EP0918574A1 - Pipe cleaning apparatus for oil or gas pipelines - Google Patents

Pipe cleaning apparatus for oil or gas pipelines

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Publication number
EP0918574A1
EP0918574A1 EP97928390A EP97928390A EP0918574A1 EP 0918574 A1 EP0918574 A1 EP 0918574A1 EP 97928390 A EP97928390 A EP 97928390A EP 97928390 A EP97928390 A EP 97928390A EP 0918574 A1 EP0918574 A1 EP 0918574A1
Authority
EP
European Patent Office
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cleaning device
shield
pipe cleaning
pressure
pipe
Prior art date
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Granted
Application number
EP97928390A
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German (de)
French (fr)
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EP0918574B1 (en
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Christian Geppert
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Transglobal Ltd
Original Assignee
Transglobal Ltd
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Publication date
Application filed by Transglobal Ltd filed Critical Transglobal Ltd
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Publication of EP0918574A1 publication Critical patent/EP0918574A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0918574B1 publication Critical patent/EP0918574B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/04Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
    • B08B9/053Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved along the pipes by a fluid, e.g. by fluid pressure or by suction
    • B08B9/055Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved along the pipes by a fluid, e.g. by fluid pressure or by suction the cleaning devices conforming to, or being conformable to, substantially the same cross-section of the pipes, e.g. pigs or moles
    • B08B9/0553Cylindrically shaped pigs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/04Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
    • B08B9/053Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved along the pipes by a fluid, e.g. by fluid pressure or by suction
    • B08B9/055Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved along the pipes by a fluid, e.g. by fluid pressure or by suction the cleaning devices conforming to, or being conformable to, substantially the same cross-section of the pipes, e.g. pigs or moles
    • B08B9/0551Control mechanisms therefor

Definitions

  • the invention relates to a pipe cleaning device for petroleum and gas pipelines which have deposits, for example in the form of paraffins, which device is pushed through the pipeline with a liquid flow for cleaning purposes, the device having a shield which has one or more openings for a passing liquid flow forms in order to form an intended flow resistance in the pipeline, the shield being coupled to a braking device and having a cleaning device on its front side.
  • Oil companies and suppliers are therefore endeavoring to develop pipe cleaning devices that can be transported over long distances by a liquid flow without any cable or hose connections, whereby the liquid flow can be opposed by a pressure of 40 to 60 bar.
  • a brochure from GIRARD INDUSTRIES INC., 6531 North Eldridge Pkwy, Houston, TX 77041-3507 shows in a brochure from 1994 so-called "cleaning pigs", which consist of two plate-like plastic disks between which cleaning brushes are pressed radially outwards on a connector . The whole structure is moved forward with a liquid flow in the pipe to be cleaned, although some designs can also be moved in both directions. The plate-like discs push and pull the brushes in between to scrape dirt off the pipe wall.
  • the device consists of a sealing body, which can be rotated in the direction of flow mounted cleaning head with nozzles to remove solids such as wax from the inner tube wall.
  • a brake device is attached to the sealing body, which presses radially with brake shoes against the pipe wall so as to prevent the movement of the
  • This pressure difference is used to provide the nozzles with a liquid jet via internal by-pass lines and to set the cleaning head in rotation.
  • the U.S. patent shows 4,920,600 a pipe cleaning device consisting of a cleaning head with scrapers widening radially against the direction of flow.
  • the cleaning head is axially fixed to a support body designed as a tube plug, which has two sealing plates, each consisting of a plurality of mutually movable elements, in order to transmit pressure surges driven by the flow to the cleaning head.
  • a disadvantage of the devices listed here is that they are limited to small incrustations and deposits because they simply get stuck in thicker layers of deposits. Furthermore, the thickness of the deposits to be encountered cannot be predicted easily. For this reason, the
  • the object of the invention is to provide a safe pipe cleaning device for petroleum or gas pipelines.
  • This object is achieved with the characteristics of independent claim 1, in that the braking device has at least one clamping element, that currently adheres to the pipe wall and moves relative to the braking device in order to displace a secondary liquid with this movement, which is braked via at least one throttle point and thus determines the speed between the shield and the pipe wall.
  • Braking energy is released by throttling to a secondary liquid flow, which heats up the pipe cleaning device and transfers the heat to the passing liquid flow and the environment via the device.
  • Another advantage is that some of the braking forces are coupled to the feed rate in such a way that the braking force also increases with the speed of the pipe cleaning device in the pipeline. It is therefore sufficient to stop the flow of liquid
  • Dismantle water jet cutting at a distance in front of the sign into portable lumps or chips Because the feed rate is limited to small values despite the relatively high pressure drop across the shield, nozzle jets can cut away the deposits down to the bottom of the pipe wall due to the low speed fluctuations.
  • the braking force is made up of three possible components: possible machining forces on the cleaning head in front of the shield, the sum of the sliding friction forces between the pipe cleaning device and the pipeline against the feed direction, and at least one partial braking force coupled with a certain feed speed. While the
  • the partial braking force which is dependent on the feed speed, compensates for fluctuations of the first two in accordance with their throttle characteristics, in terms of the pressure force and
  • Feed rate are coupled.
  • an approximate dependence on the square of the feed speed can be generated for the partial braking force. This disproportionate dependency means that with relatively small changes in the feed rate, large ones Differences in the partial braking force are generated to compensate for disturbances.
  • the clamping element which determines the feed rate based on the force to be compensated, is as safe as possible, i.e. be connected to the pipe wall without slippage. It is therefore necessary to generate a sufficiently large radial force between the clamping elements and the tube wall in order to achieve momentary adhesion of the contact surface of a clamping element. Since the pressure on the contact surfaces cannot be increased arbitrarily due to inadmissible deformations on the inner pipe wall and because there are limits to the generation of large constant radial forces with fluctuating inner pipe diameters, it is advantageous to connect several
  • a first possibility is to design clamping elements as rotating rollers pressed radially against the pipe wall, which in turn, with their rotation, displace a secondary liquid in predetermined volumes and to brake the resulting secondary liquid flow with throttles. So a role, for example, like a push crank on hydraulic brake cylinders with throttle points, respectively. Shock absorbers act, with the use of multiple rollers and multiple shock absorbers on one roller compensating for the fluctuating force / travel characteristics of the individual thrust cranks.
  • roller drives a volumetric pump such as a vane pump, the volume flow of which is braked via throttling points.
  • Another option is one
  • Displacement pump which is designed as a multiple piston pump.
  • the pistons are arranged in a star shape in a first part that rotates with the roller and are guided radially along a shaft line during their rotation in order to draw in secondary liquid with two check valves from a low-pressure line and to discharge it into a high-pressure line.
  • a role has the advantage that it can overcome obstacles such as weld seams or fluctuations in the diameter of the pipeline, provided that it is appropriately flexible.
  • the roller should generate the greatest possible radial contact force and its rotation into displaced volume via a kinematic chain a secondary liquid. Both of these requirements require a relatively large amount of space in the pipeline. It has therefore proven to be advantageous to use a gas accumulator as a soft but strongly prestressed spring element, which can be arranged spatially displaced from the roller and which acts with its pressure on a high-pressure cylinder, which braces the roller radially. Because a liquid medium is used in the high-pressure cylinder, leakage losses on the cylinder can be kept small.
  • Contact pressure is generated via hydraulic pistons that are exposed to the high pressure of the secondary liquid upstream of the throttle and that there is a reservoir for secondary liquid on the low-pressure side of the secondary liquid, which, in addition to a pressure component generated by a spring, has a pressure component that corresponds to the pressure difference is generated via the pipe cleaning device.
  • a radial pressing of the braking device is first achieved by the spring-generated pressure component, i.e. reached by roller and slide shoe.
  • the positive displacement pump drives the positive displacement pump, which generates a high pressure limited by the throttle as the number of revolutions increases, which simultaneously acts on the radially pressing hydraulic pistons.
  • a further embodiment of a braking device with a controlled feed rate consists in gradually using two axially offset clamping elements, the radial forces of which vary in each case
  • Cross-section cancel each other and limit the stroke of the momentarily clamping element in the axial direction with a piston that moves a secondary, throttled liquid flow, while the second, momentarily not clamping element in one Starting position is moved, which moves a secondary throttled liquid flow when changing the clamping of the second element.
  • a piston that moves a secondary, throttled liquid flow
  • the second, momentarily not clamping element in one Starting position is moved, which moves a secondary throttled liquid flow when changing the clamping of the second element.
  • any sign can be used on a sign with the braking devices described here
  • a preselectable pressure difference across the plate is also offered, which makes it possible to provide hydraulic motors for auxiliary drives in the plate; be it that pressure booster for the braking device or mechanical Drives for a cleaning device are driven.
  • a baffle grille is pushed in front of the shield on a central mounting arm, which is arranged transversely to the pipe axis and whose dimensions are slightly smaller than the expected free core of the contaminated pipeline.
  • the shield itself there are nozzles with different jet directions, some of which are directed towards the pipe wall between the baffle and shield to remove the dirt in the form of lumps and chips, while another part is directed towards the baffle to remove the lumps and Swirl chips and beat them into smaller pieces on the baffle and remove these pieces with the passing liquid flow in the free core of the dirty pipeline in front of the baffle.
  • the nozzles With their jet, the nozzles generally also have a directional component directed forward in order to keep the shield free from dirt. If the nozzles are distributed in concentric circles to the pipe axis, a uniform cross-section that is independent of the angle of rotation can be created in the deposits on the pipe wall. In particular, it is advantageous if the sign near the tube wall has a protruding ring with a plurality of nozzles for the removal of residual deposits in order to cut the web for the sign freely.
  • the nozzle jets can also have an essential component in the circumferential direction in order to cut transversely to the feed direction and at an acute angle to the tube wall.
  • pipe cleaning devices are also composed of a plurality of movable members which are connected to one another via couplings.
  • couplings When driving through a bend, such couplings must be able to accommodate the deflections due to their arrangement and design.
  • the couplings As soon as the couplings are subjected to pressure in the axial direction when driving through pipe bends, there is an increased risk that the links wedge in the pipe. It is therefore an advantage if there is always a certain tensile stress between the members of a pipe cleaning device.
  • flaps such as a "butterfly" valve can be provided as the reversing plate, the flap wings only being released in the open position when the flow reverses, for example, together with the release of the braking effect, in order to reliably preclude mechanical blocking during the forward movement.
  • FIG. 1 Schematic of a shield with a cleaning head, which can be used for different braking devices, wherein a hydraulic motor is also provided in the shield as a drive for actuators in the cleaning device;
  • Fig. 2b schematically shows an internal piping for a secondary liquid flow used in Fig. 2a;
  • Fig. 2c schematically shows a hydraulic circuit for the interaction of clamping elements and brake pistons in Fig. 2a, b. 3a, b schematically an embodiment for clamping elements according to Fig. 2a;
  • Fig. 4 shows schematically parts of a braking device according to Fig. 2a;
  • Braking device which is connected to the shield via a deflection roller and which allows a step-by-step controlled feed via a single, double-acting piston.
  • FIGS. 5 and 6 schematically shows a hydraulic circuit for clamping elements according to FIGS. 5 and 6;
  • Fig. 8 schematically shows a shield with a cleaning head, which can be used for different braking devices, with a pressure accumulator for hydraulic on the shield
  • FIG. 13 schematically shows a cross section through the roller in FIG. 11;
  • FIG. 14 schematically shows a cross section through a clamping cylinder in FIG. 11;
  • Fig. 15 schematically shows a fold-out
  • 16, 17, 18 schematically show a longitudinal section through a pipe cleaning device with a braking device which has a sliding shoe and pressure rollers, with a center piece which has a reservoir for hydraulic fluid, and with a shield which has a rotatable ring with cleaning nozzles;
  • FIG. 19 schematically shows an enlarged section of a radial piston pump from FIG. 16;
  • FIG. 21 schematically shows a variant of FIG. 18, in which the rotatable ring is guided in its rotational movement via elastically supported rollers;
  • FIG. 22 schematically shows an enlarged detail from FIG. 21 with such a guide roller; and 23 schematically shows a top view of a guide roller from FIG. 22.
  • the figures show pipe cleaning devices for oil and gas pipelines, in which a shield with a cleaning device is moved forward by a liquid flow in the pipeline.
  • the shield forms one or more breakthroughs in the pipeline for a passing liquid flow in order to build up an intended pressure and is provided on its rear side with a braking device that is unintentionally large
  • Feed speeds thereby prevents at least one clamping element from currently sticking to the pipe wall and moving relative to the braking device. This movement is kinematically transmitted to a hydraulic displacer, which is a secondary one
  • Liquid flow generated which is braked via at least one throttle point and thus determines the speed between the shield and the pipe wall.
  • FIG. 1 shows a shield 3 with a cleaning device 5, which is coupled, for example, to braking devices 8 according to FIGS. 2 to 7, which limit its feed rate.
  • a liquid stream 2 drives the shield 3 in front of it, the outer housing 50 of which is sealed against the pipeline 1 via packs 42 and is guided at the same time.
  • the packs 42 are secured by a retaining ring 51.
  • Breakthroughs 45, 46, 47 exist over the shield; 44, 43, 49, 36, 37, 38, which allow a passing liquid flow 7 and build up a pressure of, for example, 30 bar against the liquid flow 2 at a predetermined feed rate of the shield 3. This pressure can be seen on the sign 3 regardless of the location of the sign in the Build the pipeline if the liquid flow 2 is regulated to a constant amount at the input end.
  • a hydraulic motor 15 formed with gear wheels 56 with cam disks 88 acts as a pressure booster via a pump system 15 with pistons 58 and check valves 61, 62 on the suction and pressure lines 59, 60 of a hydraulic auxiliary system which, for example, maintains the clamping force radial clamping elements 9a, 9b can be used.
  • the cross-section of an inlet 45 and an outlet 46 are coordinated with one another in such a way that the hydraulic motor 55 cannot rotate in the direction of rotation 57 beyond a specific speed at a predetermined pressure difference.
  • a baffle grille 39 which has bores 52, is attached to an arm of the outer housing 50 concentrically with the pipe axis 14.
  • the baffle 39 has an outer diameter that is smaller than that
  • nozzles 36, 37, 38 are provided, which are fed with flushing liquid under pressure via connecting channels 44, an annular channel 43 and pilot bores 49. Some of the nozzles spray against the tube wall 1 in order to cut away 3 lumps and chips from deposits 6 during the advancing movement of the shield. Another part of the nozzles injects directly or indirectly into the cavity 40 in order to break up the detached lumps and chips to a size that can pass through the baffle 39 and to advance the particles in front of the baffle 39 with the to transport passing and displaced liquid stream 7 away.
  • the shield 3 In front of the packs 42, the shield 3 has a ring 41 near the tube wall with nozzles 36, which remove any residual deposits and cut the web for the packs. Between the inner housing 48 and the outer housing 50 there is an annular channel 53 which is connected to the space in front of the baffle 39 via a connecting bore 54 and which provides the reference pressure in front of the baffle 39 for pressure-actuated switching elements.
  • FIGS. 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 4 describe the principle and design details of a braking device that can be combined with a sign according to FIG. 1.
  • FIG. 2a The basic arrangement of the elements can be seen in FIG. 2a, the internal piping 65, 66 with an adjustable throttle 21 for braking the secondary liquid 10 being drawn out in FIG. 2b, while FIG. 2c shows a hydraulic circuit for the
  • Clamping elements 9a, b shows.
  • the first clamping element 9a is clamped in the tube 1 with clamping jaws 11a and brakes the shield 3 via the braking devices 8a, 8b in between.
  • the force flow for the braking force goes from the clamping element 9a via a clutch 77a to the piston rod
  • Clamping element 9b moved in idle in the feed direction.
  • the actual braking movement is transmitted from the brake cylinder 12b and from there via tension elements 24, for example wire ropes, to the shield 3.
  • tension elements 24 tie rods mounted on joints are also possible, which can also transmit compressive forces within the scope of their kink length.
  • the jaws 11b of the second clamping element 9b are retracted.
  • Guide fins 80 are attached to the housing parts and hold the housing parts approximately in the middle of the tube. Leakage losses of the secondary liquid 10 can be compensated for by a pressure accumulator 64 traveling with it. Due to the fact that pistons 13a, b and cylinders 12a, b have the same dimensions, the pistons reach their end positions practically simultaneously, in such a way that they are closest to each other at one time and the farthest apart the other time.
  • FIG. 2c the shield 3 with a pump system 15 and a pressure limiting valve 20 is shown in the hydraulic diagram.
  • Pressure accumulators 63, 68 supplement any leakage quantities on the high-pressure and low-pressure sides.
  • Pressure line 60 and suction line 59 go in the form of hydraulic hoses, which are guided parallel to the tension elements 24, from the shield 3 to the second braking device 8b and further as branches 60a, 59a via the coupling 77b to the first braking device 8a, the structure of which can be seen in FIG .
  • Switching valves S11, S12 and S21, S22 are attached to the braking devices, which, depending on the piston end positions, reverse the clamping on the clamping elements 9a and 9b with an overlap of the clamping, so that no undesired slippage occurs with respect to the tube wall 1.
  • Switch valve Sll passes on the high pressure from pressure line 60a.
  • Switching valve S22 stands for passage in both directions because the first clamping element 9a is at high pressure.
  • Switching valve Sll is switched to low pressure, which however cannot be passed on because the pressure to switch S12 is missing. Clamping element 9a remains clamped.
  • Switching valve S21 is switched to high pressure and can pass on the high pressure to the clamping element 9b regardless of the position of the switching element S22.
  • the second clamping element 9b is now rigidly connected to the piston 13b in the axial direction.
  • the shield moves in steps in this way, the speed being adjustable with the throttle 21.
  • the spatial arrangement of the components of the braking device 8a is shown in FIG.
  • the brake cylinder 12a with base 22 and intermediate base 23 forms with a spacer 16a a supporting housing for the remaining elements.
  • In the intermediate piece 16a there are windows 30 which facilitate access and control.
  • a coupling 77b with a spherical body 33 and a socket connects the intermediate bodies 16a, 16b of the two braking devices 8a and 8b.
  • the socket has longitudinal slots 31 which prevent the coupling from twisting via pins 32 embedded in the spherical body 33.
  • the spherical body 33 is dimensioned so large that hydraulic lines 65, 66, 59a, 60a, 158a, 158b can be put through.
  • the permissible axis deflection between the pan and the ball body 33 is limited in order not to expose hydraulic hoses to unnecessary loads.
  • the switching valves S11, S12 are attached at the transition to the intermediate floor 23, the switching valve S11 storing an end position in each case until the next end position is reached.
  • the connecting line 75a to the clamping element 9a is first led to the intermediate floor 23 and then continues as a hydraulic hose on the end face of the piston rod 27a and as a bore in the piston rod 27a up to the coupling 77a. In order to prevent inadmissible rotation of the piston rod 27a, it can be guided along the intermediate piece 16a via a guide cam 29 on the end face.
  • the structure of the second braking device 8b with its clamping element 9b is analog.
  • Clamping elements 9a, 9b are shown in FIGS. 3a, 3b.
  • the piston rods of the associated clamping pistons 19 protrude into the central part 76 and act on a displacer 18 with inclined surfaces 81.
  • Bottoms 34 form the end of the clamping cylinders 78.
  • a return spring 79 embedded in the cylinder head 39 causes the clamping to be released at low pressure and this
  • the clamping element 9b is passed here on its outside by the tension elements 24 and the supply lines 60, 59.
  • the piston rods as hollow piston rods mounted on both sides and the pistons 19 with a larger central bore in order, for example, to accommodate a central pull and push rod, which at the same time also houses the lines 59, 60.
  • the braking device is shown in FIGS. 5, 6 and 7, in which the braking device 8 only has one brake piston 13 with a piston rod 28 that is continuous on both sides and the displaced secondary liquid 10 is expanded via a throttle 21 on the piston 13.
  • the tension elements 24 (once dashed, once pulled out) are attached as flexible cables or straps to the braking device 8 and to the clamping element 9b and are guided in a loop 25 over a deflection roller 26 on the shield 3.
  • the shield 3 only carries out half of the relative movement between the housing of the braking device 8 and the clamping element 9b.
  • the clamping element 9a clamps with clamping jaws 11a and blocks, via a coupling 77a, an intermediate piece 16 from the housing of the braking device 8 and thus the one end of the tension elements 24, the other end of which generates a tensile load on the second clamping element via a deflection roller 87. This traction pulls over the second
  • Liquid flow can just as well be guided past an adjustable throttle on the outside of the cylinder.
  • FIG. 7 shows a hydraulic diagram from which a circuit can be seen with which the clamping is reversed.
  • the shield 3 houses a pump 15, a pressure relief valve 20 and a high-pressure and low-pressure accumulator 63, 68, which are connected to the second clamping element 9b via lines 59, 60.
  • the connection is made using rollable hydraulic hoses.
  • a switching valve S30 taps the end positions from the piston 13 indirectly on the tension element 24, a switchover taking place each time an end position is reached, ie an end position reached remains stored until the next one is reached.
  • the supply line to the first clamping element 9a is routed via a check valve in the switching valve S12, which is switched over to passage in both directions as soon as on the second
  • Clamping element 9b the high pressure is reached by clamping. So there is again a small overlap in the clamping.
  • the clamping elements 9a, 9b which are described in FIGS. 3a and 3b can be used.
  • the cleaning unit 5 is integrated in the shield 3 on the downstream side. It consists essentially of nozzles 36, 37, 38 and one the baffle 39 upstream of the nozzles, which creates a cavity 40 towards the tube wall 1, in which the nozzle jets for the targeted smashing of deposits 6 are better kept under control. Some nozzles 36, 37 are directed towards the deposits 6 on the tube wall. Other nozzles 38 are directed forwards towards the pipe axis 14 in order to suck detached particles into their liquid flow and to reduce these particles to a size on the housing or on the baffle grid, which allows them to wash away to the front with the liquid flow 7 that passes through them.
  • the baffle 39 should also prevent premature detachment of the deposits and thus prevent pipe blockages.
  • the lattice structure is reached through holes 52.
  • a ring 41 near the tube wall with nozzles 36 prevents residual deposits from remaining in the area of sealing packs 42.
  • An outer housing part 136 carries the packings 42 which seal to the tube wall 1 and which are fixed by means of retaining rings 142.
  • An inner housing 146 is connected to the outer housing part 136 via a front and a rear cover.
  • pressures of 20 to 30 bar have proven to be sufficient to dissolve incrustations of paraffins with the nozzles. Higher pressures are possible, keeping in mind that the braking devices 8 must be designed to be correspondingly powerful.
  • a backflow device 141 is installed in the shield 3, which releases a large additional flow cross section when the flow direction is reversed.
  • a piston 141 preloaded by a spring 143 is mounted in the inner housing 146 and gives the reverse Flow direction a passage surface 140 and mouths 47 free. With normal flow in the feed direction, the piston 141 is acted upon in addition to the spring 143 with the differential pressure on the shield, which the rear through holes in the inner housing
  • This space 139 is bounded at the rear by a commercially available pressure booster 135, the connection 133 for the drive opens into this space, while a low-pressure connection 144 in the form of a connecting pipe 145 with play through the piston
  • the pressure booster 135 is an Iversen HC2 product from Sherex Industries Ltd., 1400 Commerce Parkway, Lancaster, NY, USA.
  • the pressure booster 135 has a high-pressure outlet 134, in which flushing liquid is present at a presettable increased pressure, for example to compensate for leakage losses in a high-pressure system during pipe cleaning.
  • the pressure acts via a hydraulic hose 148 and a connecting pipe 157, which is locked with a nut 156, on the liquid side 153 of a gas accumulator 95.
  • the gas accumulator 95 is equipped with a separating piston 154 to form the liquid 153 and forms a soft, strongly pre-tensioned spring in order to pretension clamping cylinder 93 via an approximately constant pressure, ie independently of the piston path in the clamping cylinder, via a connection 155.
  • the delivery pressure of the pressure booster 135 is somewhat lower than the specified gas pressure when the clamping cylinders are extended, in order to reload liquid only in the event of leaks in the liquid part. Clamping cylinders 93 with permanent clamping action are described later in FIGS. 9 and 11.
  • An outer housing 152 of the gas accumulator 95 forms the pan with a cover 151 Ball joint 149, which is secured to the extension 147 of the inner housing 146 via a retaining ring 150.
  • the pressure booster 135 is designed in such a way that a pilot valve connects the liquid area 153 with the
  • Connection tube 145 short-circuits.
  • the pressure in the liquid region can thus be released to a substantially lower pressure than the gas cushion has when the separating piston 154 stops, and there is practically no more jamming, which is desirable for reversing.
  • This reduction in pressure can also be used to trigger auxiliary movements which are advantageous for reversing.
  • FIGS. 9 and 10 show a braking device 8 in which two rollers 89 connected via a bridge 128 are pressed radially against the pipe wall with the bridge 128.
  • the pressure is applied by a clamping cylinder 93, which is supported by a sliding shoe 96 on the opposite tube side, by a clamping piston 94 to a guide 121, 129
  • the clamping cylinder 93 is connected via a high-pressure liquid 112 and a hydraulic line 114 to a traveling gas accumulator 95 (FIG. 8), the pressure of which is set in such a way that, when the sliding shoe 96 rubs against the pipe wall, the pressed and braked rollers 89 form the clamping elements 9, which stick to their contact points on the pipe wall and determine the feed rate.
  • An outer housing 130 absorbs the forces
  • the sliding block 96 is fastened to the outer housing as a wearing part with screws 127.
  • the hydraulic line 114 ends with a connection 113 for one Hydraulic hose.
  • the clamping force is transmitted from the bridge 128 to the rollers 89 via axes 118.
  • the rollers 89 are rotatably supported as axles 115 on the axles 118 and, together with a stator 117 anchored on the axles, which supports vanes 116, form a volumetric pump.
  • FIGS. 16, 17, 18 Another arrangement is shown in FIGS. 16, 17, 18.
  • the brake device in FIG. 16 bears against the tube wall 1 with a slide shoe 96 and is secured in the axial direction against the housing 130 of the brake device via an axis 122.
  • Clamping cylinders 93 connected to the housing 130 act with their clamping pistons 94 on the slide shoe 96 and at the same time press the pressure rollers mounted in the housing 130 89 on the opposite side to the pipe wall 1.
  • the rollers 89 are arranged in pairs and each form radial piston pumps with the housing, which pumps into a high-pressure line 65. Branch lines go from the high-pressure line 65 to the clamping cylinders 93, so that the
  • Clamping piston 94 are exposed to the delivery pressure of the radial piston pumps 159.
  • the liquid delivered by the radial piston pumps is expanded via a throttle 21a, which, with its non-linear characteristic, the delivery pressure of the pumps and to the clamping pistons 94
  • Connection lines 66 return the liquid on the low pressure side behind the throttle 21a to the suction side of the pumps.
  • the fluctuations in the liquid volume in the clamping cylinders 93 are compensated for by the pumps 159 and the throttle 21a and the corresponding deficit or the excess on the low-pressure side is compensated for by a connecting line 169 through a liquid reservoir (FIG. 17).
  • the hydraulic lines are drawn out schematically in FIG. 16 in order to better recognize the inner piping.
  • the liquid reservoir 164 is arranged in an outer housing 170, which is supported on the brake device (FIG. 16) by a cover 167 and pins 119 and which is supported on the other side by a cover 172 and a ball joint on the shield ( Fig. 18) supports.
  • the accumulator for the hydraulic fluid 153 consists of a piston, which is connected to the housing in both directions via a piston rod 160, 160a, and a cylinder 164, which is movable to it, and which is pressed in the direction of the piston 163 via a spring 161.
  • the enclosed hydraulic fluid 153 therefore always experiences a pressure component that is determined by the momentary spring force.
  • the outer housing has 170 openings to the outside, there is also a pressure inside as in pipeline 1, so that the pressure in pipeline 1 is added to the pressure in hydraulic fluid 153 as a second pressure component.
  • the transition to the connecting line 169 takes place through the hollow piston rod 160.
  • This arrangement ensures that the pressure at the clamping piston 94 when the device is at a standstill is always greater than on the outside.
  • the rollers 89 are already in engagement with the tube wall 1 and start pumping immediately. With increasing speed, the contact pressure in the clamping cylinders 93 and the braking force generated by the throttle 21a increase until compensation with a tensile force from the shield 3 occurs.
  • a further piston 165 rides on the piston rod 160a, which seals against the outer housing 170 and forms a pressure chamber 171.
  • This pressure chamber 171 is connected via a connecting line 174 to the space in front of the shield 3 in the vicinity of the baffle 39.
  • the shield 3 in FIG. 18 has two packs 42 which seal against the pipe wall 1.
  • An outer housing 173, 175 is closed on the front by a cover 176, which forms a bearing 202 for a rotatable ring 41 with cleaning nozzles. If the moments from the impulses at the cleaning nozzles are not balanced, a rotation of ring 41 can be generated.
  • the cover 176 is continued towards the front by a fastening arm 201 which carries an impact grille 39.
  • the connecting line 174 leads through the entire shield to the baffle 39.
  • FIG. 19 shows a radial piston pump with a running body 177, which is connected to the roller 89 (FIG. 16) and which has a wavy inner contour.
  • a stationary inner part which is connected to the outer housing 130 (FIG. 16)
  • star-shaped radial pistons 179 are arranged, which follow the inner contour of the rotating barrel body 177.
  • the pistons 179 with seal 178 each run in bores and are pressed outwards with springs 180.
  • the pistons 179 When the pistons 179 are raised, liquid is sucked out of an inlet line 183 via a check valve 182, which is expelled into a high-pressure line via a further check valve 181 when the piston is lowered.
  • a spherical closing body is supported by a spring 184 which rests on a holding disc 185.
  • Supporting bodies 195 project from elastically supported guide rollers, which have a slight inclination to the longitudinal axis of the tube 1 and thus run under pressure on a helix in the tube in order to give the ring 41 a predetermined rotation.
  • the cleaning nozzles rotating with the ring cut into the deposits in the pipeline in a helical shape, whereby radial cuts can be produced with additional non-rotating nozzles, which cut free and detach the crude-shaped bodies in the deposits.
  • a prerequisite for good cleaning is that the dwell time of the jet streams is as constant as possible, which is achieved with the braking device.
  • rollers 194 have a pin 196 in a cylinder
  • Carrier body 199 are stored.
  • the carrier body 199 is displaceable in a bore with guide grooves 197 and secured against rotation.
  • a prestressed pressure spring 200 presses the carrier body 199 and guide roller 194 outward against the tube wall 1.
  • the disengagement of the roller 194 is limited by locking jaws 198.
  • the inclination 203 of the running direction of the roller 194 to the longitudinal axis of the pipeline can be varied in that a plurality of guide grooves 197 are provided for a counter shoulder on the carrier body 199, or that carrier bodies 199 are available with counter shoulders which are oriented differently to the running direction of the roller 194.
  • a movable friction shoe 189 is shown, which rests on stops 187 of the carrier body 191 during forward movement 192.
  • the friction shoe 189 is connected to the carrier body 191 via swivel arms 190 and bearings 188 and forms a parallelogram.
  • the stops 187 are set back somewhat in the axial direction with respect to the highest radial deflections (break points), so that there is definitely no buckling under the radial pressing forces of clamping piston 94 when driving forward.
  • the friction shoe 189 exerts a frictional force which depends on the pressure in the clamping cylinders 93 and which is transmitted via an axis 122 from the support body 191 to the outer housing 186.
  • a further braking device 8 is described in FIGS. 11, 12, 13, 14. It prevents an uncontrolled advance of the cleaning device 5, in that a thrust crank drive is driven by the rotation of the rollers 89, which are pressed against the inner tube wall 1 by a clamping cylinder 93, and which consists of two hydraulic brake cylinders 91a, 91b offset at 90 °, the piston rods 97 of which are directly offset by 90 ° to the roller 89 are connected by means of attachment 109.
  • Bearings 107 built into the roller 89 enable the thrust crank drive, which drives a secondary liquid 10 through throttling points 92 by means of the pistons 90, and in each case achieves the greatest volume flow and the greatest braking effect with the second cylinder 91b at the dead center of the first cylinder 91a.
  • the double roller 89 is mounted in a slide bearing 108, the bearing bush 111 of which is pressed into two supporting bodies. These two support bodies are pivotally attached on both sides via a common axis 102 to a support body 100 which has an elongated hole-shaped recess 99 in the area of the bush 111.
  • a clamping cylinder 93 uses a liquid 112 to generate the necessary contact pressure, which is further transferred into a piston 94
  • this braking device 8 can be connected to other identical braking device elements 8 by means of articulated elements 104, which are fastened with axles 106, which results in a higher feed rate of the liquid flow used for cleaning at a same feed rate with increased cleaning pressure in the nozzles 36 , 37, 38 leads from sign 3.
  • a reversing sign 103 is described in FIG. 15, which can cooperate with a sign 3 as described in FIG. 8.
  • the flow resistance on the shield 3 is reduced by a backflow device 141.
  • the reversing plate 103 therefore consists of a carrier plate 69 which is arranged in the center with play in the tube 1 and is held in this center by lateral guide fins 80.
  • a hinge pin 72 is connected to the support plate 69, on which two flap vanes 73a are mounted as in a butterfly valve, the elliptical flap vanes however only being able to reach an acute-angled extension position 71 to the pipe axis, in which the pipe cross-section is largely closed.
  • the greatest play to the tube wall is in the area of the ends of the hinge pin 72, while the ends of the flap wing can slide over obstacles such as weld seams.
  • the pressure on the flap vanes 73a, minus the friction of the flap vanes on the pipe wall, is available as a tensile force.
  • a pressurized metal bellows 85a with piston rod 70 which is arranged in a housing 85b, presses the pawl 86 against its pressure against a return spring 74. Only when the pressure in the metal bellows 85a drops, which is coupled with the flow reversal, are the flap vanes 73a released, so that they can move into the flow, supported by an expansion spring which rests in grooves 73b.
  • the metal bellows 85a is held under pressure via a pressure connection 84. Its use as an actuator is supported by the fact that only small strokes are necessary, that it can be made small due to the low power requirement and that there are no seals that generate friction or leakage as disturbance variables.

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Abstract

Pipe cleaning apparatuses for oil and gas pipelines are disclosed, in which a shield with a cleaning device is moved forward through a stream of liquid in the pipeline. The shield forms one or several passages for a passing stream of liquid within the pipeline in order to build up a desired pressure and is provided on its rear side with braking means which prevent the speed of advancement from rising to an undesirable extend in that at least one clamping element momentarily adheres to the pipe wall and moves relative to the braking means. This movement is kinematically transmitted to a hydraulic displacer which generates a secondary stream of liquid which is braked through at least one throttle and thus determines the speed between shield and pipe wall.

Description

Rohrreini un sgerät für Erdöl- oder GaspipelinesPipe cleaning device for oil or gas pipelines
Die Erfindung handelt von einem Rohrreinigungsgerät für Erdöl- und Gaspipelines, die Ablagerungen beispielsweise in Form von Paraffinen aufweisen, welches Gerät mit einem Flüssigkeitsstrom zu Reinigungszwecken durch die Pipeline geschoben wird, wobei das Gerät einen Schild aufweist, welcher einen oder mehrere Durchbrüche für einen passierenden Flüssigkeitsstrom bildet, um einen vorgesehenen Strömungswiderstand in der Pipeline zu bilden, wobei der Schild an eine Bremseinrichtung gekoppelt ist und auf seiner Vorderseite eine Reinigungseinrichtung aufweisen kann.The invention relates to a pipe cleaning device for petroleum and gas pipelines which have deposits, for example in the form of paraffins, which device is pushed through the pipeline with a liquid flow for cleaning purposes, the device having a shield which has one or more openings for a passing liquid flow forms in order to form an intended flow resistance in the pipeline, the shield being coupled to a braking device and having a cleaning device on its front side.
Oel- und Gaspipelines neigen je nach Fördergebiet dazu, Feststoffe und zähflüssige Produkte wie zum Beispiel Paraffine an den Wänden abzulagern. Besonders schnell wachsen solche Rohre zu, wenn sie in einer kalten Umgebung wie zum Beispiel am Meeresgrund bei offshore Förderung verlegt sind. In einem solchen Fall wird heute versucht, die Rohre, solange sie noch nicht vollständig zugesetzt sind, mit einem Rohrreinigungsgerät, welches von der Rohrströmung mitbewegt wird, mechanisch zu reinigen. Diese Art der Rohrreinigung das "pigging" ist nur unvollständig gelöst, da es über lange Strecken d.h. mehrere Meilen angewendet werden muss. Die Geräte bleiben häufig in den Ablagerungen stecken und der Reinigungskopf versagt seinen Dienst. Als Ausweg bleibt dann nur das abschnittsweise Herausschneiden von Rohrstücken und deren Reinigung mit Bohrstangen, was bei Rohrleitungen die auf dem Meeresboden verlegt sind, ein äusserst teures Unterfangen ist, wenn man sich vorstellt, dass dieDepending on the production area, oil and gas pipelines tend to deposit solids and viscous products such as paraffins on the walls. Such pipes grow particularly quickly if they are laid in a cold environment, such as on the seabed for offshore production. In such a case, attempts are being made today to mechanically clean the pipes, as long as they have not yet been completely clogged, with a pipe cleaning device which is moved by the pipe flow. This type of pipe cleaning, the "pigging", is only partially solved, since it has to be used over long distances, ie several miles. The devices often get stuck in the deposits and the cleaning head fails its service. The only way out is to cut out sections of pipe and clean them with boring bars, which is an extremely expensive undertaking for pipelines that are laid on the seabed if you imagine that
Rohrstücke nach der Reinigung wieder zusammengeschweisst. werden müssen.Pipe pieces welded together again after cleaning. Need to become.
Oelgesellschaften und Zulieferer bemühen sich daher Rohrreinigungsgeräte zu entwickeln, die ohne irgendwelche Kabel- oder Schlauchverbindungen über lange Strecken von einem Flüssigkeitsstrom mittransportiert werden, wobei dem Flüssigkeitsstrom ein Druck von 40 bis 60 bar entgegenstehen kann. So zeigt ein Prospekt der GIRARD INDUSTRIES INC., 6531 North Eldridge Pkwy, Houston, TX 77041-3507 in einem Prospekt von 1994 sogenannte "Cleaning Pigs", die aus zwei tellerähnlichen KunststoffScheiben bestehen zwischen denen auf einem Verbindungsstück radial nach aussen drückende Reinigungsbürsten angebracht sind. Das ganze Gebilde wird mit einem Flüssigkeitsstrom in dem zu reinigenden Rohr vorwärts bewegt, wobei manche Ausführungen auch in beiden Richtungen bewegt werden können. Die tellerähnlichen Scheiben stossen und ziehen die dazwischen liegenden Bürsten, um Verunreinigungen von der Rohrwand zu kratzen. Der Druckunterschied vor und nach dem "Cleaning Pig" hängt vom Strömungswiderstand von Tellern und Bürsten sowie ,von der Reibung von Tellern und Bürsten an der Rohrwand ab. Aehnliche Anordnungen werden von GIRARD in einem Prospekt mit Copy right 1988 als "F.H. Maloney Spring loaded Pipeline Cleaning Pigs" angeboten.Oil companies and suppliers are therefore endeavoring to develop pipe cleaning devices that can be transported over long distances by a liquid flow without any cable or hose connections, whereby the liquid flow can be opposed by a pressure of 40 to 60 bar. A brochure from GIRARD INDUSTRIES INC., 6531 North Eldridge Pkwy, Houston, TX 77041-3507 shows in a brochure from 1994 so-called "cleaning pigs", which consist of two plate-like plastic disks between which cleaning brushes are pressed radially outwards on a connector . The whole structure is moved forward with a liquid flow in the pipe to be cleaned, although some designs can also be moved in both directions. The plate-like discs push and pull the brushes in between to scrape dirt off the pipe wall. The pressure difference before and after the "Cleaning Pig" depends on the flow resistance of plates and brushes and the friction of plates and brushes on the pipe wall. Similar arrangements are offered by GIRARD in a brochure with Copy right 1988 as "F.H. Maloney Spring loaded Pipeline Cleaning Pigs".
Eine ähnliche Einrichtung wird in der Anmeldung U.S. Serial Nr. 08/396807 vom 2. März 1995 durch die Shell Oil Company vorgeschlagen. Die Einrichtung besteht aus einem Dichtungskörper, auf den in Flussrichtung ein drehbar gelagerter Reinigungskopf mit Düsen aufgesetzt ist, um Feststoffe wie zum Beispiel Wachs von der Rohrinnenwand zu entfernen. An dem Dichtungskörper ist eine Bremseinrichtung befestigt, die radial mit Bremsschuhen gegen die Rohrwand presst, um so die Bewegung vomA similar facility is proposed in Shell Oil Company application US Serial No. 08/396807 of March 2, 1995. The device consists of a sealing body, which can be rotated in the direction of flow mounted cleaning head with nozzles to remove solids such as wax from the inner tube wall. A brake device is attached to the sealing body, which presses radially with brake shoes against the pipe wall so as to prevent the movement of the
Dichtungskörper in der Rohrströmung zu bremsen und eine Druckdifferenz aufzubauen. Diese Druckdifferenz wird dazu benutzt, um über interne By-pass Leitungen die Düsen mit einem Flüssigkeitsstrahl zu versehen und den Reinigungskopf in Drehung zu versetzen.Braking the sealing body in the pipe flow and building up a pressure difference. This pressure difference is used to provide the nozzles with a liquid jet via internal by-pass lines and to set the cleaning head in rotation.
Im weiteren zeigt die Patentschrift U.S. 4,920,600 eine Rohrreinigungseinrichtung die aus einem Reinigungskopf mit sich radial, entgegen der Strömungsrichtung verbreiternden Schabern. Der Reinigungskopf ist axial fest mit einem als Rohrstopfen ausgebildetem Trägerkörper verbunden, welcher zwei Dichtungsteller aufweist, die jeweils aus mehreren zueinander beweglichen Elementen bestehen, um von der Strömung angetrieben Druckschläge auf den Reinigungskopf zu übertragen.Furthermore, the U.S. patent shows 4,920,600 a pipe cleaning device consisting of a cleaning head with scrapers widening radially against the direction of flow. The cleaning head is axially fixed to a support body designed as a tube plug, which has two sealing plates, each consisting of a plurality of mutually movable elements, in order to transmit pressure surges driven by the flow to the cleaning head.
Ein Nachteil der hier aufgeführten Einrichtungen besteht darin, dass sie auf geringe Verkruεtungen und Ablagerungen beschränkt sind, weil sie in dickeren Ablagerungεschichten einfach stecken bleiben. Im weiteren lässt sich die anzutreffende Dicke der Ablagerungen nicht ohne weiteres vorhersagen. Aus diesem Grund ist dieA disadvantage of the devices listed here is that they are limited to small incrustations and deposits because they simply get stuck in thicker layers of deposits. Furthermore, the thickness of the deposits to be encountered cannot be predicted easily. For this reason, the
Anwendung solcher Geräte immer mit einem hohen Risiko für ein Steckenbleiben und für den Aufwand beim Heraustrennen von Pipelineabschnitten verbunden.Use of such devices always involves a high risk of getting stuck and the effort involved in removing pipeline sections.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein sicheres Rohrreinigungsgerät für Erdöl- oder Gaspipelines zu schaffen. Diese Aufgabe wird mit den Kennzeichen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst, indem die Bremseinrichtung mindestens ein Klemmelement aufweist, das momentan an der Rohrwand haftet und sich relativ zur Bremseinrichtung bewegt, um mit dieser Bewegung eine sekundäre Flüssigkeit zu verdrängen, die über mindestens eine Drosselstelle gebremst wird und so die Geschwindigkeit zwischen Schild und Rohrwand festlegt.The object of the invention is to provide a safe pipe cleaning device for petroleum or gas pipelines. This object is achieved with the characteristics of independent claim 1, in that the braking device has at least one clamping element, that currently adheres to the pipe wall and moves relative to the braking device in order to displace a secondary liquid with this movement, which is braked via at least one throttle point and thus determines the speed between the shield and the pipe wall.
Durch diese Anordnung wird erreicht, dass sich das Rohrreinigungsgerät nicht mit erhöhtenThis arrangement ensures that the pipe cleaning device does not increase with it
Vorschubgeschwindigkeiten, bei denen ein Festsetzen vom Reinigungskopf stattfinden kann, in axialer Richtung vorwärts bewegt und dass die Vorschubbewegung zwangsläufig und autonom durchführbar ist. Dabei wird Bremsenergie durch Drosseln an einen sekundären Flüssigkeitsstrom abgegeben, der das Rohrreinigungsgerät aufheizt und über das Gerät die Wärme an den passierenden Flüssigkeitsstrom und die Umgebung weitergeleitet.Feed speeds at which the cleaning head can jam move forward in the axial direction and that the feed movement can inevitably and autonomously be carried out. Braking energy is released by throttling to a secondary liquid flow, which heats up the pipe cleaning device and transfers the heat to the passing liquid flow and the environment via the device.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein Teil der Bremskräfte mit der Vorschubgeschwindigkeit derart gekoppelt ist, dass mit wachsender Geschwindigkeit des Rohrreinigungsgerätes in der Pipeline auch die Bremskraft wächst. Es genügt daher, den Flüssigkeitsstrom amAnother advantage is that some of the braking forces are coupled to the feed rate in such a way that the braking force also increases with the speed of the pipe cleaning device in the pipeline. It is therefore sufficient to stop the flow of liquid
Eintritt der Pipeline mit einem Regler auf konstanten Flüssigkeitεstrom hin zu regeln, um überall längs der Pipeline die gleichen Bedingungen für das Bremsen auf eine vorgegebene Vorschubgeschwindigkeit und für die Betätigung der Reinigungseinrichtung zu erhalten. Dadurqh, dass im Schild und Reinigungskopf die Durchbrüche für einen passierenden Flüssigkeitsstrom festgelegt sind, kann bei einer bestimmten, mit einer Vorschubgeschwindigkeit gekoppelten Bremskraft eine vorgegebene Druckdifferenz über den Schild eingehalten werden. Da im vorliegenden Fall die Bremskraft von der Vorschubgeschwindigkeit des Schildes gegenüber der Rohrwand in einer ansteigenden Charakteristik abhängig ist, stellt sich bei annähernd konstanten Reibungsverhältnissen am Rohrreinigungsgerät eine vorgegebene Druckdifferenz bei einer vorgegebenen Vorεchubgeschwindigkeit ein. Mit einer solchen Anordnung ist es daher möglich die Druckdifferenz über den Schild so hoch zu wählen, dass damit Düsen gespeist werden können, die die Ablagerungen wie beimRegulate the entry of the pipeline with a regulator to a constant liquid flow in order to obtain the same conditions everywhere along the pipeline for braking to a predetermined feed rate and for actuating the cleaning device. Due to the fact that the breakthroughs for a passing liquid flow are defined in the shield and cleaning head, a predetermined pressure difference across the shield can be maintained at a certain braking force coupled with a feed rate. Since in the present case the braking force is dependent on the advancing speed of the plate with respect to the pipe wall in an increasing characteristic, it is approximately constant A predetermined pressure difference at a predetermined feed rate. With such an arrangement, it is therefore possible to select the pressure difference across the shield so high that it can be used to feed nozzles that remove the deposits as in the case of
Wasserstrahlschneiden in einem Abstand vor dem Schild bereits in tranεportable Klumpen oder Späne zerlegen. Dadurch, dass die Vorschubgeschwindigkeit trotz des relativ hohen Druckabfalls über den Schild auf kleine Werte beschränkt ist, können Düsenstrahlen, wegen der geringen Geschwindigkeitsschwankungen, die Ablagerungen bis auf den Grund der Rohrwand wegschneiden.Dismantle water jet cutting at a distance in front of the sign into portable lumps or chips. Because the feed rate is limited to small values despite the relatively high pressure drop across the shield, nozzle jets can cut away the deposits down to the bottom of the pipe wall due to the low speed fluctuations.
Die Bremskraft setzt sich aus drei möglichen Komponenten zusammen: Aus eventuellen Bearbeitungskräften am Reinigungskopf vor dem Schild, aus der Summe der Gleitreibungskräfte zwischen Rohrreinigungsgerät und Pipeline entgegen der Vorschubrichtung und aus mindestens einer, mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit gekoppelten Teilbremskraft. Während dieThe braking force is made up of three possible components: possible machining forces on the cleaning head in front of the shield, the sum of the sliding friction forces between the pipe cleaning device and the pipeline against the feed direction, and at least one partial braking force coupled with a certain feed speed. While the
Bearbeitungskräfte und die Gleitreibungskräfte mit ihren Schwankungen Störgrössen darstellen, gleicht die von der Vorschubgeschwindigkeit abhängige Teilbremskraft Schwankungen der beiden ersteren entsprechend ihrer Drosselcharakteristik aus, in der Druckkraft undMachining forces and the sliding friction forces with their fluctuations represent disturbance variables, the partial braking force, which is dependent on the feed speed, compensates for fluctuations of the first two in accordance with their throttle characteristics, in terms of the pressure force and
Vorschubgeschwindigkeit gekoppelt sind. Je geringer die Störgrössen ausfallen, desto konstanter ist die Vorschubgeschwindigkeit. Entsprechend einer mindestens zeitweise erreichten Drosεelcharakteriεtik im sekundären Flüssigkeitsεtrom, kann für die Teilbremskraft eine annähernde Abhängigkeit vom Quadrat der Vorschubgeεchwindigkeit erzeugt werden. Diese überproportionale Abhängigkeit bedeutet, dass mit relativ geringen Aenderungen der Vorschubgeschwindigkeit grosse Differenzen in der Teilbremskraft erzeugt werden, um Störungen zu kompensieren.Feed rate are coupled. The smaller the disturbance variables, the more constant the feed rate. Corresponding to a throttle characteristic in the secondary fluid flow that has been achieved at least at times, an approximate dependence on the square of the feed speed can be generated for the partial braking force. This disproportionate dependency means that with relatively small changes in the feed rate, large ones Differences in the partial braking force are generated to compensate for disturbances.
Bei einem Rohrreinigungsgerät ohne mechanisch spanende Reinigungselemente entstehen auch geringere Störgrössen in der Bremskraft. So entstehen bei einer Anordnung von mit Flüssigkeitsstrahlen schneidenden Düsen nur die durch Strahlu lenkung erzeugten aber konstanten Impulskräfte, so dass praktisch nur noch die Schwankungen der Gleitreibungskräfte durch ein Verändern der Teilbremskraft kompensiert werden müssen, was wie oben beschrieben, nur zu kleinen Aenderungen in der Vorschubgeschwindigkeit führt.In the case of a pipe cleaning device without mechanically machining cleaning elements, there are also smaller disturbances in the braking force. Thus, with an arrangement of nozzles cutting with liquid jets, only the momentum forces generated by jet steering are constant, so that practically only the fluctuations in the sliding friction forces have to be compensated for by changing the partial braking force, which, as described above, only leads to small changes in the feed rate leads.
Für die Funktion der Bremseinrichtung uss das Klemmelement, welches die Vorschubgeschwindigkeit aufgrund der zu kompensierenden Kraft bestimmt, möglichst sicher d.h. ohne Schlupf mit der Rohrwand verbunden sein. Es ist daher eine ausreichend grosse Radialkraft zwischen Klemmelementen und Rohrwand zu erzeugen, um ein momentanes Haften der Kontaktfläche eines Klemmele en es zu erreichen. Da die Pressung an den Kontaktflächen wegen unzulässiger Deformationen an der Rohrinnenwand nicht beliebig gesteigert werden kann und da auch für die Erzeugung grosser konstanter Radialkräfte bei schwankenden Rohrinnendurchmessern Grenzen gesetzt sind, ist es von Vorteil, mehrere miteinander verbundeneFor the function of the braking device, the clamping element, which determines the feed rate based on the force to be compensated, is as safe as possible, i.e. be connected to the pipe wall without slippage. It is therefore necessary to generate a sufficiently large radial force between the clamping elements and the tube wall in order to achieve momentary adhesion of the contact surface of a clamping element. Since the pressure on the contact surfaces cannot be increased arbitrarily due to inadmissible deformations on the inner pipe wall and because there are limits to the generation of large constant radial forces with fluctuating inner pipe diameters, it is advantageous to connect several
Bremseinrichtungen zu verwenden. Dies gestattet es, am Schild grosse Druckunterschiede zu erzeugen wie sie beispielsweise zum Schneiden von Ablagerungen mit Flüssigkeitsstrahlen notwendig sind.To use braking devices. This allows large pressure differences to be generated on the shield, as are necessary, for example, for cutting deposits with liquid jets.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen 2 bis 23. Eine erste Möglichkeit besteht darin, Klemmelemente als mitlaufende radial an die Rohrwand angepresste Rollen auszuführen, die ihrerseits mit ihrer Drehung eine Sekundärflüssigkeit in vorgegebenen Volumina verdrängen und den so entstehenden sekundären Flüssigkeitsstrom mit Drosseln zu bremsen. So kann eine Rolle beispielsweise wie eine Schubkurbel auf hydraulische Bremszylinder mit Drosselstellen resp. Stossdämpfer wirken, wobei durch die Verwendung von mehreren Rollen und von mehreren Stosεdämpfern an einer Rolle ein Ausgleich der schwankenden Kraft-/Wegcharakteristiken der einzelnen Schubkurbeln stattfindet.Further advantageous developments result from the dependent claims 2 to 23. A first possibility is to design clamping elements as rotating rollers pressed radially against the pipe wall, which in turn, with their rotation, displace a secondary liquid in predetermined volumes and to brake the resulting secondary liquid flow with throttles. So a role, for example, like a push crank on hydraulic brake cylinders with throttle points, respectively. Shock absorbers act, with the use of multiple rollers and multiple shock absorbers on one roller compensating for the fluctuating force / travel characteristics of the individual thrust cranks.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Rolle eine volumetrische Pumpe wie zum Beispiel eine Flügelzellenpumpe antreibt, deren Volumenstrom über Drosselstellen gebremst wird.Another possibility is that the roller drives a volumetric pump such as a vane pump, the volume flow of which is braked via throttling points.
Eine weitere Möglichkeit besteht in einerAnother option is one
Verdrängerpumpe, die als mehrfache Kolbenpumpe ausgeführt ist. Die Kolben sind sternförmig in einem ersten Teil angeordnet, das mit der Rolle dreht und werden während ihrer Drehung radial entlang einer Wellenlinie geführt, um jeweils mit zwei Rückschlagventilen aus einer Niederdruckleitung sekundäre Flüssigkeit anzusaugen und in eine Hochdruckleitung auszustossen.Displacement pump, which is designed as a multiple piston pump. The pistons are arranged in a star shape in a first part that rotates with the roller and are guided radially along a shaft line during their rotation in order to draw in secondary liquid with two check valves from a low-pressure line and to discharge it into a high-pressure line.
Bei der Verwendung von mitlaufenden bremsenden Rollen in Pipelines mit Durchmessern von wenigen Zoll stösst man schnell an konstruktive Grenzen. Eine Rolle hat den Vorteil, dass sie Hindernisse wie Schweissnähte oder Durchmesserschwankungen der Pipeline überwinden kann, sofern sie entsprechend nachgiebig gelagert ist.When using idling braking rollers in pipelines with a diameter of a few inches, you quickly reach design limits. A role has the advantage that it can overcome obstacles such as weld seams or fluctuations in the diameter of the pipeline, provided that it is appropriately flexible.
Andererseits sollte mit der Rolle die grösstmögliche radiale Anpresεkraft erzeugt werden und über eine kinematiεche Kette ihre Drehung in verdrängtes Volumen einer sekundären Flüssigkeit umgewandelt werden. Beide Forderungen benötigen konstruktiv relativ viel Raum in der Pipeline. Es hat sich daher als vorteilhaft erwiesen als weiches aber stark vorgespanntes Federelement einen Gasspeicher zu verwenden, der räumlich verschoben von der Rolle angeordnet sein kann und der mit seinem Druck auf einen Hochdruckzylinder wirkt, welcher die Rolle radial verspannt. Dadurch, dass im Hochdruckzylinder ein flüssiges Medium verwendet wird, lassen sich Leckverluste am Zylinder klein halten.On the other hand, the roller should generate the greatest possible radial contact force and its rotation into displaced volume via a kinematic chain a secondary liquid. Both of these requirements require a relatively large amount of space in the pipeline. It has therefore proven to be advantageous to use a gas accumulator as a soft but strongly prestressed spring element, which can be arranged spatially displaced from the roller and which acts with its pressure on a high-pressure cylinder, which braces the roller radially. Because a liquid medium is used in the high-pressure cylinder, leakage losses on the cylinder can be kept small.
Eine weitere Forderung an die Angriffspunkte von Bremskräften wäre, dass die Radialkräfte keine Kippmomente erzeugen, die ein Verkanten der tragenden Gehäuseteile des Rohrreinigungsgerätes bewirken. Ideal wäre, wenn sich die Radialkräfte jeweils in einerAnother requirement for the points of application of braking forces would be that the radial forces do not generate any tilting moments that cause the supporting housing parts of the pipe cleaning device to tilt. It would be ideal if the radial forces were in one
Querebene zur Längsachse aufheben. Theoretisch müsste man daher mindestens zwei sich gegenüberliegende Rollen in einem Querschnitt anordnen. Praktisch hat sich jedoch gezeigt, dass es aus Platzgründen sinnvoller ist, auf der Gegenseite zu einer Rolle einen an der Rohrwand mitschleifenden Gleitschuh vorzusehen, der mit einer gleich grossen jedoch entgegengesetzten Radialkraft wie die Rolle angepresst wird. Versuche haben gezeigt, dass mit einem bombierten Gleitschuh aus verschleissfestem Material im betrachteten relativ niedrigen Bereich derLift the transverse plane to the longitudinal axis. In theory, one would have to arrange at least two opposing roles in a cross-section. In practice, however, it has been shown that, for reasons of space, it makes more sense to provide a sliding shoe that grinds against the tube wall on the opposite side to a roller and is pressed on with an equal but opposite radial force as the roller. Tests have shown that with a cambered slide shoe made of wear-resistant material in the relatively low range considered
Vorschubgeεchwindigkeiten nur geringe Schwankungen in der Grosse der Gleitreibungskraft auftreten. Dies hat den Vorteil, dasε ein Teil der notwendigen Bremεkraft über annähernd konstante Gleitreibung erzeugt werden kann und die Bremseinrichtung im sekundären Flüssigkeitsbereich entsprechend kleiner dimensioniert werden kann. Es versteht sich, dass dabei die radiale Anpresskraft nur so hoch gewählt werden darf, dass die Rolle mit ihrer Teilbremskraft die Vorschubgeschwindigkeit bestimmt. Für eine solche Anordnung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die radiale Anpresskraft eine Komponente aufweist, die proportional zur Druckdifferenz über das Rohrreinigungsgerät ist. Eine derartige Forderung wird konstruktiv elegant dadurch gelöst, dass die radialeFeed speeds only slight fluctuations in the magnitude of the sliding friction force occur. This has the advantage that part of the necessary braking force can be generated via approximately constant sliding friction and the braking device in the secondary fluid area can be dimensioned correspondingly smaller. It goes without saying that the radial contact pressure may only be selected so high that the roller with its partial braking force determines the feed rate. For such an arrangement, it has proven to be advantageous if the radial contact pressure has a component that is proportional to the pressure difference across the pipe cleaning device. Such a requirement is solved constructively elegant that the radial
Anpresskraft über hydraulische Kolben erzeugt wird, die dem Hochdruck der sekundären Flüssigkeit vor der Drossel ausgesetzt sind und dass ein Speicher für sekundäre Flüssigkeit auf der Niederdruckseite der sekundären Flüssigkeit vorhanden ist, der neben einem durch eine Feder erzeugten Druckanteil einen Druckänteil besitzt, der mit der Druckdifferenz über das Rohrreinigungsgerät erzeugt ist. Auf diese Weise wird zunächst durch die federerzeugte Druckkomponente ein radiales Anpressen der Bremseinrichtung erreicht, d.h. von Rolle und Gleitschuh erreicht. Ueber die angepresste Rolle wird die Verdrängerpumpe angetrieben, die mit steigender Umdrehungszahl einen durch die Drossel begrenzten Hochdruck erzeugt, der gleichzeitig auf die radial anpressenden hydraulischen Kolben wirkt. Bei einer vernünftigen Abstimmung der Kolbenflächen auf den durch Pumpe und Drossel erzeugten Druck, entstehen radiale Anpresskräfte die so gross sind, dass die Rolle nicht an der Rohrwand durchrutscht und die umgekehrt nicht so gross sind, dass die Bremseinrichtung über den Gleitschuh blockiert wird.Contact pressure is generated via hydraulic pistons that are exposed to the high pressure of the secondary liquid upstream of the throttle and that there is a reservoir for secondary liquid on the low-pressure side of the secondary liquid, which, in addition to a pressure component generated by a spring, has a pressure component that corresponds to the pressure difference is generated via the pipe cleaning device. In this way, a radial pressing of the braking device is first achieved by the spring-generated pressure component, i.e. reached by roller and slide shoe. The positive displacement pump drives the positive displacement pump, which generates a high pressure limited by the throttle as the number of revolutions increases, which simultaneously acts on the radially pressing hydraulic pistons. With a sensible adjustment of the piston surfaces to the pressure generated by the pump and throttle, radial pressure forces are generated which are so great that the roller does not slip on the pipe wall and which, conversely, are not so large that the braking device is blocked by the sliding block.
Eine weitere Ausführung einer Bremseinrichtung mit kontrollierter Vorschubgeschwindigkeit besteht darin, schrittweise zwei axial versetzte Klemmelemente zu verwenden, deren Radialkräfte sich im jeweiligenA further embodiment of a braking device with a controlled feed rate consists in gradually using two axially offset clamping elements, the radial forces of which vary in each case
Querschnitt gegenseitig aufheben und den Hub des momentan klemmenden Elementes in axialer Richtung mit einem Kolben, der einen sekundären, gedrosselten Flüssigkeitsstrom bewegt, zu begrenzen, während das zweite, momentan nicht klemmende Element in eine Ausgangsstellung bewegt wird, die beim Wechsel der Klemmung beim zweiten Element einen sekundären gedrosselten Flüssigkeitsstrom bewegt. Dabei ist es sinnvoll beim Wechsel der Klemmung eine Ueberlappung der Klemmzeiten vorzusehen, damit kein unkontrolliertes Gleiten eintreten kann. Der Ablauf sieht dann so aus, dass am Ende des gebremsten Hubes für das erste Klemmelement ein Stillstand eintritt, bei dem die Klemmung des zweiten Klemmelementes in seiner Ausgangsstellung erfolgt. Mit erfolgter Klemmung des zweiten Klemmelementes wird beispielsweise über einen Druckschalter die Klemmung des ersten Klemmelementes aufgehoben, das Rohrreinigungsgerät hängt nur noch am zweiten Klemmelement und macht während des relativen Hubes gegenüber dem zweiten Klemmelement eine axialeCross-section cancel each other and limit the stroke of the momentarily clamping element in the axial direction with a piston that moves a secondary, throttled liquid flow, while the second, momentarily not clamping element in one Starting position is moved, which moves a secondary throttled liquid flow when changing the clamping of the second element. When changing the clamping, it makes sense to provide an overlap of the clamping times so that no uncontrolled sliding can occur. The sequence then looks like that at the end of the braked stroke for the first clamping element there is a standstill, in which the clamping of the second clamping element takes place in its starting position. When the second clamping element has been clamped, the clamping of the first clamping element is released, for example via a pressure switch, the pipe cleaning device only hangs on the second clamping element and makes an axial movement relative to the second clamping element
Vorschubbewegung mit kontrollierter, annähernd konstanter Geschwindigkeit. Die Bewegung des Rohrreinigungsgerätes in der Pipeline ist dann praktisch schrittweise und gleicht der eines Artisten der sich ohne Kreuzen oder Gleiten der Hände an einem Seil herunterlässt. DieserFeed movement with controlled, almost constant speed. The movement of the pipe cleaning device in the pipeline is then practically gradual and is like that of an artist who can be lowered on a rope without crossing or sliding his hands. This
Vergleich zeigt gleichzeitig auch, wie schwierig es wäre, nur über radiale Pressung und Gleitreibung eine konstante Vorschubgeschwindigkeit einzuhalten.At the same time, comparison also shows how difficult it would be to maintain a constant feed rate only by means of radial pressure and sliding friction.
Grundsätzlich lassen sich an einem Schild mit den hier beschriebenen Bremseinrichtungen beliebigeBasically, any sign can be used on a sign with the braking devices described here
Reinigungsköpfe anbringen und durch die erzielte Begrenzung der Vorschubgeschwindigkeit in ihrer Wirkung verbessern.Attach cleaning heads and improve their effectiveness by limiting the feed rate.
Gleichzeitig mit dem annähernd konstanten Vorschub wird aber auch eine vorwählbare Druckdifferenz über den Schild angeboten, die es ermöglicht im Schild Hydromotoren für Hilfsantriebe vorzusehen; sei es, dass damit Druckverstärker für die Bremseinrichtung oder mechanische Antriebe für eine Reinigungseinrichtung angetrieben werden.Simultaneously with the almost constant feed, a preselectable pressure difference across the plate is also offered, which makes it possible to provide hydraulic motors for auxiliary drives in the plate; be it that pressure booster for the braking device or mechanical Drives for a cleaning device are driven.
Mit einer hohen Druckdifferenz über den Schild lässt sich für die hier beschriebenen, sowie auch allgemein für andere Bremseinrichtungen ein neues Konzept für eineWith a high pressure difference across the shield, a new concept for one can be used for the brake systems described here as well as for other brake systems in general
Reinigungseinrichtung direkt am Schild verwirklichen. An einem mittigen Befestigungsarm wird vor dem Schild ein Prallgitter vorweggeschoben, das quer zur Rohrachse angeordnet ist und in seinen Abmessungen etwas kleiner als der zu erwartende freie Kern der verschmutzten Pipeline ist. Im Schild selbst sind Düsen mit unterschiedlicher Strahlrichtung angebracht, von denen ein Teil auf die Rohrwand zwischen Prallgitter und Schild gerichtet ist, um die Verschmutzungen in Form von Klumpen und Spänen abzulösen, während ein anderer Teil zum Prallgitter hin gerichtet ist, um die entstandenen Klumpen und Späne zu verwirbeln und am Prallgitter in kleinere Stücke zu schlagen und diese Stücke vorzu mit dem passierenden Flüssigkeitεstrom im freien Kern der verschmutzten Pipeline vor dem Prallgitter abzuführen.Implement the cleaning facility directly on the sign. A baffle grille is pushed in front of the shield on a central mounting arm, which is arranged transversely to the pipe axis and whose dimensions are slightly smaller than the expected free core of the contaminated pipeline. In the shield itself there are nozzles with different jet directions, some of which are directed towards the pipe wall between the baffle and shield to remove the dirt in the form of lumps and chips, while another part is directed towards the baffle to remove the lumps and Swirl chips and beat them into smaller pieces on the baffle and remove these pieces with the passing liquid flow in the free core of the dirty pipeline in front of the baffle.
Die Düsen weisen mit ihrem Strahl in der Regel auch eine nach vorne gerichtete Richtungskomponente auf, um den Schild frei von Verschmutzungen zu halten. Bei einer Verteilung der Düsen auf konzentrischen Kreisen zur Rohrachse kann ein gleichmässiges und vom Drehwinkel unabhängiges Schnittbild in den Ablagerungen an der Rohrwand erzeugt werden. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Schild nahe der Rohrwand einen vorstehenden Kranz mit einer Vielzahl von Düsen für die Ablösung von Restablagerungen aufweist, um die Bahn für den Schild frei zu schneiden. Dabei können die Düsenstrahlen auch eine wesentliche Komponente in Umfangsrichtung aufweisen, um quer zur Vorschubrichtung und in spitzem Winkel zur Rohrwand zu schneiden. Wenn sich die Momentensumme der Impulse von Düsen an Schild und Reinigungskopf weitgehend aufhebt, wird der Kupplungsteil zwischen Schild und Bremseinrichtung weniger auf Torsion beansprucht.With their jet, the nozzles generally also have a directional component directed forward in order to keep the shield free from dirt. If the nozzles are distributed in concentric circles to the pipe axis, a uniform cross-section that is independent of the angle of rotation can be created in the deposits on the pipe wall. In particular, it is advantageous if the sign near the tube wall has a protruding ring with a plurality of nozzles for the removal of residual deposits in order to cut the web for the sign freely. The nozzle jets can also have an essential component in the circumferential direction in order to cut transversely to the feed direction and at an acute angle to the tube wall. When the momentum of the impulses from the nozzles on the shield and cleaning head is largely cancels, the coupling part between the shield and the braking device is subjected to less torsion.
Da Erdöl- und Gaspipelineε vor allem an ihrem Beginn und an ihrem Ende auch Krümmungen aufweisen, deren Krümmungsradius wenigen Rohrdurchmessern entspricht, werden Rohrreinigungsgeräte auch aus mehreren zueinander beweglichen Gliedern zusammengesetzt, die über Kupplungen miteinander verbunden sind. Beim Durchfahren einer Krümmung müssen solche Kupplungen die Auεlenkungen durch ihre Anordnung und Gestaltung aufnehmen können. Sobald die Kupplungen beim Durchfahren von Rohrbögen auf Druck in Achsrichtung beansprucht werden, besteht ein erhöhtes Risiko, dass sich die Glieder im Rohr verkeilen. Es ist daher ein Vorteil, wenn zwischen den Gliedern eines Rohrreinigungsgerätes immer eine gewisse Zugbeanspruchung vorhanden ist. Für ein Rohrreinigungsgerät, das als vorderstes Glied einen Schild und als hinterstes Glied eine wirksame Bremseinrichtung aufweist, ist diese Bedingung erfüllt, solange der Schild nicht in ein zu grosses Hindernis fährt. In einer solchen Situation eineε steckengebliebenen Rohrreinigungsgerätes ist es von Vorteil, wenn mit einer Umkehrung des Flüssigkeitsstromes d.h. Einspeisung vom anderen Ende der Pipeline die Funktionen der Glieder vertauscht werden. Zu diesem Zweck wird am letzten Glied ein Rückfahrschild angebracht, welcher bei umgekehrter Strömung einen wesentlich grösseren Strömungswiderstand bildet und im ursprünglichen Schild eine Art Rückströmeinrichtung beispielsweise eine Rückschlagklappe vorgesehen, die bei umgekehrter Strömungsrichtung zusätzlicheSince petroleum and gas pipelines have curvatures, especially at their beginning and at their end, the radius of curvature of which corresponds to a few pipe diameters, pipe cleaning devices are also composed of a plurality of movable members which are connected to one another via couplings. When driving through a bend, such couplings must be able to accommodate the deflections due to their arrangement and design. As soon as the couplings are subjected to pressure in the axial direction when driving through pipe bends, there is an increased risk that the links wedge in the pipe. It is therefore an advantage if there is always a certain tensile stress between the members of a pipe cleaning device. For a pipe cleaning device that has a shield as the front link and an effective braking device as the rear link, this condition is fulfilled as long as the shield does not drive into an obstacle that is too large. In such a situation of a stuck pipe cleaning device, it is advantageous if with a reversal of the liquid flow i.e. Infeed from the other end of the pipeline the functions of the links are swapped. For this purpose, a reversing plate is attached to the last link, which forms a substantially greater flow resistance when the flow is reversed, and a type of backflow device, for example a non-return valve, is provided in the original plate, which additionally in the opposite direction of flow
Durchtrittsfläche freigibt. Da für die Rückwärtsbewegung im bereits gereinigten Rohr keine Begrenzung der Geschwindigkeit notwendig ist und eine immer noch wirksame Bremseinrichtung eher zu einem Verkeilen zwischen Bremseinrichtung und Schild führen würden, ist es sinnvoll mit der Strömungsumkehr die Wirkung der Bremseinrichtung aufzuheben was zum Beispiel durch die Freigabebewegung vom Rückschlagmechanismus am Schild ausgelöst werden kann.Free passage area. Since no limitation of the speed is necessary for the backward movement in the already cleaned pipe and a still effective braking device would rather lead to wedging between the braking device and the shield it makes sense to reverse the effect of the braking device with the flow reversal, which can be triggered, for example, by the release movement of the kickback mechanism on the shield.
Als Rückfahrschild können beispielsweise Klappen wie bei einem "butterfly" Ventil vorgesehen werden, wobei die Klappenflügel in Offenstellung erst bei Strömungsumkehr beispielsweise zusammen mit der Aufhebung der Bremswirkung freigegeben werden, um ein mechanisches Blockieren während der Vorwärtsbewegung mit Sicherheit auszuschliessen.For example, flaps such as a "butterfly" valve can be provided as the reversing plate, the flap wings only being released in the open position when the flow reverses, for example, together with the release of the braking effect, in order to reliably preclude mechanical blocking during the forward movement.
Im folgenden ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben: Es zeigen:The invention is described below on the basis of exemplary embodiments:
Fig. 1 Schematisch einen Schild mit Reinigungskopf, welcher für unterschiedliche Bremseinrichtungen verwendbar ist, wobei im Schild zusätzlich ein Hydromotor als Antrieb für Stellglieder im Reinigungsgerät vorgesehen ist;Fig. 1 Schematic of a shield with a cleaning head, which can be used for different braking devices, wherein a hydraulic motor is also provided in the shield as a drive for actuators in the cleaning device;
Fig. 2a εche atisch ein Rohrreinigungsgerät mit einer Bremseinrichtung, die einen schrittweise kontrollierten Vorschub von einem Reinigungskopf gestattet;2a εche atisch a pipe cleaning device with a braking device that allows a gradually controlled feed from a cleaning head;
Fig. 2b schematisch eine interne Verrohrung für einen in Fig. 2a verwendeten sekundären Flüssigkeitsstrom;Fig. 2b schematically shows an internal piping for a secondary liquid flow used in Fig. 2a;
Fig. 2c schematisch eine hydraulische Schaltung für das Zusammenwirken von Klemmelementen und Bremskolben in Fig. 2a, b. Fig. 3a, b schematisch eine Ausführung für Klemmelemente gemäss Fig. 2a;Fig. 2c schematically shows a hydraulic circuit for the interaction of clamping elements and brake pistons in Fig. 2a, b. 3a, b schematically an embodiment for clamping elements according to Fig. 2a;
Fig. 4 schematisch Teile einer Bremseinrichtung gemäss Fig. 2a;Fig. 4 shows schematically parts of a braking device according to Fig. 2a;
Fig. 5, 6 schematisch ein Rohrreinigungsgerät mit einer5, 6 schematically a pipe cleaning device with a
Bremseinrichtung, die über eine Umlenkrolle mit dem Schild verbunden ist und die über einen einzigen, doppelt wirkenden Kolben einen schrittweise kontrollierten Vorschub gestattet.Braking device, which is connected to the shield via a deflection roller and which allows a step-by-step controlled feed via a single, double-acting piston.
Fig. 7 schematisch eine hydraulische Schaltung für Klemmelemente gemäss Fig. 5 und 6;7 schematically shows a hydraulic circuit for clamping elements according to FIGS. 5 and 6;
Fig. 8 schematisch einen Schild mit Reinigungskopf, welche für unterschiedliche Bremseinrichtungen verwendbar sind, wobei am Schild ein Druckspeicher für hydraulischeFig. 8 schematically shows a shield with a cleaning head, which can be used for different braking devices, with a pressure accumulator for hydraulic on the shield
Klemmeinrichtungen anschliesst und im Schild ein Hydromotor zum Ausgleichen von Leckverlusten an Klemmeinrichtungen eingebaut ist;Connects clamping devices and a hydraulic motor is installed in the shield to compensate for leakage losses on clamping devices;
Fig. 9, 10 schematisch um 90° versetzte Längsεchnitte durch eine Bremseinrichtung mit mitlaufenden Rollen, welche die Vorschubgeschwindigkeit bestimmten, indem sie eine gedrosselte volumetrische Pumpe antreiben;9, 10 schematically, longitudinal sections offset by 90 ° through a braking device with idler rollers which determine the feed rate by driving a throttled volumetric pump;
Fig. 11, 12 schematiεch um 90° versetzte11, 12 schematically offset by 90 °
Längsschnitte, durch eine Bremseinrichtung mit mitlaufender Rolle, welche die Vorschubgeschwindigkeit bestimmt, indem sie in der Art eines Kurbeltriebes von zwei um 90° versetzten Stossdämpfern gebremst ist;Longitudinal sections, through a braking device with a rotating roller, which determines the feed rate by in the manner of a crank mechanism of two shock absorbers offset by 90 ° are braked;
Fig. 13 schematisch einen Querschnitt durch die Rolle in Fig. 11;FIG. 13 schematically shows a cross section through the roller in FIG. 11;
Fig. 14 schematisch einen Querschnitt durch einen Klemmzylinder in Fig. 11;14 schematically shows a cross section through a clamping cylinder in FIG. 11;
Fig. 15 schematisch einen ausklappbarenFig. 15 schematically shows a fold-out
Rückwärtsschild, um ein Reinigungsgerät bei umgekehrter Strömungsrichtung zurückzuziehen;Backward sign to pull back a cleaning device in reverse flow direction;
Fig. 16, 17, 18 εchematisch einen Längsschnitt durch ein Rohrreinigungsgerät mit einer Bremseinrichtung, die einen Gleitschuh und Anpressrollen besitzt, mit einem Mittelstück, das einen Speicher für Hydraulikflüsεigkeit besitzt, und mit einem Schild, der einen drehbaren Kranz mit Reinigungsdüsen besitzt;16, 17, 18 schematically show a longitudinal section through a pipe cleaning device with a braking device which has a sliding shoe and pressure rollers, with a center piece which has a reservoir for hydraulic fluid, and with a shield which has a rotatable ring with cleaning nozzles;
Fig. 19 schematisch einen vergrösεerten Ausschnitt einer Radialkolbenpumpe aus Fig. 16;19 schematically shows an enlarged section of a radial piston pump from FIG. 16;
Fig. 20 schematisch einen vergrösεerten Auεεchnitt für einen an Schwenkarmen gelagerten Reibschuh, der beim Rückwärtsfahren aufgrund der Wandreibung zwangsläufig einklappt;20 schematically shows an enlarged section for a friction shoe mounted on swivel arms, which inevitably folds in when reversing due to the wall friction;
Fig. 21 schematisch eine Variante zu Fig. 18, bei der der drehbare Kranz in seiner Drehbewegung über elastisch abgestützte Rollen geführt ist;21 schematically shows a variant of FIG. 18, in which the rotatable ring is guided in its rotational movement via elastically supported rollers;
Fig. 22 schematisch einen vergrosserten Ausschnitt aus Fig. 21 mit einer solchen Führungsrolle; und Fig. 23 schematisch eine Draufsicht auf eine Führungsrolle aus Fig. 22.22 schematically shows an enlarged detail from FIG. 21 with such a guide roller; and 23 schematically shows a top view of a guide roller from FIG. 22.
Mit den Figuren sind Rohrreinigungsgeräte für Erdöl- und Gaspipelines gezeigt, bei denen ein Schild mit Reinigungseinrichtung durch einen Flüssigkeitsstrom in der Pipeline vorwärtsbewegt wird. Der Schild bildet in der Pipeline einen oder mehrere Durchbrüche für einen passierenden Flüssigkeitsstrom, um einen vorgesehenen Druck aufzubauen und ist auf seiner Rückseite mit einer Bremseinrichtung versehen, die ungewollt grosseThe figures show pipe cleaning devices for oil and gas pipelines, in which a shield with a cleaning device is moved forward by a liquid flow in the pipeline. The shield forms one or more breakthroughs in the pipeline for a passing liquid flow in order to build up an intended pressure and is provided on its rear side with a braking device that is unintentionally large
Vorschubgeschwindigkeiten dadurch verhindert, dass mindestens ein Klemmelement momentan an der Rohrwand haftet und sich relativ zur Bremseinrichtung bewegt. Diese Bewegung wird kinematisch auf einen hydraulischen Verdränger übertragen, der einen sekundärenFeed speeds thereby prevents at least one clamping element from currently sticking to the pipe wall and moving relative to the braking device. This movement is kinematically transmitted to a hydraulic displacer, which is a secondary one
Flüssigkeitsstrom erzeugt, welcher über mindestens eine Drosselstelle gebremst wird und so die Geschwindigkeit zwischen Schild und Rohrwand festlegt.Liquid flow generated, which is braked via at least one throttle point and thus determines the speed between the shield and the pipe wall.
In Figur 1 ist ein Schild 3 mit einer Reinigungseinrichtung 5 gezeigt, der beispielsweise mit Bremseinrichtungen 8 nach den Figuren 2 bis 7 gekoppelt ist, welche seine Vorschubgeschwindigkeit begrenzen. In einer Pipeline 1 treibt ein Flüssigkeitsstrom 2 den Schild 3 vor sich her, dessen äusseres Gehäuεe 50 über Packungen 42 gegen die Pipeline 1 gedichtet und gleichzeitig geführt ist. Die Packungen 42 sind durch einen Haltering 51 gesichert. Ueber den Schild bestehen Durchbrüche 45, 46, 47; 44, 43, 49, 36, 37, 38, die einen pasεierenden Flüssigkeitsstrom 7 zulassen und bei vorgegebener Vorschubgeschwindigkeit des Schildes 3 entgegen dem Flüεεigkeitsstrom 2 einen Druck von beispielsweise 30 bar aufbauen. Dieser Druck lässt sich am Schild 3 unabhängig vom Standort des Schildes in der Pipeline aufbauen, wenn der Flüssigkeitsstrom 2 am Eingabeende auf konstante Menge hin geregelt wird.FIG. 1 shows a shield 3 with a cleaning device 5, which is coupled, for example, to braking devices 8 according to FIGS. 2 to 7, which limit its feed rate. In a pipeline 1, a liquid stream 2 drives the shield 3 in front of it, the outer housing 50 of which is sealed against the pipeline 1 via packs 42 and is guided at the same time. The packs 42 are secured by a retaining ring 51. Breakthroughs 45, 46, 47 exist over the shield; 44, 43, 49, 36, 37, 38, which allow a passing liquid flow 7 and build up a pressure of, for example, 30 bar against the liquid flow 2 at a predetermined feed rate of the shield 3. This pressure can be seen on the sign 3 regardless of the location of the sign in the Build the pipeline if the liquid flow 2 is regulated to a constant amount at the input end.
Im inneren Gehäuse 48 wirkt ein mit Zahnrädern 56 gebildeter Hydromotor 15 mit Kurvenεcheiben 88 als Druckverstärker über ein Pumpsystem 15 mit Kolben 58 und Rückschlagventilen 61, 62 auf die Ansaug- und Druckleitungen 59, 60 eines hydraulischen Hilfssystems, das beiεpielεweiεe für die Aufrechterhaltung der Klemmkraft bei radialen Klemmelementen 9a, 9b verwendet werden kann. Ein Zulauf 45 und ein Ablauf 46 sind in ihrem Querschnitt so aufeinander abgestimmt, dass der Hydromotor 55 bei vorgegebener Druckdifferenz nicht über eine bestimmte Drehzahl hinaus in Drehrichtung 57 drehen kann.In the inner housing 48, a hydraulic motor 15 formed with gear wheels 56 with cam disks 88 acts as a pressure booster via a pump system 15 with pistons 58 and check valves 61, 62 on the suction and pressure lines 59, 60 of a hydraulic auxiliary system which, for example, maintains the clamping force radial clamping elements 9a, 9b can be used. The cross-section of an inlet 45 and an outlet 46 are coordinated with one another in such a way that the hydraulic motor 55 cannot rotate in the direction of rotation 57 beyond a specific speed at a predetermined pressure difference.
Eine eigentliche Reinigungseinrichtung 5 ist in den Schild 3 auf seiner Vorderseite 4 integriert. Konzentrisch zur Rohrachse 14 ist auf einem Arm des äusseren Gehäuses 50 ein Prallgitter 39 angebracht, das Bohrungen 52 besitzt. Das Prallgitter 39 besitzt einen äusseren Durchmesser, der kleiner als derAn actual cleaning device 5 is integrated in the shield 3 on its front side 4. A baffle grille 39, which has bores 52, is attached to an arm of the outer housing 50 concentrically with the pipe axis 14. The baffle 39 has an outer diameter that is smaller than that
Innendurchmesser von zu erwartenden Ablagerungen 6 ist, und bildet - da es in einem Abstand zum Schild 3 vorsteht - einen Hohlraum 40, der durch die Rohrwand 1 und nicht abgetragene Ablagerungen 6 begrenzt ist. Im Schild 3 sind Düsen 36, 37, 38 vorgesehen, die über Verbindungskanäle 44, einen Ringkanal 43 und Vorbohrungen 49 mit Spülflüssigkeit unter Druck angespeisst werden. Ein Teil der Düεen spritzt gegen die Rohrwand 1, um während der Vorschubbewegung des Schildes 3 Klumpen und Späne von Ablagerungen 6 wegzuschneiden. Ein anderer Teil der Düsen spritzt direkt oder indirekt in den Hohlraum 40, um die losgelösten Klumpen und Späne auf eine Grosse zu zerschlagen, die das Prallgitter 39 passieren kann, und um die Partikel vor dem Prallgitter 39 vorlaufend mit dem passierenden und verdrängten Flüssigkeitsstrom 7 wegzutransportieren. Dabei bietet die geringe Partikelgrösse gute Gewähr, dasε keine Verstopfungen eintreten. Vor den Packungen 42 besitzt der Schild 3 nahe der Rohrwand einen Kranz 41 mit Düsen 36, welche eventuelle Restablagerungen entfernen und die Bahn für die Packungen freischneiden. Zwischen innerem Gehäuse 48 und äusserem Gehäuse 50 ist ein Ringkanal 53 angebracht, der über eine Verbindungsbohrung 54 mit dem Raum vor dem Prallgitter 39 verbunden ist und der für druckbetätigte Schaltelemente den Referenzdruck vor dem Prallgitter 39 zu Verfügung stellt.Is the inside diameter of the expected deposits 6, and - since it projects at a distance from the shield 3 - a cavity 40 which is limited by the tube wall 1 and deposits 6 not removed. In the shield 3, nozzles 36, 37, 38 are provided, which are fed with flushing liquid under pressure via connecting channels 44, an annular channel 43 and pilot bores 49. Some of the nozzles spray against the tube wall 1 in order to cut away 3 lumps and chips from deposits 6 during the advancing movement of the shield. Another part of the nozzles injects directly or indirectly into the cavity 40 in order to break up the detached lumps and chips to a size that can pass through the baffle 39 and to advance the particles in front of the baffle 39 with the to transport passing and displaced liquid stream 7 away. The small particle size offers a good guarantee that no blockages will occur. In front of the packs 42, the shield 3 has a ring 41 near the tube wall with nozzles 36, which remove any residual deposits and cut the web for the packs. Between the inner housing 48 and the outer housing 50 there is an annular channel 53 which is connected to the space in front of the baffle 39 via a connecting bore 54 and which provides the reference pressure in front of the baffle 39 for pressure-actuated switching elements.
In den Figuren 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 4 sind das Prinzip und Ausführungsdetails einer Bremseinrichtung beεchrieben, die εich mit einem Schild nach Figur 1 kombinieren lässt.FIGS. 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 4 describe the principle and design details of a braking device that can be combined with a sign according to FIG. 1.
Aus Figur 2a ist die prinzipielle Anordnung der Elemente ersichtlich, wobei die interne Verrohrung 65, 66 mit einer einstellbaren Drossel 21 zum Bremsen der sekundären Flüsεigkeit 10 in Figur 2b herausgezeichnet ist, während Figur 2c eine hydraulische Schaltung für dieThe basic arrangement of the elements can be seen in FIG. 2a, the internal piping 65, 66 with an adjustable throttle 21 for braking the secondary liquid 10 being drawn out in FIG. 2b, while FIG. 2c shows a hydraulic circuit for the
Klemmelemente 9a, b zeigt. Das erste Klemmelement 9a ist mit Klemmbacken 11a im Rohr 1 verspannt und bremst über die dazwischenliegenden Bremseinrichtungen 8a, 8b den Schild 3. Der Kraftfluss für die Bremskraft geht vom Klemmelement 9a über eine Kupplung 77a auf KolbenstangeClamping elements 9a, b shows. The first clamping element 9a is clamped in the tube 1 with clamping jaws 11a and brakes the shield 3 via the braking devices 8a, 8b in between. The force flow for the braking force goes from the clamping element 9a via a clutch 77a to the piston rod
27a und Kolben 13a der ersten Bremseinrichtung 8a, wobei sekundäre Flüsεigkeit 10 vom Kolben 13a über eine Droεselstelle 21 verdrängt wird und den Kolben 13b der zweiten Bremseinrichtung 8b und über eine zugehörige Kolbenstange 27b und Kupplung 77c ein zweites27a and piston 13a of the first braking device 8a, secondary liquid 10 being displaced by the piston 13a via a dropping point 21 and the piston 13b of the second braking device 8b and an associated piston rod 27b and clutch 77c a second one
Klemmelement 9b im Leerlauf in Vorschubrichtung bewegt. Die eigentliche Bremsbewegung wird vom Bremszylinder 12b und von dort über Zugelemente 24 z.B. Drahtseile auf den Schild 3 übertragen. Statt reiner Zugelemente 24 sind auch an Gelenken gelagerte Zugstangen möglich, die auch im Rahmen ihrer Knicklänge Druckkräfte übertragen können. Dabei sind die Klemmbacken 11b des zweiten Klemmelementes 9b eingezogen. An den Gehäuseteilen sind jeweils Führungsflossen 80 angebracht, welche die Gehäuseteile annähernd in der Rohrmitte halten. Leckverluste der sekundären Flüssigkeit 10 können durch einen mitfahrenden Druckspeicher 64 ausgeglichen werden. Dadurch, dass Kolben 13a, b und Zylinder 12a, b gleiche Abmesεungen haben, erreichen die Kolben praktisch gleichzeitig ihre Endlagen und zwar so, dass sie einmal am nächsten beieinanderliegen und das andere Mal am weitesten auseinander liegen.Clamping element 9b moved in idle in the feed direction. The actual braking movement is transmitted from the brake cylinder 12b and from there via tension elements 24, for example wire ropes, to the shield 3. Instead of pure tension elements 24 tie rods mounted on joints are also possible, which can also transmit compressive forces within the scope of their kink length. The jaws 11b of the second clamping element 9b are retracted. Guide fins 80 are attached to the housing parts and hold the housing parts approximately in the middle of the tube. Leakage losses of the secondary liquid 10 can be compensated for by a pressure accumulator 64 traveling with it. Due to the fact that pistons 13a, b and cylinders 12a, b have the same dimensions, the pistons reach their end positions practically simultaneously, in such a way that they are closest to each other at one time and the farthest apart the other time.
In Figur 2c ist im Hydraulikschema der Schild 3 mit einem Pumpsystem 15 und einem Druckbegrenzungsventil 20 gezeigt. Druckspeicher 63, 68 ergänzen eventuelle Leckagemengen auf der Hochdruck- und der Niederdruckseite. Druckleitung 60 und Ansaugleitung 59 gehen in Form von Hydraulikschläuchen, die parallel zu den Zugelementen 24 geführt sind vom Schild 3 zur zweiten Bremseinrichtung 8b und weiter als Abzweigungen 60a, 59a über die Kupplung 77b auf die erste Bremseinrichtung 8a, deren Aufbau aus Figur 4 ersichtlich ist. Auf den Bremseinrichtungen sind jeweils Schaltventile Sll, S12 sowie S21, S22 angebracht, die in Abhängigkeit von den Kolbenendlagen die Klemmung an den Klemmelementen 9a und 9b mit einer Ueberlappung der Klemmung umsteuern, damit kein ungewollter Schlupf gegenüber der Rohrwand 1 auftritt.In FIG. 2c, the shield 3 with a pump system 15 and a pressure limiting valve 20 is shown in the hydraulic diagram. Pressure accumulators 63, 68 supplement any leakage quantities on the high-pressure and low-pressure sides. Pressure line 60 and suction line 59 go in the form of hydraulic hoses, which are guided parallel to the tension elements 24, from the shield 3 to the second braking device 8b and further as branches 60a, 59a via the coupling 77b to the first braking device 8a, the structure of which can be seen in FIG . Switching valves S11, S12 and S21, S22 are attached to the braking devices, which, depending on the piston end positions, reverse the clamping on the clamping elements 9a and 9b with an overlap of the clamping, so that no undesired slippage occurs with respect to the tube wall 1.
Beginnend mit einer Stellung gemäss Figur 2a ergibt sich folgende Ventilstellung: - Schaltventil S12 steht auf Durchlass überStarting with a position according to FIG. 2a, the following valve position results: - Control valve S12 protrudes through
Rückschlagventil, weil das zweite Klemmelement 9b auf Niederdruck ist.Check valve because the second clamping element 9b is at low pressure.
Schaltventil Sll gibt den Hochdruck von Druckleitung 60a weiter.Switch valve Sll passes on the high pressure from pressure line 60a.
=> Klemmbacken 11a sind unter Druck ausgefahren.=> Jaws 11a are extended under pressure.
Schaltventil S22 εteht auf Durchlass in beiden Richtungen, weil das erste Klemmelement 9a auf Hochdruck ist.Switching valve S22 stands for passage in both directions because the first clamping element 9a is at high pressure.
- Schaltventil S21 gibt den Niederdruck von Ansaugleitung 59a weiter- Switching valve S21 passes on the low pressure from intake line 59a
-z-> Klemmbacken 11b sind eingefahren.-z-> jaws 11b are retracted.
Mit dem Erreichen der Endlage in der die Kolben 13a, 13b am weitesten auseinanderstehen werden folgende Schaltschritte vorgenommen:When the end position is reached in which the pistons 13a, 13b are the farthest apart, the following switching steps are carried out:
Schaltventil Sll wird auf Niederdruck umgesteuert, der jedoch noch nicht weitergegeben werden kann, da der Druck zum Umsteuern von S12 fehlt. Klemmelement 9a bleibt noch geklemmt.Switching valve Sll is switched to low pressure, which however cannot be passed on because the pressure to switch S12 is missing. Clamping element 9a remains clamped.
- Schaltventil S21 wird auf Hochdruck umgesteuert und kann unabhängig von der Stellung vom Schaltelement S22 den Hochdruck an das Klemmelement 9b weitergeben.- Switching valve S21 is switched to high pressure and can pass on the high pressure to the clamping element 9b regardless of the position of the switching element S22.
= Klemmbacken 11b werden ausgefahren und es baut sich Hochdruck beim Festsetzen der Klemmbacken auf, welcher nun das Schaltventil S12 auf= Jaws 11b are extended and high pressure builds up when the jaws are fixed, which now builds the switching valve S12
Durchgang in beiden Richtungen schaltet. = Klemmbacken 11a werden eingefahren.Continuity switches in both directions. = Jaws 11a are retracted.
Das zweite Klemmelement 9b ist nun in axialer Richtung starr mit dem Kolben 13b verbunden. Der Schild 3, welcher am zweiten Bremszylinder 12b aufgehängt ist, presst die sekundäre Flüssigkeit in umgekehrter Richtung über die Drosselleitung 65 zurück und bringt gleichzeitig den ersten Kolben 13a in seine Ausgangsεtellung zurück. In dieser Stellung erfolgt gleich wie oben beschrieben ein Richtungswechsel für die Kolben 13a, 13b mit einem kurzen "Stop" während der überlappenden Klemmung.The second clamping element 9b is now rigidly connected to the piston 13b in the axial direction. The shield 3, which is suspended from the second brake cylinder 12b, presses the secondary liquid back in the opposite direction via the throttle line 65 and at the same time brings the first piston 13a back into its starting position. In this position, as described above, the pistons 13a, 13b change direction with a short "stop" during the overlapping clamping.
Der Schild bewegt sich auf diese Weise in Schritten, wobei die Geschwindigkeit mit der Drossel 21 voreinstellbar ist.The shield moves in steps in this way, the speed being adjustable with the throttle 21.
In Figur 4 iεt die räumliche Anordnung der Komponenten der Bremseinrichtung 8a aufgezeigt. Der Bremεzylinder 12a mit Boden 22 und Zwischenboden 23 bildet mit einem Zwischenstück 16a ein tragendes Gehäuse für die restlichen Elemente. Im Zwischenstück 16a sind Fenster 30, die den Zugang und die Kontrolle erleichtern. Eine Kupplung 77b mit einem Kugelkörper 33 und einer Pfanne verbindet die Zwischenkörper 16a, 16b der beiden Bremseinrichtungen 8a und 8b. Die Pfanne weist Längsschlitze 31 auf, die über in den Kugelkörper 33 eingelassene Stifte 32 ein Verdrehen der Kupplung verhindern. Der Kugelkörper 33 ist so gross dimensioniert, dass Hydraulikleitungen 65, 66, 59a, 60a, 158a, 158b hindurchgelegt werden können. Die zulässige Achsauslenkung zwischen Pfanne und Kugelkörper 33 ist begrenzt, um Hydraulikschläuche keinen unnötigen Belastungen auszusetzen. Die Schaltventile Sll, S12 sind am Uebergang zum Zwischenboden 23 angebracht, wobei das Schaltventil Sll eine Endlage jeweils bis zum Erreichen der nächsten Endlage speichert. Die Verbindungsleitung 75a zum Klemmelement 9a wird zunächst auf den Zwischenboden 23 geführt und geht dann weiter als Hydraulikschlauch auf die Stirnseite der Kolbenstange 27a und als Bohrung in der Kolbenstange 27a bis zur Kupplung 77a. Um eine unzulässige Verdrehung der Kolbenstange 27a zu verhindern, kann diese über einen Führungsnocken 29 an der Stirnseite längs dem Zwischenstück 16a geführt werden.The spatial arrangement of the components of the braking device 8a is shown in FIG. The brake cylinder 12a with base 22 and intermediate base 23 forms with a spacer 16a a supporting housing for the remaining elements. In the intermediate piece 16a there are windows 30 which facilitate access and control. A coupling 77b with a spherical body 33 and a socket connects the intermediate bodies 16a, 16b of the two braking devices 8a and 8b. The socket has longitudinal slots 31 which prevent the coupling from twisting via pins 32 embedded in the spherical body 33. The spherical body 33 is dimensioned so large that hydraulic lines 65, 66, 59a, 60a, 158a, 158b can be put through. The permissible axis deflection between the pan and the ball body 33 is limited in order not to expose hydraulic hoses to unnecessary loads. The switching valves S11, S12 are attached at the transition to the intermediate floor 23, the switching valve S11 storing an end position in each case until the next end position is reached. The connecting line 75a to the clamping element 9a is first led to the intermediate floor 23 and then continues as a hydraulic hose on the end face of the piston rod 27a and as a bore in the piston rod 27a up to the coupling 77a. In order to prevent inadmissible rotation of the piston rod 27a, it can be guided along the intermediate piece 16a via a guide cam 29 on the end face.
Der Aufbau der zweiten Bremseinrichtung 8b mit ihrem Klemmelement 9b ist analog.The structure of the second braking device 8b with its clamping element 9b is analog.
Klemmelemente 9a, 9b sind in den Figuren 3a, 3b gezeigt. Die Kolbenstangen der zugehörigen Klemmkolben 19 ragen in den Mittelteil 76 und wirken auf einen Verdrängerkörper 18 mit Schrägflächen 81. Gleitsteine 17, die als Klemmbacken 11a, 11b ausgebildet sind, laufen beweglich zu den Schrägflächen 81 und zu Gegenflächen 82 und ragen durch Schlitze 83 durch die Kontur der Mittelteile 76 heraus. Den Abschluss der Klemmzylinder 78 bilden Böden 34. Eine Rückholfeder 79 eingelassen im Zylinderkopf 39 bewirkt bei Niederdruck ein Lösen der Klemmung und dasClamping elements 9a, 9b are shown in FIGS. 3a, 3b. The piston rods of the associated clamping pistons 19 protrude into the central part 76 and act on a displacer 18 with inclined surfaces 81. Sliding blocks 17, which are designed as clamping jaws 11a, 11b, move movably to the inclined surfaces 81 and to counter surfaces 82 and project through slots 83 through them Contour of the middle parts 76 out. Bottoms 34 form the end of the clamping cylinders 78. A return spring 79 embedded in the cylinder head 39 causes the clamping to be released at low pressure and this
Einziehen der Klemmbacken 11a, 11b. Das Klemmelement 9b wird hier auf seiner Aussenseite von den Zugelementen 24 und den Versorgungsleitungen 60, 59 passiert. Es wäre aber auch möglich, die Kolbenstangen als beidseitig gelagerte, hohle Kolbenstangen und die Kolben 19 mit einer .grösseren Mittelbohrung auεzuführen, um zum Beiεpiel eine zentrale Zug- und Druckεtange, die gleichzeitig auch die Leitungen 59, 60 beherbergt, darin unterzubringen.Retracting the jaws 11a, 11b. The clamping element 9b is passed here on its outside by the tension elements 24 and the supply lines 60, 59. However, it would also be possible to design the piston rods as hollow piston rods mounted on both sides and the pistons 19 with a larger central bore in order, for example, to accommodate a central pull and push rod, which at the same time also houses the lines 59, 60.
Eine weitere Ausführungsform einer schrittweisenAnother embodiment of a step by step
Bremseinrichtung ist in den Figuren 5, 6 und 7 gezeigt, bei der die Bremseinrichtung 8 nur noch einen Bremskolben 13 mit einer beidseitig durchgehenden Kolbenstange 28 aufweist und die verdrängte sekundäre Flüssigkeit 10 über eine Drosεelεtelle 21 am Kolben 13 entspannt wird. Die Zugelemente 24 (einmal strichliert, einmal ausgezogen) sind als biegsame Seile oder Bänder an der Bremseinrichtung 8 und am Klemmelement 9b befestigt und in einer Schlaufe 25 über eine Umlenkrolle 26 am Schild 3 geführt. Dies führt dazu, dass der Schild 3 nur die Hälfte der Relativbewegung zwischen dem Gehäuse der Bremseinrichtung 8 und dem Klemmelement 9b ausführt. In Figur 5 klemmt daε Klemmelement 9a mit Klemmbacken 11a und blockiert über eine Kupplung 77a ein Zwischenstück 16 vom Gehäuse der Bremseinrichtung 8 und damit das eine Ende der Zugelemente 24, deren anderes Ende über eine Umlenkrolle 87 eine Zugbelastung am zweiten Klemmelement erzeugt. Diese Zugkraft zieht über das zweiteThe braking device is shown in FIGS. 5, 6 and 7, in which the braking device 8 only has one brake piston 13 with a piston rod 28 that is continuous on both sides and the displaced secondary liquid 10 is expanded via a throttle 21 on the piston 13. The tension elements 24 (once dashed, once pulled out) are attached as flexible cables or straps to the braking device 8 and to the clamping element 9b and are guided in a loop 25 over a deflection roller 26 on the shield 3. As a result, the shield 3 only carries out half of the relative movement between the housing of the braking device 8 and the clamping element 9b. In FIG. 5, the clamping element 9a clamps with clamping jaws 11a and blocks, via a coupling 77a, an intermediate piece 16 from the housing of the braking device 8 and thus the one end of the tension elements 24, the other end of which generates a tensile load on the second clamping element via a deflection roller 87. This traction pulls over the second
Klemmelement 9b und über eine Kupplung 77c den Kolben 13 in eine vordere Endstellung, wobei die verdrängte sekundäre Flüssigkeit 10 über eine Drosselstelle 21, die beispielsweise im Kolben selbεt eingebaut εein kann, in den hinteren Zylinderraum gelangt. Dieser sekundäreClamping element 9b and, via a coupling 77c, the piston 13 into a front end position, the displaced secondary liquid 10 reaching the rear cylinder space via a throttle point 21, which can be installed in the piston, for example. That secondary
Flüssigkeitsεtrom kann ebensogut über eine einstellbare Drossel auf der Aussenseite des Zylinders vorbeigeführt werden.Liquid flow can just as well be guided past an adjustable throttle on the outside of the cylinder.
In Figur 6 sind die Klemmbacken 11b des zweiten Klemmelementes 9b ausgefahren, während beim erstenIn Figure 6, the jaws 11b of the second clamping element 9b are extended, while the first
Klemmelement 9a die Klemmbacken 11a eingefahren sind. Dies bewirkt, dass der Kolben 13 relativ zur Rohrwand still steht und dass sich der Schild 3 mit der Hälfte der Geschwindigkeit vom Gehäuse 16 nach vorne bewegt. Der Kolben 13 erreicht so den Zwischenboden 23 auf der anderen Seite des Zylinders, während die sekundäre Flüsεigkeit 10 über die gleiche Drosselstelle 21 in umgekehrter Richtung entspannt werden kann. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass für die sekundäre Flüsεigkeit faεt keine Verrohrung notwendig iεt. Die durch das Drosseln entstandene Wärme wird über den Zylinderaussenmantel an die Umgebung abgeführt. Ein weiterer Vorteil ist, dass alle Schaltventile S30, S12, S22 für das Umsteuern der Klemmung auf dem zweiten Klemmelement 9b untergebracht werden. Figur 7 zeigt einen Hydraulikplan, aus dem eine Schaltung ersichtlich ist, mit der das Umsteuern der Klemmung erfolgt. Im Schild 3 sind eine Pumpe 15, ein Druckbegrenzungsventil 20 und ein Hochdruck- und ein Niederdruckspeicher 63, 68 untergebracht, welche über Leitungen 59, 60 mit dem zweiten Klemmelement 9b verbunden sind. Die Verbindung erfolgt über abrollbare Hydraulikschläuche. Ein Schaltventil S30 greift die Endstellungen vom Kolben 13 indirekt am Zugelement 24 ab, wobei ein Umschalten jeweils mit dem Erreichen einer Endεtellung erfolgt, d.h. eine erreichte Endεtellung bleibt geεpeichert bis die nächste erreicht iεt. Die Zuleitung zum ersten Klemmelement 9a ist über ein Rückschlagventil im Schaltventil S12 geführt, welches auf Durchgang in beiden Richtungen umgeschaltet wird, sobald am zweitenClamping element 9a the jaws 11a are retracted. This causes the piston 13 to stand still relative to the pipe wall and the shield 3 to move forward from the housing 16 at half the speed. The piston 13 thus reaches the intermediate floor 23 on the other side of the cylinder, while the secondary liquid 10 can be expanded in the opposite direction via the same throttle point 21. An advantage of this arrangement is that no piping is necessary for the secondary liquid. The Heat generated by throttling is dissipated to the environment via the outer cylinder jacket. A further advantage is that all switching valves S30, S12, S22 for reversing the clamping are accommodated on the second clamping element 9b. FIG. 7 shows a hydraulic diagram from which a circuit can be seen with which the clamping is reversed. The shield 3 houses a pump 15, a pressure relief valve 20 and a high-pressure and low-pressure accumulator 63, 68, which are connected to the second clamping element 9b via lines 59, 60. The connection is made using rollable hydraulic hoses. A switching valve S30 taps the end positions from the piston 13 indirectly on the tension element 24, a switchover taking place each time an end position is reached, ie an end position reached remains stored until the next one is reached. The supply line to the first clamping element 9a is routed via a check valve in the switching valve S12, which is switched over to passage in both directions as soon as on the second
Klemmelement 9b der Hochdruck durch Klemmen erreicht ist. Es entsteht also wieder eine kleine Ueberlappung in der Klemmung. Als Klemmelemente 9a, 9b können die in Figur 3a und 3b beschriebenen verwendet werden. Ein Vorteil dieser Anordnungen besteht darin, dasε das Rohrreinigungsgerät nur während dieser kurzen Ueberlappungszeit aus Sicherheitsüberlegungen stillsteht und dass der Bewegungsauflauf durch eine von der Stellung der Bremszylinder abhängige Folgesteuerung zwangsläufig gesteuert ist.Clamping element 9b the high pressure is reached by clamping. So there is again a small overlap in the clamping. The clamping elements 9a, 9b which are described in FIGS. 3a and 3b can be used. An advantage of these arrangements is that the pipe cleaning device only stops during this short overlap period for safety reasons and that the movement sequence is inevitably controlled by a sequence control that is dependent on the position of the brake cylinder.
Ein weiterer Schild 3 mit Druckverstärker 135, Gasεpeicher 95 und Reinigungseinrichtung 5 ist in Figur 8 gezeigt. Die Reinigungseinheit 5 iεt auf der stromabwärtigen Seite in den Schild 3 integriert. Sie besteht im wesentlichen aus Düsen 36, 37, 38 und einem den Düsen vorgelagerten Prallgitter 39, welches zur Rohrwand 1 hin einen Hohlraum 40 schafft, in dem die Düsenstrahlen zum gezielten Zertrümmern von Ablagerungen 6 besser unter Kontrolle zu halten sind. Einige Düsen 36, 37 sind auf die Ablagerungen 6 an der Rohrwand gerichtet. Andere Düsen 38 sind nach vorne zur Rohrachse 14 hin gerichtet, um abgelöste Partikel in ihren Flüssigkeitsstrom zu saugen und um diese Partikel am Gehäuse oder am Prallgitter auf eine Grosse zu zerkleinern, die Wegschwemmen nach vorne mit dem passierenden Flüsεigkeitεstrom 7 gestattet. Das Prallgitter 39 soll aber auch ein verfrühtes Ablösen der Ablagerungen verhindern und damit Rohrverstopfungen vorbeugen. Die Gitterstruktur wird durch Bohrungen 52 erreicht. Ein Kranz 41 nahe der Rohrwand mit Düsen 36 verhindert, daεs Restablagerungen im Bereich von dichtenden Packungen 42 stehen bleiben. Ein äusserer Gehäuseteil 136 trägt die zur Rohrwand 1 dichtenden Packungen 42, die über Halteringe 142 fixiert sind. Ein inneres Gehäuse 146 ist über einen vorderen und einen hinteren Deckel mit dem äusseren Gehäuseteil 136 verbunden. Zwischen äusεerem und innerem Gehäuεe bestehen grosεe Durchtrittεflachen 137, 138, um die Düsen 36, 37, 38 ohne grosse Druckverluste mit Flüsεigkeit zu versorgen. Als Druckdifferenz über den Schild 3 haben sich Drücke von 20 bis 30 bar als ausreichend erwiesen, um Verkrustungen von Paraffinen mit den Düsen aufzulösen. Höhere Drücke sind möglich, wobei man im Auge behalten usε , dass die Bremseinrichtungen 8 entsprechend kräftig ausgelegt werden müssen.Another shield 3 with pressure booster 135, gas storage 95 and cleaning device 5 is shown in FIG. The cleaning unit 5 is integrated in the shield 3 on the downstream side. It consists essentially of nozzles 36, 37, 38 and one the baffle 39 upstream of the nozzles, which creates a cavity 40 towards the tube wall 1, in which the nozzle jets for the targeted smashing of deposits 6 are better kept under control. Some nozzles 36, 37 are directed towards the deposits 6 on the tube wall. Other nozzles 38 are directed forwards towards the pipe axis 14 in order to suck detached particles into their liquid flow and to reduce these particles to a size on the housing or on the baffle grid, which allows them to wash away to the front with the liquid flow 7 that passes through them. The baffle 39 should also prevent premature detachment of the deposits and thus prevent pipe blockages. The lattice structure is reached through holes 52. A ring 41 near the tube wall with nozzles 36 prevents residual deposits from remaining in the area of sealing packs 42. An outer housing part 136 carries the packings 42 which seal to the tube wall 1 and which are fixed by means of retaining rings 142. An inner housing 146 is connected to the outer housing part 136 via a front and a rear cover. There are large passage areas 137, 138 between the outer and inner housings in order to supply the nozzles 36, 37, 38 with liquid without large pressure losses. As a pressure difference across the shield 3, pressures of 20 to 30 bar have proven to be sufficient to dissolve incrustations of paraffins with the nozzles. Higher pressures are possible, keeping in mind that the braking devices 8 must be designed to be correspondingly powerful.
Im Schild 3 ist eine Rückströmeinrichtung 141 eingebaut, die bei umgekehrter Strömungsrichtung einen grossen zusätzlichen Durchflussquerschnitt freigibt. Ein über eine Feder 143 vorgespannter Kolben 141 ist im inneren Gehäuse 146 gelagert und gibt bei umgekehrter Strömungsrichtung eine Durchtrittsfläche 140 und Mündungen 47 frei. Bei normaler Strömung in Vorschubrichtung wird der Kolben 141 zusätzlich zur Feder 143 mit dem Differenzdruck am Schild beaufschlagt der durch Bohrungen am inneren Gehäuse die hintereA backflow device 141 is installed in the shield 3, which releases a large additional flow cross section when the flow direction is reversed. A piston 141 preloaded by a spring 143 is mounted in the inner housing 146 and gives the reverse Flow direction a passage surface 140 and mouths 47 free. With normal flow in the feed direction, the piston 141 is acted upon in addition to the spring 143 with the differential pressure on the shield, which the rear through holes in the inner housing
Kolbenfläche erreicht. Dieser Raum 139 wird rückwärtig von einem kommerziell erhältlichem Druckverstärker 135 begrenzt, dessen Anschluss 133 für den Antrieb in diesem Raum mündet, während ein Niederdruckanschluss 144 in Form eines Verbindungsrohres 145 mit Spiel durch den KolbenPiston area reached. This space 139 is bounded at the rear by a commercially available pressure booster 135, the connection 133 for the drive opens into this space, while a low-pressure connection 144 in the form of a connecting pipe 145 with play through the piston
141 hindurch bis in den Mündungsbereich 47 am Prallgitter 39 herausragt, um dort die den Druckverstärker antreibende Spülflüssigkeit abzugeben. Beim Druckverstärker 135 handelt es sich um ein Fabrikat Iversen HC2 der Sherex Industries Ltd., 1400 Commerce Parkway, Lancaster, N.Y., USA. Der Druckverstärker 135 besitzt einen Hochdruckauslaεs 134, bei dem Spülflüssigkeit in einem voreinstellbaren erhöhten Druck ansteht, um beispielsweise Leckageverluste in einem Hochdrucksystem während der Rohrreinigung auszugleichen. Im vorliegenden Beispiel wirkt der Druck über einen Hydraulikschlauch 148 und ein Verbindungsrohr 157, das mit einer Mutter 156 arretiert iεt auf die Flüεsigseite 153 eines Gasspeichers 95. Der Gasspeicher 95 ist mit einem Trennkolben 154 zur Flüsεigkeit 153 auεgerüεtet und bildet eine weiche, stark vorgespannte Feder, um Klemmzylinder 93 über einen annähernd konstanten Druck, d.h. unabhängig vom Kolbenweg im Klemmzylinder, über einen Anschluss 155 vorzuspannen. Der Nachlieferdruck des Druckverstärkers 135 liegt etwas tiefer als der vorgegebene Gasdruck bei ausgefahrenen Klemmzylindern, um wirklich nur bei Leckagen im Flüssigteil Flüsεigkeit nachzuladen. Klemmzylinder 93 mit permanenter Klemmwirkung werden später in den Figuren 9 und 11 beschrieben. Ein äusseres Gehäuse 152 vom Gasεpeicher 95 bildet mit einem Deckel 151 die Pfanne zu einem Kugelgelenk 149, welches über einen Haltering 150 am Fortsatz 147 des inneren Gehäuses 146 gesichert ist. Der Druckverstärker 135 ist so ausgelegt, dass durch die Druckumkehr bei Rückströmung im Druckverstärker ein Pilotventil den Flüssigbereich 153 mit dem141 protrudes into the mouth area 47 on the baffle grille 39 in order to deliver the rinsing liquid driving the pressure booster there. The pressure booster 135 is an Iversen HC2 product from Sherex Industries Ltd., 1400 Commerce Parkway, Lancaster, NY, USA. The pressure booster 135 has a high-pressure outlet 134, in which flushing liquid is present at a presettable increased pressure, for example to compensate for leakage losses in a high-pressure system during pipe cleaning. In the present example, the pressure acts via a hydraulic hose 148 and a connecting pipe 157, which is locked with a nut 156, on the liquid side 153 of a gas accumulator 95. The gas accumulator 95 is equipped with a separating piston 154 to form the liquid 153 and forms a soft, strongly pre-tensioned spring in order to pretension clamping cylinder 93 via an approximately constant pressure, ie independently of the piston path in the clamping cylinder, via a connection 155. The delivery pressure of the pressure booster 135 is somewhat lower than the specified gas pressure when the clamping cylinders are extended, in order to reload liquid only in the event of leaks in the liquid part. Clamping cylinders 93 with permanent clamping action are described later in FIGS. 9 and 11. An outer housing 152 of the gas accumulator 95 forms the pan with a cover 151 Ball joint 149, which is secured to the extension 147 of the inner housing 146 via a retaining ring 150. The pressure booster 135 is designed in such a way that a pilot valve connects the liquid area 153 with the
Verbindungsrohr 145 kurz schliesst. Damit kann der Druck im Flüssigbereich auf einen wesentlich tieferen Druck, als ihn das Gaspolster beim Anschlag des Trennkolbens 154 aufweist, entspannt werden und es findet praktisch kein Klemmen mehr statt, was für ein Rückwärtsfahren erwünscht ist. Diese Druckabsenkung kann gleichzeitig dazu benutzt werden, Hilfsbewegungen, die für eine Rückwärtsfahren von Vorteil sind, auεzulösen.Connection tube 145 short-circuits. The pressure in the liquid region can thus be released to a substantially lower pressure than the gas cushion has when the separating piston 154 stops, and there is practically no more jamming, which is desirable for reversing. This reduction in pressure can also be used to trigger auxiliary movements which are advantageous for reversing.
In den Figuren 9 und 10 iεt eine Bremsvorrichtung 8 gezeigt, bei der zwei über eine Brücke 128 verbundene Rollen 89 mit der Brücke 128 radial an die Rohrwand gepresst werden. Die Pressung wird durch einen Klemmzylinder 93, der sich mit einem Gleitschuh 96 auf der gegenüberliegenden Rohrseite abstützt, mit einem Klemmkolben 94 auf ein in Führungen 121, 129 geführtesFIGS. 9 and 10 show a braking device 8 in which two rollers 89 connected via a bridge 128 are pressed radially against the pipe wall with the bridge 128. The pressure is applied by a clamping cylinder 93, which is supported by a sliding shoe 96 on the opposite tube side, by a clamping piston 94 to a guide 121, 129
Verschiebeelement 123 und weiter auf eine Schwenkachse 122 der Brücke 128 übertragen. Der Klemmzylinder 93 ist über eine Hochdruckflüsεigkeit 112 und eine Hydraulikleitung 114 mit einem mitfahrenden Gaεspeicher 95 (Figur 8) verbunden, dessen Druck so eingestellt ist, dass bei an der Rohrwand schleifendem Gleitschuh 96 die angepressten und gleichzeitig gebremsten Rollen 89 die Klemmelemente 9 bilden, welche an ihren Berührungspunkten auf der Rohrwand haften und die Vorschubgeschwindigkeit bestimmen. Ein äussereε Gehäuse 130 nimmt die Kräfte inTransfer element 123 and further transferred to a pivot axis 122 of the bridge 128. The clamping cylinder 93 is connected via a high-pressure liquid 112 and a hydraulic line 114 to a traveling gas accumulator 95 (FIG. 8), the pressure of which is set in such a way that, when the sliding shoe 96 rubs against the pipe wall, the pressed and braked rollers 89 form the clamping elements 9, which stick to their contact points on the pipe wall and determine the feed rate. An outer housing 130 absorbs the forces
Richtung der Rohrachse auf und überträgt sie über Stifte 119 und Laschen 120 auf benachbarte Glieder. Der Gleitschuh 96 ist als Verschleissteil mit Schrauben 127 am äusseren Gehäuse befestigt. Die Hydraulikleitung 114 endet mit einem Anschluss 113 für einen Hydraulikschlauch. Die Klemmkraft wird von der Brücke 128 über Achsen 118 auf die Rollen 89 übertragen. Die Rollen 89 sind als Laufkörper 115 drehbar auf den Achsen 118 gelagert und bilden mit einem auf der Achse verankerten Stator 117, welcher Flügel 116 in sich lagert, eine volumetrische Pumpe. Dadurch, dass an einer exzentrischen Innenfläche der Rollen 89 mit den Flügeln 116 in einem Druckbereich ständig sekundäre Flüssigkeit 132 verdrängt und über Drosselεtellen 131 durch die Flügel 116 in eine nächεte Kammer gepresst wird, entsteht an jeder Rolle eine Bremskraft die durch die Charakteristik der Drosselstellen 131 bestimmt ist. Im Saugbereich sind an der Innenfläche der Rolle Ausnehmungen, die ein Zurückströmen der Flüssigkeit leicht machen. Schaftdichtungen 126 dichten die Lagerung 125 der Rollen gegen aussen ab. Die Flügel 116 sind zusätzlich mit Nasen in einer umlaufenden Nut 124 geführt. Diese Art einer Bremseinrichtung 8 hat den Vorteil, dass sie kurz ist und zu einer mehrgliedrigen Kette zusammensetzbar ist, die, wenn die Glieder jeweils um 90° zueinander versetzt sind, auch engere Rohrbögen durchfahren kann. Die notwendige Anzahl der zusammengekoppelten Bremselemente 8 hängt auch von dem Differenzdruck über den Schild 3 ab, wenn eine bestimmte Vorschubgeschwindigkeit nicht überschritten werden soll. Die Klemmkraft für die Rollen 89 darf nur so hoch gewählt werden, dasε die Gleitεchuhe 96 den Schild 3 nicht blockieren.Direction of the pipe axis and transfers them to adjacent links via pins 119 and tabs 120. The sliding block 96 is fastened to the outer housing as a wearing part with screws 127. The hydraulic line 114 ends with a connection 113 for one Hydraulic hose. The clamping force is transmitted from the bridge 128 to the rollers 89 via axes 118. The rollers 89 are rotatably supported as axles 115 on the axles 118 and, together with a stator 117 anchored on the axles, which supports vanes 116, form a volumetric pump. The fact that secondary liquid 132 is constantly displaced in an area of pressure on an eccentric inner surface of the rollers 89 with the vanes 116 and pressed into a next chamber by means of throttle positions 131, creates a braking force on each roller due to the characteristics of the throttle locations 131 is determined. In the suction area there are recesses on the inner surface of the roller which make it easy for the liquid to flow back. Shaft seals 126 seal the bearings 125 of the rollers from the outside. The wings 116 are additionally guided with lugs in a circumferential groove 124. This type of braking device 8 has the advantage that it is short and can be assembled into a multi-link chain, which, when the links are offset by 90 ° from each other, can also pass through narrower pipe bends. The necessary number of coupled brake elements 8 also depends on the differential pressure across the shield 3 if a certain feed rate is not to be exceeded. The clamping force for the rollers 89 may only be selected so high that the sliding shoes 96 do not block the shield 3.
Eine weitere Anordnung ist in den Figuren 16, 17, 18 gezeigt. Die Bremseinrichtung in Fig. 16 liegt unten mit einem Gleitschuh 96 an der Rohrwand 1 an und iεt über eine Achse 122 gegenüber dem Gehäuse 130 der Bremseinrichtung in axialer Richtung gesichert. Auf den Gleitschuh 96 wirken mit dem Gehäuse 130 verbundene Klemmzylinder 93 mit ihren Klemmkolben 94 und pressen gleichzeitig die im Gehäuse 130 gelagerten Anpressrollen 89 auf der Gegenseite an die Rohrwand 1. Die Rollen 89 sind paarweise angeordnet und bilden jeweils mit dem Gehäuse Radialkolbenpumpen, die in eine Hochdruckleitung 65 fördern. Von der Hochdruckleitung 65 gehen Stichleitungen zu den Klemmzylindern 93, sodass dieAnother arrangement is shown in FIGS. 16, 17, 18. The brake device in FIG. 16 bears against the tube wall 1 with a slide shoe 96 and is secured in the axial direction against the housing 130 of the brake device via an axis 122. Clamping cylinders 93 connected to the housing 130 act with their clamping pistons 94 on the slide shoe 96 and at the same time press the pressure rollers mounted in the housing 130 89 on the opposite side to the pipe wall 1. The rollers 89 are arranged in pairs and each form radial piston pumps with the housing, which pumps into a high-pressure line 65. Branch lines go from the high-pressure line 65 to the clamping cylinders 93, so that the
Klemmkolben 94 dem Förderdruck der Radialkolbenpumpen 159 ausgesetzt sind. Die von den Radialkolbenpumpen geförderte Flüssigkeitε enge wird über eine Drossel 21a entspannt, die mit ihrer nichtlinearen Charakteristik den Förderdruck der Pumpen und an den Klemmkolben 94 dieClamping piston 94 are exposed to the delivery pressure of the radial piston pumps 159. The liquid delivered by the radial piston pumps is expanded via a throttle 21a, which, with its non-linear characteristic, the delivery pressure of the pumps and to the clamping pistons 94
Anpresskraft bestimmt. Verbindungsleitungen 66 führen die Flüssigkeit auf der Niederdruckseite hinter der Drossel 21a zur Saugseite der Pumpen zurück. Die Schwankungen des Flüssigkeitsvolumens in den Klemmzylindern 93 werden durch die Pumpen 159 und die Drossel 21a kompensiert und das entsprechende Defizit respektive der Ueberschuss auf der Niederdruckseite über eine Verbindungsleitung 169 durch einen Flüssigkeitsspeicher (Fig. 17) ausgeglichen. Die Hydraulikleitungen sind in Fig. 16 εchematisch herausgezogen, um die innere Verrohrung besser zu erkennen.Contact force determined. Connection lines 66 return the liquid on the low pressure side behind the throttle 21a to the suction side of the pumps. The fluctuations in the liquid volume in the clamping cylinders 93 are compensated for by the pumps 159 and the throttle 21a and the corresponding deficit or the excess on the low-pressure side is compensated for by a connecting line 169 through a liquid reservoir (FIG. 17). The hydraulic lines are drawn out schematically in FIG. 16 in order to better recognize the inner piping.
In Fig. 17 ist der Flüsεigkeitεεpeicher 164 in einem äuεεeren Gehäuεe 170 angeordnet, welcheε sich über einen Deckel 167 und Stifte 119 an der Bremseinrichtung (Fig. 16) abstützt und welche sich auf der anderen Seite über einen Deckel 172 und ein Kugelgelenk am Schild (Fig. 18) abstützt. Der Speicher für die Hydraulikflüsεigkeit 153 besteht aus einem Kolben, der in beiden Richtungen über eine Kolbenstange 160, 160a mit dem Gehäuse verbunden ist, und aus einem dazu beweglichen Zylinder 164, der über eine Feder 161 in die Richtung vom Kolben 163 gepresst wird. Die eingeschlossene hydraulische Flüssigkeit 153 erfährt also immer einen Druckanteil, der von der momentanen Federkraft bestimmt ist. Da das äusεere Gehäuεe 170 Durchbrüche nach aussen aufweist, herrscht im Innern ebenfalls ein Druck wie in der Pipeline 1, sodasε sich zum Druck in der Hydraulikflüssigkeit 153 als zweiter Druckanteil der Druck in der Pipeline 1 addiert. Der Uebergang zu der Verbindungsleitung 169 erfolgt durch die hohle Kolbenstange 160. Mit dieser Anordnung ist sichergestellt, dass der Druck im Stillstand des Gerätes an den Klemmkolben 94 immer grösser als auf der Aussenseite ist. Bei einem Start aus dem Stillstand sind die Rollen 89 schon im Eingriff mit der Rohrwand 1 und fangen sofort an zu pumpen. Mit steigender Geschwindigkeit wächst der Anpressdruck in den Klemmzylindern 93 und die von der Drossel 21a erzeugte Bremskraft bis ein Ausgleich mit einer Zugkraft vom Schild 3 eintritt.17, the liquid reservoir 164 is arranged in an outer housing 170, which is supported on the brake device (FIG. 16) by a cover 167 and pins 119 and which is supported on the other side by a cover 172 and a ball joint on the shield ( Fig. 18) supports. The accumulator for the hydraulic fluid 153 consists of a piston, which is connected to the housing in both directions via a piston rod 160, 160a, and a cylinder 164, which is movable to it, and which is pressed in the direction of the piston 163 via a spring 161. The enclosed hydraulic fluid 153 therefore always experiences a pressure component that is determined by the momentary spring force. Since the outer housing has 170 openings to the outside, there is also a pressure inside as in pipeline 1, so that the pressure in pipeline 1 is added to the pressure in hydraulic fluid 153 as a second pressure component. The transition to the connecting line 169 takes place through the hollow piston rod 160. This arrangement ensures that the pressure at the clamping piston 94 when the device is at a standstill is always greater than on the outside. When starting from a standstill, the rollers 89 are already in engagement with the tube wall 1 and start pumping immediately. With increasing speed, the contact pressure in the clamping cylinders 93 and the braking force generated by the throttle 21a increase until compensation with a tensile force from the shield 3 occurs.
Auf der Kolbenstange 160a reitet ein weiterer Kolben 165, der gegen das äussere Gehäuse 170 dichtet und einen Druckraum 171 bildet. Dieser Druckraum 171 ist über eine Verbindungsleitung 174 mit dem Raum vor dem Schild 3 in der Nähe des Prallgitters 39 verbunden. BeimA further piston 165 rides on the piston rod 160a, which seals against the outer housing 170 and forms a pressure chamber 171. This pressure chamber 171 is connected via a connecting line 174 to the space in front of the shield 3 in the vicinity of the baffle 39. At the
Vorwärtsfahren ist der Druck im inneren Gehäuse höher als am Prallgitter 39, sodass der Kolben 165 am Deckel 172 anliegt. Beim Rückwärtsfahren sind die Druckverhältnisse umgekehrt und der Kolben 165 fährt mechanisch gegen den Zylinder 164 auf, kompensiert die Vorspannkraft der Feder 161 und senkt den Druck auf der Niederdruckseite. Die Klemmkolben 94 geben bei äusseren Kräften nach und die überschüssige Flüssigkeit fliesst zum Speicher. Gleichzeitig verlieren die Rollen 89 ihren Eingriff und es wird nicht mehr gepumpt. Auf diese Weise ist durch die Umkehr der Förderrichtung in der Pipeline ein Rückwärtsfahren ohne Bremse möglich. Ein ähnlicher Effekt wird erreicht, wenn die umgekehrten Druckverhältnisse zum Ansteuern eines Ventils verwendet werden, das den Speicher soweit auslaufen lässt bis die Feder 161 ihre Wirkung verliert. O-Ringe 168 und Kolbendichtungen 162, 163, 166 sorgen für Dichtheit.Driving forward, the pressure in the inner housing is higher than at the baffle 39, so that the piston 165 bears against the cover 172. When reversing, the pressure conditions are reversed and the piston 165 mechanically opens against the cylinder 164, compensates the biasing force of the spring 161 and lowers the pressure on the low pressure side. The clamping pistons 94 give way under external forces and the excess liquid flows to the reservoir. At the same time, the rollers 89 lose their engagement and there is no longer any pumping. In this way, reversing the conveying direction in the pipeline enables reverse travel without a brake. A similar effect is achieved if the reverse pressure conditions are used to actuate a valve which lets the accumulator run out until the spring 161 has its Loses effect. O-rings 168 and piston seals 162, 163, 166 ensure tightness.
Der Schild 3 in Fig. 18 hat zwei Packungen 42 die zur Rohrwand l dichten. Ein äusseres Gehäuse 173, 175 wird auf der Vorderseite durch einen Deckel 176 abgeschlossen, der ein Lager 202 für einen drehbaren Kranz 41 mit Reinigungsdüsen bildet. Wenn die Momente aus den Impulsen an den Reinigungsdüsen nicht ausgeglichen εind, kann eine Drehung vo Kranz 41 erzeugt werden. Der Deckel 176 iεt gegen vorne durch einen Befestigungsarm 201 fortgesetzt, der ein Prallgitter 39 trägt. Die Verbindungsleitung 174 führt durch den ganzen Schild bis zum Prallgitter 39.The shield 3 in FIG. 18 has two packs 42 which seal against the pipe wall 1. An outer housing 173, 175 is closed on the front by a cover 176, which forms a bearing 202 for a rotatable ring 41 with cleaning nozzles. If the moments from the impulses at the cleaning nozzles are not balanced, a rotation of ring 41 can be generated. The cover 176 is continued towards the front by a fastening arm 201 which carries an impact grille 39. The connecting line 174 leads through the entire shield to the baffle 39.
Fig. 19 zeigt eine Radialkolbenpumpe mit einem Laufkörper 177, der mit der Rolle 89 (Fig. 16) verbunden ist und der eine wellige Innenkontur aufweist. In einem stehenden Innenteil, der mit dem äusseren Gehäuse 130 (Fig. 16) verbunden ist, sind sternförmige Radialkolben 179 angeordnet, die der Innenkontur des drehenden Laufkörpers 177 folgen. Die Kolben 179 mit Dichtung 178 laufen jeweils in Bohrungen und werden mit Federn 180 nach aussen gepresst. Beim Anheben der Kolben 179 wird über ein Rückschlagventil 182 Flüsεigkeit auε einer Eintrittsleitung 183 angesaugt, die beim Senken des Kolbens über ein weiteres Rückschlagventil 181 in eine Hochdruckleitung ausgestossen wird. Beim Rückschlagventil 182 auf der Eintrittsseite ist ein kugelförmiger Schliesskörper durch eine Feder 184 abgestütz, die auf einer Haltescheibe 185 aufliegt.FIG. 19 shows a radial piston pump with a running body 177, which is connected to the roller 89 (FIG. 16) and which has a wavy inner contour. In a stationary inner part, which is connected to the outer housing 130 (FIG. 16), star-shaped radial pistons 179 are arranged, which follow the inner contour of the rotating barrel body 177. The pistons 179 with seal 178 each run in bores and are pressed outwards with springs 180. When the pistons 179 are raised, liquid is sucked out of an inlet line 183 via a check valve 182, which is expelled into a high-pressure line via a further check valve 181 when the piston is lowered. With the check valve 182 on the inlet side, a spherical closing body is supported by a spring 184 which rests on a holding disc 185.
In den Figuren 21, 22, 23 ist das innere Gehäuse 176 an der vorderen Packung 42 durch einen verlängerten DeckelIn Figures 21, 22, 23, the inner housing 176 is on the front pack 42 through an extended cover
176 fortgesetzt, um in dem gewonnenen Zwischenraum einen mit dem Kranz 41 mitdrehenden Tragkörper 195 darin unterzubringen. Entsprechend länger ist das Lager 202. Im Tragkörper 195 stehen elastisch abgestützte Führungsrollen vor, die zur Längsachse des Rohrs 1 eine leichte Schrägstellung haben und so unter Druck auf einer Wendel im Rohr ablaufen, um dem Kranz 41 eine vorbestimmte Drehung zu geben. Die mit dem Kranz drehenden Reinigungsdüsen schneiden in die Ablagerungen in der Pipeline wendeiförmig ein, wobei mit zusätzlichen nicht drehenden Düsen radiale Schnitte erzeugt werden können, die rohmbenförmige Körper in den Ablagerungen freischneiden und ablösen. Vorausεetzung für eine gute Reinigung ist, dass die Verweilzeit der Düsenstrahlen möglichst konstant ist, was mit der Bremseinrichtung erreicht wird.176 continued in order to accommodate a support body 195 which rotates with the ring 41 in the space obtained. The warehouse 202 is correspondingly longer Supporting bodies 195 project from elastically supported guide rollers, which have a slight inclination to the longitudinal axis of the tube 1 and thus run under pressure on a helix in the tube in order to give the ring 41 a predetermined rotation. The cleaning nozzles rotating with the ring cut into the deposits in the pipeline in a helical shape, whereby radial cuts can be produced with additional non-rotating nozzles, which cut free and detach the crude-shaped bodies in the deposits. A prerequisite for good cleaning is that the dwell time of the jet streams is as constant as possible, which is achieved with the braking device.
Aus den Figuren 22 und 23 ist ersichtlich, daεs die Rollen 194 mit einem Stift 196 in einem zylindriεchenIt can be seen from FIGS. 22 and 23 that the rollers 194 have a pin 196 in a cylinder
Trägerkörper 199 gelagert sind. Der Trägerkörper 199 ist in einer Bohrung mit Führungsnuten 197 verschiebbar und gegen Drehung gesichert. Eine vorgespannte Anpreεεfeder 200 presst Trägerkörper 199 und Führungsrolle 194 nach aussen an die Rohrwand 1. Das Ausrücken der Rolle 194 ist durch Sicherungsbacken 198 begrenzt. Die Schrägstellung 203 der Laufrichtung der Rolle 194 zur Längsachse der Pipeline kann dadurch variiert werden, dass mehrere Führungsnuten 197 für eine Gegenschulter am Trägerkörper 199 vorgesehen sind, oder dass Trägerkörper 199 mit unterschiedlich zur Laufrichtung der Rolle 194 orientierten Gegenschultern zur Auswahl vorliegen.Carrier body 199 are stored. The carrier body 199 is displaceable in a bore with guide grooves 197 and secured against rotation. A prestressed pressure spring 200 presses the carrier body 199 and guide roller 194 outward against the tube wall 1. The disengagement of the roller 194 is limited by locking jaws 198. The inclination 203 of the running direction of the roller 194 to the longitudinal axis of the pipeline can be varied in that a plurality of guide grooves 197 are provided for a counter shoulder on the carrier body 199, or that carrier bodies 199 are available with counter shoulders which are oriented differently to the running direction of the roller 194.
In Fig. 20 ist ein beweglicher Reibschuh 189 gezeigt, der bei Vorwärtsbewegung 192 auf Anschlägen 187 vom Trägerkörper 191 aufliegt. Der Reibschuh 189 ist über Schwenkarme 190 und Lager 188 mit dem Trägerkörper 191 verbunden und bildet ein Parallelogramm. Die Anschläge 187 sind in axialer Richtung gegenüber den höchsten radialen Auslenkungen (Knickpunkte) etwas zurückversetzt, damit unter den radialen Anpresskräften von Klemmkolben 94 beim Vorwärtsfahren mit Sicherheit kein Einknicken erfolgt. Während der Vorwärtsbewegung bringt der Reibschuh 189 eine Reibungskraft auf, die vom Druck in den Klemmzylindern 93 abhängt und die über eine Achse 122 vom Tragkörper 191 auf das äussere Gehäuse 186 übertragen wird. Bei einer Rückwärtsbewegung 193 tritt in dieser Stellung eine Reibungskraft in umgekehrter Richtung am Reibschuh 189 auf. Der Reibschuh bleibt stehen und die Flüssigkeit 112 in den Klemmzylindern 93 wird teilweise in einen nicht gezeigten Druckspeicher verdrängt, damit das äussere Gehäuse 186 an den Schwenkarmen 190 über den stehenden Reibschuh 189 hinweggehoben wird bis ein "Knickpunkt" erreicht wird, bei dem die Klemmkolben 94 das vollständige Zurückschlagen des Reibschuh 's 189 unterstützen. Da der Hub der Klemmkolben 94 geringer als das radiale Eintauchen des Reibschuh 's bis in eine Einfahrstellung 189a ist, wird der Reibschuh 189 beim Rückwärtsfahren 193 einfach lose mitgeschleift. Beim Rückwärtsfahren ist damit abgesehen von dieser20, a movable friction shoe 189 is shown, which rests on stops 187 of the carrier body 191 during forward movement 192. The friction shoe 189 is connected to the carrier body 191 via swivel arms 190 and bearings 188 and forms a parallelogram. The stops 187 are set back somewhat in the axial direction with respect to the highest radial deflections (break points), so that there is definitely no buckling under the radial pressing forces of clamping piston 94 when driving forward. During the forward movement, the friction shoe 189 exerts a frictional force which depends on the pressure in the clamping cylinders 93 and which is transmitted via an axis 122 from the support body 191 to the outer housing 186. During a backward movement 193, a frictional force occurs in the opposite direction on the friction shoe 189 in this position. The friction shoe stops and the liquid 112 in the clamping cylinders 93 is partially displaced into a pressure accumulator, not shown, so that the outer housing 186 on the swivel arms 190 is lifted over the stationary friction shoe 189 until a "kink point" is reached at which the clamping piston 94 support the complete kickback of the friction shoe 189. Since the stroke of the clamping pistons 94 is less than the radial immersion of the friction shoe into a retracted position 189a, the friction shoe 189 is simply loosely dragged along when reversing 193. When reversing this is apart from this
Anfangsphase nur eine kleine Druckdifferenz über das ganze Rohrreinigungsgerät notwendig. Gleichzeitig werden die Reibstellen der Bremseinrichtung geschont. Falls auf der Gegenseite eines solchen Reibεchuh'ε 93 Anpressrollen mit Radialkolbenpumpen vorgesehen sind, müssen die Pumpen nur in der Anfangsphase, bis der Reibschuh 189 ausser Eingriff gerät, rückwärts drehen und werden auf einer eigentlichen Rückfahrt geschont. Eine ähnliche Wirkung wird auch mit einem Reibschuh erreicht, der in einer Keilbahn geführt iεt, die zur Achse der Pipeline aus einer parallelen Bahn in eine geneigte Bahn zur Achse hin übergeht .In the initial phase, only a small pressure difference across the entire pipe cleaning device is required. At the same time, the friction points of the braking device are protected. If there are pressure rollers with radial piston pumps on the opposite side of such a friction shoe 93, the pumps only have to turn backwards in the initial phase until the friction shoe 189 disengages and are protected on an actual return trip. A similar effect is also achieved with a friction shoe, which is guided in a wedge path that changes to the axis of the pipeline from a parallel path to an inclined path to the axis.
In den Figuren 11, 12, 13, 14 ist eine weitere Bremseinrichtung 8 beschrieben. Sie verhindert einen unkontrollierten Vorschub der Reinigungseinrichtung 5, indem durch die Drehung der Rollen 89, die durch einen Klemmzylinder 93 an die Rohrinnenwand 1 gepresst werden, ein Schubkurbeltrieb angetrieben wird, der aus zwei 90° versetzten hydraulischen Bremszylindern 91a, 91b besteht, deren Kolbenstangen 97 direkt um 90° versetzt an die Rolle 89 mittels Befestigung 109 angeschlossen sind. In die Rolle 89 eingebaute Lager 107 ermöglichen den Schubkurbeltrieb, der mittels der Kolben 90 eine sekundäre Flüssigkeit 10 durch Drosselstellen 92 treibt, und dabei jeweils im Totpunkt des ersten Zylinders 91a den grösεten Volumenstrom und die grösste Bremswirkung mit dem zweiten Zylinder 91b erreicht.A further braking device 8 is described in FIGS. 11, 12, 13, 14. It prevents an uncontrolled advance of the cleaning device 5, in that a thrust crank drive is driven by the rotation of the rollers 89, which are pressed against the inner tube wall 1 by a clamping cylinder 93, and which consists of two hydraulic brake cylinders 91a, 91b offset at 90 °, the piston rods 97 of which are directly offset by 90 ° to the roller 89 are connected by means of attachment 109. Bearings 107 built into the roller 89 enable the thrust crank drive, which drives a secondary liquid 10 through throttling points 92 by means of the pistons 90, and in each case achieves the greatest volume flow and the greatest braking effect with the second cylinder 91b at the dead center of the first cylinder 91a.
Die Doppelrolle 89 wird in einem Gleitlager 108 gelagert, dessen Lagerbüchse 111 in zwei Tragkörper eingepresst ist. Diese zwei Tragkörper sind beidseitig schwenkbar über eine gemeinsame Achse 102 an einem Tragkörper 100 angebracht, der im Bereich der Büchse 111 eine langlochförmige Aussparung 99 aufweist. Ein Klemmzylinder 93 erzeugt durch eine Flüsεigkeit 112 die nötige Anpresskraft, die über einen Kolben 94 weiter in einenThe double roller 89 is mounted in a slide bearing 108, the bearing bush 111 of which is pressed into two supporting bodies. These two support bodies are pivotally attached on both sides via a common axis 102 to a support body 100 which has an elongated hole-shaped recess 99 in the area of the bush 111. A clamping cylinder 93 uses a liquid 112 to generate the necessary contact pressure, which is further transferred into a piston 94
Kegel 105 und somit in zwei schwenkbare Tragkörper 101 eingeleitet wird und die über Büchse 111 mit Lager 108 die mit Schrauben 110 verschraubte Doppelrolle 89 gegen die Rohrinnenwand 1 presst. Die der Anpresskraft der Rolle entsprechende Reaktionskraft wird über eine gemeinsame Achse 102 und den in den Tragkörper 100 eingebauten Klemmzylinder 93 in einen gegenüber der Rolle liegenden Gleitschuh 96 mit Ausεparung 98 eingeleitet, der mit der entsprechenden Normalkraft gegen die Rohrinnenwand gepresst wird, was durch die achsialeCone 105 and thus introduced into two pivotable support body 101 and which presses the double roller 89 screwed with screws 110 against the inner tube wall 1 via bushing 111 with bearing 108. The reaction force corresponding to the pressing force of the roller is introduced via a common axis 102 and the clamping cylinder 93 built into the support body 100 into a sliding shoe 96 with recess 98 lying opposite the roller, which is pressed against the inner tube wall with the corresponding normal force, which is caused by the axial
Ausdehnung des Gleitschuhs mit der angepressten Rolle zusammen zu einer Dreipunktauflage führt, die ein Kippen der gesamten Einheit aus der Rohrachse verhindert und ausεerdem durch die zuεätzliehe Gleitreibung ein kleineres Dimensionieren der Schubkurbeleinheit zulässt. Diese Bremseinrichtung 8 kann zur Erhöhung des zur Reinigung notwendigen Düsendrucks mittels Gelenkelementen 104, die mit Achsen 106 befestigt werden, mit weiteren gleichen Bremseinrichtungselementen 8 verbunden werden, was bei höherer Pumpleistung des zur Reinigung verwendeten Flüsεigkeitsstromes zu einer gleichen Vorschubgeschwindigkeit bei erhöhtem Reinigungsdruck in den Düsen 36, 37, 38 vom Schild 3 führt.Expansion of the sliding block together with the pressed-on roller leads to a three-point support, which prevents the entire unit from tipping out of the tube axis and, due to the additional sliding friction, allows the thrust crank unit to be dimensioned smaller. To increase the nozzle pressure required for cleaning, this braking device 8 can be connected to other identical braking device elements 8 by means of articulated elements 104, which are fastened with axles 106, which results in a higher feed rate of the liquid flow used for cleaning at a same feed rate with increased cleaning pressure in the nozzles 36 , 37, 38 leads from sign 3.
In Figur 15 ist ein Rückfahrschild 103 beschrieben, der mit einem Schild 3 wie er in Figur 8 umschrieben ist, zusammwirken kann. Bei Strömungsumkehr wird der Strömungswiderstand am Schild 3 durch eine Rückströmeinrichtung 141 reduziert. Gleichzeitig wäre es wünschenswert einen Rückfahrschild 103 am anderen Ende zu haben, der die entspannten Bremseinrichtungen 8 und den Schild 3 zurückzieht. Gerade in Rohrbögen wird durch das Ziehen ein Verkeilen der Elemente verhindert. Der Rückfahrschild 103 besteht daher aus einer Trägerplatte 69, die mittig mit Spiel im Rohr 1 angeordnet ist und durch seitliche Führungεflossen 80 in dieser Mitte gehalten wird. Mit der Trägerplatte 69 ist ein Scharnierbolzen 72 verbunden, an dem zwei Klappenflügel 73a wie bei einem Butterfly-Ventil gelagert sind, wobei die elliptischen Klappenflügel jedoch nur eine spitzwinklige Ausfahrstellung 71 zur Rohrachse erreichen können, in der der Rohrquerschnitt weitgehend verschlosεen ist. Daε grösste Spiel zur Rohrwand besteht im Bereich der Enden vom Scharnierbolzen 72, während die Enden Klappenflügel über Hindernisse wie Schweisεnähte hinweggleiten können. Der Druck an den Klappenflügeln 73a εteht, abzüglich der Reibung der Klappenflügel an der Rohrwand, als Zugkraft zu Verfügung. Da die Bremselemente beim Rückwärtsfahren ausεer Betrieb sind, weil die notwendige Klemmung fehlt, musε die Zugkraft durch den Rückfahrschild 103 eigentlich nur so gross sein, dass die Reibung an den dahinter liegenden Elementen, die ja auch einen Zug durch eine passierende Strömung erfahren, mit Sicherheit kompensiert wird.A reversing sign 103 is described in FIG. 15, which can cooperate with a sign 3 as described in FIG. 8. When the flow is reversed, the flow resistance on the shield 3 is reduced by a backflow device 141. At the same time, it would be desirable to have a reversing sign 103 at the other end, which pulls back the relaxed braking devices 8 and the sign 3. Pulling prevents the elements from wedging, especially in pipe bends. The reversing plate 103 therefore consists of a carrier plate 69 which is arranged in the center with play in the tube 1 and is held in this center by lateral guide fins 80. A hinge pin 72 is connected to the support plate 69, on which two flap vanes 73a are mounted as in a butterfly valve, the elliptical flap vanes however only being able to reach an acute-angled extension position 71 to the pipe axis, in which the pipe cross-section is largely closed. The greatest play to the tube wall is in the area of the ends of the hinge pin 72, while the ends of the flap wing can slide over obstacles such as weld seams. The pressure on the flap vanes 73a, minus the friction of the flap vanes on the pipe wall, is available as a tensile force. Since the braking elements are out of operation when reversing because the necessary clamping is missing, the pulling force by the reversing plate 103 only has to be so great that the Friction on the elements behind, which also experience a train through a passing flow, is certainly compensated for.
Während der Vorwärtsbewegung des Rohrreinigungsgerätes sind die Klappenflügel 73a an der Trägerplatte 69 durch eine Klinke 86 blockiert. Ein unter Druck stehender Metallfaltenbalg 85a mit Kolbenstange 70, der in einem Gehäuse 85b angeordnet ist presst gegen den Druck einer Rückstellfeder 74 die Klinke 86 in ihren Anschlag. Erst wenn der Druck im Metallfaltenbalg 85a sinkt, was mit der Strömungsumkehr gekoppelt ist, werden die Klappenflügel 73a freigegeben, sodass sie sich unterstützt durch eine Spreizfeder, die in Nuten 73b anliegt in die Strömung hineinbewegen können. Der Metallfaltenbalg 85a wird über einen Druckanschluss 84 unter Druck gehalten. Für seinen Einsatz als Stellglied spricht, dasε nur kleine Hübe notwendig sind, dasε er wegen dem geringen Kraftbedarf klein auεgeführt werden kann und dass keine Dichtungen da sind, die als Störgrössen Reibung oder Leckage erzeugen. During the forward movement of the pipe cleaning device, the flap vanes 73a on the carrier plate 69 are blocked by a pawl 86. A pressurized metal bellows 85a with piston rod 70, which is arranged in a housing 85b, presses the pawl 86 against its pressure against a return spring 74. Only when the pressure in the metal bellows 85a drops, which is coupled with the flow reversal, are the flap vanes 73a released, so that they can move into the flow, supported by an expansion spring which rests in grooves 73b. The metal bellows 85a is held under pressure via a pressure connection 84. Its use as an actuator is supported by the fact that only small strokes are necessary, that it can be made small due to the low power requirement and that there are no seals that generate friction or leakage as disturbance variables.

Claims

Patentanεprüche Claims
1. Rohrreinigungsgerät für Erdöl- und Gaspipelines (1), die Ablagerungen (6) beispielsweise in Form von Paraffinen aufweisen, welches Gerät mit einem1. Pipe cleaning device for oil and gas pipelines (1), the deposits (6), for example in the form of paraffins, which device with a
Flüssigkeitsstrom (2) zu Reinigungszwecken durch die Pipeline (1) geschoben wird, wobei das Gerät einen Schild (3) aufweist, welcher einen oder mehrere Durchbrüche für einen pasεierenden Flüssigkeitsstrom (7) bildet, um einen vorgesehenen Strömungswiderstand in der Pipeline (1) zu bilden, wobei der Schild (3) an eine Bremseinrichtung (8) gekoppelt ist und auf seiner Vorderseite (4) eine Reinigungseinrichtung (5) aufweisen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (8) mindestens ein Klemmelement (9, 9a, 9b) aufweist, das momentan an der Rohrwand (1) haftet und sich relativ zur Bremseinrichtung (8) bewegt, um mit dieser Bewegung eine sekundäre Flüssigkeit (10, 132) zu verdrängen, die über mindestens eine Drosselstelle (21, 92, 131) gebremst wird und so die Geschwindigkeit zwischen Schild (3) und Rohrwand (1) festlegt.Liquid flow (2) is pushed through the pipeline (1) for cleaning purposes, the device having a shield (3) which forms one or more openings for a passing liquid flow (7) in order to provide an intended flow resistance in the pipeline (1) form, the shield (3) being coupled to a braking device (8) and having a cleaning device (5) on its front side (4), characterized in that the braking device (8) has at least one clamping element (9, 9a, 9b) which currently adheres to the tube wall (1) and moves relative to the braking device (8) in order to displace a secondary liquid (10, 132) with this movement, which is braked by at least one throttle point (21, 92, 131) and so determines the speed between the shield (3) and pipe wall (1).
2. Rohrreinigungεgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass daε Klemmelement (9, 9a, 9b) mindestens eine in der Bremseinrichtung (8) gelagerte und radial an die Rohrwand angepresste Rolle (89) aufweiεt, mit deren Drehung die sekundäre Flüsεigkeit (10) verdrängbar ist.2. Pipe cleaning device according to claim 1, characterized in that the clamping element (9, 9a, 9b) has at least one roller (89) mounted in the braking device (8) and pressed radially against the tube wall, with the rotation of which the secondary liquid (10) is displaceable.
3. Rohrreinigungsgerät nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass mit der der Drehung der Rolle3. Pipe cleaning device according to claim 2, characterized in that with the rotation of the roller
(89) mindestens ein Hydraulikzylinder (91a, 91b) wie bei einer Schubkurbel bewegbar ist, um sekundäre Flüssigkeit (10) zwischen Kolben (90) und Zylinder (91a) zu verdrängen und mit Droεεelstellen (92) zu bremsen.(89) at least one hydraulic cylinder (91a, 91b) is movable like a thrust crank to secondary To displace liquid (10) between piston (90) and cylinder (91a) and to brake with droεεelstellen (92).
4. Rohrreinigungsgerät nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass an der Rolle (89) ein zweiter um 90° versetzter Hydraulikzylinder (91b) wie mit einer Schubkurbel bewegt wird und sekundäre Flüssigkeit (10) durch Drosselstellen (92) treibt, um jeweils im Totpunkt des ersten Zylinders (91a) den grössten Volumenstrom und die grösste Bremswirkung mit dem zweiten Zylinder (91b) zu erreichen.4. Pipe cleaning device according to claim 3, characterized in that on the roller (89) a second 90 ° offset hydraulic cylinder (91b) is moved as with a push crank and drives secondary liquid (10) through throttling points (92), in each case at dead center of the first cylinder (91a) to achieve the greatest volume flow and the greatest braking effect with the second cylinder (91b).
5. Rohrreinigungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Bewegung der Rolle (89) eine volumetrische Pumpe (115, 116, 117, 118) antreibbar ist, deren Förderstrom durch eine oder mehrere Drosselstellen (131) gebremst wird.5. Pipe cleaning device according to claim 2, characterized in that with the movement of the roller (89) a volumetric pump (115, 116, 117, 118) can be driven, the flow of which is braked by one or more throttle points (131).
6. Rohrreinigungsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber einer Rolle (89) ein mit der Bremseinrichtung (8) verbundener Gleitschuh (96) angeordnet ist, um mit einer der6. Pipe cleaning device according to one of claims 2 to 5, characterized in that opposite to a roller (89) with the braking device (8) connected to the slide shoe (96) is arranged to with one of the
Anpresskraft der Rolle entsprechenden Normalkraft am Gleitschuh eine Gleitreibungskraft zur Rohrwand (1) zu erzeugen und so die Bremseinrichtung an der Rolle (89) entsprechend kleiner dimensionieren zu können.Pressing force of the roller corresponding to normal force on the slide shoe to generate a sliding friction force to the pipe wall (1) and thus to be able to dimension the brake device on the roller (89) correspondingly smaller.
7. Rohrreinigungεgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (90) relativ zur Bremseinrichtung (8) über einen Hochdruckzylinder (93) vorgespannt ist, dessen Kolben (94) dem Druck eines mitfahrenden Druckspeichers (95) ausgesetzt ist. 7. Rohrreinigungεgerät according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the roller (90) is biased relative to the braking device (8) via a high pressure cylinder (93), the piston (94) of which is exposed to the pressure of a traveling pressure accumulator (95) .
8. Rohrreinigungsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es der Druck der sekundären Flüssigkeit (112) vor der Drosselstelle (21a) ist, der auf einen Hochdruckzylinder (93) mit Kolben (94) wirkt, welche die Rolle (89) relativ zur Bremseinrichtung gegen die Wand (1) der Pipeline vorspannen.8. Pipe cleaning device according to one of claims 2 to 6, characterized in that it is the pressure of the secondary liquid (112) upstream of the throttle point (21a), which acts on a high-pressure cylinder (93) with piston (94), which the roller ( 89) pre-tension against the wall (1) of the pipeline relative to the braking device.
9. Rohrreinigungsgerät nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass ein mitfahrender Speicher (164) für sekundäre Flüssigkeit (153) auf der9. Pipe cleaning device according to claim 8, characterized in that a traveling storage (164) for secondary liquid (153) on the
Niederdruckseite hinter der Drossel (21a) angeschloεεen iεt, um Leckage von εekundärer Flüεεigkeit auεzugleichen und um den Niederdruck (66) hinter der Drosselstelle zu bestimmen.Low pressure side is connected behind the throttle (21a) in order to compensate for leakage of secondary liquid and to determine the low pressure (66) behind the throttle point.
10. Rohrreinigungsgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (164) über eine Federkraft einen Mindestdruck erfährt und dass eine zweite Kraft auf den Speicher wirkt, die proportional zum Druckunterschied über das Rohrreinigungsgerät in der Pipeline ist.10. Pipe cleaning device according to claim 9, characterized in that the memory (164) experiences a minimum pressure via a spring force and that a second force acts on the memory, which is proportional to the pressure difference across the pipe cleaning device in the pipeline.
11. Rohrreinigungsgerät nach Anεpruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass beim Rückwärtsfahren durch einen Druckunterschied in umgekehrter Richtung der Druck im Speicher (164) der sekundären Flüssigkeit (153) sqweit abbaubar ist, dass beim Rückwärtsfahren keine radiale Anpresskraft mehr besteht.11. Pipe cleaning device according to claim 10, characterized in that when driving backwards due to a pressure difference in the opposite direction, the pressure in the reservoir (164) of the secondary liquid (153) can be degraded to the extent that there is no more radial pressing force when driving backwards.
12. Rohrreinigungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dasε der Gleitschuh (96) zwangsweise beim Rückwärtsfahren einen kleineren radialen Abstand zur Bremseinrichtung einnimmt als beim Vorwärtsfahren . 12. Pipe cleaning device according to claim 6, characterized in that the slide shoe (96) is forced to take a smaller radial distance from the braking device when driving backwards than when driving forward.
13. Rohrreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (8, 8a, 8b) mindestens zwei axial versetzte Klemmelemente (9a, 9b) aufweist, die radial ausfahrbare Klemmbacken (Ha, 11b) besitzen und die über einen Bremszylinder und -kolben (12a, 12b, 13a, 13b) axial beweglich miteinander verbunden sind, um durch Drosseln der verdrängten Flüssigkeit eine schrittweise gebremste Bewegung des Schildes (3) zuzulassen.13. Pipe cleaning device according to claim 1, characterized in that the braking device (8, 8a, 8b) has at least two axially offset clamping elements (9a, 9b) which have radially extendable clamping jaws (Ha, 11b) and which have a brake cylinder and piston (12a, 12b, 13a, 13b) are connected to one another in an axially movable manner in order to allow the shield (3) to be gradually braked by throttling the displaced liquid.
14. Rohrreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schild (3) ein Hydromotor (55, 135) im pasεierenden Flüssigkeitsstrom (7) eingebaut ist, um damit eine Flüssigkeitspumpe (58) für Hilfsbewegungen am Rohrreinigungsgerät anzutreiben.14. Pipe cleaning device according to claim 1, characterized in that in the shield (3) a hydraulic motor (55, 135) is installed in the pasεierendem liquid stream (7) in order to drive a liquid pump (58) for auxiliary movements on the pipe cleaning device.
15. Rohrreinigungsgerät mit einer Bremseinrichtung (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dasε der Schild (3) auf εeiner Vorderseite (4) eine Vielzahl von Düsen (36, 37, 38) aufweist, welche mit zueinander versetzten15. Pipe cleaning device with a braking device (8) according to one of claims 1 to 14, characterized in that the shield (3) has a plurality of nozzles (36, 37, 38) on ε its front side (4) which are offset with respect to one another
Flüssigkeitsεtrahlen die Ablagerungen (6) in Stücke schneiden.Liquid jets cut the deposits (6) into pieces.
16. Rohrreinigungsgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dasε der Schild (3) auf der Vorderseite vor den Düsen (36, 37, 38) ein16. Pipe cleaning device according to claim 15, characterized in that the shield (3) on the front in front of the nozzles (36, 37, 38)
Prallgitter (39) aufweist, welches nur einen Bruchteil des Rohrquerschnitts ausfüllt, um nicht in den Ablagerungen stecken zu bleiben, welches jedoch den Düsen (36, 37, 38) soweit vorgelagert ist, dass ein Hohlraum (40) für die Verwirbelung von losgeschnittenen Stücken entsteht, um die umhergewirbelten Stücke mit Hilfe des Prallgitters (39) zu zerschlagen und dem passierenden Flüssigkeitsstrom (7) beizumischen.Baffle grille (39), which only fills a fraction of the pipe cross-section so as not to get stuck in the deposits, but which is positioned in front of the nozzles (36, 37, 38) to such an extent that a cavity (40) for swirling cut-off pieces arises to the swirled pieces with the help of the baffle (39) to break up and mix with the passing liquid stream (7).
17. Rohrreinigungsgerat nach Anspruch 16 , dadurch gekennzeichnet, dass Düsen (37, 38) jeweils als Gruppen auf zueinander konzentrischen Kreisen verteilt sind und in ihrer Strahlrichtung mindestens eine zur Rohrachse parallele und nach vorne weisende Richtungskomponente aufweisen, um vor dem Eintreffen des Schildes die Verschmutzungen abzuführen.17. Pipe cleaning device according to claim 16, characterized in that nozzles (37, 38) are each distributed as groups on circles which are concentric with one another and have in their jet direction at least one directional component parallel to the pipe axis and pointing forward in order to prevent the contamination before the arrival of the shield dissipate.
18. Rohrreinigungsgerat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Impulse von den Düsen auf den Reinigungskopf am Schild (3) in18. Pipe cleaning device according to claim 17, characterized in that the pulses from the nozzles on the cleaning head on the shield (3) in
Umfangsrichtung als Momentensumme weitgehend aufheben.To a large extent cancel the circumferential direction as the sum of the moments.
19. Rohrreinigungsgerat nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schild (3) nahe der Rohrwand (1) einen vorstehenden Kranz (41) mit einer Vielzahl von Düsen (36) für die Ablösung von Restablagerungen aufweist, um die Bahn für den Schild (3) frei zu schneiden.19. Pipe cleaning device according to one of claims 15 to 18, characterized in that the shield (3) near the pipe wall (1) has a protruding ring (41) with a plurality of nozzles (36) for the removal of residual deposits around the web for the shield (3) to cut freely.
20. Rohrreinigungsgerat nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite (4, 41) vom Schild (3) relativ zum Dichtungsteil (42) drehbar ist.20. Pipe cleaning device according to claim 15, characterized in that the front (4, 41) of the shield (3) is rotatable relative to the sealing part (42).
21. Rohrreinigungsgerat nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorderseite (4) mindestens zwei federnd gelagerte Stützrollen (194) eingebaut sind, die wendeiförmig in der Pipeline abrollen und die der Vorderseite (41) durch ihre Abrollbewegung eine Drehung verleihen. 21. Pipe cleaning device according to claim 20, characterized in that in the front (4) at least two resiliently supported support rollers (194) are installed, which roll helically in the pipeline and which give the front (41) a rotation by their rolling movement.
22. Rohrreinigungsgerat nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Schild (3) eine Art Rückströmeinrichtung (141) aufweist, die bei umgekehrter Strömung zum Flüssigkeitsstrom (2) zusätzliche Durchtrittsfläche (140) freigibt, und dass das Rohrreinigungsgerat an seiner Rückseite einen zusätzlichen Rückfahrschild (103) aufweist, der bei umgekehrter Strömung einen wesentlich grösseren Strömungswiderstand bildet, um das Rohrreinigungsgerat in umgekehrter Richtung zu bewegen.22. Pipe cleaning device according to one of claims 1 to 21, characterized in that the shield (3) has a type of backflow device (141) which, when the flow is reversed to the liquid flow (2), releases additional passage area (140), and in that the pipe cleaning device Rear has an additional reversing plate (103), which forms a much greater flow resistance when the flow is reversed in order to move the pipe cleaning device in the opposite direction.
23. Rohrreinigungsgerat nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Schild (3) durch die Strömungsumkehr einen grösseren Querschnitt im Rohr (1) freigibt und dass durch diese23. Pipe cleaning device according to one of claims 1 to 21, characterized in that the shield (3) by the flow reversal releases a larger cross section in the pipe (1) and that through this
Freigabebewegung die Wirkung der Klemmelemente (9, 9a, 9b) an der Bremseinrichtung (8) aufhebbar ist. Release movement, the effect of the clamping elements (9, 9a, 9b) on the braking device (8) can be canceled.
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