Aparato giratorio.

Una máquina giratoria (10) que comprende:

un alojamiento interior (12);

un alojamiento exterior (16) en el que reside el alojamiento interior (12), pudiendo uno de los alojamientosinterior y exterior (12, 16) girar con respecto a otro de los alojamientos interior y exterior (12, 16), definiéndoseuna cámara de trabajo (18) a través de la que fluye un fluido de trabajo entre el alojamiento interior (12) y elalojamiento exterior (16);

una pluralidad de compuertas (20) soportada por uno del alojamiento interior (12) y del alojamiento exterior (16)(en adelante "el alojamiento de soporte" (S)), pudiendo cada compuerta bascular a lo largo de su respectivo ejelongitudinal entre una posición de cierre hermético en la que las compuertas forman una junta contra unasuperficie (22) del otro del alojamiento interior (12) y del alojamiento exterior (16) ("el alojamiento sin soporte"(N)) orientado hacia la cámara de trabajo (18) y, una posición retraída en la que las compuertas has basculadoalrededor de sus ejes longitudinales para descansar sustancialmente contra una superficie (24) del alojamientode soporte orientado hacia la cámara de trabajo (18);

medios de válvula (14) asociados operativamente con dicho alojamiento de soporte (S) para dirigir dicho fluidode trabajo en la cámara de trabajo (18) a través del alojamiento de soporte (S);

el alojamiento de soporte provisto de una pluralidad de puertos de entrada (44) que proporcionan comunicaciónfluida entre los medios de válvulas y la cámara de trabajo;

el alojamiento sin soporte (N) provisto de una pluralidad de lóbulos (64) cada uno de los cuales forma una juntacontra la superficie (24) del alojamiento de soporte (S) orientado hacia la cámara de trabajo para dividir lacámara de trabajo (18) en una pluralidad de sub-cámaras (18a, 18b, 18c), estando dicho alojamiento sin soporte(N) provisto de al menos un puerto de escape (68, 99) para que cada sub-cámara (18a, 18b, 18c) descargue ellíquido que entra en una sub-cámara, dichos lóbulos configurados para forzar dichas compuertas (20) haciadicha posición retraída tras el acoplamiento de los lóbulos (64) con las compuertas (20), y teniendo cada puertode entrada (44) una abertura en dicha cámara de trabajo (18), y dichas compuertas (20) estando dispuestaspara solapar dicha abertura cuando están en la posición retraída en la que el fluido que pasa a través del puertode entrada (44) empuja dicha compuerta (20) hacia la posición de cierre hermético;

caracterizada por que la maquina giratoria comprende además una placa de extremo (78) en un extremo de lamáquina giratoria (10), estando la placa de extremo (78) provista integralmente de un eje (83) que se extiendeaxialmente, provisto el eje (83) de un conducto interior (84) que está en comunicación fluida con los puertos deescape (68, 99).

Aparato giratorio

Campo de la invención La presente invención se refiere a una máquina giratoria.

Antecedentes de la invención A lo largo de esta memoria descriptiva, incluyendo las reivindicaciones, la expresión “máquina giratoria” pretende incluir tanto motores como bombas que actúan o funcionan en, o, de lo contrario son accionados u operados por, un fluido.

Las máquinas giratorias han sido conocidas y utilizadas en diversas industrias desde la revolución industrial. En términos generales, cuando funcionan como un motor, un fluido de alta presión se alimenta a través de la máquina y la presión del fluido se utiliza para impartir movimiento a los componentes mecánicos para generar una energía cinética mecánica utilizada para impulsar o accionar alguna otra máquina. Cuando funcionan como una bomba, la energía mecánica se imparte a los componentes móviles de la bomba que desplazan o fuerzan el fluido a través de la máquina para crear un flujo de fluido y, por lo tanto, una acción de bombeo.

La patente Alemana DE50086 describe una máquina giratoria con un alojamiento interior y exterior y una pluralidad de compuertas basculables y que están montadas en el alojamiento interior y con medios de válvulas asociados con el alojamiento interior que proporcionan una comunicación fluida temporal, y que se puede considerar como la técnica anterior más cercana.

El solicitante ha sido particularmente innovador en el diseño y fabricación de máquinas giratorias, que incluyen pero que no están limitadas a, máquina giratoria para su uso como motores en la perforación direccional de petróleo y gases. Un ejemplo de una máquina giratoria de este tipo, que se ha configurado como un motor se describe en la Solicitud Internacional Nº PCT/AU97/00682. Una ventaja sustancial del motor descrito en la solicitud antes mencionada es que, en comparación con otros motores conocidos, tiene una densidad de potencia o relación de potencia a peso sustancialmente mayor. Esto permite que el motor tenga una longitud significativamente más corta con la misma potencia de salida de un motor convencional. Esto permite una mayor precisión en el control direccional de una perforación direccional y la capacidad de convertirse en radios sustancialmente más pequeños que los que se pueden conseguir con la técnica anterior.

A pesar de los beneficios sustanciales de que el motor descrito en la solicitud antes mencionada, el solicitante sigue llevando a cabo la investigación y el desarrollo en el área de diseño de la máquina giratoria. Esta investigación y desarrollo ha llevado a la invención descrita en la presente memoria descriptiva.

Sumario de la invención De acuerdo con la presente invención, se proporciona una máquina giratoria que comprende: un alojamiento interior; un alojamiento exterior en el que reside el alojamiento interior, pudiendo uno de los alojamientos interior y exterior girar con respecto a otro de los alojamientos interior y exterior, definiéndose una cámara de trabajo a través de la cual fluye un fluido de trabajo entre el alojamiento interior y el alojamiento exterior; una pluralidad de compuertas soportadas por uno del alojamiento interior y del alojamiento exterior (en adelante “el alojamiento de soporte” (S) ) , siendo cada compuerta basculable a lo largo de su respectivo eje longitudinal entre una posición de cierre hermético en la que las compuertas forman una junta contra una superficie del otro del alojamiento interior y alojamiento exterior (“el alojamiento sin soporte” (N) ) orientado hacia la cámara de trabajo y, una posición retraída en la que las compuertas se hacen bascular alrededor de sus ejes longitudinales para descansar sustancialmente contra una superficie del alojamiento de soporte orientado hacia la cámara de trabajo;

medios de válvula asociados operativamente con dicho alojamiento de soporte (S) para dirigir dicho fluido de trabajo en la cámara de trabajo a través del alojamiento de soporte (S) ;

el alojamiento de soporte provisto de una pluralidad de puertos de entrada que proporcionan comunicación fluida entre los medios de válvulas y la cámara de trabajo;

el alojamiento sin soporte (N) provisto de una pluralidad de lóbulos cada uno de los cuales forma una junta contra la superficie del alojamiento de soporte (S) orientado hacia la cámara de trabajo para dividir la cámara de trabajo en una pluralidad de sub-cámaras, estando dicho alojamiento sin soporte (N) provisto de al menos un puerto de escape para que cada sub-cámara descargue el líquido que entra en la sub-cámara, dichos lóbulos configurados para forzar dichas compuertas hacia dicha posición retraída tras el acoplamiento de los lóbulos con las compuertas, y teniendo cada puerto de entrada una abertura en dicha cámara de trabajo, y dichas compuertas estando dispuestas para solapar dicha abertura cuando están en la posición retraída en la que el fluido que pasa a través del puerto de entrada empuja dicha compuerta hacia la posición de cierre hermético;

y una placa de extremo en un extremo de la maquina giratoria, provista la placa de extremo de un eje que se extiende axialmente, provisto el eje de una conducto interior que está en comunicación fluida con los puertos de escape.

Preferiblemente, la placa de extremo está acoplada al alojamiento de soporte (S) , en el que la placa de extremo gira con el alojamiento de soporte (S) .

Preferiblemente, el alojamiento de soporte (S) es el alojamiento interior y cada lóbulo comprende una superficie radialmente más interior que está curvada cóncavamente para coincidir con una curvatura de una porción arqueada del alojamiento de soporte (S) y una superficie que une la superficie radialmente más interior con una superficie circunferencial interior del alojamiento de soporte (S) , y en el que cada puerto de escape comprende una perforación axial que se extiende a través de cada lóbulo y una pluralidad de orificios de alimentación que pasan transversalmente a través de los lóbulos.

Preferiblemente, cada receptáculo y cada compuerta están provistos de un primer conjunto de superficies de tope respectivas que hacen tope mutuamente cuando las compuertas se hacen bascular a la posición de cierre hermético desde la posición retraída.

Preferiblemente, cada receptáculo y compuerta están provistos de un segundo conjunto de superficies de tope respectivas separado del primer conjunto de superficies de tope que hacen tope mutuamente cuando las compuertas se hacen bascular a la posición de cierre hermético desde la posición retraída.

Preferiblemente dichos primer y segundo conjuntos de superficie de tope respectivos están situados de modo que entran en contacto respectivo mutuamente sustancialmente de forma simultánea.

En una realización, cuando el alojamiento de soporte es el alojamiento interior, el medio de válvula está en la forma de un eje que se extiende coaxialmente en y giratoriamente en relación con el alojamiento de soporte, teniendo el eje un conducto axial en comunicación fluida con un fuente de dicho fluido de trabajo y una pluralidad de orificios que se extienden radialmente proporcionando comunicación fluida entre dicho conducto axial y los puertos de entrada en el alojamiento de soporte durante un período de tiempo predeterminado por cada revolución del eje en relación con el alojamiento de soporte.

Preferiblemente, la placa de extremo está provista de un rebaje central para asentar un extremo del eje.

Preferiblemente, dicho medio de válvula está provisto de medios de ajuste para facilitar el ajuste del flujo de dicho fluido dentro de dichos puertos de entrada.

Preferiblemente, dicho medio de ajuste incluye un manguito situado coaxialmente con el eje y que se puede mover en relación con el eje, dicho manguito provisto de una o más aberturas que se extienden radialmente a través del mismo, y medios para efectuar el movimiento de dicho manguito con respecto a dicho eje para permitir la variación en la superposición o alineación de las aberturas y los orificios para controlar así el flujo de dicho fluido de trabajo desde dicha fuente hasta los puertos de entrada.

Preferiblemente dichos medios para efectuar el movimiento incluye un acoplamiento que actúa entre el alojamiento exterior, un conector utilizado para conectar la máquina giratoria a un aparato de soporte y, uno del eje y del manguito; por lo que un diferencial de par entre el alojamiento exterior y el aparato de soporte se transmite por dicho acoplamiento para actuar entre dicho manguito y dicho eje para efectuar dicho movimiento del manguito con relación al eje.

En una realización alternativa, cuando el alojamiento... [Seguir leyendo]

1. Una máquina giratoria (10) que comprende:

un alojamiento interior (12) ; un alojamiento exterior (16) en el que reside el alojamiento interior (12) , pudiendo uno de los alojamientos interior y exterior (12, 16) girar con respecto a otro de los alojamientos interior y exterior (12, 16) , definiéndose una cámara de trabajo (18) a través de la que fluye un fluido de trabajo entre el alojamiento interior (12) y el alojamiento exterior (16) ; una pluralidad de compuertas (20) soportada por uno del alojamiento interior (12) y del alojamiento exterior (16) (en adelante “el alojamiento de soporte” (S) ) , pudiendo cada compuerta bascular a lo largo de su respectivo eje longitudinal entre una posición de cierre hermético en la que las compuertas forman una junta contra una superficie (22) del otro del alojamiento interior (12) y del alojamiento exterior (16) (“el alojamiento sin soporte” (N) ) orientado hacia la cámara de trabajo (18) y, una posición retraída en la que las compuertas has basculado alrededor de sus ejes longitudinales para descansar sustancialmente contra una superficie (24) del alojamiento de soporte orientado hacia la cámara de trabajo (18) ; medios de válvula (14) asociados operativamente con dicho alojamiento de soporte (S) para dirigir dicho fluido de trabajo en la cámara de trabajo (18) a través del alojamiento de soporte (S) ; el alojamiento de soporte provisto de una pluralidad de puertos de entrada (44) que proporcionan comunicación fluida entre los medios de válvulas y la cámara de trabajo; el alojamiento sin soporte (N) provisto de una pluralidad de lóbulos (64) cada uno de los cuales forma una junta contra la superficie (24) del alojamiento de soporte (S) orientado hacia la cámara de trabajo para dividir la cámara de trabajo (18) en una pluralidad de sub-cámaras (18a, 18b, 18c) , estando dicho alojamiento sin soporte (N) provisto de al menos un puerto de escape (68, 99) para que cada sub-cámara (18a, 18b, 18c) descargue el líquido que entra en una sub-cámara, dichos lóbulos configurados para forzar dichas compuertas (20) hacia dicha posición retraída tras el acoplamiento de los lóbulos (64) con las compuertas (20) , y teniendo cada puerto de entrada (44) una abertura en dicha cámara de trabajo (18) , y dichas compuertas (20) estando dispuestas para solapar dicha abertura cuando están en la posición retraída en la que el fluido que pasa a través del puerto de entrada (44) empuja dicha compuerta (20) hacia la posición de cierre hermético;

caracterizada por que la maquina giratoria comprende además una placa de extremo (78) en un extremo de la máquina giratoria (10) , estando la placa de extremo (78) provista integralmente de un eje (83) que se extiende axialmente, provisto el eje (83) de un conducto interior (84) que está en comunicación fluida con los puertos de escape (68, 99) .

2. Una máquina giratoria de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la placa de extremo (78) está acoplada con el alojamiento de soporte (S) , en la que la placa de extremo (78) gira con el alojamiento de soporte (S) .

3. Una máquina giratoria de acuerdo con la reivindicación 1 o reivindicación 2, en la que el alojamiento de soporte

(S) es el alojamiento interior (12) y cada lóbulo (64) comprende una superficie radialmente más interior (66) que está curvada cóncavamente para coincidir con una curvatura de una porción arqueada (42) del alojamiento de soporte (S) y una superficie (74) que une la superficie radialmente más interior (66) con una superficie circunferencial interior

(22) del alojamiento de soporte (S) , y en el que cada puerto de escape comprende una perforación axial (70) que se extiende a través de cada lóbulo (64) y una pluralidad de orificios de alimentación (72) que pasan transversalmente a través de los lóbulos (64) .

4. Una máquina giratoria de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que el alojamiento de soporte (S) es el alojamiento interior (12) y el medio de válvula (14) está en la forma de un eje (15) que se extiende coaxialmente en y giratoriamente en relación con el alojamiento de soporte (12) , teniendo el eje (15) un conducto axial (56) en comunicación fluida con dicha fuente de dicho fluido de trabajo y una pluralidad de orificios (58) que se extienden radialmente proporcionando comunicación fluida entre dicho conducto axial (56) y los puertos de entrada (44) en el alojamiento interior (12) durante un período de tiempo predeterminado por cada revolución del alojamiento interior (12) .

5. Una máquina giratoria de acuerdo con la reivindicación 4, en la que la placa de extremo (78) está provista de un rebaje central (90) para asentarse en un extremo del eje (15) .

6. Una máquina giratoria (10) de acuerdo con la reivindicación 4 reivindicación 5, en la que dicho medio de válvula

(14) está provisto de medios de ajuste para facilitar el ajuste del flujo de dicho fluido dentro de dichos puertos de entrada (44) .

7. Una máquina giratoria (10) de acuerdo con la reivindicación 6, en la que dicho medio de ajuste comprende un manguito (92) situado coaxialmente con el eje (15) y que se puede mover en relación con el eje (15) , provisto dicho manguito (92) de una o más aberturas (96) que se extienden radialmente a través del mismo, y medios para efectuar el movimiento de dicho manguito (92) con respecto a dicho eje (15) para permitir la variación en la superposición o alineación de las aberturas (96) y los orificios (58) para controlar así el flujo de dicho fluido de trabajo desde dicha

fuente hasta los puertos de entrada (44) .

8. Una máquina giratoria (10) de acuerdo con la reivindicación 7, en la que dicho medio para efectuar el movimiento comprende un acoplamiento (98) que actúa entre el alojamiento exterior (16) , un conector (63) utilizado para conectar la máquina giratoria (10) a un aparato de soporte y, uno del eje (15) y del manguito (92) ; por lo que un diferencial de par entre el alojamiento exterior (16) y el aparato de soporte está transmitido por dicho acoplamiento

(98) para actuar entre dicho manguito (92) y dicho eje (15) para efectuar dicho movimiento del manguito (92) en relación con el eje (15) .

9. Una máquina giratoria (10) de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el alojamiento de soporte (S) es el alojamiento exterior (16) , dicho medio de válvula comprende una placa (112) dispuesta coaxialmente del alojamiento exterior (16) , provista la placa (112) de un canal de alimentación (116) en un lado distante del alojamiento de soporte (S) en comunicación fluida con una fuente de fluido de trabajo y una pluralidad de ranuras (120) cortadas en la dirección axial a través de la placa (112) para proporcionar comunicación fluida entre dicho canal de alimentación (116) y los puertos de entrada (44) en el alojamiento de soporte (S) durante un período de tiempo predeterminado por cada revolución de la placa (112) en relación con el alojamiento exterior (16) .

10. Una máquina giratoria (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en la que el alojamiento de soporte (S) está provisto de una pluralidad de receptáculos (28) que se extienden longitudinalmente a lo largo su superficie orientados hacia la cámara de trabajo (18) y cada compuerta (20) está retenida y soportada de forma pivotante en un receptáculo (289 respectivo para facilitar el movimiento basculante de las compuertas (20) .

11. Una máquina giratoria (10) de acuerdo con la reivindicación 10, en la que los receptáculos (28) y las compuertas

(20) están conformados complementariamente de modo que cuando las compuertas (20) están en la posición retraída, su superficie radialmente más exterior descansa sustancialmente a ras con, o por debajo de, la superficie

(24) del alojamiento de soporte (S) orientada hacia la cámara de trabajo (18) .

12. Una máquina giratoria (10) de acuerdo con la reivindicación 11, en la que cada receptáculo (28) y cada compuerta (20) está provista de un primer conjunto de superficies de tope (36, 54) respectivas hacen tope mutuo cuando las compuertas (20) han basculado a la posición de cierre hermético desde la posición retraída.

13. Una máquina giratoria (10) de acuerdo con la reivindicación 12, en la que cada receptáculo (28) y compuerta

(20) está provista de un segundo conjunto de superficies de tope (36, 54) respectivas espaciadas del primer conjunto de superficies de tope (34, 52) han hecho en tope mutuo cuando las compuertas (20) han basculado a la posición de cierre hermético desde la posición retraída.

14. Una máquina giratoria (10) de acuerdo con la reivindicación 12, en la que dichos primer y segundo conjuntos de superficies de tope (34, 52; 36, 54) respectivas están situados de modo que entran respectivamente en contacto mutuo sustancialmente de forma simultánea.