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专利摘要:
公开号:WO1987000906A1 申请号:PCT/EP1986/000468 申请日:1986-08-07 公开日:1987-02-12 发明作者:August Nobis 申请人:Hanschen, Hermann; IPC主号:F16L55-00
专利说明:
[0001] VORRICHTUNG ZUR INNENBESCHICHTUNG VON ROHREN [0002] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Innen- beschichtung von Rohren, mit einem ersten und ei¬ nem zweiten an der Rohrinnenwand anliegenden' und durch das Rohr bewegbaren Kalibermolch, mit einem Zwischenraum zwischen den beiden Kalibermolchen zur Aufnahme von Beschichtungsmaterial, wobei wäh¬ rend der Bewegung die Kalibermolche mit Druck be¬ aufschlagt und das Beschichtungsmaterial aus dem Zwischenraum auf die Rohrinnenwand aufgetragen wird. [0003] Im Bereich der Chemie, insbesondere bei der Erd¬ gas- und Erdölförderung fällt in erheblichen Men¬ gen Wasser mit aggressiven Bestandteilen (Schwe¬ fel, Salz) an. Dieses Wasser wird mit teilweise sehr hohen Drücken (bis 200 bar) durch ver¬ schweißte Stahlrohre transportiert. Sind diese von innen nicht isoliert, so werden sie in kurzer Zeit durch Lochfraß zerstört, was neben der Funktions¬ beeinträchtigung auch zu einer erheblichen Gefähr¬ dung der Umwelt führt. [0004] Zur Verhinderung des Lochfraßes ist vorgeschlagen worden, Kunststoffröhre in die Stahlrohre einzu¬ ziehen. Dies führt jedoch zu einer unerwünschten Verengung des Rohrquerschnittes. [0005] Zur Vermeidung dieses Effektes ist die Innenbe- schichtung der Rohre mit einem gegen die anfallen¬ den aggressiven Medien resistenten Material be¬ kannt. Diese Beschichtung erfolgt in Rohren mit großen Querschnitten durch fahrbare Wagen, die Be¬ schichtungsmaterial versprühen. Bei Rohren mit kleinen Querschnitten ist dieser Weg nicht gangbar. Stattdessen wird beispielsweise dadurch beschichtet, daß ein Paket bestehend aus zwei Kalibermolchen, zwischen denen sich das im allgemeinen flüssige Beschichtungsmaterial befin- '" det, in dem Rohr hin und her gezogen wird. Nach¬ teilig bei einem derartigen Vorgehen sind die Schwachpunkte, die im Bereich von Unebenheiten der Rohrinnenfläche, insbesondere an den Schweißnäh¬ ten, dadurch entstehen, daß das Beschichtungsmate¬ rial von dem zweiten Kalibermolch abgestreift wird und sich so Angriffspunkte für die aggressiven Me¬ dien bilden. [0006] Ein anderes Verfahren zur Beschichtung ist das • luftfreie Farbzerstäuben (sogenanntes Airless-Ver- fahren). Hierbei wird das Beschichtungsmaterial von einem außerhalb des Rohres befindlichen Tank aus mittels einer Hochdruckpumpe und einem Hoch¬ druckschlauch zu einer Düse im Rohr gepumpt. Durch den hohen Druck in der Düse wird das Material zer¬ stäubt und beschichtet die Rohrinnenfläche. Nach¬ teilig an einem derartigen Verfahren ist, daß durch den beträchtlichen Druckverlust aufgrund der Reibung in dem Hochdruckschlauch nur begrenzte Rohrlängen beschichtet werden können. [0007] Gerade in der Erdöl- und Erdgasförderung aber werden zum Transport der geförderten Stoffe Rohre (Pipelines) eingesetzt, die zum Teil unterirdisch über weite Strecken verlaufen und bei denen daher die regelmäßig in Jahres- oder Halbjahresinter- vallen notwendige Neubeschichtung der Rohrinnen- flächen einen beträchtlichen Aufwand verursacht. In Abständen von ca. 300 m wird aufgegraben und das Rohr auseinandergeschweißt, um mit einer der bekannten Vorrichtungen die Innenbeschichtung vorzunehmen. .... [0008] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung vorzugschlagen, mit der auch sehr lange, dünne Rohre gleichmäßig und zuverlässig von innen beschichtet werden können, ohne daß an Unebenheiten der Rohrinnen¬ fläche die Beschichtung zu dünn aufgetragen oder ganz unterbrochen wird. [0009] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine durch das Rohr bewegbare Sprüheinrichtung mittels einer Material¬ leitung mit dem Zwischenraum zwischen den Kaliber¬ molchen verbunden ist und das Beschichtungsmaterial aus dem Zwischenraum zerstäubt. [0010] Bei Verwendung einer derartigen Vorrichtung wird das Beschichtungsmaterial in unmittelbarer Nähe der Sprüh¬ einrichtung mitgeführt, so daß praktisch keine Druck¬ verluste auf dem Weg zur Sprüheinrichtung auftreten können; gleichzeitig sorgt die zerstäubende Sprühein¬ richtung für eine berührungsfreie, gleichmäßige Innen¬ beschichtung des Rohres auch an Schweißnähten und anderen Unebenheiten der Rohrinnenfläche. [0011] Außerdem streichen die Kalibermolche, welche elastisch gegen die Rohrinnenwand anliegen, das im Zwischenraum befindliche Beschichtungsmaterial als dünnen Grundierungs film auf die Rohrinnenfläche, so daß eventuell für die Sprüheinrichtung schwer zugängliche Poren und Vertiefun¬ gen bereits mit dem Beschichtungsmaterial bestrichen sin - i - [0012] wenn die Sprüheinrichtung den entsprechenden Bereich der Rohrinnenfläche erreicht. [0013] Bereiche, insbesondere an den Schweißnähten, von denen, ,, , der zweite Kalibermolch die Beschichtung bis auf einen--* Grundierungsfilm abstreift, werden von der vorzugsweise radial wirkenden Sprüheinrichtung jeweils wiederum mit neuem Beschichtungsmaterial abgedeckt. [0014] Mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen können Rohre sprüh- beschichtet werden, deren Länge ein Vielfaches der mit bekannten Vorrichtungen besprühbaren Längen beträgt. Die Zahl der kostspieligen erforderlichen Aufgrabungs¬ punkte bei unterirdisch verlaufenden Rohren kann so deutlich vermindert werden. Durch die gleichmäßige Innenbeschichtung ist gegebenenfalls auch eine Ver¬ längerung der Zeitintervalle zwischen zwei Neubeschich- tungen möglich. [0015] Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Sprüheinrichtung ein Schleuderrad oder eine Rotationsdüse aufweist, die dann von Druckluft aus einem Druckluftdepot in Umdrehung versetzt werden. Alternativ kann auch ein Elektromotor als Antrieb oder eine nicht rotierende Spritzdüse vor¬ gesehen werden. [0016] Zur Zerstäubung des Beschichtungsmaterials wird das Mate¬ rial entweder mit Druckluft aus dem Druckluftdepot oder mit dem Förderdruck einer elektrischen Förderpumpe be¬ aufschlagt, die mit einem in den Zwischenraum hineinra¬ genden Förderelement das Beschichtungsmaterial durch die Materialleitung zur Sprühdüse drückt. f - [0017] Bevorzugt sind Zugseile mit dem zweiten Kalibermolch verbunden und werden durch den Zwischenraum und den ersten Kalibermolch hindurchgeführt und mit einer Seil¬ winde außerhalb des Rohres gekoppelt. Durch Zug an den, , , , Zugseilen wird das Beschichtungsmaterial im Zwischen- • - - räum komprimiert und durch den dabei entstehenden Druck durch die Materialleitung der Sprüheinrichtung zugeführt. Eine Förderpumpe für den Transport des Beschichtungs- materials zur Düse der Sprüheinrichtung ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung nicht notwendig. [0018] Von Vorteil ist es, wenn dabei die Druckluftleitung im Zwischenraum und zwischen Druckluftdepot und erstem Kalibermolch eigenelastisch und spiralförmig gewunden ausgebildet ist. Sie kann sich so der abnehmenden Menge bzw. dem abnehmenden Abstand der beiden Kalibermolche anpassen. [0019] Um Drehbewegungen der Kalibermolche auszugleichen, kön¬ nen die Anschlüsse der Druckluftleitungen über Gelenk¬ kupplungen vorgesehen werden. [0020] Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. [0021] Im folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnung drei Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben. Es zeigt: [0022] Fig. 1 einen Längsschnitt eines Rohres mit einer Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung; [0023] Fig. 2 einen Längsschnitt eines Rohres mit einer zweiten Ausführungsform der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung; und Fig. 3 einen Längsschnitt eines Rohres mit einer dritten Ausführungsform der Vorrichtung. [0024] Ein Rohr 10 ist auf seiner Rohrinnenfläche 11 mit einer Innenbeschichtung aus Beschichtungsmaterial 16 zu ver¬ sehen. [0025] Die Vorrichtung zur Innenbeschichtung weist gemäß Fig. 1 ein Druckluftdepot 20 mit einem Druck von beispielsweise 200 bar auf, das auf Gleitkufen 21 gelagert ist. Es ist mit einem Hochdruck-Absperrventil 22 versehen, dem eir; Druckminderer 23 nachgeschaltet ist. Der Ausgang des Druckminderers 23 befindet sich in der Achse der axial- symmetrischen Vorrichtung und damit zugleich in der Rohrachse. [0026] An den Druckminderer 23 ist ein elastischer, spiral¬ förmig gewundener Abschnitt 30a einer Druckluftlei-tung 30 angeschlossen. Die spiralförmigen Windungen verlaufen konzentrisch um die Vorrichtungs- bzw. Rohrachse. Der Abschnitt 30a kann sich auch frei drehen, da er über eine Gelenkkupplung 31a an den Druckminderer 23 ange¬ schlossen ist. [0027] Das andere, dem Druckluftdepot 20 abgewandte Ende des Abschnitts 30a der Druckluftleitung 30 ist über eine Gelenkkupplung 31b an einen festen Leitungsabschnitt 32a in einem ersten Kalibermolch 40 angeschlossen. Der Ka¬ libermolch 40 besteht aus mehreren beabstandeten Scheiben die den Rohrquerschnitt vollständig ausfüllen und einen elastischen Rand besitzen, der gegen die Rohrinnenfläche anliegt. -r - [0028] Der feste Leitungsabschnitt 32a der Druckluftleitung 30 verläuft in der Achse des ersten Kalibermolches 40. Auf der anderen Seite des Kalibermolches 30 setzt an dem Leitungsabschnitt 32a über eine Gelenkkupplung 31c ein . ■■ ■ weiterer elastischer und spiralförmig konzentrisch um die Vorrichtungsachse gewundener Abschnitt 30b der Druckluftleitung 30 an. Er führt zu einem festen Lei¬ tungsabschnitt 32b in einem zweiten Kalibermolch 41 , an den er über eine Gelenkkupplung 31d angeschlossen ist. Der zweite Kalibermolch 41 ist wie der erste Ka¬ libermolch 40 aufgebaut und nimmt ebenfalls den gesamten Rohrinnenquerschnitt ein. Zwischen den beiden Kaliber¬ molchen 40, 41 befindet sich ein Zwischenraum 42 zur Aufnahme des Beschichtungsmaterials 16. [0029] An dem zweiten Kalibermolch 41 sind zwei Zugseile 50a, 50b mittels Zugösen 51 befestigt. Diese Zugseile 50a, 50b erstrecken sich achsparallel, symmetrisch, aber außermittig von dem zweiten Kalibermolch 41 durch den Zwischenraum 42 zum ersten Kalibermolch 40, durch den sie mittels Stopfbuchsen 52 geführt, aber an dem sie nicht befestigt sind. Die Zugseile 50a, 50b laufen dann weiter bis zu Zugösen 53 am Drückluftdepot 20. Von dort erstrecken sich abzweigend von weiteren Zugösen 53 die Zugseile 50a, 50b zu einer gemeinsamen Zugöse 54 in der Achse der Vorrichtung, von der ein axial verlaufendes Zugseil 50c zu einer nicht dargestellten Seilwinde am Ende des Rohres 10 führt. [0030] Der feste Leitungsabschnitt 32b der Druckluftleitung 30 durch den zweiten Kalibermolch 41 ist auf der dem Zwi¬ schenraum 42 abgewandten Seite des Kalibermolchs 41 mit einem Absperrventil 33 versehen. Von dort führt die Druckluftleitung 30 zu einer Sprüheinrichtung 70, 71, die fest mit dem zweiten Kalibermolch 41 verbunden ist und eine Druckluftturbine 70 mit einer Rotationsdüse 71 aufweist. [0031] Durch den Kalibermolch 41 sind außerdem Materiallei¬ tungen 60a, 60b geführt, deren eines Ende offen ist und im Zwischenraum 42 mündet, und deren anderes Ende zur Rotationsdüse 71 führt. [0032] Die Innenbeschichtung des Rohres 10 geschieht in fol¬ gender Weise: [0033] Nach dem Reinigen der Rohrinnenfläche 11 wird die ge¬ samte Vorrichtung entgegen der Beschichtungsrichtung (Pfeil 15) mittels einer Seilwinde durch das Rohr 10 eingezogen. Alternativ kann auch das Zugseil 50 durch das Rohr 10 geschossen oder gezogen werden. Anschließend werden dann am Ende des Rohrs in einem separaten, zugäng¬ lichen Rohrteil (nicht dargestellt) die einzelnen Teile miteinander verbunden und der Zwischenraum 42 zwischen den Kalibermolchen 40 und 41 mit dem Beschichtungsma¬ terial 16 gefüllt. [0034] Eine vorzugsweise stufenlos arbeitende Seilwinde zieht mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit über die Zug¬ seile 50c, 50a, 50b das Druckluftdepot 20 und den zwei¬ ten Kalibermolch 41 durch das Rohr 10. Der erste Kaliber- molch 40 wird nicht von einem der Zugseile gezogen, er wird aber von dem Beschichtungsmaterial 16 im Zwischen¬ raum 42, das sich vor dem zweiten Kalibermolch 41 staut, in Zugrichtung geschoben. Der dabei entstehende Druck zwingt das Beschichtungsmaterial 16 durch die Material- _ [0035] leitungen 60 in die Rotationsdüse 71 der Druckluft¬ turbine 70. Bei entsprechend betätigten Absperrven¬ tilen 22, 33 treibt die Druckluft die Druckluft¬ turbine 70 mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von beispielsweise 20.000 U/min. an. Durch die hohe Umdrehungszahl wird das Beschichtungsmaterial 16 zerstäubt. Ein Strom zerstäubten Beschichtungsmate- rials 16 wird dann von der Rotationsdüse 71 auf die Rohrinnenfläche 11 aufgesprüht. [0036] Bei der Bewegung der Vorrichtung durch das Rohr 10 hindurch streicht der zweite Kalibermolch 41 zuvor noch Beschichtungsmaterial aus dem Zwischenraum 42 direkt an die Rohrinnenflache, und auf diese Grundie¬ rung folgt dann anschließend die Sprühbeschichtung durch die Sprüheinrichtung. [0037] Bei fortschreitender Beschichtung nimmt der Vorrat an Beschichtungsmaterial 16 in dem Zwischenraum 42 zwi¬ schen den beiden Kalibermolchen 40, 41 ab. Der Be- schichtungsraum 42 wird dadurch kleiner, die beiden Kalibermolche 40, 41 rücken aufeinander zu. Der Ab¬ schnitt 30b der Druckluftleitung 30 im Zwischenraum 42 braucht dann nur eine geringere axiale Länge zu durch¬ queren; die spiralförmigen Windungen werden dadurch zusammengeschoben. [0038] Umgekehrt nimmt der Abstand zwischen den beiden Gelenk¬ kupplungen 31a, 31b, also der Abstand zwischen dem Druckminderer 23 des Druckluftdepots 20 -und dem ersten Kalbermolch 40 zu, da der Abstand zwischen dem Druck- luftdepot 20 und dem zweiten Kalibermolch 41 konstant bleibt. Der Abschnitt 30a der Druckluftleitung 30 muß - 13 - [0039] daher eine längere axiale Strecke überbrücken, diese spiralförmigen Windungen werden daher auseinanderge¬ zogen. i _ • . [0040] Die Gelenkkupplungen 31 in der Druckluftleitung 30 sind., vorgesehen, um Belastungen zu vermeiden, die durch Dreh¬ bewegungen der Kalibermolche 40, 41 entstehen könnten. [0041] Die in Figur 2 dargestellte zweite Ausführungsform ist der ersten weitgehend ähnlich. Anstelle der Druckluft¬ versorgung ist ein 'Elektromotor 70 ' in der Sprühein¬ richtung 70', 71 eingesetzt. Dieser wird über eine elektrische Leitung 57 mit Strom versorgt, die als Seele in dem Zugseil 50 geführt ist. Das Zugseil 50 verläuft durch Stopfbuchsen 52 im ersten Kalibermolch 40, durch den Zwischenraum 42 hindurch, und ist am Befestigungs¬ punkt 56 mit dem zweiten Kalibermolch 41 verbunden. [0042] In den Materialleitungen 60 sind zur besseren Einstell¬ barkeit der Durchflußmenge auf die Beschichtungsge- schwindigkeit (Fortbewegungsgeschwindigkeit der Vor¬ richtung im Rohr) und damit zur Festlegung der Be- schichtungsdicke auf der Rohrinnenfläche 11 Dosier¬ ventile 61 vorgesehen. Eine üblicherweise angestrebte Beschichtungsdicke beträgt etwa 400 μm. [0043] Die in Figur 3 dargestellte Ausführungsform enthält ebenfalls einen ersten Kalibermolch 40 und einen zwei¬ ten Kalibermolch 41 , zwischen denen der Zwischenraum 42 vorhanden ist, welcher mit dem Beschichtungsmaterial 16 gefüllt ist. Am zweiten Kalibermolch 41 befindet sich eine zentrale Öse 56, an der das Zugseil 50 befestigt ist, welches durch den Zwischenraum 42 und durch eine zentrale, abdichtende Stopfbuchse 52 des ersten Kaliber¬ molchs 40 hindurchgeführt ist und zum einen Ende des Rohrs 10 läuft. Das Zugseil 50 ist relativ zur Stopf¬ buchse 52 beweglich, so daß der erste Kalibermolch 40 < - sich dem zweiten Kalibermolch 41 annähert, wenn das Be-*" schichtungsmaterial 16 aus dem Zwischenraum 42 abnimmt. [0044] In Zugrichtung ist hinter dem zweiten Kalibermolch 41 eine Förderpumpe 80 mittels Koppelgliedern 85 angekoppelt, die von einem Elektromotor 81 angetrieben wird.und auf Gleitelemente 21 zentral im Rohr 10 lagert. Durch den zweiten Kalibermolch 41 hindurch erstreckt sich das vom Elektromotor 81 angetriebene Förderelement 82 der För¬ derpumpe 80 und fördert das Beschichtungsmaterial 16 in die Öffnung der Materialleitung 60 hinein, die durch den zweiten' Kalibermolch 41 hindurch, über ein Dosier- ventil 61 das Beschichtungsmaterial zu der Düse 71 der Sprüheinrichtung führt. Die Sprüheinrichtung 70', 71 ist mittels Koppelgliedern 85 hinter die Fδrderpumpe 80, 81 gekoppelt und lagert ebenfalls mittels Gleitelementen 21 zentral in dem Rohr 10. Die von einem Elektromotor 70' in Drehbewegung versetzte Düse 71 sprüht dann das Be¬ schichtungsmaterial gleichmäßig gegen die Rohrinnen¬ fläche.
权利要求:
ClaimsVorrichtung zur Innenbeschichtung von RohrenA n s p r ü c h e 1. Vorrichtung zur Innenbeschichtung von Rohren, mit einem ersten und einem zweiten in der Rohrinnenwand anliegenden und durch das Rohr bewegbaren-Kalibermolch, mit einem Zwischenraum zwischen den beiden Kaliber¬ molchen zur Aufnahme von Beschichtungsmaterial, wobei während der Bewegung die Kalibermolche mit Druck be¬ aufschlagt sind und das Beschichtungsmaterial aus dem Zwischenraum auf die Rohrinnenwand aufgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch das Rohr (10) bewegbare Sprüheinrichtung (70, 71) mittels" einer Materialleitung (60) mit dem Zwischenraum (42) zwischen den Kalibermolchen (40, 41) verbunden ist und Beschich¬ tungsmaterial (16) aus dem Zwischenraum (42) zerstäubt. Λ 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung (70,71) hinter dem zweiten Kalibermolch (41) angekoppelt ist, und daß die Materialleitung (60) durch den zweiten Ka i-' bermolch (41) hindurchgeführt ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Zugseil (50) an dem zweiten Kalibermolch (41) befestigt ist und durch den Zwischenraum (42) und mittels Stopfbuchsen (52) abge¬ dichtet durch den ersten Kalibermolch (40) hindurchge¬ führt ist und zur Bewegung der Kalibermolche (40, 41) an einem Ende des Rohres (10) eine Seilwinde ankoppel¬ bar ist. 4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung (70,71) zum Zerstäuben des Beschichtungsmaterials (16) mittels einer Druckluftleitung (30) mit einem Druckluftdepot (20) verbunden ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprüheinrichtung (70,71) eine Rotationsdüse aufweist, die mittels Druckluft aus dem Druckluftdepot (20) oder mittels eines Elektromotors (70') in Drehbewegung versetzbar ist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckluftdepot (20) vor dem ersten Kalibermolch (40) oder zwischen den zweiten Kalibermolch (41) und die Sprüheinrichtung (70, 71) an¬ koppelbar ist und auf Gleitkufen (21) im Rohr (10) ver¬ schiebbar ist. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckluftdepot (20) vor dem ersten Kalibermolch (40) angeordnet ist, daß die das Druckluftdepot (20) und die Sprüheinrichtung (70,71) verbindende Druckluftleitung (30) durch den ersten Kali-, bermolch (40) und den Zwischenraum (42) hindurchgeführt ist und im Zwischenraum (42) spiralförmig verläuft. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Förder¬ pumpe (80,82) vorgesehen ist, die das Beschichtungs¬ material (16) von dem Zwischenraum (42) durch die Ma¬ terialleitung (60) hindurch zur Düse der Sprüheinrichtung (70',71) fördert. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (80, 82) vor den ersten Kalibermolch (40) oder zwischen dem zweiten Kalibermolch (41) und der Sprüheinrichtung {70* ,71) an¬ koppelbar ist und ein Förderelement (83) enthält, welches durch einen Kalibermolch (40, 41) hindurch in den Zwische raum "(42) ragt und das Beschichtungsmaterial (16) in die Materialleitung (60) zur Düse der Sprüheinrichtung (70 ';71 drückt. 10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Materialleitung (60) ein Dosierventil (61) angeordnet ist.
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