NO173773B - Toveis skraper for roerledninger, saerlig for petroleumsprodukter - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en toveis skraper for en rørledning som har samme tverrsnitt over hele sin lengde og er tiltenkt fordeling av fluid, særlig i væskeform, f.eks. olje, andre petroleumsprodukter, næringsmidler, maling eller lignende.

Når én og samme rørledning benyttes for flere forskjellige fluidtyper og man ønsker å gå over fra en fluidtype til en annen etter å ha stengt av tilførselen av den første fluidtype på rørledningens innløpsside, men før man åpner for tilførselen av den alternative fluidtype ved samme sted, er det vanlig å føre inn, fra innløpssiden og nedover i rørledningen og tilbake igjen, en innvendig skraper for å rense rørledningen under skraping mot innerveggen. Under skraperens nedovergående bevegelse (i samme retning som strømningsretningen for fluidet fra innløpet til utløpet i rørledningen) føres derved det meste av resten av den første fluidtype ut av rørledningen. Skraperen er på denne måte et pålitelig skille mot den påfølgende fluidtype som man ikke ønsker skal få anledning til å blande seg med den første, idet en blanding oftest vil kunne anses som en forurensning av den ene fluidtype fra den andre.

Et slikt arrangement er beskrevet i fransk patent 2 222 587 og videre i patentskriftet DE 3 032 532.

De skrapere som til nå har vært benyttet, f .eks. kule-formede, sylindriske eller med forskjellig utvendig tetnings-eller skrapeutstyr, har vært av elastisk materiale for å kunne oppta diameterendringer inne i rørledningen, særlig de fabrika-sjonstoleranser som er vanlige, og for å kunne oppta de støt som finner sted når skraperen slår mot enden av rørledningen.

Imidlertid blir de områder som slike skrapere kommer i kontakt med inne i rørledningene og som opprinnelig har en ganske god pasning til skraperens ytterdimensjon, utsatt for betydelig slitasje som betinger ganske hyppig utskifting av skraperne for at disse skal kunne tjene sitt formål å rense ut restmateriale som gjerne kleber til rørledningens vegger, og utskiftingen av skraperne kan bare unntaksvis føre til at slitte skrapere på ny kan anvendes.

Oppfinnelsen har som formål å unngå disse ulemper ved å tillate gjentatt bruk av de deler av skraperne som ikke er nedslitte.

Videre har de vanlige skrapere som benyttes ikke noe styreorgan som gjør at de lett kan føres forbi bend i rørledninger, og endelig er de to anslagsflater i enden av de konvensjonelle skrapere temmelig liten slik at det lett kan opp-stå for stor slitasje i dette område som følge av gjentatte støt mellom to skrapere, og/eller en nøyaktig posisjonering av skraperne i rørledningen hindres når de ligger an mot hverandre.

I og med oppfinnelsen søkes også disse ulemper unngått ved at det er skaffet til veie en toveis skraper for å skrape rette og krumme innvendige vegger i en rørledning for fluidtransport, omfattende en konkavt snelleformet sentral hylse som er sentrert anordnet mellom et par utad konisk avsmalnende endestykker, og denne toveis skraper er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende krav 1, nemlig ved at den sentrale hylse er hul og omslutter en sentral stamme i skraperens hoveddel, idet stammen strekker seg aksialt mellom de aksialt ytterste deler av endestykkene, og at en bolt med til-hørende mutter er lagt inn i hvert respektive endestykke og sentralt langs skraperens sentrale lengdeakse for å feste endestykkene til den sentrale hoveddel.

Ytterligere særtrekk vil fremgå av de etterfølgende underkrav.

Slitasjedelene er ring- eller sirkelskiveformede og holdes fast i aksial avstand fra hverandre av en separat hylse som omslutter hoveddelens sentrale stamme, eventuelt er slitas je-delene utført integrert med hylsen. Delene kan i den ende som i aksial retning vender mot det respektive utenforliggende endestykke ha en sentreringskant, og delenes radialt ytterste flate kan være glatt eller deres ytterste område kan ha en fremspringende ringformet vulst med skrå sideflater, eventuelt et konkavt ringformet spor med åpning vendt radialt utover. Det ringformede spor kan være anordnet mellom to ringformede flenser som er noe bøyd utover fra sporet i aksial retning, og/eller deres radialt ytterste område kan ha en tilnærmet sylindrisk spalte med åpningen vendt aksialt innnover.

Hoveddelens endestykker kan ha sin aksialt ytterste del utformet osm en respektive koaksial rett avkortet kjegle, og de ytterste delers kjegleflate kan f.eks. danne en utvendig vinkel a på mellom 20 og 25° med en omsluttende koaksial sylinderflate. Lengden Le av de ytterste kjegleformede deler velges fortrinnsvis mellom 35 og 45% av slitasjedelenes ytterdiameter D, og avstanden Lm mellom de ytterste kjegleformede deler kan fortrinnsvis hovedsakelig liggge mellom 75 og 85% av delenes ytterdiameter D.

Skraperens totallengde L kan fortrinnsvis være mellom 1,55 og 1,65 ganger denne diameter D. Det innsnevrede koniske midtparti på hoveddelen er fortrinnsvis slik utformet at det får en krumningsradius r på mellom 40 og 50% av samme ytterdiameter

D.

Bolten og mutteren er fortrinnsvis tettende isolert fra skraperens ytre.

Skraperen kan tilnærmet aksialt midt på ha en koaksial ring av permanent magnetisk materiale og hvis magnetfelt delvis har radial retning, og ringen er fortrinnsvis utskiftbart montert.

Oppfinnelsens toveis skraper vil kunne skrape en rørledning med bend hvis aksekrumningsradius RI er i samme størrelsesorden som slitedelenes ytterdiameter.

En detaljbeskrivelse av oppfinnelsen følger nå, og beskrivelsen, som ikke er ment å være begrensende i noen form, støtter seg til de tilhørende tegninger, hvor fig. 1 viser et lengdesnitt av en skraper ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et tilsvarende lengdesnitt av en utførelsesvariant, fig. 3 viser et aksialsnitt av den midtre hylse i skraperen ifølge fig. 2, fig. 4 viser en forenklet variant av denne hylse, fig. 5 viser et utsnitt i større målestokk av en fjerde variant av hylsen vist på fig. 3, fig. 7 viser et utsnitt av den ytterste del av en skraper hvor en femte variant av hylsen er vist, og fig. 8 viser et lengdesnitt gjennom en rørledning med et bend og en avgrening, idet en skrapers forskjellige stillinger er indikert.

Fig. 1 viser altså en hovedsakelig stiv skraper 1 med massiv og noe avlang form, og skraperens sentrale lengdeakse er angitt med X-X, idet skraperen også er rotasjonssymetrisk om denne akse.

Skraperen 1 omfatter to ring- eller sirkulært skiveformede slitasjedeler 2 og 3 anordnet demonterbare fra skraperen, på dennes hoveddel 4 som omfatter en sentral stamme 4B rundt hvilket slitasjedelene 2 og 3 er anordnet, og to aksialt ytterste og motsatt anordnede ytterste deler 4A og 4C med tilnærmet samme

utvendige form.

Hoveddelen 4 er sammensatt av to koaksiale og "komplementære" endestykker 5 og 6 som er festet til hverandre med en mutter 7 lagt inn i det ene endestykke og en bolt 8 med anlegg i det andre 6. Endestykket 5 er støpt rundt mutteren 7, men et hull fra 9 fører fra innersiden inn mot mutteren for å gi adgang til bolten 8. Endestykket 6 er aksialt gjennomboret med en boring 10 med en større diameter i den ytterste del slik at det dannes en ansats 11 som tjener som anlegg for boltens 8 hode 8A. En propp 12 er så presset inn i den ytterste del av boringen der hvor denne har størst diameter for å isolere bolten tettende mot omgivelsene utenfor skraperen.

Endestykkene 5 og 6 består som tidligere nevnt av de respektive ytre deler 4A og 4C, og sentralt danner endestykkenes motstående deler den sentrale stamme 4B.

En permanentmagnet 13 i form av en ring

av permanent magnetisk materiale og slik magnetisert at en del av det magnetiske felt går radialt utover, er ført inn i en ringformet utsparing 14 som ligger koaksialt i forhold til aksen X-X i endestykket 6, hvorved den magnetiske ring 13 blir utskiftbar. Som fig. 1 og 2 viser er magnetringen hovedsakelig plassert midt i skraperen.

En hylse 15 er anordnet rundt den sentrale stamme 4B, aksialt mellom slitasjedelene 2 og 3.

De aksialt ytterste deler 4A og 4C har form som en rett avkortet kjegle og har en respektive hovedsakelig plan utvendig kjegleflate, mens hylsen 15 er formet som en diabolo og har en innvendig sylindrisk flate og en konkav ytterflate. De ring-eller skiveformede slitasjedeler stikker radialt utenfor delene 4A og 4C og hylsen 15 mellom dem, idet hylsens konkave ytterflate danner en innsnevring over hoveddelen og dermed skraperens midtparti.

I de varianter som er vist på fig. 2 - 6 er imidlertid slitasjedelene utført i ett med hylsen i skraperens midtparti.

På fig. 2 og 3 vises en tilsvarende skraper 1', og

i forhold til den skraper som er vist på fig. 1 gjenfinnes de samme elementer, nå med henvisningstall supplert med et merke. Slitasjedelene 2' og 3' inngår her i ett med hylsen 15",og på samme måte som tidligere stikker de radialt ut i forhold til

dennes midtparti. Slitasjedelene 2', 3' har i denne utførelse den ende som i aksial retning vender mot det respektive utenforliggende endestykke en sentreringskant 20 innrettet for

inngrep med de respektive deler 4'A og 4'C. I eksemplet vist på fig. 2 og 3 er videre slitasjedelenes radialt ytterste del utformet med et konkavt ringformet spor 21 med åpning vendt radialt utover.

Magnetringen 13' holdes presist på plass i radial retning med sin ytre ringflate og er relativt vid. En hylse 18 finner plass mellom ringen 13' og bolten 8. og tjener i denne utførelse som avstandsstykke mellom bolthodet 8'A og mutteren 7'.

I den forenklede utgave som er vist på fig. 1 i forhold til fig. 2 og utsnittet på fig. 4, er sentreringskanten 20 utelatt og slitasjedelene 2, 3 har glatt radialt ytterste flate, dette gjelder forøvrig også slitasjedelene vist på fig. 4, idet de her har henvisningstallene 2A hhv. 3A.

I den variant som er vist på den neste figur 5 og hvor henvisningstallene i forhold til fig. 4 i tillegg har et merke, har slitasjedelenes 2A', 3A' radialt ytterste område en fremspringende ringformet vulst 19 med skrå sideflater 22, 23. Den ytre skrå sideflate 22 er rett avskrådd, mens den indre 23 er i det viste eksempel avrundet og har samme krumningsradius over hele slitasjedelens omkrets.

I den variant som det er vist et utsnitt av på fig. 6 og hvor slitasjedelen nå har henvisningstallet 2" har dennes radialt ytterste del et konkavt ringformet spor 26 med åpning vendt radialt utover, og den viste utførelsesform er slik at sporet blir liggende mellom to ringformede flenser 24, 25 som er noe bøyd utover på begge sider i aksial retning.

I den variant som er vist på utsnittet ifølge fig. 7 og hvor slitasjedelenes og hylsens henvisningstall har fått tillegget B, er disses radialt ytterste område forsynt med en tilnærmet sylindrisk spalte 30, 31 med åpningen vendt aksialt innover. På denne måte dannes på yttersiden av spaltene en innovervendt sylindrisk flens eller leppe med av-skrådde hjørner.

fig. 8 viser fleire skrapere av den type som er vist på fig. 1, anordnet forskjellige steder i en rørledning 100 med konstant innerdiametér d, idet rørledningen er vist med to forskjellige utsnitt. I rørledningens utsnitt vist til høyre på figuren inngår en treveisventil 40 av den type som er beskrevet i den parallelle norske søknad 895106, og til venstre på figuren vises et bend 50 hvis midlere krumningsradius RI, dvs. krumningsradius av rørledningens bøyde sentrale lengdeakse tilnærmet er lik innerdiameteren d (og dette er den aller minste krumningsradius som man i praksis vil støte på i rørledninger).

I praksis vil ytterdiameteren av skraperens slitasjedeler i utgangstilstanden være noe større enn innerdiameteren d slik at innføring av en skraper i en rørledning vil inne-bære en viss radial sammenpressing på noen få prosent (f.eks. mellom 0 og 5%, oftest omkring 2 - 3%), hvilket sikrer en god skrapevirkning ved at skraperen presses mot rørledningens innervegg.

Hvis Lg er lengden av de ytterste kjegleformede deler og a den utvendige vinkel mellom disse delers 4A, 4C kjegleflate og en tenkt omsluttende koaksial sylinderflate, kan disse verdier velges slik at kanten av skraperens plane endeflate inne i bendet 50 akkurat kommer til å berøre rør-ledningens innervegg, hvorved skraperen blir styrt i sin bevegelse gjennom bendet. På den annen side kan lengden Lg fortrinnsvis velges lik halvparten av høyden H av den åpning 43 som hovedgrenen 41 i treveisventilen 40 danner med avgreningen 42 som treveisventilen betjener. Vinkelen a velges videre slik at man får en gunstig forbistrømning av fluid, f.eks. i væskeform fra avgreningen 42 og inn i rørledningen 100 (under forutsetning av at den skrape som er vist til venstre for avgreningen er fjernet), fortrinnsvis slik at forbistrømningen ikke hindres i nevneverdig grad.

Lengden Lm mellom de ytre kjegleformede deler velges fortrinnsvis slik at slitasjedelene i et bend 50 holdes sammenpresset slik at de - også i et slikt bend kan utføre en skraping. Videre velges krumningsradius r for det innsnevrede koniske midtparti på hoveddelen i skraperen mindre enn bendets 50 minste utvendige krumningsradius r^, f.eks. omkring halvparten av innerdiameteren d i rørledningen 10 0, for å unngå en fastkiling av skraperen i bendet.

Tar man hensyn til disse forhold kan dimensjoneringen av skraperen fastlegges endelig, og. alle de kriterier som er nevnt ovenfor bør da oppfylles hvis man ønsker en optimal skraper. (Kalles ytterdiameteren av de ukomprimerte slitasjedeler D blir altså forholdet D/d liggende mellom 1,02 og 1,05 i de fleste tilfeller.) Dimensjoneringen blir altså: a « tt/8 (f.eks. mellom 20 og 25°), fortrinnsvis bør vinkelen være minst 20°,

- Le/D tilnærmet mellom 0,35 og 0,45,

- Lm/D tilnærmet mellom 0,75 og 0,85,

- avstanden Lm mellom slitasjedelenes ytterkant tilnærmet lik r,

- L/D tilnærmet mellom 1,55 og 1,65,

- r/D tilnærmet mellom 0,40 og 0,50, og

- den vinkelsektor 0 som den konkave innsnevring danner fra 50 til 70°, fortrinnsvis i nærheten av n/ 3.

Som et eksempel skal vises et dimensjonsforslag for en rørledning med innvendig diameter d = 10 2 mm (sammensatt av standard 4" rør<:>" velges:

L = 170 mm

L =45 mm

e

L = 80 mm

m

a =2<3>

r = 50 mm

e , tykkelsen av hver ring- eller skiveformet slitas j edel = 15 mm.

Fig. 2 viser et eksempel hvor a er temmelig stor (45°).

Slitasjedelene (og den mellomliggende hylse 15 eller 15') er fortrinnsvis utført av polyurethan og har en hardhet (SHORE A) mellom 60 og 90, mens skraperens hoveddel kan f.eks. være av polyurethan med en hardhet (SHORE A) mellom 65 og 80, dvs. mindre eller større enn slitasjedelenes.

Slitasjedelene 2A, 3A, 2A', 3A' på fig. 4 og 5 er særlig godt tilpasset skraping av rørledninger hvis toleran-ser når det gjelder innerdiameteren er relativt store (± 3 mm) , og hardheten (SHORE A) velges lik og mellom 60 (for fig. 4) og 65 (fig. 5), skrapevirkningen blir da midlere, mens levetiden for slitasjedelene blir relativt dårlig.

For rørledninger med midlere toleranse 2 mm) foretrekkes slitasjedeler slik som de vist på fig. 3 og 6, og hardheten velges da gjerne omkring 80 (SHORE A). Skrapevirkningen blir da meget god, mens levetiden for slitasjedelene blir midlere.

Endelig gjelder for rørledninger med små diameter-toleranser (± lmm) at slitasjedeler av formen vist på fig. 7 foretrekkes, og hardheten av disse velges da omkring 90 (SHORE A). Skrapevirkningen blir da meget god og dessuten får slitasjedelene lang levetid.

Det er innlysende at den slitasjedelform som er vist på fig. 2-7 også kan anvendes i den skraper som er vist på fig. 1 og hvor slitasjedelene er adskilt av en separat hylse.

Man vil forstå at de enkelte utførelsesformer er konstruert som kompromissløsninger mellom motstridende krav, nemlig til både motstandsdyktigheten av slitasjedelene og deres radiale deformering. Fig. 4 og 5 viser utførelses-former som tillater enkel sammentrykkbarhet i radial retning, fig. 3 og 6 viser utførelsesformer hvor kompresjonen kan fore-gå i to trinn (i det første trinn vil bare flensene på begge sider av det mellomliggende spor presses sammen eller fra hverandre), mens fig. 7 viser en løsning hvor slitasjedelene er fleksible ved at den ytre sylinderformede flens kan presses innover i den innenforliggende spalte.

Man vil videre bemerke at de plane endeflater som skraperen har sikrer en relativt stor kontaktflate når to skrapere støter sammen, hvilket reduserer risikoen for øket slitasje eller skade under bruken.

Magnetringen 13 tillater registrering av hvor skraperen befinner seg inne i rørledningen.

Claims (9)

1. Toveis skraper (1) for å skrape, rette og krumme innvendige vegger i en rørledning (100) for fluidtransport, omfattende en konkavt snelleformet sentral hylse (15) som er sentrert anordnet mellom et par utad konisk avsmalnende endestykker (5, 6), KARAKTERISERT VED at den sentrale hylse (15) er hul og omslutter en sentral stamme (4B) i skraperens (1) hoveddel (4), idet stammen (4B) strekker seg aksialt mellom de aksialt ytterste deler (4A, 4C) av endestykkene (5, 6), og at en bolt (8) med tilhørende mutter (7) er lagt inn i hvert respektive endestykke (5 hhv.6) og sentralt langs skraperens (1) sentrale lengdeakse (X-X) for å feste endestykkene (5, 6) til den sentrale hoveddel (4).

2. Skraper ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at de aksialt motstående ender av den konisk snelleformede hylse (15) omfatter sylindriske slitasjedeler i form av skraperinger (2', 3', 2A, 3A, 2", 2A<1>, 3A', 2B, 3B).

3. Skraper ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at et par sylindriske skraperinger (2, 3) er lagt inn mellom de konisk avsmalnende endestykker (5, 6) og de aksialt motstående ender av den sentrale hylse (15).

4. Skraper ifølge krav 2 eller 3, KARAKTERISERT VED en sylindrisk permanentmagnet (13, 13' ) anordnet inne i stammen (4B) og konsentrisk i forhold til aksen (X-X), sentralt mellom endestykkene (5, 6).

5. Skraper ifølge krav 2 eller 3, KARAKTERISERT VED at skraperingene (2', 3', 2") har ringformede skrapeflenser (24, 25) i innbyrdes aksial avstand.

6. Skraper ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at de aksialt motstående ender av hylsen (15A') har en frem-springende ringformet vulst (19) mellom skrå sideflater (22, 23).

7. Skraper ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at skraperingene har sylindriske spalter (30, 31) langs omkretsen og som på sin radialt ytterste side danner skrapeflenser (2B, 3B) i de aksialt motstående ender av den sentrale hylse.

8. Skraper ifølge krav 7, KARAKTERISERT VED at spaltene (30, 31) er anordnet innenfor hylsens (15B) kontur og danner leppeformede flenser som vender mot hverandre.

9. Skraper ifølge ett av de foregående krav 1 - 8, KARAKTERISERT VED at de konisk, utad avsmalnende endestykker (5, 6) er rettavkortede og dimensjonert slik at de kan utføre effektiv skraping av den ytre innerflate av en rørledning med en bestemt krumningsradius, og at hylsen er dimensjonert slik at denne samtidig kan utføre effektiv skraping av rørled-ningens indre innerflate.