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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von
Rohrleitungen, wobei die Vorrichtung zur Bewegung entlang einer
Rohrleitung ausgebildet ist, mit wenigstens einer Messeinheit zur Aufnahme
von Messwerten der Rohrleitung. Weiterhin betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur zerstörungsfreien
Prüfung
von Rohrleitungen.
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Vorrichtungen
der vorgenannten Art dienen zur Überprüfung von
Rohrleitungen hinsichtlich von Inhomogenitäten, z. B. Metallverlusten
an der Rohrwand, Korrosion oder Rissen. Hierfür werden bekannte Vorrichtungen über Dutzende
von Kilometern entlang der Außen-
oder Innenseite der Leitungen geführt. Die über verschiedene zerstörungsfreie
Untersuchungsverfahren gewonnenen Messwerte decken die zu messende
Oberfläche
vollumfänglich
ab. Bekannte Vorrichtungen der vorgenannten Art weisen über ihre
der zu messenden Oberfläche
zugewandten Seite kontinuierliche, d. h. die Rohrleitung in einer
Umfangsrichtung vollständig
abdeckende Messeinheiten auf. Aufgrund der Vielzahl der Messeinheiten
sind solche Systeme in der Regel sehr schwer.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung dergestalt
zu verbessern, dass sie verbessert entlang einer Rohrleitung bewegbar
ist. Ebenfalls soll ein Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von
Rohrleitungen verbessert werden.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die
gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Anspruchs weitergebildet ist.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist selbstfahrend ausgebildet und weist zumindest eine um eine Vorrichtungsmittelachse
drehbare Funktionseinheit zur Aufnahme der Daten und/oder zum Antrieb
der Vorrichtung auf.
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Die
Funktionseinheit befindet sich an einer Seitenfläche der Vorrichtung, die der
zu messenden Oberfläche
der Rohrleitung zugewandt ist. Vorzugsweise wird die Vorrichtung
für die
Durchführung durch
Rohre verwendet und die Funktionseinheit ist an der Außenseite
der Vorrichtung angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, die Vorrichtung
entlang der Außenseite
eines Rohres entlang zu führen.
Durch die Rotation der wenigstens einen zur Aufnahme von Messwerten
ausgebildeten Funktionseinheit wird die vollständige Abdeckung der zu erfassenden
Oberfläche
erreicht. Es ist nicht notwendig, über die Außen- oder Innenseite der Vorrichtung
kontinuierlich – d.
h. die zu messende Oberfläche
vollständig
erfassend – Funktionseinheiten
vorzusehen. Unter kontinuierlicher Erfassung ist hierbei eine Erfassung
im Rahmen der möglichen
Auflösungsgenauigkeit,
also auch eine "quasi-kontinuierliche" Auflösung zu
verstehen.
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Es
kann auf eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Erfassung von Messwerten
oder Daten verzichtet werden. Die Vorrichtung baut leichter. Sie
kann als Selbstfahrer, d. h. mit einem eigenen Antriebssystem versehen
werden. Aufgrund des geringen Gewichts ist der durch Reibung bedingte
Energieverlust nur gering. Die für
den Vortrieb benötigte
Energie kann mitgeführt
werden.
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Die
Funktionseinheit erfasst nur einen Umfangsbereich und bildet durch
Rotation während
einer Bewegung entlang der Rohrleitung einen wendelförmigen Streifen
aus. Dieser deckt den zu erfassenden Bereich vollständig ab
und kann gegebenenfalls sich selbst überlappend sein.
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In
einer Ausbildung der Erfindung mit zumindest einer um eine Achse
rotierende Funktionseinheit ist diese zum Antrieb der Vorrichtung
ausgebildet und fährt
eine schrauben- oder wendelförmige
Bahn ab. Über
die Rotation der so eine Antriebseinheit darstellenden Funktionseinheit
entlang der Außen-
oder Innenseite der Vorrichtung wird die für den Vortrieb verwendbare
und von der Antriebseinheit aufgebrachte Kraft untersetzt. Auch
schwerere Vorrichtung lassen sich gut bewegen. Durch das Eigengewicht
der vorzugsweise außenliegenden
Antriebseinheiten entsteht ein stabiles System und durch den außenliegenden
Antrieb erfolgt eine gegendrehmomentneutrale Drehbewegung. Beide
kann die Genauigkeit von Messungen verbessern.
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Besonders
vorteilhaft ist die Ausbildung der Funktionseinheit zur Aufnahme
von Messwerten und zum Antrieb der Vorrichtung. Der Nachteil durch
den von der Funktionseinheit aufgrund der Schraubenform zusätzlich zurückgelegten
Weg entlang der Rohrleitung wird durch die Vorteile, insbesondere durch
die Energieersparnisse aufgrund des geringeren Gewichts, aufgewogen.
Die Funktionseinheit kann kompakt bauend ausgebildet, beispielsweise mit
kleinen Elektromotoren für
den Antrieb, so dass noch mehr Raum für Energiespeicher zur Verfügung steht.
Die Steuerung der Vorrichtung und die Auswertung der Messwerte ist über die
Kombination von Antrieb und zumindest teilweiser Messung in einer Funktionseinheit
verbessert. Der vom Antrieb zurückgelegte
Weg und die aufgenommen Messwerte hängen direkt zusammen.
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Vorteilhafterweise
weist die Vorrichtung eine Mehrzahl – vorzugsweise zwischen 2 und
5 – Funktionseinheiten,
wobei die Vorrichtung über
die Kombination der von den Funktionseinheiten während deren Rotation und deren
Fortbewegung entlang der Rohrleitung erfassten Streifen zur vollständigen Rohrwandabdeckung
ausgebildet ist. Jede Funktionseinheit deckt nur einen Umfangsbereich
oder Teilbereich des Umfangs ab. Dieser beispielsweise auf einer
Zylindermantelfläche
befindliche und von den Funktionseinheiten erfasste Bereich führt erst
durch Rotation und Kombination der einzelnen wendelförmigen Streifen
bei Fortbewegung der Vorrichtung zu einer vollständigen Abdeckung der zu messenden Rohrwand.
Gleichzeitig können
an den einzelnen Funktionseinheiten angeordnete kleinere Antriebseinheiten
für ausreichend
Vortrieb sorgen.
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Vorzugsweise
weist die Vorrichtung drei Funktionseinheiten auf, die im Wesentlichen
entlang einer Ebene quer zur Vorrichtungsmittelachse angeordnet
sind. Mittels dieser Anzahl von Funktionseinheiten ist ein gutes
Verhältnis
von Abdeckung der zu erfassenden Oberfläche zu dem von diesen aufgebrachten
Gewicht gegeben.
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Für eine Fahrt
durch oder außen
entlang einer Rohrleitung ist es vorteilhaft die Funktionseinheit an
einem in Richtung längs
einer Senkrechten zur Vorrichtungsmittelachse variierbaren Rahmen
anzuordnen. Hierdurch kann die Vorrichtung auf einfache Weise an Änderungen
des Rohrleitungsdurchmessers, Ausbuchtungen (Ovalitäten) oder
dergleichen angepasst werden. Bei einer Kombination von Antriebs
und Messeinheit in einer Funktionseinheit können diese die entsprechenden
Dellen und Beulen gemeinsam abfahren, wodurch die Messergebnisse wiederum
genauer sind. Vorzugsweise weist die Vorrichtung für eine aktive
Steuerung dieser Bewegung eine elektro-mechanische Abstandsregelung
auf, die über
geeignete Sensoren und Steuereinheiten den Abstand der Funktionseinheiten
von der zu erfassenden Oberfläche
regelt. Zwischen Funktionseinheit und Rohrwand ist ein immer gleich
bleibender, z. B. 1–2
mm breiter Luftspalt vorhanden.
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Unter
einer Erfassung der Oberfläche
ist die Abtastung über
den gesamten Bereich der Oberfläche
oder der Rohrleitung zu verstehen. Hierbei kann es sich auch über die
Erfassung von Messwerten über
die beispielsweise gesamte Dicke der Rohrleitungswand und quer durch
die Wand zur (Außen- oder
Innen-)Seite hindurch handeln.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die Funktionseinheit
um eine Senkrechte zur Vorrichtungsmittelachse insbesondere gesteuert
drehbar. Die Funktionseinheiten können beispielsweise auf eine
teilweise Überlappung
der einzelnen wendelförmigen
Streifen eingestellt werden, bevor die Messfahrt beginnt. Zur Regulierung
anhand von festlegbaren Kriterien können die Funktionseinheiten
vorzugsweise während
einer Messfahrt auch gesteuert drehbar ausgebildet sein. Beispielsweise
bieten sich motorisch oder ggf. auch auf magnetischer Basis wirkende
Stellmittel an, die z. B. einen schnelleren Vortrieb oder eine größere Überlappung
zur Erzeugung redundanter Messwerte/Daten zu ermöglichen.
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Während die
Vorrichtung in einer erfindungsgemäßen Weiterbildung über elektromagnetische Wechselwirkung
mit einer ferromagnetischen Rohrleitungswand von der Funktionseinheit
antreibbar ist, ist einer weiteren bevorzugten oder zusätzlichen Ausbildung
der Erfindung die Funktionseinheit mit einer Antriebseinheit versehen,
deren Antriebsmittel in einem Winkel zu einer senkrechten Ebene
durch die Vorrichtungsmittelachse anstellbar sind. Die Antriebsmittel
lassen sich beispielsweise um die vorbeschriebene Senkrechte zur
Fahrzeugmittelebene drehen.
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Besonders
bevorzugt weist die Funktionseinheit als elektromotorisch betriebene
Räder ausgebildete
Antriebsmittel auf. Die können
beispielsweise über
Schleifkontakte von anderen nicht rotierenden Teilen der Vorrichtung
mit Energie versorgt werden. Über
den Anstellwinkel der Räder
wird die Abdeckung bzw. Überdeckung
der Rohrwand geändert, wiederum
mit dem Ziel, entweder eine teilweise redundante Messwerte zu erzeugen
oder eine schnellere Fortbewegung der Vorrichtung durch die Leitung zu
bewirken.
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Vorteilhafterweise
ist die Vorrichtung mit einer Funktionseinheit versehen, die ein
partielles Magnetfeld, d. h. in Umfangsrichtung zu einem Zeitpunkt ein
nicht vollständig
umlaufendes Magnetfeld erzeugt. Die zur Erzeugung der Magnetfeldern
gleichzeitig benötigten
Leistungen werden verringert.
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In
einer weiteren Ausbildung der Erfindung sind die Antriebsmittel über magnetische
Wechselwirkung mit der Rohrwand an diese anpressbar ausgebildet.
Hierfür
können
die Antriebsmittel zum Beispiel als magnetische Antriebsräder ausgebildet
sein und ggf. die vorbeschriebene Teilmagnetisierung vornehmen oder
aber auch von einer magnetisierten Rohrwand anziehbar ausgebildet
sein.
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Besonders
vorteilhaft ist allerdings die Ausbildung einer Funktionseinheit
dergestalt, dass die Antriebsmittel über magnetische Wechselwirkung haltend
zur Abstützung
auf dem Untergrund ausgebildet sind. In Wechselwirkung mit der Rohrwand
entsteht über
deren Magnetisierung durch die Funktionseinheit eine Anziehungskraft,
die die Antriebsmittel der (Antriebs-)Funktionseinheit an die Rohrwand andrückt. Auf
eine Anpressvorrichtung kann verzichtet werden. Dies bringt erhebliche
Einsparungen an Gewicht mit sich.
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Die
Vorrichtung kann beispielsweise auch mittels Permanent-Magneten
magnetisch an der Rohrwand gehalten werden. Es wirkt bei einer solchen
Ausbildung der Erfin dung keine Haftreibung und die einzelnen, mit
der Rohrleitungswand in Kontakt stehenden Vorrichtungsteile nutzen
weniger ab.
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Gleichzeitig
kann die über
die Erzeugung des Magnetfelds bereits ein für die Erfassung von Messwerten
bei einer Vielzahl von Verfahren notwendiger Arbeitsschritt getätigt werden.
Die Funktionseinheiten stellen hierbei jeweils eine Mess-/Antriebsvorrichtung
dar, die insbesondere mit den vorbeschriebenen Vorteilen weiterer
Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung
auf hervorragende Weise für
eine Vielzahl von zu prüfenden
Rohrleitungen verwendbar sind.
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Die
Magnetisierung der Rohrleitungswand erfolgt in einem Abstand zur
Wand. Hieraus ergeben sich hohe Anziehungskräfte und demzufolge hohe Anpresskräfte für die Antriebsmittel.
Die Funktionseinheiten können
die Vorrichtung mit hoher Zugkraft bewegen. Eine weitere Vergrößerung der
Zugkraft erfolgt durch die Untersetzung der von den Antriebsrädern aufgebrachten
Kraft über
die wendelförmige Bewegung
entlang der Rohrleitungswand.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann, vorzugsweise durch entsprechende Ausbildung der Funktionseinheiten,
zur Erfassung von Messwerten über
Magnetic Flux Leckage – Verfahren
(MFL), Electromagnetic Acoustic Transducer – Verfahren (EMAT), Wirbelstrommess-Verfahren
(EC) und/oder Ultraschall-Verfahren (UT) ausgebildet sein. An der Rohroberfläche mitgeführte Magnetfeldsensoren
erfassen hierbei Veränderungen
des Magnetfeldflusses (insbesondere Richtung und Stärke), wodurch
Inhomogenitäten,
z. B. Metallverlust an der Rohrwand, erfasst werden. Über Elektro-Akustik-Sensorik
werden Metallverluste, Risse an der Innen- und Außenseite
der Rohrwand sowie Umhüllungsschäden an der
Rohraußenseite
erfasst, während
Wirbelstromsensoren der Erkennung an der Innenseite der Rohrwand
aufgetretener Metallverluste kleinerer Abmessungen dient. Über Ultra-Schall-Sensoren
werden in flüssigkeitsgefüllten Leitungen
beispielsweise innen- und außenseitiger
Metallverlust und sonstige Inhomogenitäten erfasst.
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Diese
einzelnen Mess- bzw. Sensoreinheiten der Funktionseinheiten können auch
unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise kann es sich um
bei insgesamt vier Messeinheiten um zwei MFL-Messeinheiten und zwei
EMAT-Einheiten handeln, wobei die von den jeweils identischen Messeinheiten
abgedeckten Bereiche in Kombination die gesamte zu erfassende Oberfläche überdecken.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung,
die durch einzelne rotierende (Mehrfach-)Funktionseinheiten zur
partiellen Magnetisierung der Rohrwand durch beispielsweise ein
jeder Funktionseinheit zugeordnetes Magnetjoch ausgebildet ist,
ermöglicht eine
Leichtbauweise der gesamten Vorrichtung und das Inspizieren von
sehr großen
Rohrdurchmessern bei gleichzeitig hoher Flexibilität. Entlang
des Umfangs der Vorrichtung und eines Rohrquerschnitts senkrecht
zur Rohrachse ist der Anregungsbereich der Messeinheit hierbei nicht
kontinuierlich verteilt.
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Weiterhin
gereicht es einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Vorteil, zumindest einen Teil der Vorrichtung als nicht rotierenden
Tender, d. h. als mitgeführte
Transport- und Versorgungseinheit auszubilden. Eine solche Transporteinheit
kann gegenüber der
Rohrwand abgestützt
sein, beispielsweise über Räder. Zwischen
dem rotierenden Teil der Vorrichtung, der die Funktionseinheit(en)
aufweist und dem Tender ist hierzu ein drehbares Gelenk vorzusehen, das
beispielsweise die Rahmen der einzelnen Einheiten miteinander verbindet.
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Zur
weiteren Unterstützung
der Bewegung entlang einer Pipeline verfügt ein Tender vorzugsweise über zumindest
ein einer Drehbewegung gegensteuerndes Richtungsmittel. Ein Tender
kann als Versorgungseinheit zur Energieversorgung verwendet werden
und beispielsweise einen Diesel oder Benzin-gespeisten Stromgenerator
umfassen, der über Schleifkontakte
mit den Funktionseinheiten in Verbindung steht.
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Weiterhin
kann die Vorrichtung, insbesondere ein Tender, über federkraftbeaufschlagte
Abstützelemente
verfügen.
Diese können
als Hebelarme ausgebildet sein, die sich durch in Richtung einer Vorrichtungsmittelachse
zusammenziehende Rahmenteile nach außen/innen oder innen drücken.
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In
einer weiteren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist diese
ein Failsafe-System auf, welches im Fall einer Funktionsstörung beispielsweise
die Funktionseinheiten von der Rohrleitungswand entfernt und über beispielsweise Zusatzantriebe
einen alleinigen Antrieb in Richtung einer Servicestation vornimmt.
Es können
Stützräder an die
Rohrwand geklappt werden und zusätzlich kann
die gegebenenfalls noch vorhandene Magnetanzugskraft durch Umstellen
der Magnetpole aufgehoben werden.
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Alternativ
oder ergänzend
kann die Vorrichtung eine entfaltbare Dichtmanschette aufweisen,
die bei Entfaltung im Notfall zur Abdichtung eines Rohrleitungsquerschnitts
führt und
einen mediumgeförderten
Austrieb einer in einer Rohrleitung befindlichen Vorrichtung ermöglicht.
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Zur
Kommunikation mit der Vorrichtung über insbesondere bidirektionale,
niederfrequente Signale ist diese vorzugsweise mit einer entsprechenden Kommunikationseinrichtung
ausgebildet. Niederfrequente Signale haben sich für Rohrleitungen
als besonders tauglich erwiesen.
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Es
versteht sich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung, die als Selbstfahrer,
d. h. mit einem eigenen Antrieb, ausgebildet ist, auch über eine
eigenen Steuereinheit verfügen
kann. Diese kann beispielsweise während einer Messfahrt entscheiden,
ob eine Messung z. B. aufgrund eines Sensorausfalls zu wiederholen
ist. Dies kann dann durch eine Änderung der
Anstellwinkel der Funktionseinheit oder durch eine Hin- und Herfahren
innerhalb der Leitung erfolgen.
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Die
Aufgabe wird weiterhin gelöst
durch ein Verfahren zur zerstörungsfreien
Prüfung
einer Rohrleitung, wobei die durch eine entlang der Rohrleitung bewegte
Vorrichtung aufgenommenen Messwerte die Rohrleitung vollständig abdecken.
Hierbei bewegt sich die Vorrichtung mittels zumindest einer wendelförmig entlang
der abzudeckenden Oberfläche
bewegte Funktionseinheit entlang der Rohrleitung, wobei die hierfür Antriebsmittel
aufweisende Funktionseinheit Messwerte erfasst und über ein
von dieser erzeugtes Magnetfeld die Antriebsmittel an die Oberfläche der
Rohrleitung gepresst werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht,
die Vorrichtung sich mit hoher Genauigkeit und auf intelligente
Weise selbstgesteuert durch eine Rohrleitung bewegen zu lassen.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend
beschriebenen Figuren. In den schematisch dargestellten Abbildungen
zeigt:
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1 den
von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
erfassten Messbereich,
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2 den
von drei Funktionseinheiten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vollständig abgedeckten
Rohrinnenwandbereich
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3 eine
teilweise Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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4 den
Gegenstand nach 3 in einer Vorderansicht,
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5 den
Gegenstand nach 3 in einer Seitenansicht.
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Einzelne
technische Merkmale der nachfolgend beschriebenen Gegenstände können in
Alleinstellung, in Kombination mit den bereits vorstehend beschriebenen
Merkmalen und/oder untereinander Gegenstand der Erfindung sein und
dieser zum Vorteil gereichen. Identisch oder ähnlich wirkende Teile der Vorrichtungen
sind – sofern
dienlich – mit
identischen Bezugsziffern versehen.
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1 zeigt
eine zu untersuchende Rohrleitung 1. Durch Rotation einer
Funktionseinheit und gleichzeitiger Fortbewegung der Vorrichtung
durch die Rohrleitung 1 hindurch wird von einer als Mess- oder
Analyseeinheit 3 ein wendelförmiger Streifen erzeugt. Dieser
wendelförmige
Streifen entspricht dem von der Messeinheit 3 während seiner
Bewegung überstrichenen
Bereich der Oberfläche
der Rohrinnenseite.
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Durch
Kombination der von drei bei diesem Ausführungsbeispiel je eine als
MFL-Einheit ausgebildete
Messeinheit 3 umfassende Funktionseinheiten der nicht weiter
dargestellten Vorrichtung, wird die Rohrleitungsinnenseite 4 vollständig abgedeckt. Die
Vorrichtung nimmt somit trotz der jeweils einzeln nur einen Teilbereich
des Rohres abdeckenden Funktionseinheit bei nur drei Messeinheiten
in einer Ebene senkrecht zur Rohrleitungsachse ein komplettes Bild
des Rohres auf.
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Anhand
der 2 ist weiterhin zu erkennen, dass bei beispielsweise
langsameren Vortrieb und gleich bleibender Rotationsgeschwindigkeit
der Messeinheiten 3 eine stärkere Überlappung der Streifen auftreten
würde,
so dass redundante Messergebnisse erzeugt werden können. Dies
erhöht
die Sicherheit der aufgenommenen Messwerte. Beispielsweise kann
eine solche stärkere Überlappung durch
eine weniger starke Anlenkung der einer Messeinheit 3 zugeordneten
Antriebsmitteln in Richtung einer Mittelachse der Rohrleitung bewirkt
werden.
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Die
Mess-Einheiten 3 erzeugen ein Magnetfeld, über das
die gesamte Funktionseinheit mit ihren Antriebsmitteln an die Rohrleitungsinnenseite 4 gepresst
werden. Auf eine Anpressvorrichtung kann daher verzichtet werden.
Bereits anhand der 1 und 2 wird deutlich,
dass eine erfindungsgemäße Vorrichtung
aufgrund der deutlich geringen Anzahl der Messeinheiten 3,
die einen Großteil
des Gewichts bei herkömmlich
bekannten Geräten
ausmachen, erheblich leichter baut. Dies bringt Vorteile nicht nur
für die
zur Bewegung aufzuwendenden Energiemenge mit sich, sondern birgt
auch für
die zu untersuchenden Rohrleitungen weniger die Gefahr einer Beschädigung in
sich.
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In 3 ist
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
schematisch dargestellt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel
ist die Vorrichtung dreiteilig aufgebaut, mit einem rotierenden
Mittelteil 6 und in Richtung entlang einer Vorrichtungsmittelachse
A jeweils davor und dahinter befindlichen Tendern 7. Die
Vorrichtung weist drei um ihren Außenumfang herum gleichmäßig und
diskret verteilte Funktionseinheiten 8 auf (vgl. 3 und 4).
Jede Funktionseinheit 8 umfasst eine MFL-Einheit als Messeinheit 3.
Die Messeinheiten sind seitlich jeweils von einem Rad 9 begrenzt. Die
Räder 9 sind über einen
Arm 11 starr an der Funktionseinheit 8 angeordnet
und dienen der Einhaltung eines Mindestabstands der Messeinheit
von der Rohrwand bzw. Rohrleitungsinnenseite 4. Durch das
von der MFL-Einheit erzeugte Magnetfeld wird eine in Richtung der
Oberfläche
der zu messenden Rohrleitungswand gerichtete Anziehungskraft erzeugt. Über diese
Anziehungskraft werden die vier Antriebsräder 12 jeder Funktionseinheit 8 an
die Rohrleitungsinnenseite 4 angepresst.
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Der
Antrieb der Räder 12 erfolgt über Elektromotoren 13,
die jeweils über
nicht gezeigte Versorgungseinheiten beispielsweise in Form von Akkumulatoren
oder Generatoren mit Energie versorgt werden. Die Versorgungseinheiten
sind vorzugsweise in den Tendern 7 angeordnet.
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Durch
eine Schrägstellung
der um eine Senkrechte 24 zur Vorrichtungsmittelachse A
liegende Achse drehbaren Funktionseinheiten 8 sind sowohl
die direkt an der Mess-Einheit angeordneten Räder 9 wie auch die
Räder 12 der
Antriebseinheit in einem Winkel zu einer senkrechten Ebene zur Vorrichtungsmittelachse
angestellt. Die Funktionseinheiten 8 werden durch die Räder 12 im
Rohr entlang einer wendelförmigen
Kurve 2 über
die Rohrinnenseite 4 bewegt. Hierdurch werden die in der 2 gezeigten
streifenförmigen
Bereiche gebildet, die das Rohr 1 vollständig abdecken.
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Die
schrauben- bzw. wendelförmige
Fortbewegung der außenseitig
auf der Vorrichtung an einem dem Mittelteil 6 zuzuordnenden
Rahmen angeordneten Funktionseinheiten 8 führt zu einer
Rotation desselben um die Vorrichtungsmittelachse A. Der Rahmen
wird über
die äußeren Funktionseinheiten gegendrehmomentneutral
angetrieben. Die spiralförmige
Bewegung der Antriebsräder 12 bewirkt
ein Untersetzungsverhältnis
für die
Fortbewegung entlang der parallel zur Vorrichtungsmittelachse A
befindlichen Mittelachse einer Rohrleitung 1. Dies führt zu einer
Verringerung der Geschwindigkeit entlang besagter Achse A, jedoch
zu einem zusätzlichen
Gewinn an Zugkraft. Die an dem rotierenden Mittelteil 6 angeordneten, vorzugsweise
mit Kommunikations-, Steuer- und Energieversorgungseinheiten versehenen
Tender 7 können
ohne Weiteres mitgezogen werden. Die Tender 7 sind über Kreuzgelenke 14 mit dem
Mittelteil 6 verbunden. Der Mittelteil 7 rotiert
zusammen mit den Kreuzgelenken gegenüber den relativ zur Rohrleitung
feststehenden Tendern 7, wobei die Verbindung neben den
Kreuzgelenke 14 hierfür zusätzlich jeweils
ein Lager 16 aufweist. Die einzelnen Teile der Vorrichtung
sind hinsichtlich der von den Funktionseinheiten bewirkten Drehung
des Mittelsteils 6 drehmomententkoppelt.
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Jeder
Tender 7 weist zwei scheibenringförmige Rahmenteile 17 auf,
die über
kontrahierende und mit einer Führung
versehene Federpakte 18 aneinander verbunden sind. Die
Kontraktion der Federpakte 18 führt in Verbindung mit den jeweils
einem Rahmenteil 17 zuzuordnenden Hebelarmen 19 ein Ausstellen
und demzufolge ein Abstützen
der als Führungsräder 21 ausgebildeten
Führungsmittel
auf der Rohrleitungsinnenseite 4. Die Räder 21 drücken sich
mit einem durch die Federpakte 18 einstellbaren Anpressdruck
gegen die Rohrleitungsinnenwand ab und sorgen zusätzlich für eine Verhinderung
eines eventuellen Mitdrehens der Tender 7 mit dem Mittelteil 6.
Die Räder 21 sind
drehbeweglich einem steuerfähigen
Lager 22 angeordnet. An diesem Lager 22 greifen
die Hebelarme an und die Räder 21 werden
nach außen
gedrückt.
Sofern mittels entsprechender Sensoren eine beginnende Rotation
der Tender 7 festgestellt wird, kann über eine Steuerung der Lager 22 dieser
Drehbewegung entgegengewirkt werden.
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Jedem
Lager 22 sind weitere Führungsrollen 23 zugeordnet,
die in Kombination mit den Führungsrädern 22 zur
Stabilisierung der Tender 7 in Richtung der Längsachse
A beitragen.
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Die
diskrete Verteilung von Funktionseinheiten 8 über den
Umfang der Vorrichtung ist besonders gut in 4 erkennbar.
Die drei Messeinheiten 3 sind gleichmäßig über den Umfang verteilt. Gleiches
gilt für
die von den Elektromotoren 13 angetriebenen Antriebsräder 12.
Die um Achsen 24 drehbar angeordneten Funktionseinheiten 8 sind
ebenfalls in verstellbaren Lagern 26 gelagert. Über diese
verstellbaren Lager ist der Anstellwinkel der Räder 12 und damit die Überlappung
bzw. der Vortrieb der Vorrichtung durch die Rohrleitung variierbar.
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Die
Ausrichtung der Mess-Einheiten und der Elektromotoren erfolgt dergestalt,
dass die Rohrinnenseite 4 als Quasi-Umhüllende ausgefüllt wird.
Die Lagerung der Funktionseinheiten 8 über Drehlager 26 bewegt
wieder eine Einstellbarkeit der Steilheit der wendelförmigen Streifen 2 entlang
der Rohrleitung 1. Durch eine entsprechende Vorprogrammierung
einer nicht dargestellten Steuereinheit bzw. durch Eingreifen während einer
Messfahrt der Vorrichtung durch eine Rohrleitung kann mit diesen
verstellbaren Drehlagern 26 der Vortrieb der Vorrichtung variiert
werden.
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Die
einzelnen Funktionseinheiten 8 sind über Hebelbarme 27 an
den das Grundgerüst
des Mittelteils 6 ausbildenden Rahmenteilen 28 beweglich abgestützt. Über Federpakete 18 wird
mittels der an den Drehlagern 26 angeordneten Hebelarme 27 eine Voreinstellung
des Durchmessers des Mittelteils bewirkt. Hierdurch wird jedoch
kein Anpressdruck bzw. ein nur unwesentlicher Anpressdruck der Antriebsräder 12 auf
die umgebende Rohrleitungsinnenseite 4 ausgeübt. Die
Federpakte 18 behindern somit nicht die von der Messeinheit
bewirkte elektromagnetische Wechselwirkung bzw. Anziehung der Räder 12 mit bzw.
an die hierfür
notwendigerweise ferromagnetische Rohrleitung 1. Die Vorrichtung
ist aufgrund der Leichtbauweise durch die Verwendung nur weniger Mess-
und Sensoreinheiten 3 sehr flexibel an verschiedene Leitungsdurchmesser
anpassbar. Die einzelnen Funktionseinheiten 8 fahren die
Wand ab und drehen hierdurch den Mittelteil 6 mit. Die
in Richtung der Mittelachse der Rohrleitung 1 gerichtete
Antriebskraft führt
zur Fortbewegung entlang der Rohrleitung.
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Die
Federpakete 18 können
als Teile einer Fail-Safe-Vorrichtung ausgebildet sein. In einem
Notfall können
die mittels geeigneter Federpakete auseinandergedrückt werden,
was zu einem die zu einem Auseinanderfahren der ebenfalls scheibenförmigen Rahmenteile 28 entlang
der Vorrichtungsmittelachse A führt.
Bei zusätzlicher
Verwendung einer aufblasbaren Dichtmanschette kann die Vorrichtung durch
entfernt einzuleitende Medien aus der Rohrleitung heraus geschoben
bzw. zu einer Entnahmestation gedrückt werden.