engranaje de marcha atrás
dentro de la caja 30 de cambios.
En funcionamiento, el vehículo 10 se inserta en
la tubería 12 desplazando radialmente los alojamientos 40 de rueda
hacia el interior, tal como se ha descrito anteriormente (es decir,
a la posición del brazo 38a en la figura 4), y liberando a
continuación los alojamientos. 40 de rueda una vez que el vehículo
esté en la tubería 12, de manera que las ruedas 42 entren en
contacto con la superficie 12i interior de la tubería 12. A
continuación, se ajusta la posición de los alojamientos 40 de rueda
para facilitar el sentido de desplazamiento requerido del vehículo
10 y también para ajustar el paso de hélice (y, por tanto, la
velocidad axial) en el sentido de desplazamiento.
Normalmente, la tubería 12 contiene un fluido,
tal como gas u otro hidrocarburo o agua etc., que se está
desplazando en el sentido mostrado con las flechas 66 en la figura
1. El fluido choca con las palas 16 del generador 14 de energía y
provoca su rotación.
La rotación de las palas 16 provoca que el árbol
20 gire en el cojinete 26 de empuje y, de este modo, el árbol 28 de
entrada de la caja de cambios gira en el cojinete 32. De este
modo, el movimiento giratorio de la pala 16 de hélice se transmite
a través de la caja 30 de cambios (con una relación específica de
engranaje si es necesario) al árbol 34 de salida de la caja de
cambios. El accionamiento giratorio del árbol 34 de salida de la
caja de cambios acciona la rotación de las ruedas 42 que provoca
que el vehículo 10 se mueva en el sentido de desplazamiento
especificado a la velocidad especificada. De esta forma, el
vehículo 10 es capaz de generar su propia energía para accionar el
mecanismo 36 de accionamiento utilizando la inercia del fluido que
choca con la pala 16, para provocar un par de torsión de giro, que
se transfiere desde una revolución elevada y un par de torsión
bajo hasta una revolución baja y un par de torsión elevado,
aplicado a las ruedas 42 a través de la caja 30 de cambios.
Según se mueve el vehículo 10 en su sentido de
desplazamiento previsto, los brazos de accionamiento se mueven en
espiral debido a la posición del alojamiento 40 de rueda. Esto
proporciona una ventaja mecánica porque el par de torsión necesario
para ir en contra del flujo en la tubería es relativamente inferior
que si los brazos no se movieran en espiral. En ciertas
realizaciones, todo el vehículo puede moverse en espiral.
Debe observarse que la estructura de los brazos
378 de accionamiento y los estabilizadores 48 están diseñados
ventajosamente para reducir la fricción con el flujo de fluido, y
pueden estar configurados de forma similar a las palas 16 de
turbina.
De este modo, los brazos 38 de accionamiento y
los estabilizadores 48 también pueden ayudar a impulsar el
vehículo 10.
La turbina puede estar situada en un extremo (por
ejemplo, el extremo posterior) del vehículo, pero puede funcionar
igualmente bien en el centro del vehículo. El vehículo puede tener
un mecanismo de accionamiento o varios en serie, y puede utilizarse
más de un vehículo para accionar un tren de instrumentos o
dispositivos de limpieza, etc. Puede proporcionarse una fuente de
alimentación opcional a bordo o en un módulo o vehículo
separado.
Ahora, con referencia a las figuras 5 y 6, se
muestra un estabilizador 70 alternativo. El estabilizador 70 está
giratoriamente unido a un soporte 72 en el estator 24 utilizando
cualquier medio convencional, tal como un pasador. El estabilizador
70 incluye un brazo 74 telescópico que se extiende radialmente
hacia fuera y está dotado con una rueda 76 en el extremo distal de
su cilindro exterior que contacta con la superficie 12i interior de
la tubería 12. Un brazo 78 de reacción está unido al cilindro
exterior del brazo 74 del estabilizador 70 y se extiende
perpendicular al eje longitudinal del brazo 70 estabilizador. El
brazo 78 de reacción está unido al estator 24 utilizando un pasador
80 que puede estar unido al estator 24 utilizando una cuerda, por
ejemplo, que retiene el brazo de reacción cautivo en el estator
pero le permite aproximarse al cuerpo del estator. Un muelle 82
está dispuesto entre el estator 24 y la parte inferior del brazo 78
de reacción, suministrando el muelle 82 la misma función que los
muelles 44 y 54, tal como se ha descrito anteriormente.
De este modo, el estabilizador 70 puede ajustarse
de manera que el vehículo pueda insertarse en tuberías de diámetro
variable y también puede amortiguar impactos de los salientes
dentro de la tubería 12, que amortiguan la fuerza conferida por
estas intrusiones utilizando el muelle 82.
Ahora, con referencia a la figura 7, se muestra
una realización alternativa de un generador de energía,
generalmente indicado con 90, que incluye una pluralidad de palas
92 de hélice, mostradas más claramente en la vista en perspectiva
de la figura 12. Las palas 92 están montadas en un anillo 94 anular
que forma el rotor del generador 90 de energía, y normalmente se
extienden radialmente hacia el interior. El anillo 94 anular está
montado en una pluralidad de cojinetes 96 en los que el anillo
anular gira cuando el fluido actúa en las palas 92. El par de
torsión generado por las palas 92 y el anillo 94 anular se
transfiere a través de una caja de cambios, esquemáticamente
mostrada en 98, que está alojada en un alojamiento anular o estator
del vehículo 100, a un brazo 102 helicoidal de accionamiento, que
se describirá detalladamente más adelante en el presente
documento.
El vehículo 100 está dotado con una pluralidad de
ruedas 104 estabilizadoras que están unidas a un bastidor 106 o un
capotaje del vehículo 100. El bastidor 106 incluye una tobera 108
de enfoque del flujo que dirige el flujo del fluido dentro de la
tubería (no mostrada) hacia las palas 92 del generador 90 de
energía.
El paso de las palas 92 puede ser variable para
efectuar cambios en la velocidad de giro, cambiando de este modo la
velocidad del vehículo 100. Al cambiar el paso de las palas 92
también puede cambiarse el sentido de desplazamiento del vehículo
100 de avance a retroceso, utilizando un principio similar al
ajuste angular del alojamiento 40 de rueda en el vehículo 10
mostrado en las figuras 1 a 4. Puede proporcionarse más de una
pala, por ejemplo, puede ser apropiado de 2-10
palas.
Tal como se ilustra en la figura 13, el
desplazamiento angular de las palas 16 del vehículo 10 también
puede ajustarse para efectuar cambios en la velocidad de giro tal
como se ha descrito anteriormente. Este ajuste puede dirigir la
velocidad y el sentido de movimiento del vehículo 10, y también
puede hacer que el vehículo 10 sea más eficaz. Puede haber más de
una fase de propulsores.
Debe observarse que el generador de energía
podría comprender un generador de energía electromecánico, en
oposición a una forma mecánica pura. Con referencia a la figura 9,
se muestra un generador 110 de energía alternativo que es similar
al generador 90, pero es de tipo electromecánico. En la realización
mostrada en la figura 9, el generador 110 de energía incluye palas
112 radialmente montadas en un anillo 114 anular. El anillo 114
anular tiene un alambre arrollado dentro del anillo 114 que actúa
como una bobina 116 giratoria. El anillo 114 anular gira en
cojinetes 118 dispuestos en el estator 120, incluyendo el estator
120 una bobina 122 del estator que, junto con la bobina 116
giratoria comprende un generador eléctrico. La energía generada por
el generador eléctrico puede utilizarse para accionar un motor
eléctrico (no mostrado) que puede utilizarse para accionar el
mecanismo de accionamiento que puede comprender una hélice 124 o el
mecanismo 36 de accionamiento del vehículo 10. Además, la energía
procedente del generador eléctrico puede utilizarse para accionar
otro equipo, tal como un equipo de intervención, un equipo de
inspección, cámaras, calibres o equipo de limpieza tal como se
describirá más adelante en el presente documento.
Además, la energía eléctrica generada por el
generador puede almacenarse por ejemplo en un a pluralidad de
baterías (no mostradas). Esto es ventajoso cuando, si se detiene el
flujo de fluido dentro de la tubería, la energía almacenada dentro
de las baterías puede utilizarse para accionar el motor eléctrico
del vehículo e impulsarlo así a lo largo de la tubería, o
cualquiera del equipo auxiliar asociado con el vehículo.
Los brazos de accionamiento pueden ajustarse en
un ángulo preseleccionado para controlar el sentido (avance y
retroceso) y la velocidad (variando el paso). Las conexiones pueden
ser mecánicas o viscosas para permitir una sincronización con
múltiples ruedas de accionamiento.
La figura 16 muestra una realización de un
vehículo 200 que es uno eléctrico equivalente al vehículo 10
mostrado en las figuras 1 a 4. El vehículo 200 incluye un generador
202 eléctrico de energía que incluye una turbina o impulsor 204.
La rotación del impulsor 204 genera electricidad (generalmente
corriente continua (cc)) que acciona un motor 206 eléctrico a
través de una caja 208 de cambios. El motor 206 eléctrico
normalmente acciona los brazos de accionamiento u otro mecanismo de
accionamiento descrito en el presente documento. Debe observarse
que el vehículo 200 puede necesitar estar intrínsecamente seguro si
se utiliza en una tubería que porta hidrocarburos para evitar
explosiones accidentales.
Ahora, con referencia a la figura 10, se muestra
una tercera realización de un vehículo 130. El vehículo 130 es
similar al vehículo 10, excepto en que están previstas dos turbinas
132, 134 generadoras de energía. Esta duplicación de turbinas
proporciona una generación más eficaz de energía que una única
turbina sola. Se apreciará que cualquier número de turbinas 132,
134 pueden acoplarse entre sí para aumentar más la eficacia. Las
turbinas 132, 134 pueden estar dispuestas para girar en sentidos
contrarios si se desea, con el fin de reducir las tensiones en el
cuerpo del vehículo 130, y para aumentar la eficacia.
El empalme desde la caja de cambios al mecanismo
de accionamiento puede ser una conexión directa o a través de una
conexión viscosa para permitir una sincronización con las demás
ruedas de accionamiento.
El vehículo 130 incluye una tobera 136
convergente/divergente que enfoca el flujo de fluido en las
turbinas 132, 134 y, a continuación, permite que el fluido se
expanda después de las mismas. La tobera 136 tiene una pluralidad
de ruedas 140 unidas a la misma, proporcionando las ruedas 140 una
función estabilizadora para el vehículo 130. La tobera 136 puede
estar unida al cuerpo principal del vehículo 130 mediante cualquier
medio convencional.
Con referencia a la figura 11, se muestra una
cuarta realización de un vehículo 140 que tiene dos mecanismos 142,
144 de accionamiento que giran en sentidos contrarios, que está
unidos a través de cajas 146, 148 de cambios respectivas a un
generador 150 de energía central. El generador 150 de energía puede
ser un generador de energía mecánico o electromecánico, tal como se
ha descrito anteriormente. Las cajas 146, 148 de cambios son
preferiblemente cajas de cambios coincidentes que hacen girar en
sentidos contrarios los mecanismos 142, 144 de accionamiento. La
provisión de dos mecanismos 142, 144 de accionamiento que giran en
sentidos contrarios proporciona un equilibro del vehículo 140 y
también suministra un aumento de la energía. La tendencia del
cuerpo del vehículo a girar también puede controlarse con turbinas
de giro en sentidos contrarios. Una tobera 152
convergente/divergente dirige el flujo de fluido dentro de la
tubería hacia las palas 16 del generador 150 de energía como antes,
estando dotada la tobera 152 con ruedas 154 para proporcionar una
función estabilizadora. Debe observarse que el generador de energía
puede comprender más de una turbina, tal como se muestra en la
figura 10. Las unidades de accionamiento que giran en sentidos
contrarios pueden ser helicoidales, tal como se ha descrito en la
realización anterior.
Con referencia a las figuras 14 y 15, se muestra
una realización alternativa más de un vehículo 160. El vehículo
160 incluye un brazo 162 de accionamiento helicoidal que está
dotado en su superficie exterior con ruedas 164, acoplándose las
ruedas 164 con la superficie interior de una tubería (no mostrada).
El brazo 162 está unido en cada extremo a un collar 166 anular que
permite la rotación del brazo 162. La realización mostrada en la
figura 15 tiene un contacto por banda en la hélice 162 en oposición
a las ruedas 164. La hélice puede extenderse y contraerse en el paso
por medio de un pistón (no mostrado) entre los dos extremos del
dispositivo.
Un generador de energía está encerrado dentro del
alojamiento 168 y puede comprender cualquiera de los generadores
de energía descritos en el presente documento. El alojamiento 168
incluye una caja de cambios mecánica o el generador de energía
electromecánico tal como se ha descrito previamente. Radios (no
mostrados) conectan el generador de potencia al brazo 162
helicoidal. Un segundo alojamiento 170 proporciona el flujo del
fluido fuera del vehículo 160. Una pluralidad de estabilizadores
172 están dispuestos en el exterior de alojamientos 168, 170,
preferiblemente separados de forma equidistante alrededor de la
periferia. Normalmente, los estabilizadores 172 incorporan una
amortiguación de impactos tal como se ha descrito antes. Debe
observarse que el amortiguamiento mecánico de impactos descrito
anteriormente es únicamente a título de ejemplo, y pueden
utilizarse una conexión de amortiguación de impactos neumático,
hidráulico o de otros tipos. Los estabilizadores resisten la
rotación del alojamiento 168, 179 por el contacto con la superficie
interior de la tubería (no mostrada).
La superficie interior del alojamiento 168 puede
ser de forma de embudo para dirigir el flujo de fluido a través del
vehículo en la trayectoria del generador de energía alojado en el
mismo. El generador de energía y el alojamiento pueden incorporar
la caja de cambios o el generador eléctrico de energía, tal como un
motor CC sin escobillas. Si se desea, puede incorporarse un
amortiguador de impactos.
Con referencia a las figuras 21 a 25, se muestra
una realización alternativa más de un vehículo 210. El vehículo
210 comprende un brazo 212 helicoidal de accionamiento unido en
cada extremo a collares 216 anulares que permiten una rotación
axial del brazo 212. La rotación del brazo 212 contra la pared de
la tubería acciona el vehículo 210 en un sentido axial a lo largo de
la tubería. Esto puede ser en contra o en el sentido de flujo en la
tubería. La hélice puede extenderse y contraerse axialmente para
alterar su paso por medio de un pistón (no mostrado) entre los dos
extremos del dispositivo, para ajustar la velocidad del vehículo
210. La simple rotación accionada del brazo 212 de accionamiento
contra la pared de la tubería es suficiente para accionar la
translocación del vehículo 210, pero en ciertas realizaciones las
ruedas (no mostradas) pueden alternativa o adicionalmente estar
montadas en el brazo 212 (opcionalmente accionado por engranajes
sin fin) para accionar la rotación.
Están previstos dos generadores 218, 219 de
energía. El primero normalmente acciona la rotación axial del brazo
212 helicoidal, tal como se descrito más adelante en el presente
documento. El segundo normalmente se reserva para accionar un
remolque 300, que puede comprender un equipo de limpieza o
inspección también descrito más adelante. El vehículo 210 incluye
una caja de cambios mecánica o el generador de energía
electromecánico, tal como se ha descrito para las realizaciones
anteriores. Radios 214 conectan el brazo 212 helicoidal al
generador de energía. Una pluralidad de estabilizadores o radios
213 opcionales está dispuesta en el exterior del vehículo 210. Los
estabilizadores 213 y los brazos 214 normalmente incorporan
cualquier tipo de amortiguamiento de impactos, tal como se ha
descrito antes. Opcionalmente, las ruedas 211 están dispuestas en
el vehículo 210 para entrar en contacto con la superficie interior
de la tubería (no mostrada) preferiblemente separadas de forma
equidistante alrededor de la periferia para soportar la rotación
del alojamiento 240, 241 y un cono 215 en punta que dirige el flujo
de fluido dentro de la tubería hacia las palas del generador.
En esta realización pueden incorporarse otras
características de realizaciones anteriores, particularmente del
vehículo 160.
Ahora, con referencia a las figuras 26 a 27, se
muestra una alternativa más de un vehículo 220. Está previsto un
brazo 222 helicoidal conectado a anillos anulares (no mostrados) en
el alojamiento 224, 225. El generador de energía está alojado
dentro del brazo 222 helicoidal y puede comprender cualquiera de
los generadores de energía descritos en el presente documento. El
vehículo 220 incluye una caja de cambios mecánica o el generador
electromecánico de energía, tal como se ha descrito anteriormente.
Los brazos 226, 227 se extienden desde el eje principal hasta el
brazo 222 de hélice y de este modo conectan el generador de energía
a la hélice 222. Normalmente, un pistón (no mostrado) está
dispuesto para extender y contraer los dos extremos del brazo 222
helicoidal. Los estabilizadores 221 soportan la rotación del
alojamiento 228, 229 exterior de soporte. Una ventaja de esta
realización es que puede montarse un aparato adicional (no
mostrado), por ejemplo un equipo de vigilancia o de limpieza,
dentro del alojamiento 228, 229, o proporcionarse en un tractor 300
descrito más adelante en el presente documento, convencionalmente
unido al vehículo 220.
Ahora, con referencia a las figuras 28 a 31, se
muestra una realización alternativa más de un vehículo 230. El
vehículo 230 comprende dos brazos 231, 232 helicoidales, cada uno
unido a un anillo 233, 234 anular, respectivamente. Unos radios (no
mostrados) conectan un generador 235 de energía a los brazos 231,
232 helicoidales. Los anillos 233, 234 anulares se accionan para
girar en sentidos opuestos entre sí por el generador 235 de energía
que puede comprender cualquiera de los generadores de energía
descritos en el presente documento y una caja de cambios mecánica o
el generador electromecánico de energía, tal como se ha descrito
anteriormente. Los brazos 231, 232 helicoidales que giran en
sentidos contrarios proporcionan una estabilidad adicional al
vehículo. Puede proporcionarse un pistón (no mostrado>) para
extender o contraer la longitud de cada brazo 231, 232 helicoidal.
Con referencia a las figuras 32 y 33, el vehículo 230 se muestra en
funcionamiento, moviéndose a través de una tubería 236.
Ahora con referencia a las figuras 17a a 17c,
puede controlarse el paso del brazo helicoidal y, por tanto, la
velocidad axial de los vehículos 160. El brazo 162 helicoidal
normalmente comprende un anillo anular que tiene una hendidura 174
en el mismo. Tal como se muestra en la figura 17a, si el brazo 162
se mantiene en un anillo anular, no se transmitirá ninguna fuerza
axial al vehículo y éste se mantendrá en una marcha lenta, aunque
el brazo 162 puede girar. Sin embargo, si un extremo del brazo 162
se mantiene estacionario, tal como se muestra en la figura 17b, y
el otro extremo se desplaza hacia la izquierda, el brazo 162
adoptará una configuración helicoidal y el vehículo se moverá hacia
la izquierda. Ahora, con referencia a la figura 17c, si el mismo
extremo del brazo 162 se mantiene estacionario y el otro extremo se
mueve hacia la derecha, tal como se muestra en la figura 17c,
entonces el vehículo se moverá hacia la derecha. Debe observarse
que es el sentido de desplazamiento inicial del brazo 162 el que
dirige el sentido de desplazamiento del vehículo, haciendo así el
vehículo bidireccional independientemente del sentido de rotación
del brazo 162. Además, al variar el paso de la hélice en mayor o
menor medida, por consiguiente, puede aumentarse o disminuirse la
velocidad del vehículo en el sentido de desplazamiento. Por
ejemplo, forzando el brazo 162 en una hélice amplia aumenta la
velocidad, y a la inversa, forzando el brazo 162 en una hélice más
estrecha disminuye la velocidad pero reduce el engranaje del
vehículo, de manera que puede desplazarse más fácilmente contra las
fuerzas de retardo. La velocidad axial de los vehículos 210, 220,
230 pueden variar alterando sus brazos 162, 212, 222, 231, 232
helicoidales de una forma similar. Además de proporcionar un medio
de accionamiento, los brazos 162, 212, 222, 231, 232 helicoidales
retiran materia del interior de la tubería a través de la que se
desplaza el vehículo 160, 210, 220, 230.
Además, cuando el vehículo 160, 210, 220, 230 se
aproxima a un codo en la tubería a través de la que se está
desplazando, el brazo helicoidal puede adaptarse automáticamente a
la forma del codo y reducir de este modo las tensiones aplicadas al
vehículo.
Para realizaciones que comprenden un brazo
helicoidal, el paso de la hélice puede variarse aumentando o
diminuyendo la distancia entre los collares anulares, lo que puede
realizarse por medio de un ariete hidráulico o dispositivo similar.
De este modo, puede activarse a distancia o como resultado del
controlador de a bordo.
En la figura 19a, se muestra un mecanismo de
accionamiento alternativo más para el vehículo. En el extremo del
brazo 38 de accionamiento se proporciona una unidad 180 de cadena
sin fin para proporcionar la fuerza de accionamiento al vehículo.
Normalmente, la unidad de cadena sin fin comprende una pluralidad
de ruedas 182 sobre las que puede girar una correa 184 sin fin
accionada. Un engranaje sin fin ilustrado en la figura 19b, traduce
la rotación desde el árbol 34 de salida de la caja 30 de cambios en
un movimiento que acciona la correa 184.
Debe observarse que la posición de la unidad 180
de cadena puede ajustarse utilizando un mecanismo de ajuste
similar al del alojamiento 40 de rueda mostrado en las figuras 1 a
4. Esto permite controlar la velocidad y el sentido del vehículo al
que está unido la unidad 180 de tracción, tal como se ha descrito
anteriormente. El engranaje sin fin mostrado en la figura 19b
incluye un árbol 186 que tiene un saliente 188 en espiral en el
mismo. Un segundo árbol 190 está montado perpendicular al primer
árbol 186, estando dotado el segundo árbol 190 con un saliente 192
en espiral similar al saliente 188 para un acoplamiento con el
mismo. De este modo, la rotación del primer árbol 186 provoca un
acoplamiento entre los salientes 188, 192 que, a continuación, gira
el árbol 190.
Ahora, con referencia a la figura 20, se muestra
un vehículo que puede comprender cualquiera de los vehículos 10,
130, 140, 160, 200, 210, 220, 230 que tiene un remolque 300 unido
al mismo. El remolque 300 está unido a la unidad 10 de tracción
utilizando una conexión 202, incluyendo preferiblemente la conexión
202 conectores eléctricos para transferir la energía eléctrica
generada por el vehículo 10 al remolque 300. Debe observarse que el
remolque 300 puede unirse al tractor 10, de manera que el remolque
sea empujado o arrastrado hacia delante. El remolque 300
normalmente incluye equipo de limpieza, inspección y/o registro de
tuberías. La conexión 202 está preferiblemente articulada, de
manera que el tractor 10 y el remolque 200 puedan sortear cualquier
codo en la tubería. El tractor 10 puede utilizarse para arrastrar o
empujar cualquier clase de equipo descendente que pueda
necesitarse, tal como equipo de inspección, limpieza o intervención
de tuberías, tal como se apreciará por aquellos expertos en la
técnica. Debe observarse que el equipo de inspección, limpieza o
intervención de tuberías puede unirse al vehículo, invalidando de
este modo el tener que utilizar un remolque 300.
Normalmente, el equipo de limpieza se utiliza
para limpiar el interior de la tubería. Esto aumenta la eficacia
del transporte de fluido a través de la tubería. El equipo de
vigilancia e inspección puede utilizarse para evaluar la integridad
y funcionalidad de la tubería.
Los vehículos 10, 130, 140, 160, 200, 210, 220,
230 pueden utilizarse en cualquier aplicación que requiera una
limpieza, inspección u otro trabajo realizado dentro de una
tubería, algunos ejemplos (no exclusivos) están dentro de las
industrias petroleras, nucleares, del gas o del agua. El vehículo
es capaz de desplazarse en tuberías utilizadas para transportar
líquido, gas o una mezcla de los mismos.
El vehículo puede introducirse en tuberías de
producción desde una plataforma o un grupo de pozos o una cabeza de
pozo remota mientras la producción está en marcha. De este modo, la
inspección y/o la limpieza pueden obtenerse sin afectar a la
producción de hidrocarburos.
El vehículo puede portar un odométro que puede
activar la liberación de un mecanismo de seguridad en caso de
avería, de manera que el vehículo pueda recuperarse tras una
determinada distancia. El mecanismo de seguridad en caso de avería
también puede activarse en el exterior mediante una señal
transmitida a través de la pared de la tubería o una sonda en la
misma.
El vehículo puede mantenerse a marcha lenta
dentro de una tubería hasta que una señal externa provoque que el
vehículo se mueva en un sentido dado a una velocidad dada para
inspeccionar o limpiar la tubería o similares. Como el sentido y la
velocidad del vehículo son controlables, el vehículo puede
utilizarse para realizar una exploración inicial de la tubería
completa a velocidad elevada, anotando las zonas que requieren una
inspección o limpieza adicionales y más detalladas. Entonces, el
vehículo puede dirigirse de vuelta a estas zonas invirtiendo su
sentido y, a continuación la velocidad del vehículo puede reducirse
para realizar una inspección más concienzuda.
Ventajosamente, el vehículo está dotado con un
módulo electrónico de control, que puede comprender un ordenador de
a bordo, por ejemplo, para controlar la velocidad y el sentido del
vehículo. Además, el módulo de control puede suministrar otras
funciones, tales como el sistema de telemetría y/o el control y
funcionamiento del equipo de limpieza, inspección o intervención
unido al mismo.
Cualquiera de los vehículos descritos en el
presente documento puede estar dotado con un mecanismo de seguridad
en caso de avería para garantizar que el vehículo pueda
recuperarse en caso de un fallo. Por ejemplo, el mecanismo de
seguridad en caso de avería puede ser un paracaídas o ancla que se
despliega desde la parte trasera del vehículo. El ancla/paracaídas
se abrirá una vez desplegado y detendrá el flujo de fluido dentro
de la tubería, llevando así el vehículo con el flujo de fluido a
cualquier punto dentro de la tubería en el que pueda recuperarse.
Opcionalmente, puede unirse un conducto al vehículo de manera que
pueda remolcarse en caso de un fallo.
El vehículo también puede llevar un sistema de
telemetría, en el que los instrumentos u otro equipo portados en el
mismo puedan comunicarse con un receptor situado en la superficie o
en un ROV que se está moviendo junto al vehículo, pero tal vez
fuera de la tubería. El sistema de telemetría puede comunicarse
utilizando cualquier medio convencional tal como la tubería, sonido
ultrasónico o de otro tipo.
En ciertas realizaciones, los brazos/ruedas de
accionamiento pueden ajustarse en un ángulo para una velocidad
particular que pueda ajustarse por el módulo de control. En caso de
medios eléctricos de accionamiento, el ángulo y la velocidad de
rotación pueden cambiarse para ajustar la velocidad axial del
vehículo a través de la tubería. En caso de conexiones mecánicas,
la velocidad puede variar según el ángulo de contacto entre la
rueda/brazo y la pared de tubería, o cambiando las relaciones de la
caja de cambios. La caja de cambios puede adaptarse para reducir
las rpm y aumentar el par de torsión.
Pueden utilizarse modificaciones y mejoras para
lo anterior sin apartarse del alcance de las presentes
reivindicaciones. Pueden proporcionarse arietes de aire o
hidráulicos en el vehículo y una junta articulada realizada de
manera que el vehículo pueda sortear los codos dentro de la
tubería.
Una desventaja que surge de la forma helicoidal
del brazo de accionamiento es que un vehículo con un brazo de este
tipo puede moverse desde tuberías de diámetro estrecho hasta
tuberías de diámetro grande y la hélice puede expandirse
radialmente en gran medida para forzar el brazo contra la pared de
la tubería en cada caso.
Claims (28)
1. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) para una tubería (12), que tiene un generador (14, 110,
218, 219) de energía accionado por fluido que pasa por el generador
(14, 110, 218, 219) y uno o más medios (36, 42, 142, 144) de
accionamiento, caracterizado porque la energía procedente del
generador (14) se utiliza para accionar el medio 36 de
accionamiento para mover el vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200,
210, 220, 230).
2. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según la reivindicación 1, en el que el medio (36, 42,
142, 144) de accionamiento puede girar alrededor del eje de
movimiento del vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210, 220,
230).
3. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el
que el medio (36, 42, 142, 144) de accionamiento puede variar de
posición con respecto al eje de movimiento del vehículo (10, 100,
130, 140, 160, 200, 210, 220, 230).
4. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según una cualquiera de las reivindicaciones
1-3, en el que el medio (36, 42, 142, 144) de
accionamiento puede adaptarse para seguir una trayectoria
helicoidal a lo largo de la tubería (12).
5. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según cualquier reivindicación anterior, en el que el
medio (36, 42, 142, 144) de accionamiento está empujado contra la
tubería (12).
6. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según cualquier reivindicación anterior, en el que el
generador (14, 110, 218, 219) comprende al menos una turbina que es
girada por el fluido que pasa a su través.
7. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según la reivindicación 6, en el que el generador (218,
219) comprende una primera y segunda turbinas.
8. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según la reivindicación 7, en el que las turbinas (218,
219) están dispuestas para girar en sentidos opuestos.
9. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según la reivindicación 6, 7 u 8, en el que el generador
(14, 110, 218, 219) comprende al menos una turbina (90) de anillo
anular que tiene paletas (92) que se extienden hacia el interior
desde un anillo (94) anular exterior.
10. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según una cualquiera de las reivindicaciones
6-9, en el que puede ajustarse la posición de las
paletas (16, 92) de turbina.
11. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según una cualquiera de las reivindicaciones
6-10, en el que una primera turbina (218) acciona
el medio de accionamiento y una segunda turbina (219) acciona el
equipo auxiliar.
12. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según una cualquiera de las reivindicaciones
6-11, en el que el medio (36, 42, 142, 144) de
accionamiento comprende ruedas (52, 164) dispuestas contra la
superficie (12i) interior (121) de la tubería (12) y acopladas a la
paleta (16, 92) de turbina a través de una caja (30, 98, 146, 148,
208) de cambios y un árbol (28) de manera que la rotación del árbol
(28) de turbina accione las ruedas (52, 164) de accionamiento a lo
largo de la superficie (12i) interior de la tubería (12).
13. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según cualquier reivindicación anterior, en el que la
energía procedente del generador (14, 110, 218, 219) está conectada
a un motor (206) eléctrico, hidráulico o neumático o
hidrodinámico.
14. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según cualquier reivindicación anterior, en el que el
generador (14, 110, 218, 219) de energía está adaptado para cargar
un medio de almacenamiento de energía en el vehículo (10, 100, 130,
140, 160, 200, 210, 220, 230).
15. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según cualquier reivindicación anterior, en el que el
medio (36, 42, 142, 144) de accionamiento está adaptado para
agarrarse o detenerse en la superficie (12i) interior de la tubería
(12).
16. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según cualquier reivindicación anterior, que tiene
medios para extraer residuos de la pared (12) de la tubería.
17. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según cualquier reivindicación anterior, en el que el
medio (36, 42, 142, 144) de accionamiento comprende una o más
ruedas (42, 104, 164) dispuestas en una fila en una o más cabezas
de accionamiento portadas sobre uno o más brazos (38, 162, 212) en
el vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210, 220, 230).
18. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según cualquier reivindicación anterior, que tiene un
controlador para regular la velocidad y el sentido del vehículo
(10, 100, 130, 140, 160, 200, 210, 220, 230).
19. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según cualquier reivindicación anterior, que tiene uno o
más medios (48) estabilizadores para mantener la posición del
cuerpo del vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210, 220, 230)
con respecto a la tubería (12).
20. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según cualquier reivindicación anterior, en el que el
medio (142, 144) de accionamiento comprende un primer y segundo
brazos (38) de accionamiento adaptados para girar en sentidos
opuestos.
21. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según cualquier reivindicación anterior, en el que el
medio (36, 42, 142, 144) de accionamiento está adaptado para
acoplarse a la pared (12i) interior de la tubería (12) en una
amplia variedad de diámetros de tubería.
22. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según cualquier reivindicación anterior, en el que el
medio (36, 42, 142, 144) de accionamiento comprende un brazo (162,
212) helicoidal.
23. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según la reivindicación 22, en el que el paso del brazo
(162, 212) helicoidal es variable.
24. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según la reivindicación 22 ó 23, en el que el brazo (162,
212) helicoidal puede comprimirse o expandirse radialmente para
adaptarse a distintos diámetros de tubería (12).
25. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según cualquier reivindicación anterior, en el que el
medio (36, 42, 142, 144) de accionamiento está adaptado para
accionar el vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210, 220, 230)
selectivamente con y en contra del sentido de flujo de fluido en la
tubería.
26. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según la reivindicación 25 cuando es dependiente de la
reivindicación 22, en el que el brazo (162, 212) helicoidal puede
hacerse girar selectivamente en cualquier sentido para mover el
vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210, 220, 230) en una
dirección axial seleccionada en la tubería.
27. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según la reivindicación 25, en el que el medio (36, 42,
142, 144) de accionamiento incluye al menos un brazo (38) que tiene
un dispositivo (42, 104, 164) de giro accionado por el medio de
accionamiento, estando empujado el dispositivo (42, 104, 164) de
giro en acoplamiento con la pared de la tubería, en el que el
dispositivo (42, 104, 164) de giro puede estar selectivamente en
ángulo con respecto al eje de tubería para mover el vehículo (10,
100, 130, 140, 160, 200, 210, 220, 230) en una dirección axial
seleccionada en la tubería.
28. Vehículo (10, 100, 130, 140, 160, 200, 210,
220, 230) según cualquier reivindicación anterior, que tiene una
junta articulada.
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