NO318503B1 - Anordning for gjennomkjoring i rorledninger - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for gjennomkjøring i rørledninger, i form av en pigg som kan beveges gjennom rørledningen og styres mot innerveggen i denne, med i det minste et piggelement og med bæreelementer anordnet på den ytre omkretsen av dette eller disse for styring i rørledningen, samt drivelementer i form av mansjetter for bevegelse i rørledningen.

Pigger benyttes i fjernledninger, særlig for olje- og gasstransport, for å påvise feil i rørledninger, for rengjøring av rørledninger e.l. De beveges som regel gjennom rørledningen ved hjelp av transportmediet, f.eks. jordolje, og utfører som intelligente pigger målinger av forskjellig type, slik som målinger på rørveggen f.eks. for å fastslå lokal korrosjon, svekninger i veggen pga. mekaniske skader, gropkorrosjon e.l. Alt etter den stilte oppgave benyttes det forskjellig arbeidende følerenheter, f.eks. spredefeltfølere, Halleffektfølere, elektrooptiske følere eller ultralydfølere e.l.

For å kunne drive piggen i rørledningen ved hjelp av det transporterte mediet oppviser piggen piggelementer utstyrt med mansjetter som ligger tett mot innsiden av rørledningen og påvirkes av strømningstrykket i det transporterte mediet.

For å kunne undersøke rørledninger som er anordnet under vann eller under jorden må piggene innføres i rørledningen via et entringssted. Særlig for ledninger som forløper under vann er dette meget kostbart, ettersom det må anordnes dyre entringsenheter med dyre ventiler. For entring må dykkere dykke til betydelige dybder for å kunne innføre piggen i rørledningen som skal undersøkes. Ettersom rørledningene for mediet som transporteres, f.eks. jordolje, er lagt på inntil 300 m vanndybde og oppviser en betydelig diameter på f.eks. 42 tommer (106 cm), kan en entringsledning med en slik stor diameter ikke føres fra bunnen og til vannoverflaten, ettersom vekten til en slik entringsledning er for høy.

US 3107379 viser en pigg med en fremre og en bakre tetningskonus og børster anordnet mellom disse. Konusene består av et tekstillag, på hvilket et elastisk element utformet med fordypninger og ribber for å oppnå større fleksibilitet er anbrakt. Dermed muliggjøres tilpasning av konusene til litt forskjellige rørdiametre, mellom 80 og 100 % av en utgangsdiameter. Piggen kan ikke benyttes for andre rørdiametre, slik som i innføringsrør med små diametre, og piggen utfyller ikke rør med store diametre, slik at den ikke kan drives gjennom slike rør. Piggen er f. eks. ikke egnet til å benyttes både i rør med 28 tommer (71 cm) diameter og rør med 42 tommer (106 cm) diameter, hvilket tilsvarer et diameterområde fra 65 til 100 %.

Av denne grunn er en oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen å komme frem til en pigg av den innledningsvis angitte typen som muliggjør at den kan benyttes i rørledninger som ligger i et større område mht. diameterforhold.

I henhold til oppfinnelsen løses den nevnte oppgave med en pigg av den innledningsvis angitte typen, og som kjennetegnes ved at i det minste én radialt ekspanderbar mansjett er dannet av et i omkretsretningen i det minste én gang mot bevegelsesretningen til piggen svingbart spilehjul med flere radialt ragende spiler og i det minste en på spilene anbrakt tetteskive av fleksibelt materiale.

Ved hjelp av løsningen i henhold til oppfinnelsen oppnås at pigger kan entres gjennom en entringsledning med mindre diameter, f.eks. en diameter på 28 tommer (71 cm), til hovedledningen på 40 tommer (1 m). Mansjettene som bevirker fremdrift oppviser i entringsledningen en mindre diameter, som først ved innløp i hovedledningen endres til større diameter ved ekspansjon. På denne måten kan det både i entringsledningen og i hovedledningen oppnås en pålitelig fremdrift av piggen.

I en foretrukket utførelse oppviser de ekspanderbare mansjetter i ekspandert tilstand en større diameter enn mansjetter med uforanderlig radius. Mens de ekspanderbare mansjetter tjener til fremdrift av piggen i hovedledningen på 42 tommer (106 cm), har mansjettene med uforanderlig radius til oppgave å bevirke fremdrift i entringsledningen med diameter på 28 tommer (71 cm).

Fortrinnsvis er i det minste en av mansjettene med uforanderlig radius anordnet som en nese på den i fremdriftsretningen fremre enden av piggen. Denne såkalte nesemansjetten tjener til fremdrift av piggen i entringsledningen og for uttrekking av denne fra entringsstedet.

I henhold til en utførelse er de radialt ekspanderbare mansjetter automatisk ekspanderbare. Det trengs derfor ingen hjelpemidler for betjening av mansjettene ved overgangen fra entringsledningen til hovedledningen, slik at disse automatisk og pålitelig inntar sin ekspanderte tilstand i overgangsområdet. For å oppnå dette er de radialt ekspanderbare mansjetter dannet av et spilehjul som i det minste én gang kan skråstilles mot fremdriftsretningen til piggen, med flere radialt ragende spiler og i det minste en tetteskive av fleksibelt materiale anbrakt på spilene. Spilehjulet er fortrinnsvis av potyuretan. Ved hjelp av spilehjulet oppnås skråstilling av mansjetten i entringsledningen med liten diameter, slik at mansjetten er passiv i dette tidsrom, og samtidig bevirkes også oppreisning av mansjettene ved overgang fra entringsledningen til hovedledningen. Ved hjelp av spilehjulene oppnås dessuten stivhet i mansjettene når piggen beveges gjennom rørledninger som skal undersøkes. Ved hjelp av tetteskiven tettes områdene ved spilehjulene som er frilagt pga. de radialt ragende spiler på en pålitelig måte, slik at mediet på en pålitelig måte kan virke mot mansjettene for fremdrift av piggen.

For at de ekspanderbare mansjetter ikke skal kunne vrenges ved ekspansjon, holdes de ekspanderbare mansjetter ved hjelp av forankringselementer i ekspandert stilling, hvilke elementer før ekspansjonen danner anlegg mot piggelementet og er festet til dette. Elementene er fortrinnsvis fleksible, slik som f.eks. kjetting. Forankringselementene kan imidlertid også være dannet av teleskopiske elementer eller av stenger som er leddforbundet med hverandre. Det er også mulig å benytte en kombinasjon av dette som forankringselementer.

For at de ekspanderbare mansjetter skal kunne trykkes mot rørledningen som skal undersøkes av strømningstrykket, er de fortrinnsvis utformet hovedsakelig tallerkenformet i ekspandert stilling. For den mansjetten som danner nese foretrekkes en ringskålformet utforming.

I en annen foretrukket utførelse er det bak de ekspanderbare mansjetter i bevegelsesretningen til piggen anordnet radialt ekspanderbare bære- og styreruller. Disse bære- og styreruller er i henhold til en utførelse festet til armer som ved hjelp av en fjærkraft kan trykkes utover mot innerveggen i rørledningen. Ved hjelp av slike bære-og styreruller, henholdsvis rullegruppene dannet av disse bære- og styreruller, styres piggelementet mot innerveggen i rørledningen. Rullegruppene bevirker under bevegelsen innretting av piggen i rørledningen og minskning av slitasjen på den ytre omkretsen av mansjettene. Ved at også rullegruppene er utformet radialt ekspanderbare kan disse likeledes, under entringen gjennom entringsledningen, danne anlegg mot piggelementet eller rage litt ut fra piggelementet, for under entringen å bevirke innretting av piggen i entringsledningen.

I henhold til en annen foretrukket utførelse oppviser piggen to trekkenheter som er leddforbundet med hverandre og oppviser bære- og styreruller, idet bare den i fremdriftsretningen første trekkenheten er utstyrt med de ekspanderbare mansjetter. Den første enheten utgjør den egentlige trekkenheten, med hvilken det oppnås drivfunksjonen under undersøkelsen i hovedledningen. Den andre trekkenheten sikrer driften ved overgangen fra den trangere entringsledningen til den større hovedledningen. For å oppnå tilstrekkelig stabilitet for de enkelte trekkenheter er hver trekkenhet utstyrt med i det minste to grupper bære- og styreruller. Dessuten er i det minste én hovedsakelig skiveformet mansjett med uforanderlig radius anordnet på hver trekkenhet. Ved hjelp av denne mansjetten sikres fremdriften til begge trekkenheter og dermed hele piggen. Dersom den første trekkenheten under overgangen fra entringsledningen til hovedledningen allerede befinner seg i hovedledningen, slik at dens mansjetter ekspanderer radialt, bevirkes fremdriften i dette tidsrom av den andre trekkenheten og mansjetten som er anordnet på denne, og som ennå befinner seg i entringsledningen. Når den andre trekkenheten går over i hovedledningen har allerede mansjettene og bære- og styrerullene på den første trekkenheten ekspandert, for å bevirke bevegelse i hovedledningen. Ved hjelp av den plane utformningen av de øvrige mansjetter tas det hensyn til den begrensende plassen på trekkenheten og i entringsledningen.

Når piggen har kommet inn i hovedledningen skjer fremdriften av piggen ved hjelp av den første trekkenheten og de ekspanderbare mansjetter anordnet på denne, samt ved hjelp av bære- og styrerullene, og den andre trekkenheten er ikke lenger nødvendig for stabilisering av den første trekkenheten og for fremdrift. Den andre trekkenheten som utgjør styreenhet kan derfor, i henhold til en utførelse, forskyves aksialt i forhold til den første. Den kan beveges i retning mot undersøkelsesenheten tit piggen for stabilisering av denne.

Andre fordeler og trekk ved oppfinnelsen fremgår av patentkravene og av den følgende beskrivelse, i hvilken skal beskrives et utførelseseksempel, med henvisning til tegningene.

Fig. 1 viser en fullstendig pigg i ekspandert tilstand, stik den befinner seg i en

rørledning med stor diameter.

Fig. 2 viser piggen i fig. 1 i en entringsledning med mindre diameter, i komprimert

entringstilstand.

Fig. 3 viser en første trekkenhet i piggen, i sideprojeksjon.

Fig. 4 viser en andre trekkenhet i piggen, i sideprojeksjon.

Fig. 5 og 6 viser i plan- og sideprojeksjon et forsterkningsparti som danner et spilehjul og

en tetteskive på en ekspanderbar mansjett forbundet med dette.

Piggen 1 som er vist i fig. 1 oppviser i det viste utførelseseksempe! seks enkeltmoduler, av hvilke den første modulen 2 er utformet som trekkenhet, den andre modulen 3 som trekk- og styreenhet 3, den tredje og fjerde modul 4, 5 som undersøkelsesenheter, og den femte og sjette modul 6, 7 som elektronikkenhet 6 og energitilførselsenhet 7. Elektronikkenheten 6 oppviser generelt bearbeidings- og lagringsinnretninger, og energitilførselsenheten 7 er generelt utstyrt med batterier, henholdvis akkumulatorer for strømtilførsel til elektronikkenheten 6 og følere osv.

De enkelte moduler 2 - 7 styres i rørledningen ved hjelp av bære- og styreruller 8a - 8f som ved hjelp av fjaerkraft trykkes utover mot rørets innervegg. Bevegelse av piggen 1 i rørledningen skjer pga. trykket i mediet som strømmer gjennom rørledningen, f.eks. jordolje, via mansjettene 9, 10a, 10b, 11, 12 anordnet på trekkenhetene 2 og 3. Mansjettene 9, 11 og 12 er tilpasset en rørledning med liten diameter, i det viste eksempel i området mellom 66 og 71 cm, mens mansjettene 10a, 10b er passive i den trange rørledningen, men som når piggen 1 går over i en annen rørledning, f.eks. med en diameter i størrelsen 100 til 106 cm, ekspanderer radialt ved svingning og ikke ved ekspansjon, og derved overtar de drivfunksjonen for piggen 1. Den trange rørledningen er i det viste utførelseseksempel entringsledningen 13, gjennom hvilken piggen 1 føres inn i hovedledningen som skal undersøkes.

De to undersøkelsesenheter 4, 5 oppviser langs omkretsen polsko 14, 14a i form av børster. Mellom alle etter hverandre anordnede polsko på en undersøkelsesenhet er det anordnet en føler 15. Følerne 15 kan f.eks. være magnetfølere, ved hjelp av hvilke hovedledningen kan undersøkes med hensyn til feil, brister el.I. Følerne 15 ekspanderes radialt mot omkretsen av rørledningen, slik det fremgår av fig. 1 og 2.

Modulene 2, 3, 4, 5 befinner seg på føringsstenger 16, 17, 18, 19, som piggelementer, og er forbundet med hverandre via leddforbindelser 20, 21, 22. En annen leddforbindelse 23 er anordnet mellom undersøkelsesenheten 5 og elektronikkenheten 6, og elektronikkenheten 6 er dessuten forbundet med energitilførselsenheten 7 via en leddforbindelse 24.

På grunn av leddforbindelsene 20 - 24 i henhold til oppfinnelsen kan piggen 1 også føres gjennom rørledninger med liten krumningsradius. Utformningen av den viste piggen 1 tjener bare til forklaring av oppfinnelsen, idet modulene 4-7 også kan ha en annen utformning, f.eks. ved at de er integrert i hverandre eller er kombinert med andre enheter.

Mens fig. 1 viser piggen 1 i ekspandert tilstand, er piggen i fig. 2 vist i komprimert tilstand ved entringen gjennom entringsledningen 13. Både trekkenhetene og undersøkelsesenhetene er radialt komprimert, og bære- og styrerullene 8e, 8f til modulene 6, 7 ligger radialt mot piggelementene 25, 26. I denne entringstilstanden vist i fig. 2 er også de radialt ekspanderbare mansjetter 10a, 10b og følerne 15 til undersøkelsesenhetene 4, 5 radialt komprimert. Den ekspanderte tilstand oppnås først etter entring i hovedledningen ved radial ekspansjon av mansjettene 10a, 10b og følerne 15.

I fig. 3 er den fremre trekkenheten 2 vist i ekspandert tilstand og dermed i driftstilstand av piggen 1, dvs. at de to mansjetter 10a, 10b som tjener til fremdrift er ekspandert ved svingning, og deres radius er således tilpasset den større diameteren til hovedledningen som skal undersøkes.

De radialt ekspanderbare mansjetter 10a, 10b er i ekspandert stilling hovedsakelig tallerkenformet, og er dannet av et spilehjul 25 som utgjør bærer og en tetteskive 26 utformet på spilehjulet 25. Mansjetten kan også være enhetlig utformet. Spilehjulet 25 oppviser en ring 28 med en sirkelformet åpning 27, og på omkretsen av ringen 28 er radialt utover ragende spiler 29 anordnet med jevne mellomrom. Disse spiler 29 kan skråstilles i forhold til ringen 28, henholdsvis svinges ved radial kraftpåvirkning. Tetteskiven 26 oppviser likeledes en sirkelformet åpning 30 som flukter med den sirkelformede åpningen 27 i spilehjulet 25, samt en ring 31 med den sirkelformede åpningen 30, og som flukter med ringen 28 på spilehjulet 25. Denne ringen 31 omgis av en andre ring 32 som er påsatt på stavene 29 som tettende kledning og elastisk tetter de frie rom mellom spilene 29. Tykkelsen av denne ringen 32 varierer i omkretsretningen. I områdene mellom spilene 29 er den noe mindre for oppnåelse av større fleksibilitet enn i områdene ved spilene 29.

Som en sammenligning mellom fig. 1 og 2 viser, er de ekspanderbare mansjetter 10a, 10b under entringen først svinget bakover mot innføringsretningen vist med pilen A, ved hjelp av spilene 29, for deretter å oppreises til den radiale ekspansjonsstillingen ved en svingebevegelse bakfra og forover, til den tallerkenformede ekspansjonsstillingen til mansjettene 10a, 10b. Det vil si at den radiale ekspansjonen i henhold til oppfinnelsen ikke skjer ved en rent radial bevegelse ved ekspansjonen av mansjettelementene utover, men ved en svingebevegelse av spilene 29 og tetteskiveelementene 32 som er festet til disse. For at spilene 29 og tetteskiven 26 som er festet til disse ved oppreisningen ikke skal kunne vrenges i retning av fremdriften vist med pilen B, og for at den konvekskonkave formen til mansjettene 10a, 10b skal opprettholdes, er mansjettene 10a, 10b på den tallerkenformede innsiden, dvs. den siden 34 som vender bort fra bevegelsesretningen B, festet ved hjelp av forankringselementer 33a, 33b, her i form av kjetting, til piggelementet 16. I området ved spilene 29 på den tallerkenformede innsiden 34 av mansjettene 10a, 10b er det festet ører 35a, 35b. For pålitelig fastgjøring av ørene 35a, 35b er mansjettene 10a, 10b i området ved spilene 29 på innsiden 34 og utsiden utstyrt med påskrudde forankringsplater 36a, 36b. Forankringskjettingene 33a, 33b er festet med den enden 37a, 37b som vender bort fra mansjettene 10a, 10b.

Bære- og styrerullene 8a som er anordnet bak mansjettene 10a, 10b i fremdriftsretningen B er via armer 38a svingbart fastgjort til piggelementet 16. Rullegruppene som er dannet av bære- og styrerullene 8a og armene 38a kan ved svingning av armene 38a mot entringsretningen A i fig. 2 bringes mot piggelementet 16, for deretter ved svingning å oppreises radialt bakfra og forover. Svingevinkelen er mindre enn 90°.

For anlegg og for svingning er armen 38a med den enden som vender bort fra de fastgjorte bære- og styreruller 8a festet til et svingeelement, henholdsvis en arm 39a, som med en ende 40a er svingbart lagret på en ramme 41a festet til piggelementet 16, og den andre enden 42a er svingbart lagret på en ende av et fjærelement 43a. Dette fjærelementet 43a beveges for innsvingning av bære- og styrerullen 8a i retning av pilen B, og forskyver således svingeelementet 39a med enden 42a i retning av rammeelementet 43a. Tilsvarende svinges armen 38a i retning mot piggelementet 16. For radial oppreisning skjer den motsatte bevegelsen.

Den samme oppreisningsmekanismen og den samme utformningen foreligger for rullegruppen som oppviser bære- og styrerullene 8b i den andre trekkenheten 3.

Like elementer er gitt de samme henvisningstall.

Som vist i fig. 3 og 4 er mansjetten 11, 12 utformet som tetteskive anordnet foran den andre mansjetten 10b, henholdsvis den andre rullegruppen.

På den i bevegelsesretningen B fremre enden 44 er anordnet mansjetten 9, som er utformet som en ringskive og under entringen danner drivelement. Denne oppviser på den fremre enden et tilsvarende trekkelement 45 for uttrekking fra entringsstillingen.

Claims (18)

1. Anordning for gjennomkjøring i rørledninger, i form av en pigg som kan beveges gjennom rørledningen og styres mot innerveggen i denne, med i det minste et piggelement og bæreelementer anordnet på den ytre omkretsen av dette eller disse for føring i rørledningen, samt drivelementer i form av mansjetter for bevegelse i rørledningen, karakterisert ved at i det minste én radialt ekspanderbar mansjett (10a, 10b) er dannet av et i omkretsretningen i det minste én gang mot bevegelsesretningen (B) til piggen (1) svingbart spilehjul (25) med flere radialt ragende spiler (29) og i det minste én på spilene (29) anbrakt tetteskive (26) av fleksibelt materiale.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at de ekspanderbare mansjetter (10a, 10b) i ekspandert stilling oppviser større diameter enn mansjetter (9, 11,12) som har uforanderlig radius.

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at i det minste én av mansjettene (9) med uforanderlig radius er anordnet som nese på den i fremdriftsretningen (B) fremre enden av piggen (1).

4. Anordning som angitt i et av kravene 1-3, karakterisert ved at de ekspanderbare mansjetter (10a, 10b) er automatisk ekspanderbare.

5. Anordning som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at spilehjulet (25) er av polyuretan.

6. Anordning som angitt i et av kravene 1 - 5, karakterisert ved at de ekspanderbare mansjetter (10a, 10b) holdes i ekspandert stilling ved hjelp av forankringselementer (33a, 33b) som før ekspansjonen kan bringes til anlegg mot piggelementet (16) og er festet til dette.

7. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at forankringselementene (33a, 33b) er dannet av fleksible elementer.

8. Anordning som angitt i krav 7, karakterisert ved at forankringselementene (33a, 33b) er dannet av kjetting.

9. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at forankringselementene er dannet av teleskopiske elementer.

10. Anordning som angitt i krav 6 eller 8, karakterisert ved at forankringselementene er dannet av stenger som kan leddforbindes med hverandre.

11. Anordning som angitt i et av kravene 1-10, karakterisert ved at de ekspanderbare mansjetter (10a, 10b) i ekspandert tilstand hovedsakelig er tallerkenformet.

12. Anordning som angitt i et av kravene 1-11, karakterisert ved at mansjetten (9) som er anordnet som nese hovedsakelig er ringskålformet.

13. Anordning som angitt i et av kravene 1 -12, karakterisert ved at radialt ekspanderbare bære- og styreruller (8a, 8b) er anordnet bak de ekspanderbare mansjetter (10a, 10b) i forhold til fremdriftsretningen (B) til piggen (1).

14. Anordning som angitt i krav 12, karakterisert ved at bære- og styrerullene (8a, 8b) er festet til armer (38a) som ved hjelp av en fjærkraft kan drives utover mot innerveggen til rørledningen.

15. Anordning som angitt i et av kravene 1 -14, karakterisert ved at piggen (1) oppviser to trekkenheter (2, 3) med bære-og styreruller (8a, 8b) som er leddforbundet med hverandre, idet bare den i fremdriftsretningen (B) første trekkenheten (2) er utstyrt med de ekspanderbare mansjetter (10a, 10b).

16. Anordning som angitt i krav 15, karakterisert ved at hver trekkenhet (2, 3) er utstyrt med i det minste to grupper bære- og styreruller (8a, 8b).

17. Anordning som angitt i krav 16, karakterisert ved at i det minste én hovedsakelig skiveformet mansjett (11, 12) med uforanderlig radius er anordnet på hver trekkenhet (2, 3).

18. Anordning som angitt i krav 16 eller 17, karakterisert ved at den andre trekkenheten (3) som utgjør styreenhet er aksialt forskyvbar i forhold til den første trekkenheten (2).