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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitssteuerung, insbesondere für einen bei Rohrleitungsinspektionen zum Einsatz kommenden Molch.
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Hintergrund
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Rohrleitungen dienen in vielen Bereichen zum Transport von Fluiden. Zur Gewährleistung eines möglichst verlustlosen Transports ist es neben einer Endprüfung der Rohrleitung nach ihrer Montage unabdingbar, die Rohrleitung in gewissen zeitlichen Abständen oder nach Feststellen einer Leckage auf Fehlstellen zu untersuchen.
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Zu diesem Zweck kann die zu untersuchende Rohrleitung beispielsweise mittels Ultraschall oder Wirbelstrom zerstörungsfrei und in-situ geprüft werden. Bei einer solchen Prüfung wird etwa eine Anordnung aus Ultraschallgebern und -sensoren auf einem sogenannten Molch montiert und der Molch in die Leitung eingesetzt. Der Molch fährt dann durch die Rohrleitung und nimmt die Sensorsignale als Funktion der zurückgelegten Wegstrecke auf. Nach Beendigung der Untersuchung können die gespeicherten Sensorsignale ausgelesen und analysiert werden.
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Ein solcher Molch kann eigenständig und/oder passiv durch ein die zu inspizierende Rohrleitung durchströmendes Fluid angetrieben werden. Im letzteren Fall wurden bereits diverse Mechanismen zur Regelung der Vortriebsgeschwindigkeit des Molchs in der Rohrleitung vorgeschlagen – von einer einfachen Bremse bis hin zu verstellbaren Bypass-Öffnungen, die es erlauben, einen Teil des Fluids kontrolliert an dem Molch vorbei oder durch ihn hindurch zu führen.
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Wünschenswert wäre es jedoch, die Geschwindigkeit des Molches noch genauer oder über einen größeren Bereich einstellen zu können
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Abriss der Erfindung
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitssteuerung eines Systems zur Rohrleitungsprüfung, mit einer Außenschale, einer ersten Innenschale und einer zweiten Innenschale, wobei die erste Innenschale mindestens eine Aussparung aufweist, die zweite Innenschale mindestens eine Aussparung aufweist und die Außenschale mindestens eine Aussparung aufweist, wobei die erste Innenschale und die zweite Innenschale jeweils relativ zur Außenschale verstellbar sind.
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Durch eine solche Verstellbarkeit der Schalen und damit der Aussparungen relativ zueinander kann die dem in der Leitung strömenden Fluid entgegengesetzte Wirkfläche und somit der Vortrieb des Molchs geändert werden. Hierdurch ist eine Steuerung bzw. Regelung anhand gewisser Vorgaben/Parameter des Vortriebs des Molchs möglich.
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Die erste Innenschale kann, zumindest teilweise, in der Außenschale angeordnet sein. Die zweite Innenschale kann, zumindest teilweise, in der ersten Innenschale angeordnet sein.
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Die erste Innenschale kann mindestens ein Begrenzungselement aufweisen, das die mindestens eine Aussparung der ersten Innenschale begrenzt. Ebenso kann die zweite Innenschale mindestens ein Begrenzungselement aufweisen, das die mindestens eine Aussparung der zweiten Innenschale begrenzt. Schließlich kann die Außenschale mindestens ein Begrenzungselement aufweisen, das die mindestens eine Aussparung der Außenschale begrenzt.
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Zumindest eine der mindestens einen Aussparung der ersten Innenschale kann jeweils größer sein als ein Begrenzungselement der ersten Innenschale. Bevorzugt ist jede der Aussparungen der ersten Innenschale größer als ein diese Aussparung begrenzendes Begrenzungselement der ersten Innenschale. Ebenso kann zumindest eine der mindestens einen Aussparung der zweiten Innenschale jeweils größer sein als ein Begrenzungselement der zweiten Innenschale. Bevorzugt ist jede der Aussparungen der zweiten Innenschale größer als ein diese Aussparung begrenzendes Begrenzungselement der zweiten Innenschale. Schließlich kann zumindest eine der mindestens einen Aussparung der Außenschale jeweils größer sein als ein Begrenzungselement der Außenschale. Bevorzugt ist auch hier jede der Aussparungen der Außenschale größer als ein diese Aussparung begrenzendes Begrenzungselement der Außenschale.
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Zumindest eine der mindestens einen Aussparung der ersten Innenschale kann jeweils im Wesentlichen doppelt so groß sein wie ein Begrenzungselement der ersten Innenschale. Bevorzugt ist jede der Aussparungen der ersten Innenschale etwa doppelt so groß wie ein die jeweilige Aussparung begrenzendes Begrenzungselement der ersten Innenschale. Auch die zumindest eine der mindestens einen Aussparung der zweiten Innenschale kann jeweils im Wesentlichen doppelt so groß sein wie ein Begrenzungselement der zweiten Innenschale. Auch hier ist bevorzugt jede der Aussparungen der zweiten Innenschale etwa doppelt so groß wie ein die jeweilige Aussparung begrenzendes Begrenzungselement der zweiten Innenschale. Zumindest eine der mindestens einen Aussparung der Außenschale kann ferner jeweils im Wesentlichen doppelt so groß sein wie ein Begrenzungselement der Außenschale, wobei bevorzugt jede der Aussparungen der Außenschale doppelt so groß wie ein die jeweilige Aussparung begrenzendes Begrenzungselement der Außenschale.
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Die mindestens eine Aussparung der ersten Innenschale kann jeweils im Wesentlichen gleich groß sein wie die mindestens eine Aussparung der zweiten Innenschale. Bevorzugt ist jede der Aussparungen der ersten Innenschale im Wesentlichen gleich groß wie eine entsprechende Aussparung der zweiten Innenschale. Ebenso kann die mindestens eine Aussparung der ersten Innenschale im Wesentlichen gleich groß sein wie die mindestens eine Aussparung der Außenschale. Bevorzugt ist jede der Aussparungen der ersten Innenschale im Wesentlichen gleich groß wie eine entsprechende Aussparung der Außenschale.
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Ebenso kann das mindestens eine Begrenzungselement der ersten Innenschale jeweils im Wesentlichen gleich groß sein wie das mindestens eine Begrenzungselement der zweiten Innenschale und/oder das mindestens eine Begrenzungselement der Außenschale.
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Begriffe wie größer, kleiner oder gleich groß beziehen sich bevorzugt auf die tatsächliche (im Falle der Begrenzungen) oder fiktive (im Falle der Aussparungen) (Mantel-)Fläche der jeweiligen Schale. Mit anderen Worten, beziehen sich diese Begriffe bevorzugt auf die dem Fluid entgegengesetzte (im Falle er Begrenzungen) bzw. vom Fluid durchströmte Fläche. Alternativ können sich diese Begriffe aber auch auf Projektionen der in Relation gesetzten Elemente beziehen, beispielsweise entlang einer bestimmten (Dreh-)Achse oder Welle.
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Das mindestens eine Begrenzungselement der ersten Innenschale kann sich von einer Nabe der ersten Innenschale, bevorzugt zum Rand der ersten Innenschale, erstrecken. Das mindestens eine Begrenzungselement der zweiten Innenschale kann sich von einer Nabe der zweiten Innenschale, bevorzugt zum Rand der zweiten Innenschale, erstrecken. Ebenso kann sich das mindestens eine Begrenzungselement der Außenschale von einer Nabe der Außenschale, bevorzugt zum Rand der Außenschale, erstrecken.
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Die erste Innenschale, die zweite Innenschale und die Außenschale sind bevorzugt auf einer gemeinsamen Achse angeordnet und können um diese Achse relativ zueinander verdreht werden.
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Die Vorrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Stellung der ersten Innenschale und die Stellung der zweiten Innenschale relativ zur Außenschale zu steuern. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung dazu eingerichtet sein, die Stellung der ersten Innenschale und die Stellung der zweiten Innenschale relativ zur Außenschale anhand mindestens eines Parameters, insbesondere der Geschwindigkeit des Systems zur Rohrleitungsprüfung, zu regeln.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, umfasst ein System zur Rohrleitungsprüfung, insbesondere einen Molch, eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitssteuerung gemäß dem ersten Aspekt.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung anhand der folgenden Figuren beschrieben:
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1 zeigt zwei perspektivische Ansichten eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Geschwindigkeitssteuerung eines Systems zur Rohrleitungsprüfung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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1a und 1b zeigen eine Rück- bzw. eine Vorderansicht der in 1 gezeigten Vorrichtung.
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2 zeigt eine Seitenansicht einer Außenschale gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2a zeigt eine Vorderansicht der in 1 gezeigten Außenschale.
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3 zeigt eine Seitenansicht einer ersten Innenschale gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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3a zeigt eine Vorderansicht der in 3 gezeigten ersten Innenschale.
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4 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten Innenschale gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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4a zeigt eine Vorderansicht der in 4 gezeigten zweiten Innenschale.
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Detaillierte Beschreibung
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Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Geschwindigkeitssteuerung eines Systems zur Rohrleitungsprüfung, insbesondere eines Molchs, ist in den 1, 1a und 1b gezeigt.
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Die Vorrichtung 10 umfasst eine Außenschale 20, eine erste Innenschale 30 und eine zweite Innenschale 40, welche in den 2/2a, 3/3a bzw. 4/4a einzeln gezeigt sind. Die zweite Innenschale 40 ist dabei wie dargestellt in der ersten Innenschale 30 angeordnet. Die erste Innenschale 30 wiederum ist innerhalb der Außenschale 20 angeordnet. Die erste Innenschale 30 und die zweite Innenschale 40 sind gegeneinander und jeweils relativ zur Außenschale 20 verstellbar. In diesem konkreten Ausführungsbeispiel sind die erste Innenschale 30 und die zweite Innenschale 40 jeweils relativ zur Außenschale 20 um eine gemeinsame Achse verdrehbar.
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Die Vorrichtung 10 wird typischerweise an der Spitze eines Systems zur Rohrleitungsprüfung, insbesondere eines Molchs, montiert (nicht gezeigt) und wird von dem durch die Rohrleitung strömenden Fluid von hinten angeströmt. Durch die Verstellbarkeit der Schalen 20, 30, 40 relativ zueinander ist die durch die Vorrichtung 10 dem anströmenden Fluid entgegengesetzte Fläche und damit der Vortrieb des Systems einstellbar. Im konkreten Fall eines Molches, der aus mehreren Modulen besteht, ist die Vorrichtung 10 typischerweise am vordersten Modul, dem sogenannten Zugmodul angeordnet. Das Prinzip besteht darin, dass die Geschwindigkeit des Molchs über ein Vergrößern oder Verkleinern des Bypasses des Mediums reguliert werden kann. Je größer der Bypass am Zugmodul, desto größer die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Medium und Molch.
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Die in den 2 und 2a gezeigte Außenschale 20 umfasst drei Begrenzungselemente 22, die sich von einer Nabe 24 zu einem flanschartig ausgebildeten Rand 26 der Außenschale 20 erstrecken. Die Nabe 24 weist dabei einen kleineren Durchmesser als der Rand 26 auf. Die drei Begrenzungselemente 22 laufen daher auf die Nabe 24 zu und verjüngen sich zur Nabe 24 hin. Dabei begrenzen die drei Begrenzungselemente 22 drei Aussparungen 28 in der Außenschale 20, wobei sich die Aussparungen 28 ebenfalls zur Nabe 24 hin verjüngen.
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In dem gezeigten Beispiel sind die Begrenzungselemente 22 und die Aussparungen 28 im Wesentlichen symmetrisch um die eine Achse bildende Nabe 24 herum angeordnet. Dabei sind die Begrenzungselemente 22 jeweils in etwa gleich groß, und die Aussparungen 28 sind ebenfalls jeweils in etwa gleich groß. Jede der Aussparungen 28 ist in der 2 größer und in diesem Beispiel in etwa doppelt so groß wie jedes der Begrenzungselemente 22 ausgebildet.
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Andere Formen der Begrenzungselemente 22 bzw. der Aussparungen 28 und ebenso der gesamten Mantelfläche der Außenschale 20 sind jedoch ebenso möglich wie andere absolute und relative Größen dieser Elemente.
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An die Nabe 24 der Außenschale 20 schließt sich zum Inneren der Außenschale 20 hin ein stiftförmiges und eine Achse definierendes Kopplungselement 29 an, worüber die erste Innenschale 30 sowie die zweite Innenschale 40 beim Einsetzen in die Außenschale 20 mit der Außenschale 20 drehbar gekoppelt werden können.
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Die in den 3 und 3a gezeigte erste Innenschale 30 weist eine ähnliche Struktur im Vergleich zur Außenschale 20 auf. Die erste Innenschale 30 ist jedoch in ihren äußeren Abmessungen etwas kleiner ausgeführt, damit sie in die Außenschale 20 eingesetzt werden kann.
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Die erste Innenschale 30 umfasst demnach ebenfalls drei Begrenzungselemente 32, die sich von einer Nabe 34 zu einem Rand 36 der ersten Innenschale 30 erstrecken. Die Nabe 34 weist einen geringeren Durchmesser als der Rand 36 auf. Auch die drei Begrenzungselemente 32 laufen auf die Nabe 34 zu und verjüngen sich zur Nabe 34 hin, wodurch sie drei sich ebenfalls zur Nabe 34 hin verjüngende Aussparungen 38 in der ersten Innenschale 30 begrenzen. Die erste Innenschale 30 umfasst ein sich zum Inneren hin an die Nabe 34 anschließendes Kopplungselement 39, welches dazu eingerichtet ist, mit dem Kopplungselement 29 der Außenschale 20 zusammenzuwirken, um die erste Innenschale 30 an der Außenschale 20 drehbar zu lagern.
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Die in den 4 und 4a gezeigte zweite Innenschale 40 weist ebenfalls eine ähnliche Struktur im Vergleich zur Außenschale 20 bzw. zur ersten Innenschale 20 auf. Die zweite Innenschale 40 ist jedoch in ihren Abmessungen etwas kleiner als sowohl die Außenschale 20 als auch die erste Innenschale 30 ausgeführt, damit sie in die erste Innenschale 30, wie in 1 gezeigt, eingesetzt werden kann.
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Die zweite Innenschale 40 umfasst somit ebenfalls drei Begrenzungselemente 42, die sich von einer Nabe 44 zu einem Rand 46 der zweiten Innenschale 40 erstrecken. Auch die drei Begrenzungselemente 42 laufen auf die Nabe 44 zu, verjüngen sich zur Nabe 44 hin und begrenzen drei Aussparungen 48 in der zweiten Innenschale 40. Die zweite Innenschale 40 umfasst ein sich zum Inneren hin an die Nabe 44 anschließendes Kopplungselement 49, welches dazu eingerichtet ist, mit dem Kopplungselement 29 der Außenschale 20 zusammenzuwirken, um auch die zweite Innenschale 40 an der Außenschale 20 drehbar zu lagern.
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In der gezeigten Ausführungsform weisen die jeweiligen Begrenzungselemente 22, 32, 42 im Wesentlichen (unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Schalen ineinander gesetzt sind) die gleiche Form und Größe auf. Ebenso weisen die Aussparungen 28, 38, 48 im Wesentlichen (unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Schalen ineinander gesetzt sind) die gleiche Form und Größe auf.
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Jede der Aussparungen 28 zwischen den Begrenzungselementen 22 in der Außenschale 20 ist somit größer und bevorzugt im Wesentlichen doppelt so groß ausgebildet als/wie ein jeweiliges Begrenzungselement 32 der ersten Innenschale 30 bzw. Begrenzungselement 42 der zweiten Innenschale 40. Jede der Aussparungen 28 ist, wie in den Figuren zu erkennen, somit im Wesentlichen so ausgebildet, dass sie durch ein Begrenzungselement 32 der ersten Innenschale 30 sowie ein Begrenzungselement 42 der zweiten Innenschale 40 gemeinsam derart geschlossen werden können, dass das anströmende Fluid im Wesentlichen davon abgehalten wird, durch die Aussparung 28 zu strömen. In dieser Relativstellung der Außenschale 20, der ersten Innenschale 30 und der zweiten Innenschale 40 wird dem anströmenden Fluid somit ein maximaler Strömungswiderstand dargeboten, was zu einem maximalen Vortrieb des Molchs führt. Anders ausgedrückt, besteht das Prinzip ja, wie vorstehend erläutert, darin, dass die Geschwindigkeit des Molchs über ein Vergrößern oder Verkleinern des Bypasses des Mediums reguliert werden kann. Je größer der Bypass am Zugmodul, desto größer die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Medium und Molch. In dieser Relativstellung der Außenschale 20, der ersten Innenschale 30 und der zweiten Innenschale 40 kommt es somit zu einer minimalen Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Medium und Molch.
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Andererseits können die erste Innenschale 30 und die zweite Innenschale 40 so relativ zur Außenschale 20 verdreht werden, dass die Begrenzungselemente 32, 42 der ersten bzw. zweiten Innenschale in Deckung gebracht werden können mit den Begrenzungselementen 22 der Außenschale 20. In dieser Relativstellung der Außenschale 20, der ersten Innenschale 30 und der zweiten Innenschale 40 wird dem anströmenden Fluid demnach ein minimaler Strömungswiderstand dargeboten, was zu einem minimalen Vortrieb des Molchs führt. Auch hier gilt das Prinzip, je größer der Bypass am Zugmodul, desto größer die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Medium und Molch. In dieser Relativstellung der Außenschale 20, der ersten Innenschale 30 und der zweiten Innenschale 40 kommt es somit zu einer maximalen Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Medium und Molch – der Molch bewegt sich also (wesentlich) langsamer durch die Leitung als das Medium.
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Durch diesen Mechanismus und die Ausbildung der Schalen, Aussparungen und Begrenzungselemente läßt sich der Vortrieb des Molchs somit einfach, aber zugleich genau und über einen weiten Bereich steuern bzw. in Abhängigkeit von (erfassten) Parametern wie der absoluten Geschwindigkeit des Molchs oder des Fluids oder der relativen Geschwindigkeit zwischen Molch und Fluid regeln.
