NO318419B1 - Pluggopphengssystem tilpasset en pluggaksel og innbefattende flere hjul. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en ny anordning for bruk i forbindelse med rør-rensings- og overvåkningssystemer.

Spesielt vedrører oppfinnelsen et nytt opphengssystem for bruk i tilknytning til rør-ledningspluggingsanordninger, for rør med diameter i området så lite som 15,24 cm til så stort som 142,24 cm, selv om systemet kan passe inn i rør med en hvilken som helst diameter. Oppfinnelsen vedrører også en plugg innbefattende opphengssystemet, og en fremgangsmåte for rensing eller overvåkning av en rørledning.

Både undervanns- og landrørledninger for transport av ulike produkter er utsatt for hyppig indre rengjøring og inspeksjon. Denne prosessen, kjent som pluggkjøring eller "pigging" blir bevirket ved innføring av en plugg eller "pigg" i rørledningen. Pluggen innbefatter vanligvis en langsgående aksel hvorpå det er montert minst en tetteskive og minst en styreskive, og der, mer normalt, et par, innbefattende en tetteskive og en styreskive, er plassert i hver ende av akselen.

I en avvannings-, RFO- (klar for operasjoner) eller rengjøringsplugg er diameteren til tetteskiven slik at den danner et positivt sammenstøt mellom de indre veggene av røret og den ytre overflaten av tetteskiven. Bevegelse blir bevirket i pluggkjøretøyet grunnet strømmen av produktet, for eksempel olje eller gass, i rørledningen mot tetteskiven. Pluggen glir således frem langs rørledningen, der tetteskiven skraper sidene av rør-veggen som bevirker en tette-, rengjørings- og skurebevegelse. Slike rørlednings-plugger blir benyttet ved oppstart og avvikling av brenselrørledninger og rengjøring av rørledninger i bruk, for eksempel produksjonsrørledninger.

Rørledningsrengjøringsteknologi har inntil nå basert seg på en pluggenhet bestående av skiver forbundet av avstandsringer via deres langsgående akse. Vekten av pluggen blir understøttet på "harde" styreskiver, eller alternativt individuelt fjærede hjul, mens rengjøringen blir utført med "myke" tetteskiver.

Inspeksjonsplugger opererer langs lignende ledninger, men fordi det ikke er nødvendig å skrape de indre veggene av røret, bortsett fra å bevirke fremdrift, kan inspeksjonsplugger være montert på individuelt fjærede hjul, de innbefatter vanligvis en langsgående aksel tilveiebragt med en eller flere styreskiver, og blir drevet på en liknende måte som rengjøringspluggen. En inspeksjonsplugg vil også være tilveiebragt med overvåkningsutstyr, for eksempel måleskiver, kilometertellerhjul, eller ikke-destruktivt testmåleutstyr for å muliggjøre deteksjon av strukturelle feil i rørene. Slik overvåkningsutstyr er velkjent for fagpersoner innen området.

Imidlertid har begge typer plugg som for tiden benyttes den ulempe at de ikke kan bli kjørt konsentrisk med en rørledning. For rengjøringsplugger kan dette føre til en ujevn slitasje av styre- og/eller tetteskivene. Selv for en plugg med hjul vil, blant annet fordi hjulene er uavhengig fjæret, vekten av pluggen vanligvis hvile på en del av hjulene på ethvert tidspunkt, for eksempel når pluggen beveger seg gjennom et horisontalt rør vil det nederste hjulsettet oppta mesteparten av belastningen. Dette vil få pluggen til å kjøre ute av senter, og vil forårsake ujevn slitasje på skivene.

For å kompensere for denne kjøringen under senterlinjen har tetteskiver inntil nå blitt tilvirket med en betraktelig overdimensjonering av den ytre diameteren. Dette tillater eksentrisk ledningskjøring og slitasje på skiven, men skaper betydelig friksjon mellom tetteskiven og rørveggen, og fører til et differensialtrykk som bygges opp over tetteskiven. Denne trykkdifferansen blir benyttet for effektivt å "drive" pluggen, men når friksjonen er for stor blir differansetrykket urealistisk høyt. Faktisk kan det bli så høyt at et fenomen kjent som "plugging" kan oppstå.

Det har således lenge vært ønskelig å produsere en plugg som reduserer slitasje og friksjon, og dermed øker effektiviteten og pluggens levetid. En reduksjon av friksjonen mellom tetteskivene og rørveggen vil føre til et lavere differansetrykk over tetteskiven, ved hvilken fremgangsmåte pluggen blir drevet langs røret.

Vi har nå overraskende funnet en ny opphengsenhet som er egnet for bruk med en pluggsammenstilling, og som overvinner eller reduserer de tidligere nevnte ulemper. Opphengsenheten tillater også tilvirkning av en plugg som er i stand til å fungere i multidiameterrørledninger.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes således et pluggopphengssystem tilpasset å passe en pluggaksel, og innbefattende et flertall hjul, kjennetegnet ved at hjulene er konsentrisk montert, og individuelt koplet til en periferisk virkende forbelastningsinnretning.

Forbelastningsinnretningen er fortrinnsvis en periferisk virkende plate. Platen kan bli aktivert av en hvilken som helst konvensjonelt kjent plateforbelastningsinnretning, for eksempel en hydraulisk eller pneumatisk aktivator. Plateforbelastningsinnretningen kan innbefatte en hvilken som helst kjent type stempel, slik som et hydraulisk stempel. Imidlertid er et foretrukket stempel et fjærbelastet stempel. Alternativt kan plateforbelastningsinnretningen helt enkelt innbefatte en kveilet torsjonsfjær. Fjæren eller stemplene kan være montert enten innvendig eller utvendig.

Opphengssystemet vil fortrinnsvis innbefatte et flertall hjul, der hvert hjul er montert radielt i en hjulmontasje. Hjulmontasjen er fortrinnsvis plassert i en sylinder, hvilken sylinder er koplet til en endeplate. Endeplaten er aksielt montert på pluggakselen, og derfor er platens plan vinkelrett på pluggakselen, og at endeplaten dermed er samme plan som pluggens skiver.

Hjulet og hjulmontasjen er fri til å gli inne i sylinderen. Den ytre enden av hjulmontasjen er koplet til et hjul, mens den indre enden av hjulmontasjen er koplet til en roterbar skive. Den roterbare skiven er montert mot en sirkulær endeplate. Fortrinnsvis er den indre siden av hjulmontasjen koplet til den roterbare skiven via en dreibart montert koplingsstang.

En andre endeplate er plassert mot den andre overflaten av den roterbare skiven, slik at skiven således blir understøttet mellom to endeplater. Endeplatene er konstruert for å være i stand til å være lastbærende, det vil si å akseptere radiell belastning. En første ende av forbelastningsfjæren er festet til endeplaten, og en andre ende er festet til den roterbare skiven.

Alle hjulene er således i operasjon koplet enten direkte eller indirekte til den roterbare skiven, og derfor vil hjulene bevege seg unisont.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes et pluggopphengssystem avpasset til å passe en pluggaksel, og innbefattende et plugglegeme tilveiebragt med et flertall hjul, kjennetegnet ved at hjulene er konsentrisk montert, og individuelt koplet til en periferisk forbelastningsinnretning, idet hvert hjul er forbundet med en koplingsstang, der den fjerntliggende enden av stangen er forbundet med en roterbar skive, hvori den roterbare skiven er fjærbelastet mot en stasjonær endeplate.

Som tidligere nevnt er en vesentlig fordel med opphengsenheten i henhold til den foreliggende oppfinnelse at den tilveiebringer senterlinjekjøring av pluggen. Hjulbelastningen kan bli variert blant annet avhengig av egenskapene og innstillingen til opphengssystemet. Koplingsstanggeometrien kan også bli innstilt for å oppnå nær konstant hjulbelastning. I tilfeller med en fjærbelastet skive kan således fjæringsgraden bli variert avhengig av hver anvendelse. Hvis vekten av pluggen endres ved for eksempel å tilføye deler kan så fjærene bli innstilt, hvilket vil endre fjæringsgraden. Senterlinjekjøring blir oppnådd når pluggen kjører i eller nær en horisontal stilling fordi det overføres en kraft av hvert hjul. Den totale summen av disse kreftene, som er større enn vekten av pluggen, sentrerer pluggen og gjør det mulig for den å kjøre på senterlinjen av røret.

I en ytterligere foretrukket utførelsesform er hjulenes radialplan er skråstilt i forhold fra aksen til pluggakselen. Dette gjør det mulig for hjulsammenstillingen, og således pluggen, å rotere mens den beveger seg ned gjennom et rør. Dette har den fordelen at det er en utjevning av tidslengden ethvert hjul utsettes for maksimal belastning, og viktigere, at slitasjen på tetteskivene minimaliseres og utjevnes. Graden av skråstiIling kan bli variert avhengig av anvendelsen av pluggen, men for eksempel kan hjulene være skråstilt mellom 1° og 3° i forhold til pluggakselaksen, og fortrinnsvis 2°.

Antallet hjul tilveiebragt i en opphengsenhet i henhold til oppfinnelsen kan variere avhengig av pluggens størrelse og vekt. I en foretrukket utførelsesform vil en plugg være tilveiebragt med minst to hjulsammenstillinger innbefattende opphengsenheten i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, for eksempel et fremre og bakre sett. For leddete plugger kan imidlertid mer enn to sett bli benyttet. Selv om hvert sett kan innbefatte et hvilket som helst antall hjul vil fortrinnsvis opptil åtte hjul bli benyttet i hvert sett, selv om dette antallet kan bli variert i henhold til pluggens dimensjoner. Alle hjulene i en enkelt sammenstilling er fortrinnsvis koplet til et passende stempel, selv om det er innenfor omfanget av oppfinnelsen at noen av hjulene kan være konvensjonelt montert. Hjulene er generelt anordnet slik at ethvert hjul er montert med et annet hjul på den motsatte siden av akselen. Alternativt kan hjulene være anordnet assymmetrisk dersom et odde antall hjul blir benyttet.

I en foretrukket utførelsesform er imidlertid en plugg tilveiebragt med to sett med hjul, i det vesentlige ett i hver ende av pluggakselen. Vi har funnet det spesielt fordelaktig ved operasjon av en plugg med minst to hjulsammenstillinger å ha hjulene til en sammenstilling skråstilt i forhold til radialplan som hjulene til en andre sammenstilling opererer i. Med betegnelsen hjul er det hensikten å innbefatte konvensjonelt kjente hjul, ruller, kuler, etc., og andre kjente alternativer.

Koplingsstangen benyttet i opphengssystemet henhold til oppfinnelsen kan innbefatte en strekkfisk (tumbuckle).

I henhold til et ytterligere trekk ved oppfinnelsen tilveiebringes en rørledningsplugg innbefattende en opphengsenhet som tidligere beskrevet her.

Den nye pluggen med hjul er fordelaktig ved at den blant annet i alle operasjonssfærer bibeholder senterlinjen, ulikt konvensjonelt kjente plugger. Som en følge av dette reduserer og jevner den således ut slitasjen på skivene og øker effektiviteten. I et aspekt ved oppfinnelsen kan således konvensjonelt benyttede skiver bli inkludert i plugg-systemet. Slike skiver innbefatter vanligvis i det vesentlige sirkulære polyuretanskiver, idet "harde" styreskiver blir benyttet for å understøtte pluggen og "myke" tetteskiver blir benyttet for å skrape den indre overflaten av røret.

Det er et spesielt fordelaktig trekk ved den foreliggende opprinnelsen at en rørlednings-plugg som benytter et senterlinje-opphengssystem kan operere ved et minimalt differansetrykk og med høy effektivitet.

Differansetrykket er fortrinnsvis mellom 0,2 og 0,5 bar, og enda heller mellom 0,2 og 0,4 bar, for eksempel 0,3 bar.

Det er godt kjent innen området at dersom en rørledningsplugg skulle steile inne i en rørledning kan et øket trykk bli påført i strømningsretningen for å gjenoppta bevegelse av pluggen.

Det påførte trykket kan være høyt, og det er vesentlig at tetteskivene til pluggen er konstruert slik at det økede trykket ikke vil få den til å "vippe" forover og slippe drivmediet forbi, som fører til fullstendig tap av drivkraften.

Trykket ved hvilket tetteskiven begynner å vippe er kjent som "vippetrykket". Vippetrykket blir for fagpersoner innen området normalt nevnt som et multiplum av differansetrykket. For eksempel er et vippetrykk på 10 ganger vanlig.

Det er et trekk med den foreliggende oppfinnelsen at ved sammenligning av den med konvensjonelle pluggkonstruksjoner med stort sammenstøt/høyt differansetrykk, kan det oppnås et mye større forhold eller multiplum mellom vippetrykket og differansetrykket. Dette fører til den fordelen at enten er tetteskiven i stand til å motstå en høyere vippeforholdsmultiplum (som dermed reduserer sannsynligheten for vipping og steiling) og/eller at drivskivens mulighet til å ha en lettere konstruksjon, som i det nevnte eksempelet med et multiplum på 10, vil føre til en lavere absolutt vipperrykkeverdi, som, i en multidiameter-rørledningsanvendelse, vil gjøre det mulig for den å foldes enklere ved overgang til en mindre diameter.

I henhold til et ytterligere trekk ved den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en rørledningsplugg som ovenfor beskrevet, som kan operere med et vippetrykk på fem bar eller mindre når dette er ønskelig.

Vippetrykket er fortrinnsvis mellom 2 og 5 bar, enda heller mellom 2 og 4 bar, for eksempel 3 bar.

I en ytterligere utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen kan to eller flere plugger være koplet sammen. En slik koplet plugg er fordelaktig ved at den blant annet fremmer fremdrift av pluggen over eventuelle tomrom i rørledningen, slik som en WYE-forbindelse eller TEE-forbindelse. Pluggene kan være koplet på en hvilken som helst konvensjonell måte, for eksempel med et kuleledd og aksel, som muliggjør rotasjon av en plugg i forhold til den andre.

I henhold til et ytterligere trekk ved oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for rengjøring av en rørledning, hvilken fremgangsmåte innbefatter å føre en plugg som beskrevet ovenfor ned i rørledningen, i det minste en gang.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes også en fremgangsmåte for å detektere en defekt i en rørledning, hvilken fremgangsmåte innbefatter å føre en måleplugg som beskrevet ovenfor ned i rørledningen, i det minste en gang.

Pluggen i henhold til oppfinnelsen er spesielt egnet for bruk som en måleplugg. Valgfritt kan en plugg i henhold til oppfinnelsen bli avpasset for samtidig å virke som en rengjøringsplugg og en måleplugg.

Pluggen og/eller opphengssystemet i henhold til den foreliggende oppfinnelsen er spesielt fordelaktig ved at opphengssystemet kan innbefatte en svært kort aksiell lengde. Enheter i opphengssystemet kan således bli bygget opp som moduler. Et slikt modulært arrangement er spesielt egnet for bruk i en måleplugg. Opphengssystemenheter kan være anordnet i hver ende av pluggen, med måleutstyr rommet derimellom.

I en ytterligere alternativ utførelsesform kan pluggen i henhold til oppfinnelsen være tilveiebragt med konvensjonelle detektorsystemer, for eksempel måleskiver, kilometertellerhjul, som således gjør det mulig for pluggen å bli benyttet som en detektorplugg og som muliggjør tilvirkning av semi-intelligente rengjøringsplugger.

Den foreliggende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet bare som eksempel, og med henvisning til de medfølgende tegninger, i hvilke

fig. 1 er et langsgående opphengssystem, delvis bortskåret, og fig. 2 er et sideriss av et opphengssystem i henhold til oppfinnelsen.

Ved å henvise til både fig. 1 og 2, innbefatter en pluggsammenstilling 1 en pluggaksel 2, eller alternativt en boring gjennom hvilken en aksel kan bli montert, om hvilken det er aksielt montert endeplater 3 og 4. Endeplaten 4 er tilveiebragt med sylindriske hjulhus 5. I hvert av hjulhusene 5 er det plassert en hjulmontasje 6, der den ytre enden 7 av hjulmontasjen 6 er festet til et hjul 8 via en hjulaksel. Den indre enden 9 av hjulmontasjen 6 er dreibart festet til en koplingsstang 10 om en dreietapp 11. Den fjerntliggende enden 12 av koplingsstangen 10 er via et omdreiningspunkt 13 koplet til en roterbar skive 14. Den roterbare skiven 14 ligger mellom endeplatene 3 og 4. Vinkelbevegelse blir begrenset ved inngrep av en tapp 18 i et spor 19.

Den roterbare skiven 14 er fjærbelastet med en fjær 15.

Endeplaten 3 er tilveiebragt med en innretning for inngrep med enden 16 av fjæren 15, og den frie enden 17 av fjæren 15 kontakter den roterbare skiven 14.

Claims (20)

1. Pluggopphengssystem avpasset til å passe en pluggaksel (2) og innbefattende et flertall hjul (8),karakterisert vedat hjulene (8) er konsentrisk montert og individuelt koplet til en periferisk virkende forbelastningsinnretning (14).

2. Pluggopphengsenhet i henhold til krav 1,karakterisertv e d at forbelastningsinnretningen (14) er en periferisk virkende roterbar skive (14).

3. Pluggopphengsenhet i henhold til krav 2,karakterisertved at forbelastningsinnretningen (14) er fjærpåvirket (15).

4. Pluggopphengsenhet i henhold til krav 1,karakterisertv e d at hver av flertallet hjul (8) er montert radielt i en hjulmontasje (6).

5. Pluggopphengsenhet i henhold til krav 4,karakterisertved at hjulmontasjen (6) er plassert i en sylinder (5), hvilken sylinder (5) er koplet til en endeplate (4).

6. Pluggopphengsenhet i henhold til krav 5,karakterisertved at hjulmontasjen (6) er forbundet med endeplaten (4) via en koplingsstang (10).

7. Pluggopphengsenhet i henhold til krav 6,karakterisertved at koplingsstangen (10) også innbefatter en strekkfisk.

8. Pluggopphengsenhet i henhold til krav 5,karakterisertv e d at endeplaten (4) er aksielt montert på en pluggaksel (2).

9. Pluggopphengsenhet i henhold til krav 5,karakterisertv e d at den roterbare skiven (14) er montert mot en sirkulær overflate av endeplaten (4).

10. Pluggopphengsenhet i henhold til krav 8,karakterisertved at en andre endeplate (3) er plassert mot den andre overflaten av den roterbare skiven (14).

11. Pluggopphengsenhet i henhold til krav 8,karakterisertv e d at den andre endeplaten (3) også er tilveiebragt med en innretning for kontakt med den faste enden (16) av hver fjær (15), mens den frie enden (17) av hver fjær (15) kontakter den roterbare skiven (14).

12. Pluggopphengssystem avpasset for å passe en pluggaksel (2) og innbefatte et plugglegeme (1) tilveiebragt med et flertall hjul (8),karakterisert vedat hjulene er konsentrisk montert og individuelt koplet til en periferisk forbelastnjngsinnretning, idet hvert hjul (8) er forbundet med en koplingsstang (10), hvilken fjerntliggende ende av koplingsstangen (10) er forbundet med en roterbar skive (14), hvori den roterbare skiven (14) er fjærbelastet mot en stasjonær endeplate (3).

13. Pluggopphengssystem i henhold til krav 11,karakterisertv e d at hjulenes (8) radialplan er skråstilt i forhold til pluggakselens (2) akse.

14. Rørledningsplugg,karakterisert vedå innbefatte et opphengssystem i henhold til krav 1.

15. Rørledningsplugg i henhold til krav 14,karakterisertv e d at pluggen er tilveiebragt med minst en tetteskive og minst en styreskive og et senterlinje- og opphengssystem, i hvilken plugg har en høy awanningseffektivitet.

16. Rørledningsplugg i henhold til krav 14,karakterisertv e d å være avpasset til å være en måleplugg.

17. Rørledningsplugg tilveiebragt med minst en tetteskive og minst en styreskive, og et senterlinje-opphengssystem i henhold til krav 1,karakterisertv e d at pluggen har et vippetrykk på 5 bar eller mindre.

18. Rørledningsplugg i henhold til krav 14 eller 17,karakterisertved at pluggen er koplet til minst en annen plugg.

19. Fremgangsmåte for rengjøring av en rørledning,karakterisertv e d å innbefatte å lede en plugg i henhold til krav 14 ned en rørledning, i det minste en gang.

20. Fremgangsmåte for detektering av en defekt i en rørledning,karakterisert vedå innbefatte og lede en måleplugg i henhold til krav 16 ned en rørledning, i det minste en gang.