UNIDAD DE SOPORTE PARA UN RASPA-TUBOS Y METODO PARA COLOCAR LOS ELEMENTOS DE SOPORTE DE UN RASPA-TUBOS
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a una unidad de soporte para un raspa-tubos que se mueve a través de una tubería, el cual comprende elementos de soporte que se expanden radiales para recibir componentes enfrentados a la pared del tubo, siendo que los elementos de soporte se disponen sucesivamente en la dirección de circunferencia de la tubería, y a un método para colocar los componentes enfrentados a la pared del tubo de un raspa-tubos que se mueve a través de una tubería, el cual comprende elementos de soporte que se expanden radiales para recibir los componentes enfrentados a la pared del tubo, siendo que los elementos de soporte se disponen sucesivamente en la dirección de circunferencia de la tubería. Los raspa-tubos se usan en tuberías, en particular para el transporte de agua, aceite o gas, para descubrir fallas en la tubería, para limpiar las tuberías y lo similar. Estas funciones recaen esencialmente en componentes que se localizan en la circunferencia externa de partes de soporte, tales como, por ejemplo, sensores para inspeccionar el estado de la pared de la tubería. Existe una separación claramente definida entre los componentes y la pared interna o la pared externa en el caso de tamaños de robot de diferente sección transversal. Los componentes se fijan a elementos de soporte que se expanden radiales, los cuales se suceden uno a otro en la dirección de la circunferencia de la tubería. Con el fin de poder usar estos raspa-tubos en tuberías con diferentes anchuras estándar de, por ejemplo, 66 a 117 centímetros, o para poder inyectar los raspa-tubos por la vía de líneas de suministro dentro de las tuberías, se conocen raspa-tubos de prueba con estructuras de soporte que se expanden radiales localizadas en una parte central de tracción, y en la circunferencia de estas se localizan los sensores. Este tipo de estructuras de soporte con una circunferencia variable en función de la sección transversal interna de la tubería, por ejemplo, tienen varios brazos de soporte que se disponen sustancialmente radiales, que pivotan alrededor de ejes perpendiculares al eje mediano longitudinal de la parte de tracción (DE 197 46 510 Al, DE 197 46 511 Al) . Por el documento DE 197 46 511 Al también se conoce colocar los sensores en una forma desplazada circunferencialmente sobre en cada caso dos bastidores de soporte que se mueven axialmente uno con relación al otro y que en el caso de una circunferencia de tubo dada se pueden mover uno dentro de otro de manera que los sensores cubren toda la circunferencia de la tubería. Los sensores no se encuentran uniformemente distribuidos debido a que varían las separaciones entre los dos bastidores de soporte. Esta construcción es relativamente complicada y conlleva altos costos de producción debido a que para cada diámetro de tubo diferente se requiere en cada caso un bastidor de soporte diferente. También es deseable tener una mayor resolución de medida en la dirección de la circunferencia de la tubería, y para este propósito es necesario un mayor número de sensores con relación al diámetro del tubo. El documento DE 102 10 746 Cl describe un cuerpo de soporte para sensor de un raspa-tubos en el cual los segmentos individuales se unen uno con otro en la dirección de la circunferencia de la tubería para formar un cuerpo hueco con una superficie cilindrica, siendo que en la dirección axial los segmentos comprenden al menos dos pares de patines sucesivos que se interconectan elásticos mediante elementos de conexión con el fin de obtener para el raspa-tubo la posibilidad de abarcar un gran arco. Los documentos EP 255 619 Bl y DE 203 06 958 Ul revelan un soporte de sensor en la forma de una manga con características similares al hule que se puede adaptar a la pared del tubo y en particular a irregularidades de la tubería. Con estas disposiciones se obtiene una mayor conflabilidad operacional y funcional del raspa-tubos, pero solamente son adecuadas para analizar tuberías que tienen una anchura estándar. Para diferentes diámetros de tubo son necesarias construcciones diferentes, lo cual conlleva altos costos de manufactura y considerables gastos de manutención de existencia. El objeto de la invención es proporcionar un dispositivo del tipo bajo consideración el cual, a la vez que evita las desventajas precedentemente mencionadas se puede usar más particularmente en tuberías que tienen diferentes anchuras estándar y tiene un elevado grado de conflabilidad operacional, una mayor resolución de medidas en la dirección de la circunferencia y una construcción sencilla y económica. En el caso de un dispositivo del tipo bajo consideración, para resolver este problema la invención propone que en cada caso al menos dos elementos de soporte sucesivos estén interconectados para pivotar mediante al menos una pieza de conexión articulada con ellos, que la separación angular de los elementos de soporte se pueda variar mediante piezas de conexión articuladas en pivote con ellos y que bajo la acción de fuerzas que actúan radiales al interior o al exterior, los conectan de manera que a la compresión o la expansión se incrementa o decrece la separación de dos elementos de soporte sucesivos por en cada caso la misma cantidad.
En consecuencia, en un dispositivo construido de conformidad con la invención existe una separación uniforme en la dirección de la circunferencia de la tubería entre en cada caso dos elementos de soporte sucesivos como resultado de que los elementos de conexión pivotan en o en contra de la dirección de movimiento del raspa-tubos durante la expansión de los elementos de soporte. Esto conduce a una distribución uniforme de los componentes en la dirección de la circunferencia de la tubería en el caso de diámetros de tubo diferentes. Al menos dos componentes se disponen de manera desplazada en la dirección de la circunferencia de la tubería en cada posición de expansión de los elementos de soporte dados. Alternativamente, en una posición de expansión específica los componentes sobre los elementos de soporte se colocan paralelos a la dirección de movimiento del raspa-tubos. En un perfeccionamiento preferido los componentes se disponen sucesivamente sobre los elementos de soporte en la dirección de extensión del elemento de soporte, para formar un ángulo inferior a 90° con relación a la dirección de movimiento del raspa-tubos, el elemento de soporte se curva en la dirección de la circunferencia de la tubería. Al cambiar la posición de expansión de los elementos de soporte ocurre un cambio del ángulo de la dirección de extensión del elemento de soporte y de los componentes colocados sucesivamente con relación a la dirección de movimiento del raspa-tubos. Después de una expansión de los elementos de soporte este ángulo es mayor y después de una comprensión de los elementos de soporte este ángulo es menor. Por lo tanto, en las diferentes posiciones de expansión ocurre un reacomodo ininterrumpido de los componentes sobre toda la circunferencia del tubo. Durante el movimiento de los raspa-tubos a través de una posición axial dada de la tubería, en esa posición axial los componentes cubren de manera uniforme toda la circunferencia del tubo. Preferiblemente todos los componentes tienen la misma separación radial a partir de la pared del tubo en cada estado de expansión. En un perfeccionamiento preferido, en cada caso dos elementos de soporte sucesivos se interconectan para pivotar mediante dos piezas de conexión articuladas. Adicionalmente una pieza de conexión se localiza sobre tres elementos de soporte sucesivos de manera que al pivotar la pieza de conexión alrededor de un eje en el elemento de soporte central la separación de los elementos de soporte en cada caso exteriores con respecto al elemento de soporte central se incrementa o decrece por la misma cantidad. Esto ocurre debido a que la pieza de conexión está articulada con su parte central al centro del en cada caso elemento de soporte central y con sus partes extremas preferiblemente a un extremo frontal o posterior de uno u otro elemento de soporte central en cada caso a una distancia idéntica del centro . En una construcción preferida, las piezas de conexión tienen una forma de doble S. Las piezas de conexión también se pueden construir como elementos de soporte para recibir componentes que enfrentan la pared del tubo. En particular pueden ser sensores para llevar a cabo mediciones en la tubería. El número de elementos de soporte se puede seleccionar a discreción en función de los tamaños de la pared del tubo o de la tarea involucrada. El número y separación de los componentes que se localizan en los elementos de soporte también se puede variar. En una construcción preferida los elementos de soporte y/o las piezas de conexión se diseñan flexibles con el fin de que se adapten al contorno de la pared del tubo. Así se asegura un elevado grado de operabilidad, incluso en el caso de ovalados, protuberancias u otras desviaciones de la forma circular de la tubería. Los elementos de soporte pueden estar constituidos por un elemento de base flexible, por ejemplo, de acero para resortes o plástico, o por varios componentes interconectados de manera flexible. En una construcción ventajosa las piezas de conexión tienen el mismo momento de resistencia que los elementos de soporte. Más particularmente, si las piezas de conexión actúan a manera de resortes se asegura un elevado grado de adaptación de la unidad de soporte a las condiciones geométricas. Para los propósitos de la colocación radial, los elementos de soporte se pueden localizar en un bastidor de soporte y ser soportados por este último. Este bastidor de soporte puede comprender dos elementos de guia asociados a un elemento de soporte y que se colocan adelante y atrás con relación a la dirección de movimiento del raspa-tubos. Los elementos de guia se pueden adaptar de manera flexible a las condiciones geométricas y pueden estar interconectados mediante un mecanismo de conexión. Si solamente se dispone de poco espacio, el bastidor de soporte puede comprender únicamente un elemento de guia asociado con un elemento de soporte. En otra construcción preferida el bastidor de soporte comprende un mecanismo de esparrancado, que lleva a y fija en la posición radial deseada los componentes que enfrentan la pared del tubo. Este mecanismo de esparrancado puede comprender elementos de muelle individuales que se localizan en varios o todos los elementos de soporte y actúan en dirección radial. Alternativamente los elementos de muelle pueden actuar tangentes a la dirección de la circunferencia de la tubería, de manera que mediante la curvatura de la tubería se produce un componente radial para colocar los elementos de soporte. En un perfeccionamiento preferido del método de conformidad con la invención, al expandirse los elementos de soporte el ángulo de un eje sobre el cual se colocan sucesivamente al menos dos de los componentes y que está curvado en la dirección de la circunferencia de la tubería se incrementa en cada caso por la misma cantidad con relación a la dirección de movimiento del raspa-tubos. La invención se describe a continuación con más detalle con relación a las modalidades preferidas y los dibujos anexos, en los que muestran: Figura 1(a) una vista en elevación lateral de un elemento de soporte de conformidad con la invención. Figura 1(b) una vista en planta superior del elemento de soporte de conformidad con la invención. Figuras 2(a) y 2(b) son vistas en planta esquemática de una disposición de conformidad con la invención de los elementos de soporte en dos posiciones de expansión diferentes. Figuras 3(a) y 3(b) son secciones transversales esquemáticas a través de una disposición de conformidad con la invención de elementos de soporte en dos posiciones de expansión diferentes.
Figuras 4 (a) y 4 (b) son vistas en planta de una unidad de soporte e de conformidad con la invención en dos posiciones de expansión diferentes. Figura 5 una vista interior en perspectiva de una unidad de soporte de conformidad con la invención, en el caso de una adaptación a lo largo de la circunferencia interna de una tubería. Figura 6 una vista en elevación lateral a través de un elemento de soporte de conformidad con la invención con un elemento de guía de un bastidor de soporte . Figuras 7(a) y 7(b) son secciones transversales esquemáticas a través de una disposición de conformidad con la invención de elementos de soporte con un bastidor de soporte en dos diferentes posiciones de expansión. Figuras 8(a) y 8(b) son vistas frontales esquemáticas de una disposición de conformidad con la invención de elementos de soporte en dos posiciones de expansión diferentes. Figuras 9(a) y 9(b) son vistas en elevación lateral, esquemática, de una disposición de conformidad con la invención de componentes en dos posiciones de expansión diferentes . La figura 1 (a) muestra en vista en elevación lateral, y la figura 1 (b) en vista en planta superior un elemento 2 de soporte individual de una unidad de soporte de conformidad con la invención que se puede usar en un raspa-tubos. En la dirección de extensión del elemento de soporte y en su estado plano sin acción de fuerza el elemento de soporte tiene receptores alineados en forma lineal para recibir componentes 3 que enfrentan la pared del tubo, tales como, por ejemplo, sensores para llevar a cabo análisis de tubería. La figura 2(a) muestra esquemáticamente en una representación amplificada la disposición de los elementos de soporte en una unidad 1 de soporte de conformidad con la invención, siendo que cada caso dos elementos 2 de soporte sucesivos están separados en forma equidistante, de manera que también dos componentes horizontalmente adyacentes se encuentran separados en forma equidistante. En uso, la unidad 1 de soporte se curva circularmente de manera que sus extremos la, Ib quedan adyacentes (compárese también la figura 3a, 3b) . Después de una expansión de la unidad de soporte cerrada aumenta la separación entre dos elementos dos de soporte sucesivos por la misma cantidad y como se muestra esquemáticamente en la figura 2(b). Con el fin de obtener una cobertura uniforme, ininterrumpida de la superficie abarcada por los componentes 3 a pesar de una mayor separación durante un movimiento en dirección vertical del raspa-tubos, los elementos 2 de soporte son girados verticalmente de manera uniforme en comparación con la figura 2(a). En un perfeccionamiento preferido los elementos 2 de soporte se construyen flexibles para permitir una adaptación a superficies curvas. Asi, más particularmente al cubrir tuberías existe una disposición uniforme de los componentes 3 en la dirección radial sobre la pared interior. Los elementos 3 de soporte de la figura 2 están dispuestos en una superficie cilindrica de manera que la separación entre el primero y el último de los elementos de soporte corresponde a la separación entre los elementos de soporte restantes. La figura 3(a) es una sección transversal esquemática a través de una disposición de este tipo. Los componentes 3 se encuentran separados en forma equidistante a lo largo de la circunferencia del tubo. Después de una expansión de la unidad 1 de soporte se produce un incremento de la separación entre los componentes, como se aprecia por la figura 3(b). Al cambiar la posición de expansión, la colocación o giro de las unidades de soporte individuales tiene lugar mediante al menos una pieza de conexión articulada en cada caso a al menos dos elementos de soporte sucesivos. Las figuras 4a, 4b muestran una unidad 1 de soporte con piezas 4 de conexión que tienen forma de doble S. Una pieza 4 de conexión está articulada en cada caso a tres elementos 2 de soporte sucesivos de manera que se forma un eje de pivote en el centro del elemento 2 de soporte en cada caso central, y alrededor del cual es posible girar el elemento de soporte en cada caso externo durante una expansión en la dirección del movimiento del raspa-tubos. Adicionalmente, dos elementos 2 de soporte sucesivos se interconectan de manera que pueden pivotar mediante dos piezas de conexión articuladas de manera que al pivotar se produce un incremento o decremento de la separación de igual alcance entre en cada caso dos elementos 2 de soporte sucesivos. Para este propósito los ejes de unión en cada caso externos de un elemento 2 de soporte tienen la misma separación con relación al eje de unión central. En un perfeccionamiento preferido los extremos opuestos de en cada caso dos elementos de soporte sucesivos se conectan adicionalmente mediante un elemento 7 de muelle. La tensión de muelle resultante entre dos elementos 2 de soporte sucesivos tiene por efecto el giro de las piezas 4 de conexión de manera que se cubre un máximo de superficie mediante la unidad 1 de soporte. En una construcción preferida las piezas 4 de conexión se construyen flexibles, de manera que al adaptarse a la circunferencia de la tubería la unidad 1 de soporte se envuelve en un cuerpo hueco cilindrico como se muestra en la figura 5, y los elementos 2 de soporte en cada caso externos se encuentran interconectados para pivotar mediante piezas 4 de conexión en la forma precedentemente descrita. Los elementos 7 de muelle mostrados en la figura 4 producen una adaptación autoguiada de los elementos dos de soporte a lo largo de la circunferencia interna de la tubería con diámetros de tubo aleatorios . Para la disposición y fijación radial de los elementos 2 de soporte, estos en cada caso se fijan a al menos un elemento 6 de guía de un bastidor de soporte. La figura 6 muestra un elemento 6 de guía de este tipo en un elemento 2 de soporte, siendo que la construcción flexible del elemento 6 de guía permite la adaptación a diferentes geometrías de tubos. La figura 7 es una sección transversal esquemática a través de una disposición de conformidad con la invención de elementos 2 de soporte con en cada caso un elemento 6 de guía a lo largo de la circunferencia interna de la pared 5 del tubo, en dos posiciones de expansión diferentes. Así, en el caso de un movimiento a través de la tubería existe una cobertura uniforme, ininterrumpida de la superficie mediante los componentes 3 como resultado de la rotación en aumento de los elementos 2 de soporte con aumento de la separación en comparación con la dirección de movimiento y el incremento del desplazamiento resultante de los componentes de los elementos de soporte en la dirección de la circunferencia de la tubería. Esto se ilustra en la figura 8, la cual es una vista frontal esquemática de la unidad 1 de soporte en dos posiciones de expansión. Tanto en la posición menos expandida de la figura 8(a) como también en la posición más expandida de la figura 8 (b) existe una cobertura ininterrumpida de la circunferencia de la tubería. En cada posición de expansión preferiblemente el último componente 3 de un elemento 2 de soporte se conecta al primer componente del siguiente elemento de soporte con la misma separación como la que existe entre los componentes de en cada caso un elemento de soporte en la dirección de la circunferencia de la tubería 5. Esto se muestra en la figura 9(a), 9(b), en una vista en elevación lateral esquemática de la unidad 1 de soporte en dos posiciones de expansión a lo largo de la tubería 5. La dirección de movimiento del raspa-tubos se indica mediante una flecha. Así, en el caso de diferentes diámetros de tubería existe una disposición ininterrumpida de componentes a lo largo de toda la circunferencia del tubo, y cada componente 3 individual sobre los elementos de soporte se asocia a un punto específico de la circunferencia del tubo. En particular al efectuar mediciones de tuberías esto conduce a la máxima posible resolución de medición por un número dado de sensores.