DE2816216A1

DE2816216A1 - Inspektionssonde fuer rohrleitungen

Info

Publication number: DE2816216A1
Application number: DE19782816216
Authority: DE
Inventors: Ian Smith
Original assignee: British Gas Corp
Current assignee: British Gas PLC
Priority date: 1978-04-12
Filing date: 1978-04-14
Publication date: 1979-10-18
Also published as: NL7803892A; NL174296C; NL174296B; DE2816216C2

Description

Inspektionssonde für Rohrleitungen *
Die Erfindung bezieht sich auf Rohrleitungs-Inspektionssonden, die in eine Rohrleitung aus ferromagnetischem Material eingeführt werden können und durch die Strömung des Mediums in der Rohrleitung befördert werden, um Defekte bzw. Schadstellen in der Rohrleitungswand festzustellen.
Inspektionssonden derjenigen Gattung, auf die sich die Erfindung insbesondere bezieht, umfassen gewöhnlich ein System zum Halten einer Anzahl von Defekt-Ermittlungsvorrichtungen, z.B. Magnetflußsensoren, die während der Bewegung der Sonde entlang der zu prüfenden Rohrleitung so angeordnet und eingerichtet sind, daß sie Signale entsprechend der resultierenden Anderung der magnetischen Eigenschaften der Rohrleitung erzeugen. Diese Defekt-Anzei ges i gnal e können nachfolgend in Daten interpretiert werden, die dem mechanischen und physikalischen Zustand der Rohrleitung entsprechen.
Einige Haltesysteme für Ermittlungsvorrichtungen, die bisher versucht wurden, verwenden große schwere gegossene Metallschuhe, die am Körper der Inspektionssonde angebracht sind und in Berührung mit der Rohrwand federvorgespannt sind (es handelt sich im typischen Fall um zwölf Schuhe mit je zwanzig an ihnen befestigten Sensoren). Diese Anordnung leidet * Engl.: "Pipeline inspection vehicle" oder "pipeline pig" aber unter vielen Nachteilen insofern, als ein dynamisches Abheben der schweren Schuhe an jeder Umfangsschweißnaht der Rohrleitungsabschnitte groß und von langer Dauer ist, und das Gewicht jedes Schuhes fördert eine mechanische Beschädigung des Schuhes oder der Schuhhalterungen, insbesondere in den für Abzweigrohre vorgesehenen Ausschnittsbereichen der Rohrwandung. Außerdem läuft mindestens ein Schuh entlang der Längsschweißnaht der Rohrleitung, was zu einem statischen Abheben einer großen Anzahl von Sensoren führt. Da ferner die Krümmung jedes Schuhs festgelegt ist, kann er sich nicht den Anderungen in der Rohrwandkrümmung, verursacht durch Anderungen in der Wanddicke von verschiedenen Abschnitten der Rohrleitung, anpassen. Diese Anderungen führen außerdem zu einem statischen Abheben der Sensoren. Um ferner eine volle Abdeckung des Umfangs der Rohrwandung zu erreichen, sind normalerweise zwei gestaffelte Reihen von Schuhen erforderlich, und dies führt zu Schwierigkeiten in der Signalinterpretation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes System zum Halten der Defekt-Ermjttiungsvorrichtungen einer Inspektionssonde für Rohrleitungen zu schaffen.
Erfindungsgemäß ist bei einer Rohrleitungs-Inspektionssonde zum Ermitteln von Defekten in Rohrleitungswänden ein System zum Halten einer Vielzahl von Defekt-Detektormodulen mit einer Vielzahl von Schlitten- oder Kufeneinheiten vorgesehen, auf denen die Detektorvorrichtungen angebracht sind, ferner ein Ringbauteil, der im Abstand um die Sonde herum angeordnet und mit dieser verbunden ist, wobei der Ringbauteil die Schlitten- oder Kufeneinheiten in Umfangsrichtung nebeneinander trägt, sowie eine Einrichtung zum Verbinden des Ringbauteils mit dem Körper der Sonde, wobei jede Schlitten- oder Kufeneinheit zwei oder mehr Verbindungsglieder aufweist, die schwenkbar gelenkig miteinander verbunden sind, wobei das eine dieser Verbindungsglieder einen Detektormodul trägt, während das diesem entfernt gelegene Verbindungsglied schwenkbar mit dem Ringbauteil verbunden ist, sowie eine Federeinrichtung, die bei Gebrauch der Sonde zumindest das den Detektormodul tragende Verbindungglied nach außen drückt, derart, daß dieses federnd nachgiebig an der Innenoberfläche der Rohrleitungswand anliegt.
Vorzugsweise besteht jede Schlitten- oder Kufeneinheit aus zwei Verbindungsgliedern in Form von dünnen Platten, wobei eine erste Platte derselben einen Detektormodul auf ihrer Unterseite trägt und mit dem einen Ende über eine Scharniereinrichtung schwenkbar mit dem einen Ende der zweiten Platte verbunden ist, die ihrerseits wiederum an ihrem anderen Ende über eine weitere Scharniereinrichtung mit dem Ringbauteil schwenkbar verbunden ist. Die Federeinrichtung besteht vorzugsweise aus einer Blattfeder, die durch eine Einrichtung etwa in der Mitte ihrer Länge am Ringbauteil befestigt ist und deren freie Arme bei Gebrauch der Sonde in der Rohrleitung gebogen werden, um jeweils an einer der Gelenkplatten anzugreifen, wodurch der sowohl auf die erste als auch auf die zweite Gelenkplatte zur Einwirkung gebrachte, nach außen gerichtete Federdruck die vordere und hintere Kante der ersten Gelenkplatte gegen die Innenoberfläche der Rohrleitungswand drückt.
Es versteht sich, daß die Federspannungszufuhr zum ersten und zweiten Verbindungsglied eingestellt werden kann, um der Vorder- und Hinterkante der ersten Verbindungsplatte die gleiche oder eine unterschiedliche Vorspannung zu geben.
Vorzugsweise greift an der zweiten Gelenkplatte der entsprechende freie Arm der Blattfeder an einer Stelle im wesentlichen in der Mitte seiner Längsabmessung an, während an der ersten Verbindungsplatte der entsprechende freie Arm der Blattfeder an deren hinterem Ende vorzugsweise durch eine dort vorgesehene Ausnehmung hindurch angreift. Der Sensormodul kann in einem Bereich der ersten Platte befestigt werden* der etwa in der Mitte der Längsabmessung derselben liegt.
Die Scharniereinrichtungen können jede beliebige Form haben, z.B. können sie je aus einem bekannten Stiftscharnier bestehen, obwohl sie vorzugsweise, und zwar wegen des geringeren Aufwandes, je aus einem kurzen Stück eines flexiblen Materials bestehen können, das zwischen Teilen der Verbindungsplatten und des Ringbauteils befestigt ist.
Die Mittel zum Verbinden des Ringbauteils mit der Sonde umfassen Einrichtungen zum freien Halten desselben um den Sondenkörper herum, wobei diese Einrichtungen jede geeignete Form haben können, z.B. ein Zugglied, das zwischen dem Ringbauteil und dem Sondenkörper verbunden ist, obwohl vorzugsweise die Haltereinrichtung aus einer Vielzahl von miteinander in Eingriff stehenden Bolzen-Schlitz-Verbindungsvorrichtungen besteht, die separat zwischen einem Teil des Sondenkörpers und dem Ringbauteil angeordnet sind und bei Gebrauch der Sonde dem Ringbauteil und dessen zugeordneten Schlitten- oder Kufeneinheiten die Möglichkeit geben, entlang der Rohrleitung mit der Sonde befördert oder gezogen zu werden, aber außerdem um den Sondenkörper herum frei gehalten zu werden, so daß sich der Ringbauteil in einer radialen Ebene senkrecht zur Längsachse der Sonde bewegen kann, um innerhalb der Bohrung durch die kombinierte Wirkung der federnd angebrachten Schlitten-oder Kufeneinheiten, die an der Innenoberfläche der Rohrleitung anliegen, zentriert zu werden.
Mindestens drei Bolzen-Schtitz-Verbindungsvorrichtungen sind vorgesehen, von denen jede einen sich radial nach außen erstreckenden Bolzen, der an einem Körperteil der Sonde befestigt ist, sowie einen in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz in einem sich axial erstreckenden Flanschteilstück des Ringbauteils aufweist, wobei der Schlitz bei Gebrauch der Sonde locker auf dem Bolzen sitzt, so daß der Ringbauteil, wie vorerwähnt, um den Sondenkörper herum frei gehalten ist.
Die Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wisdergehenden Zeichnung erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Inspektionssonde für Rohrleitungen, bei der ein Rohrleitungsdefekt-Ermittlungssystem gemäß der Erfindung vorgesehen ist, die Fign. 2 und 3 in Perspektive eine praktische Ausführungsform eines Teils des Ermittlungssystems und Fig. 4 einen schematischen Teilschnitt durch eine Verbindungseinrichtung zwischen dem Ermittlungssystem und dem Sondenkörper.
Die Rohrleitungs-Inspektionssonde nach Fig. 1 besteht allgemein aus einem Körper 1, der von mindestens sechs federvorgespannten kräftigen Magnetsegmenten 2 mit Polstücken 3 umgeben ist, die ein relativ starkes Magnetfeld im Bereich der zu prüfenden Rohrleitungswand 4 induzieren. Die magnetischen Kraftlinien sind innerhalb der ferromagnetischen Rohrleitungswand festgehalten, doch wenn ein Fehler oder Defekt auftritt, so befindet sich dort ein höheres Leckfeld, das durch Sensoren in einer Vielzahl von Detektormodulen 5 ermittelt wird. Wie aus den Fign. 2 und 3 hervorgeht, trägt die Sonde einen geflanschten Ring 6,auf dem eine Vielzahl von Schlitten- oder Kufeneinheiten 7 (im typischen Fall sechzig Einheiten auf einer Sonde mit einem Durchmesser von etwa 610 mm) angebracht ist, die je einen Modul 5 tragen. Jeder Modul weist einen Behälter 8 mit einer Anordnung von vier Sensoren 9 auf, die in Ausnehmungen 11 in einem Behälter-Verschlußbauteil 12 sitzen.
Bei einer Alternativanordnung kann das Magnetfeld in der Rohrleitungswand durch Magnete 13 in Ausnehmungen 14 in jedem Behälter 8 induziert werden.
Jede Schlitten- oder Kufeneinheit weist eine erste Platte 15 und eine zweite Platte 16 auf, die an die erste Platte durch einen flexiblen Bauteil, z.B. einen Gummi- oder Gummigewebe-Scharnierstreifen 17, schwenkbar anscharniert ist. Die zweite Platte 16 ist an den geflanschten Ring 6 durch einen ähnlichen Scharnierstreifen 18 anscharniert. Eine entsprechend geformte Blattfeder 19 ist an dem geflanschten Ring 6 an einer Stelle etwa in der Mitte seiner Längsabmessung mittels eines Befestigungsbauteils 21 befestigt.
Beim Gebrauch der Sonde (wie dargestellt) liegt ein Arm 22 der Feder 19 an der zweiten Platte 16 an, während ein weiterer Arm 23 mit der ersten Platte 15 über einen Schlitz im äußeren freien Ende 25 derselben in Wirkverbindung steht.
Die Module 5 sind an der Unterseite der Platte 15 mit Schrauben 26 befestigt, wobei die Sensoren oben liegen, so daß sie sich in unmittelbarer Nähe der Rohrleitungswand befinden, aber durch die Platte 15 geschützt sind, die so dünn wie nur irgend möglich gemacht wird.
Damit das gesamte Detektorsystem bei Gebrauch frei gehalten werden kann, ist mindestens jedes zweite Magnetsegment 2 und vorzugsweise jedes der sechs Segmente mit einem sich nach außen erstreckenden Bolzen 27 versehen, der lösbar an den Segmenten befestigt ist. Mit jedem Bolzen steht ein entsprechender Schlitz aus einer entsprechenden Anzahl von Längsschlitzen 28 im geflanschten Ring 6 in Wirkverbindung. Die Schlitze sind natürlich in Umfangsrichtung um den geflanschten Ring herum ausgerichtet, damit der Ring mit seinen zugeordneten Sensorschlitten oder -kufen entlang der Rohrleitung ohne merkliches Spiel gezogen werden kann, aber in einer Ebene im rechten Winkel zur Achse der Sonde schwimmen kann, so daß er sich selbst innerhalb der Rohrleitungsbohrung zentriert, insbesondere dann, wenn die Sonde durch ein gekrümmtes Teilstück der Rohrleitung hindurch gelangt.
Beim Betrieb der Sonde, angenommen, ihre Bewegung durch die Rohrleitung verlaufe in Richtung des Pfeiles A in der Zeichnung, ist die Vorderkante der Verbindungsplatte 15 effektiv in Berührung mit der Rohrleitungswand 4 durch den Federdruck vorgespannt, der durch den Federarm 22 auf die Verbindungsplatte 16 zur Einwirkung kommt, während die Hinterkante der Verbindungsplatte 15 durch den Federarm 23 in Kontakt mit der Wand 4 gedrückt wird. Auf diese Weise wird die gesamte Länge der Verbindungsplatte 15 in Kontakt mit der Rohrwand gehalten.
Die Schlitten oder Kufen liegen um den Umfang der Rohrleitungswand herum genügend dicht beieinander,um eine volle Abdeckung für die Inspektion sicherzustellen. Das Schlitten-oder Kufensystem nimmt kleine änderungen im Rohrleitungsdurchmesser auf, und die Schlitten oder Kufen sind so angeordnet, daß sie leicht über Schweißnähte und andere derartige Hinternisse hinweglaufen und ihre normale Betriebslage innerhalb einer kurzen Strecke irgendwelcher Abzweig-Ausschnitte oder Störung in der Rohrleitung wiedererlangen. Für eine optimale Empfindlichkeit liegen die Sensoren so dicht wie möglich an der Oberfläche, und sie befinden sich genügend dicht beieinander, d.h. sie haben eine Trennung im Bereich von fünf bis zehn Millimeter um den gesamten Umfang herum damit kein Fehlermerkmal von bedeutender Größe verloren geht. Darüber hinaus wird die Orientierung der'Sensoren relativ zur Rohrleitungswand sowohl in Biegungen als auch in geraden Rohren beibehalten.

Claims

Patentansprüche q$ Inspektionssonde für Rohrleitungen zur Ermittlung von Defekten in Rohrleitungswänden, mit einem System zum Tragen einer Vielzahl von Detektormodulen zur Ermittlung der Defekte, dadurch gekennzeichnet, daß das Defekt-Ermittlungssystem eine Vielzahl von Schlitten- oder Kufeneinheiten, die je einen der Detektormodule tragen, ferner einen frei schwebend gelagerten Ringbauteil, der um die Sonde herum im Abstand von dieser angeordnet ist, eine Einrichtung zum Verbinden de-s Ringbauteils um den Körper der Sonde herum sowie eine Einrichtung zum schwenkbaren Verbinden der Schlitten- oder Kufeneinheiten mit dem Ringbauteil in Umfangsrichtung nebeneinander um den Ringbauteil herum aufweist, wobei jede Schlitten- oder Kufeneinheit (7) zwei oder mehr Bindeglieder aufweist, die schwenkbar miteinander verbunden sind, wobei das eine der Bindeglieder einen Detektormodul (5) trägt, während das diesem Bindeglied entfernt gelegene Bindeglied schwenkbar mit dem Ringbauteil verbunden ist, und daß Federeinrichtungen (19) vorgesehen sind, die bei Verwendung der Sonde unabhängig angeordnet sind, um die Vorder- und Hinterkante des den Detektormodul tragenden Bindegliedes so nach außen zu drücken, daß diese federnd nachgiebig an der Innenoberfläche der Rohrleitungswand (4) anliegen.
2. Inspektionssonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schlitten- oder Kufeneinheit (7) mit zwei Bindegliedern in Form von dünnen Platten (15, 16) ausgestattet ist, von denen die erste Platte (15) einen Detektormodul (5) auf ihrer Unterseite trägt und am einen Ende über eine Scharniereinrichtung (17) mit dem einen Ende der zweiten Platte (16) schwenkbar verbunden ist, die ihrerseits wiederum an ihrem anderen Ende über eine weitere Scharniereinrichtung (18) mit dem Ringbauteil (6) schwenkbar verbunden ist.
3. Inspektionssonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung aus einer Blattfeder (19) besteht, die durch eine etwa in der Mitte zwischen ihren Enden angeordnete Einrichtung (21) am Ringbauteil (6) befestigt und so angeordnet ist, daß jeder ihrer freien Arme (22, 23) biegbar und mit der jeweiligen Verbindungsplatte (15 bzw. 16) in Wirkverbindung bringbar ist, derart, daß ein durch die Federeinrichtung (19) sowohl der ersten als auch der zweiten Verbindungsplatte (15, 16) auferlegter, nach außen gerichteter Druck die Vorder- und Hinterkante der ersten Verbindungsplatte (15) gegen die Innenoberfläche der Rohrleitungswand (4) drückt.
4. Inspektionssonde nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der zweiten Verbindungsplatte (16) der eine freie Arm (22) der Blattfeder (19) an einer Stelle etwa in der Mitte ihrer Länge angreift, während an der ersten Verbindungsplatte (15) der andere freie Arm (23) der Blattfeder (19) an deren hinterem Ende (25) angreift.
5. Inspektionssonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektormodul (5) in einem Bereich der ersten Platte (15) befestigt ist, der etwa in der Mitte der Längsabmessung derselben liegt.
6. Inspektionssonde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scharniereinrichtung (17, 18) aus einem kurzen Stück von flexiblem Material besteht, das zwischen Teilen der Verbindungsplatten (15, 16) bzw. des Ringbauteils (6) befestigt ist.
7. Inspektionssonde nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Verbinden des Ringbauteils (6)- um den Sondenkörper (1) herum aus einer Vielzahl von ineinandergreifenden Bolzen-Schlitz-Vorrichtungen (27, 28) besteht, wobei der Bolzen (27) und der Schlitz (28) jeder dieser Vorrichtungen jeweils an einem Teil des Sondenkörpers (1) und des Ringbauteils (6) vorgesehen sind, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß bei Gebrauch der Sonde der Ringbauteil (6) und dessen zugeordnete Schlitten- bzw.

Kufeneinheiten (7) entlang der Rohrleitung mit der Sonde befördert werden, aber außerdem frei um die Sonde herum so verbunden sind, daß sich der Ringbauteil (6) und die Einheiten (7) in einer radialen Ebene senkrecht zur Längsachse der Sonde bewegen können, um so durch die kombinierte Wirkung der federnd nachgiebig befestigten Schlitten- oder Kufeneinheiten (7), die an der Innenoberfläche der Rohrleitung (4) anliegen, zentriert zu werden.
8. Inspektionssonde nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei aus Bolzen und Schlitz bestehende Verbindungsvorrichtungen (27, 28) vorgesehen sind, von denen jede die Form eines sich radial nach außen erstreckenden Bolzens (27), der am Körperteil (1) der Sonde befestigt ist, und eines in Umfangsrichtung ausgerichteten Schlitzes (28) hat, der in einem sich axial erstreckenden Flanschteilstück des Ringbauteils (6) eingeformt ist und bei Verwendung der Sonde locker auf dem Bolzen (27) sitzt, so daß der Ringbauteil (6) frei um den Sondenkörper (1) herum gehalten ist.
9. Inspektionssonde nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Defekt-Detektormodul (7) aus einem Behälter (8) besteht, der eine Reihe von Magnetflußsensoren (9) aufnimmt, die in Umfangsrichtung mit Bezug auf die Achse der Sonde in einem Abstand zwischen fünf und zehn Millimeter zwischen jedem Sensor (9) angeordnet sind.