JP4706049B2 - パイプラインのような導管内でピッグを移動させるための装置 - Google Patents

Description

本発明は、パイプライン・ピッグに関し、より具体的にはピッグ・トウイング装置に関する。

一般的に、ピッグとして知られる装置をパイプラインのような導管内を通過させて、パイプラインを保守又は点検する。ピッグは、必要な保守又は点検装置を含むか、又はその後方にその他の装置を牽引することができる。ピッグは普通、流体を輸送するためのパイプライン内で、パイプライン流体の流れによってパイプラインに沿って駆動される。これを達成するために、ピッグには通常、２つの間隔を置いて配置された可撓性の又は拡開可能なカップが取付けられ、これらのカップは、ピッグの剛体部に取付けられ、導管壁の内面に向かって外向きに延びる。カップは、パイプライン内で十分な密封を形成して、ピッグがパイプライン流体の速度で移動することを可能にするようになっている。

多くのケースでは、ピッグは、細長い剛体部を有するトウイング（牽引）・セクションが拡開可能なカップを支持した状態で、１つ以上のセクションを含む。トウイング・セクション又は装置は、パイプライン内でその他の検査装置を牽引する。これらその他の検査装置により、パイプラインを清掃することもできる。

幾つかのケースでは、ピッグは、パイプラインの半径に等しい半径を有するパイプラインの屈曲部により、パイプライン内で動けなくなることがある。このようなケースでは、ピッグは、パイプライン内の屈曲部を通り抜けるには長すぎ、また直線的であり過ぎる。その他のケースでは、ピッグは、該ピッグのカップ間の長さ又は距離よりも大きいパイプライン壁内の開口によりパイプラインとの間の密封を失うため、動けなくなることがある。これらの開口は、導管が他のパイプと交差する位置で生じる。これらの交差部は、フルボア型（開口）Ｔ字継手又はＹ字継手と呼ばれる。特に、導管がパイプラインと９０度で交わる場合に、フルボア型Ｔ字交差部が生じる。ピッグは、パイプラインの屈曲部及び交差部の両方を通り抜けるように設計されなくてはならず、これら２つの要因は、ピッグに対して相反する要件を有する。開口Ｔ字交差部を通り抜ける時に、長いピッグの方が、パイプラインとの間の密封を維持するのにより良好に機能することは明らかである。他方、より短いピッグは、パイプライン内の屈曲部を通り抜けることが可能である。その結果、屈曲部と交差点の両方を有するパイプラインでは、パイプライン内でピッグが動けなくなり、パイプラインを「ピッグ不能（ｕｎｐｉｇｇａｂｌｅ）」にする危険性が増大することになる。

今日では、ピッグ・トウイング装置は、互いに対するカップの運動及びピッグ・トウイング装置の剛体部の軸線に対するカップの運動を許して、ピッグ・トウイング装置がパイプラインの軽度の屈曲部を通り抜けることを可能にする折畳み可能な多直径可撓性カップを有する。多直径可撓性カップを有する１つのそのようなピッグは、特許文献１に一層詳細に開示している。それでも、ピッグ・トウイング装置の多直径カップは、ピッグがパイプライン壁内の交差開口部を通り抜ける時にカップの各１つが導管との間の密封を維持することができるように、互いに十分に遠く離して間隔を置いて配置されなくてはならない。つまり、カップは、ピッグ・トウイング装置がパイプライン内で動けなくなることがないように、従動カップが剛性の相互結合体を介して先動カップを押しまた先動カップが剛性の相互結合体を介して従動カップを牽引して交差部を通過させることができるのに十分な距離だけ間隔を置いた状態でなければならない。しかしながら、ピッグ・トウイング装置がパイプライン内のきつい屈曲部又は湾曲部を通り抜けることは、２つのカップを相互結合した細長い剛体部の長さにより、依然として制約されることになる。
米国特許第６，３８１，７９７号

従って、パイプライン内の交差部を通り抜けることができると共に、パイプライン内の湾曲部又は屈曲部を通り抜けることができるピッグ・トウイング装置を開発する必要性が存在する。

本発明は、例えば屈曲部及び開口Ｔ字交差部を有するパイプラインのような導管内を移動するためのピッグ・トウイング装置に関する。本発明によると、本ピッグ・トウイング装置は、導管との間を密封して該導管内で装置を推進するようになった少なくとも前方先動カップ及び後方従動カップを含む。先動カップ及び従動カップは、所定の距離だけ間隔を置いて配置され、それによってピッグ・トウイング装置が開口Ｔ字交差部を通り抜ける時に、先動及び従動カップの少なくとも１つが導管との間の密封を維持するようになっている。本ピッグ・トウイング装置は、前方先動カップと後方従動カップとを相互結合する可撓体を有する。可撓体は、常態においてはその中心軸線に沿って延びる直線的な姿勢に付勢されて、前方先動カップ及び後方従動カップを所定の距離だけ間隔を置いた状態に維持する。可撓体は、ピッグ・トウイング装置が導管の屈曲部を通り抜ける時に該可撓体が中心軸線に対して屈曲するのを可能にする所定の限定された可撓性を有する。

常態においてはその中心軸線に沿って延びる直線的な姿勢に付勢されているカップ間に可撓体部分を設けることによって、ピッグは、該ピッグが導管内の開口Ｔ字交差部を通り抜けるのに十分な距離だけ間隔を置いた状態にカップを維持するようになる。さらに、所定の限定された可撓性を有することによって、可撓体は、その中心軸線の周りで屈曲することができ、導管内の屈曲部を通り抜けることができる。所定の限定された可撓性はまた、ピッグが先動カップに対して従動カップを「過度に折り曲げて（ジャックナイフィングして）」、ピッグが導管内で動けなくなるのを防止する。

１つの実施形態では、可撓体は、第１の引張手段、可撓性圧縮スリーブ手段及び第２の引張手段を有する。第１の引張手段は、前方先動カップ及び後方従動カップの両方に結合されて、前方先動カップから後方従動カップに牽引力を伝えるようになる。可撓性圧縮スリーブ手段は、第１の引張手段を囲みかつ前方先動カップと後方従動カップとの間に挟まれて、後方従動カップから前方先動カップに押圧力を伝えるようになる。第２の引張手段は、第１の引張手段及び可撓性圧縮スリーブ手段の１つに作動可能に結合されて、常態において中心軸線に沿って延びる直線的な姿勢になるように可撓体を付勢しかつ中心軸線に対する該可撓体の屈曲を制限する所定の引張荷重を与える。

１つの実施形態では、後方従動カップは第１の中心開口部を有し、また第１の引張手段は、第１の中心開口部を貫通して延びるネジ付き末端部分を有する。第２の引張手段は、ネジ付き末端部分を囲む圧縮スプリングと、圧縮スプリングに係合するようにネジ付き末端部分に固定されたナット状コネクタとを含む。ネジ付き末端部分の周りでナットを回転させて、後方従動カップに対して圧縮スプリングを押圧し、それによって第１の引張手段に対して所定の引張荷重を与える。

１つの実施形態では、可撓性圧縮スリーブ手段は、互いに隣接して重ねられた複数の圧縮可能な金属円板要素を含む。圧縮可能な金属円板要素の各々は中心開口部を有し、この中心開口部を貫通して第１の引張手段が延び、それによって圧縮可能な金属円板要素間の相対運動により、可撓体が中心軸線に対して屈曲することが可能になる。

別の実施形態では、第２の引張手段は、第１の引張手段を囲みかつ第１及び第２のカップを離間させるように拡げて、第１の引張手段に所定の引張荷重を与えるようになった所定の密度を有する弾性スリーブを含む。この実施形態では、可撓性圧縮スリーブ手段は、第２の引張手段を囲んだ状態で固定された一連の間隔を置いて配置された金属リング要素を含み、それによって金属リング要素間の間隙により、可撓体の屈曲が制限される。

本発明の性質及び目的を一層良く理解するために、添付図面を参照することができる。

本発明は、パイプライン・ピッグに関し、より具体的にはピッグ牽引（トウイング）装置に関する。

図１〜図３及び図６Ａ〜図７Ｂを参照すると、これらの図に示すのは、導管１２内を移動するためのピッグ・トウイング装置１０である。ピッグ・トウイング装置１０は、可撓体１８によって分離された前方先動カップ１４及び後方従動カップ１６を有する。前方及び後方カップ１４及び１６は、多直径カップである。つまり、カップ１４及び１６は、導管１２の内径「Ｄｐ」に対して適応するようになっている。このことは、カップ１４及び１６の各々が中心部分つまりハブ２０を有し、このハブに対して旋回レバー２２が旋回可能に結合され、旋回レバー２２がその端部に導管１２の内壁１３と係合するためのローラ２４を有することにより達成される。レバー２２にはさらに、カップ１４及び１６の円板状カップ部分２８を保持するブラケット２６が設けられる。レバー２２を外向きに付勢して、ローラ２４を導管すなわちパイプライン１２の内壁１３に係合させ、かつカップ１４及び１６と導管１２の内壁１３との間に十分な密封を形成する。多直径カップの一層詳細な説明は、本出願人の米国特許第６，３８１，７９７号に見ることができる。カップ部分２８は、カップと接触するパイプライン１２内を流れる流体に応答して、パイプライン１２に沿って矢印３２（図１参照）で示す方向にピッグ・トウイング装置１０を推進する。

可撓体１８は、前方先動キャップ１４と後方従動キャップ１６とを相互結合する。可撓体１８は、常態においては該可撓体１８並びにカップ１４及び１６を通って延びるその中心軸線３４に沿って直線的に延びる。可撓体１８は、カップ１４及び１６を所定の軸方向距離「Ｄ」だけ離れた状態に維持する。この距離「Ｄ」は、ピッグ１０が導管１２内の開口Ｔ字交差部２００を通り抜けることができるように選ばれる。

図３には、リンク４１を有するチェーンの形態をした第１の引張手段４０を有する可撓体１８を示す。これに代えて、この第１の引張手段４０は、ワイヤロープとすることができることを理解されたい。可撓体１８はまた、第１の引張手段４０を囲む可撓性圧縮スリーブ手段４２を有する。この実施形態では、スリーブ手段４２は、後で一層詳しく説明する一連の金属円板要素６０を含む。図３においては、第１の引張手段４０のチェーンリンク４１を示すために、金属円板要素６０の幾つかは取り除いてある。可撓性圧縮スリーブ手段４２は、図１及び図２に示すように、カップ１４及び１６間で延びる。第１の引張手段４０及び可撓性圧縮スリーブ手段４２は、中心軸線３４に対して屈曲するようになっている。第１の引張手段４０は、常態においては中心軸線３４に沿って延び、ハブ２０において前方先動カップ１４と後方従動カップ１６とに取付けられる。第１の引張手段４０は、あらゆる引張力を前方先動カップ１４から後方従動カップ１６に伝える。可撓性圧縮スリーブ手段４２は、押圧力を後方従動カップ１６から前方先動カップ１４に伝える。

図２及び図３に示す実施形態では、後方従動カップ１６は、中心開口部５０を有し、また第１の引張手段４０は、チェーンリンク４１から第１の中心開口部５０（図１）を貫通して延びるネジ付き末端部分５２（図２及び図３）を有する。図１の実施形態では、ネジ付き末端部分５２に螺合する締付ナット５４を示す。図２及び図３に示す実施形態では、可撓体１８は、ネジ付き末端部分５２を囲む圧縮スプリング１１０の形態をした第２の引張手段１００を含む。複数のスプリングワッシャを含む圧縮スプリング１１０を示す。例えば螺旋コイルスプリングのような任意の適当な圧縮スプリングを使用することができることを理解されたい。圧縮スプリング１１０は、締付ナット５４によってネジ付き末端部分５２上に保持される。ネジ付き末端部分５２の周りで時計方向にナット５４を回転させると、ナット５４は、圧縮スプリング１１０に係合して、該圧縮スプリング１１０を後方従動カップ１６のハブ２０に対して押圧する。これによって、圧縮スプリング１１０は、第１の引張手段４０に所定の引張荷重を加えるようになる。従って、締付ナット５４と共に圧縮スプリング１１０の特性により、可撓体１８に加わる引張荷重が制御される。所定の引張荷重は、可撓体１８を図１〜図３に示す常態での直線的な姿勢に付勢し、ピッグ１０が図６Ａ〜図７Ｂに示すようにパイプライン１２内の屈曲部を通り抜ける時に、中心軸線３４に対する可撓体１８の曲げモーメントを制限する。ナット５４を緩めて可撓体１８に加わる引張荷重を減少させ、それによって軸線３４の周りでの可撓体１８の曲げモーメントを増大させることができるのは言うまでもない。

図１〜図３に示す実施形態では、可撓性圧縮スリーブ手段４２は、互いに隣接して重ねられた複数の又は一連の剛性金属円板要素６０を含む。円板要素６０の各々は、それを貫通してチェーンリンク４１が延びる第２の中心開口部６２を有する。円板要素６０の各々は、導管１２の内径Ｄｐよりも小さい外径「Ｄｃ」を有する。図１に示す実施形態では、円板要素６０は、隣接する円板要素６０間での撓み又は屈曲を可能にする角度効果をもたらすようにテーパ状になった半径方向末端コーナ部６４を有する。隣接する円板要素６０はまた、それらの側面に沿って斜面を付けてそれらの隣接する円板要素６０間で所望の屈曲角度を可能にすることができるとことを理解されたい。圧縮スプリング１１０によって第１の引張手段４０に加えられる引張力の量は、円板要素６０を圧縮し、従って可撓体１８の曲げモーメントを制限する。

次に図４及び図５を参照すると、可撓体１８の別の実施形態を示す。これら図の両方において、可撓体１８の構成要素を一層良く示すために、可撓体１８の一部分は取り除いてある。この実施形態では、第１の引張手段４０は、チェーンリンク４１を含む。第２の圧縮手段１００は、単体構造の弾性体１２０を含む。この単体構造の弾性体１２０は、好ましくは図に示した形状にモールドされかつ第１の引張手段４０を囲むウレタン材料を含む。ウレタンで作られた弾性体１２０の密度により、弾性体１２０の弾性が制御される。弾性体１２０の弾性特性と共に第１の引張手段４０の長さに対する弾性体１２０の相対長さは、先動及び従動カップ１４及び１６を離間させるように拡げるように作用して、第１の引張手段４０に所定の引張荷重を加える。この実施形態では、可撓性引張手段４２は、一連の間隔を置いて配置された金属リング要素１３０を含み、金属リング要素１３０は、該リングの直径方向にＴ字形断面を有する。Ｔ字形の支柱部は、弾性体１２０と結合され、リング要素間の間隙１５０により、可撓体１８の屈曲角度が制御される。この実施形態では、リング要素１３０は、弾性体１２０に組立てられたトウ半部分１４０を含む。所定の引張荷重は、可撓体１８の曲げモーメントを制限し、他方、リング要素１３０及びそれらの互いに隣接する間隙１５０は、屈曲角度を制限する。好ましい弾性材料はウレタンであるが、任意の適当なプラスチック又はゴム様の材料を利用することができることを理解されたい。

図６Ａ〜図７Ｂを参照すると、パイプラインすなわち導管１２内の折返し屈曲部２１０を通る本発明のピッグ・トウイング装置１０の動きを示す。ピッグ・トウイング装置１０がパイプライン１２内の屈曲部２１０を通り抜ける時に、先動カップ１４は、屈曲部に適応するようにその直径が変化していることは明らかである。さらに、可撓体１８もまた、中心軸線３４の周りで屈曲する。この屈曲運動をピッグ・トウイング装置が１つの方向に向いているものとして図６Ａに示し、図６Ａ、６Ｂ、７Ａ、及び７Ｂと順を追ってピッグ・トウイング装置が屈曲部を通り抜ける時に、ピッグ・トウイング装置は次に、図７Ａ及び７Ｂに示すように他の方向に屈曲し始めることになる。ピッグ・トウイング装置には、導管を清掃するか又はパイプライン１２の導管壁の健全性を判定するための超音波又は電磁共鳴測定を行うかのいずれかを行うのに使用することができるピッグ検査セクション８０がワイヤ７８によって取付けられる。

本発明の実施において、先動カップ１４及び従動カップ１６は各々、パイプライン１２の内面との間の密封を維持して導管１２内でピッグ・トウイング装置１０を推進する。さらに、従動カップ１６には一般的に、該従動カップ１６を通して制御した量の流体を流し、先動カップ１４を駆動するのを可能にする孔が設けられる。これらの孔及びこの実施法は、当技術分野においてよく知られている。先動カップ１４がパイプライン内の開口Ｔ字交差部２００を通り抜けようとしてその密封を失った時に、先動カップ１４が再び導管の内面との間を密封するまで、従動カップ１６は、パイプライン内の流体によって受ける、先動カップ１４を押して開口Ｔ字交差部２００を通過させるのに十分な押圧力を有する。

現時点で実用的な実施形態であると思われるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、その実施形態に限定されるものではなく、また、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。

パイプラインの一部分内に示した、本発明のピッグ・トウイング装置の断面図。 本発明のピッグ・トウイング装置の実施形態の拡大斜視図。 可撓性圧縮スリーブ手段の一部分を取り除いて示した、図２のピッグ・トウイング装置の別の斜視図。 本発明のピッグ・トウイング装置の別の実施形態の部分斜視図。 本発明のピッグ・トウイング装置の別の実施形態の部分斜視図。 パイプライン内の折返し屈曲部を通り抜けているピッグ・トウイング装置の図。 パイプライン内の折返し屈曲部を通り抜けているピッグ・トウイング装置の図。

符号の説明

１０ ピッグ・トウイング装置
１２ 導管
１４ 前方先動カップ
１６ 後方従動カップ
１８ 可撓体
２０ ハブ
２２ 旋回レバー
２４ ローラ
３４ 中心軸線
４０ 第１の引張手段
４２ 可撓性圧縮スリーブ手段
５２ ネジ付き末端部分
５４ 締付ナット
６０ 金属円板要素
１００ 第２の引張手段
１１０ 圧縮スプリング
２００ 開口Ｔ字交差部

Claims (8)

1. 屈曲部（２１０）及び開口Ｔ字交差部（２００）を有する導管（１２）内を移動するようになったピッグ・トウイング装置（１０）であって、
   前記導管（１２）との間を密封して導管（１２）内で該装置（１０）を推進するようになった少なくとも前方先動カップ（１４）及び後方従動カップ（１６）を含み、
   前記先動カップ（１４）及び従動カップ（１６）が、所定の距離だけ間隔を置いて配置され、それによって該ピッグ・トウイング装置（１０）が開口Ｔ字交差部（２００）を通り抜ける時に、前記先動及び従動カップ（１４、１６）の少なくとも１つが導管（１２）との間の密封を維持するようになっており、該ピッグ・トウイング装置が、
   前記前方先動カップ（１４）と後方従動カップ（１６）とを相互結合する可撓体（１８）をさらに含み、
   前記可撓体（１８）が、常態においてはその中心軸線（３４）に沿って延びる直線的な姿勢に付勢されて、前記前方先動カップ（１４）及び後方従動カップ（１６）を所定の距離だけ間隔を置いた状態に維持し、
   前記可撓体（１８）が、該ピッグ・トウイング装置（１０）が導管（１２）の屈曲部（２１０）を通り抜ける時に該可撓体が中心軸線（３４）に対して屈曲するのを可能にする所定の限定された可撓性を有し、
   前記可撓体（１８）が、第１の引張手段（４０）、可撓性圧縮スリーブ手段（４２）及び第２の引張手段（１００）を有し、
   前記第１の引張手段が、前記前方先動カップ（１４）及び後方従動カップ（１６）の両方に結合されて、前記前方先動カップ（１４）から後方従動カップ（１６）に牽引力を伝えるようになっており、
   前記可撓性圧縮スリーブ手段（４２）が、前記第１の引張手段（４０）を囲みかつ前記前方先動カップ（１４）と後方従動カップ（１６）との間に挟まれて、前記後方従動カップ（１６）から前方先動カップ（１４）に押圧力を伝えるようになっており、
   前記第２の引張手段（１００）が、前記第１の引張手段（４０）及び可撓性圧縮スリーブ手段（４２）の１つに作動可能に結合されて、常態において中心軸線（３４）に沿って延びる直線的な姿勢になるように前記可撓体（１８）を付勢しかつ中心軸線（３４）に対する該可撓体（１８）の屈曲を制限する所定の引張荷重を与える、
   前記可撓性圧縮スリーブ手段（４２）が、互いに隣接して重ねられた複数の金属リング要素（１３０）と、前記第１の引張手段（４０）を囲む複数の弾性体（１２０）とを含み、
   前記複数の弾性体（１２０）の各々が、対応する金属リング要素（１３０）と結合され、
   前記金属リング要素（１３０）の各々が前記弾性体（１２０）の少なくとも一部を囲む中心開口部（６２）を有し、前記中心開口部を貫通して前記第１の引張手段（４０）が延び、それによって前記金属リング要素（１３０）間の相対運動により、前記可撓体（１８）が中心軸線（３４）に対して屈曲することが可能になる、
   ピッグ・トウイング装置（１０）。
2. 前記第１の引張手段（４０）が、ワイヤロープ及びチェーンの群から選ばれた１つである、請求項１に記載の装置。
3. 前記前方先動カップ（１４）及び後方従動カップ（１６）が、カップ状多直径部材である、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記後方従動カップ（１６）が第１の中心開口部（５０）を有し、前記第１の引張手段（４０）がネジ付き末端部分（５２）を有し、
   前記第２の引張手段（１００）が、前記第１の中心開口部（５０）を貫通して延びる前記ネジ付き末端部分（５２）を囲む圧縮スプリング（１１０）と、前記圧縮スプリング（１１０）に係合するように前記ネジ付き末端部分（５２）に固定されたナット（５４）状コネクタとを含み、
   前記ネジ付き末端部分（５２）の周りで前記ナット（５４）を回転させて、前記後方従動カップ（１６）に対して前記圧縮スプリング（１１０）を押圧し、それによって前記第１の引張手段（４０）に対して所定の引張荷重を与える、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
5. 前記弾性体（１２０）はウレタン、プラスチック又はゴムで形成される請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
6. 前記第２の引張手段（１００）が、前記第１の引張手段（４０）を囲みかつ前記先動及び従動カップ（１４、１６）を離間させるように拡げて該第１の引張手段（４０）に所定の引張荷重を与えるようになった所定の密度を有する弾性スリーブを含み、
   前記可撓性圧縮スリーブ手段（４２）が、前記第２の引張手段（１００）を囲んだ状態で固定された一連の間隔を置いて配置された金属リング要素（１３０）を含み、それによって前記金属リング要素（１３０）間の間隙により、前記可撓体（１８）の屈曲が制限される、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の装置。
7. 前記弾性体（１２０）が、前記第１の引張手段（４０）を囲む状態でモールド形成され、
   前記第１の引張手段（４０）の長さに対する前記弾性体（１２０）の相対長さは、前記先動カップ（１４）及び前記従動カップ（１６）を離間させるように作用し、前記第１の引張手段（４０）に引張荷重を加える請求項１乃至６のいずれかに記載の装置。
8. 前記金属リング要素（１３０）は、該リングの直径方向にＴ字形断面を有し、
   前記Ｔ字形の支柱部は、前記弾性体（１２０）と結合され、
   前記金属リング要素間の間隙（１５０）により、前記可撓体（１８）の屈曲角度が制御される請求項１乃至７のいずれかに記載の装置。
   

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