DE19903726C1

DE19903726C1 - Reinigungsvorrichtung für Rohrleitungen

Info

Publication number: DE19903726C1
Application number: DE1999103726
Authority: DE
Inventors: Hartmut Goedecke; Juergen Abendroth
Original assignee: Pipetronix GmbH
Current assignee: Baker Hughes Kopp GmbH
Priority date: 1999-01-30
Filing date: 1999-01-30
Publication date: 2000-04-13
Anticipated expiration: 2019-01-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung zum mechanischen Reinigen von Rohrleitungen, insbesondere Pipelines für den Transport von Kohlenwasserstoffen. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung für Rohrleitungen besteht aus einem axial zur Rohrleitungsachse verlaufenden Träger, der mit zumindest einer flexiblen Trägermanschette verbunden ist, wobei auf der der Rohrinnenwand zugewandten Seite der Trägermanschette in einem Winkel zwischen 10 und 60 DEG , vorzugsweise zwischen 15 und 45 DEG , zur Längsachse des Rohres mindestens ein Reinigungswerkzeug angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung zum mechanischen Reinigen von Rohrleitungen, insbesondere Pipelines für den Transport von Kohlenwasserstoffen.

Rohrleitungen, wie sie beispielsweise für den Transport von Erdöl und Erdgas oder andere Kohlenwasserstoffprodukte benötigt werden, müssen aus Gründen der Sicherheit und des Umweltschutzes von Zeit zu Zeit gereinigt werden. Diese Reinigung dient dem Zweck, die durch den Transport der Medien verursachten Ablagerungen an den Innenwänden, wie z. B. Paraffinen in Erdölpipelines, Sand am Boden der Rohrleitungen sowie Calciumcarbonatausfällungen oder auch Rost von den Innenwänden der Rohrleitungen zu entfernen. Hierdurch steht anschließend wieder der gesamte Durchmesser der Pipeline für den Transport zur Verfügung und/oder die Rohrleitung kann durch verschiedene Meßverfahren, z. B. auf Korossionsschäden an der Wandung der Rohrleitung, inspiziert werden.

Die Entwicklung neuer Messverfahren mit höheren Auflösungen, wie z. B. Echolot und Ultraschall verlangen immer bessere Reinigungen der Rohrleitungen.

Nach dem Stand der Technik werden hierfür sogenannte Molche genutzt, die mit dem Medium durch die Rohrleitung fahren und die senkrecht zur Wandung angeordnete Scheiben als Reinigungseinheiten aufweisen, deren Durchmesser in etwa dem Durchmesser der Rohrleitung entsprechen und mit denen die Ablagerungen an den Innenwänden der Rohrleitung abgekratzt werden.

Die EP 0 234 072 A1 beschreibt eine Reinigungsvorrichtung für Rohrleitungen, die einen axial zur Rohrleitungsachse verlaufenden Träger aufweist, der mit flexiblen Trägermanschetten verbunden ist. Auf der der Rohrinnenseite zugewandten Seite dieser Trägermanschetten sind Reinigungsringe angeordnet, die aus einer Vielzahl von parallel angeordneten Reinigungskratzern bestehen.

Auch die EP 0 159 272 A2 weist Reinigungswerkzeuge auf, die an der der Rohrinnenseite der Pipeline zugewandten Seite Kratzer bzw. Schaber aufweisen, die Ablagerungen in den Rohrleitungen entfernen.

Darüber hinaus gibt es Ausführungen, bei denen auf der Schmalseite der Scheiben Borsten angeordnet sind, die mittels Federn gegen die Außenwandung gedrückt werden, um die Ablagerungen zu beseitigen.

Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, dass die Borsten und Kratzer sehr schnell abgenutzt werden, so dass ihre Reinigungswirkung im Verlaufe des Reinigens der Rohrleitung nachläßt. Dieser Nachteil wiegt besonders schwer, da einige der zu reinigenden Rohrleitungen mehr als 1000 km lang sind und Schleusen, durch die die Reinigungswerkzeuge in die Rohrleitung eingebracht werden können, zum Teil mehr als 100 km voneinander entfernt sind.

Ein weiterer Nachteil der Bürstenreinigungswerkzeuge besteht darin, dass die so gelösten Ablagerungen oder Paraffine in den Federn abgesetzt werden.

Die deutsche OS 20 60 603 offenbart einen Rohrleitungsmolch, an welchem eine Anzahl von Kratzkörpern von gekrümmten Blattfedern getragen werden. Die Blattfedern sind so am Molchkörper angeordnet, dass sich ihre Ende frei bezüglich des Körpers drehen können, wenn der Mittelteil der Federn bezüglich des Molchkörpers radial nach außen bewegt wird. Darüber hinaus weisen die Kratzkörper nach oben stehende Rippen auf, die bezüglich der Längsachse des Rohrleitungsmolches schräg liegend angeordnet sind, so dass sie eine Keil- bzw. Flugwirkung an den Rohrleitungswänden ausüben und die Neigung besitzen, den Molchekörper in Umdrehung zu versetzen, wenn dieser entlang der Rohrleitung bewegt wird.

Nachteilig an diesem Rohrleitungsreinigungsmolch ist, dass lose Ablagerungen nicht aus der Rohrleitung transportiert werden, da sie nach kurzer Zeit wieder auf den Boden der Rohrleitung zurückgelangen, sobald sie den Bereich der Kratzkörper verlassen haben. Feste Ablagerungen werden ebenfalls nicht vollständig entfernt, da durch die Kratzkörper, insbesondere Riefen in die festen Ablagerungen, wie z. B. Paraffin, gekratzt werden, während sich der Molchkörper drehend durch die Rohrleitung . bewegt.

Es sind auch solche Molche bekannt, die an den Außenkanten der Reinigungsscheiben Noppen aus Metall oder Duroplasten aufweisen. Durch diese Noppenmolche besteht die Gefahr, die Leitung oder deren Innenbeschichtung zu beschädigen. Darüber hinaus werden der am Boden der Rohrleitung sedimentierte Sand oder/und andere Feststoffe nicht entfernt, da die vollflächige Reinigung nicht möglich ist. Nachteil bei derartigen Reinigungswerkzeugen ist, dass die Ablagerungen nicht vollständig abgetragen werden, sondern durch die Borsten lediglich Riefen in den Ablagerungen erzeugt werden, so dass die Reinigung nicht vollständig erreicht wird.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Reinigungswerkzeuge beim Molchen häufig beschädigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Reinigungsvorrichtung zu entwickeln, mit der die Innenwandung einer längeren Rohrleitung von den darauf befindlichen Ablagerungen zuverlässig und gleichmäßig befreit werden kann, ohne in ihrer Wirkung nachzulassen oder beschädigt zu werden. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die mit geringem Aufwand an die Materialgegebenheiten und Reinigungsanforderungen in der Rohrleitung angepaßt werden kann.

Die Aufgabe wird durch den in Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung für Rohrleitungen besteht aus einem axial zur Rohrleitungsachse verlaufenden Träger, der mit zumindest einer flexiblen Trägermanschette verbunden ist, wobei auf der der Rohrinnenwand zugewandten Seite der Trägermanschette in einem Winkel zwischen 10 und 60°, vorzugsweise zwischen 15 und 45°, zur Längsachse des Rohres mindestens ein Reinigungswerkzeug angeordnet ist. Die Trägermanschetteweist eine Schutzwulst auf, die in Bewegungsrichtung der Reinigungsvorrichtung in der Rohrleitung radialförmig vor dem Schutzwerkzeug ausgebildet ist.

Diese Vorrichtung hat überraschenderweise zu einer besseren Reinigungswirkung der zu reinigenden Rohrleitung geführt. Die Reinigung der Rohrleitung erfolgt gleichmäßig und vollflächig. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich überraschenderweise gezeigt hat, dass die Reinigungswirkung auch bei längeren zu reinigenden Rohrleitungsabschnitten geringer nachlässt als bei den Reinigungswerkzeugen nach dem Stand der Technik. Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung den Vorteil, dass das Reinigungswerkzeug, insbesondere der Werkzeugträger, vor mechanischen Beschädigungen und Abrasionserscheinungen beim "Molchen", d. h. Durchfahren der zu reinigenden Rohrleitung, geschützt ist.

Die Trägermanschette der Reinigungsvorrichtung ist mittels eines Trägerflansches mit dem Träger schraubbar verbunden. Dies hat den Vorteil, dass die Reinigungsvorrichtung schnell auf unterschiedliche Rohrleitungsdurchmesser umgebaut bzw. angepasst werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das Reinigungswerkzeug aus mindestens einem Werkzeugträger mit mindestens einem Bürstenelement oder einem Kratzerelement besteht, wobei der Werkzeugträger mit der Trägermanschette mittels Schrauben oder Klammern verbunden ist. Damit lassen sich schnell die Reinigungswerkzeuge einer Reinigungsvorrichtung auf die unterschiedlichen Anforderungen, Verschmutzungsgrade und Verschmutzungsarten in den zu reinigenden Rohrleitungen, insbesondere auch vor Ort, einstellen und den Aufwand für Reparaturen bzw. Wartung der Reinigungsvorrichtungen minimieren.

Die Trägermanschette kann aus Metall oder Kunststoff ausgebildet sein, wobei sich unter den Kunststoffen insbesondere Polyurethan aufgrund seiner Flexibilität und guten Verarbeitbarkeit als besonders vorteilhaft erwiesen hat.

Die Innenflanke der Trägermanschette ist in nicht in die Rohrleitung eingebautem Zustand in Bewegungsrichtung konisch ausgebildet. Dadurch ergibt sich, dass der Durchmesser der Reinigungsvorrichtung mit den Reinigungswerkzeugen im nicht eingebauten Zustand größer ist als der Innendurchmesser der zu reinigenden Rohrleitung. Im in die Rohrleitung eingeschleusten Zustand ergibt sich ein in etwa zylindrischer Verlauf der Innenflanke der Trägermanschette, da diese beim Einschleusen zusammengepresst wird. Durch diese Spannung wird ein Anpressdruck für die auf der Manschette angeordneten Reinigungswerkzeuge erzeugt. Beim Durchfahren der Rohrleitung wird dieser Anpressdruck im hinteren Bereich der Manschette noch durch den Staudruck, der sich durch das den Molch durch das Rohr drückende Medium ergibt, erhöht.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Trägermanschette der Reinigungsvorrichtung Durchlässe aufweist, die vorzugsweise in der Schutzwulst und insbesondere zwischen den Reinigungswerkzeugen angeordnet sind. Durch diese spezielle Ausgestaltung kann ein Bypass für das Fahrmedium geschaffen werden, so dass durch die Form und Größe der Durchlässe die Stauwirkung reduziert bzw. eingestellt werden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn vor die Reinigungsvorrichtung ein Zugmolch vorgeschaltet ist, der durch Differenzdruck des in der Rohrleitung befindlichen Fahrmediums durch diese vorwärtsgetrieben wird. Eine zusätzliche Stauwirkung vor der Reinigungsvorrichtung soll in diesem Falle vermieden oder zumindest reduziert werden.

Das Verbindungselement, das an der Reinigungsvorrichtung an ihrem vorderen und/oder ihrem hinteren Ende angeordnet ist, dient der Ankopplung eines Zugmolches bzw. einer weiteren Reinigungsvorrichtung, die zusammen eine besonders vorteilhafte Reinigungseinheit ergeben, bzw. der Ankopplung mehrerer Reinigungseinheiten. Als besonders bevorzugte Materialien des Reinigungswerkzeuges hat sich Metall, Kunststoff oder eine Kombination aus Metall und Kunststoff herausgestellt. Ganz besonders wirkungsvoll ist der Einsatz von Polyurethan für den Werkzeugträger und seine Bürsten bzw. Kratzerelemente.

Als besonders wirkungsvoll hat sich erfindungsgemäß eine Reinigungseinheit herausgestellt, wobei mindestens zwei Reinigungsvorrichtungen hintereinander gekoppelt sind und wobei die Reinigungswerkzeuge der einen Reinigungsvorrichtung spiegelbildlich und/oder radial versetzt zu der weiteren Reinigungsvorrichtung angeordnet sind.

Mit der erfindungsgemäßen Reinigungseinheit wird vorteilhaft die Stabilisierung der Reinigungsvorrichtungen gegen das Drehen innerhalb der Rohrleitung beim Durchfahren derselben vermieden, zumindest jedoch wesentlich verringert. Dadurch kann ein gleichmäßigere und vollständigere Reinigungsleistung erzielt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:

Die Fig. 1 zeigt einen Reinigungsmolch mit mehreren Reinigungseinheiten sowie einem Zugmolch.

Der auf der linken Seite der Fig. 1 dargestellte Zugmolch 20 ist mit den auf der rechten Seite dargestellten zwei Reinigungseinheiten 21 mittels einer Verbindung 8, in diesem Falle einem Doppelgelenk, verbunden. Dieser gesamte Molch wird über sogenannte Molchschleusen in Rohrleitungen in diese eingeführt und in die Richtung 22 durch die Rohrleitung gedrückt. Allerdings kann die Reinigungseinheit auch mittels einer Zugverbindung durch die Rohrleitung in Richtung 22 gezogen werden.

Der Zugmolch 20 besteht aus mehreren Abstandsscheiben 2 und einem Distanzrohr 17, zwischen die eine oder mehrere Manschetten, die in etwa den gleichen Durchmesser aufweisen wie die zu reinigende oder zu molchende Rohrleitung, zwischengeschaltet sind. Die Abstandsscheiben 2 und das Distanzrohr 17 wie auch die Manschetten 1 sind auf einen Träger 10 aufgeschoben, werden gegen einen Flansch 4 gedrückt und auf der der Bewegungsrichtung 22 entgegengesetzten Seite durch einen Gegenflansch 6 gesichert.

In diesem Ausführungsbeispiel besteht eine Reinigungseinheit 21 aus zwei Reinigungsvorrichtungen 23. An einem Träger 10, welcher in diesem Falle als Rohr ausgebildet ist, wird an dem in Bewegungsrichtung 22 befindlichen Ende eine Trägermanschette 3 zwischen einen Trägerflansch 5 und einen Gegenflansch 7 verschraubt. Der Durchmesser der Trägermanschette ist etwas geringer als der Durchmesser der Manschette 1. Vorteilhaft ist die außen konisch verlaufende Form der Trägermanschette. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht eine Schutzwulst 11 auf der Trägermanschette 3 vor, deren Flanke auf der der Bewegungsrichtung 22 zuwandten Seite konisch ausgebildet ist. Diese Schutzwulst schützt insbesondere den Werkzeugträger vor Verschmutzungen, Abrieb oder Verkantungen. Der Schutzwulst ist zwischen den Schaberelementen keilförmig eingeschlitzt (Durchlässe 19). Dadurch wird die Trägermanschette 3 flexibler und der Bypass um die Reinigungseinheit 21 erhöht. An dem rückwärtigen Teil der Trägermanschette 3, dessen Innenflanken ebenfalls konisch verlaufen, sind in einem, besonders vorteilhaften Winkel 18 zwischen 15° und 45° zur Bewegungsrichtung 22 mehrere Reinigungswerkzeuge 14 angeschraubt. Statt Schrauben können auch Klemmen, Nieten oder andere Befestigungselemente verwendet werden. Die Trägermanschette 3 ist aus einem flexiblen Werkstoff hergestellt; als besonders vorteilhaft hat sich Polyurethan erwiesen. Je nach Zusammensetzung des verwendeten Werkstoffes und somit seiner Eigenschaften wird nach der Einführung der Reinigungseinheit 21 in das zu reinigende Rohr bzw. die Rohrleitung durch das Zusammenpressen des hinteren Teils der Trägermanschette eine an das Material der Innenwandung des zu molchenden Rohres abgestimmte Anpresskraft erzeugt. Die vor dem Einbau in Bewegungsrichtung 22 konisch zulaufende Innenwandung der Trägermanschette 3 ist während des Reinigungsvorganges in der Rohrleitung zu einer zylindrischen Form zusammengedrückt.

Durch die in diesem Beispiel schraubbare Verbindung läßt sich jederzeit und schnell die Trägermanschette 3 vom Träger 10 lösen und austauschen. Das Reinigungswerkzeug 14 besteht aus einer Aufnahme bzw. einem Werkzeugträger 12, der mittels zweier Schrauben 13 mit der Trägermanschette 3 verbunden wird. In diesem Ausführungsbeispiel trägt der Werkzeugträger 12 Bürsten 9, die im Werkzeugträger 12 befestigt sind. Als besonders vorteilhaft haben sich Zopfbürsten bewährt. Der Werkzeugträger besteht aus Metall, die Bürsten 9 bestehen aus Stahldraht (nicht dargestellt). Nach dem Einbringen der Reinigungseinheit 21 in das zu reinigende Rohrstück bzw. die Rohrleitung liegen die Bürsten 9 im wesentlichen plan an der Rohrinnenwand an. Statt Bürsten 9 können auch Kratzer oder andere Werkzeuge verwendet werden, die die Rohrinnenwand mechanisch reinigen können.

In diesem Ausführungsbeispiel sind sechzehn parallel zueinander angeordnete Reinigungswerkzeuge 14 auf die Trägermanschette 3 aufgeschraubt. Zwischen den einzelnen Reinigungswerkzeugen 14 befinden sich Zwischenräume, durch die das zu entfernende Material, wie Paraffin oder Rost oder Kalkablagerungen, nach hinten durchfallen kann. Die Reinigungswerkzeuge 14 können in einem Winkel 18 zwischen 5° und 85°, vorzugsweise zwischen 15 und 45°, zur Längsachse des Trägers 10 angeordnet werden. In diesem Beispiel beträgt der Winkel 25°. Der Abstand zwischen den einzelnen Reinigungswerkzeugen beträgt üblicherweise 15 bis 100 mm.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, dass eine weitere Reinigungsvorrichtung 23 hinter der ersten Reinigungsvorrichtung und mit dieser starr verbunden angeordnet ist, wobei die Reinigungswerkzeuge 14 dieser weiteren Reinigungsvorrichtung 23 spiegelbildlich zur ersten angeordnet sind. Dies hat zur Folge, dass eine mögliche radiale Drehbewegung der ersten Reinigungsvorrichtung durch die zweite Reinigungsvorrichtung ausgeglichen wird und eine Rotation der Reinigungseinheit 21 während des Molchens bzw. Reinigungsvorganges vermieden wird.

Am vorderen Ende der Reinigungseinheit 21 befindet sich wie auch an dem hinteren Ende eine Befestigungsvorrichtung in Form eines Gelenks 16, an die ein Zugmolch 20 oder eine weitere Reinigungseinheit 21 angekoppelt werden kann.

Durch die Schraubverbindung 13 lassen sich die einzelnen Reinigungswerkzeuge 14 schnell auswechseln, wenn dies wegen der Abnutzung der Bürsten 9 oder durch einen Wechsel des Materials an der Innenwandung des Rohres oder der Rohrleitung notwendig wird.

Bezugszeichenliste

1

Manschette

2

Abstandsscheibe

3

Trägermanschette

4

Molchkörper

5

Trägerflansch

6

Flansch

7

Gegenflansch

8

Verbindungselement

9

Bürste

10

Träger für die Reinigungseinheit

21

11

Schutzwulst

12

Werkzeugträger für Bürsten (

9

) oder Kratzer

13

Schrauben zur Befestigung des Reinigungswerkzeuges

14

Reinigungswerkzeug

15

Innenflanke der Trägermanschette (

3

)

16

Verbindungselement

17

Distanzrohr

18

Winkel

19

Schlitze

20

Zugmolch

21

Reinigungseinheit

22

Bewegungsrichtung

23

Reinigungsvorrichtung

Claims

1. Reinigungsvorrichtung für Rohrleitungen, bestehend aus einem axial zur Rohrleitungsachse verlaufenden Träger (10), der mit zumindest einer flexiblen Trägermanschette (3) verbunden ist, wobei auf der der Rohrinnenwand zugewandten Seite der Trägermanschette (3) in einem Winkel (18) zwischen 10 und 60° zur Längsachse des Rohres mindestens ein Reinigungswerkzeug (14) angeordnet ist und die Trägermanschette (3) eine Schutzwulst (11) aufweist, die in Bewegungsrichtung (22) radialförmig vor dem Reinigungswerkzeug (14) ausgebildet ist.

2. Reinigungsvorrichtung für Rohrleitungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermanschette (3) mittels eines Trägerflansches (5) mit dem Träger (10) schraubbar verbunden ist.

3. Reinigungsvorrichtung für Rohrleitungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungswerkzeug (14) aus mindestens einem Werkzeugträger (12) mit mindestens einem Bürstenelement oder einem Kratzerelement besteht, wobei der Werkzeugträger (12) mit der Trägermanschette (3) mittels Schrauben oder Klammern verbunden ist.

4. Reinigungsvorrichtung für Rohrleitungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermanschette (3) aus Metall oder Kunststoff, vorzugsweise Polyurethan, besteht.

5. Reinigungsvorrichtung für Rohrleitungen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenflanken (15) der Trägermanschette (3) in nicht in die Rohrleitung eingebautem Zustand in Bewegungsrichtung (22) konisch ausgebildet sind.

6. Reinigungsvorrichtung für Rohrleitungen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermanschette (10) Durchlässe (19) aufweist, wobei die Durchlässe (19) vorzugsweise in der Schutzwulst (11) angeordnet sind, und wobei die Durchlässe (19) vorzugsweise zwischen den Reinigungswerkzeugen (14) angeordnet sind.

7. Reinigungsvorrichtung für Rohrleitungen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Reinigungsvorrichtung (23) an ihrem vorderen Ende und/oder ihrem hinteren Ende ein Verbindungselement (8) angeordnet ist.

8. Reinigungsvorrichtung für Rohrleitungen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungswerkzeug (14) aus Metall und/oder aus Kunststoffen, vorzugsweise Polyurethan, besteht.

9. Reinigungsvorrichtung für Rohrleitungen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Reinigungsvorrichtungen (23) hintereinander in einer Reinigungseinheit gekoppelt sind, wobei die Reinigungswerkzeuge (14) der einen Reinigungsvorrichtung (23) spiegelbildlich oder/und radial versetzt zur weiteren Reinigungsvorrichtung angeordnet sind.