NO333542B1 - Rorledningspigg - Google Patents

Abstract

En anordning for bevegelse langs en rørledning som har fluid strømmende gjennom den omfatter innretninger for ekstrahering av kraft fra nevnte fluidstrøm (18) og bruk av den kraften for å flytte anor dningen gjennom rørledningen mot fluidstrømmen (52-62). Anordningen er ordnet i en serie av koblede moduler.

Description

Denne oppfinnelse vedrører pigger for bevegelse gjennom rørledninger, gjennom hvilke fluid strømmer eller er tiltenkt å strømme, for å utføre inspeksjon, rengjøring og annet vedlikehold.

Rørledningspigger er alminnelig kjent og mange ulike konfigurasjoner derav er i bruk og et enda høyere antall av konfigurasjoner har blitt foreslått. Et vanlig kjennetegn ved kjente pigger er behovet for en navlestrengledning. En slik ledning brukes vanligvis på den ene side for å tilføre kraft til piggen og å kontrollere dens bevegelse og kan på den andre side også brukes for å returnere data til operatøren, for eksempel et visuelt bilde av innsiden av røret.

For kontinuerlig vedlikehold er det, når en rørledning har blitt satt i drift, vanligvis upraktisk å stoppe fluidstrømmen gjennom røret og normalt er det derfor nødvendig for piggen å virke mens fluidet strømmer. Mens det er fordelaktig med dette i en retning av piggens bevegelse, for eksempel å utplassere piggen, ved å tillate den å bli brakt fremover av fluidstrømmen; når det er påkrevd at piggen beveges i den andre retning, er det nødvendig å drive piggen mot strømmen. Dette oppnås vanligvis ved å forsyne piggen med en motor som er kraftig nok til å drive den mot det foroverrettede trykk av strømmende fluid.

Valget med å utstyre en pigg med batterier for å drive en slik motor vil nesten alltid være upraktisk på grunn av deres vekt og den mengde kraft som ville trenges.

WO 00/63606 Al vedrører en pigg som beveges gjennom en rørledning for utførelse av inspeksjon, rengjøring og annet vedlikehold, der piggen er utformes for å kunne drives gjennom rørledningen ved hjelp av fluidstrømningens kraft.

Det er et mål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret pigg og når sett på fra et første aspekt, tilveiebringer oppfinnelsen en anordning for bevegelse langs en rørledning som har fluidstrømning gjennom seg, hvor nevnte anordning omfatter innretninger for å trekke ut kraft fra nevnte fluidstrøm og bruke nevnte kraft for å bevege anordningen langs rørledningen mot fluidstrømmen.

Ovenstående mål oppnås ifølge den foreliggende oppfinnelsen med en anordning for bevegelse langs en rørledning som angitt i det selvstendige krav 1, der ytterligere utførelser av oppfinnelsen er definert i de uselvstendige kravene og beskrivelsen nedenfor.

Således vil det ses at i overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en pigg eller tilsvarende anordning som utnytter kraften tilgjengelig i det strømmende medium for å drive anordningen langs rørledningen mot fluidstrømmen. Dette tillater anordningen å bli brukt i rørledninger i hvilke fluid fremdeles er strømmende, mens behovet for å forsyne den med en ekstern kraftkilde for å drive den, reduseres eller elimineres.

En slik anordning vil være fordelaktig selv om den likevel var forsynt med en navlestrengledning siden den vil redusere behovet for tilførsel av kraft langs ledningen. Foretrukket er likevel at anordningen er tilpasset for å trekke ut all kraft som er nødvendig for å bevege anordningen mot fluidstrømmen uten å kreve tilførsel av ytre kraft.

En navlestrengledning kunne fremdeles bli brukt for å kommunisere med anordningen siden en lettere ledning kan bli fremskaffet enn om den også leverer kraft. Mest foretrukket har imidlertid anordningen ikke en navlestrengledning og kan derfor være helt uavhengig. Det vil bli satt pris på at dette drastisk kan forenkle dens bruk og videre fjerne enhver hindring av dens bevegelsesområde hvilket ellers kunne ha blitt påtvunget av et festetau slik som en navlestrengledning. Hvor anordningen er påkrevet å sende informasjon i sanntid, omfatter den foretrukket innretninger for trådløs overføring av nevnte data, for eksempel radiooverførende midler.

Man kan forestille seg mange ulike mekanismer for bevegelse av anordningen mot fluidstrømmen. En propell eller jetdrift kan for eksempel bli benyttet. Foretrukket er likevel at anordningen er innrettet til å krype langs kanten av rørveggen. Et slikt arrangement er nytt og oppfinnerisk i sin egen rett og når derfor sett fra et annet aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en anordning for bevegelse langs en rørledning, der nevnte anordning omfatter innretninger for kryping langs den innvendige overflate av rørledningen.

Foretrukket er en slik anordning innrettet til å krype mot fluidstrømmen i rørledningen, mest foretrukket ved bruk av kraft trukket ut fra nevnte fluidstrøm, som i overensstemmelse med det første aspekt av oppfinnelsen.

I den mest foretrukne utførelsesform omfatter anordningen to sett av bevegelige ben relativt til hverandre, benene er valgbart inngrepbare med den indre overflaten av en rørledning.

Benene kan være av enhver egnet form, men omfatter i foretrukne utførelser en fotdel tilpasset til å berøre rørveggen hvori fotdelen er formet til å omfatte en del av en logaritmisk spiral sentrert på den dreibare aksen av benet. Dette trekk er fordelaktig da det tillater at det opprettholdes en vesentlig konstant vinkel mellom røraksen og en linje gjennom kontaktpunktet av fotdelen og rørledningen og dreieaksen til benet, selv om det indre profilet til røret forandres eller er ujevnt som forårsaker kontaktpunktet å beveges langs fotdelen. Dette hjelper å avverge skliing av benet og er lignende med prinsippet brukt i noen fjellklatrende hjelpemidler for å stoppe plutselige fall. Ytterligere detaljer av søknaden med logaritmiske spiraler med gripeanordninger innenfor fagområdet klatrehjelpemidler kan for eksempel bli funnet i US 4645149.

Kontaktvinkelen henvist til ovenfor er valgt for å passe friksjonsvilkårene rådende i rørledningen. For eksempel hvor friksjonen er høy, som i et tørt betongrør, kan en kontaktvinkel på bare 70 grader være tilstrekkelig. På den andre side i et rustfritt stålrør som transporterer olje, vil den tilgjengelige friksjon være mye lavere slik at en kontaktvinkel på så mye som 86 grader kan bli nødvendig for å unngå glidning. Kontaktvinkelen er derfor foretrukket mellom 70 og 86 grader. For eksempel kan kontaktvinkelen være mellom 70 og 85 grader. I et særlig eksempel er kontaktvinkelen omtrent 78, 5 grader.

Foretrukket er benene operert av en veivmekanisme drevet av fluidstrømmen. Mest foretrukket omfatter en slik mekanisme et veivhjul, hvilkens akse er perpendikulær til hovedaksen av anordningen. I noen planlagte utførelser er eksentrisiteten til veiven justerbar. Dette tillater dens mekaniske kraftforsterkning å bli justert for å tilføre større eller mindre kraft til benene (med en omvendt effekt av den gjennomsnittlige hastigheten av bevegelsen av benene). Slik justering kan være manuell, for eksempel med en enkelt bolt holdt i den krevde posisjon langs en slisse. Alternativt kunne en motordrevet mekanisme bli tilveiebrakt, hvilken ville tillate fjernstyrt drift - for eksempel i sanntid mens piggen var i drift i en rørledning.

Foretrukket omfatter anordningen innretninger for utplassering av benene når krevd, for eksempel etter mottagelse av et passende signal. Et slikt signal kunne for eksempel bli frembrakt fjernstyrt eller kunne bli frembrakt om bord på anordningen på grunnlag av tilbakelagt distanse, forløpt tid, nådd landemerke etc. I noen foretrukne utførelser er benene fjærende forbelastet i deres utfoldede stilling, utplasseringsinnretningene omfatter frigjørbare sperreinnretninger for holding av benene i deres tilbaketrukne posisjoner slik at benene kan bli foldet ut ved frigjøring av sperren.

I en alternativ samling av utførelser er en eller flere aktuatorer tilveiebrakt for å folde ut og/eller trekke inn benene. Dette ville tillate gjentatte reiser gjennom røret uten å måtte re-sperre benene manuelt.

Benene er foretrukket koblet sammen slik at de kan foldes ut som ett. For eksempel kan en slik kobling ta form som en mekanisme lignende på den som finnes i paraplyer. Dette er fordelaktig da det bare kreves en enkel sperre og/eller aktuator.

Innretningene om bord på anordningen for flytting av anordningen mot fluidstrømmen kunne bli ordnet å virke på elektrisk effekt avledet fra det strømmende fluid. Dette kunne være fordelaktig når andre kraftforsyninger også er tilgjengelige, for eksempel for reserveformål, eller når elektrisk effekt er nødvendig for å operere annet utstyr i anordningen. I nåværende foretrukne utførelser er flytteinnretningene imidlertid drevet mekanisk av det strømmende fluid. Et slikt arrangement er vurdert å være mer pålitelig og mindre kostbart å implementere og er også generelt mer effektivt siden det unngår behovet for dobbel omdanning av effekten.

Anordningen kan brukes bare for passiv inspeksjon av innsiden av rørledningen, hvilket kunne være en visuell inspeksjon eller enhver form for måling, sånn som ultralyd, mikrobølge, magnetisk etc. Foretrukket omfatter imidlertid anordningen ett eller flere verktøy. Tilveiebrakt verktøy vil avhenge av den spesielle anvendelsen. I noen foretrukne utførelser er anordningen utstyrt med innretninger for fjerning av avleiringer på innsiden av rørledningsveggen. For eksempel kunne børster, skrapere eller andre passende redskaper tilveiebringes. Noen former for verktøy kunne anordnes for å operere helt passivt mens anordningen passerer langs rørledningen. Ofte vil det imidlertid være nødvendig å tilveiebringe aktive verktøy slik at de opererer effektivt. Selv om separate kraftkilder slik som et batteri ville være mer fornuftig løsning for å operere slike verktøy enn for å drive anordningen. Foretrukket omfatter anordningen aktivt opererbare verktøy, som også er drevet av kraft trukket ut fra det strømmende fluid. Dette konsept er virkelig nytt og oppfinnerisk i seg selv og derfor, når sett fra et tredje aspekt tilveiebringer oppfinnelsen en anordning for bruk i en rørledning som har strømmende fluid langs seg, hvor nevnte anordning omfatter innretninger for uttrekking av kraft fra nevnte fluidstrøm og bruk av nevnte kraft for å drive ett eller flere verktøy tilveiebrakt på anordningen.

Foretrukket er vanlige innretninger for uttrekking av kraft fra fluidstrømmen brukt for å drive verktøyet eller verktøyene i tillegg til å flytte anordningen mot strømmen.

I overensstemmelse med oppfinnelsen kan anordningen være helt selvforsynende. For eksempel i noen foretrukne utførelser er den innrettet å beveges en forhåndsbestemt distanse langs rørledningen før den returnerer. Alternativt kan anordningen være følsom ovenfor en eller annen ytre merking tilveiebrakt på innsiden eller utsiden av rørledningen.

I andre utførelser er anordningen imidlertid tilveiebrakt med innretninger for å motta kontrollsignaler sendt langt borte fra. En slik innretning kan for eksempel omfatte en radiofrekvensmottaker. Dette kan tillate større kontroll og fleksibilitet for bruk av anordningen.

Det er godt mulig å tilveiebringe en radiomottaker eller lignende med sin egen kraftforsyning i form av et batteri eller tilsvarende. I noen utførelser omfatter anordningen imidlertid en dynamo for generering av elektrisk kraft fra det strømmende fluid for å drive elektrisk utstyr, for eksempel ovennevnte radiomottaker om bord på anordningen. Annet elektrisk utstyr kan tilveiebringes slik som radiosender for sending av data fra anordningen, innretninger for lagring av data, innretninger for registrering av data for senere analyser, innretninger for bearbeiding av samlede data og innretninger for kontrollering og grensesnitt med sensorer, verktøy etc. på anordningen.

Anordningen kunne ta form av en integrert enhet men foretrukket omfatter den en flerhet av moduler. Dette er fordelaktig idet det tillater spesielle konfigurasjoner av anordningen å bli utformet for å passe særlige anvendelser. Alle av de ovennevnte trekk av anordningen er foretrukket tilveiebrakt i separate, uavhengige moduler for på den måten å tillate dem å bli selektivt brukt for særlige anvendelser som forlangt.

Minst noen av modulene er foretrukket koblet til hverandre på en slik måte å overføre mekanisk drift mellom dem. Ved følgelig å tilveiebringe en modul for å trekke ut kraft fra det strømmende fluid og å omdanne det til mekanisk drift - for eksempel en turbin - kan slik uttrekt kraft bli brukt av andre moduler, uten hensyn til deres rekkefølge i den foretrukne utførelse. Dette er også nytt og oppfinnerisk i seg selv og følgelig når sett fra et fjerde aspekt av oppfinnelsen, tilveiebringes en anordning for bevegelse langs en rørledning, hvor nevnte anordning omfatter en flerhet av moduler koblet til hverandre på en slik måte som å tillate mekanisk drift mellom dem.

Modulene kan opprettholde en fast aksial avstand fra hverandre. I noen foretrukne utførelser er imidlertid modulene innrettet til å beveges aksialt med hensyn til hverandre. I et spesielt foretrukket eksempel av dette er den relative aksiale bevegelse brukt å iverksette de to sett av ben bevegelige relativt til hverandre som tillater anordningen å krype langs røret i overensstemmelse med foretrukne utførelser av oppfinnelsen. Dette ville for eksempel ha en første modul eller gruppe av moduler innbefattende et første sett av ben og en andre modul eller gruppe av moduler innbefattende et andre sett av ben, hvori de første og andre moduler eller grupper er bevegelige relativt til hverandre.

Foretrukket omfatter anordningen innretninger for selektivt å øke og minke dens motstand mot fluid strømmende over den. Slike innretninger kan derfor bli brukt for å redusere motstanden mens anordningen blir drevet mot fluidstrømmen men kan øke motstanden for å maksimere skyvekraften på anordningen når den er båret fremover med strømmen.

Anordninger beskrevet heri kan bli brukt i rør førende ethvert fluid - væske eller gass - for eksempel olje, vann, slam, slurry, naturgass.

Visse foretrukne utførelser av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet bare som et eksempel med henvisning til de medfølgende tegninger i hvilke: Figur 1 er et perspektivriss av en pigg i samsvar med foreliggende oppfinnelse; Figur 2 er et nærbilde av turbinmodulen på figur 1; Figur 3 er et enderiss av kroppen til turbinmodulen;

Figur 4 er et perspektivriss av turbinkomponenten:

Figur 5 er et nærbilde av girmodulen på figur 1; Figur 6 er et nærbilde av krypemodulen på figur 1; Figur 7 er et enda større riss som viser ett av krypebenene; Figur 8a til 8e er sideoppriss av gir- og kraftmoduler som viser hvordan piggen kryper fremover en rørledning mot fluidstrømmen; Figur 9 er et nærbilde av kontrollmodulen; Figur 10 viser nærbildesnitt av motstandsmodulen og krypemodulen under bevegelse med fluidstrømmen; Figur 11 er et riss lignende på figur 10 mens krypende mot fluidstrømmen; Figur 12 er et nærbilde av verktøymodulen i front av modulen; Figur 13 er et snitt av en alternativ verktøymodul; Figur 14 er et snitt lignende figur 1 som viser piggen med passerende bend i en rørledning.

Idet figur 1 først skal beskrives, kan et perspektiv av en pigg i overensstemmelse med oppfinnelsen som kan bevege seg langs en rørledning slik som en industriell vannrørledning for å fjerne avleiringer fra innsiden av veggen derav ses, selv om lignende anordninger for eksempel også kunne bli brukt i andre rørledninger slik som de for olje eller gass.

Fra fronten til piggen kan en verktøymodul 2, en motstandsmodul 4, en turbinmodul 6, en girmodul 8, en krypemodul 10, og en kontrollmodul 12 på baksiden ses. Hver av disse moduler vil bli beskrevet i større detalj med henvisning til figur 2 til 12.

Turbinmodulen 6 vil nå beskrives med henvisning til figurene 2, 3 og 4. Turbinmodulen 6 omfatter et generelt sylindrisk hult legeme 14. To rader av periferifordelte hjul 16 er montert ved de to endene av sylinderen for å rage ut normalt fra legemet 14. Hjulene 16 er derfor i inngrep med innsiden av rørledningsveggen (ikke vist) under bruk. Hjulene er montert for å være fritt roterbare, tillatende slik at modulen 2 som et hele tillates å gli fritt langs rørledningen. Figur 2 viser en del av modulen kuttet vekk for å tillate innsiden derav å bli sett.

Et turbinelement 18 er roterende montert langs aksen av modulen 2 ved akselkoblinger 20, 22 ved hver ende som er tilknyttet til modullegemet 14 ved å være integrert formet med vinklede eiker 24. Som det ses mest klart på figur 4, omfatter turbinmodulen 18 et sett med periferifordelte blader 26 omsluttet av et ringformet deksel 28. Bladene 26 er festet til en aksel 30 som har universalkoblinger 32 på begge ender.

Det vil også bli sett at stikkende aksialt utover fra akselkoblingsdel 26 på begge ender er kuleseter 34 for å tillate en kule- og leddkobling til to nærliggende moduler 4, 8 å bli laget på en slik måte at universalleddene 32 omsluttes mellom deres respektive aksler. Som angitt på figur 2 er turbinelementet 18 ordnet for å rotere mot klokken når sett fra strømningsretningen.

Figur 5 viser girmodulen 8. Denne modul omfatter også et generelt sylindrisk hus 14 med hjul montert normalt derpå på motsatte ender. På samme måte, på den forreste ende av modulen støtter vinklede eiker 24a en akselkobling 22. En forskjell å merke seg fra forrige modul er imidlertid at akselmonteringen 22 er formet med et sfærisk foroverutspring (ikke synlig på figur 5) som er mottatt i hylsen 34 av turbinmodulen. Ved bakerste ende av modulen støtter ikke eikene 24b en akselkobling men er tilknyttet til en bakoverrettet utspring hylse 34 for mottak av et sfærisk fremspring 36 av neste modul (krypemodulen 10).

Akselkoblingen 22 i front av modulen mottar en stump aksel 38 som er forsynt med et konisk pinjong gir 40 ved den bakre ende. Selv om den ikke er synlig på figur 5 er fremre ende av den stumpe akselen 38 forsynt med en universalkobling som er festet til universalkoblingen 32 av turbinelementet 18 vist på figur 4.

Et konisk dreietannhjul 42 er montert med rett vinkel til aksen av den koniske pinjong og av modulen som et hele for på den måten å gripe inn med pinjong 40.

Det koniske tannhjul 42 har et eksentrisk plassert nav 44 ragende ut normalt fra dets frontside som mottar nåløyet av et veivelement 46. På den andre ende av den bøyde aksel av veivelementet 46 er et åk 48 som er dreibart koblet til en glidende kobling 50 på den neste modul 10. Den glidende kobling 50 er beskrevet i større detalj med henvisning til figur 6.

Girmodulen overfører derfor rotasjonsbevegelsen av den stumpe aksel 38 om aksen til modulen til en nedgiret rotasjonsbevegelse tverrgående til hovedaksen som igjen er omdannet i en frem- og tilbakegående lineær bevegelse av den glidbare kobling 50 av den neste modul 10 av et veivelement 46.

I utførelsen vist på tegningene er navet 44 som fester veivelementet, festet til yttersiden av tannhjulet 42. Imidlertid kan man forestille seg ytterligere utførelser i hvilke forbindelsespunktet mellom veivelementet og tannhjulet er justerbart. Dette vil tillate at et valg kan gjøres mellom en mindre, men mer kraftig veivbevegelse eller en større men mindre kraftig veivbevegelse for et gitt girdreiemoment. Slik tilpasning kunne være manuell, for eksempel med en enkel bolt holdt i den påkrevde posisjon langs en slisse. Alternativt kunne en motordrevet mekanisme bli tilveiebrakt, hvilket ville tillate fjernstyrt operasjon, for eksempel i sanntid mens piggen var i drift i en rørledning. Dette ville være nyttig ved å tillate en større krypekraft å bli anvendt i tilfellet piggen ble fast.

Krypemodulen 10 er vist på figur 6. Denne modul har ikke en kropp eller hjul, men omfatter heller to sett av ben 52, 54 omkring en felles aksel 56. Den venstre side av denne figur vil bli sett å tilsvare høyre side av den foregående figur. Derfor kan det sfæriske fremspring 36 festet til akselen 56 og mottatt i skålen 34 av girmodulen 8 bli sett. Et lignende sfærisk fremspring 36 er fremskaffet ved den andre ende av akselen 56.

Det første sett av ben 52 omfatter fire likt fordelte benelementer 58 som er montert hengslet til et senternav 60. Senternavet 60 er formet integrert med tidligere nevnte glidekobling 50 slik at de to glir sammen langs akselen 56.

Det andre sett av ben 54 omfatter også fire likt adskilte benelementer 58 montert hengslet til et senternav 62. Navet 62 av det andre sett av ben 54 er imidlertid stivt tilknyttet til akselen 56 heller enn å være i stand til å gli langs den. Alle åtte av de uavhengige benelementer 58 er fjærende forbelastet til de radialt utadrettede fremspringende posisjoner vist på figur 6 ved respektive spiralfjærer 64. Dette tillater benelementene 58 å tilpasses ujevnheter i det indre profil av rørledningen, forårsaket for eksempel av grove toleranser, skitt, forkastninger, dårlig sveising og selvsagt planlagte rørbøyer i røret.

Selv om den ikke er vist, er en sperremekanisme tilveiebrakt i hver av de to senternavene 60, 62 for å holde benene 58 i deres inntrukne posisjoner mot kraften av fjærene 64 (se figur 11). Sperren er koblet til en aktuator (heller ikke vist) for å tillate den å bli utløst fjernstyrt når piggen har blitt fraktet av fluidstrømmen til det påkrevde sted for å tillate den å returnere. I en alternativ planlagt utførelse kan benene 58 bli trukket inn og spent ut fjernstyrt ved bruk av egnede aktuatorer. Dette ville tillate gjentatte turer gjennom røret uten å måtte fjerne piggen for å resperre benene manuelt.

En mer detaljert skisse av det første glidende sett av ben 52 er gitt på figur 7. Fra denne figur vil det bli sett at når benene er brukt, bringes de avrundede føtter 58a av de respektive ben i inngrep mot innsideveggen 66 av rørledningen. Den faktiske form av føttene 58a er en logaritmisk spiral sentrert på dreieaksen til det tilhørende ben. Dette opprettholder den passende vinkel av kontakt mellom føttene 58a og rørveggen 66 konstant (når målt parallelt til røraksen), uten hensyn til hvor langs undersiden av foten 58a kontakten er gjort. Den faktiske verdi av kontaktvinkelen påkrevd er avhengig av et antall faktorer innbefattende materialet av indre rørvegg og fluid strømmende i røret. For eksempel kan i et tørt betongrør en vinkel på 70 grader bli nødvendig for å forhindre slipp. Imidlertid kan i et rustfritt stålrør en vinkel på opptil 86 grader være nødvendig for å unngå slipp. Det burde være kjent at et lite mellomrom er vist i det øvre parti av figur 7 av hensyn til klarheten men i praksis er det direkte fysisk kontakt mellom undersiden av føttene 58a og rørledningsveggen 66. Føttene 58a kan tilveiebringes med et passende friksjonsbelegg slik som syntetisk gummi for å understøtte grepet. Synlig på figur 7 er også forbindelsen mellom åket 48 av veivelementet som kommer fra girmodulen 8, og den glidende kobling 50. Særskilt, vil det bli sett at den glidende kobling 50

omfatter en hylse 68 formet integrert med navet 60 av det glidende sett av ben 52 og et ovalformet oscillerende element 70. De to armer av åket 48 er festet til de buede

ender av det oscillerende element 70 med respektive dreietapper 74. Den relative bevegelse mellom disse komponenter som tillates av dette arrangement kan bli sett klarere på figurer 8a til 8e.

Figurer 8a til 8e viser en delvis avskåret skisse av girmodulen 8 og krypemodulen 10 av piggen. Figur 8a viser de to modulene i en utgangskonfigurasjon med veiven 46 ved fremste utstrekning av dens bevegelse. Strømningen av fluid i røret er fra høyre til venstre men piggen er forhindret fra å bli transportert med strømmen av de to settene av ben 52, 54 i friksjonsinngrep med innsideveggen av rørledningen 66.

Idet det henvises til figur 8b, forårsaker strømningen i rørledningen 66 turbinelementet i turbinmodulen 6 å rotere, som igjen driver akselen 38 ved den fremste ende av girmodulen for å drive veivtannhjulet 42 i en retning med urviseren. Dette er overført til en lineær drivbevegelse av veiven 46 for å dytte den glidende kobling 50 og derfor det glidende sett av ben langs akselen mot det stasjonære sett av ben 54. Den observerte helning av veivelementet er besørget av det oscillerende element 70.

Denne prosess er fullført på figur 8c når veiven 46 er i sin bakerste posisjon med to sett av ben 52, 54 tilnærmelsesvis tilstøtende hverandre. Det vil bli sett at gjennom hele denne del av bevegelsen, forblir piggen samlet i sin opprinnelige posisjon. Idet den med urviseren roterende bevegelse av veivtannhjulet 42 fortsetter, utøver imidlertid veiven 46 en kraft forover på det glidende sett av ben 52. Friksjonen mellom føttene 58a på det glidende sett av ben 52 og innsideveggen av røret 56 forhindrer dem imidlertid fra å bli dratt forover igjen og derfor drar den reaksjonære kraft girmodulen og således alle modulene av piggen bakover. Dette kan bli sett på figur 8d.

Prosessen fortsetter inntil veiven 46 igjen når den fremste utstrekning av dens bevegelse og de to sett av ben 52, 54 en gang til er ved deres maksimale deling som vist på figur 8e. Ved å sammenligne figur 8a og 8e, vil det bli sett at konfigurasjonen av modulene er den samme i hver, men at på figur 8e har hele piggen blitt flyttet bakover mot strømningen i rørledningen. Idet strømningen derfor fortsetter å dreie turbinen og følgelig veivtannhjulet 42, er hele piggen gradvis flyttet mot strømningen i en rekke av trinn.

Figur 9 viser kontrollmodulen 12 som er lokalisert bak krypemodulen 10. Felles med flere av de andre moduler omfatter kontrollmodulen et generelt sylindrisk legeme 14' med hjul 16 rundt sine to ender. Legemet 14' avviker litt fra de andre modulene idet det definerer en åpning 76 delvis langs dens lengde. Felles med andre moduler, er to aksialt adskilte sett av vinklede eiker 24 tilveiebrakt. I denne modul 12, støtter eikene 24 et sigarformet senterlegeme 78. Ved dets fremre ende definerer senterlegemet 78 en holder 80 for å motta det sfæriske fremspring 36 på baksiden av den krypende modul 10 for å forme et kuleledd. Den andre ende av senterlegemet 78 er ganske enkelt lukket siden styremodulen 12 er den siste modul i piggen.

På innsiden av senterlegemet 78 er det en elektronisk datapakke og kontrollenhet 82 som omfatter mikroprosessorer, for å kontrollere driften av piggen. Fleksible kabler (utelatt for klarhet) forbinder kontrollenheten til de andre moduler. Kablene forløper langs senteraksene av de modulene 4, 10 som ikke har roterende deler og langs ytterhuset av de modulene 6, 8 som har roterende deler. Naturligvis er kablene tilstrekkelig fleksible og/eller slakke for å tillate modulene å dreie i forhold til hverandre. For eksempel kan kablene være helisk viklet for å tillate dem å bli strukket elastisk.

En fjæret hjulmedfølger 84 rager ut gjennom åpningene 76 i legemet av modulen i et plan inkluderende aksen til modulen. En fjærende forbelastet arm 86 holder hjulet 84 mot innsiden av rørledningen (ikke vist på denne figuren). Et odometer 88 måler rotasjonen til hjulet 84 og omdanner dette til et elektrisk signal som sendes til en datapakke 82. Dette tillater distansen som piggen har beveget seg langs rørledningen å bli målt. Denne informasjon tillater piggen å beregne dens posisjon langs rørledningen. Dette kunne bli sendt til en operatør eller bli brukt til å bestemme når å reversere bevegelsen om en forhåndsbestemt reisedistanse er programmert.

Driften av motstandsmodulen 4 vil nå bli beskrevet med referanse til figur 10 og 11. Den samlede form av resistansemodulen 4 er den samme som de andre modulene, idet den omfatter et tilnærmet sylindrisk hult legeme 90 med periferisk monterte hjul 16 rundt dens to ender. Imidlertid, i stedet for å ha vinklede eiker som i noen av de andre modulene, rager en serie av periferisk adskilte vegger aksialt ut mellom den indre vegg av legemet 90 til aksen av modulen 4, hvor de til sammen definerer en boring langs lengden av modulen som mottar en aksel 94 deri. Radiale vegger deler det innvendige rom av modulen 4 inn i en serie av kileformede kanaler.

Halvveis langs hver av disse kanaler er tilveiebrakt en korresponderende vifteformet klaff 96, hvor en kan bli sett på figur 10 på grunn av den gjennomskårede seksjon av veggen. Hver klaff 96 er dreibar om en akse forløpende radialt fra hovedaksen til modulen. Derfor, når klaffene 96 er i posisjonen vist på figur 10, er strømningen av fluid gjennom aksiale kanaler i modul 4 vesentlig hemmet. I kontrast til dette er strømningen av fluid gjennom modulen 4 vesentlig uhemmet når klaffene 96 er dreid gjennom 90 som vist på figur 11. Derfor kan posisjonene til klaffene 96 kan bli brukt for å kontrollere motstanden av modulen 4 i fluidet i rørledningen som strømmer gjennom den. Som vil være tydelig, er konfigurasjonen vist på figur 10 brukt når piggen er å bli brakt forover gjennom rørledningen med fluid strømmende mens konfigurasjonen vist på figur 11 er brukt når piggen er blitt drevet mot retningen av fluidstrømmen.

I en alternativ utførelse (ikke vist) kan en enkel spjeldventil bli tilveiebrakt over en passasje gjennom modulen.

Bakre deler på figur 10 og 11 viser posisjonen av krypende ben 52, 54 korresponderende til respektive posisjoner av klaffene 96. På figur 10, hvor piggen er blitt båret med fluidstrømmen i rørledningen, er de to settene av ben 52, 54 sperret i deres inntrukne posisjoner for å tillate fri bevegelse av piggen langs rørledningen. På figur 11, når piggen er blitt drevet mot fluidstrømmen, er sperrene som holder de to sett av ben 52, 54 løsgjort, hvilket bringer benene i stilling under kraften av fjærene 64 mot innsiden av rørledningsveggen å tillate dem å krype mot veggen av rørledningen slik som det ble beskrevet med henvisning til figurene 8a til 8e.

Integrert formet med senterdelen av bakre kanter av vegger 92 av resistansemodulen 4 er et hult delvis sfærisk fremspring 98 som er mottatt i holderen 34 ved frontenden av turbinmodulen 6. Et lignende fremspring er formet ved frontenden av resistansemodulen 4 selv om dette ikke kan bli sett tydelig på figur 10 eller 11. Akselen 94 har universalkoblinger ved begge ender (ikke vist), hvilke er koblet ved bakre ende med universalkoblingen 32 av turbinelementet 18; og ved fremre ende med drivakselen av verktøymodulen 2, beskrevet under.

Den gjenværende modul er verktøymodulen 2 som vil bli beskrevet med henvisning til figur 12. Verktøymodulen 2 omfatter generelt to sett av blader 100 som er støttet på en senteraksel (ikke vist). Roterende mekanisk drift fra akselen 94 forløpende gjennom begrensningsmodulen 4 beskrevet ovenfor er omdannet til en frem- og tilbakegående translasjonsbevegelse av en kule eller krageakselmekanisme. Slikt et arrangement er veldig effektivt ved fjerning av hardere avleiringer fra innsideveggen av rørledninger. Passende verktøy er tilgjengelige fra Reinhart SA i Sveits. Figur 13 viser en alternativ utførelse av verktøymodulen 2, i hvilken en flerhet av radialt rettede børster 102 er tilveiebrakt, som er effektive for fjerning av mykere avleiringer.

En samlet operasjon av piggen vil nå bli beskrevet med henvisning til alle de tidligere beskrevne figurer. For det første er benene 58 manuelt trukket inn og sperret i den inntrukne posisjon og restriksjonsmodulen er konfigurert for å maksimere sin motstand mot strømningen av vann gjennom modulen ved å stenge klaffene 96. Piggen er da som vist på figur 10. Piggen innføres i en rørledning, slik som en rørledning for transportering av vann, ved en posisjon oppstrøms av hvor den er påkrevd å operere. Da de to sett av krypende ben 52, 54 er tilbaketrukket og klaffene 96 er stengt, tillater dette hele piggen å bli båret med av vannstrømmen til nedstrømsområdet av det forhåndsbestemte arbeidsområdet til røret. Når piggen har reist den korrekte distanse langs rørledningen i retning av fluidstrømmen som bestemt av kontrollmodulen 12 og i særdeleshet odometeret og målehjulet 84, sendes et signal av kontrollelektronikken i kontrollmodulen 12 til begrensningsmodulen 4 og krypemodulen 10 for å åpne klaffene 96 og å frigjøre krypebenene 52, 54, respektivt, som vist på figur 11. Dette medfører at piggen holdes i en stasjonær posisjon mot innsideveggen av rørledningen 66, mens vannet i røret tillates å strømme gjennom piggen. Vannet som strømmer gjennom piggen dreier turbinelementet 18 og forårsaker derved at dens aksel 30 roterer. Den roterende mekaniske drift overføres fra turbinmodulen 6 til girmodulen 8 ved hjelp av universalkoblingen 32 mellom de respektive aksler 30 og 38. De koniske pinjonger og veiv tannhjul 40, 42 omdanner dette til en perpendikulært roterende bevegelse av sistnevnte som deretter omdannes til en resiprokerende aksial lineær drift av veivelementet 46. Dette medfører de to sett av ben 52, 54 av den krypende modul 10 drar hele piggen i en rekke av trinn bakover mot vannstrømningen slik som beskrevet ovenfor med henvisning til figurer 8a til 8e.

På den samme tid er den roterende drift overført forover i piggen, fra turbinakselen 3.0 gjennom universalkoblingen 32 i front, via akselen 94 i restriksjonsmodulen 4, til verktøymodulen 2 for å vibrere bladene 100 frem og tilbake. Følgelig, da hele piggen kryper bakover arbeider bladene 100 for å rense rørledningen for enhver avleiring på innsideveggen 66. Dersom bare myke avleiringer forventes, kan et børsteverktøy som vist på figur 13 brukes i stedet.

Piggen kan bli brukt på samme måte i rette eller kurvede rørledninger på grunn av kule- og hylseledd og hvor det er egnet, universalkoblinger mellom hver av modulene. Et riss av piggen passerende et smalt bend er vist på figur 14. Beskrevne utførelser av oppfinnelsen er i stand til å passere bend som har en bøyeradius av bare tre ganger den interne diameter av røret.

Man forestiller seg faktisk utførelser som anvender prinsippene til oppfinnelsen, hvilke er i stand til å passere bend opp til to ganger så smale som disse - det vil si bare en og en halv ganger den interne diameter. Et viktig element av denne kapasiteten til å passere smale bend er den logaritmiske spiralform av føttene 58a. Dette tillater en vinkel mellom senteraksen og linjen som forbinder deres kontaktpunkt med veggen til dreieaksen å bli opprettholdt på rundt 78,5 grader, hvilket forhindrer slipp selv mens slike bend passeres. Dessuten er tidligere beskrevne veivdrivmekanisme fremdeles i stand til å drive benene rundt trange bend.

Det vil derfor bli satt pris på av en fagmann innenfor området at utførelsene beskrevet ovenfor tillater at piggen innføres i en rørledning for å bli transportert med av fluidet deri og deretter å returnere, og å rengjøre innsiden av rørledningen fullstendig uavhengig, uten noe behov for en navlestrengledning eller kraftkilde om bord.

Det vil dessuten likevel bli satt pris på at den beskrevne utførelsen bare er et enkelt eksempel av bruken av prinsippene til foreliggende oppfinnelse. Derfor kan mange forskjellige arrangementer av modulene og tilhørende funksjonalitet bli oppnådd.

For eksempel, overføringen av mekanisk drift mellom modulene er fordelaktig av seg selv. Bruk av kraft avledet fra fluidstrømmen for å drive rengjøringsverktøyene og den slags er også fordelaktig av seg selv. Tilsvarende er den modulære konstruksjon av anordningen fordelaktig av seg selv.

I overensstemmelse med en videre utførelse som ikke er vist på tegningene, har piggen fremre og bakre halvdeler som er bevegbare relativt til hverandre i en aksial retning. Med andre ord kan piggen utvides og trekkes sammen i lengden. Den fremre halvdel har fire moduler, av hvilke to er benmoduler omfattende åtte ben mellom dem, låst aksialt til deres respektive moduler. Bakre halvdel har også fire moduler, av hvilke to er benmoduler med ytterligere åtte låste ben mellom dem. Der er derfor en totalsum på seksten ben bevegelige i to grupper av åtte. Det relativt høye nummer av ben inkorporerer en grad av redundans i det at ikke alle ben behøver å være i kontakt med rørveggen for å forhindre slipp. Dette tillater anordningen å krysse T-koblinger eller andre deler av røret hvor veggen ikke er kontinuerlig. I tillegg eller alternativt kan forskjellige ben bli tilpasset til rør av forskjellige diametere slik at en enkelt pigg kan bli brukt i rør med varierende diameter.

Claims (23)

1. En anordning for bevegelse langs en rørledning (66) som har fluid strømmende i en retning langs rørledningen (66), hvor nevnte anordning omfatter - en turbin drevet av fluidet som strømmer i rørledningen (66), og - innretninger (18) for å bevege anordningen i en retning motsatt fluidstrømningsretningen, hvilken innretning er drevet av turbinen, og hvilken innretning er anordnet for å drive anordningen på en stegvis måte langs rørledningen, hvori innretningen for å bevege anordningen omfatter et første sett av ben forbundet til en resiprokerende drivmekanisme, og et sett av andre ben, hvori den resiprokerende drivmekanismen er styrbar til resiprokerende å bevege settet av første ben i forhold til det andre settet av ben, og begge, hvor settet av første ben og settet av andre ben er valgbart innkoblbare med en indre overflate av rørledningen (66).

2. En anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat anordningen er tilpasset å trekke ut all nødvendig kraft som er nødvendig for å beveges i retningen motsatt fluidstrømmen fra nevnte strøm.

3. En anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat anordningen er opererbar uten en navlestrengledning.

4. En anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat anordningen omfatter innretninger for trådløst å overføre data.

5. En anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat turbinen er mekanisk koblet til bevegelsesinnretninger (52) for å bevege anordningen slik at flytteinnretninger er mekanisk drevet av fluidstrømmen.

6. En anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte ben (52, 54) omfatter en fotdel (58a) som er tilpasset til å berøre den indre overflaten av rørledningen (66), hvori fotdelen (58a) er formet for å omfatte en del av en logaritmisk spiral sentrert på dreieaksen av benet.

7. En anordning ifølge krav 6,karakterisert vedat anordningen omfatter en eller flere verktøy.

8. En anordning ifølge krav 7,karakterisert vedat i det minste ett av det ene eller flere verktøy (100, 102) omfatter innretninger for fjerning av avleiringer på innsiden av rørledningsveggen (66).

9. En anordning ifølge krav 7,karakterisert vedat anordningen omfatter innretninger for aktivt å operere det ene eller flere verktøy (100, 102).

10. En anordning ifølge krav 9,karakterisert vedat i det minste ett av det ene eller flere verktøy (100, 102) er drevet av kraften ekstrahert fra fluidstrømmen.

11. En anordning ifølge krav 10,karakterisert vedat turbinen er opererbar for å drive det ene eller flere verktøy (100, 102) og innretningen for å bevege anordningen.

12. En anordning ifølge krav 6,karakterisert vedat anordningen omfatter innretninger for å motta trådløst overførte kontrollsignaler.

13. En anordning ifølge krav 6,karakterisert vedat anordningen omfatter en generator for å generere elektrisk effekt fra fluidstrømmen for å drive elektronisk utstyr om bord på anordningen.

14. En anordning ifølge krav 6,karakterisert vedat anordningen omfatter en flerhet av moduler (2, 4, 6, 8, 10, 12).

15. En anordning ifølge krav 14,karakterisert vedat minst noen av modulene (2, 4, 6, 8, 10, 12) er koblet til hverandre på en slik måte for å tillate overføring av mekanisk drift mellom dem.

16. En anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte ben (52, 54) har en kontaktvinkel med den indre overflaten av rørledningen (66) på mellom 70 og 86 grader.

17. En anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat benene (52, 54) er operert av en veivmekanisme (46) som er drevet av fluidstrømmen.

18. En anordning ifølge krav 17,karakterisert vedat den nevnte veivmekanisme (46) omfatter et veivhjul (42), hvilken akse er perpendikulær til hovedaksen av anordningen.

19. En anordning ifølge krav 17,karakterisert vedat eksentrisiteten av veivmekanismen (46) er justerbar.

20. En anordning ifølge krav 1,karakterisert vedat anordningen omfatter innretninger for utplassering av ben (52, 54) når det er påkrevet.

21. En anordning ifølge krav 20,karakterisert vedat benene (52, 54) er fjærende forbelastet i deres utplasserte stilling, der utplasseringsinnretningene omfatter løsbare sperreinnretninger for holding av benene (52, 54) i deres tilbaketrukne posisjoner slik at benene (52, 54) kan utplasseres ved løsgjøring av sperren.

22. En anordning ifølge krav 20,karakterisert vedat anordningen omfatter en eller flere aktuatorer for utplassering og/eller inntrekking av benene (52, 54).

23. En anordning ifølge krav 20,karakterisert vedat hvert sett av ben (52, 54) er koblet sammen slik at de kan bli utplasserte som ett.