NO328066B1 - Rortraktor - Google Patents

Abstract

Foreliggende oppfinnelse angår en rørtraktor. Traktoren omfatter en første og en andre hjulmontasje (2a, 2b) som blir rotert i innbyrdes motsatte retninger for å bevege rørtraktoren langs rørledningen. Hver hjulmontasje inkluderer et antall hjul (5) idet hvert hjul (5) har en spinnakse som står på skrå i forhold til aksen av chassiset (1). Hvert hjul er laget av et rotasjonssymmetrisk legeme med en bred ende og en smal ende og en ensidig montert med sin brede ende til en hjularm (4).

Description

Rørtraktor

Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse angår et internt kjøretøy for rør, også kalt rørtraktor, som er en innretning som kan bevege seg på innsiden av en rørledning og transportere måleutstyr og verktøy. Slike innretninger er spesielt anvendelige i olje og gassindustrien, men kan også benyttes I andre fagområder for å inspisere og rense vannledninger, kloakkledninger og ventilasjonsrør.

Bakgrunn

Forskjellige typer rørtraktorer er tidligere blitt laget, basert på forskjellige teknologier. Enkelte benytter fluidstrømning i rørledningen for fremdrift (pigger) eller beveger seg med marklignende bevegelse. Andre benytter hjul eller belter for å bevege seg langs røret.

Fra US patent nr. 5 551 349 (Bodzin) er det kjent en rørtraktor som omfatter to koaksialt innrettede hjulmontasjer montert i hver sin ende av understellet. Hver hjulmontasje inkluderer et antall langstrakte ruller posisjonert med en vinkel rundt et nav. Rullene er lagret i begge ender med et fjærarrangement som presser rullene mot rørveggen. Rullene i hver hjulmontasje er vinklet i motsatte retninger og blir av motorer inne i understellet rotert i innbyrdes motsatte retninger. Dette skaper en overført bevegelse inne i rørledningen.

Eksisterende rørtraktorer har et antall ulemper: En er at de har relativt lav trekkraft, i hovedsak som følge av at de har små kontaktflater av hjulene i kontakt med veggen. Dette innebærer at de kan fungere godt i horisontale rørledninger, men har en svært begrenset evne til å klatre i bratte rørledninger. Dette innebærer også at de bare kan bære med seg svært begrenset arbeidslast, det vil si at de ikke kan trekke med tunge verktøy eller kabler i rørledningen. En annen ulempe er at de har svært begrenset evne til å passere bend eller T-seksjoner av rørledninger, idet elementet som bærer hjulene kan bli blokkert mot forskjellige vinkler eller utgående vegger.

Kort om oppfinnelsen

Det er et formal ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en rørtraktor som kan bevege seg langs rørledninger med bratte helninger.

Et annet formål er å tilveiebringe en rørtraktor som kan passere krappe bende eller T-stykker uten å la seg blokkere.

Nok et formål er å tilveiebringe en rørtraktor som beveger seg raskere og med høyere grad av nøyaktighet enn eksisterende enheter.

Videre vil enheten, i forhold til dens størrelse, tilveiebringe en høyere grad av trekkraft og til og med tilveiebringe trekk av interpolasjon.

Dette oppnås med en rørtraktor ifølge de vedlagte patentkrav.

I henhold til oppfinnelsen er rørtraktoren utstyrt med rotasjonssymmetriske hjul med en bred og en smal ende, det vil si koniske eller koppformete og som er montert på hjularmer ved hjulenes brede ende.

Fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen inkluderer hjul laget av mykt materiale med elastiske egenskaper og sammenstilling av to hjul "rygg mot rygg" på hver hjularm.

Kort omtale av tegningene

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i detalj med henvisning til de vedlagte tegninger, hvor: Figur 1 er en perspektivtegning som viser en rørtraktor ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 2 viser rørtraktoren fra figur 1 med ett hjul fjernet, for å vise detaljer av monteringsdeler. Figur 3 viser en imaginær overflate som omskriver rørtraktoren ifølge oppfinnelsen.

Figur 4 viser en rørtraktor som passerer en T-forgrening i en rørledning.

Detaljert beskrivelse

Figur 1 viser en utførelsesform av oppfinnelsen når den passerer et bend i en rørledning. Rørtraktoren omfatter et chassis 1 med en første hjulmontasje 2a montert ved én ende og en andre hjulmontasje 2b montert i den andre ende. Figur 1 viser en utførelsesform av oppfinnelsen når den passerer et bend i en rørledning. Traktoren inkluderer et chassis 1 med en første hjulmontasje 2a montert i én ende og en andre hjulmontasje 2b montert i andre enden. Hver hjulmontasje 2a, b inkluderer et nav 3a, b (fig. 2) som bærer et antall hjularmer 4 som rager ut som eiker fra hvert nav. På hver hjularm 4 er det montert minst ett fritt roterbart hjul 5. Motordrev inne i chassiset er innrettet til å rotere hjulmontasjene i motsatte retninger for å drive rørtraktoren fremover i røret. Hvert hjul 5 er et rotasjonssymmetrisk legeme med en bred og en smal ende. Dette betyr av hjulet kan være formet som en trunkert (avkortet) kone, en halv ellipsoide eller en kopp. Hjulene vist i figur 2 er formet som halv-ellipsoide kopper. Hjulene bør fortrinnsvis være laget av et elastisk materiale. Denne spesielle design av hjulene virker til å fordele trykket og øke hjulets kontaktflate med rørveggen, men på en forsiktig måte som hindrer skade på røret.

For å oppnå slike egenskaper, kan hjulene med fordel være laget av et elastisk polymermateriale. Polymermaterialet kan vøre skummet. Materialet kan også være en kompositt med forsterkende fibre eller korn av et hardt materiale for å forbedre friksjonen mot rørveggen. For å forbedre de deformerbare egenskaper, kan hjulene inkludere boringer langs sine senterakser eller eiker fra en navdel av hjulet til en perifer del av hjulet. Hjulet kan også være laget av et hardere materiale formet som en kopp. I tilfelle hjulet er laget av et skummateriale, kan det omfatte et ytre skall av en bestandig og slitesterk polymer. Overflaten av hjulet kan også ha spesifikk profil for å forbedre dets mekaniske egenskaper spesielt med hensyn til friksjon.

Hjulene 5 er montert på tapper 6 (fig. 2) som sitter på hver hjularm 4. Hjulene 5 kan være festet til hjularmene 4 med hurtigutløsende mekanisme. Som et alternativ kan slik hurtigutløsende mekanisme kople hjularmene til navet. Slik mekanisme vil være praktisk ute i feltet hvor en operatør kan ha behov for å skifte hjul i avhengighet av foreliggende betingelser, så som ulike rørdiametre, om det er skarpe bend i rørledningen eller om rørledningen er dekket med glatt belegg.

Når de er deformert vil hjulene ha et større "forspor" mot rørveggen. Som følge av de store fotspor vil hvert hjul bidra til en større trekkraft mot rørveggen. Med denne fremdriftsmetode vil trykket mot sideveggen øke proporsjonalt med behovet for økt trekkraft. Til tross for at den tilgjengelige trekkraft vil øke sammenlignet med rørtraktorer ifølge kjent teknologi, vil de myke hjulene hindre skade på rørveggen.

En annen fordel ved denne type hjul er at som følge av det større fotspor, vil de kreve mindre forspenning mot den indre rørvegg. I sin tur vil dette redusere den totale mengde energi som kreves for å drive traktoren.

I figur 1 er hver hjulmontasje vist med to hjul montert på hver arm, rygg mot rygg. Denne måte å montere hjulene på vil utgjøre en stor fordel når rørtraktoren passerer bend i rørledninger, siden det ikke er noe monteringsutstyr på den smale ende av hvert hjul som kan komme i kontakt med rørveggen. Imidlertid kan traktoren bli betjent med bare ett hjul montert på hver hjularm. Dette vil gi mindre trekkraft enn med doble hjul, men kan i mange tilfeller være en tilstrekkelig løsning, som er både økonomisk og kraftbesparende.

Hvis traktoren ifølge foreliggende oppfinnelse blir brukt i rørledninger med skarpe bend, må hjulmontasjen gis en spesifikk design i hvilket en imaginær omhylling som omgir hjulene, har form av en mer kompakt ellipsoide eller kule. I tilfelle traktoren skal benyttes kun i relativt rette strekninger, kan omhyllingen være sylindrisk. I det generelle tilfelle kan hjulomhyllingen sies å ha form av ellipsoide. Det skal bemerkes at denne imaginære omhylling omgir hjulene slik de blir presset mot rørveggen og deres form er tilsvarende deformert. Dette er illustrert i figur 3. De sorte felter 7 er fotspor eller overflateareal som er opptatt av hvert hjul på rørveggen. De grå kuler er imaginære kuleformede "omhyllinger" som omgir hver hjulmontasje 2a, b.

Figur 4 viser at rørtraktoren ifølge oppfinnelsen har evnen til å passere et T-stykke uten å kjøre seg fast. Dette skyldes den spesielle fordeling av kontaktpunkter mot rørveggen.

For ytterligere å øke fleksibiliteten til rørtraktoren kan hver hjularm være elastisk, for eksempel formet som en flat fjær. Alternativt kan hver arm være hengsle til navet og belastet med en fjær og/ eller hvert hjul kan være festet til armen i en fjær. Et hengsel som nevnt kan også omfatte en skjærpinne som tillater armen å bli foldet mot chassiset i tilfelle traktoren skulle kjøre seg fast i røret. I et slikt tilfelle kan trekk i "navlestrengen" utløse brudd i skjærpinnen.

I utførelsesformen vist i figur 1 er armene montert fast til selve chassiset, det vil si slik at de gir hjulene en fast vinkel i forhold til aksen av chassiset (og rørledningen). Denne vinkelen bestemmer utvekslingsforholdet for innretningen, det vil si hastighet pr. omdreining av hjulmontasjen og trekkraften (eller snarere trekkmomentet).

I en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen er armen roterbart montert på navet. Da kan armen være fri til å rotere med en begrenset vinkel og tilpasse seg til røret. I tillegg eller som et alternativ til dette, kan vinkelen være regulerbar, enten ved bruk av en egnet mekanisk monteringsenhet som gir operatøren anledning til å stille hjulene med en hensiktsmessig vinkel for den aktuelle oppgave før traktoren blir sendt inn i rørledningen, eller ved å inkludere et fjernkontrollert motordrev i navet som tillater regulering når traktoren beveger seg i rørledningen.

Oppfinnelsen favner imidlertid et apparat uten justeringsmuligheter eller fjærer noe som gir en svært robust konstruksjon. Det elastiske materialet i hjulene vil absorbere diametervariasjoner eller overflatevariasjoner i veggen av rørledningen.

Claims (15)

1. Intern rørtraktor omfattende et chassis(l) med en akse, et første hjularrangement (2a) montert i en første ende av chassiset (1), et andre hjularrangement (2b) montert i en andre ende av chassiset (1), idet hvert hjularrangement (2a, 2b) omfatter et nav (3), et antall hjularmer (4) med hjul (5) som har en spinnakse som står med en skrå vinkel i forhold til aksen av chassiset (1), midler for å rotere første (2a) og andre hjularrangement (2b) i motsatte retninger, karakterisert ved at hvert hjul (5) er formet som et rotasjonssymmetrisk legeme med en bred ende og en smal ende, idet hvert hjul (5) er fritt roterbart og ved sin brede ende ensidig montert til en hjularm (4).

2. Rørtraktor i samsvar med patentkrav 1, idet hjulene (5) er montert på tapper (6) i par på hver hjularm (4) med deres brede ender vendende mot hverandre.

3. Rørtraktor i samsvar med patentkrav 1, idet hjulene (5) er anordnet på hvert hjularrangement (2a, 2b) slik at generatrisene av hjulene (5) kan bli omskrevet av en imaginær elliptisk omhylling (7).

4. Rørtraktor i samsvar med patentkrav 3, idet omhyllingen (7) er sfærisk.

5. Rørtraktor i samsvar med patentkrav 1, idet hjulene (5) er laget av et fleksibelt materiale med iboende fjærende egenskaper.

6. Rørtraktor i samsvar med patentkrav 5, idet hjulene (5) inkluderer en kjerne og et ytre sjikt av materiale med forskjellig mekanisk karakteristikk.

7. Rørtraktor i samsvar med patentkrav 5, idet hjulene (5) har et antall lineære hull anordnet rundt spinnaksen.

8. Rørtraktor i samsvar med patentkrav 5, idet hjulene (5) er produsert av én eller flere polymerer og videre omfatter minst ett forsterkende element av polymer eller metall.

9. Rørtraktor i samsvar med patentkrav 5, idet hjulene (5) har overflater med mønster som øker friksjonen mot veggen av en rørledning.

10. Rørtraktor i samsvar med patentkrav 1, idet hjularmene (4) er fleksible.

11. Rørtraktor i samsvar med patentkrav 1, idet den videre omfatter fleksible elementer som forbinder hvert hjul (5) med hjularmen (4).

12. Rørtraktor i samsvar med patentkrav 1, idet den videre omfatter fleksible elementer som forbinder hver hjularm (4) med et nav (3) i nevnte hjularrangement (4).

13. Rørtraktor i samsvar med patentkrav 1, idet den videre omfatter en hurtigkoplingsmekanisme for å montere hjul (5) på hjularmene (4).

14. Rørtraktor i samsvar med patentkrav 1, idet den videre inkluderer midler for å regulere vinkelen mellom spinnaksen og chassiset (1).

15. Rørtraktor i samsvar med patentkrav 1, idet den videre omfatter skjærpinner som forbinder hjularmene(4), hjularrangementet (2a, 2b) og/ eller til hjulene (5).