DE2617422A1 - Einrichtung zur foerderung von guetern in rohrleitungen mittels eines arbeitsmediumstroms - Google Patents

Description

Die vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Fördertechnik, insbesondere auf Einrichtungen zur Förderung von Gütern in einer Rohrleitung mittels eines Arbeitsmediumstroms.

Die nach der vorliegenden Erfindung ausgeführte Einrichtung ist zur Förderung von Gütern durch Rohrleitungen zu verwenden, die ein flüssiges Medium wie Erdöl, Erdölprodukte, Wasser u.a. transportieren.

Es ist auch möglich, diese Einrichtungen in Rohrleitungen einzusetzen, die Gas transportieren.

Erfolgreich kann die erfindungsgemäße Einrichtung in Rohrleitungen verwendet werden, in denen Flüssigkeit oder Gas als Arbeitsmedium dienen, das zur Bewegung der vorgeschlagenen Einrichtung bestimmt ist.

Die Einrichtung nach der Erfindung kann besonders vorteilhaft als Zugfahrzeug für Behälter in Anwendung gebracht werden, die zu Zügen zusammengesetzt sind.

Diese Einrichtungen können auch mit Erfolg zum Einbau von Kontrollmessgeräten, Mitteln zur Reinigung der Innenfläche der Rohrleitung und anderen Ausrüstungen, die zur vorbeugenden Wartung und Reparatur der Innenfläche der Rohrleitung zur Verwendung kommen, vorgerichtet werden.

Bekannt sind Einrichtungen zur Förderung von Gütern in Behältern durch eine Rohrleitung unter der Einwirkung von Druckluft. Diese Einrichtungen enthalten ein Gehäuse mit Laufrollen, die an dessen entgegengesetzten Enden angeordnet sind. Die Laufrollen, die an jedem Gehäuseende angebracht sind, bilden eine Reihe, in der diese Laufrollen gleichmäßig am Kreisumfang radial verschiebbar bezüglich der Achse der Rohrleitung verteilt sind. Am Gehäuse sind Dichtglieder angebracht, die eine Abdichtung zwischen dem Gehäuse und der Innenfläche der Rohrleitung erzeugen.

Diese Einrichtungen sind zur Bewegung in der Rohrleitung unter Einwirkung der Druckluft in Strömungsrichtung bestimmt.

Außerdem sind Behälter (Kapseln) bekannt, die elastische Hüllen darstellen, die mit Gut gefüllt sind und in der Rohrleitung durch das transportierte Erdöl in Strömungsrichtung bewegt werden.

In den beiden vorstehend angeführten Fällen sind zur Rück- führung der leeren Behälter zur Beschickungsstelle entweder ein zusätzlicher Rohrleitungsstrang oder eine Richtungsänderung des Arbeitsmediumstroms oder aber eine andere Art des Transports (Eisenbahn-, Schiffs-, Kraftfahrzeug- oder Lufttransport) erforderlich.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Einrichtungen ist ein stark erhöhter Energieaufwand bei Bewegung in Rohrleitungsabschnitten, die ein Gefälle über 3 Grad besitzen.

Ein Nachteil der bekannten Einrichtungen besteht auch darin, dass auf Gefällestrecken der Strangführung eine Störungssituation beim Unterbrechen der Arbeitsmediumströmung auftreten kann.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten Nachteile.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Förderung von Gütern in einem Arbeitsmediumstrom zu schaffen, die es gestattet, das Gut unter Ausnutzung eines Teils der Strömungsenergie des Arbeitsmediums sowohl in Richtung des Stroms, als auch diesem entgegen zu bewegen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einer Einrichtung zur Förderung von Gütern in einer Rohrleitung mittels eines Arbeitsmediumstroms, ein Gehäuse mit Laufrollen ent- hält, welche an demselben mindestens in zwei Reihen angebracht und bezüglich der Achse der Rohrleitung radial verschiebbar angeordnet sind, erfindungsgemäß an dem Gehäuse ein Turbinenrad montiert ist, dessen Schaufeln unter einem spitzen Winkel zur Richtung des Arbeitsmediumstroms angeordnet sind, während die Achsen jeder Laufrolle mindestens einer Reihe mit diesem Turbinenrad mechanisch verbunden und zur Richtung des Arbeitsmediumstroms unter einem Winkel eingestellt sind, dessen Größe entsprechend der gewählten Bewegungsrichtung der Einrichtung im Arbeitsmediumstrom bestimmt wird.

Bei einer Bewegung der Einrichtung entgegen dem Arbeitsmediumstroms ist es notwendig, den Winkel zwischen der Achse einer jeden Laufrolle und der Richtung des Arbeitsmediumstroms nicht größer als 30 Grad einzustellen.

Ein solcher Winkel zwischen den Achsen der Laufrollen und der Richtung des Arbeitsmediumstroms gestattet es, eine optimale Zugkraft zu erhalten.

Zweckmäßig wird das Turbinenrad am Gehäuse befestigt und die Achsen der Laufrollen einer Reihe werden über Zwischenglieder ebenfalls mit dem Gehäuse verbunden.

Diese Ausführung der Einrichtung ist konstruktiv einfach und kann zum Transport von Gütern verwendet werden, deren Umkanten unzulässig ist.

Zweckmäßig ist es auch, das Turbinenrad am Ge- häuse drehbar gegenüber diesem anzuordnen.

Diese Einrichtung ist vorzugsweise beim Transport von Gütern einzusetzten, deren Umkanten unzulässig ist.

Es ist möglich, die Achse jeder Laufrolle einer Reihe mit dem Turbinenrad über ein Zwischenglied zu verbinden.

Eine derartige Verbindung der Laufrollen mit dem Turbinenrad ist konstruktiv einfach.

Zweckmäßig werden am Gehäuse an dessen entgegengesetzten Seiten etwa in der horizontalen Ebene je eine Schaufel derart befestigt, dass deren Rückseiten nach oben und die Eintrittskanten entgegen dem Arbeitsmediumstrom weisen.

Diese Anordnung der Schaufeln vermindert den Einfluss des Gewichts der Einrichtung mit Gut auf die Laufrollen herab.

Es ist vorteilhaft, am Gehäuse hinter dem Turbinenrad in Richtung des Arbeitsmediumstroms ein zusätzliches Turbinenrad drehbar in Bezug auf dieses Gehäuse und eine zusätzliche Reihe von Laufrollen anzuordnen, deren Achsen über Zwischenglieder mit diesem zusätzlichen Turbinenrad verbunden sind.

Diese Konstruktion der Einrichtung gestattet es, unter Begradigung des Arbeitmediumstroms durch die zusätzliche Turbine die Zugkraft zu vergrößern.

Vorteilhaft ist es, am Gehäuse hinter dem Turbinenrad in Richtung des Arbeitsmediumstroms ein zusätzliches Turbinenrad drehbar gegenüber diesem Gehäuse anzuordnen, das über ein Ausgleichgetriebe mit diesem Turbinenrad und den Achsen der Laufrollen einer Reihe verbunden ist.

Eine solche Konstruktion der Einrichtung gestattet es, die Kräfte von den Turbinenrädern auf eine Reihe der Laufrollen zu summieren und dabei die Zugkraft zu vergrößern.

Zweckmäßig ist, das Turbinenrad mit den Achsen der Laufrollen einer Reihe über die Glieder einer kineamatischen Kette zu verbinden.

Vorzugsweise sind derartige Einrichtungen in Rohrleitungen zu verwenden, die Gas fortpumpen, weil durch diese Einrichtungen die Zugkräfte an den Laufrollen vergrößert werden können.

Es ist ferner vorteilhaft, am Gehäuse an dessen einer Seite praktisch in der horizontalen Ebene eine Schaufel derart zu befestigen, dass ihre Rückseite nach oben, die Eintrittskante jedoch entgegen dem Arbeitsmediumstrom weist.

Die Anordnung dieser Schaufel gestattet es, ein Durchdrehen des Gehäuses um seine Längsachse durch das vom Turbinenrad erzeugte Drehmoment zu verhindern, und zugleich einen Auftrieb zu erzeugen.

Es ist vorteilhaft, dass das Zwischenglied, welches die Achse einer jeden Laufrolle mit dem Turbinenrad verbindet, ein Teil darstellt, das in einer zur Achse der Laufrolle querverlaufenden Ebene gebogen ist und an dem einen Ende eine Gabe zur

Befestigung dieser Achse und an dem anderen einen Zapfen besitzt, der im Turbinenrad drehbar um die eigene Achse während der Bewegung der Einrichtung in Richtung des Arbeitsmediumstroms angeordnet und an demselben während der Bewegung der Einrichtung entgegeen dem Arbeitsmediumstrom starr befestigt ist.

Diese Ausführung des Zwischengliedes gewährleistet eine Selbsteinstellung der Laufrollen während der Bewegung der Einrichtung in Richtung des Arbeitsmediumstroms.

Die erfindungsgemäß ausgeführten Einrichtungen zur Förderung von Gütern in einer Rohrleitung in einem Arbeitsmediumstrom können mittels des Arbeitsmediumstroms sowohl in Richtung desselben, als auch entgegen demselben bewegt werden, wodurch es möglich wurde, diese Einrichtungen von der Stelle ihrer Beschickung zum Bestimmungsort überzuführen sowie sie durch dieselbe Rohrleitung zurückzuführen. Dies vergrößert die Effektivität der Ausnutzung der Leitungsförderung.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben; in den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Förderung von Gütern in einer Rohrleitung, in Gesamtansicht;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 mit Laufrollen, die um einen Winkel "[kleines Beta]" gedreht sind;

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Förderung von

Gütern, in anderer Ausführungsvariante;

Fig. 4 eine Ansicht nach Pfeil "A" in Fig. 3 mit Laufrollen, die um einen Winkel "[kleines Beta]" gedreht sind, teilweise aufgeschnitten;

Fig. 5 eine Einrichtung zur Förderung von Gütern mit horizontalen Schaufeln am Gehäuse;

Fig. 6 eine Ansicht nach Pfeil "B" in Fig. 5;

Fig. 7 eine Einrichtung zur Förderung von Gütern mit zusätzlicher Turbine;

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Einrichtung zur Förderung von Gütern mit zusätzlicher Turbine und Ausgleichgetriebe, das die Turbinen mit den Laufrollen einer Reihe verbindet;

Fig. 9 eine schematische Darstellung der Einrichtung zur Förderung von Gütern, bei der das Turbinenrad über eine kinematische Gliederkette mit den Laufrollen verbunden ist;

Fig. 10 diese in zweiter Ausführungsvariante;

Fig. 11 diese in dritter Ausführungsvariante;

Fig. 12 eine Ansicht nach Pfeil "C" in Fig. 11;

Fig. 13 eine Ansicht nach Pfeil "D" in Fig. 9;

Fig. 14 eine schematische Darstellung der Einrichtung zur

Förderung von Gütern mit selbsteinstellenden Laufrollen in einer Lage, die der Bewegung der Einrichtung in Richtung des Arbeitsmediumstroms entspricht;

Fig. 15 eine Laufrolle in Ansicht nach Pfeil "E" in Fig. 14, teilweise aufgeschnitten;

Fig. 16 eine schematische Darstellung der in Fig. 14 dargestellten Einrichtung in einer Lage, die der Bewegung der Einrichtung entgegen dem Arbeitsmediumstrom entspricht;

Fig. 17 eine Laufrolle in Ansicht nach Pfeil "F" in Fig. 15, teilweise aufgeschnitten;

Fig. 18 eine Ansicht nach Pfeil "J" in Fig. 16;

Die Einrichtung zur Förderung von Gütern in einer Rohrleitung 1 (Fig. 1) enthält ein Gehäuse 2, an dem gleichmäßig am Kreisumfang verteilte Schaufeln 3 starr befestigt sind, die ein aerodynamisches Profil (in der Figur nicht dargestellt) haben und mit dem Gehäuse 2 ein Turbinenrad 4 bilden.

Die Schaufeln 3 sind mit ihren Eintrittskanten unter einem spitzen Winkel "[kleines delta]" zur Richtung "H" des Stroms des Arbeitsmediums angeordnet, als welches in dem hier beschriebenen Beispiel eine Flüssigkeit dient.

Der Winkel "[kleines delta]", d.h. der Anströmwinkel, ist zwischen der Richtung "H" des Arbeitsmediumstroms und einer Sehne gebildet, die durch die Ein- und die Austrittskante der Schaufel 3 verläuft.

Am Gehäuse 2 sind an den entgegengesetzten Seiten vom Turbinenrad 4 zwei Reihen Laufrollen 5 angeordnet, deren Lage in Fig. 1 der Bewegung der Einrichtung entgegen dem Flüssigkeitsstrom entspricht. In jeder Reihe sind die Laufrollen 5 gleichmäßig am Kreisumfang verteilt. Eine jede Laufrolle 5 jeder Reihe ist über ein Zwischenglied 6 mit dem Gehäuse 2 verbunden.

Das Zwischenglied 6 besitzt an dem einen Ende eine Gabel 7 (Fig. 2), in welcher die Achse 8 der Laufrolle 5 angeordnet ist. An dem anderen Ende weist das Zwischenglied 6 ein Gewinde auf, auf dem eine Mutter 9 aufgesetzt ist. Das Zwischenglied 6 ist am Gehäuse 2 radial verschiebbar bezüglich der Achse der Rohrleitung 1 in Führungen 10 angeordnet, die am Gehäuse 2 befestigt sind. Für einen ständigen Andruck der Laufrollen 5 an die Innenfläche der Rohrleitung 1 sorgen Federn 11, die sich auf dem Zwischenglied 6 zwischen dem Gehäuse 2 und der Gabel 7 befinden. Die Führungen 10 sind mit dem Glied 6 mittels einer Keilverbindung 12 und mit dem Gehäuse 2 einstellbeweglich mittels einer Stellschraube 13 verbunden. Die Achsen 8 der Laufrollen 5 sind bei der Bewegung der Einrichtung in Richtung "H" des Flüssigkeitsstroms unter einem Winkel "+[klein Beta]" zu dieser Richtung eingestellt, der entgegen dem Uhrzeigersinn gerechnet wird. Bei der Bewegung der Einrichtung entgegen dem Flüssigkeitsstrom wird der Winkel "- [klein Beta]" zwischen der Richtung "H" und der Achse 8 der Laufrolle 5 im Uhrzeigersinn gewählt. Die Achsen 8 aller Laufrollen 5 liegen unter gleichen Winkeln (+[unterstrichen] [klein Beta]) zur Richtung "H" des Flüssigkeitsstroms.

Ein optimaler Winkel "[klein Beta]" wird in Abhängigkeit von der Dichte und Geschwindigkeit des Stroms des Arbeitsmediums, in dem sich die Einrichtung bewegt, sowie vom Profil der Strangführung der Rohrleitung 1 gewählt und liegt in einem Bereich bis 30 Grad für die vorgegebne Bewegungsrichtung der Einrichtung. Der Winkel "[klein Beta]" ist dem Minimum am nächsten, wenn ein Medium geringer Dichte mit einer kleinen Geschwindigkeit, beispielsweise Gas, durch die Rohrleitung 1 gepumpt wird.

Zur Einstellung der Achsen 8 unter einem vorgegebenen Winkel "klein Beta" besitzen die Führungen 10 eine durchgehende Radialnut 14 (Fig. 1), in der die Stellschraube 13 untergebracht ist.

Die Verbindung des Turbinenrades 4 mit den Laufrollen 5 ist in dem beschriebenen Beispiel über das Gehäuse 2 vorgesehen,

weil die Schaufeln 3 das Turbinenrades 4 und die Laufrollen 5 mit dem Gehäuse verbunden sind. Bei einer derartigen Befestigung des Turbinenrades 4 und der Laufrollen 5 dreht sich das Gehäuse bei der Bewegung der Einrichtung durch den Flüssigkeitsstrom. Die Nut weist eine solche Länge auf, die es gestattet, die Achse 8 der Laufrolle 5 um einen Winkel gleich zwei "[klein Beta]" zu schwenken.

Es ist auch möglich, die Schaufeln an der Turbinenradnabe zu befestigen, die ihrerseits am Gehäuse starr befestigt wird.

In einer anderen Ausführungsvariante der Einrichtung zur Förderung von Gütern sind Schaufeln 15 (Fig. 3, 4) an einer Nabe 16 unter einem spitzen Winkel

"[kleines Delta]" zur Richtung "H" des Flüssigkeitsstroms befestigt.

Die Schaufeln 15 und die Nabe 16 bilden ein Turbinenrad 17. Dieses Turbinenrad ist an einem Gehäuse 18 mittels Lagern 19 montiert. Bei dieser Anordnung des

Turbinenrades 17 dreht sich das Gehäuse 18 nicht, wodurch es als ein Gefäß zum Transport von nicht zu kantenden Gütern verwendet werden kann. An der Nabe 16 ist eine Reihe von Laufrollen 5 montiert. Diese Laufrollen sind mit der Nabe analog zu der vorstehend beschriebenen Verbindung der Laufrollen 5 mit dem Gehäuse 2 verbunden.

Eine andere Reihe von Laufrollen 20 (Fig. 3) ist am Gehäuse 18 so angeordnet, dass sie nur die Möglichkeit zur radialen Verschiebung bezüglich der Rohrleitungsachse haben und ihre Achsen senkrecht zur Richtung "H" des Flüssigkeitsstroms stehen. Führungen 21 sind am Gehäuse 18 starr befestigt.

Am Gehäuse 18 sind zwischen den Reihen von Laufrollen 5 und 20 an den entgegengesetzten Seiten desselben in der horizontalen Ebene Schaufeln 22 (Fig. 5 und 6) befestigt. Diese Schaufeln weisen ein aerodynamisches Profil auf und sind am Gehäuse 18 derart befestigt, dass ihre Rückseiten nach oben und die Eintrittskanten entgegen dem Flüssigkeitsstrom weisen. Durch diese Anordnung der Schaufeln 22 wird es möglich, einen Auftrieb zu erzeugen und dadurch die Belastung der Laufrollen 5 und 20 zu vermindern.

Zur Erhöhung der Arbeitsleistung der Einrichtung besitzt diese ein zusätzliches Turbinenrad 23 (Fig. 7), das am Gehäuse 18a hinter dem Turbinenrad 17 in Richtung "H" des Arbeitsmittelstroms angeordnet ist. An der Nabe 24 des Turbinenrades 23 ist eine zusätzliche Reihe von Laufrollen 5a montiert, die mit der

Nabe 24 analog zu der oben beschriebenen Verbindung der Laufrollen 5 verbunden sind. Nach Passieren des Turbinenrades 17 ändert der Flüssigkeitsstrom seine Richtung "H" und nimmt die Richtung "H1[tief1]" an. Die Schaufeln 25 des Turbinenrades 23 sind an der Nabe 24 ebenfalls unter einem spitzen Winkel zur Strömungsrichtung "H[tief1]" angeordnet. Das Turbinenrad 23 ist zusammen mit den Laufrollen 5a der zusätzlichen Reihe auf dem Gehäuse 18a in Lagern 19 gelagert, was es dem zusätzlichen Turbinenrad 23 erlaubt, sich bezüglich des Gehäuses 18a in dem zur Drehung des Turbinenrades 17 entgegengesetzten Sinn zu drehen.

Zur Vergrößerung der Zugkraft an den Laufrollen 5 (Fig. 8) sind ein Turbinenrad 26 und ein zusätzliches Turbinenrad 27 auf einer Achse 28 angeordnet, die die Teile "a" und "b" eines Gehäuses 29 untereinander verbindet. Diese Turbinen sind drehbar bezüglich der Achse 28 des Gehäuses 29. Die erwähnten Turbinenräder 26, 27 sind miteinander über ein Ausgleichgetriebe 30 mit Übersetzung langsam verbunden, welches über Kegelradgetriebe 31 ebenfalls mit Untersetzungsverhältnis mit allen Laufrollen 5 in Verbindung steht.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, kann man ein Ausgleichgetriebe 32 zur Verbindung einer Reihe von Laufrollen 5 mit einem Turbinenrad 33 verwenden, das an einem Gehäuse 34 drehbar in Bezug auf dieses angeordnet ist.

Eine Einrichtung mit einer derartigen kinematischen Ver- bindung zwischen den Laufrollen 5 und dem Turbinenrad 33 kann erfolgreich in Rohrleitungen eingesetzt werden, die hauptsächlich Flüssigkeit, besonders Erdöl und Erdölprodukte, transportieren.

Um ein Rutschen der Laufrollen 5 auf der Innenfläche der Rohrleitung 1 auszuschließen, sind die Laufrollen 5 mit einem Turbinenrad 35 (Fig. 10), das an einem Gehäuse 36 drehbar angeordnet ist, mittels der Glieder einer kinematischen Kette verbunden. Diese kinematische Kette enthält ein Zahnradgetriebe 37 mit Untersetzungsverhältnis. Die Eingangswelle 38 des Getriebes ist mit dem Turbinenrad 35 und die Ausgangswelle 39 mit einem Zwischenglied 40 verbunden. Das Zwischenglied 40 stellt ein sternförmiges Teil dar, bei welchem am Ende eines jeden Strahls 41 die Achse der Laufrolle 5 montiert ist. Die Laufrolle 5 sind zur radialen Verschiebung bezüglich der Achse der Rohrleitung 1 mittels einer Feder 41a abgefedert.

Einen solchen kinematischen Aufbau kann man auch in Einrichtungen mit zusätzlichem Turbinenrad verwenden.

Zur Veränderung des Neigungswinkels der Achsen 8 der Laufrollen 5 zur Richtung "H" des Flüssigkeitsstroms dient ein kinematisches Elementpaar Mutter 42 - Schraube 43. Die Mutter 42 ist mit der Achse 8 der Laufrolle 5 verbunden und auf die Schraube 43 aufgeschraubt, die mittels einer nicht dargestellten Keilverbindung mit dem Strahl 41 des Zwischengliedes 40 verbunden ist. Zur Vermeidung eines selbständigen Durchdrehens der Mutter 42 in

Bezug auf die Schraube 43 dient eine Sicherungsmutter 44.

In einer weiteren Ausführungsvariante der Einrichtung enthält eine Laufrollenreihe drei Laufrollen; eine Laufrolle 45 (Fig. 11) und zwei Laufrollen 46. Die Verbindung der Laufrollen 45 und 46 mit einem Turbinenrad 47 ist über eine kinematische Gliederkette hergestellt, die ein Paar Kegelräder 48 und 49 enthält. Das Kegelrad 48 ist am Turbinenrad 47 befestigt, das an einem Gehäuse 50 drehbar angeordnet ist, während das Kegelrad 49 auf einer Zwischenwelle 51 befestigt ist, an deren anderem Ende sich ein Kegelrad 52 befindet, das mit einem Planetenzahnrad 53 kämmt, welches auf einer die Laufrollen 46 verbindenden Achse 54 (Fig. 12) starr befestigt ist. Die Achse 54 ist über einen Mitnehmer 55 mit der Laufrolle 45 verbunden. Die Achse 56 der Laufrolle 45 ist in einem abgefederten Zwischenstück 57 angeordnet, das mittels einer Keilverbindung mit dem Mitnehmer 55 verbunden ist, was den Laufrollen 45 die Möglichkeit zur Verschiebung in einer in Bezug auf die Rohrleitungsachse radialen Richtung bietet.

Eine solche Verbindung der Laufrollen 45 und 46 mit dem Turbinenrad 47 gestattet es, den Winkel [klein Beta] zwischen den Achsen 54 und 56 der Laufrollen 46 bzw. 45 und der Richtung "H" des Flüssigkeitsstroms zu verändern, wodurch eine Bewegung der Laufrollen über die Innenfläche der Rohrleitung 1 sowohl geradlinig als auch entlang einer Spirale in Richtung des Arbeitsmediumstroms. und entgegen demselben gewährleistet wird.

Die Veränderung des Winkels [klein Beta] zwischen den Achsen 54, 56 der jeweiligen Laufrollen 45, 46 und der Richtung "H" des Arbeitsmediumstroms erfolgt durch Drehen des Mitnehmers 55 um die Welle 51 und eine in einer Büchse 59 angeordnete Achse 58. Die Fixierung des Mitnehmers 55 in Bezug auf das Gehäuse 50 erfolgt mittels einer in der Büchse 59 befindlichen Stellschraube 60.

Die Büchse 59 ist an einem Element 50a befestigt, das am Gehäuse 50 drehbar in Bezug auf dieses bei der Bewegung der Laufrollen 45, 46 nach einer Spirale angeordnet ist, d.h. wenn deren Achsen 56 und 54 unter dem Winkel [klein Beta] zur Richtung "H" des Arbeitsmediumstroms eingestellt sind.

Um ein Durchdrehen des Gehäuses 34 (Fig. 9) bezüglich der Achse der Rohrleitung 1 auszuschließen und einen Auftrieb "P" (Fig. 13) zu erzeugen, ist am Gehäuse 34 an einer Seite derselben praktisch in der horizontalen Ebene eine Schaufel 61 aerodynamischen Profils befestigt,

derart dass ihre Rückseite nach oben und die Eintrittskante dem Arbeitsmediumstrom entgegen weist.

Solche Schaufeln können auch an den in den Figuren 10, 11 und 12 dargestellten Einrichtungen angeordnet werden.

In einer der Ausführungsvarianten der Einrichtung zur Beförderung von Gütern in Rohrleitungen stellt ein Zwischenglied 62 (Fig. 14), das eine jede Laufrolle 5 mit dem Turbinenrad 4

Über ein Gehäuse 63 verbindet, ein Teil dar, welches in einer zur Achse 8 der Laufrolle 5 querverlaufenden Ebene gebogen ist. Dieses Teil weist an einem Ende eine Gabe 64 (Fig. 15) zur Befestigung der Achse 8 und an dem anderen Ende einen Zapfen 65 auf. Mittels dieses Zapfens ist das Zwischenglied 62 im Gehäuse 63 angeordnet, an dem die Schaufeln 3 des Turbinenrades 4 starr befestigt sind. Während der Bewegung der Einrichtung in Richtung des Flüssigkeitsstroms, wie es in Fig. 14 gezeigt ist, ist das Zwischenglied 62 so eingestellt, dass sein Zapfen 65 sich um die eigene Achse zur Selbsteinstellung frei dreht. Falls die Einrichtung entgegen dem Strom bewegt wird, stellt man das Zwischenglied 62 mit den Laufrollen 5 so ein, dass die Achsen 8 der Laufrollen 5 unter einem vorgegebenen Winkel zur Richtung "H" des Flüssigkeitsstroms stehen, wie dies in Fig. 16 gezeigt ist, wonach die Zwischenglieder 62 mit ihren Zapfen 65 am Gehäuse 63 mittels einer Stellschraube 66 (Fig. 17) starr befestigt werden, die in eine im Zapfen 65 ausgeführte Ausnehmung hineingeht.

Die Zwischenglieder 62 (Fig. 18), die in der zur Achse 8 der Laufrollen 5 querverlaufenden Ebene gebogen sind, gewährleisten radiale Verschiebung der Laufrollen 5 in Bezug auf die Achse der Rohrleitung 1 dank der elastischen Verformung der Glieder 62.

Diese Befestigung der Laufrollen 5 ist auch an den Turbinenrädern möglich, die am Gehäuse drehbar in Bezug auf dieses angeordnet sind.

Die Einrichtung zur Förderung von Gütern in einer Rohrleitung mittels eines Arbeitsmediumstroms arbeitet folgendermaßen,

Zunächst wird in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung der Einrichtung das Einstellen der Laufrollen 5 vorgenommen. Hierzu wird durch Abdrehen der Stellschraube 13 die Führung 10 freigegeben, die am Einrichtungsgehäuse 2 befestigt ist. Die Nut 14 ermöglicht es, die Führung 10 im Gehäuse 2 um ihre geometrische Achse zu drehen. Beim Drehen der Führung 10 werden dank der Keilverbindung 12 das Zwischenglied 6 und zusammen mit ihm auch die Achse 8 der Laufrollen 5 gedreht.

Bei der Bewegung der Einrichtung entgegen der Richtung "H" des Arbeitsmediumstroms werden die Achsen 8 der Laufrollen 5 unter einem Winkel " - [klein Beta]" zur Richtung "H" des Arbeitsmediumstroms eingestellt, bei der Bewegung in Richtung "H" des Arbeitsmediumstrom stellt man die Achsen 8 der Laufrollen 5 unter einem Winkel "+[kleinBeta]" ein, der auch 90 Grad

gleich sein kann. In diesem Fall arbeitet die Einrichtung als Kolben in einem Zylinder und verschiebt sich infolge der Differenz des Arbeitsmediumdrucks vor und hinter dem Turbinenrad 4, das die Funktion eines Dichtungsgliedes erfüllt.

Nach dem Einstellen der Achsen 8 der Laufrollen 5 unter einem vorgegebenen Winkel wird mit Hilfe der Stellschrauben 13 deren Befestigung vorgenommen.

Es ist erforderlich, die Achsen 8 aller Laufrollen 5 streng unter dem gleichen Winkel einzustellen.

Ein Fehler in der Einstellung der Achsen 8 kann ein Wälzen der Laufrollen 5 auf der Innenfläche der Rohrleitung 1 längs verschiedenen Bahnen hervorrufen, was einen unerwünschten Widerstand gegen die Bewegung der Einrichtung infolge von Gleittreibung der Laufrollen 5 an der Innenfläche der Rohrleitung 1 erzeugt.

Nach der Einstellung der Laufrollen in eine vorgegebene Lage wird die Einrichtung in die Rohrleitung 1 eingeführt, in der ein Arbeitsmediumstrom vorhanden ist. Die Strömungsenergie erzeugt an den Schaufeln 3 des Turbinenrades 3 eine Kraft F (Fig.1), die in Komponenten "F[tief1]" in der Wälzebene der Laufrolle 5 und "F[tief 2]" senkrecht zu ihr zerlegt werden kann.

Die Kraft F[tief 2] wird durch eine Reibungskraft F[tief 3] ausgeglichen, die zwischen der Laufrolle 5 und der Innenfläche der Rohrleitung 1 entsteht.

Beim Umlauf des Turbinenrades 4 und folglich auch das Gehäuse 2 gewährleisten die Laufrollen 5, die unter Einwirkung der Kraft F[tief1] rollen, die Bewegung der Einrichtung entgegen dem Arbeitsmediumstrom "H", wenn der Winkel zwischen der Achse 8 und der Richtung "H" des Arbeitsmediumstroms gleich "-[klein Beta]" ist. Bei dem Winkel "+[klein Beta]" bewegt sich die Einrichtung in Richtung "H" des

Arbeitsmediumstroms.

Bei einer Geschwindigkeit der Einrichtung, die der Geschwindigkeit des Arbeitsmediumstrom gleich ist, tritt bei der Bewegung in Strömungsrichtung ein Moment ein, wo die Wirkung des Arbeitsmediumstroms "H" auf die Schaufeln 3 des Turbinenrades 4 ausbleibt, wobei in diesem Fall F[tief1] = 0, d.h. die maximale Geschwindigkeit der Einrichtung kann gleich der Stromgeschwindigkeit "H" sein.

Bei der Bewegung entgegen der Richtung "H" des Arbeitsmediumstroms greift die Kraft F[tief1 ständig an, und bei der Erhöhung der Bewegungsgeschwindigkeit der Einrichtung nimmt die Stromgeschwindigkeit bezüglich der Schaufeln 3 des Turbinenrades 4 zu.

Das Vorhandensein einer ständig wirkenden Kraft kann also unter günstigen Umständen die Geschwindigkeit der Einrichtung auf Geschwindigkeiten bringen, die die Geschwindigkeit des Stroms selbst übersteigen.

Bei einer anderen (in Fig. 3 und 4 dargestellten) Ausführungsvariante der Einrichtung arbeitet diese im Grunde genommen ähnlich wie oben beschrieben.

Das Gehäuse 18 dreht sich nicht, während das Turbinenrad 17 bezüglich desselben umläuft. Jedoch kann infolge einer gewissen Reibungskraft, die zwischen dem Lager 19 und dem Gehäuse 18 entsteht, sowie des von der Drehung des Turbinenrades 17 herrührenden Reaktionsmomentes ein Durchdrehen des Gehäuses 18 er- folgen.

Um dieser Erscheinung vorzubeugen, wird am Gehäuse 34 der Einrichtung, wie die Fig. 9 und 13 zeigen, die Schaufel 61 angeordnet. Ein Auftrieb P, der beim Durchlaufen des Arbeitsmediumstroms entsteht, erzeugt ein Drehmoment, das ein Durchdrehen des Gehäuses 34 verhindert.

Bei Bedarf können am Einrichtungsgehäuse mehrere solche Schaufeln angebracht werden, derart, dass ihr Gesamtdrehmoment dem Drehsinn des Gehäuses 34 entgegen gerichtet ist.

An dem in Fig. 5, 6 gezeigten Gehäuse 18 der Einrichtung sind beiderseits Schaufeln 22 angeordnet. Diese Schaufeln, die ein aerodynamisches Profil haben, erzeugen einen Auftrieb, durch welchen die Belastung der Laufrollen 5 und 20 vermindert werden kann, was beim Transport von schweren Gütern besonders wichtig ist.

In der auf Fig. 7 dargestellten Ausführungsvariante der Einrichtung besitzt das zusätzliche Turbinenrad 23 auf seiner Nabe eine Reihe von Laufrollen 5a.

Der Arbeitsmediumstrom H ändert beim Passieren des Turbinenrades 17 seine Richtung und nimmt die Richtung H[tief 1] an.

Die Ströme H und H[tief1] rufen an den Schaufeln 15 und 25 Kräfte hervor, die Drehmomente erzeugen, welche die Turbinenräder 23 und 17 und dementsprechend die Laufrollen 5 und 5a in Umdrehung setzten.

Auf diese Weise wird dank dem vorhandenen zusätzlichen Turbinenrad 23 die Energie des Arbeitmediumstroms H[tief1] zum zweiten Mal ausgenutzt, was die Zugkraft der Einrichtung vergrößert.

Die Schaufeln 15 und 25 sind derart angeordnet, dass sich die Turbinenräder 17 und 23 in entgegengesetzten Richtungen drehen. Die Achsen der Laufrollen 5, 5a sind in diesem Fall unter gleichem Winkel verschiedenen Vorzeichens zur Richtung des Arbeitsmediumstroms H eingestellt. Bei der entgegengesetzten Drehung der Turbinenräder 17 und 23 fehlt das Drehmoment, das ein Durchdrehen des Gehäuses 18a bewirkt.

In Fig. 8 sind das Turbinenrad 26 und das zusätzliche Turbinenrad 27, die sich bezüglich des Gehäuses 29 frei drehen, über das Ausgleichsgetriebe 30 miteinander verbunden.

Die Vergrößerung der Zugkraft an den Laufrollen 5 erfolgt durch Summieren der Drehmomente, die vom Turbinenrad 26 und dem zusätzlichen Turbinenrad 27 erzeugt werden.

Bei der Ausführungsvariante der Einrichtung mit nur einem Turbinenrad 33 (Fig. 9), erfolgt die Übertragung des Drehmomentes auf die Achsen 8 der Laufrollen 5 gleichfalls mittels des Ausgleichgetriebes 32, das es erlaubt, die Zugkraft an den Laufrollen 5 zu vergrößern.

In der in Fig. 10 abgebildeten Einrichtung gestattet es das

Vorhandensein des Zahnraduntersetzungsgetriebes 37, die Zugkraft an den Laufrollen 5 zu vergrößern. Zur Einstellung der Achsen 8 der Laufrollen 5 unter einem vorgegebenen Winkel [klein Beta] zur Richtung des Arbeitsmediumstroms befreit man die Muttern 42 von der Sicherungsmutter 44, schwenkt die Achsen 8 um den vorgegebenen Winkel [klein Beta] und befestigt sie in dieser Lage mittels der Muttern 42, 44.

Für die Bewegung der Einrichtung in schwer passierbaren Abschnitten oder in Abschnitten großer Steilheit kann die Regelung der Zugkraft und Geschwindigkeit ein wichtiger Faktor zur Vermeidung eines Rutschens der Laufrollen 5 sein.

Die Befestigung der Laufrollenachsen mittels Mutter 42 - Schraube 43 gestattet es, den Neigungswinkel [klein Beta] der Achsen 8 zur Richtung "H" des Arbeitsmediumstroms mit Hilfe einer Fernsteuerung oder aber automatisch beim Vorhandensein eines entsprechenden Systems von Gebern zu regeln, die Signale von den Änderungen des Bewegungsablaufs der Einrichtungen in den Rohrleitungen zu Stellmechanismen abgeben, die die Achsen 8 der Traglaufrollen um den erforderlichen Winkel schwenken, indem sie die Mutter 42 freigeben und dann

sie mit Hilfe der Sicherungsmutter 42 befestigen.

In der Ausführungsvariante der Einrichtung, die in Fig. 11 und 12 dargestellt ist, dreht das Kegelrad 48 des Turbinen- rads 47 das Kegelrad 49, die Welle 51, die Kegelräder 52, 53 und die Achse 54 und überträgt das Drehmoment auf die Führungslaufrollen 46.

Die gerade beschriebene Einrichtung kann sich im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen in der Rohrleitung entgegen dem Arbeitsmediumstrom mit maximaler Geschwindigkeit unter der Bedingung bewegen, dass die Achsen 54 und 56 der Laufrollen mit der Strömungsrichtung den Winkel 90 Grad bilden, bei welchem sich die Laufrollen 45, 46 geradlinig verschieben. Wird der Mitnehmer 55 um einen gewissen Winkel, der von 90 Grad verschieden ist, gedreht, so schwenken die Achsen 54 und 56 der Laufrollen 46 und 45 entsprechend um diesen Winkel, wobei sich die Laufrollen 45 und 46 über die Innenfläche der Rohrleitung nach einer Spirale verschieben und das Element 50a sich um seine geometrische Achse dreht, die mit der Längsachse des Gehäuses 50 zusammenfällt.

Bei der Bewegung nach einer Spirale vermindert sich die fortschreitende Geschwindigkeit der Einrichtung.

In Fig. 15, 16, 17 sind am Gehäuse 63 der Einrichtung die Zwischenglieder 62 mit Hilfe der Stellschraube 66 starr fixiert, derart, dass die Achsen 8 der Laufrollen 5 mit der Richtung "H" des Arbeitsmediumstroms einen Winkel "-[klein Beta]" bilden, was die Bewegung der Einrichtung entgegen der Richtung H des Arbeitsmediumstroms bedingt.

Bei der Bewegung der Einrichtung in Richtung "H" des Ar- beitsmediumstroms (Fig. 14) sind die Zwischenglieder 62 so fixiert, dass der Winkel zwischen der Achse 8 und der Richtung "H" des Arbeitsmediumstrom "+[klein Beta]" beträgt.

Im Falle einer starren Fixierung der Zwischenglieder 62 am Gehäuse 63 vollziehen die Laufrollen 5 bei der Bewegung der Einrichtung längs der Richtung "H" des Arbeitsmediumstroms und entgegen demselben eine Bewegung nach einer Spirale.

Wenn man die Stellschrauben 60 los dreht und die Laufrollen 5 von der starren Fixierung am Gehäuse 63 befreit, können diese sich mit ihren Zapfen 65 um die eigene Achse drehen.

Solche Laufrollen können sich bei der Bewegung der Einrichtung in Richtung "H" des Stromes selbst einstellen und wählen den Weg des geringsten Widerstandes bei der Bewegung. Der Vorteil dieser Laufrollen ist, dass sie Hindernisse in Form von Unebenheiten, Anhöhen an der Innenfläche der Rohrleitung sowie feste Fremdgegenstände, die zufällig in die Rohrleitung gelangen, umfahren können.

Die Bewegung der Einrichtung mit von der Fixierung freien Laufrollen 5 erfolgt geraddlinig.

Der Transport von Gütern in Rohrleitungen kann mit Hilfe von Lastbehältern (in der Zeichnung nicht dargestellt) erfolgen, die ein stromlinienförmiges Gehäuse besitzen, an dem Laufrollen angeordnet sind, deren Achsen mit der Richtung "H" des Arbeitsmediumstroms einen Winkel gleich 90 Grad bilden.

Die Lastbehälter können miteinander verbunden sein und einen Zug bilden, in den die vorgeschlagene Einrichtung die Funktion eines Zugfahrzeuges erfüllt.

Man kann auch einen geschlossenen Zug bilden, in dem neben den Lastbehältern auch erfindungsgemäße Einrichtungen (Zugfahrzeuge) eingefügt sind, um die gewünschte Bewegung zu gewährleisten.

Claims (11)

1. Einrichtung zur Förderung von Gütern in einer Rohrleitung mittels eines

Arbeitsmediumstrom, die ein Gehäuse mit Laufrollen enthält, welche an diesem mindestens

in zwei Reihen angebracht und bezüglich der Rohrleitungsachse radial verschiebbar angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (2) ein Turbinenrad (4) montiert ist, dessen Schaufeln (3) unter einem spitzen Winkel [Delta] zur Richtung des Arbeitsmediumstroms angeordnet sind, und dass die Achsen (8) jeder Laufrolle (5) mindestens einer Reihe mit diesem Turbinenrad mechanisch verbundne und zur Richtung des Arbeitsmediumstrom unter einem Winkel (klein Beta) eingestellt sind, dessen Größe entsprechend der Wahl der Bewegungsrichtung der Einrichtung im Arbeitsmediumstrom bestimmt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Bewegung der Einrichtung entgegen dem Arbeitsmediumstrom der Winkel (klein Beta) zwischen der Achse (8) jeder Laufrolle (5) und der Richtung des Arbeitsmediumstroms höchstens 30 Grad beträgt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (4) am Gehäuse (2) befestigt ist, und die Achsen (8) der Laufrollen (5) einer

Reihe über Zwischenglieder (6) ebenfalls mit dem Gehäuse (2) verbunden sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (17) am Gehäuse (18) drehbar in Bezug auf dieses angeordnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (8) jeder Laufrolle (5) einer Reihe mit dem Turbinenrad (4) über ein Zwischenglied (6) verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (18) an den entgegengesetzten Seiten desselben praktisch in der horizontalen Ebene je eine Schaufel (22) an jeder Seite derart befestigt ist, dass ihre Rückseiten nach oben und die Eintrittskanten dem Arbeitsmediumstrom entgegen weisen.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (18a) hinter dem Turbinenrad (17) in Richtung des Arbeitsmediumstroms ein zusätzliches Turbinenrad (23) drehbar in Bezug auf dieses Gehäuses und eine zusätzliche Reihe von Laufrollen (5a) angeordnet sind, deren Achsen über die Zwischenglieder (6) mit diesem zusätzlichen Turbinenrad verbunden sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (29) hinter dem Turbinenrad

(26) in Richtung des Arbeitmediumstrom ein zusätzliches Turbinenrad (27) drehbar in Bezug auf dieses Gehäuse angeordnet ist, das über ein Ausgleichgetriebe (30) mit diesem Turbinenrad (26) und den Achsen (8) der Laufrollen (5) einer Reihe verbunden ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad (33) mit den Achsen (8) der Laufrollen (5) einer Reihe über die Glieder einer kinematischen Kette verbunden ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (34) an dessen einer Seite praktisch in der horizontalen Ebene eine Schaufel (61) derart befestigt ist, dass ihre Rückseite nach oben und die Eintrittskante dem Arbeitsmediumstrom entgegen weist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied (62), welches die Achse (8) einer jeden Laufrolle (5) mit dem Turbinenrad (4) verbindet, ein Teil darstellt, das in einer zur Achse (8) der Laufrolle (5) querverlaufenden Ebene gebogen ist und an dem einen Ende eine Gabe (64) zur Befestigung dieser Achse und an dem anderen einen Zapfen (65) besitzt, der im Turbinenrad (4) während der Bewegung der Einrichtung in Richtung des Arbeitsmediumstroms drehbar um die eigene Achse (8) angeordnet und an demselben während der Bewegung der Einrichtung entgegen dem Arbeitsmediumstrom starr befestigt ist