DE2751968C3

DE2751968C3 - Injektorkopf zum Einleiten eines mit Schleifmittel beladenen Gasstromes in eine Pipeline

Info

Publication number: DE2751968C3
Application number: DE2751968A
Authority: DE
Inventors: Bela Lee San Leon Tex. Watson
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1976-11-22
Filing date: 1977-11-21
Publication date: 1981-10-22
Also published as: GB1591456A; JPS6031835Y2; JPS583990U; JPS5389270A; FR2371273B1; ES464328A1; DE2751968B2; FR2371273A1; IT1090940B; US4055025A; BE861019A; NL182866B; NL7712806A; NL182866C; DE2751968A1; CA1069309A

Description

Die Erfindung betrifft einen Injektorkopf zum Einleiten eines mit einem Schleifmittel beladenen, zu einer Wirbelbewegung veranlaßten Gasstromes in eine zu reinigende Pipeline, der ein stirnseitig abgeschlossenes Einlaßende, ein mit dem einlaßseitigen Ende der Pipeline verbindbares Auslaßende, einen Gaseinlaß, innerhalb des Kopfes stromabwärts von dem Gaseinlaß angeordnete Leiteinrichtungen und eine in Axialrichtung eingeführte und über die Leiteinrichtungen hinausreichende Schleifmittelinjektorleitung aufweist, über die Schleifmittel in den Kopf stromabwärts von den Leiteinrichtungen einbringbar ist.

Ein bekannter Injektorkopf dieser Art (US-PS 73 687) hat am Einlaßende einen Innendurchmesser, der größer als derjenige der Pipeline ist und der sich zum Auslaßende des Kopfes hin über ein kegelstumpfförmiges Zwischenstück auf den Pipelinedurchmesser verjüngt. Als stirnseitiger Abschluß des Kopfeinlaßendes ist eine fest angebrachte Stirnwand vorgesehen, durch die vier Gaszuleitungsrohre und drei Schleifmittelinjektorleitungen in zur Kopflängsachse paralleler Richtung hindurchgefuhrt sind. Die Mittelpunkte der Gaszuleitungsrohre liegen auf einem dem Pipelinedurchmesser entsprechenden Kreis. Vor der Mündung jedes Gaszuleitungsrohrs sitzt eine eigene Bügeiförmige Leiteinrichtung. Die Schleifmittelinjektorleitungen durchdringen die Stirnwand in gleichen Winkelabständen auf einem Kreis, dessen Durchmesser kleiner als der der Pipeline LsL Sie enden kurz vor der kegelstumpfförmigen Verjüngung des Injektorkopfes, damit das aus ihnen austretende Schleifmittel-Gas-Gemisch von den eine Wirbelbewegung ausführenden Gasströmen erfaßt und in der kegelstumpfförmigen Verjüngung komprimiert wird.

Weil beim Reinigen der Pipeline der Pipelineauslaßdruck P2 gleich dem Atmosphärendruck ist und die Geschwindigkeit dem Druck umgekehrt proportional ist, ist der Einlaßdruck ^pi größer als der Auslaßdruck P2, während die Geschwindigkeit V\ am Einlaßende kleiner als die Geschwindigkeit V2 am Auslaßende ist. Die im Einzelfall zu wählenden Geschwindigkeiten variieren mit dem Pipelinedurchmesser. Die Austrittsgeschwindigkeit V₂ darf jedoch nicht so groß sein, daß am Auslaßende der Pipeline übermäßig Metall abgetragen wird. Um angesichts der dadurch bedingten relativ kleinen Treibgasgeschwindigkeit Vi im Einlaßteil der Pipeline auch dort eine ausreichende Reinigung zu erzielen, wird das Schleifmittel stoßweise eingeblasen. Dabei steigt zunächst der Druck am Pipelineeinlaß in wenigen Minuten vom Atmosphärendruck auf P\. Eine den niedrigeren Drücken während dieser Zeitdauer entsprechende niedrige Treibgasdichte führt zu einer hohen Treibgasgeschwindigkeit am Einlaß. Dann beginnt eine Stabilisierung der Strömung; der Einlaßdruck steigt an; die Geschwindigkeit nähert sich dem niedrigeren stationären Wert. Die Reinigungswirkung nahe dem Einlaß nimmt ab. Das Einbringen von Schleifmittel wird gestoppt. Nachdem die Schleifmittelcharge das Pipelineauslaßende verlassen hat, läßt man den Pipelinedruck auf den Atmosphärendruck absinken.

Dann wird das Arbeitsspiel wiederholt, bis die Reinigung über die volle Länge der Pipeline hinweg durchgeführt ist. Mittels der jedem Gaszuleitungsrohr zugeordneten Leiteinrichtung werden die einzelnen Treibgasströme auf Kosten der Eintrittsaxialgeschwindigkeit und des statischen Einlaßdruckes auf eine spiralförmige Bewegungsbahn umgelenkt. Das Schleifmittel trifft in den Einlaßbereichen der Pipeline unter spitzem Winkel auf die Pipelinewand. Damit soll dort die mit der niedrigeren Eintrittsgeschwindigkeit verbundene geringere Reinigungswirkung verstärkt werden; es soll eine möglichst gleichförmige Reinigung der Gesamtlänge der Pipeline sichergestellt sein.

Die mit dem bekannten Injektorkopf zu erzielende Tangentialkomponente des Treibgases ist jedoch relativ klein. Außerdem muß der bekannte Injektorkopf zum Reinigen mittels Molchen oder Pigs von der Pipeline zwecks Einbringen der Molche oder Pigs jedesmal abmontiert und anschließend wieder aufgesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Injektorkopf mit besonders guter Reinigungswirkung zu schaffen, der während Probeläufen und beim Reinigen mit Molchen oder Pigs von der Pipeline nicht abgenommen zu werden braucht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gaseinlaß in der Mantelfläche des rohrförmig ausgebildeten Injektorkopfes mündet, daß die Leiteinrichtungen von einer kreisförmigen Leitplatte gebildet sind, die einen im wesentlichen mit dem Innendurchmes-

ser des Injektorkopfes übereinstimmenden Durchmesser hat und eine Mittelöffnung aufweist, die von mehreren Flügeln umgeben ist, mittels deren das über den Gaseinlaß mit einer Radialkomponente eingeleitete und durch die Flügel hindurchtretende Gas spiralförmig zu den Kopfwänden hin richtbar ist, und die Leitplatte einen dem Strömungsquerschnitt des Gaseinlasses äquivalenten Strömungsquerschnitt hat, und daß die einzige Schleifmittelinjektorleitung durch die Mittelöffnung der Leitplatte hindurchreicht sowie mit der io um Leitplatte und dem ein Verschlußorgan bildenden stirnseitigen Abschluß am Einlaßende zu einer von dem Injektorkopf abnehmbaren Einheit verbunden ist. Der Injektorkopf nach der Erfindung kann auch beim Einbringen von Molchen oder Pigs mit der Pipeline verbunden bleiben. Für diesen Zweck braucht einfach nur die aus Schleifmittelinjektorleitung, Leitplatte und Verschlußorgan bestehende Einheit abgezogen zu werden. Außerdem wird dem Treibgasstrom eine vergleichsweise große Tangentialbewegungskomponente vermittelt

Die Leitplatte kann zweckmäßig sechs Flügel aufweisen, die einen gegenseitigen Abstand von ungefähr 60° haben. Die Flügel sind vorteilhaft von der vorderen Stirnseite der Leitplatte in einem Winkel von ungefähr 45° abgebogen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt eines bevorzugten Injektorkopfes nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der F i g. 1,

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der F i g. 2,

F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der F i g. 2, und

F i g. 5 eine schematische perspektivische Darstellung des Injektorkopfes, die die Geschwindigkeitsvektoren des eingeblasenen Trägergases erkennen läßt.

F i g. 1 zeigt einen typischen Injektorkopf //. Der Kopf //besteht aus einem rohrförmigen Kopfteil 1, in dessen Mantelfläche ein Gaseinlaß 3 für Treibgas vorgesehen ist, über den Gas in den Kopf mit einer Radialkomponente einleitbar ist. Der Gaseinlaß 3 ist zweckmäßig so geneigt, daß seine Längsachse mit der Lotrechten einen Winkel von ungefähr 30° bildet. Eine kreisförmige Leitplatte 5, deren Durchmesser im wesentlichen der gleiche wie der Innendurchmesser des Kopfteils 1 ist, sitzt in dem Kopfteil 1 stromabwärts von dem Gaseinlaß 3. Die Leitplatte weist eine Mittelöffnung auf, durch die eine einzelne Schleifmittelinjektorleitung 7 hindurchreicht. An ihrem anderen Ende erstreckt sich die Leitung 7 durch ein stirnseitiges Verschlußorgan 9 hindurch. Die Injektorleitung 7 ist an der Leitplatte 5 und dem Verschlußorgan 9 befestigt, so daß diese Elemente als Einheit aus dem Kopfteil 1 herausgenommen v/erden können. Infolgedessen kann das Kopfteil 1 an der Pipeline angebracht werden, um Molche oder Pigs durch das Kopfteil 1 hindurch einzuführen, ohne den Injektorkopf H von der Pipeline abzuschrauben. Das stromabwärtige Ende des Injektorkopfes //ist bei 11 mit einem Außengewinde versehen, den Kopf H an Pipelines von unterschiedlichem Durchmesser anpassen zu können, indem mit Innengewinde ausgestattete Obergangsstücke und/oder abgekröpfte Flanschfittings benutzt werden. Die Leitplatte 5 weist mehrere Flügel 15 auf, die um die Mittelöffnung dieser Platte herum verteilt sind. Typischerweise ist die Lekplatte 5 mit sechs Flügeln ausgestattet, die einen gegenseitigen Abstand von 60° haben. Die Flügel 15 sind in Bereichen 13 von der vorderen Stirnseite der Leitplatte 5 in einem Winkel von ungefähr 45° mit Bezug auf die Waagrechte abgebogen, um das Treibgas spiralförmig gegen die Rohrwand zu richten. Die mit den Flügeln 15 versehene Leitplatte hat einen Strömungsquerschnitt, der demjenigen des Treibgaseinlasses 3 äquivalent ist.

F i g. 5 stellt eine Skizze des Injektorkopfes dar, in der die Eintritts- und Austrittsgeschwindigkeitsvektoren des Treibg-ises angegeben sind. Der Geschwindigkeitsvektor am Einlaß V, wird von einer Radialkomponente V,, und einer Axialkomponente V_B gebildet, was darauf zurückzuführen ist, daß der Gaseinlaß 3 mit der Lotrechten einen Winkel von 30° bildet. Das Treibgas nimmt eine große Tangentialgeschwindigkeit an, wenn es sich der Leitplatte 5 nähert und durch diese hindurchläuft.

_ Der Injektorkopf-Austrittsgeschwindigkeitsvektor Vo ist daher dieJSumme einer relativ großen Tangentialkomponente Ve₀ und einer der Pipeline-Eintriusgeschwindigkeit entsprechenden Axialkomponente V_zo.

Der Injektorkopf überlagert dem Axialstrom des Treibgases eine zusätzliche Tangentialbewegung, die das Mischen von Treibgas und Schleifmittel fördert und bewirkt, daß das Schleifmittel unter einem spitzeren Winkel auf die Pipelineinnenwand auftrifft. Die Reinigung, die am Anfang der_ Pipeline mit einer niedrigen Axialge_schwindigkeit V_a und einer Tangentialkomponente Ve, erfolgt, ist äquivalent derjenigen am Ende der Leitung mit einer großen, rein axialen Geschwindigkeit.

Der beschriebene Injektorkopf gestattet es daher auf besonders einfache Weise, die Reinigung am Einlaßende einer Pipeline zu verbessern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Injektorkopf zum Einleiten eines mit einem Schleifmittel beladenen, zu einer Wirbelbewegung veranlaßten Gasstromes in eine zu reinigende Pipeline, der ein stirnseitig abgeschlossenes Einlaßende, ein mit dem einlaßseitigen Ende der Pipeline verbindbares Auslaßende, einen Gaseinlaß, innerhalb des Kopfes stromabwärts von dem Gaseinlaß angeordnete Leiteinrichtungen und eine in Axialrichtung eingeführte und über die Leiteinrichtungen hinausreichende Schleifmittelinjektorleitung aufweist, über die Schleifmittel in den Kopf stromabwärts von den Leiteinrichtungen einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß (3) in der Mantelfläche des rohrförmig ausgebildeten Injektorkopfes (H) mündet, daß die Leiteinrichtungen von einer kreisförmigen Leitplatte (5) gebildet sind, die einen im wesentlichen mit dem Innendurchmesser des Injektorkopfes übereinstimmenden Durchmesser hat und eine Mittelöffnung aufweist, die von mehreren Flügeln (15) umgeben ist, mittels deren das über den Gaseinlaß (3) mit einer Radialkomponente eingeleitete und durch die Flügel (15) hindurclitretende Gas spiralförmig zu den Kopfwänden hin richtbar ist, und die Leitplatte einen dem Strömungsquerschnitt des Gaseinlasses (3) äquivalenten Strömungsquerschnitt hat, und daß die einzige Schleifmittelinjektorleitung (7) durch die Mittelöffnung der Leitplatte (5) hindurchreicht sowie mit der Leitplatle (5) und dem ein Verschlußorgan (9) bildenden stirnseitigen Abschluß am Einlaßende zu einer von dem Injektorkopf (H) abnehmbaren Einheit verbunden ist.

2. Injektorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitplatte (5) sechs Flügel (15) aufweist, die einen gegenseitigen Abstand von ungefähr 60° haben.

3. Injektorkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (15) von der vorderen Stirnseite der Leitplatte (5) in einem Winkel von ungefähr 45° abgebogen sind.