(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスパイプラインの下方部分に存在する液体を前記パイプラインの内面に分散させる方法であって、
ベンチュリと、前記ベンチュリに関して周方向に配置されたポートのアレイとを有するピグを、パイプラインに通すステップであって、前記ベンチュリが、前記パイプライン内から引き出されるガスの圧力および流れによって作動する、ステップと、
前記ピグに配置された２つの外部周方向封止要素の間に低圧プレナムを形成するステップであって、前記封止要素のうちの少なくとも１つが、内面を通して穿孔されている、ステップと、
前記パイプラインの下方内部から液体を、かつ前記パイプラインの上方内部から蒸気を、前記穿孔された封止要素を通して前記低圧プレナム内に、かつ前記ポートのアレイを通して引き込むステップと、
液体を前記ベンチュリの吐出オリフィスを通して前記パイプラインの内面に分散させるステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記ピグが、前記封止要素の周方向縁部に沿って穿孔される少なくとも１つの封止要素を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ピグがノズルの中心線を中心に周方向に配置されたルーバのアレイを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ルーバのアレイがらせん状である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれ一項に記載の方法を実施するための、パイプラインの内面に液体を分散させるパイプラインピグであって、
前端のノズルと、３つ以上の外部周方向封止要素と、ポートの周方向アレイとを有する長手方向ピグ本体
を備え、
前記ノズルが、円錐状中心開口部およびベンチュリを有し、前記ピグ本体と共通の長手方向中心線を共有し、
第１封止要素および第２封止要素が、各々、前記ノズルの前方部分の後方に配置され、封止要素を通り抜ける２つ以上の通路を提供するように穿孔され、
第１通路がパイプラインの上方内部四分円と連通し、第２通路が、前記パイプラインの下方内部四分円と連通し、
前記ポートのアレイが、前記ノズルの内部部分および低圧プレナムと連通し、前記低圧プレナムが大気の作用により均衡のとられたプレナムである、パイプラインピグ。
【請求項６】
前記低圧プレナムが、前記ピグ本体の外面と、前記パイプラインの内面と、前記第２封止要素および第３封止要素の対向する面とによって画定される、請求項５に記載のパイプラインピグ。
【請求項７】
前記ピグ本体の内面と前記ノズルの外面との間に位置する周方向空間をさらに備え、前記周方向空間が前記低圧プレナムと連通する、請求項５に記載のパイプラインピグ。
【請求項８】
前記ポートのアレイが、２つ以上の実質的に等間隔の通路を備える、請求項５に記載のパイプラインピグ。
【請求項９】
前記ポートのアレイの少なくとも１つのポートの一部が、前記ベンチュリの前方に位置する、請求項５に記載のパイプラインピグ。
【請求項１０】
前記ポートのアレイの少なくとも１つのポートの一部が、前記ベンチュリの後方に位置する、請求項５に記載のパイプラインピグ。
【請求項１１】
前記ポートのアレイの少なくとも１つのポートの一部が、前記ノズルの中心線に対して垂直に向けられる、請求項５に記載のパイプラインピグ。
【請求項１２】
前記ポートのアレイの少なくとも１つのポートの一部が、前記ノズルの中心線に対して鋭角に向けられ、前記中心線から離れる方向にかつ前記ノズルに関して後方に向けられる、請求項５に記載のパイプラインピグ。
【請求項１３】
前記ポートのアレイの少なくとも１つのポートの一部が、前記ノズルの中心線に対して鈍角に向けられ、前記中心線から離れる方向にかつ前記ノズルに関して前方に向けられる、請求項５に記載のパイプラインピグ。
【請求項１４】
前記ノズルが、前記ノズルの中心線を中心に周方向に配置される複数のルーバをさらに備える、請求項５に記載のパイプラインピグ。
【請求項１５】
前記複数のルーバの一部が、前記ノズルの吐出側の前方に位置する、請求項１４に記載のパイプラインピグ。
【請求項１６】
前記複数のルーバがらせん状である、請求項１４に記載のパイプラインピグ。
【請求項１７】
前記第１封止要素および前記第２封止要素のうちの少なくとも一方が、内面を通して穿孔されている、請求項５に記載のパイプラインピグ。
【請求項１８】
前記第１封止要素および前記第２封止要素の少なくとも一方が、周方向縁部に沿って穿孔されている、請求項５に記載のパイプラインピグ。
【請求項１９】
前記第１封止要素のみが穿孔され、前記低圧プレナムが、前記ピグ本体の外面と、前記パイプラインの内面と、前記第１封止要素および前記第２封止要素の対向する面とによって画定される、請求項５に記載のパイプラインピグ。
【請求項２０】
前記ノズルが、円錐形状を有する挿入部をさらに備える、請求項５に記載のパイプラインピグ。
【請求項２１】
前記ノズルが、１つまたは複数の内部空洞をさらに備え、前記空洞が、前記低圧プレナムと連通する、請求項５に記載のパイプラインピグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、パイプラインに有用であり、かつ加圧ガスの流れによりパイプラインの内部を移動する、パイプラインピグに関する。より詳細には、本発明は、パイプラインの下方部分に存在する、防止剤および洗浄剤等の処理液の分散を改善するパイプラインピグに関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書で説明する発明は、パイプライン内で、防止剤または洗浄剤等の処理液を、パイプラインの内壁に沿って所定の長手方向かつ周方向領域に、特にパイプラインの内壁の上方内部部分に付与する方法を提供する、パイプラインピグである。パイプライン、特に圧力下で大量のガスを移送するように設計されたパイプラインは、従来、金属製、通常は鋼製である。鋼は、その固有の強度、可用性および経済性により、パイプラインの建造に好ましい金属である。しかしながら、鋼は、パイプラインを通して大量のガスが搬送される時に通常発生する、ガスまたは水等の液体による酸化または反応の結果として腐食しやすい。
【０００３】
腐食を抑制しようとするために、パイプラインの多くの作業者によって採用される標準技法は、パイプライン内に防止液を定期的に堆積させるというものである。液を、パイプライン内のガス流により、またはより一般的には、パイプライン内に挿入されかつガス流によって移動するパイプラインピグを用いることにより、移動させることができる。ピグは、パイプライン内に移動プランジャを提供する役割を果たし、プランジャは、パイプライン内でその前にある液体を押し流し、したがってパイプラインの全長を通して液を移動させる傾向がある。パイプラインの内部に処理液を付与する一方法は「バッチ法（ｂａｔｃｈｉｎｇ）」と呼ばれ、そこでは、縦一列で移動する２つのパイプラインピグの間で処理液が捕捉される。この方法は広く許容されかつ使用されているが、パイプラインの内部の上部四分円が、処理液で適切にコーティングされるかまたは処理液に晒されることが保証されない。
【０００４】
パイプラインの内部円柱面を処理する第２方法は、「注入法」と呼ばれる。この方法では、処理液は、パイプライン内に直接注入され、パイプラインの長さを通して液を移送するガス流によって移動する。この方法は、費用がかかり、通常、処理液をパイプライン内に幾分か連続的に注入する必要がある。この方法では、処理液は単に濃縮しパイプラインの底部内面にあるのみであるため、内壁に直接付与されない。
【０００５】
パイプラインの内部円柱面を処理する第３方法は、「分散法」と呼ばれ、本出願人の特許文献１に開示されている。この方法では、パイプラインピグが、処理液を収容しているパイプライン内に配置され、ガス流によりパイプライン内を移動する。ピグは、それより前にある液を移動させるように構成され、それにより、液は、パイプライン内を１つの領域から別の領域まで移送される。ピグがパイプライン内を移動し、その前にある液を押し進める際に、パイプラインピグの後端から加圧ガスの一部が、後方入口を通り、ピグ本体の内部を通り、バイパス通路を通って流れ出る。後方入口は、好ましくはパイプラインの内部底部に近接して配置されている。ガス流は、サイホン通路を包囲し、パイプラインの下方内部内で液体をサイホン通路の入口端に引き込む。サイホン通路の外端において減圧することにより、サイホン通路内から液体が引き出されガスとともに移送され、それにより、液体の噴霧が形成されてノズル開口部から噴出され、パイプライン内部円筒壁の上方内部部分を覆う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，８７４，１９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現行の分散法の欠点は、（１）大量のバイパスガスまたは液体が、ピグ本体またはノズル内を流れることができないこと、（２）ノズルの吐出速度および混合効果が差圧によって制限されること、および（３）直接トップコーティングを施すために複数のノズルが必要であることである。したがって、これら欠点に対処し、分散およびコーティング効果を改善する分散装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によるパイプラインピグは、加圧ガス流によってパイプラインの内部を移動し、パイプラインの内面への防止剤または洗浄剤等の処理液の分散を改善する。本パイプラインピグは、円錐状中心開口部を備えた、ピグの前端に位置するノズルと、ノズルの後方に位置する少なくとも３つの外部周方向封止要素とを有する、長手方向ピグ本体を有している。好ましい実施形態では、第１封止要素は、カップ形状であり、少なくとも２つの場所が穿孔されることにより、パイプラインの下部四分円にかつピグの前方に存在する液体用の通路と、パイプラインの上部四分円にかつピグの前方に存在する蒸気用の通路とを提供する。第２封止要素および第３封止要素は、放射状ディスク形状を有し、第２封止要素は、少なくとも２つの場所が穿孔されることにより、穿孔された第１封止要素を通過する液体および蒸気用の通路を提供する。
【０００９】
ノズルの内部に、ピグ本体と共通の中心線を共有する長手方向に延在する先細りの空洞が配置される。ノズルは、ベンチュリと、ノズルのベンチュリの頂端の周囲に配置されるポートの周方向アレイとを有する。ポートのアレイは、ノズルの内部、および低圧プレナムとして作用するピグ本体の外部の空洞と連通する。空洞は、ピグ本体の外面と、パイプラインの内面と、第２封止要素および第３封止要素の対向する面とによって画定される。好ましい実施形態では、ポートのアレイは、ノズルの吐出側のすぐ前方に位置する。別の好ましい実施形態では、ポートのアレイは、ノズルの吐出側の後方に位置する。さらに別の好ましい実施形態では、第１封止要素のみが穿孔されており、低圧プレナムとして作用する空洞は、この第１封止要素と第２封止要素との間に位置する。
【００１０】
ノズル設計のすべてが、らせん形状を形成することが好ましい複数のルーバ（ノズル空洞の吐出側の前方に位置しかつ周方向に配置される）をさらに備えることができる。ルーバが形成するらせん形状により、ノズルの吐出速度および混合効果が向上し、それにより渦効果がもたらされる。ベルヌーイ効果の適用において、ベンチュリを通過するパイプライン製品の速度が高速であることにより、ポートのアレイにおいて、空洞において認識される低圧がもたらされる。穿孔された第１封止要素および第２封止要素により、ピグの正面の蒸気および液体を、空洞内に引き込み、ポートを通して、ノズルの吐出側内に戻すことができる。このように、パイプラインの底部に存在する液体が、ノズル内に引き込まれ、気化し、分散されることにより、パイプラインの内部円柱壁の完全な３６０°コーティングが施される。
【００１１】
図面および添付の特許請求の範囲とともに、好ましい実施形態の以下の詳細な説明から、本発明がよりよく理解されるであろう。
【００１２】
ここで、本発明の好ましい実施形態についてより詳細に説明する。本発明の他の特徴、態様および利点は、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲および添付図面（比例尺で描かれていない）に関連してよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の原理を包含するパイプラインピグの断面図である。パイプラインピグは、ノズルの周囲に配置されかつベンチュリの前方に位置するポートのアレイと、穿孔された封止要素のセットと、低圧プレナムとを有する。
【図２】図１の切断線２−２に沿ったパイプラインピグの図である。
【図３】らせん状ルーバを備えたノズルの周囲に配置されかつベンチュリの前方に位置するポートのアレイを有し、単一の穿孔された封止要素および低圧プレナムを有する、パイプラインピグの断面図である。
【図４】図３の切断線４−４に沿ったパイプラインピグの図である。
【図５】らせん状ルーバを備えた２ピースノズルの周囲に配置されかつベンチュリの後方に位置するポートのアレイを有し、穿孔された封止要素のセットおよび低圧プレナムを有する、パイプラインピグの断面図である。
【図６】図５の切断線５−５に沿ったパイプラインピグの図である。
【図７】らせん状ルーバを有する一体形ノズルを備えた図５のパイプラインピグの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ここで説明する発明は、その適用が、添付図面に示す部品の構成および配置の詳細に限定されないことが理解されるべきである。本発明は、他の実施形態が可能であり、かつ種々の方法で実施されまたは実行されることが可能である。本明細書で採用する用語および術語は、説明を目的とするものであって限定を目的とするものではない。
【００１５】
図面を参照すると、図１および図２は、パイプラインＰ内に位置する長手方向の円筒状本体１２を有するパイプラインピグ１０（好ましくは可撓性ウレタン製）を示す。本体１２は、前端１４および後端１６を有している。後端１６には後方カップ１８が配置されており、同様に前端１４には前方カップ２０が配置されている。カップ１８および２０は、エラストマー材料からなることが好ましく、ウレタンが、パイプラインピグカップ用の一般的に使用される材料である。後方カップ１８は、後方面に周方向カップ状凹部２２を有しており、周方向カップ状凹部２２は、パイプラインＰの内部円柱面と封止係合する可撓性の周方向リップ部２４を提供する。前方カップ２０は、後方カップ１８と同様に構成され、カップ状凹部２６を有している。カップ状凹部２６は、ガス流の力により外側に膨張してパイプラインＰの内部と係合する、可撓性の周方向リップ部２８を提供する。カップ１８および２０の封止係合により、ピグ１０を流体流によりパイプラインＰ内で移動させることができる。
【００１６】
前方カップ２０と後方カップ１８との間に、放射状ディスクシール３０ａ〜３０ｄのセットが配置されている。放射状ディスクシール３０は、パイプライン運用要件に応じて数が異なることが可能であり、高靱性エラストマー材料からなることが好ましい。各放射状ディスクシール３０は、パイプラインＰの内壁と係合する外周縁部３２を有している。この係合により、ピグ１０がガス流によりパイプラインＰ内を強制的に通る際に、パイプラインＰ内のいかなる流体もピグ１０とともに移動するスキージ作用が提供される。
【００１７】
ピグ本体１２の正面には、前端４２および後端４４を有するノズル４０が固定されている。ノズル４０は、剛性材料から形成されることが好ましい。ノズル４０内にかつピグ本体１２の共有中心線９０を中心に、円錐形吐出通路４６が配置されている。通路４６は、直径が頂端すなわちオリフィス５４に向かって先細りになっており、それにより前端４２における通路４６の径がオリフィス５４における径より実質的に大きくなっている。通路４６は、さらに、らせん形状であることが好ましいルーバ５８のアレイを備えることができる。ノズル４０をピグ本体１２に固定するために、ノズル４０は、ピグ本体１２の前端１４によって受け入れられる中心が縮小した円柱部４８を有している。ノズル４０の外面に位置する複数のかかり７０Ａ、７０Ｂが、ピグ本体１２の内面を掴み、ノズル４０を適所に保持する。ノズル４０の放射状延在部が、ノズル４０を適所に位置合せし、配置しかつ保持するバンパとしての役割を果たす。
【００１８】
ノズル４０の後端４４には、吐出オリフィス５４およびベンチュリ５６まで先細りになる円錐状入口５０が配置されている。入口５０、吐出オリフィス５４およびベンチュリ５６は、中心線９０を中心に周方向に配置されている。吐出オリフィス５４の前方に位置するらせん状ルーバ５８を採用して渦効果をもたらすことができ、それは、ノズル４０の吐出速度および混合効果を向上させるように作用する。ルーバの数、形状およびピッチは用途次第である。
【００１９】
ピグ本体１２およびノズル４０それぞれの周方向に、ポート６２、６４のアレイが配置されている。アレイ６２および６４は、ノズル４０の本体の凹部によって形成される周方向空間６８を介して互いに連通することにより、ピグ本体１２内の低圧プレナムとしての役割を果たす。実質的に等間隔の通路からなるポート６２、６４により、空間６８内に低圧領域が提供され、それは、バイパスガスがオリフィス５４を通って流れる際にベンチュリ５６によってもたらされる。各アレイ６２、６４の通路の数、サイズおよび構成は、パイプラインの圧力および流れに応じて異なる。好ましい実施形態のうちの１つでは、通路６４は、吐出オリフィス５４のすぐ前方に位置し、後方にかつ中心線９０から離れる方向に向いている。そして、通路６４は空間６８を横切る。
【００２０】
図１、図５および図７に示すように、前方カップ２０および放射状ディスクシール３０ａは、各々、穿孔されており、等しく間隔があけられている。前方カップ２０および放射状ディスクシール３０ａそれぞれにおける穿孔３４、３６のサイズおよび数は、パイプラインのサイズ、圧力および流れやすさ等の要素によって確定される。さらに、ピグ１０の他の構成、たとえば複数の部分からなるノズルを有するピグ１０を採用してもよい。使用するピグ構成に係らず、ポート、通路および空洞の相対的な配置は、本明細書で示すものと同様なままである。
【００２１】
ベルヌーイ効果の適用において、ベンチュリ５６内を通過するパイプライン製品の速度が高速であることにより、ポート６４のアレイにおいて低圧がもたらされ、それは、通路６２ならびに空洞８０および８２を通して空間６８において認識される。前方カップ２０および放射状ディスクシール３０ａにより、ピグ１０の正面の蒸気Ｖおよび液体Ｌを、空洞８０および８２内に引き込み、ポート６２を通して、ベンチュリ５６の吐出側内に戻すことができる。このように、パイプラインＰの底部に存在する液体Ｌが、パイプラインＰの内部円筒壁の完全な３６０°のコーティングを施すように分散する。前方カップ２０および放射状ディスクシール３０ａはまた、それらのそれぞれの周方向縁部の外側部分に沿って切欠き形状（図示せず）で穿孔されていてもよいが（たとえば穿孔３４、３６）、この種の穿孔では、図２のより正確なドリルサイズの穿孔のような、低圧プレナム領域、空洞８０および８２における真空に対する高度な制御が提供されない。
【００２２】
図３および図４は、ピグ１０の別の実施形態を示す。この実施形態では、前方カップ２０のみが穿孔されている。通路６４は、通路６２と同様に、前方にかつ中心線９０から離れる方向に向いている。通路６４および通路６２は、共通の中心線を共有しており、ベンチュリ５６がもたらす低圧を空洞８０に伝える。空洞８０は、低圧プレナムとしての役割を果たす。
【００２３】
図５、図６および図７は、ピグ１０のさらに別の実施形態を示す。図５によって例示する実施形態と図７によって例示する実施形態との相違は、ノズル４０である。ノズル４０は、図５では２ピースノズルであり、図７では一体形ノズルである。両方の実施形態で、前方カップ２０および放射状ディスクシール３０ａは穿孔されている（穿孔３４、３６）が、ポート６２のアレイはベンチュリ５６の後方に位置している。空洞６４および６８は、互いに連通しており、一次低圧プレナムとしての役割を果たす。ベンチュリ５６は、ノズル４０が、後方に先細りになって径が低減し、その後、径が増大することによって形成されている。入口５２の円錐形状は、ピグ本体１２の内面を掴む複数のかかり７２によって受け入れられかつ適所に保持される挿入部６０によって形成される。挿入部６０とベンチュリ５６との間の距離を変化させることにより、オリフィスからベンチュリまでの領域の直径と、その領域がベンチュリ５６を越える距離とが調整される。
【００２４】
本発明を、ある程度の特定性をもって説明したが、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、構成部品の構成および配置の詳細に多くの変更を行うことができる。本発明は、例示の目的で本明細書に示す実施形態に限定されず、その各要素が権利を与えられるすべての均等物を含めて、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されることが理解される。
【図１】
0005511688.tif 000002
【図２】
0005511688.tif 000003
【図３】
0005511688.tif 000004
【図４】
0005511688.tif 000005
【図５】
0005511688.tif 000006
【図６】
0005511688.tif 000007
【図７】
0005511688.tif 000008