NO339703B1 - Toveis kjøretøy for forflytning i rørledning - Google Patents

Description

TOVEIS KJØRETØY FOR FORFLYTNING I RØRLEDNING

Den foreliggende oppfinnelse angår kjøretøy for bevegelse i ledninger hvor det strømmer fluid, og angår særlig, men ikke utelukkende, kjøretøy for bevegelse i ledninger for væsketransport hvor det strømmer væske.

I mange industrier, spesielt olje og gassindustrien, er det ønskelig å ha kjøretøy som kan forflytte seg gjennom rørledninger for å utføre funksjoner som vedlikehold, reparasjon og rengjøring. Kjøre-tøy som blir drevet i fluidstrømningsretningen er velkjent, og i søkerens samtidige internasjonale patentsøknad nr. PCT/GB00/03614 er beskrevet et kjøretøy som er i stand til å drive seg selv i motsatt retning av fluidflyten ved å utvinne energien til å gjøre det fra den samme motgående fluid-strømmen.

Kjøretøyet beskrevet i PCT/GBOO/03614 driver seg selv ved å ha legemer forsynt med bust som er i kontakt med ledningsveggene, og beveger seg mot fluidstrømmen ved å anvende en turbin til å drive en frem- og tilbakegående bevegelse av legemene mot og fra hverandre. Dette setter kjøret-øyet i stand til å bevege seg mot fluidet, i et ubestemt tidsrom. Denne egenskap er nyttig ved at kjøretøyet ikke trenger å være koplet til navlestrengskraftkabel og derfor kan bevege seg gjennom vesentlig lengre rør enn tidligere kjente kjøretøy modeller. For å hente kjøretøyet tilbake, utløses en fallskjerm, og draget i fluidet trekker kjøretøyet tilbake til utgangspunktet.

Kjøretøyet beskrevet i PCT/G BOO/03614 lider under mangelen av at når den har beveget seg forbi et visst interessant punkt i rørledningen, vil den faktisk ikke passere det punktet igjen før kjøretøyet blir hentet tilbake. Imidlertid blir kjøretøyet vanligvis hentet tilbake med så stor hastighet at det ikke tilbringer tid av betydning på det interessante punktet. Dette kan være et problem, for eksempel når kjøretøyet utfører en skannefunksjon. Turen utover for et kjøretøy av denne type kan vare i størrel-sesorden flere uker, og dersom rørledningen blir skannet for strukturdefekter, kan brukbare data bli tatt i en enkel periode på størrelsesorden noen sekunder. Det er derfor svært ønskelig å være i stand til å skanne deler av rørledningen om igjen, og som en følge kunne bevege seg i motsatt retning uten å hente kjøretøyet helt tilbake, og gjenta denne funksjon med ytterligere bakover- og foroverbevegelse om nødvendig.

Patentpublikasjon WO 01/23213 A2 beskriver en farkost som kan bevege seg langs en kanal hvor det strømmer fluid. Farkosten omfatter et fremre sett fjærende buster og et bakre sett fjærende buster. De fremre buster går i inngrep med overflaten i kanalen og påfører en større gripekraft når de beveger seg mot de bakre buster enn når de beveger seg bort fra de bakre buster. Et drivmiddel har en aksel som roteres av fluidstrømmen, og en vendetraversskrue forbundet med akselen, slik at rotasjonen av akselen påvirker et gjengefølgeelement til å bevege seg langs traversskruen først i den ene retningen og deretter i den andre for å bevege de fremre og bakre buster mot og deretter bort fra hverandre. Dette får farkosten til å bevege seg langs kanalen.

WO 02/42601 fremlegger et toveis trekkapparat i hvilken flyt av fluid forbi en turbin bevirker rotasjon av en drivaksel, som i sin tur bevirker fjærende armer til trekkelementer å svinge eller bølge bakover og forover for å bevege mekanismen langs en rørledning. Trekkelementene heller i forhold til drivakselen, og for å kunne reversere bevegelsesretningen til apparatet, er det nødvendig å for-skyve to trekkelementer langs nav som de er montert på, slik at rotasjonen til trekkelementene bevirker dem å svinge 180 grader ut av fase med deres tidligere posisjon.

Dette arrangementet lider av den ulempe at slike retningsreverserende mekanismer er vanskelige å romme på den begrensete plassen tilgjengelig i apparatet, spesielt når den er montert på et legeme hvor en vesentlig del av den innvendige plass er opptatt av en drivaksel. I tillegg blir dette apparatet ifølge kjent teknikk hentet tilbake fra rørledningen ved å utløse anordninger som for eksempel en fallskjerm for å bevirke at apparatet blir brakt ut av rørledningen ved fluidflyt. Dette vil foregå mens de elastomeriske armene til trekkelementene er i kontakt med rørledningsveggen, og som et resultat av dette kan skade oppstå på de elastomeriske armer, med mindre komplisert apparat for å trekke armene tilbake fra rørledningsveggen, er tilgengelig.

Foretrukne utførelser av den forliggende oppfinnelse søker å overkomme ulempene ved kjent teknikk.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet et kjøretøy for kjøring langs en ledning hvor det strømmer fluid, idet kjøretøyet innbefatter: - minst ett første legeme; - en flerhet av første inntrekkbare fjærende elementer anbrakt på nevnte legeme og tilpasset for inngrep med en innvendig ledningsvegg slik at nevnte første inntrekkbare fjærende elementer motstår bevegelse av apparatet langs en ledning i en første retning mer enn i en andre retning motsatt av nevnte første retning; - en flerhet av andre inntrekkbare fjærende elementer anbrakt på nevnte legeme og tilpasset for inngrep med en innvendig ledningsvegg slik at nevnte andre inntrekkbare fjærende elementer motstår bevegelse av apparatet langs en ledning i en andre retning mer enn i en andre retning motsatt av nevnte første retning; - minst ett andre legeme med en respektiv flerhet av tredje fjærende elementer tilpasset for inngrep med en innvendig ledningsvegg slik at nevnte tredje fjærende elementer motstår bevegelse av det andre legeme relativt til ledningen i én av nevnte første eller andre retning; og bevegelsesmiddel for å bevege nevnte første legeme og den eller hver nevnte andre legeme mot

og bort fra hverandre; - idet nevnte første og andre fjærende elementer er stivere enn nevnte tredje fjærende elementer.

Ved å fremskaffe et kjøretøy i hvilken to sett av fjærende elementer som tilveiebringer større motstand til bevegelse i motgående retninger kan utløses selektivt mot veggen i ledningen, fremskaffer dette fordelen at det i ledning bevegelige kjøretøy kan fås til å bevege seg i begge retninger langs ledningen, gjør det mulig å inspisere interessante områder om igjen. Ved for eksempel å tilveiebringe to sett av inntrekkbart anbrakt bust, forhåndsinnstilt skrått i motsatte retninger med hensyn til lengden på rørledningen, kan retningen på bevegelsen velges ved å trekke inn ett av settene med fjærende bust. Ved å tilveiebringe første og andre fjærende elementer som er stivere enn de tredje fjærende elementer, tilveiebringer dette i tillegg fordelen ved å muliggjøre at retningen på hellingen til det tredje fjærende element kan reverseres ved ganske enkelt å reversere retningen på bevegelsen til kjøretøyet, dersom de tredje elementer er tilstrekkelig fleksible. Det er spesielt for-delaktig fordi den begrensete plass tilgengelig på kjøretøyet, som gjør det vanskelig å ha plass til en mekanisme på den andre hoveddel for reversering av retningen på hellingen til de tredje fjærende elementer. Dette gjør det også mulig å konstruere kjøretøyet på en slik måte at når de første eller andre fjærende elementer går i inngrep med ledningen og retningen på hellingen til de tredje fjærende elementer blir reversert, slik at kjøretøyet er anordnet til å drive seg selv i retningen av fluidstrømmen i ledningen, kan friksjonsmotstanden mellom de fjærende elementer og ledningsveggen minimaliseres, og derved minimaliseres risikoen for skade på de fjærende elementer.

En flerhet av nevnte første og/eller andre fjærende elementer er fortrinnsvis bust.

I en foretrukket utførelse innbefatter kjøretøyet videre kamanordninger anbrakt på nevnte legeme for inntrekking av nevnte første og/eller andre fjærende elementer.

Kamanordningen kan innbefatte første støttemiddel for en flerhet av nevnte første fjærende elementer, andre støttemiddel for en flerhet av nevnte andre fjærende elementer, og forskyvningsmiddel for å bevirke radial forskyvning av nevnte første og/eller andre støtteanordninger i forhold til legemet.

I en foretrukket utførelse innbefatter forskyvningsmiddelet minst ett forsyningselement aksialt bevegelig i forhold til det første legemet og har en respektiv samvirkende overflate for å gripe inn i en korresponderende overflate på minst ett nevnte første og/eller andre støttemiddel slik at aksial bevegelse av det eller hvert nevnte forskyvningsmiddel bevirker radial forskyvning av det eller hvert av nevnte første eller andre forskyvningsmiddel.

Minst ett av nevnte forskyvningsmiddel kan være aksialt forskyvbar i forhold til det første legemet.

Minst ett av de nevnte forskyvningsmiddel kan være roterbar i forhold til det første legemet.

Minst ett av de nevnte andre legemer kan være glidbart anbrakt på en aksling koplet til nevnte førs-te legeme.

Bevegelsesmiddelet kan innbefatte minst én skruegjenge på nevnte aksling og rotasjonsmiddel for å rotere akslingen i forhold til i det minste ett av de nevnte andre legemer.

Kjøretøyet kan videre innbefatte drivmidler for å drive nevnte bevegelsesmiddel.

I en foretrukket utførelse har bevegelsesmiddelet minst ett akslingsparti tilpasset for å bli rotert av fluidstrømmen.

Bevegelsesmiddelet kan være elektrisk drevet.

Bevegelsesmiddelet kan tilbakestillbart gjennom rotasjon av i det minste ene av de nevnte akslingsparti.

Dette har den fordel at et elektrisk bevegelsesmiddel kan tilbakestilles ved å bruke energien som kommer fra fluidstrømmen.

Et kjøretøy kan videre innbefatte utløsbart middel for å øke fluiddraget på kjøretøyet.

Det utløsbare middel kan være en fallskjerm.

Dette tilveiebringer fordelen ved at kjøretøyet kan trekkes langs ledningen med fluidstrømmen, for å bistå ved tilbakehenting av kjøretøyet.

Som en hjelp til å forstå den foreliggende oppfinnelse, vil nå et ikke-begrensende eksempel på en foretrukket utførelsesform bli beskrevet, med henvisning til de medfølgende tegninger, i hvilke: Fig. 1a er et skjematisk tverrsnitt av et kjøretøy for bevegelse i rørledning, idet det legemlig-gjør den foreliggende oppfinnelse med dets første sett av inntrekkbar bust i inngrep med ledningsoverflaten; Fig. 1b er en skjematisk avbildning i henhold til figur 1 a, i hvilken det andre sett av inntrekkbar bust er i inngrep med ledningsoverflaten; Fig. 1c er en skjematisk avbildning i henhold til figur 1 b, i hvilken bevegelsesretningen er blitt

reversert; og

Fig. 2 er et tverrsnitt langs linjen A-A i figur 1 a.

Med henvisning til figur 1a, innbefatter et kjøretøy 1 for bevegelse langs en ledning 2, slik som en rørledning med et fluid 3 slik som olje som flyter deri i retning av pil B, et drivmiddel 4 med en turbin anbrakt inne i et hus 6. Turbinen har en stator 7 og en rotor 8 koplet til en aksel 9 via en girkasse 10 slik at bevegelsen til fluidet 3 i retning av pilen B bevirker rotasjon av rotoren 8 som i sin tur bevirker rotasjon av akselen 9.

Et ledningsgripende apparat 11 er koplet til drivmiddelet 4 slik at akselen 9 kan rotere i forhold til det ledningsgripende apparatet 11. Det ledningsgripende apparatet 11 har et første legeme som bærer et første sett med fjærende inntrekkbar bust 12 forhåndsinnstilt med helning og et andre sett med fjærende inntrekkbar bust 13 forhåndsinnstilt med helning i motsatt retning av busten 12.1 figur 1a er det første sett med inntrekkbar fjærende bust 12 vist i utspilt posisjon, og det andre sett med inntrekkbar fjærende bust 12 vist i inntrukket posisjon. Det ledningsgripende apparatet 11 med den inntrekkbar fjærende bust 12 og 13 har en ytre diameter litt større enn den indre diameter på ledningen 2 slik at når de er i utspilt posisjon, som demonstrert i figur 1a, er hvert sett av inntrekkbar fjærende bust 12,13 i inngrep med overflaten på rørledningen 2.

En reverserbar traversskrue 14 er forbundet til akselen 9 og har to sett med spiralformede kamspor 15 i sin overflate, idet kamsporene 15 er tilpasset en gjengefølger 16 støttet av en mutter 17 som har på seg et tredje sett med fjærende bust 18 som er mindre stiv enn det første og andre sett med inntrekkbar fjærende bust 12 og 13. Mutteren 17 er anbrakt på en ledeskinne 19 som i sin tur er festet til et hus 20 som holder den enden av den reverserbare traversskrue 14 som er fjernest fra drivmiddelet 4. Rotasjon av akselen 9 fører til rotasjon av den reverserbare traversskrue 14, hvilken gjennom inngrep med gjengefølgeren 16 i kamsporene 15 bevirker aksial bevegelse av mutteren 17 langs ledeskinnene 19 i forhold til det ledningsgripende apparatet 11. Huset 20 omfatter et la-ger, og er forsynt med et sett hjul 21 for inngrep med den indre overflate av rørledningen 2.

Figur 2 viser tverrsnitt langs linjen A-A i figur 1a. Mutteren 17 bærer gjengefølger 16 som går i inngrep med et av sporene 15 på den reverserbare traversskrue 14, og mutteren er tilpasset for å gli langs styreskinnene 19 anbrakt inne i huset 20. Det tredje sett med fjærende bust 18 stikker ut gjennom langstrakte slisser 22 i huset 20.

Driften av kjøretøyet 1 skal nå beskrives med henvisning til figurene 1a, 1b, 1c og 2.

Det henvises spesielt til figur 1a, hvor fluid flyter i retning av pil B og bevegelse av fluid gjennom statoren 7 bevirker at turbinrotoren 8 roterer, som i sin tur bevirker rotasjon av akselen 9. Dette i sin tur bevirker rotasjon av reverserbar traversskrue 14, og som et resultat av dette går gjengefølgeren 16 i inngrep med et første av kamsporene 15 og bevirker at mutteren 17 glir lineært i forhold til det ledningsgripende apparatet 11. Dette bevirker at det første sett med inntrekkbar fjærende bust 12 og det tredje sett med inntrekkbar fjærende bust 18 blir beveget bort fra hverandre.

Siden busten 12,18 er orientert bakover i forhold til kjøretøyets bevegelsesretning, er friksjonskref-tene til busten 12,18 mot veggen i ledningen 2 større i retning bakover enn i retning forover. Følge-lig beveger den bakre bust 18 seg ikke eller svært lite i forhold til veggen til ledningen 2, mens den fremre inntrekkbare fjærende bust 12 og det ledningsgripende apparatet 11 drives fremover.

Når mutteren 17 når enden av sin vandring langs kamsporet 15 på den reverserbare traversskrue 14, er gjengefølgeren formet slik at den tvinges til å gå i inngrep med det andre kamspor 15 og foranlediges til å bevege seg i den motsatte retning i forhold til den reverserbare traversskrue 14. Som et resultat blir det tredje sett med bust 18 og det første sett med inntrekkbar fjærende bust 12 beveget mot hverandre. Det første sett med inntrekkbar fjærende bust 12 har større motstand mot å bevege seg bakover enn det tredje sett med bust 18 har til å bevege seg forover, så det første sett med inntrekkbar fjærende bust 12 og det ledningsgripende apparatet 11 forblir stillestående eller beveger seg svært lite i forhold til ledningsveggen 2, og det tredje sett med bust 18 blir beveget forover inntil mutteren 17 når den fremre ende av sin vandring langs den reverserbare traversskrue 14. Da gjentar prosessen seg, og kjøretøyet vandrer langs ledningen 2 i motsatt retning av fluidflyten vist med pil B.

Det henvises nå spesielt til figur 1b. For å reversere kjøretøyets bevegelsesretning er det nødven-dig å reversere hellingen på busten i forhold til rørledningen 2. Det ledningsgripende apparatet innbefatter ett eller flere kamelementer (ikke vist) for å trekke inn det første sett med inntrekkbar bust 12 og også bringe i posisjon det andre sett av inntrekkbar bust 13. Det første og andre sett med bust er anbrakt på holdere (ikke vist) som selektivt går i inngrep med kamelementene etter som kamelementene roterer og/eller beveger seg aksialt i forhold til det første legemet for å bringe i posisjon det første sett med bust og trekke inn det andre sett med bust i en posisjon av kamelementene, og å trekke inn det første sett med bust og å bringe i posisjon det andre sett med bust i den andre posisjon av kamelementene. Siden det andre sett med inntrekkbar bust 13 har en helling i motsatt retning av det første sett med inntrekkbar bust 12, går de i inngrep med den indre overflate av rørledningen 2 i motsatt retning av det første sett med inntrekkbar bust 12.

Hvis mutteren 17 er i den fase av sin bevegelse der den vandrer langs den reverserbare traversskrue 14 mot det ledningsgripende apparatet 11 og bort fra huset 20, er verken det andre sett med inntrekkbar bust 13 eller det tredje sett med bust 18 orientert på en måte som motstår bevegelsen i kraft av friksjonskraften overført til rørledningen 2. Følgelig vil det tredje sett med bust bevege seg mot det andre sett med inntrekkbar bust og kjøretøyet vil forbli stillestående. Imidlertid, når mutteren når enden av sin vandring langs kamsporet 15 på reverserbar traversskrue 14, vil gjengefølge-ren 16 gå i inngrep med det andre kamspor og foranledige mutteren 17 til å bevege seg i retning bort fra det ledningsgripende apparatet 11.

I denne posisjon er begge sett med bust 13,18 orientert på en måte som motstår bevegelse i forhold til rørledningen 2. Siden det andre sett med inntrekkbar bust 13 er stivere enn det tredje sett med bust 18, og begge sett 13 og 18 heller for å virke mot rørledningen 2, vil det tredje sett med bust bli tvunget til å vippe over og endre sin helling i forhold til rørledningen 2.

Det andre sett med inntrekkbar bust 13, og det tredje sett med bust 18 vil nå være i konfigurasjonen vist i figur 1c. Det er verd å merke seg at dette er den motsatte konfigurasjon av den vist i figur 1a, og følgelig vil kjøretøyet 1 nå bevege seg i flytretningen som vist med pil B, ved den samme prosess som den til kjøretøyet 1 vist i konfigurasjonen i figur 1 a.

Bevegelsesretningen til kjøretøyet 1 kan igjen reverseres, ved å bruke kamanordningen (ikke vist) i det ledningsgripende apparatet 11 til å trekke inn det andre sett med bust 13 og bringe i posisjon det første sett med inntrekkbar bust 12, som i sin tur vil tvinge reversering av hellingen på det tredje sett med bust 18. På denne måte kan det ses at retningen på bevegelsen til kjøretøyet lett kan reverseres, uten at det er nødvendig å tilveiebringe en mekanisme på mutteren 17 for å reversere retningen på hellingen til det tredje sett med bust 18.

Personer med kunnskap innen faget vil merke seg at den ovenstående utførelse er blitt beskrevet kun ved hjelp av eksempel og ikke på noen begrensende måte, og at forskjellige endringer og mo-difikasjoner er mulige uten å forlate omfanget av oppfinnelsen som definert av de vedlagte patent-krav.

Claims (15)

1. Et kjøretøy (1) for bevegelse langs en ledning (2) hvor det strømmer fluid (3),karakterisert vedat kjøretøyet (1) innbefatter: - minst ett første legeme; - en flerhet av første inntrekkbare fjærende elementer (12) anbrakt på nevnte første legeme og tilpasset for inngrep med en innvendig vegg av en ledning (2) slik at nevnte første inntrekkbare fjærende elementer (12) motstår bevegelse av apparatet langs en ledning (2) i en første retning mer enn i en andre retning motsatt av nevnte første retning; - en flerhet av andre inntrekkbare fjærende elementer (13) anbrakt på nevnte første legeme og tilpasset for inngrep med den innvendige vegg av ledningen (2) slik at nevnte andre fjærende elementer motstår (13) bevegelse av apparatet langs ledningen (2) i en andre retning mer enn i nevnte første retning; - minst ett andre legeme med en respektiv flerhet av tredje fjærende elementer (18) tilpasset for inngrep med den innvendige vegg av ledningen (2) slik at nevnte tredje fjærende elementer (18) motstår bevegelse av det andre legeme i forhold til ledningen (2) i én av nevnte første eller andre retning mer enn i den andre av nevnte første eller andre retning; og - bevegelsesmiddel for å bevege nevnte første legeme og det eller hvert nevnte andre legeme mot og bort fra hverandre; idet nevnte første og andre fjærende elementer (12,13) er stivere enn nevnte tredje fjærende elementer (18).

2. Kjøretøy (1) ifølge krav 1, hvor en flerhet av nevnte første og/eller andre og/eller tredje fjærende elementer (12,13, 18) er bust.

3. Kjøretøy (1) ifølge kravene 1 eller 2, hvor det videre innbefatter kamanordning tilveiebrakt på nevnte første legeme for inntrekking av nevnte første og/eller andre spenstig bust (12, 13).

4. Kjøretøy ifølge krav 3, hvor nevnte kamanordning innbefatter første støttemiddel for en flerhet av nevnte første fjærende elementer (12), andre støttemiddel for en flerhet av nevnte andre fjærende elementer (13), og forskyvningsmiddel for å bevirke radial forskyvning av nevnte første og/eller andre støttemiddel i forhold til nevnte første legeme.

5. Kjøretøy (1) ifølge krav 4, hvor nevnte forskyvningsmiddel innbefatter minst ett forskyvningselement radialt bevegelig i forhold til det første legemet og med en respektiv samvirkende overflate for inngrep med en korresponderende overflate på minst ett nevnt førs-te og/eller andre støttemiddel slik at aksial bevegelse av det eller hvert nevnte forskyvningsmiddel bevirker radial forskyvning av den eller hvert av nevnte første eller andre støttemiddel.

6. Kjøretøy (1) ifølge krav 5, hvor minst ett av nevnte forskyvningselement er aksialt forskyvbar i forhold til det første legemet.

7. Kjøretøy (1) ifølge kravene 5 og 6, hvor minst ett av nevnte forskyvningselement er roter-bart i forhold til det første legemet.

8. Kjøretøy (1) ifølge hvilket som helst av de foregående krav, hvor minst ett av nevnte andre legeme er glidbart anbrakt på en aksel (9) koplet til nevnte første legeme.

9. Kjøretøy (1) ifølge krav 8, hvor nevnte bevegelsesmiddel innbefatter minst én skruegjenge på nevnte aksel (9) og roteringsmiddel for å rotere akselen i forhold til minst ett nevnte andre legeme.

10. Kjøretøy (1) ifølge hvilket som helst av de foregående krav, hvor det videre innbefatter drivmiddel for nevnte bevegelsesmiddel.

11. Kjøretøy (1) ifølge krav 10, hvor drivmiddelet har minst ett akselparti tilpasset å bli rotert av fluidstrømmen.

12. Kjøretøy (1) ifølge kravene 10 og 11, hvor drivmiddelet er elektrisk drevet.

13. Kjøretøy (1) ifølge kravene 11 og 12, hvor drivmiddelet er tilbakestillbart gjennom rotasjon av minst ett nevnte akselparti.

14. Kjøretøy (1) ifølge hvilket som helst av de foregående krav, hvor det videre innbefatter ut-løsbart middel for å øke fluiddrag på kjøretøyet (1).

15. Kjøretøy (1) ifølge krav 14, hvor det utløsbare middel er en fallskjerm.