DE60034933T2

DE60034933T2 - Vorrichtung

Info

Publication number: DE60034933T2
Application number: DE60034933T
Authority: DE
Inventors: Steve Smith; Simon Sykes
Original assignee: FTL Seals Technology Ltd
Current assignee: FTL Seals Technology Ltd
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2020-03-29
Also published as: NO322030B1; DE60034933D1; AU777281B2; WO2000058660A1; NO20014703L; CA2367771C; US7328475B2; EP1166010A1; NO20014703D0; EP1166010B1; CA2367771A1; AU3446800A; US20070174983A1; ATE363049T1

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein neues Gerät für die Verwendung in Verbindung mit Pipeline Reinigungs- und Überwachungssystemen.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein neuartiges Aufhängungssystem für die Verwendung in Bezug auf Pipeline-Molchgeräte, für Pipelines, die einen Durchmesser von wenigen 6 inch (15,24 cm) bis 56 inch (142,24 cm) aufweisen, auch wenn das System in Pipelines jeden Durchmessers passen könnte. Die Erfindung betrifft außerdem einen Pipeline-Molch mit einem Aufhängungssystem und ein Verfahren zum Reinigen und Überwachen einer Pipeline.
Sowohl Untersee- als auch Landpipelines für die Beförderung verschiedener Güter müssen häufig intern gereinigt und inspiziert werden. Dieses Verfahren, das als "Molchen" bekannt ist, wird dadurch ausgeführt, dass ein "Molch" in die Pipeline eingebracht wird. Der "Molch" weist normalerweise eine longitudinale Welle auf, an der zumindest eine Dichtungsscheibe und mindestens eine Führungsscheibe angebracht sind, die normalerweise paarweise, bestehend aus einer Dichtungsscheibe und einer Führungsscheibe an jedem Ende der Welle angeordnet sind.
In einem Entwässerungs-, RFO (ready for operations) oder Reinigungsmolch ist der Durchmesser der Dichtungsscheibe derart gewählt, dass ein formschlüssiger Eingriff zwischen den inneren Wänden der Pipeline und der äußeren Fläche der Dichtungsscheibe entsteht. Bewegt wird das Molchfahrzeug aufgrund des Güterflußes, z. B. Öl oder Gas, in der Pipeline gegen die Dichtungsscheibe. Demnach bewegt sich der Molch entlang der Pipeline, wobei die Dichtungsscheibe entlang der Seiten der Pipelinewand entlang kratzt, wodurch eine dichtende, reinigende und scheuernde Bewegung verursacht wird. Derartige Pipeline-Molchs werden beim Inbetriebnehmen und Stilllegen von Kraftstoffpipelines, und zum Reinigen verwendeter Pipelines, z. B. von Produktionspipelines verwendet.
Die gegenwärtige Pipelinereinigungstechnologie hat sich auf eine Molcheinheit verlassen, die über Abstandshalterringe entlang ihrer Längsachse verbunden sind. Das Gewicht des Molchs wird von "harten" Führungsscheiben oder, alternativ, individuellen gefederten Rädern getragen, während die Reinigung durch die "weichen" Dichtungsscheiben ausgeführt wird.
Die amerikanische Patentschrift US 288 7118 offenbart einen Molcheinheit, die mittels eines auf die Rückseite derselben einwirkenden Fluids durch eine Pipeline getrieben wird, um deren Inneres zu reinigen.
Inspektionsmolche arbeiten entlang ähnlicher Linien, aber, da es keine Notwendigkeit gibt, die Innenwände der Pipeline abzukratzen, können die Inspektionsmolche auf einzelnen gefederten Rädern angebracht sein, um einen anderen Antrieb auszuführen. Sie weisen üblicherweise eine longitudinale Welle auf, die mit einer oder mehreren Führungsscheiben ausgestattet ist und in ähnlicher Weise wie ein Reinigungsmolch angetrieben werden. Ein Inspektionsmolch ist außerdem mit einer Überwachungsausrüstung ausgestattet, wie beispielsweise Gleichlaufscheiben, Kilometerzählerräder, oder eine ndt (non destructive testing-zerstörungsfreies Test-) Messeausrüstung, um die Detektion von strukturellen Defekten in den Pipelines zu ermöglichen. Eine solche Überwachungsvorrichtung ist den Fachleuten wohl bekannt.
Dennoch weisen beide Arten von Molchen, die derzeit benutzt werden, den Nachteil auf, dass sie nicht konzentrisch entlang einer Pipeline laufen können. Bei den Reinigungsmolchen resultiert das in einer ungleichmäßigen Abnutzung der Führungs- und/oder Dichtungsscheiben. Auch bei einem Molch mit Rädern wird, da u. a., die Räder einzeln gefedert sind, das Gewicht des Molchs zu einem gegebenen Zeitpunkt nur von einem Teil der Räder getragen, bspw. nimmt, wenn der Molch entlang einer horizontalen Pipeline bewegt wird, der unterste Satz Räder den Hauptteil des Gewichts auf. Das verursacht, dass der Molch dezentriert läuft, und eine Ungleichmäßigkeit auf den Scheiben verursacht.
Um dieses „unter der Mittellinie" Laufen zu kompensieren, wurden bis jetzt die Dichtungsscheiben mit einer deutlichen Übergröße bezüglich des äußeren Durchmessers hergestellt. Dies ermöglicht einen dezentrierten Lauf und Abnutzung und Zug an der Scheibe, aber verursacht merkliche Reibung zwischen der Dichtungsscheibe und der Pipelinewand, und resultiert in einem unterschiedlichen Druck, der sich entlang der Dichtungsscheibe aufbaut. Dieser Druckunterschied wird effektiv dazu benutzt, um den Molch „anzutreiben", aber wenn die Reibung zu groß ist, wird der Druckunterschied unrealistisch hoch. Tatsächlich kann der Druckunterschied so hoch werden, dass ein Phänomen, das als „Verstopfen" bekannt ist, auftritt.
Es ist ein Ziel der Ausführungsbeispiele vorliegender Erfindung, die Abnutzung und die Reibung zu reduzieren, wodurch die Effizienz und die Lebensdauer des Molchs vergrößert werden. Eine Verringerung der Reibung zwischen Dichtungsscheiben und Rohrwand resultiert in einem niederen Druckunterschied entlang der Dichtungsscheibe, durch welchen der Molch das Rohr entlang getrieben wird.
Es ist ebenfalls ein Ziel der Ausführungsbeispiele vorliegender Erfindung mitzuhelfen, die Abnutzung an Rädern und Scheiben zu minimieren und zu vergleichmäßigen.
Darüber hinaus gibt es eine steigende Nachfrage, einen Molch herzustellen, der dazu ausgelegt ist, in Pipelines mit variierendem Durchmesser zu operieren, wie bspw. solchen, die als Teil der langen Asgard-Transportlinie in der norwegischen See verlegt sind.
Wir haben jetzt überraschenderweise eine neuartige Aufhängungseinheit gefunden, die für eine Verwendung mit einer Molchbaugruppe geeignet ist, und die die zuvor genannten Nachteile ausräumt oder verringert. Die Aufhängungseinheit erlaubt ebenfalls die Herstellung eines Molchs, der dazu ausgelegt ist, in multidiametralen Pipelines zu funktionieren. Zuvor gab es nur die Möglichkeit, einen Molch herzustellen, der bspw. auf 40 bis 42 inch (101,6 cm und 106,68 cm) angepasst werden kann, wobei jedoch das neuartige Aufhängungssystem eine Variation zwischen bspw. 28 und 42 inch (71,12 cm und 106,68 cm) ermöglicht, wie auch zwischen 10 und 16 inch (25,4 cm und 40,64 cm) und anderen Kombinationen von Pipelines mit zwei Durchmessern, die im Allgemeinen bei Untersee- und Landanwendungen gefunden werden.
Dementsprechend stellen wir gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung einen Pipeline-Molch bereit, der mit einem Aufhängungsystem für eine Molchwelle ausgestattet ist, wobei das genannte Aufhängungssystem mehrere Räder aufweist, wobei jedes Rad von einem jeweiligen radialen montierten Aufhängungsarm gelagert wird, der über einen Drehzapfen mit einer Aufhängungshalterung verbunden ist, wobei der Aufhängungsarm an einem Punkt entlang seiner Länge auch mit einem Zugstab verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugstab mit einer Gleitkolbenbaugruppe verbunden ist, die einen Kolben aufweist, der in einer Richtung parallel zu einer Achse der Molchwelle arbeiten kann, so dass das Aufhängungssystem eine im Wesentlichen konstante Radbelastung erzielt, so dass der Molch für den Einsatz in einer Pipeline mit mehreren Durchmessern geeignet ist, und die Drehachsen der Aufhängungsarme von der Querschnittsebene der Molchwelle versetzt sind, so dass der Molch auf seinem Weg durch ein Rohr rotiert.
Der in dem Aufhängungssystem der Erfindung verwendete Kolben kann jede bekannte konventionelle Kolbenart aufweisen, wie bspw. einen hydraulischen Kolben. Dennoch ist ein bevorzugter Kolben ein mit einer Feder beaufschlagter Kolben.
Die Rad- und Kolbenanordnung umfasst vorzugsweise mehrere Räder, wobei jedes Rad von einem radial montierten Aufhängungsarm getragen wird, der selbst an einem Kolbenbefestigungsblock über einen Kolbendrehzapfen befestigt ist. Der Aufhängungsarm ist drehbar mit einem Zugstab verbunden. Die Enden des Zugstabs sind distal mit dem Aufhängungsarm über einen Drehzapfen mit dem Kolben verbunden. Die Kolbenanordnung ist derart, dass der Kolben in eine Richtung bewegbar ist, die coplanar zu der Molchwelle verläuft. Demnach wird im Betrieb der Kolben im Allgemeinen in bspw. einer horizontalen Ebene wirken, und der Zugstab konvertiert die Kolbenbewegung in eine radiale Bewegung des Aufhängungsarms und folglich des Rads.
Der Kolben kann intern oder extern angebracht sein.
Ausführungsbeispiele vorliegender Erfindung stellen ein Molchaufhängungssystem bereit, das dazu ausgelegt ist, auf eine Molchwelle zu passen, und umfassen einen Molchkörper, der mit einer Vielzahl von Rädern ausgestattet ist, die dadurch charakterisiert sind, dass die Räder konzentrisch um eine Vorspannvorrichtung angebracht sind, die in eine Richtung wirkt, die coplanar zu der Molchwelle verläuft, und jedes Rad mit einem Aufhängungsarm verbunden ist, wobei jeder Aufhängungsarm für den Betrieb mit einer extern angebrachten Vorspanneinrichtung verbunden ist.
Wie im Vorausgehenden bemerkt, ist ein ausschlaggebender Vorteil der erfindugnsgemäßen Aufhängungseinheit, dass sie einen zentrierten Lauf des Molchs ermöglicht. Der zentrierte Lauf wird dadurch erreicht, dass jedes einzelne Rad im Endeffekt mit einer konstanten Belastung beaufschlagt ist, wobei die Summe der Gesamtbelastung von allen Rädern größer ist als das Gewicht des Molchs, wodurch der Molch in dem Rohr zentriert wird. Mit einem konventionell gefederten Rad kann die Last signifikant erhöht werden, wenn der Durchmesser des Rohrs reduziert wird und führt normalerweise zu einem Versagen der Radlager, Kugellagerabdeckung, etc. Aber mit unserer neuartigen Aufhängungseinheit, die einen federbeaufschlagten Kolben umfasst, wird in Zusammenhang mit der Geometrie des Aufhängungsarms die Feder zusammengedrückt, wobei ein Anstieg in der Kraft verursacht wird, aber eine kontrollierte Belastung des Rads erreicht wird. Demnach ist es ein spezieller Aspekt der Erfindung, eine Molchaufhängungseinheit bereitzustelllen, die eine im Wesentlichen konstante Radlast aufweist. In einem speziell bevorzugten Ausführungsbeispiel stellen wir eine Aufhängungseinheit bereit, in welcher die Radlast zwischen den Grenzen von 400 Newton und 13.000 Newton gehalten werden kann. Das heißt z. B., dass die Radlast in einem Rohr mit 28 inch (71,12 cm) Durchmesser zwischen 4.000 und 7.000 Newton liegt; für einen Rohr mit einem Durchmesser von 42 inch (106,68 cm) liegt die Radlast zwischen 6.000 und 10.000 Newton.
Für ein Rohr mit einem Durchmesser von 10 inch (25,4 cm) wird die Radlast zwischen 400 Newton und 1.500 Newton liegen; für ein Rohr mit einem Durchmesser von 16 inch (40,64 cm) wird die Radlast zwischen 500 Newton und 2.000 Newton liegen.
Die Radlast kann, abhängig von u. a. der Art und Einstellung des Aufhängungssystems, variiert werden. Das heißt im Fall eines federbelasteten Kolbens, kann die Federrate abhängig von jeder Anwendung variiert werden. Falls sich das Gewicht des Molchs bspw. durch das Anfügen von Teilen ändert, können die Federn eingestellt werden, wodurch die Federrate verändert wird. Demnach kann bspw. die Federrate zwischen 10 und 70 Newton/mm, vorzugsweise zwischen 20 und 60 Newton/mm liegen. Darüber hinaus kann die Radlast verändert werden, wenn die Feder eingestellt ist. Die Federvorspannung besteht bspw. in einer Federrate von 50 Newton/mm und einer Vorlast von 27,5 mm und kann zwischen 20 und 50 mm liegen im Fall eines 28 bis 42 inch (71,12 cm bis 106,68 cm) Systems. Eine bevorzugte Anordnung ist abhängig von der Anwendung variabel.
Die Aufhängung kann durch die Justierung der Position des Zugstabs Drehpunkts an dem Aufhängungsarm eingestellt werden. Demnach kann der Drehpunkt abhängig von u. a. dem Molchgewicht und der von dem Molch erwarteten Arbeit, und von Allem, was sich einem Fachmann erschließt, geändert werden. Die Geometrie der Zugstabverbindung mit dem Aufhängungsarm kann ebenfalls abhängig von der Anwendung variiert werden, obwohl sie mit der Federrate in Verbindung steht. Bspw. gibt es eine maximale kontinuierliche Radlast für ein bestimmtes Rad und die Geometrie ist durch die Anpassung der Federraten „im Gleichgewicht". Da die Aufhängungsarme der Radanordnung von der Achse der Molchwelle versetzt sind, kann die Radanordnung, und dementsprechend der Molch, rotieren während er ein Rohr entlang fährt. Dies hat den Vorteil, dass über die Länge der Zeit gesehen jedes Rad die maximale Last erfährt und, umso wichtiger, sie minimiert und dadurch den Verschleiß an den Dichtscheiben ausgleicht. Der Grad des Versatzes kann abhängig von dem Einsatzgebiet des Molchs variieren, aber bspw. kann die Aufhängungseinheit um zwischen 1° und 3° von der Molchwellenachse und vorzugsweise um 2° von der Molchwellenachse versetzt sein.
Die Anzahl der Räder, die in einer Aufhängungseinheit der Erfindung vorgesehen sind, können abhängig von der Größe und dem Gewicht des Molchs variieren. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Molch mit mindestens zwei Radeinheiten ausgestattet, die jeweils eine erfindungsgemäße Aufhängungseinheit aufweisen, bspw. einem Satz Vorder- und einem Satz Hinterräder. Dennoch können für spezielle Molche mehr als zwei Radsätze verwendet werden. Außerdem kann jeder Radsatz eine beliebige Anzahl von Rädern aufweisen, vorzugsweise können pro Satz bis zu 8 Räder getragen werden, obwohl die Anzahl entsprechend den Abmaßen des Molchs variieren kann. Alle Räder einer einzigen Anordnung sind vorzugsweise über einen entsprechenden Kolben verbunden, obwohl es durchaus im Rahmen der Erfindung ist, dass einige der Räder konventionell befestigt sind. Die Räder sind üblicherweise derart angeordnet, dass ein Rad mit einem anderen Rad auf seiner gegenüberliegenden Seite der Welle befestigt ist. Alternativ, falls eine ungerade Anzahl von Rädern verwendet wird, können die Räder auch asymmetrisch angeordnet sein.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Molch vorgesehen mit zwei Sätzen von Rädern, im Wesentlichen an jedem Ende einer Molchwelle. Wir haben herausgefunden, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn der Molch mit mindestens zwei Radbaugruppen betrieben wird, um die Ebene einer ersten Radbaugruppe von der Ebene zu versetzen, in welcher die Räder einer zweiten Baugruppe betrieben werden. Mit dem Ausdruck Rad sind alle konventionell bekannten Räder, Rollen, Kugeln, etc. und andere bekannte Alternativen umfasst.
Der Zugstab, der in dem Aufhängungssystem der Erfindung verwendet wird, kann ein Drehschloss umfassen. Die Drehschlösser können separat an der Aufhängung vorgesehen sein. Gemäß einem Aspekt der Erfindung stellen wir ein Drehschloss für die Verwendung in Verbindung mit einer Zustange und einem Aufhängungssystem wie hier im Vorhergehenden beschrieben vor.
Entsprechend einer weiteren Eigenschaft der Erfindung stellen wir einen Pipeline-Molch bereit, der eine Aufhängungseinheit wie im Vorhergehenden beschrieben, aufweist.
Der neuartige Molch mit Rädern ist u. a. dadurch vorteilhaft, dass in allen Betriebsräumen der Molch die Mittellinie beibehält, im Gegensatz zu den konventionell bekannten Molchen. Demnach kann er in Konsequenz den Verschleiss der Scheiben reduzieren und ausgleichen und die Effizienz erhöhen. Demnach können gemäß einem Aspekt der Erfindung auch konventionell verwendete Scheiben in das Molchsystem aufgenommen sein. Solche Scheiben umfassen gewöhnlicherweise im Wesentlichen kreisförmige Polyurethan-Scheiben, wobei „harte" Scheiben verwendet werden, um den Molch zu tragen, und „weiche" Scheiben verwendet werden, um die innere Fläche des Rohr abzukratzen. Dennoch kann es für die Verwendung in Rohren mit zwei Durchmessern vorteilhaft sein, eine zusammenfaltbare Scheibe zu verwenden, so dass die Scheibe bspw. zusammen- oder entfaltet werden kann, um der Dimension des Rohrs Rechnung zu tragen.
Die Effizienz eines Entwässerungsmolchs kann in verschiedenen Arten gemessen werden. Ein Entwässerungsmolch kann in Verbindung mit einem hygroskopischen Material, wie bspw. einem Glykol, z. B. Ethylenglykol, verwendet werden, wobei das Glykol oft als „Stöpsel" zwischen den Scheiben eingefangen ist. Demnach besteht eine Möglichkeit, die Effizienz eines Entwässerungsmolchs zu messen, indem man die Wasseraufnahme von Glykol misst. Im Allgemeinen ist die Effizienz umso niedriger, bspw. aufgrund von Verschleiß an den Scheiben und einem Versatz, je größer die Wasseraufnahme des Glykols ist. Konventionellerweise umfasst ein Entwässerungsmolch einen Zug von z. B. 6 Molchen hintereinander. Normalerweise ist das Glykol zwischen Molch 1 und Molch 2 (Glykol 1); Molch 2 und Molch 3 (Glykol 2); und Molch 3 und Molch 4 (Glykol 3); eingefangen, wobei Glykol 1 das meiste Wasser aufnimmt. Ein typisches Beispiel des Wassergehalts von Glykol nach einem Entwässerungslauf ist:
Glykol 1: 30% w/w Wasser
Glykol 2: 5% w/w Wasser
Glykol 3: 1% w/w Wasser
Die Feststellung des Wassergehalts kann durch die Verwendung konventioneller Techniken, die allgemein bekannt sind, bspw. der Karl-Fischer-Titration, ausgeführt werden.
Dennoch kann durch die Verwendung des Aufhängungssystems gemäß vorliegender Erfindung die Effizienz verstärkt werden. Demnach ist für einen Zug von 6 Molchen mit dem erfindungsgemäßen Aufhängungssystem der Wassergehalt von Glykol folgendermaßen:
Glykol 1: 5% w/w Wasser
Glykol 2: 2% w/w Wasser
Glykol 3: 0,5% w/w Wasser
Wir stellen insbesondere einen Pipeline-Molch mit einer Entwässerungseffizienz zwischen 0,1 und 1% w/w Wasser in Glykol, vorzugsweise 0,2 bis 0,8% w/w Wasser und noch vorteilhafterweise 0,4 bis 0,6% w/w, bspw. 0,5% w/w bereit.
Es ist eine besonders vorteilhafte Eigenschaft vorliegender Erfindung, dass ein Pipeline-Molch, der ein Mittellinienaufhängungssystem verwendet, bei einem minimalen Differentialdruck und mit hoher Effizienz arbeiten kann.
Es ist deshalb eine weitere Eigenschaft der Erfindung, dass wir einen wie im Vorhergehenden beschriebenen Pipeline-Molch bereitstellen können, der eine Entwässerungseffizienz von 0,5% w/w von Wasser in Glykol und einen Differentialdruck von 0,5 bar oder weniger aufweist. Der Differentialdruck liegt vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,5 bar, noch vorteilhafter zwischen 0,2 und 0,4 bar, bspw. bei 0,3 bar.
Es ist aus dem Stand der Technik wohl bekannt, dass, wenn ein Pipeline-Molch im Inneren einer Pipeline anhalten soll, sich ein erhöhter Druck in Richtung der Flussrichtung aufbauen kann, um ein Weiterbewegen des Molchs zu veranlassen.
Der angelegte Druck kann hoch sein und es ist wesentlich, dass die Dichtungsscheiben des Molchs derart ausgebildet sind, dass der erhöhte Druck nicht in einem Kippen resultiert und einen Vorbeifluss des Antriebsmediums erzeugt, was in einem kompletten Verlust der Antriebskraft resultiert.
Der Druck, an welchem die Dichtungsscheiben anfangen umzukippen, ist bekannt als „Kippdruck". Der Kippdruck ist normalerweise für einen Fachmann gegeben durch ein Vielfaches des Differentialdrucks. Bspw. ist ein 10facher Kippdruck normal.
Es ist eine Eigenschaft dieser Erfindung, dass, wenn man sie mit konventionellen Hochinterferenz-/Hochdifferentialdruckmolchausbilden vergleicht, ein größeres Vielfaches des Kippdrucks zum Differentialdruck erreicht werden kann.
Dies resultiert in dem Vorteil, dass einerseits die Dichtungsscheibe einem höheren Kippverhältnisvielfachem widerstehen kann (wodurch die Wahrscheinlichkeit des Kippens und des Festfahrens reduziert wird), und/oder die Antriebsscheibe eine leichtere Konstruktion aufweisen kann als das zitierte Beispiel mit dem 10fachen Vielfachen, was in einem geringeren absoluten Kippdruckwert resultiert, der, bei einer Anwendung in einer Pipeline mit unterschiedlichen Querschnitten, ein leichteres Falten ermöglicht, wenn in ein Rohr mit geringerem Durchmesser eingetreten wird.
Es ist deshalb noch eine weitere Eigenschaft der Erfindung, dass wir einen Pipeline-Molch, wie hier im Vorhergehenden beschrieben, bereitstellen, der einen Umklappdruck von 5 bar oder weniger aufweist.
Der Kippdruck liegt vorzugsweise zwischen 2 und 5 bar, noch bevorzugter zwischen 2 und 4 bar, bspw. 3 bar.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung können zwei oder mehr Molche miteinander verbunden werden. Ein solcher verbundener Molch ist dadurch vorteilhaft, da er u. a. das Überbrücken des Molchs über Leerräume in der Pipeline unterstützt. Die Molche können in jeder beliebigen konventionellen Art miteinander verbunden werden, z. B. mittels Kugelgelenk und Steckachse, was ermöglicht, dass sie relativ zueinander drehbar gelagert sind.
Entsprechend einer weiteren Eigenschaft der Erfindung stellen wir ein Verfahren zum Reinigen einer Pipeline bereit, das beinhaltet, dass ein Molch, wie im Vorhergehenden beschrieben, zumindest einmal läuft entlang einer Pipeline.
Erfindungsgemäß können wir also auch ein Verfahren bereitstellen, einen Fehler in einer Pipeline zu detektieren, das einen Messmolch, wie im Vorhergehenden beschrieben, umfasst, der mindestens einmal eine Pipeline entlangfährt.
Optional kann ein erfindungsgemäßer Molch derart ausgebildet sein, dass er als Reinigungsmolch und als Messmolch gleichermaßen wirkt.
In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel kann der erfindungsgemäße Messmolch mit einem konventionellen Detektorsystem ausgestattet sein, wie bspw. Messscheiben, Kilometerräder, etc., die es ermöglichen, dass der Molch als Detektormolch verwendet werden kann und es ermöglichen, dass semi-intelligente Reinigungsmolche hergestellt werden können.
Die Erfindung wird im Folgenden mittels zweier Beispiele illustriert und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnung, aber das Prinzip der Erfindung bleibt das gleiche für alle Rohrdurchmesser.
A zeigt eine Mittellinienaufhängungsgeometrie für eine 28 bis 42 inch (71,12 cm bis 106,68 cm) Aufhängung;
B zeigt die Aufhängungsgeometrie für verschiedene Positionen inklusive nominale Laufpositionen für 42 inch (106,68 cm) und 28 inch (71,12 cm);
C ist ein Graph der Radlast gegen die Aufhängungsarmbiegung für ein 28 inch bis 42 inch (71,12 cm bis 106,68 cm) Aufhängungssystem; und
D ist ein Graph einer Radlast gegen eine Aufhängungsarmbiegung für ein 10 inch bis 16 inch (25,4 cm bis 40,64 cm) Aufhängungssystem.
1 ist ein Querschnitt entlang der vertikalen Achse A-A der Aufhängungseinheit, die in 2 gezeigt wird;
2 ist eine Rückansicht der erfindungsgemäßen Aufhängungseinheit;
3 ist ein Querschnitt eines Molchs, der mit zwei Radeinheiten ausgestattet ist, die jeweils eine erfindungsgemäße Aufhängungseinheit aufweisen;
4 ist ein Querschnitt der Aufhängungseinheit, die mit Verbindungselementen zwischen den Scheiben und der Kolbenbaugruppe ausgestattet ist;
5 ist ein Querschnitt einer hohlen Aufhängungseinheit eines Molchs;
6 ist ein Querschnitt einer alternativen Rad- und Kolbenanordnung der hohlen Aufhängungseinheit; und
7 ist eine schematische Darstellung eines Molchzugs in einer Pipeline.
1 zeigt eine Radbaugruppe (5) mit einem Rad (9), das drehbar an einem Aufhängungsarm (10) angebracht ist. Der Aufhängungsarm (10) ist drehbar an dem Gehäusebefestigungsblock (11) angebracht. Der Aufhängungsarm (10) ist außerdem mit einem Zugstab (12) ausgestattet, wobei der Zugstab (12) mit eines Dreh schlosses (12a) ausgestattet ist und drehbar mit einem Ende (13) mit dem Aufhängungsarm (10) und mit dem anderen Ende (14) mit dem Kolbenbefestigungsblock (11a) verbunden ist. Das Ende (14) des Zugstabs (12) ist mit dem Gehäuse über eine Kolbenbaugruppe (15) gleitbar verbunden, wobei die Kolbenbaugruppe eine Feder (16) aufweist, die an einem Kolbenschaft (17) angebracht ist, wobei die Feder (16) sich an einer fixierten Trennwand (18) der Kolbenkammer (19) abstützt und gegen die andere gleitbar gelagerte Trennwand (20) der Kammer (19) vorgespannt ist.
2 zeigt eine Vielzahl von radial angeordneten Rädern (9), die jeweils drehbar von einem Aufhängungsarm (10) gehalten werden, wobei der Aufhängungsarm (10) mit einem Kolben (17) über einen Zugstab (12) verbunden ist.
3 zeigt einen Pipelinereinigungsmolch (1), der eine longitudinale Welle (2), radial angebrachte Reinigungsscheiben (3 und 4) und an dem vorderen Ende (7) und dem distalen Ende (8) der Schafts (2) Radbaugruppen (5 und 6) aufweist.
4 zeigt eine Kolbenbaugruppe (15) eines Pipelinereinigungsmolchs (1), die mit Vorrichtungen (23) ausgestattet ist, die ermöglichen, dass der Kolben (15) mit der Scheibe (3) in Eingriff geht. Die Eingriffsvorrichtung (23) der Scheibe umfasst einen Druckstab (24), der an dem Kolben (15) angebracht ist, wobei der Druckstab (24) drehbar mit einem Arm (25) verbunden ist. Das distale Ende (26) des Arms (25) ist mit einer Scheibeneingriffsplatte (27) ausgestattet. Optional kann die Scheibeneingriffsplatte (27) kann optional drehbar an dem Arm (25) angebracht sein.
Die 5 und 6 zeigen eine Radbaugruppe (5) mit einem Rad (9), das drehbar an einem Aufhängungsarm (10) angebracht ist. Der Aufhängungsarm (10) ist drehbar an einem Gehäusebefestigungsblock (11) befestigt. Der Aufhängungsarm (10) ist außerdem mit einem Zugstab (12) ausgestattet, wobei der Zugstab (12) mit einer Drehklemme (12a) ausgestattet ist und drehbar mit einem Ende (13) des Aufhängungsarms (10) und an dem anderen Ende (14) mit einem Kolbenbefestigungsblock (11a) verbunden ist. Das Ende (14) des Zugstabs (12) und die Kolbenbefestigung sind gleitbar in einem Gehäuse über eine Kolbenbaugruppe (15) verbunden, wobei die Kolbenbaugruppe eine Feder (16) aufweist, die in einem Kolbengehäuse befestigt ist, wobei die Feder (16) sich gegen eine feste Trennwand (18) des Kolbengehäuses abstützt und gegen die andere gleitbare Trennwand (20) des Kolbengehäuses vorgespannt ist, wobei die gleitbare Trennwand als ein Teil des Kolbenbefestigungsblocks (11a) ausgebildet ist. Das Kolbengehäuse (19) ist an einer inneren Fläche (5)/äußeren Fläche (6) (21) des Molchgehäuses (22) angeordnet.
Im Betrieb spannt der Kolben den Zugstab und demnach das Rad, damit dieses eng an der Wand eines Rohrs mit kreisförmigem Durchmesser anliegt.
Unter Bezugnahme auf 6 sind mehrere Molche gezeigt, die entlang einer Pipeline in einem Zug laufen. Im Allgemeinen ist der Raum zwischen den vier führenden Molchen mit einem Entwässerungsmittel ausgestattet, wie bspw. Glykol, während der Raum zwischen den drei nachfolgenden Molchen mit Luft gefüllt ist. Das Glykol nimmt Wasser auf, das die erste Dichtungsscheibe passiert u. s. w., so dass zu dem Zeitpunkt, zu dem das Wasser den letzten Glykolstöpsel erreicht, die Wasseraufnahme minimiert ist.
Beispiel 1
Aufhängungsgeometrie und Kraftberechnung für ein typisches 28 bis 42 inch (71,12 cm bis 106,68 cm) System
A zeigt eine Mittellinienaufhängungsgeometrie

Anmerkung: Punkt B ist eingeschränkt auf eine horizontale Bewegung durch die innere Kolbenbaugruppe, während der Arm um Punkt O dreht.

W = Kraft an dem Rad/an den Rädern	a = effektive Verbindungslänge 75,8765
	mm
R = Last an Drehklemme	1 = Gesamtarmlänge
F = Feder (Kolbenkraft)	φ = Winkel zwischen Drehklemme und
	Kolben CL
Qh = horizontale Kraft auf die Befesti	θ = Winkel zwischen Drehung zu Kör
gung	perbefestigungspunkt CL
Qv = vertikale Kraft auf die Befestigung	Ψ = Winkel zwischen Arm CL und Kol
	ben CL
	α = Unterschied zwischen θ und φ;
	konstant = 8,7175°

Aufnahmemoment, um Position O für Verbindung AO W·1·CosΨ = R·a·Sin(θ + φ) a) löst man nach R horizontal an B auf, erhalten wir: R·Cosφ = F b)oder R = F/Cosφ c)substituiert man c) in a), erhält man W·1·Cosφ = F/Cosθ aSin (θ + Φ)
Umordnung ergibt W = F·a·Sin(θ + Φ)/CosΨ/CosΦ d)
Vereinfachung ergibt W = F·k wobei k = Sin(θ + Φ)/1/CosΨ/CosΦ e)
Unter Bezugnahme auf Tabelle 2 und Berechnen von k, erhält man NBθ = Ψ – 8,7175°s. Tabelle 1
Analog können wir unter Bezugnahme auf unten dargestellter Tabelle 2 die Radlast unter Bezugnahme auf die Aufhängungsgeometrie berechnen, die in einer Verlängerung eines 10 inch bis 16 inch (25,4 cm bis 40,64 cm) System auftritt.
Für jeden speziellen Bereich von Rohrgrößen bleibt die Berechnungsart die gleiche, aber die Werte ändern sich.
Die Berechnungen für das 28 inch bis 42 inch (71,12 cm bis 106,68 cm) und 10 inch bis 16 inch (25,4 cm bis 40,64 cm) System werden als einzige Beispiele gegeben.
s. Tabelle 2
Von den oben genannten Optionen ist nur die 50 N/mm-Feder geeignet, um in die räumlichen Vorgegebenheiten des Molchgehäuses zu passen. Mit dieser Federstärke wird das Gewicht von 7.500 N in einem Bereich von 42 inch (106,68 cm) getragen, aber nur zu 72% bei 28 inch (71,12 cm). Aber da das tatsächliche Gewicht des Fahrzeugs bekannterweise jetzt insgesamt 1,00 kg oder 5.000 N pro Modul beträgt, ist die Konfiguration auch bei 28 inch (71,12 cm) passend. Statt mit einer maximalen Federvorspannung betrieben zu werden, wurde 27,5 mm gewählt, da dies besser passt, um das tatsächliche Fahrzeuggewicht zu tragen. Die letzte Spalte zeigt die Auswirkung auf die Radlast, wenn die Federn auf ihre maximale Vorspannungs einstellung von 40 mm justiert sind. C zeigt die Daten aus Tabelle 1 in grafischer Form.
Beispiel 2
Materialauswahl für ein Aufhängungsmodul eine typisches 28 bis 42 inch (71,12 cm bis 106,68 cm) Aufhängungssystem
Hauptgehäuse der Module
Das gewählte Material für das Hauptgehäuse der Aufhängungsmodule ist über einen Mandrell (DOB) Zylinderröhre gezogen, Bezug ASTM A513 grade 1206. Die Zugröhre hat eine Zugstärke von 585 N/mm². Die anderen Komponenten, aus denen das Gehäuse hergestellt ist, sind BS 970: 080 M50 (EN 43A).
Das fertig gestellte Gehäuse ist überall phosphatiert und auf der äußeren Fläche mit Xylan 1070 beschichtet.
Kolben
Das Material für den Kolben ist BS 970: 080 M50. Der Kolben umfasst eine Hauptröhre und einen angeschweißten Flansch aus dem gleichen Material. Der fertig gestellte Kolben ist phosphatiert und mit Xylan 1070 beschichtet.
Aufhängungsverbindungsmechanismus
Die Mehrzahl der Aufhängungsverbindungskomponenten sind aus BS 970: 708 M40 hergestellt, welches hitzebehandelt auf eine Kondition R ist. Dies ergibt eine Zugstärke von 700/850 N/mm² und einen Härtegrad von 201/255 HB. Die Bestandteile, die nicht aus diesem Material hergestellt sind, sind die Aufhängungsarme, da für diese gefordert ist, dass sie eine einfache Fabrikation ermöglichen, sie sind hergestellt aus BS 970: 080 M40 (EN 8). Alle Aufhängungsverbindungskomponenten sind phosphatiert und mit Xylan 1070 beschichtet.
Aufhängungsfedern
Die Feder und alle Arbeitsparameter wurden an unseren gewählten Federhersteller weitergeleitet. Die Diskussion zeigte, dass die Federn aus einem BS 1429: 735 A 50 hergestellt werden sollten, der gehärtet und getempered wird auf 48/50 HRC.
Nach der Hitzebehandlung werden die Federn kugelgestrahlt und zinkbeschichtet und passiviert.
Radbaugruppe
Die Radbaugruppenkomponenten sind aus Edelstahl AISI No 303 (Hub) und 316 (Rest) hergestellt.
Edelstahl 303 wurde gewählt, da er nicht magnetisch ist, wenn er in einer Inspektionsfahrzeugübung verwendet wird, während Edelstahl 316 aufgrund seiner besonderen Widerstandsfähigkeit gegen Seewasser gewählt wurde.
Das Radmaterial ist ein Polyurethan, das eine Härte zwischen 92 bis 95 Shore A aufweist.
Die Kugellagerelemente sind abgedichtete Einheiten und eine rotierende Labyrinthdichtung aus Edelstahl Ref 1.4310 ist an zwei Orten angeordnet.

Claims

Pipeline-Molch (1), der mit einem Aufhängungssystem für eine Molchwelle (2) ausgestattet ist, wobei das genannte Aufhängungssystem mehrere Räder (9) aufweist, wobei jedes Rad von einem jeweiligen radial montierten Aufhängungsarm (10) gelagert wird, der über einen Drehzapfen mit einer Aufhängungshalterung verbunden ist, wobei der Aufhängungsarm an einem Punkt entlang seiner Länge auch mit einem Zugstab verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugstab mit einer Gleitkolbenbaugruppe verbunden ist, die einen Kolben aufweist, der in einer Richtung parallel zu einer Achse der Molchwelle arbeiten kann, so dass das Aufhängungssystem eine im Wesentlichen konstante Radbelastung erzielt, so dass der Molch für den Einsatz in einer Pipeline mit mehreren Durchmessern geeignet ist, und die Drehachsen der Aufhängungsarme von der Querschnittsebene der Molchwelle versetzt sind, so dass der Molch auf seinem Weg durch ein Rohr rotiert.
Pipeline-Molch nach Anspruch 1, wobei die Aufhängungsarme (10) zwischen 1° und 3° von der Molchwellenachse versetzt sind.
Pipeline-Molch nach Anspruch 2, wobei die Aufhängungsarme (10) um 2° von der Molchwellenachse versetzt sind.
Pipeline-Molch nach Anspruch 1, wobei die Kolbenbaugruppe einen federbelasteten Kolben aufweist.
Pipeline-Molch nach Anspruch 1, wobei die Kolbenbaugruppe intern montiert ist.
Pipeline-Molch nach Anspruch 1, wobei der Molch (1) ein Inspektionsmolch ist.
Pipeline-Molch nach Anspruch 1, wobei die Kolbenbaugruppe auch mit einem Scheibeneingriffsmittel versehen ist.
Pipeline-Molch nach Anspruch 1, der mit wenigstens einer Dichtungsscheibe und wenigstens einer Führungsscheibe versehen ist und einen hohen Entwässerungswirkungsgrad hat.
Pipeline-Molch nach Anspruch 8, wobei der Molch (1) einen Differentialdruck von 0,5 bar oder weniger hat.
Pipeline-Molch nach Anspruch 1, der mit wenigstens zwei Radbaugruppen ausgestattet ist.
Pipeline-Molch nach Anspruch 10, wobei die Räder (9) einer Radbaugruppe rotatorisch von den Rädern der zweiten Baugruppe versetzt sind.
Pipeline-Molch nach Anspruch 1, der als Überwachungsmolch ausgelegt ist.
Pipeline-Molch nach Anspruch 1, der mit wenigstens einer Dichtungsscheibe und wenigstens einer Führungsscheibe ausgestattet ist und einen Kippdruck von 5 bar oder weniger hat.
Pipeline-Molch nach Anspruch 8 oder 13, wobei die Dichtungsscheibe zusammenklappbar ist, so dass der Molch in Rohren mit mehreren Größen eingesetzt werden kann.
Verfahren zum Reinigen einer Pipeline, das das Leiten eines Pipeline-Molches nach einem der vorherigen Ansprüche durch eine Pipeline beinhaltet.
Verfahren zum Erkennen eines Defekts in einer Pipeline, das das Leiten eines Pipeline-Molches nach einem der Ansprüche 1 bis 14 durch eine Pipeline beinhaltet.
Pipeline-Molch nach Anspruch 1, der als Reinigungsmolch und als Überwachungsmolch ausgelegt ist.
Pipeline-Molch nach Anspruch 1, wobei jeder Zugstab mit einem Spannschloss versehen ist.
Pipeline-Molch nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Molch so gestaltet ist, dass er mit wenigstens einem weiteren Molch gekoppelt werden kann.