ES2986184T3

ES2986184T3 - Raspador Stop & Go

Info

Publication number: ES2986184T3
Application number: ES20732501T
Authority: ES
Inventors: Matthias Grote; Ingo Nee
Original assignee: Rosen IP AG
Current assignee: Rosen IP AG
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2024-11-08
Anticipated expiration: 2040-05-20
Also published as: WO2020234420A1; EP3973221B1; DE102019113385A1; US20220213999A1; EP4286731A2; EP3973221A1; US12320461B2; CA3140957A1; EP3973221C0; EP4286731A3

Abstract

La invención se refiere a un rascador (2) para su uso en tuberías llenas de un fluido que fluye, que comprende un cuerpo rascador (4), un elemento de accionamiento (6), preferentemente una hélice, que está dispuesto en el cuerpo rascador y que puede girar por el fluido que fluye, una unidad generadora (8) que está conectada al elemento de accionamiento y por medio de la cual un movimiento del elemento de accionamiento puede convertirse en energía eléctrica, y un medio de determinación (10), por medio del cual puede determinarse la posición y/o la velocidad del rascador en la tubería, en donde la unidad generadora está diseñada para funcionar como un motor, por medio del cual puede girarse el elemento de accionamiento, y la unidad generadora está diseñada para ajustar una velocidad del rascador que difiere de la velocidad de flujo del fluido que fluye en la tubería. El rascador tiene una unidad de almacenamiento de energía para energía eléctrica, la cual está conectada a la unidad generadora. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Raspador Stop & Go

La presente invención se refiere a un raspador para uso en tuberías llenas de un fluido fluyente, que comprende un cuerpo de raspador, un elemento de accionamiento, preferentemente una hélice, que está dispuesto en el cuerpo de raspador y puede ser puesto en rotación por el fluido fluyente, una unidad generadora conectada al elemento propulsor, mediante la cual un movimiento del elemento propulsor puede convertirse en energía eléctrica, y un medio de fijación, mediante el cual puede fijarse la posición y/o la velocidad del raspador en la tubería.

Dichos raspadores se utilizan, por ejemplo, como raspadores de inspección o como raspadores de limpieza para comprobar o limpiar tuberías, siendo las tuberías para el transporte de gas natural, petróleo o productos derivados del petróleo, agua o similares. En el caso más sencillo, estos raspadores se desplazan por la tubería gracias al fluido que circula por ella. Para ello, los raspadores suelen estar equipados con una serie de elementos de sellado, por ejemplo discos deformables fabricados con un elastómero como el poliuretano. Los elementos de sellado se apoyan en la pared interior de la tubería. La velocidad de movimiento de dichos raspadores depende, por tanto, del caudal del fluido que atraviesa la tubería. Se han propuesto diversas variantes para que el transporte de un raspador a través de una tubería dependa menos del caudal del fluido en la tubería.

Por ejemplo, el documento US 2015/252684 A1 divulga un módulo que genera energía eléctrica dentro de una tubería, en particular cuando la tubería está tendida en el fondo de una masa de agua. El módulo comprende una turbina configurada para interceptar un flujo de aire suministrado en una dirección de movimiento; y una máquina eléctrica giratoria conectada a la turbina, que rodea la turbina y está configurada para generar energía eléctrica. 11

El documento EP 1171 7338B1, por ejemplo, muestra un raspador en el que el fluido que circula por la tubería pone en rotación una turbina y esta rotación de la turbina se utiliza para accionar unas ruedas que descansan contra la pared interior de la tubería. A través de estas ruedas, el raspador se desplaza por la tubería. El objetivo de la presente invención es perfeccionar este sistema.

El raspador según la invención tiene una unidad generadora que está diseñada para funcionar como un motor. La unidad generadora, que puede funcionar como un motor, está diseñada de tal manera que puede poner en rotación el elemento de accionamiento, estando el elemento de accionamiento diseñado de tal manera que en él puede fijarse una velocidad del raspador diferente de la velocidad de flujo del fluido que circula por la tubería. Para ello, el raspador dispone de una unidad de almacenamiento de energía conectada a la unidad generadora de energía eléctrica. Esta proporciona la energía necesaria para poner en rotación el elemento de accionamiento.

Un raspador construido de esta manera según la invención puede inicialmente ser transportado pasivamente a través de la tubería por el flujo de fluido de la misma manera que un raspador simple descrito anteriormente. La unidad generadora que actúa como motor puede poner el elemento de accionamiento en rotación, con lo que el raspador se ralentiza con respecto a la pared de la tubería, por ejemplo. Posteriormente, un medio de fijación puede fijar la posición del raspador en la tubería. Por ejemplo, puede ponerse en contacto con la pared interior de la tubería. El medio de fijación puede ser un medio que fije el raspador en relación con la pared de la tubería, sujetándolo por así decirlo en la tubería. Sin embargo, también puede ser un medio que puede mover el raspador a lo largo de la pared interior de la tubería. Por ejemplo, un medio de fijación de este tipo puede tener ruedas o transmisiones de cadena que pueden accionarse o al menos frenarse. La velocidad de un raspador en la tubería también puede regularse, por ejemplo, mediante un freno de corrientes de Foucault o elementos de sellado del raspador que estén en contacto con la tubería, en particular elementos de obturación cuya presión de contacto contra una pared de la tubería sea ajustable.

De este modo, un raspador según la invención puede transportarse inicialmente con rapidez a través de la tubería. El elemento de accionamiento, que puede ponerse en rotación y actúa sobre el fluido que circula por la tubería, puede entonces desacelerar el raspador con respecto a la pared de la tubería sin desgaste adicional de la pared de la tubería y/o de un agente de frenado o de bloqueo del raspador. En este sentido, el raspador puede frenarse sin desgaste. A continuación, el raspador puede fijarse en un punto específico de la tubería o desplazarse más allá de la pared de la tubería a una velocidad definida utilizando el agente de fijación. Esto permite realizar inspecciones de la tubería con mayor fiabilidad. Se pueden utilizar métodos de inspección de tuberías que antes no eran posibles con los raspadores de inspección convencionales debido a los largos tiempos de medición o que sólo eran posibles con un gran coste. También es concebible utilizar un raspador de este tipo para trabajos de reparación en una tubería, en los que tiene que permanecer en un punto determinado de la tubería durante un periodo de tiempo más largo.

Los trabajos que son especialmente fáciles de realizar con un raspador que permanece durante un período de tiempo más largo en un lugar de la tubería o que son posibles en primer lugar mediante un raspador de este tipo son, en particular, la reparación de zonas dañadas, en particular rectificando y sellando grietas, mediante la aplicación de soldadura, imprimiendo localmente en 3D, aplicando y endureciendo o permitiendo el endurecimiento de resinas sintéticas o aplicando parches de plásticos reforzados con fibras, procesamiento mecánico local, en particular rectificado de una costura o la posterior colocación de instalaciones en la tubería como sensores o válvulas. Para estos fines, la raspadora puede estar provista de herramientas tales como un cortador de disco, una encoladora, un taladro, una amoladora, un aplicador y/o un manipulador.

Cuando el raspador está fijado a la tubería a través de los medios de fijación, es decir, está parado o se desplaza por la tubería a cierta velocidad, la unidad generadora puede actuar como un generador, por lo que se acciona a través del elemento de accionamiento. En este caso, el elemento de accionamiento es accionado por el fluido que circula por la tubería.

El fluido que circula por la tubería puede pasar a través del cuerpo del raspador. Sin embargo, el raspador también puede tener unbypassdentro del cuerpo del raspador que dispara un flujo de fluido. En este caso, el elemento de accionamiento está dispuesto en la derivación o en un flujo de fluido que pasa a través de la derivación antes o después del raspador. De este modo, el raspador fijo puede aprovechar la energía del fluido que circula por la tubería para suministrar energía eléctrica a, por ejemplo, un dispositivo de medición y/o un dispositivo de reparación dispuestos en el raspador según la invención.

Así pues, el raspador según la invención tiene un elemento de accionamiento que, por un lado, es adecuado para ser accionado por una unidad generadora que funciona como un motor eléctrico y para mover el raspador en relación con un fluido que fluye por la tubería, preferiblemente ralentizándolo en la tubería. Por otra parte, el elemento de accionamiento está diseñado para ser puesto en rotación por el fluido que fluye por el raspador en un estado fijo y para proporcionar energía eléctrica a los sistemas eléctricos dispuestos en el raspador a través de la unidad generadora, que ahora funciona como un generador. Esto es especialmente interesante para los raspadores que permanecen en una tubería durante largos periodos de tiempo y/o tienen al menos un componente que consume mucha energía, como un actuador y/o un sensor que consume mucha energía, como un sensor para un análisis de fluorescencia de rayos X o una disposición para llevar a cabo espectroscopia de emisión atómica (AES), en particular espectroscopia de plasma inducido por láser (LIBS). El elemento de accionamiento correspondiente que puede ponerse en rotación está diseñado preferentemente como una hélice de paso controlable.

Se trata de una hélice en la que el ángulo de ataque de cada una de las palas de la hélice es variable. El ángulo de ataque de las palas de la hélice puede adaptarse a diferentes situaciones de funcionamiento, es decir, en particular al funcionamiento como accionamiento del raspador y al funcionamiento como accionamiento del generador.

Además, el raspador dispone de los componentes habituales necesarios para su funcionamiento, como la electrónica de control para controlar los componentes eléctricos y/o electrónicos. Además, el raspador puede tener una memoria de datos para almacenar, al menos temporalmente, los datos de un sensor, así como medios para transmitir y/o intercambiar datos. El raspador también puede tener una unidad de evaluación para analizar los datos del sensor. Estos medios comprenden los componentes habituales de un sistema electrónico de procesamiento de datos, como una memoria y una unidad central de procesamiento.

El cuerpo del raspador está diseñado preferiblemente de tal manera que las áreas de la sección transversal a un eje central longitudinal del cuerpo del raspador en la región de los extremos respectivos del cuerpo del raspador son más pequeñas que al menos un área de la sección transversal en una sección del cuerpo del raspador situada entre los extremos. Al cambiar las áreas transversales del cuerpo del raspador a lo largo de su longitud, el cuerpo del raspador tiene una forma optimizada para el flujo. Cada uno de los extremos del cuerpo del raspador es más estrecho que el centro del mismo. Es particularmente preferible que el cuerpo del raspador sea rotacionalmente simétrico, especialmente en forma de gota. El resultado es una disposición especialmente optimizada para el flujo, que perturba lo menos posible el flujo del fluido que circula por la tubería. Esto reduce las fuerzas que actúan sobre el raspador, que deben ser absorbidas por el agente fijador y canalizadas hacia la pared de la tubería.

De acuerdo con la invención, el elemento de accionamiento está dispuesto fuera del cuerpo del raspador en un extremo del cuerpo del raspador de tal manera que puede ser puesto en rotación por un fluido que fluye más allá del cuerpo del raspador. Esto permite que el elemento de accionamiento sea más grande que si se dispusiera en el propio cuerpo del raspador. Además, se dispone de más espacio en el cuerpo del raspador para la unidad de almacenamiento de energía, por ejemplo, y la unidad generadora y/o el cuerpo del raspador pueden hacerse más pequeños o más estrechos, lo que significa que el fluido que fluye por la tubería se ve menos perturbado y se reducen las fuerzas que actúan sobre el raspador.

Preferiblemente, el raspador tiene un segundo elemento de accionamiento que puede ponerse en rotación, estando el primer y el segundo elementos de accionamiento diseñados para funcionar con sentidos de rotación opuestos. Al utilizar dos elementos de accionamiento que giran en sentidos opuestos, se pueden compensar los pares que actúan sobre el raspador mediante los respectivos elementos de accionamiento. Con una hábil selección de los elementos de accionamiento o de las velocidades, los pares introducidos por los elementos de accionamiento se anulan completamente entre sí. La orientación espacial del raspador en la tubería permanece constante. Sin embargo, como mínimo se reducen las cargas sobre los medios de fijación, que deben transferir los pares resultantes a la pared de la tubería. Los dos elementos de accionamiento pueden disponerse uno junto al otro, separados coaxialmente o directamente uno detrás del otro.

Particularmente preferible, el raspador tiene una hélice doble contrarrotatoria. Dicha hélice doble contrarrotatoria tiene un primer y un segundo elemento de accionamiento que tienen sentidos de rotación opuestos durante el funcionamiento. Los diferentes sentidos de giro se realizan normalmente mediante una caja de engranajes planetarios, que compensa automáticamente los pares ejercidos sobre el raspador por el elemento de accionamiento respectivo. Una hélice doble de este tipo puede ser accionada por una unidad generadora que actúa como motor. Una hélice doble contrarrotatoria de este tipo permite, por tanto, un funcionamiento sin par del raspador. Preferentemente, los elementos de accionamiento que pueden ajustarse en rotación están diseñados como hélices de paso variable. El ángulo de ajuste de las palas de la hélice puede regularse en cada uno de los dos elementos de accionamiento y el ángulo de ataque de las palas de la hélice puede adaptarse en particular al funcionamiento como accionamiento del raspador y al funcionamiento como accionamiento del generador.

Preferiblemente, el elemento de accionamiento está rodeado por un elemento de carcasa. Dicho elemento de carcasa protege el elemento de accionamiento de daños durante el transporte de un raspador según la invención. Cuando se utiliza en una tubería, un elemento de revestimiento de este tipo también puede evitar que partes del elemento de accionamiento entren en contacto con la pared de la tubería, por ejemplo, y, por lo tanto, puedan resultar dañadas. En particular, es preferible disponer un disco guía en el elemento de revestimiento. Estos discos guía se utilizan con los raspadores convencionales para posicionarlos en la tubería. El disco guía está en contacto con la pared de la tubería y tiene un diámetro sólo ligeramente inferior al diámetro interior de la tubería. En el diseño como elemento de sellado flexible, el diámetro del disco guía también puede ser ligeramente mayor que el diámetro interior de la tubería y así apoyarse contra la tubería durante el funcionamiento. La disposición de un disco guía correspondiente en el elemento de la carcasa es especialmente ventajosa si el cuerpo del raspador debe estar rodeado por el fluido que circula por la tubería. En este caso, el disco guía correspondiente no puede fijarse directamente al cuerpo del raspador, ya que esto impediría que el cuerpo del raspador fluyera a su alrededor.

Preferiblemente, se dispone un disco de medición en el elemento de revestimiento. Dicho disco de medición es básicamente un disco guía que está equipado con tecnología de medición. La tecnología de medición mide las fuerzas o deformaciones del disco, como las que se producen al pasar por los cordones de soldadura de la tubería. En la zona de los cordones de soldadura, el diámetro interior de la tubería suele reducirse, lo que provoca una deformación del disco guía correspondiente.

Dos discos de filtración y/o placas de medición espaciadas están dispuestas de forma especialmente preferente en el elemento de revestimiento. Esto mejora el guiado del raspador en la tubería. En particular, esto evita que el cuerpo del raspador entre en contacto con la pared de la tubería.

Preferiblemente, el raspador tiene una unidad de trabajo intercambiable que al menos forma parte del cuerpo del raspador y a través de la cual el raspador puede equiparse con diferentes sensores y/o actuadores. Esto significa que se pueden proporcionar diferentes unidades de trabajo con diferentes sensores para el raspador según la invención. Por ejemplo, los sensores pueden ser un sensor ultrasónico y/o un sensor EMAT y/o un sensor de flujo magnético. Una unidad de trabajo puede tener adicionalmente o en su lugar también elementos de limpieza tales como cepillos. Una unidad de trabajo alternativa puede tener un manipulador, por ejemplo en forma de brazo robótico, con el que se pueden realizar trabajos de reparación. Esto significa que el mismo raspador puede estar equipado con diferentes unidades de trabajo en función del uso previsto. Preferiblemente, la unidad de trabajo está dispuesta en un extremo del cuerpo del raspador para que sea especialmente fácil acceder a ella y sustituirla. La unidad de trabajo está dispuesta preferentemente en un extremo del cuerpo del raspador opuesto al elemento de accionamiento. Esto hace que la unidad de trabajo reemplazable sea particularmente fácil de acceder y reemplazar. La unidad de trabajo sustituible tiene preferiblemente la misma forma optimizada para el flujo que el cuerpo del raspador.

Preferiblemente, el raspador tiene una disposición de sensores. Con la ayuda de esta disposición de sensores, la tubería puede examinarse, por ejemplo, en busca de grietas, daños por corrosión, deformaciones y/u otros daños. La disposición de sensores se encuentra preferentemente en la unidad de trabajo reemplazable.

Preferiblemente, la disposición de sensores comprende un sensor para análisis de fluorescencia de rayos X y/o una disposición para llevar a cabo espectroscopia de emisión atómica (AES), en particular espectroscopia de plasma inducido por láser (LIBS). La composición material de la pared de una tubería puede determinarse mediante un análisis de fluorescencia de rayos X y/o AES. Un raspador equipado con un sensor de este tipo también puede utilizarse para determinar posteriormente los materiales utilizados en las tuberías. Esto permite comprobar si las secciones respectivas de la tubería se construyeron con los materiales correctos o si se utilizaron los materiales correctos cuando se sustituyó o reparó la tubería. Un sensor para espectroscopia de fluorescencia de rayos X y/o AES, en particular LIPS, no puede utilizarse en los raspadores de inspección de tuberías convencionales, ya que los tiempos de medición necesarios son largos en comparación con los métodos de medición en línea habituales y el sensor debe estar en la misma posición en la pared de la tubería durante la medición. Una medición de este tipo sólo puede realizarse en raspadores que se mueven a través de la tubería con un gran esfuerzo de diseño. Sin embargo, un raspador según la invención puede detenerse repetidamente en una tubería con respecto a la pared de la misma y realizar la medición correspondiente.

Dado que el sensor de fluorescencia de rayos X y/o la disposición para llevar a cabo la espectroscopia de emisión atómica (AES) requiere una superficie limpia, puede montarse en un portasensor que puede sellarse en la pared de la tubería contra el fluido que circula por la misma. Preferiblemente, el fluido puede evacuarse del espacio sellable del portasensor. Alternativamente, el raspador puede tener dos elementos de estanqueidad separados en sentido longitudinal, que pueden ponerse en contacto con la pared de la tubería y tener con ella un espacio sellable correspondiente. En este espacio sellado puede disponerse el sensor de fluorescencia de rayos X y/o un dispositivo para llevar a cabo un AES. El uso de dos elementos de sellado separados con un raspador según la invención puede facilitarse mediante una derivación.

Preferiblemente, cuando el raspador se está utilizando en la tubería, los medios de fijación se pueden mover en la dirección de la pared de la tubería. Esto permite que los medios de fijación se acoplen con la pared de la tubería cuando el raspador se transporta a través del fluido que fluye en la tubería. El desgaste de los medios de fijación se reduce así durante el transporte del raspador según la invención en la tubería. Sólo cuando el raspador se ha ralentizado suficientemente en la tubería por la acción del elemento de accionamiento, se mueven los medios de inmovilización en la dirección de la pared de la tubería, con lo que entran en contacto con ésta y ralentizan el raspador o lo inmovilizan en la tubería. Es especialmente preferible que los medios de fijación estén articulados al cuerpo del raspador. Esto facilita el desplazamiento de los medios de fijación hacia la pared de la tubería. Es particularmente preferible que los medios de fijación puedan plegarse en dirección a la pared de la tubería con un componente de movimiento dirigido en contra de la dirección de flujo del fluido que circula por la tubería. Con un diseño adecuado, esto permite diseñar el elemento de fijación de tal manera que una fuerza ejercida sobre el raspador por el fluido que fluye conduce a un fortalecimiento de las fuerzas de retención de los medios de fijación en la pared de la tubería. Preferiblemente, el raspador tiene al menos dos medios de fijación que están dispuestos para aplicar una fuerza en diferentes direcciones a la pared de la tubería. En el caso de un número par de medios de fijación, éstos se disponen preferentemente en pares opuestos en relación con una línea central longitudinal del raspador. Esto permite aplicar la misma fuerza en diferentes puntos de la pared de la tubería. El raspador se sujeta de forma especialmente fiable en la tubería, con lo que se reduce el riesgo de que los medios de sujeción dañen la pared de la tubería.

Preferiblemente, los medios de fijación pueden ponerse en contacto con la tubería a través de un husillo de engranaje. Un engranaje con un husillo de engranaje es particularmente fácil de insertar en un raspador, que típicamente también tiene una dimensión alargada, debido a la forma alargada. Esto proporciona un accionamiento sencillo y que ahorra espacio para el movimiento de un medio de fijación. Es especialmente preferible que el husillo de engranaje sea autobloqueante. Esto significa que no es necesario proporcionar un freno o aplicar una fuerza adicional a los medios de fijación o el husillo de engranaje para mantener un medio de fijación puesto en contacto con la tubería en esta posición.

Preferiblemente, un raspador según la invención tiene una unidad de posicionamiento para posicionar el raspador en una tubería. Dicha unidad de posicionamiento puede tener, por ejemplo, un cuentakilómetros para detectar la distancia recorrida en la tubería. Alternativa o adicionalmente, una unidad de posicionamiento puede tener un sistema de detección de costuras de soldadura para reconocer costuras de soldadura circunferenciales. Especialmente en el caso de las tuberías utilizadas en la industria del petróleo y el gas, se documentan las secciones individuales de una tubería y/o las soldaduras circunferenciales que conectan las secciones individuales. Las soldaduras circunferenciales que conectan las secciones individuales de una tubería pueden registrarse mediante la detección de cordones de soldadura. Un raspador equipado con un sistema de detección de cordones de soldadura de este tipo puede reconocer y contar las secciones individuales de la tubería y determinar así su posición en la misma. Esto es especialmente interesante si se va a realizar una inspección de cada sección individual de la tubería. De este modo, el raspador puede realizar una o varias mediciones tras detectar un cordón de soldadura circunferencial. De este modo se garantiza la inspección de cada sección de la tubería. Alternativa o adicionalmente, la unidad de posicionamiento puede disponer de una unidad receptora de señales de posicionamiento enviadas desde el exterior a través de la pared de la tubería. Dichas señales de posicionamiento pueden ser, por ejemplo, señales procedentes de transmisores de guía fijados en el exterior de una tubería o una señal de parada introducida en un momento determinado. La unidad de posicionamiento puede utilizarse para determinar la posición en la que un raspador según la invención debe detenerse, o los pasos para su desaceleración en la tubería pueden iniciarse a través del elemento de accionamiento y la fijación a través de los medios de fijación.

La invención también se refiere a un método para hacer funcionar un raspador con un elemento de accionamiento en una tubería, en el que el raspador se introduce en una tubería llena de un fluido fluyente y se transporta a través de la tubería. En la tubería, el raspador es movido, en particular desacelerado, por un elemento de accionamiento del raspador que actúa sobre el fluido que fluye. El hecho de que el elemento de accionamiento actúe sobre el fluido y, en particular, no actúe sobre la pared interior de la tubería a través de la fricción, significa que el raspador está prácticamente libre de desgaste, es decir, se ralentiza sin ningún desgaste adicional causado por el proceso de frenado. Esto significa que se puede frenar repetidamente un raspador en una tubería sin causar un desgaste adicional en el raspador y/o en la pared de la tubería. Esto es especialmente valioso en procesos en los que se debe frenar al raspador en un gran número de puntos de la tubería.

Preferiblemente, el raspador está fijo en la tubería. En el estado fijo, en el que el raspador no se mueve a lo largo de la pared de la tubería, sino al menos a una velocidad inferior a la velocidad de flujo del fluido que circula por la tubería, el elemento de accionamiento del raspador es movido por el fluido que circula y el movimiento se convierte en energía eléctrica, suministrando así al raspador energía eléctrica obtenida a partir de la energía cinética del fluido que circula por la tubería. De este modo, el raspador puede utilizarse en una tubería durante más tiempo que si el suministro de energía se realiza mediante dispositivos de almacenamiento de energía que deben transportarse, o puede utilizarse en el proceso un raspador más pequeño y ligero, lo que reduce aún más el posible desgaste del raspador o de la tubería.

Preferiblemente, el raspador en la tubería se detiene en relación con la tubería y se llevan a cabo trabajos de mantenimiento y/o inspección, en particular mediciones de la composición material de la tubería mediante análisis de fluorescencia de rayos X y/o AES. Este método puede utilizarse para realizar trabajos como parte de una inspección en línea de una tubería utilizando un raspador, durante la cual el raspador debe permanecer en una posición determinada en la tubería durante un período de tiempo más largo. Esto puede eliminar la necesidad de realizar trabajos que requerirían acceder a la tubería desde arriba.

Otras ventajas y detalles de la invención pueden verse en la siguiente descripción de las figuras. Esquemáticamente se muestran:

La Fig. 1, una vista isométrica de un raspador según la invención desde la parte delantera,

La Fig. 2, el raspador según la Fig. 1 desde una vista oblicua desde la parte trasera,

La Fig. 3, una sección transversal a través de un raspador según la Fig. 1,

La Fig. 4, una sección de un raspador según la Fig. 1,

La Fig. 5, un raspador según la invención con una unidad de trabajo que comprende un manipulador,

La Fig. 6, una unidad de trabajo intercambiable para su uso con un raspador según la invención con disposiciones de sensores,

La Fig. 7, una unidad de trabajo intercambiable para su uso con un raspador según la invención con elementos de limpieza.

Las características individuales de las realizaciones descritas a continuación también pueden conducir a perfeccionamientos en combinación con las características de la reivindicación independiente.

La Fig. 1 muestra un raspador 2 según la invención que comprende un cuerpo de raspador 4 con un elemento de accionamiento 6 dispuesto sobre el mismo. El elemento de accionamiento 6 está rodeado por un elemento de carcasa 12, sobre el que están dispuestos un disco guía 14 y una placa de medición 16. El elemento de accionamiento 6 está diseñado como una hélice doble, que está conectada a una unidad generadora 8 a través de una caja de engranajes 7. En el extremo del cuerpo del raspador 4 opuesto al elemento de accionamiento 6, el cuerpo del raspador tiene una unidad de trabajo 18 reemplazable. En la unidad de trabajo 18 hay un conjunto de sensores con tres sensores, que en el ejemplo de la Fig. 1 están diseñados como sensores EMAT. El cuerpo del raspador 4 tiene medios de fijación 10, que están diseñados como elementos articulados. Estos se pueden plegar mediante una palanca que se puede mover por medio de un husillo de engranaje 24. El husillo de engranaje 24 se extiende a lo largo de la longitud del cuerpo de raspador 4, con lo que se consigue una disposición de los medios de fijación 10 que ahorra espacio.

En el presente caso, el cuerpo del raspador 4 es rotacionalmente simétrico y tiene forma de gota, lo que le confiere una forma optimizada para el flujo. El cuerpo del raspador 4 tiene un diámetro menor que el diámetro interior de una tubería en la que se va a utilizar un raspador 2 según la invención. Por lo tanto, el fluido que circula por la tubería puede pasar a través del cuerpo del raspador 4. Esto se ve facilitado por el sistema de flujo optimizado. Esto se ve facilitado por el diseño en forma de gota del cuerpo del raspador, que optimiza el flujo. Además, se reducen las fuerzas ejercidas por el fluido que fluye sobre el raspador. Se reducen las tensiones sobre el medio de inyección 10 o la tubería en los puntos en los que está en contacto con el medio de inyección 10.

En la presente realización, el elemento propulsor está diseñado como una hélice doble. Está conectado a la unidad generadora 8 a través de una caja de engranajes 7. La unidad generadora 8 también puede servir como motor con el que se pone en rotación la unidad generadora 8. Cuando se utiliza una hélice doble como elemento propulsor 6, la caja de engranajes 7 puede utilizarse para garantizar que los pares introducidos en el raspador por las hélices individuales se compensan con precisión. De este modo, la orientación del raspador 2 dentro de una tubería permanece constante. Las fuerzas que deben absorber los medios de fijación 10 son mixtas.

El elemento de carcasa 12 está conectado con el cuerpo de raspador 4 a través de elementos de sujeción. Un disco guía 14 y una placa de medición 18 están dispuestos en el elemento de carcasa 12. También se pueden prever varios discos guía 14 y/o varias placas de medición 16. No es absolutamente necesario, pero sí ventajoso, disponer tanto de un disco guía 14 como de una placa de medición 16. Una placa de medición 16 es un disco guía equipado con sensores. La deformación del disco de medición se registra a través de los sensores. Para ello, la placa de medición debe estar en contacto con el interior de la tubería durante el funcionamiento del raspador dentro de una tubería y, de este modo, fijar el cuerpo del raspador 4 en la tubería visto en una sección transversal de la tubería. De este modo, la placa de medición 16 puede utilizarse para detectar desviaciones en la geometría interna de la tubería, como las causadas por bollos o abolladuras o incluso cordones de soldadura. Por lo tanto, una placa de medición 16 correspondiente puede formar parte de una unidad de posicionamiento para posicionar el raspador en la tubería. Las costuras circunferenciales de las colas se reconocen a través de la placa de medición. Estos cordones unen segmentos individuales de una tubería. En el caso de tuberías para la industria del petróleo y el gas en particular, los segmentos individuales o las costuras de cola a las que se conectan los segmentos están documentados para cada tubería. Por lo tanto, la detección de colas puede utilizarse para determinar la posición del raspador dentro de la tubería contando las colas que ya se han recorrido.

El raspador de la invención según la Fig. 1 es transportado a través de la tubería por un fluido contenido en una tubería. Para desacelerar el raspador, una unidad generadora que actúa como motor acciona el elemento de accionamiento en un sentido de giro que provoca la desaceleración del raspador 2 en la tubería. Cuando la velocidad del raspador 2 con respecto a la tubería es suficientemente baja, preferiblemente cuando el raspador 2 está parado con respecto a la tubería, los medios de fijación 10 se ponen en contacto con la tubería. El raspador 2 según la invención se sujeta en la tubería. El sentido de giro del elemento de accionamiento 6 puede invertirse. El elemento de accionamiento 6 es ahora accionado por el fluido que pasa por y/o a través del cuerpo del raspador. Esta energía cinética se convierte en energía eléctrica en la unidad generadora 8, que puede utilizarse, por ejemplo, para cargar una unidad de almacenamiento de energía recargable. La energía también puede utilizarse para accionar los sensores. Esto es especialmente interesante para una disposición de sensores que tenga un sensor con un elevado requisito de energía, como un sensor de fluorescencia de rayos X y/o una disposición para llevar a cabo AES, Dado que un raspador 2 según la invención permanece en un punto determinado de la tubería, también se pueden llevar a cabo mediciones que requieren mucho tiempo. Alternativamente, si el raspador está equipado con actuadores adecuados, puede llevar a cabo trabajos de mantenimiento, limpieza o reparación en la tubería desde el interior.

La Fig. 2 muestra de nuevo el elemento de accionamiento 6 con la hélice, que está rodeada por el elemento de carcasa 12. El disco guía 14 y la placa de medición 16 están dispuestos sobre el elemento de carcasa 12, y también puede verse la palanca sobre la que se pliegan los medios de fijación 10. La palanca se mueve a través de un husillo de engranaje 24. Preferiblemente, el husillo de engranaje 24 es autobloqueante. En esta realización, los medios de fijación 10 permanecen en una posición una vez asumida, incluso si actúan fuerzas sobre los medios de fijación 10. Por lo tanto, no es necesario un freno adicional, lo que reduce la complejidad del raspador según la invención. La Fig. 3 muestra una sección transversal de un raspador 2 según la invención. Es reconocible el cuerpo del raspador 4 en dos partes. La unidad de trabajo 18 intercambiable está dispuesta en el lado opuesto al elemento de accionamiento 6. El diseño con una unidad de trabajo 18 intercambiable es opcional, aumenta la flexibilidad del raspador 2. También es concebible mantener un raspador adecuadamente equipado listo para cada uso. La sección transversal muestra de nuevo los medios de fijación 10 con los husillos de engranaje 24. Los husillos de engranaje 24 se extienden hacia arriba y hacia abajo. Los husillos de engranaje 24 se extienden en la dirección longitudinal del raspador. Sin embargo, no están dispuestos paralelamente a un eje longitudinal del raspador. La unidad generadora 8, que también funciona como motor, está conectada a una caja de engranajes 7, a través de la cual la unidad generadora 8 está conectada al elemento de accionamiento 6. Cuando se utiliza una sola hélice, puede no ser necesaria dicha caja de engranajes 7. La hélice doble tiene dos elementos de accionamiento 6 que giran en sentidos opuestos y pueden ponerse en rotación mediante un flujo de fluido. Estos están conectados a la misma unidad generadora 8 a través de la caja de engranajes 7. La caja de engranajes 7 hace que las hélices de la hélice doble giren en sentidos opuestos. Además, la caja de engranajes iguala automáticamente los pares introducidos en el raspador por cada una de las hélices, de modo que el raspador no gira alrededor de su eje longitudinal. En este ejemplo de diseño, los álabes guía 11 están dispuestos junto a la hélice doble. Son opcionales.

El elemento de carcasa 12 que rodea el elemento de accionamiento 6 está conectado al cuerpo del raspador 4 mediante elementos de retención 13. Estos elementos también están moldeados de manera que se optimice el flujo. En el cuerpo de raspador 4 se reconoce una cavidad apta para alojar un dispositivo de almacenamiento de energía, preferentemente un dispositivo de almacenamiento de energía recargable, la electrónica de control y/o una unidad de evaluación.

La Fig. 4 muestra una sección de un raspador según la invención, en la que una copa de sellado está dispuesta en el elemento de carcasa junto a la placa de medición 16 en lugar de un disco guía 14. Esta copa de sellado corresponde a la función del disco guía 14, pero tiene una forma ligeramente diferente. Esta copa de sellado corresponde a la función del disco guía 14, pero tiene una forma ligeramente diferente. Además, se muestran sensores que pueden vigilar la pared de la tubería delante del raspador 2 como sensores de predicción.

La Fig. 5 muestra un raspador con otra unidad de trabajo 18. Esta unidad de trabajo 18 tiene un manipulador 20. Un raspador de este tipo puede utilizarse, por ejemplo, para realizar trabajos de mantenimiento o reparación en tuberías. Un raspador de este tipo puede utilizarse, por ejemplo, para realizar trabajos de mantenimiento o reparación en una tubería. Esto permite llevar a cabo pequeños trabajos de mantenimiento o reparación sin tener que acceder y abrir una tubería desde el exterior. En caso necesario, los trabajos pueden realizarse incluso mientras el fluido sigue circulando por la tubería. Esto reduce considerablemente los costes de mantenimiento y reparación.

La Fig. 6 y la Fig. 7 muestran otras dos realizaciones alternativas de unidades de trabajo 18. La Fig. 6 muestra la unidad de trabajo de una disposición de sensores 20 en forma de sensores EMAT. En la Fig. 7, la unidad de trabajo 18 está equipada con elementos de limpieza en forma de cepillos. Un raspador equipado con estos elementos puede utilizarse para limpiar una tubería.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Raspador (2) para uso en tuberías llenas de un fluido fluyente, que comprende un cuerpo de raspador (4), un elemento de accionamiento (6), preferentemente una hélice, dispuesto en el cuerpo de raspador (4) y capaz de ser puesto en rotación por el fluido fluyente, una unidad generadora (8) conectada al elemento de accionamiento (6), mediante la cual un movimiento del elemento de accionamiento (6) puede convertirse en energía eléctrica, un medio de fijación (10) mediante el cual puede fijarse la posición y/o la velocidad del raspador (2) en la tubería, estando la unidad generadora (8) diseñada como un motor para su funcionamiento, mediante el cual el elemento de accionamiento (6) puede ponerse en rotación y está diseñado para fijar una velocidad del raspador (2) que es diferente de la velocidad de flujo del fluido que fluye en la tubería, y el raspador (2) tiene un almacén de energía eléctrica conectado a la unidad generadora (8), caracterizado porque el elemento de accionamiento (6) está dispuesto fuera del cuerpo del raspador (4) en un extremo del cuerpo del raspador (4) de tal manera que puede ser puesto en rotación por un fluido que fluye más allá del cuerpo del raspador (4).

2. Raspador según la reivindicación 1, caracterizado porque las áreas transversales a un eje central longitudinal del cuerpo del raspador (4) en la región de los respectivos extremos del cuerpo del raspador (4) son menores que al menos un área transversal en una sección del cuerpo del raspador (4) situada entre los extremos.

3. Raspador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el raspador (2) tiene un segundo elemento de accionamiento (6) que puede ponerse en rotación, en el que el primer y el segundo elemento de accionamiento (6) están diseñados para funcionar con sentidos de rotación opuestos.

4. Raspador según la reivindicación 3, caracterizado porque el raspador tiene una hélice doble contrarrotatoria.

5. Raspador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de accionamiento (6) está rodeado por un elemento de carcasa (12).

6. Raspador según la reivindicación 5, caracterizado porque un disco guía (14) está dispuesto en el elemento de carcasa (12).

7. Raspador según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque una placa de medición (16) está dispuesta sobre el elemento de carcasa (12).

8. Raspador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el raspador (2) tiene una unidad de trabajo intercambiable (18) que forma al menos en parte el cuerpo del raspador (4) y a través de la cual el raspador (2) puede equiparse con diferentes sensores y/o actuadores.

9. Raspador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el raspador (2) rodea una disposición de sensores (20).

10. Raspador según las reivindicaciones 8 y 9, caracterizado porque la disposición del sensor (20) está dispuesta en la unidad de trabajo reemplazable (18).

11. Raspador según la reivindicación 9 o 10, caracterizado porque la disposición de sensores (20) comprende un sensor para análisis de fluorescencia de rayos X y/o una disposición para llevar a cabo espectroscopia de emisión atómica (AES), en particular espectroscopia de plasma reducido por láser (LIBS).

12. Raspador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de fijación (10) son móviles en la dirección de la pared de la tubería cuando el raspador (2) se utiliza en la tubería.

13. Raspador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de fijación (10) están dispuestos articuladamente en el cuerpo del raspador (4).

14. Raspador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el raspador (2) tiene al menos dos medios de fijación (10) que están dispuestos para aplicar una fuerza en diferentes direcciones a la pared de la tubería.

15. Raspador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el raspador (2) tiene un husillo de engranaje (24) a través del cual un medio de fijación (10) puede ponerse en contacto con la tubería.

16. Raspador según la reivindicación 15, caracterizado porque el husillo de engranaje (24) es autoblocante.

17. Raspador según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el raspador (2) tiene una unidad de posicionamiento para posicionar el raspador (2) en una tubería.