EP2012942B1 - Rohrleitungssystem mit einer vorrichtung zur parallelen reinigung dieser rohrleitungen - Google Patents
Rohrleitungssystem mit einer vorrichtung zur parallelen reinigung dieser rohrleitungen Download PDFInfo
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- B08B9/055—Cleaning 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
- B08B9/0551—Control mechanisms therefor
Definitions
- This application describes a novel system for simultaneous automatic cleaning of several parallel pipelines by means of a propellant, preferably the operating medium, e.g. go through a condensation heat exchanger and a heat exchanger, without hindering the operation of other pipes in the system.
- a propellant preferably the operating medium, e.g. go through a condensation heat exchanger and a heat exchanger, without hindering the operation of other pipes in the system.
- document DE 3 824 773-A1 shows a generic device and the preamble of claim 1.
- a piggable multi-pipe system is particularly important for heat-transferring systems, where wall adhesions are to be expected, as this can result in greater heat transfer rates with a still acceptable number of leads and line lengths.
- the present application provides a device that allows multiple pipes to be cleaned simultaneously without affecting the operation of non-cleaning-mode pipelines.
- the system is based on reconnecting several lines at the beginning and end of the system through the device into a manifold, e.g. also in conventional heat exchangers is the case.
- the entire piping system is equipped with several devices. For example, four lines are each merged at their end into one device. For a sixteen pipe line system, eight devices are needed.
- the abovementioned pressure drop in the individual line is prevented by blocking the outflow to the collecting line through the pig, so that the fluid pressure for the pigs still remaining in the pipe system does not fall off.
- the pig assumes the function of a valve according to the invention after its cleaning passage at the end of the individual pipeline.
- the device for simultaneous pigging of individual lines is applicable to piping systems whose beginning and end are not spatially close. At both ends of the piping system there is a manifold or collector which distributes the fluid flow to a plurality of tubes or rejoins fluid flow to a tube.
- the device is with the appropriate inflows and outflows, their shut-off devices fitted.
- the pig storage station functions in the device at the same time as a shut-off device during the cleaning mode.
- the piping system may consist of several units constructed in this way.
- the tubes are cleaned in the direction and in the opposite direction of the fluid flow. At least one additional pump (pig pump) is used as the drive for the pigs, since the cleaning process must be disconnected from the normal conveying operation.
- the cleaning of the pipeline in both directions is made possible by connecting the pig pump to both ends of the pipeline system.
- a propellant for the pigs the medium required by the pipeline is preferably used, other propellants are also possible.
- the adhesions released from the pipe wall by the pigging process can be collected separately.
- the device consists of a distribution or collection device with the necessary inflows and outflows, which in turn are all lockable.
- the first outlet is required for the inlet or outlet in normal operation.
- the second outlet drains the propellant and the debris from the cleaning process and the third outlet is the port for the propellant of the cleaning mode pig.
- a positioning unit which also takes over the pig detection via a switching contact exists.
- the pigging operation in the direction of flow of the pumped liquid is initiated by a shut-off of the inlet and the collection process for the normal production operation at the other end of the pipe system.
- the valves of the pipeline to the pig pump and to drain off the dirt at the end of the pipeline system are opened.
- the line for the discharge of the driving medium for the pigging in the reverse direction remains closed.
- the pig pump starts and builds up pressure behind the pigs so that they are driven through the pipeline. The dirt released by the pig can then be separated and removed.
- a pigging operation against the fluid flow direction is initiated by shutting off the inlet for the normal conveying operation and in this case the collecting pipeline at the opposite end of the pipeline system. At the same time open the valves for supplying the propellant and their derivative at the opposite end of the piping system. At the end of the cleaning process, when all newts have reached their destination, they close these valves again and the valves for the distribution and collection of the pumped liquid are reopened and normal operation can be resumed.
- the end of a cleaning process is determined by monitoring the arrival of the pigs in the individual lines, so that it can be controlled by the cleaning rhythm of the entire system.
- the device in the first embodiment in illustration 1 for simultaneous automatic cleaning of pipelines consists of a manifold or header pipe (1) for the normal production operation and a collecting chamber (2) for the pigging operation of the pigging pipes (3).
- the distributor or header pipe (1) is provided in this embodiment with a piston (8) as a push-off device.
- This pig brake (7) can be designed to detect the pig (9) as a registration unit.
- the illustration 1 shows in a schematic embodiment, the slide positions of the device for parallel simultaneous cleaning of pipes (3) in normal operation.
- the fluid to be delivered flows through the pipes (3) into the bore (11) as an extension of the pipes (3) of the device and is distributed or reunited in the device in the manifold and header pipe (1).
- FIG 2 is the slide position during the pigging process at the starting point of the pigs (9) shown.
- the slide of the line leading the fluid to the pig is opened and the piston (8) closes the openings (10) of the bore (11) to the manifold (1).
- the pig pump starts with the promotion of the driving medium for the pigging, the pigs (9) driven by the pressure building up behind the pigs (9) through the bore (11) and the pipes (3).
- FIG 3 the individual segments of another embodiment are shown.
- This valve variant works on the same principle as in Figure 1 and 2 , The two variants differ only in the organization and control of inflows and outflows.
- This variant consists of three drilled plates (12a-c) which perform various tasks in the valve.
- the holes represent the end of the pipes to be pig, the holes are the cylinders for the pistons take over the tasks of the valves of the first embodiment and the holes are the manifolds for the inlets and outlets of the fluid used and the propellant for the pigging such the manifold or manifolds (1) in the first embodiment.
- the plates are like in Figure 4 superimposed so that the holes are hydraulically connected via the holes, so that a connecting line between the plates is formed.
- the holes end the fluid-carrying lines of the piping system to be lumbered.
- the fluid and the propellant for the pig then flows through the holes, which are considerably smaller but designed in multiple numbers than the medium-carrying lines, so that the pig can not leave the pipeline, through the holes to its destination or it flows into reverse direction from its reservoir via this path into the piping system, depending on whether the device is at the end or at the beginning of the piping system.
- the holes of the middle plate segmented pistons are introduced, the flow through the bores, which extend vertically to the plate surfaces for the respective operating state allow or shut off the flow through a controlled device, as exemplified in the single representation in Figure 5 shown.
- the connections in the lines are closed at the starting point of the pig, so that the pigs can be driven by a second pump in addition to the pump for normal operation, via the connection.
- the outlets of the line of the device are closed by the piston of the lines.
- the pig comes to a standstill over the connecting line and seals a drain, so that the parallel running pigs, which have not reached their destination yet are driven by a cross-sectional decrease in the pigging system to be lured by an increased pressure to their destination.
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Description
- In dieser Anmeldung wird ein neues System zur gleichzeitigen automatischen Reinigung mehrerer parallel verlaufender Rohrleitungen mittels eines Treibmediums bevorzugt dem Betriebsmedium beschrieben, die z.B. einen Kondensationswärmetauscher und einen Wärmetauscher durchlaufen, ohne dabei den Betrieb weiterer im System befindlicher Rohre zu behindern.
- Der Transport von Flüssigkeiten und Feststoffen durch Rohrleitungen verursacht in vielen Fällen ein Verschmutzen dieser durch Anhaftungen an den Rohrwänden, so dass es zu einer Beeinträchtigung der Transporteigenschaften bzw. zu einer Verminderung des Wärmeübergangs bei Wärmetauschern führt.
- Die bisher bekannten automatischen Reinigungssysteme, die eine Reinigung der Rohrleitungen mittels eines Reinigungskörpers (Molch), dessen Durchmesser in etwa dem der Rohrleitung entspricht oder sich anpasst, arbeiten alle mit aufwendigen Ventilschaltungen, um den Molch während des Betriebs auszuschleusen und für den Reinigungsdurchgang wieder einzuschleusen. Dies geschieht zum einen, wenn die Laufrichtung des Molches der Strömungsrichtung des Fluids entspricht, durch Bypassleitungen mit unterschiedlich konstruierten Fördermechanismen, die den Molch vom Ende eines Leitungssystems nach dem Reinigungsvorgang wieder an seinen Anfang zu bringen. Um die Länge der Bypassleitungen kurz zu halten, sind der Anfang und das Ende der Rohrleitung in räumlicher Nähe zu halten. (
DE 41 19 743 A1 , De103 18 902 B3 ,US 3,425,083 ,US 5,890,531 ) Wenn die Reinigung der Rohrleitung auch gegen die Strömungsrichtung des Fluids erfolgen kann, befindet sich an jedem Ende der Rohrleitung eine Auffang- bzw. Parkeinrichtung für den Molch. Eine Bypassleitung für eine Molchschleusung ist dann nicht zwingend notwendig. (WO 99/23438 - Dokument
DE 3 824 773-A1 zeigt eine gattungsgemäße Vorrichtung und den Oberbegriff des Anspruchs 1. - Bei allen zitierten Systemen ist eine gleichzeitige Reinigung von Rohrleitungen nicht möglich, da bei Ankunft des ersten Molches das Treibmedium für den Molch einen starken Druckabfall erfährt, da durch Ankunft des ersten Molches der Durchgang dieser Leitung frei wird. Des Weiteren ist durch die große Anzahl der Ventile pro Leitung, die aufwendig gesteuert werden müssen und der Installationsaufwand für die Bypassleitungen, wenn der Anfang und das Ende der Rohrleitung weit voneinander entfernt ist, der Betrieb für die Reinigung von Mehrleitungssystemen wirtschaftlich bei vielen Anwendungen kaum vertretbar.
- Ein molchbares Mehrrohrsystem ist insbesondere für wärmeübertragende Systeme, bei denen mit Wandanhaftungen zu rechnen ist, wichtig, da hierdurch größere Wärmeübertragungsleistungen bei einer noch vertretbaren Leitungsanzahl und Leitungslänge realisiert werden können.
- Die vorliegende Anmeldung stellt eine Vorrichtung vor, die es ermöglicht, mehrere Rohrleitungen gleichzeitig zu reinigen ohne, den Betrieb nicht im Reinigungsmodus befindlicher Rohrleitungen zu beeinträchtigen.
- Das System basiert darauf, dass mehrere Leitungen am Anfang und am Ende des Systems durch die Vorrichtung wieder in eine Sammelleitung zusammengeführt werden, wie dies z.B. auch bei herkömmlichen Wärmetauschern der Fall ist. Das gesamte Rohrleitungssystem ist mit mehreren Vorrichtungen ausgestattet. Zum Beispiel werden vier Leitungen jeweils an ihrem Ende in eine Vorrichtung zusammengeführt. Bei einem Leitungssystem mit sechzehn Rohrleitungen werden dann acht Vorrichtungen benötigt.
- Der oben genannte Druckabfall wird in der Einzelleitung dadurch verhindert, dass der Abfluss zur Sammelleitung durch den Molch abgesperrt wird, sodass der Fluiddruck für die noch im Rohrsystem verbliebenen Molche nicht abfällt. Der Molch übernimmt erfindungsgemäß nach seinem Reinigungsdurchgang am Ende der einzelnen Rohrleitung die Funktion eines Ventils.
- Die Vorrichtung zum gleichzeitigen Molchen von Einzelleitungen ist anwendbar für Rohrleitungssysteme deren Anfang und Ende räumlich nicht in der Nähe liegen. An beiden Enden des Rohrleitungssystems befinden sich eine Verteiler- bzw. eine Sammeleinrichtung, die den Fluidstrom auf mehrere Rohre verteilt bzw. den Fluidstrom wieder auf ein Rohr zusammenführt. Die Vorrichtung ist mit den entsprechenden Zu- und Abläufen, deren Absperreinrichtungen ausgestattet. Die Molchaufbewahrungsstation fungiert in der Vorrichtung gleichzeitig als Absperrvorrichtung während des Reinigungsmodus. Das Rohrleitungssystem kann aus mehreren derart aufgebauten Einheiten bestehen. Die Rohre werden in Richtung und in Gegenrichtung des Fluidstroms gereinigt. Als Antrieb für die Molche wird mindestens eine zusätzliche Pumpe (Molchpumpe) verwendet, da der Reinigungsprozess vom normalen Förderbetrieb abgekoppelt sein muss. Die Reinigung der Rohrleitung in beide Richtungen wird durch den Anschluss der Molchpumpe an beide Enden des Rohrleitungssystems ermöglicht. Als Treibmedium für die Molche wird bevorzugt das durch die Rohrleitung geforderte Medium benutzt, andere Treibmedien sind auch möglich. Die durch den Molchprozess von der Rohrwand gelösten Anhaftungen können separat gesammelt werden.
- Die Vorrichtung besteht aus einer Verteiler- bzw. Sammeleinrichtung mit den notwendigen Zu- und Abläufen, die wiederum alle absperrbar sind. Der erste Abgang wird für den Zulauf bzw. Ablauf im Normalbetrieb benötig. Der zweite Abgang leitet das Treibmittel und den Schmutz des Reinigungsvorgangs ab und der dritte Abgang ist der Anschluss für das Treibmittel des Molches für den Reinigungsmodus. Des Weiteren ist für jeden Molch eine Positionierungseinheit, die über einen Schaltkontakt auch die Molcherkennung übernimmt, vorhanden.
- Der Molchvorgang in Strömungsrichtung des Fördermediums wird durch eine Absperrung des Zulaufs und des Sammelablaufs für den normalen Förderbetrieb am anderen Ende des Rohrsystems eingeleitet. Die Ventile der Leitung zur Molchpumpe und zum Ableiten des Schmutzes am Ende des Leitungssystems werden geöffnet. Die Leitung zur Ableitung des Treibmediums für den Molchvorgang in umgekehrter Richtung bleibt geschlossen. Die Molchpumpe startet und baut hinter den Molchen einen Druck auf, sodass diese durch die Rohrleitung getrieben werden. Der vom Molch gelöste Schmutz kann dann separiert und abgeführt werden.
- Ein Molchvorgang gegen die Fluidstromrichtung wird durch die Absperrung des Zulaufs für den normalen Förderbetrieb und in diesem Fall der Sammelrohrleitung am gegenüber liegenden Ende des Rohrleitungssystems eingeleitet. Gleichzeitig öffnen die Ventile zur Zuführung des Treibmittels und deren Ableitung am gegenüber liegenden Ende des Rohrleitungssystems. Am Ende des Reinigungsvorgangs, wenn alle Molche ihr Ziel erreicht haben, schließen sich diese Ventile wieder und die Ventile für die Verteilung und Sammlung des Fördermediums werden wieder geöffnet und der normale Betrieb kann wieder aufgenommen werden.
- Das Ende eines Reinigungsvorgangs wird durch die Überwachung der Ankunft der Molche in den Einzelleitungen festgestellt, sodass darüber der Reinigungsrhythmus des gesamten Systems gesteuert werden kann.
- Die Vorrichtung im ersten Ausführungsbeispiel in
Abbildung 1 zur gleichzeitigen automatischen Reinigung von Rohrleitungen besteht erfindungsgemäß aus einer Verteiler- bzw. Sammelrohrleitung (1) für den normalen Förderbetrieb und einer Sammelkammer (2) für den Molchbetrieb der zu molchenden Rohrleitungen (3). Die Verteiler- bzw. Sammelrohrleitung (1) ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Kolben (8) als Abschiebeeinrichtung versehen. Des Weiteren befinden sich an der Vorrichtung der Anschluss für die Molchpumpe als Zulauf (4) des Treibmediums -und der Anschluß (5) für den Abfluss bzw. Zufluss für das zu transportierende Fluid sowie ein Ablauf (6) für den Abfluss des Mediums, dass zum Molchen verwendet wird. Am Ende der zu molchenden Rohrleitungen (3) befindet sich eine Einrichtung zum Abbremsen der Molche (9). Diese Molchbremsen (7) können zur Erkennung des Molches (9) auch als Registrierungseinheit ausgeführt sein. - Die
Abbildung 1 zeigt in einem schematisierten Ausführungsbeispiel die Schieberstellungen der Vorrichtung zur parallelen gleichzeitigen Reinigung von Rohrleitungen (3) im Normalbetrieb. Das zu fördernde Fluid strömt durch die Rohrleitungen (3) in die Bohrung (11) als Verlängerung der Rohrleitungen (3) der Vorrichtung und wird in der Vorrichtung in der Verteiler- und Sammelrohrleitung (1) verteilt oder wieder zusammengeführt. - In
Abbildung 2 ist die Schieberstellung während des Molchvorgangs am Startpunkt der Molche (9) dargestellt. Der Schieber der Leitung, die das Fluid zum Molchen führt ist geöffnet und der Kolben (8) verschließt die Öffnungen (10) der Bohrung (11) zur Verteiler- bzw. Sammelrohrleitung (1). Wenn die Molchpumpe mit der Förderung des Treibmediums für den Molchvorgang beginnt, werden die Molche (9) durch den sich aufbauenden Druck hinter den Molchen (9) durch die Bohrung (11) und die Rohrleitungen (3) getrieben. - In
Abbildung 3 sind die Einzelsegmente einer anderen Ausführungsvariante dargestellt. Diese Ventilvariante arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie die inAbbildung 1 und 2 . Die beiden Varianten unterscheiden sich lediglich in der Organisation und Steuerung der Zu- und Abflüsse. Diese Variante besteht aus drei mit Bohrungen versehenen Platten (12a-c), die verschiedene Aufgaben in dem Ventil übernehmen. Die Bohrungen stellen das Ende der zu Molchenden Rohre dar, die Bohrungen sind die Zylinder für die Kolben die die Aufgaben der Ventile des ersten Ausführungsbeispiels übernehmen und die Bohrungen sind die Sammelrohre für die Zu- und Abläufe des verwendeten Fluids und des Treibmittels für den Molchvorgang wie die Verteiler- bzw. Sammelrohrleitungen (1) im ersten Ausführungsbeispiel. - Die Platten werden wie in
Abbildung 4 derart übereinander gelegt, dass die Bohrungen hydraulisch über die Bohrungen miteinander verbunden sind, sodass eine Verbindungsleitung zwischen den Platten entsteht. In den Bohrungen enden die Fluid führenden Leitungen des zu molchenden Rohrleitungssystems. Das Fluid sowie auch das Treibmittel für den Molch fließt dann über die Bohrungen, die erheblich kleiner aber dafür in mehrfacher Zahl ausgeführt sind als die Medium führenden Leitungen, damit der Molch die Rohrleitung nicht verlassen kann, über die Bohrungen seinem Zielort zu oder es fließt in umgekehrter Richtung aus seinem Reservoir über diesen Weg in das Rohrleitungssystem hinein, je nach dem ob sich die Einrichtung am Ende oder am Anfang des Rohrleitungssystems befindet. In die Bohrungen der mittleren Platte werden segmentierte Kolben eingeführt, die durch eine gesteuerte Einrichtung den Durchfluss durch die Bohrungen, die vertikal zu den Plattenflächen verlaufen für den jeweiligen Betriebszustand den Durchfluss zulassen oder absperren, wie beispielhaft in der Einzeldarstellung inAbbildung 5 dargestellt. - Es gibt für die Einrichtung zwei Betriebszustände, die gesteuert werden müssen. Dies sind zum einen der normale Durchgang für das zu transportierende Fluid und der Molchvorgang. Im Transportmodus wird das zu transportierende Fluid über den Zulauf über die Verbindungsleitung, die über den Kolben in Zylinder freigegeben wurde, über die Bohrungen in die Bohrungen und das Leitungssystem geführt. Die Kolben in den Zylindern sperren die Verbindungsleitungen ab. Die Einrichtung im Ablauf des Rohrleitungssystems hat die gleiche Kolbenstellung.
- Im Molchmodus werden am Startpunkt des Molches durch die Kolben in den Leitungen die Verbindungen verschlossen, sodass durch eine zweite Pumpe neben der Förderpumpe für den normalen Betrieb, über die Verbindung die Molche der Leitungen angetrieben werden können. Am Ankunftspunkt der Molche sind die Abgänge der Leitung der Einrichtung durch den Kolben der Leitungen geschlossen. Der Molch kommt über der Verbindungsleitung zum Stillstand und riegelt einen Abfluss ab, sodass die parallel laufenden Molche, die ihr Ziel noch nicht erreicht haben durch eine Querschnittsabnahme im zu molchenden Rohrleitungssystem durch einen erhöhten Druck an ihr Ziel getrieben werden.
Claims (6)
- Vorrichtung zur parallelen Reinigung von Rohrleitungen (3) mittels jeweils eines Molches (9), wobei die Rohrleitungen (3) ein Rohrleitungssystem ausbilden,
mit jeweils einer Verteiler- und Sammeleinrichtung an beiden Enden des Rohrleitungssystems, wobei die Rohrleitungen (3) des Rohrleitungssystems in den Verteiler- und Sammeleinrichtungen zusammengeführt sind,
wobei den Rohrleitungen (3) an deren Enden Molchbremsen (7) zugeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rohrleitungen (3) des Rohrleitungssystems in Bohrungen (11) als Verlängerung der Rohrleitungen (3) bis in die Verteiler- und Sammeleinrichtungen fortgesetzt sind,
dass die Bohrungen (11) mit wenigstens einem Zulauf (4) und wenigstens einem Ablauf (6) für ein Treibmedium der Molche (9) verbunden sind,
dass die den Rohrleitungen (3) zugeordneten Bohrungen (11) über durch einen kolben (8) verschließbare Öffnungen (10) mit
der Verteiler- und Sammelrohrleitung (1) verbunden sind,
dass die Molchbremsen (7) derart in den Bohrungen (11) positioniert sind, dass der Abfluss des Treibmediums am Ende eines Reinigungsdurchgangs durch den der jeweiligen Rohrleitung (3) zugeordneten Molch (9) bei geschlossener Öffnung (10) verhindert ist, wobei der Molch aus Ende der jeweiligen Rohrleitung (3) als Ventil füngiert Rohrleitungsssystem mit einer und somit die parallel mitgelaufenen Molche (9) der gleichzeitig im Reinigungsprozess befindlichen Rohrleitungen (3) ihren Durchlauf beenden können, da die Absperrung der Rohrleitung (3) mit dem schnellsten Molch (9) in der zugeordneten Bohrung (11) zu einer Erhöhung des Druckes des verwendeten Treibmediums führt. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb für die Molche (9) mindestens eine separate Molchpumpe für den Reinigungsvorgang verwendet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (8) segmentierte Kolben sind, die in Verbindungsleitungen geführt sind und die Rohrleitungen (3) des Rohrleitungssystems je nach Kolbenstellung freigeben.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die absperrbaren Öffnungen (10) ausgehend von den Rohrleitungen (3) des Rohrleitungssystems vor den Molchbremsen (7) angeordnet sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Molch (9) eine Positionierungseinheit über einen Schaltkontakt vorhanden ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Molchbremsen (7) als Registrierungseinheiten zur Erkennung der Molche (9) ausgeführt sind.
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