DE3612498A1 - Selbstfahrendes fahrzeug fuer rohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstfahrendes Fahr­ zeug für Rohrleitungen.

Tritt in Rohrleitungen, die auf dem Meeresgrund verlegt sind und Erdgas führen, in der Nähe einer Bohrinsel oder Plattform ein Leck auf, so strömt infolge des hohen Gas­ druckes in der Rohrleitung lange Zeit Gas aus, auch wenn durch betriebstechnische Maßnahmen die Förderung schnell unterbrochen wird. Kommt es zur Entzündung des Gases, so ist die Insel und deren Besatzung stark gefährdet.

Aus der DE-PS 31 42 768 C2 ist es bekannt, in Rohrleitun­ gen, die brennbares Gas führen, bei einem Rohrbruch oder Leck Absperrvorrichtungen einzuführen, die den Mediumfluß unterbinden und dadurch die Schadensauswirkung gering halten. Die bekannte Absperrvorrichtung besteht aus einem zylindrischen Körper, der im Störungsfall auf einer Platt­ form in die Rohrleitung eingeführt und nach Art eines Kolbens durch den Druck des Leitungsmediums durch die Rohrleitung geschwemmt wird. In der Nähe der Leckstelle wird die Verschlußvorrichtung in der Rohrleitung arre­ tiert. Hierzu werden mittels Fernzündung Preßgasflaschen, die innerhalb des zylinderförmigen Körpers angeordnet sind, geöffnet, so daß Gas in eine Gummiblase eingelei­ tet wird, die eine äußere zylindrische Hülse an die Rohr­ wand legt und die Verschlußvorrichtung in der Rohrlei­ tung festbremst. Dadurch gelangt kein weiteres Medium mehr zu der Leckstelle. Die Anwendung dieser Verschluß­ einrichtung erfordert geraume Zeit, bis sie im Falle eines Rohrbruchs oder Lecks in die Nähe der Undichtig­ keitsstelle befördert ist.

In der deutschen Patentanmeldung Aktenzeichen P 36 10 625.9 ist eine Absperrvorrichtung beschrieben, bei der ein Hohlzylinder vom Leitungsmedium durchströmbar ist und ein Ventil zum Absperren des Leitungsmediums vorgesehen ist. Diese Absperrvorrichtung kann bereits vor Auftreten eines Lecks in die Rohrleitung eingesetzt werden, so daß bei einem Rohrbruch durch Betätigen des Ventils eine unverzügliche Absperrung des Leitungsmediums vorgenommen werden kann. Im Normalbetrieb dient die bei geöffnetem Ventilkegel entstehende Druckdifferenz des Strömungsme­ diums zur Bildung von Festhaltekräften der Absperrvor­ richtung.

Ähnliche Absperrvorrichtungen sind in den deutschen Pa­ tentanmeldungen Aktenzeichen P 36 10 624.0 und P 36 10 626.7 beschrieben.

Aus der deutschen Patentanmeldung Aktenzeichen P 34 17 860.1 ist ein selbstfahrendes Inspektions- und Wartungsfahrzeug für Rohrleitungsanlagen mit einem Fahr­ zeugkörper und einem Fahrwerk beschrieben, bei dem sich der Fahrzeugkörper federnd an der Innenoberfläche der Rohrleitung abstützt. Der Fahrzeugkörper ist als starres, dicht verschlossenes und mit einer eigenen Stromversor­ gung versehenes Gehäuse ausgebildet. An der in Einschub­ richtung vorderen Stirnseite trägt das Fahrzeug eine Fernsehkamera und eine dem Sichtbereich der Fernseh­ kamera zugeordnete Lichtquelle. Dieses Inspektions- und Wartungsfahrzeug kann nur in leeren und drucklosen Rohr­ leitungen eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug anzugeben, das ohne Betriebsunterbrechung entweder eine Verschlußvorrichtung in eine Rohrleitung einführen, verankern und zur gleichen Seite wieder herausfahren und diese Arbeiten auch in vom Leitungsmedium durchströmten Rohrleitungen durchführen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein selbstfah­ rendes Fahrzeug für Rohrleitungsanlagen gelöst, bei dem ein zylinderförmiger, vom Rohrleitungsmedium durchström­ ter Fahrzeugkörper, den Fahrzeugkörper an der Innenober­ fläche der Rohrleitung federnd abstützende Fahrwerke, eine im Fahrzeugkörper vom Rohrleitungsmedium angeström­ te Turbine, die einen Generator antreibt, und den Fahr­ werken zugeordnete, vom Generator gespeiste Elektromoto­ ren vorgesehen sind. Dabei muß keine eigene Stromquelle mitgeführt werden. Die benötigte elektrische Leistung wird aus dem Energiepotential des strömenden Mediums erzeugt.

In vorteilhafter Weise sind am Fahrzeug an beiden Enden des Fahrzeugkörpers mechanisch zu betätigende Kupplungs­ teile angeordnet, um sie mit entsprechenden Kupplungs­ teilen einer in der Rohrleitung zu bewegenden Vorrich­ tung in Eingriff zu bringen.

Da das erfindungsgemäße Fahrzeug das Einsetzen und Aus­ bauen von Vorrichtungen zum Verschließen eines Rohres ohne Betriebsunterbrechung erlaubt, können erhebliche Kosteneinsparungen erzielt werden. Das Fahrzeug ist ferner zusätzlich zum Ein- und Ausbauen von Rohrver­ schlußeinrichtungen mit Vorteil auch zur Inspektion und Wartung der Rohrverschlußeinrichtungen einsetzbar. Bei bekannten Rohreinsätzen, die nicht vom Leitungsmedium durchströmbar sind, ist es erforderlich, die Strömungs­ richtung umzudrehen, um den Rohreinsatz an der nahe­ gelegenen Plattform herauszuspülen oder ohne Umkehrung der Strömungsrichtung den Rohreinsatz an einer weiter entfernten Plattform herauszufahren. Das erfindungsge­ mäße Fahrzeug ermöglicht es, diese Arbeiten von einer einzigen Plattform aus vorzunehmen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 3 bis 10 angegeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:.

Fig. 1 ein in eine Rohrleitung einsetzbares selbstfah­ rendes Fahrzeug im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Kupplungsmechanismus zum Ankuppeln einer Absperrvorrichtung,

Fig. 3 einen Querschnitt zu Fig. 1 und

Fig. 4 ein aus drei gelenkig miteinander verbundenen Wagen bestehendes selbstfahrendes Fahrzeug.

In Fig. 1 ist ein zylinderförmiger Fahrzeugkörper 1 mit Fahrwerken 2 versehen, die am Umfang gleichmäßig verteilt sind. Der Durchmesser des Fahrzeugkörpers 1 ist kleiner als der Innendurchmesser des Rohres 9, in das das Fahrzeug eingesetzt wird. Zum Passieren klei­ ner Rohrradien ist der Fahrzeugkörper tailliert ausge­ bildet. Die Fahrwerke 2 bestehen aus einer Schwinge 3, die in einem Drehlager 4 gelagert ist und einen Motor 5 mit Getriebe 6 trägt, welches mit einem beispielsweise als Zwillingsrad ausgebildeten Antriebsrad 7 verbunden ist.

Die Antriebsräder 7 stützen sich federnd an der Innen­ fläche des Rohres 9 ab (siehe auch Fig. 3). Sie werden durch die Kraft einer Feder 8 mit großer Kraft gegen die Wandung des Rohres 9 gedrückt. Der Fahrzeugkörper 1 wird vom Rohrleitungsmedium zum Teil durchströmt, zum Teil umströmt. An einer Seite des Fahrzeugkörpers 1 ist eine Turbine 11 so angeordnet, daß sie von dem innerhalb des Fahrzeugkörpers 1 strömenden Rohrleitungsmedium an­ getrieben wird. Diese Turbine 11 steht mit einem Gene­ rator 12 in Antriebsverbindung. Der Spalt zwischen dem Fahrzeugkörper 1 und der Wandung des Rohres 9 ist durch eine ringförmige Dichtung 10 abgedichtet.

Ein mit Strömungsöffnungen 1 b versehener Kopfteil 1 a trägt einen Kupplungsteil 13 zum Ankuppeln des Kupp­ lungsteiles 14 einer Absperrvorrichtung oder eines weiteren Fahrzeuges bzw. eines im Rohr zu bewegenden Gegenstandes.

Zur Energiespeicherung ist es zweckmäßig, an einer ge­ eigneten Stelle des Fahrzeugkörpers 1 eine elektrische Batterie 15 anzuordnen.

Zum Betrieb des Fahrzeuges ist eine Programmsteuerein­ heit 16 aus elektronischen Bauteilen mit Empfänger- und Senderteil sowie Meßteil vorgesehen.

Im Fahrzeugkörper ist ferner ein Antriebsmechanismus 17 angeordnet. Dieser Antriebsmechanismus 17 wirkt auf eine Welle 18, an derem Ende ein Träger 20 über eine Schnell­ schlußkupplung 19 lösbar befestigt ist. Die Schnellschluß­ kupplung 19 ist beispielsweise als Bajonett-Kupplung oder Schraubkupplung ausgebildet. Dabei besitzt die Schnell­ schlußkupplung 19 Steckverbindungen zum Verbinden von hy­ draulischen Leitungen 26 a und elektrischen Leitungen 26 b.

Der Träger 20 kann zur Aufnahme eines Meßgerätes dienen und kann durch einen in Fig. 2 dargestellten Kupplungs­ mechanismus 21 ausgetauscht werden, der über die Schnell­ schlußkupplung 19 das Ankuppeln einer Absperrvorrichtung oder eines in der Rohrleitung zu bewegenden Gegenstandes an die Welle 18 gestattet.

Nach dem Einführen des Fahrzeugs in das Rohr 9 fährt das Fahrzeug durch Ansteuerung der Programmsteuereinheit 16 durch die Rohrleitung zu einer vorherbestimmten oder er­ mittelten Stelle.

Bei kleinen Krümmungsradien des Rohres 9 ist es vorteil­ haft, das selbstfahrende Fahrzeug in zwei oder mehr ge­ lenkig miteinander verbundene Wagen, insbesondere in ei­ nen Antriebswagen 22, Leistungswagen 23 und Steuerwagen 24 aufzuteilen.

Diese Aufteilung ist besonders vorteilhaft, wenn große Antriebsleistungen gefordert werden, da mehr Fahrwerke, stärkere Batterien und eine größere Generatorleistung bei gleichem Rohrdurchmesser installiert werden können.

Der Antriebswagen 22 ist mit Fahrwerken 2 versehen und hat an den beiden Stirnseiten Kupplungsteile 13, in die ein Kupplungsteil 14 des Leistungswagens 23 eingreift, auf dem die Turbine 11, der Generator 12 und die Batterie 15 untergebracht sind.

Das am Kopfteil 1 a angeordnete Kupplungsteil 13 ist über ein mechanisches Kupplungsteil 14 mit dem Steuerwagen 24 verbunden, der wie der Leistungswagen 23 mit gefeder­ ten Führungs- oder Laufrollen 25 versehen ist. Die elek­ trischen Verbindungsleitungen 26 b werden hierbei fliegend angeordnet oder in das mechanische Kupplungsteil inte­ griert.

Auf dem Steuerwagen sind die Programmsteuereinheit 16 und der Antriebsmechanismus 17 untergebracht. An das Ende der Antriebswelle 18 ist der in Fig. 2 näher dar­ gestellte Kupplungsmechanismus 21 über eine Schnellschluß­ kupplung angekuppelt. Dieser Kupplungsmechanismus 21 ent­ hält eine an sich bekannte hydraulische und/oder elektri­ sche Verbindung und eine an sich bekannte mechanische Verbindung zum Kupplungsteil 14. Dabei werden Hydraulik­ leitungen 26 a und/oder elektrische Leitungen 26 b mitein­ ander verbunden, wobei die Hydraulikleitungen 26 a zu dem als Hydraulikmotor ausgebildeten Antriebsmechanismus 17 führen und die elektrischen Leitungen zu dem Leistungs­ wagen 23. Das Kupplungsteil 14 wird von federnden Klin­ ken 27 umfaßt und durch die verschiebbare Hülse 28 ge­ sichert. Das Verschieben der Hülse 28 kann hydraulisch oder durch einen nicht dargestellten Elektromotor fern­ gesteuert erfolgen.

Mit dem selbstfahrenden Fahrzeug können auch während des Betriebs einer Rohrleitung beliebige Gegenstände, z.B. eine Absperrvorrichtung oder Meßvorrichtung in einer Rohrleitung transportiert und/oder in der Rohrleitung arretiert werden. Zum Transport einer Absperrvorrich­ tung wird diese mittels des Kupplungsmechanismus 21 an das selbstfahrende Fahrzeug angekuppelt und zu einer vorgegebenen Stelle in der Rohrleitung gefahren. Hierzu ist die Programmsteuereinheit 16 zweckmäßigerweise als fernbedienbare Steuereinheit ausgebildet, über die alle erforderlichen Vorgänge fernbedient ausgelöst werden können.

Nachdem mittels der Hydraulikleitungen 26 a ein Feststell- oder Verankerungsmechanismus sowie ein Dichtungsmecha­ nismus der Absperreinrichtung aktiviert worden ist, kann durch Verschieben der Hülse 28 (Fig. 2) der Kupplungsme­ chanismus 21 gelöst werden (siehe auch Fig. 4) und das Fahrzeug zur Ausgangsstelle (Plattform) zurückgefahren werden.

Mit dem selbstfahrenden Fahrzeug können in das Rohr ein­ gebrachte Gegenstände auch wieder herausgeholt werden. Beispielsweise ist es möglich, im Rohr arretierte Fest­ stellvorrichtungen oder Meßvorrichtungen zu Revisions­ und Reinigungszwecken herauszufahren. Dabei kuppelt sich das Fahrzeug selbsttätig an die herauszufahrende Fest­ stellvorrichtung an, hebt über die in dem Kupplungsmecha­ nismus 21 hergestellte Hydraulikverbindung die Arretie­ rung der Feststellvorrichtung auf und zieht diese aus der Rohrleitung. Dabei kann auch gegen die Strömung und in senkrechten Rohren sowie über Abzweige gefahren wer­ den.

Claims (7)

1. Selbstfahrendes Fahrzeug für Rohrleitungen mit einem zylinderförmigen, vom Rohrleitungsmedium durchströmten und/oder umströmten Fahrzeugkörper (1), den Fahrzeugkör­ per an der Innenoberfläche der Rohrleitung federnd ab­ stützenden Fahrwerken (2), einer im Fahrzeugkörper vom Rohrleitungsmedium angeströmten Turbine (11), die einen Generator (12) antreibt, und den Fahrwerken zugeordne­ ten, vom Generator (12) gespeisten Elektromotoren (5).

2. Fahrzeug nach Anspruch 1, bei dem zumindest an einem Ende des Fahrzeugkörpers ein Kupplungsteil (13) ange­ ordnet ist, um ihn mit einem entsprechenden Kupplungs­ teilen (14) einer in der Rohrleitung zu bewegenden Vor­ richtung zur Absperrung in Eingriff zu bringen.

3. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, auf dem ein Antriebsmechanismus (17) für die Betätigung einer Absperrvorrichtung (Verankern und Festsetzen) sowie zum Auslösen von Vorgängen vorgesehen ist, wobei der Antriebs­ mechanismus (17) über eine Welle (18) und eine Schnell­ schlußkupplung (19) mit einem am Ende des Fahrzeugs an­ geordneten Kupplungsmechanismus (21) für die Ankupplung und Betätigung einer Absperrvorrichtung oder eines Trä­ gers (20) für eine Meßvorrichtung verbunden ist.

4. Fahrzeug nach Anspruch 3, bei dem durch die Welle (18) eine Hydraulikleitung geführt ist und der Kupplungs­ mechanismus zum Herstellen einer mechanischen Verbindung und zum Verbinden der Enden von Hydraulikleitungen (26 a) und/oder elektrischen Leitungen (26 b) ausgebildet ist.

5. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das in zwei oder mehr gelenkig aneinander kuppelbare Wagen (22, 23, 24) unterteilt ist.

6. Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, auf dem eine Steuereinheit (16), insbesondere fernbe­ dienbare Steuereinheit, mit Empfänger und Sendeteil sowie Meßteil angeordnet ist.

7. Fahrzeug nach Anspruch 6, bei dem die Steuereinheit (16) als Programmsteuereinheit ausgebildet ist.