DE2751968A1

DE2751968A1 - Vorrichtung zum reinigen von pipeline-einlaessen

Info

Publication number: DE2751968A1
Application number: DE19772751968
Authority: DE
Inventors: Ray Bruce Seese; Bela Lee Watson
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1976-11-22
Filing date: 1977-11-21
Publication date: 1978-05-24
Also published as: JPS6031835Y2; JPS5389270A; NL182866C; US4055025A; FR2371273A1; DE2751968C3; GB1591456A; DE2751968B2; BE861019A; NL182866B; NL7712806A; JPS583990U; CA1069309A; ES464328A1; FR2371273B1; IT1090940B

Description

275 Iüb8

L-11018-G

UNION CARBIDE CORPORATION 270 Park Avenue, New York, N.Y. 10017, V.St.A.

Vorrichtung zum Reinigen von Pipeline-Einlässen

Die Erfindung betrifft das Reinigen von Pipelines unter Verwendung eines mit Schleifmittel beladenen Gasstroms als Reinigungsmedium. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung zum Verbessern der Reinigungswirkung eines derartigen Prozesses am Einlaßende von Pipelines.

Es ist bekannt, daß Pipelines unter Verwendung eines mit einem Schleifmittel beladenen Gasstroms gereinigt werden können (US-PS 3 O73 687). Dabei können die geeigneten Eintritts- und Austrittsgeschwindigkeiten des Gasstrom« in Abhängigkeit vom Durchmesser der zu reinigenden Pipeline variieren. Die Austrittsgeschwindigkeit sollte jedoch nicht so groß sein, daß am Auslaßende der Pipeline zuviel Metall abgetragen wird, während dit Eintrittegtechwindigkeittn ausreichen sollten, um das Schleifmittel in heftig bewegtem, turbulentem Zustand durch das Rohr hindurchzutragen. Wegen des oberen Grenzwertes für die Austrittsgeschwindigkeit läßt sich das Verhältnis von Auslaßdruck (P₂) zu Ein-

809821/1011

-A-

laßdruck (P₁) als P₁^P₂ besti™¹¹⁶¹"¹' ^da der Auslaßdruck dem Atmospharendruck entspricht. Weil die Geschwindigkeit dem
Druck umgekehrt proportional ist, ist die Geschwindigkeit
am Einlaßende (V₁) kleiner als die Geschwindigkeit am Auslaßende (V₂), d. h. V₂^V₁.

Diese verminderte Geschwindigkeit des Treibgases und des
mitgerissenen Schleifmittels hat zu der verringerten Reinigung beigetragen, die im Einlaßteil einer Pipeline während der frühen Stufen der Entwicklung dieses Reinigungsprozesses beobachtet wurde.

Um dieses Problem zu minimieren, wurde beim Reinigen einer Pipeline mit einzelnen getrennten Schleifmittelarbeitsgängen oder -Chargen gearbeitet. Zu Beginn eines Arbeitsganges nimmt der Druck am Einlaß der Pipeline innerhalb einer Zeitspanne von wenigen Minuten vom Atmospharendruck auf P₁ zu. Eine den niedrigeren Drücken während dieser Zeitdauer entsprechende niedrige Treibmitteldichte führt zu einer hohen Treibmittelgeschwindigkeit am Einlaß. Wenn der Arbeitsgang fortschreitet, beginnt eine Stabilisierung der Strömung;

der Druck am Einlaß steigt an; die Geschwindigkeit nähert
sich dem niedrigeren, stationären Wert. Anschließend nimmt die Reinigungswirkung nahe dem Einlaß ab. Die Einbringung
von Schleifmittel wird gestoppt. Nachdem die Schleifmittelcharge das Auslaßende der Leitung verlassen hat, läßt man

809821/1011

den Leitungsdruck auf den Atmosphärendruck absinken. Dann wird eine weitere Charge vorbereitet und über die Leitung geschickt, wobei wiederum für eine anfängliche hohe Geschwindigkeit des Treibmittels und des Schleifmittels im Einlaßteil der Pipeline gesorgt wird. Die Arbeitsgänge werden fortgesetzt, bis die Reinigung möglichst gleichförmig über die volle Länge der Pipeline hinweg durchgeführt ist.

Bei einigen der ursprünglichen Anlagen, die im Rahmen eines derartigen Prozesses verwendet wurden, hat man versucht, die Reinigung am Einlaß durch Benutzung eines speziell ausgebildeten Injektorkopfes weiter zu steigern. Die der Arbeitsweise des Kopfes zugrunde liegende Theorie bestand darin, eine Wirbelbewegung des Treibgases hervorzurufen, um das Schleifmittel mitzureißen und in einem spitzen Winkel auf die Innenwand des Rohrs zu leiten. Das Problem bestand darin, einen Teil der Axialgeschwindigkeit und der Druckenergie des Einlaßtreibgases in eine Tangentialgeschwindigkeitskomponente umzuwandeln, die die Reinigung im Einlaßbereich der Pipeline verbessert. Die höheren Drücke und die dementsprechend niedrigeren Geschwindigkeiten, die in den Einlaßteilen der Pipeline auftreten, würden dann durch den stärker schiefwinkligen Aufprall des Schleifmittels auf die Rohrinnenwand ausgeglichen.

Bei der bekannten Lösung wird auf Kosten der Eintrittsaxialgeschwindigkeit und des statischen Einlaßdruckes dafür ge-

809821/1011

sorgt, daß das Treibmittel und das Schleifmittel in Umfangsrichtung strömen, wodurch das Schleifmittel gezwungen wird, auf die Wand in den Einlaßbereichen der Leitung mit einem spitzeren Winkel aufzutreffen. Der Zweck besteht darin, der niedrigen Eintrittsgeschwindigkeit entgegenzuwirken. Das Ergebnis ist eine gleichförmigere Reinigung der Gesamtlänge der Pipeline.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art ist in Fig. 3 der US-PS 3 073 687 dargestellt. Dabei ist der Kopf mit der zu reinigenden Pipeline verschraubt. Die Charge aus Sand oder Ton wird in die zu reinigende Pipeline eingespeist. Sie wird dabei der Pipeline von einem Schleifmittelbehälter aus über Düsen zugeführt. Das Treibgas wird über weitere Düsen eingeblasen und mittels Leitflächen umgelenkt, die unmittelbar stromabwärts jeder Düse sitzen. Diese Leitflächen vermitteln zusammen mit dem konischen Abschnitt des Kopfes der Geschwindigkeit des Gases beim Einblasen in die Pipeline eine Tangentialkomponente, die zu einer Wirbelbewegung von Gas und Schleifmittel führt.

Diese Ausbildung sorgt zwar für eine gewisse Steigerung der Reinigung am Einlaß einer Pipeline, arbeitet jedoch nicht so wirkungsvoll, wie dies erforderlich ist. Die Leitflächen lenken auf Grund ihrer Form und Abmessungen den Strom nicht ausreichend wirksam, um am Auslaß eine genügend große Tangentialkomponente zu erzeugen.

809821/101 1

Außerdem war die Ausbildung des Kopfes so beschaffen, daß die zur Reinigung einer Leitung erforderliche Zeitspanne verlängert.wurde. Der Kopf mußte während Probe- und Staubkugelläufen von der Pipeline abgeschraubt werden, um die Kugeln in die Pipeline einzubringen, worauf der Kopf wieder mit der Pipeline verschraubt wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Injektorkopf für Reinigungsvorgänge zu schaffen, der die Reinigungswirkung am Einlaßende einer zu reinigenden Pipeline verbessert. Es soll ein Injektorkopf geschaffen werden, der während Probe- und Staubkugelläufen nicht von der Pipeline abgenommen zu werden braucht.

Diese Aufgabe wird mit den in den Ansprüchen genannten Maßnahmen auf wirkungsvolle Weise gelöst.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines bevorzugten Injektorkopfes nach der Erfindung,

Fig· 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1,

809821/1011

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 2, und

Fig. 5 eine schematische perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die die Geschwindigkeitsvektoren des eingeblasenen Trägergases erkennen läßt.

Fig. 1 zeigt einen typischen Injektorkopf H. Der Kopf H besteht aus einem rohrförmigen Kopfteil 1, in dessen Außenwand ein Treibgas-Injektoranschluß 3 vorgesehen ist, über den Gas in den Kopf radial (statt nur axial) einleitbar ist, Typischerweise ist der Gasanschluß 3 so geneigt, daß seine Längsachse mit der Lotrechten einen Winkel von ungefähr 3O° bildet. Eine kreisförmige Prall- oder Leitplatte 5, deren Durchmesser im wesentlichen der gleiche wie der Innendurchmesser des rohrförmigen Bauteils 1 ist, sitzt in dem rohrförmigen Bauteil 1 stromabwärts von dem Gasanschluß 3. Die Leitplatte weist eine Mittelöffnung auf, durch die «in· einzelne Schleifmittelinjektorleitung 7 hindurchreicht. An ihrem anderen Ende erstreckt sich die Leitung 7 durch das Verschlußorgan 9 hindurch. Die Injektorleitung 7 ist an der Leitplatte 5 und dem Verschlußorgan 9 befestigt, so daß diese Elemente als Einheit aus dem rohrförmigen Bauteil 1 her-

809821/1011

ausgenommen werden können. Dieses Merkmal gestattet es, das rohrförmige Bauteil 1 an einer Pipeline angebracht zu lassen, so daß eine Staub- oder Probekugel durch das Bauteil 1 hindurch eingeführt werden kann, ohne den Kopf H von der Pipeline abschrauben zu müssen. Das stromabwärtige Ende des Kopfes H ist bei 11 mit einem Außengewinde versehen, um den Kopf H an Pipelines von unterschiedlichem Durchmesser anpassen zu können, indem mit Innengewinde ausgestattete Übergangsstücke und/oder abgekröpfte Flanschfittings benutzt werden. Die Leitplatte 5 ist mit mehreren Flügeln 15 versehen, die um die Mittelöffnung dieser Platte herum ausgebildet sind. Typischerweise ist die Platte 5 mit sechs Flügeln ausgestattet, die einen gegenseitigen Abstand von 6O haben. Die Außenkanten 13 (Fig. 3 und 4) der Flügel 15 sind von der vorderen Stirnfläche der Platte 5 in einem Winkel von ungefähr 45° mit Bezug auf die Waagrechte abgebogen, um das Treibgas spiralförmig gegen die Rohrwand zu richten. Die mit den Flügeln 15 versehene Leitplatte hat einen Strömungsquerschnitt, der demjenigen des Treibgasinjektoranschlusses 3 äquivalent ist.

Fig. 5 stellt eine Skizze des Injektorkopfes dar, in der die Eintritts- und Austrittsgeschwindigkeitsvektoren^rdes Treibgases angegeben sind. Der Geschwindigkeitsvektor am Einlaß V^ wird von einer Radialkomponent· V ■ und einer Axialkomponente V₂^ gebildet, was darauf zurückzuführen ist, daß der Treibgasinjektoranschluß 3 mit der Lotrechten

809821/1011

- 1O -

einen Winkel von 3O° bildet. Das Treibgas nimmt eine große Tangentialgeschwindigkeit an, wenn es sich der Leitplatte 5 nähert und durch diese hindurchläuft.

Der Injektorkopf-Austrittsgeschwindigkeitsvektor V ist daher die Summe einer relativ großen Tangentialkomponente V_Q und einer Axialkomponente V . V ist die Axialkomponente der Pipeline-Eintrittsgeschwindigkeit.

Der Injektorkopf überlagert dem Axialstrom des Treibmittels eine zusätzliche Tangentialbewegung, die das Mischen von Treibmittel und Schleifmittel fördert und bewirkt, daß das Schleifmittel unter einem spitzeren Winkel auf die Rohrinnenwand auftrifft. Die Reinigung, die am Anfang der Leitung mit einer niedrigen Axialgeschwindigkeit V . und einer Tangentialkomponente V_Q. erfolgt, ist äquivalent derjenigen am Ende der Leitung mit einer großen, rein axialen Geschwindigkeit .

Der Injektorkopf nach der Erfindung gestattet es daher auf besonders einfache Weise, die Reinigung am Einlaßende einer Pipeline zu verbessern.

809821/1011

Leerseite

Claims

PATENTANWALT DlPL-INC. GERHARD SCHWAN

ILFENSTK.ASSEM · DlOOO MÜNCHEN M 2751968

L-11O18-G

Ansprüche

( 1. jlnjektorkopf zum Einleiten eines mit einem Schleifmittel beladenen Gasstroms in eine zu reinigende Pipeline, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Reinigungswirkung am Einlaß der Pipeline ein rohrförmiger Kopf mit einem Einlaßende und einem Auslaßende vorgesehen ist, der an seinem Auslaßende mit dem Einlaßende der zu reinigenden Pipeline verbindbar ist, daß in der Außenwand des Kopfes ein Gaseinlaß zum Einleiten eines Gases in den Kopf in radialer Richtung unter Ausübung einer Wirbelbildung auf das Gas angeordnet ist, daß ein Schnellanschluß-Verschlußorgan am Einlaßende des Kopfes •itzt, daß eine kreisförmig· Leitplatt·, deren Durchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Kopfes ist, im Kopf stromabwärts von der Einleitungsstelle des Gases in den Kopf angeordnet ist, wobei die Leitplatte mit einer Mittelöffnung ausgestattet ist, die von mehreren Flügeln umgeben ist,- mittels deren durch die Flügel hindurchtretendes Gas spiralförmig zu den Kopfwanden richtbar ist und die einen dem Strömungsquerschnitt des Gaseinlasses äquivalenten Strömungsquerschnitt haben, und daß durch das Verschlußorgan und die Mittelöff-

809821/1011

f EHNSNkECHEIU (Mf/«01UW · KAUL: ILECTMCrATINT MÜNCHEN

ORIGINAL INSPECTED

^751968

nung in der Leitplatte eine einzige Schleifmittelinjektorleitung hindurchführt, die über die Leitplatte derart hinausreicht, daß Schleifmittel in den Kopf stromabwärts von der Leitplatte eingebracht wird, und die mit der Leitplatte und dem Verschlußorgan derart verbunden ist, daß die Injektorleitung und die Leitplatte zusammen mit dem Verschlußorgan als Einheit abnehmbar sind.
2. Injektorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitplatte sechs Flügel aufweist, die einen gegenseitigen Abstand von ungefähr 60° haben.
3. Injektorkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkanten der Flügel von der vorderen Stirnseite der Leitplatte in einem Winkel von ungefähr 45° abgebogen sind.

809821/101 1