| WO/1992/003633 | DRILL CUTTINGS DISPOSAL METHOD AND SYSTEM |
| WO/2001/081240 | IN-SITU HEATING OF COAL FORMATION TO PRODUCE FLUID |
| WO/1999/013195 | APPARATUS AND METHOD FOR INSTALLING A BRANCH JUNCTION FROM A MAIN WELL |
SCHÄFER, Jochen (Theatergasse 14, Nürnberg, 90402, DE)
KAUTZ, Martin (Starenweg 25, Erlangen, 91056, DE)
SCHÄFER, Jochen (Theatergasse 14, Nürnberg, 90402, DE)
| Patentansprüche 1. Anordnung zur Energieversorgung von Pipeline-Monitoring- Vorrichtungen (7), mit einem Rohrabschnitt (1) einer Pipeli- ne, welcher von einem Fluid (2) durchströmbar ist, mit wenigstens einer Turbine, welche wenigstens ein Laufrad (3) aufweist, und mit wenigstens einem Generator (4), dadurch ge¬ kennzeichnet, dass das wenigstens eine Laufrad (3) im Inneren des Rohrabschnittes (1) der Pipeline angeordnet ist und der- art ausgebildet ist, dass Energie von dem wenigstens einen Laufrad (3) auf den wenigstens einen Generator (4) übertrag¬ bar ist. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der wenigstens eine Generator (4) im Inneren oder außerhalb des Rohrabschnittes (1) der Pipeline angeordnet ist. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Welle (5) und/oder ein Gestänge und/oder ein Seil und/oder ein Riemen und/oder ein Getriebe vorgesehen ist, ausgebildet zur Übertragung von mechanischer Rotationsenergie von dem wenigstens einen Laufrad (3) auf den wenigstens einen Generator ( 4 ) . 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Laufrad (3) vom Generator (4) um- fasst wird, insbesondere als Läufer des wenigstens einen Ge¬ nerators ( 4 ) . 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Laufrad (3) Permanentmagnete und/oder elektrische Spulen des wenigstens einen Generators (4) um- fasst . 6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Laufrad (3) einen Kranz von Schaufeln (12) auf einer Welle (5) mechanisch befestigt umfasst. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Laufrad (3) einen Kranz von Schaufeln (12) aufweist, wobei die Schaufeln (12) an einem Außenring befestigt sind, insbesondere klappbar von einer ersten Position mit ihrer Längsrichtung im Wesentlichen parallel zum Rohrabschnittsquerschnitt in eine zweite Positi¬ on im Wesentlichen senkrecht zum Rohrabschnittsquerschnitt. 8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrabschnitt (1) hohlzylindrisch ausgebildet ist und das wenigstens eine Laufrad (3) in einer ersten Position mit einer Rotationsachse parallel der Längs¬ achse des hohlzylindrischen Rohrabschnitts (1) angeordnet ist, wobei das Laufrad (3) klappbar in eine zweite Position anordenbar ist, insbesondere klappbar in einen fluiddicht mit dem hohlzylindrischen Rohrabschnitt (1) verbundenen Container (8), welcher an einer Wandung des Rohrabschnitts (1) angeord¬ net ist. 9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Rohrabschnitt (1) der Pipeline zwei fluidisch parallel verbundene Rohre umfasst, wobei das wenigstens eine Laufrad (3) in einem ersten der zwei Rohre angeordnet ist und das zweite Rohr ausgebildet ist, einen Molch (10) zur Reinigung der Pipeline passieren zu lassen. 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rohr als eine Art Bypass (9) für den Molch (10) benachbart zu einem insbesondere gradlinig durchgehenden ers¬ ten Rohr ausgebildet ist, oder dass das erste Rohr als eine Art Bypass (9) mit dem wenigstens einen Laufrad (3) benach¬ bart zu dem insbesondere gradlinig durchgehenden zweiten Rohr angeordnet ist, wobei das zweite Rohr eine Vorrichtung zum sperren der Fluidströmung, insbesondere in einem aktiven Betriebszustand der Turbine aufweist. 11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Steuerung oder eine Regelung zur Anpassung der dem wenigstens einen Generator (4) entnehmbaren Leistung an Bedarfswerte umfasst und/oder dass eine Pipeline-Monitoring-Vorrichtung (7), insbesondere eine gekapselte Pipeline-Monitoring-Vorrichtung (7) angeordnet im Inneren des Rohrabschnittes (1), mit dem we¬ nigstens einem Generator (4) elektrisch verbunden ist. 12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (2) aus Erdgas oder aus Erdöl besteht oder dass das Fluid (2) Erdgas und/oder Erdöl beinhaltet . 13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrabschnitts (1) in einem Bereich eine Verengung des Querschnittes (6) aufweist, und dass das wenigstens eine Laufrad (3) in dem Bereich der Ver¬ engung (6) angeordnet ist, insbesondere zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids (2) im Bereich des we¬ nigstens einen Laufrads (3), und/oder das zur Druckverlustop¬ timierung im Bereich der Verengung (6) eine Vorrichtung nach Art eines Venturi-Rohrs angeordnet ist. 14. Verfahren zur Energieversorgung von Pipeline-Monitoring- Vorrichtungen (7), insbesondere unter Verwendung einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei ein Rohrab¬ schnitt (1) einer Pipeline von einem Fluid (2) durchströmt wird und die Fluidströmung wenigstens ein Laufrad (3) einer Turbine in Rotationsbewegung versetzt und die Rotationsbewe¬ gung direkt oder indirekt zur Erzeugung elektrischer Energie mit wenigstens einem Generator (4) verwendet wird. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Strom und/oder die elektrische Spannung des wenigstens einen Generators (4) zum Betrieb wenigstens einer Pipeline-Monitoring-Vorrichtung (7) verwendet wird. 16. Pipeline zum Transport von Gas oder Öl, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Pipeline eine Anordnung nach einem der An¬ sprüche 1 bis 13 in vorbestimmten Abständen wiederholt, ins¬ besondere in 10km Abständen und/oder redundant umfasst. |
Anordnung und Verfahren zur Energieversorgung von Pipeline- Monitoring-Vorrichtungen sowie Verwendung der Anordnung in einer Pipeline
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung und ein Verfahren zur Energieversorgung von Pipeline-Monitoring- Vorrichtungen, mit einem Rohrabschnitt einer Pipeline, wel- eher von einem Fluid durchströmbar ist, mit wenigstens einer Turbine, welche wenigstens ein Laufrad aufweist, und mit we ¬ nigstens einem Generator. Des Weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Pipeline zum Transport von Gas oder Öl unter Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung.
Pipelines für Erdgas oder Erdöl führen oft durch unbewohntes, klimatisch extremes Gelände. Zur Überwachung einer Pipeline sind in regelmäßigen Abständen, z.B. alle paar Kilometer, Überwachungs- , Mess- oder Monitoringstationen installiert. Diese Stationen benötigen elektrische Energie, z.B. für Sensoren und Datenübertragung. Ein typischer Wert an elektrischer Leistung, welcher für eine solche Station benötigt wird, liegt bei 5kW. Eine zuverlässige Stromversorgung in schwer zugänglichen Gebieten stellt eine große Herausforde- rung dar, erzeugt hohe Kosten und ist oft nur mit hohem Auf ¬ wand zu gewährleisten.
Üblicherweise werden zur Stromversorgung in den Stationen kleine Gasmotoren mit Generatoren betrieben. Alternativ kön- nen statt Gas auch Dieselmotoren verwendet werden. Die Moto ¬ ren mit Generatoren müssen wegen der Versorgungssicherheit redundant ausgeführt sein. Dies erhöht die Kosten und führt zu einem hohen Flächenverbrauch und Wartungsaufwand. Relativ kurze Wartungsintervalle erhöhen zusätzlich den Wartungsauf- wand und Wartungskosten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Anordnung und ein Verfahren zur Energieversorgung von Pipeline- Monitoring-Vorrichtungen anzugeben, welche zuverlässig funktionieren, einen geringen Wartungsaufwand erfordern und geringe Kosten erzeugen. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pipeline zum Transport von Gas oder Öl anzugeben, welche zuverlässig mithilfe der erfindungsgemäßen Anordnung und des erfindungsgemäßen Verfahrens überwacht und/oder geregelt oder gesteuert werden kann, mit geringem Aufwand und geringen Kosten. Die angegebene Aufgabe wird bezüglich der Anordnung zur Energieversorgung von Pipeline-Monitoring-Vorrichtungen mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bezüglich des Verfahrens zur Ener ¬ gieversorgung von Pipeline-Monitoring-Vorrichtungen mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und bezüglich der Pipeline zum Transport von Gas oder Öl mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung zur Energieversorgung von Pipeline-Monitoring-Vorrichtungen, des Verfahrens zur Energieversorgung von Pipeline-Monitoring-Vorrichtungen und der Pipeline zum Transport von Gas oder Öl gehen aus den jeweils zugeordneten abhängigen Unteransprüchen hervor. Dabei können die Merkmale der Hauptansprüche untereinander und mit Merkmalen der Unteransprüche und Merkmale der Unteransprüche untereinander kombiniert werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Energieversorgung von Pipeline-Monitoring-Vorrichtungen umfasst einen Rohrabschnitt einer Pipeline, welcher von einem Fluid durchströmbar ist, wenigstens eine Turbine, welche wenigstens ein Laufrad auf ¬ weist, und wenigstens einen Generator. Das wenigstens eine Laufrad ist im Inneren des Rohrabschnittes der Pipeline ange ¬ ordnet und derart ausgebildet, dass Energie von dem wenigs ¬ tens einen Laufrad auf den wenigstens einen Generator über- tragbar ist.
Dadurch wird eine zuverlässige Energieversorgung von Pipeli ¬ ne-Monitoring-Vorrichtungen gegeben, welche autark in abgele- genen Regionen funktioniert und keinen hohen Wartungsaufwand erfordert. Dies senkt Kosten gegenüber bekannten Energieversorgungen, welche entweder in dicht besiedelten Gebieten eine Netzanbindung an die Energienetze erfordert, oder mit Gas- oder Dieselmotoren aufwendig und wartungsintensiv ist. Die Energie wird als mechanische Energie der Fluidströmung (Gas oder Öl) bereitgestellt, und durch die Turbine in mechanische Drehenergie umgewandelt sowie an den Generator abgegeben, welcher elektrische Energie erzeugt. Die elektrische Energie kann zum betreiben von Pipeline-Monitoring-Vorrichtungen verwendet werden. Eine zusätzliche Bereitstellung von Energie durch Gas, Öl oder elektrische Netze ist nicht mehr nötig. Die Energie wird direkt der Strömung des Fluides, welches in der Pipeline transportiert wird, entnommen.
Der wenigstens eine Generator kann im Inneren oder außerhalb des Rohrabschnittes der Pipeline angeordnet sein. Außerhalb des Rohres bzw. des Rohrabschnittes der Pipeline angeordnete Generatoren ermöglichen einen besseren Zugang und damit eine einfachere Wartung. Es geht in der Pipeline kein Raum verlo ¬ ren für die Unterbringung des Generators und die Strömung wird durch einen eventuellen Strömungswiderstand des Genera ¬ tors in der Strömung nicht abgebremst. Innerhalb des Rohrab ¬ schnitts integrierte bzw. untergebrachte Generatoren bieten hingegen Schutz gegen Zerstörung z.B. durch Vandalismus oder Umwelteinflüsse. Ein zusätzlicher Schutz durch eine Behausung ist nicht nötig und eine Behausung wird eingespart.
Es kann eine Welle und/oder ein Gestänge und/oder ein Seil und/oder ein Riemen und/oder ein Getriebe vorgesehen sein, ausgebildet zur Übertragung von mechanischer Rotationsenergie von dem wenigstens einen Laufrad auf den wenigstens einen Ge ¬ nerator. Die Auswahl erfolgt je nach Bauart, Anordnung und Kosten- sowie mechanischen Stabilitätserfordernissen.
Das wenigstens eine Laufrad kann vom Generator umfasst sein, insbesondere als Läufer des wenigstens einen Generators. Da ¬ bei kann das wenigstens eine Laufrad Permanentmagnete und/oder elektrische Spulen des wenigstens einen Generators umfassen. Es wird so eine Übertragung von Rotationsenergie von der Turbine zum Generator überflüssig. Teile des Genera ¬ tors (z.B. Spulen) können außerhalb des Rohrabschnittes ange- ordnet sein, und nur das Laufrad ist im Inneren angeordnet. Wellen, Gestänge, Seile, Riemen und Getriebe können entfal ¬ len. Der einfache Aufbau spart Kosten, führt zu weniger Ver ¬ schleiß und Wartungsaufwand. Das wenigstens eine Laufrad kann einen Kranz von Schaufeln auf einer Welle mechanisch befestigt umfassen. Dies führt zu einem stabilen Aufbau des Laufrads, welches über Lager und die Welle mechanisch stabil in dem Rohrabschnitt angeordnet werden kann.
Das wenigstens eine Laufrad kann auch einen Kranz von Schau ¬ feln aufweisen, wobei die Schaufeln an einem Außenring befestigt sind, insbesondere klappbar von einer ersten Position mit ihrer Längsrichtung im Wesentlichen parallel zum Rohrab- Schnittsquerschnitt, in eine zweite Position im Wesentlichen senkrecht zum Rohrabschnittsquerschnitt. Dadurch können die Schaufeln des Laufrads aus dem mittleren Bereich des Rohrabschnitts geklappt werden und stören nicht bei einer Reinigung der Pipeline mit Hilfe z.B. eines Molchs.
Der Rohrabschnitt kann hohlzylindrisch ausgebildet sein. Das wenigstens eine Laufrad kann in einer ersten Position mit einer Rotationsachse parallel der Längsachse des hohlzylind ¬ rischen Rohrabschnitts angeordnet sein, wobei das Laufrad klappbar in eine zweite Position anordenbar ist. Dazu kann an einer Wandung des Rohrabschnitts ein Container befestigt sein und das Laufrad kann in den fluiddicht mit dem hohlzylindri ¬ schen Rohrabschnitt verbundenen Container geklappt werden, wenn z.B. ein Molch zur Reinigung der Pipeline den Rohrab- schnitt passiert.
Der eine Rohrabschnitt der Pipeline kann auch zwei fluidisch parallel verbundene Rohre umfassen, wobei das wenigstens eine Laufrad in einem ersten der zwei Rohre angeordnet ist und das zweite Rohr ausgebildet ist, einen Molch zur Reinigung der Pipeline passieren zu lassen. Das zweite Rohr kann als eine Art Bypass für den Molch be ¬ nachbart zu einem insbesondere gradlinig durchgehenden ersten Rohr ausgebildet sein, oder das erste Rohr kann als eine Art Bypass mit dem wenigstens einen Laufrad benachbart zu dem insbesondere gradlinig durchgehenden zweiten Rohr angeordnet sein, wobei das zweite Rohr eine Vorrichtung zum sperren der Fluidströmung, insbesondere in einem aktiven Betriebszustand der Turbine aufweist. So ist das Passieren eines Molches bei der Reinigung einer Pipeline im Bereich des Laufrads möglich, ohne dass das Laufrad aus dem Weg des Molches z.B. durch Klappen entfernt werden muss.
Die Anordnung kann eine Steuerung oder eine Regelung zur Anpassung der dem wenigstens einen Generator entnehmbaren Leistung an Bedarfswerte umfassen. So kann gesteuert oder gere- gelt werden, wie viel Energie mit der Anordnung erzeugt wird und somit auch wie viel Strömungsenergie beim Strömen des Fluids durch die Pipeline dem Fluid entnommen wird. Eine Pi ¬ peline-Monitoring-Vorrichtung, insbesondere eine gekapselte Pipeline-Monitoring-Vorrichtung angeordnet im Inneren des Rohrabschnittes, kann mit dem wenigstens einem Generator elektrisch verbunden sein. Bei Anordnung der Pipeline-Monitoring-Vorrichtung im Inneren des Rohrabschnittes wird eine Zerstörung durch Vandalismus oder Umwelteinflüsse verhindert. Das Fluid kann aus Erdgas oder aus Erdöl bestehen oder das Fluid kann Erdgas und/oder Erdöl beinhalten. Auch andere durch Pipelines transportierbare Fluide sind möglich, z.B. zur Entsorgung vorgesehenes Kohlendioxid. Der Rohrabschnitts kann in einem Bereich eine Verengung des Querschnittes aufweisen und das wenigstens eine Laufrad kann in dem Bereich der Verengung angeordnet sein. Dadurch kann die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids im Bereich des we- nigstens einen Laufrads erhöht werden und so die dem Fluid zu entnehmende Menge an Energie positiv beeinflusst werden. Ge ¬ rade in Hinblick auf langsam strömende Fluide kann so eine Fluidgeschwindigkeit erzeugt werden, welche ausreicht ein Laufrad anzutreiben. Zur Druckverlustoptimierung kann im Bereich der Verengung eine Vorrichtung nach Art eines Venturi- Rohrs angeordnet sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Energieversorgung von Pi- peline-Monitoring-Vorrichtungen, insbesondere unter Verwendung einer zuvor beschriebenen Anordnung, umfasst, dass ein Rohrabschnitt einer Pipeline von einem Fluid durchströmt wird und die Fluidströmung wenigstens ein Laufrad einer Turbine in Rotationsbewegung versetzt und die Rotationsbewegung direkt oder indirekt zur Erzeugung elektrischer Energie mit wenigstens einem Generator verwendet wird.
Der elektrische Strom und/oder die elektrische Spannung des wenigstens einen Generators können zum Betrieb wenigstens einer Pipeline-Monitoring-Vorrichtung verwendet werden.
Eine erfindungsgemäße Pipeline zum Transport von Gas oder Öl umfasst eine zuvor beschriebene Anordnung in vorbestimmten Abständen wiederholt, insbesondere in 10km Abständen und/oder redundant.
Die mit dem Verfahren zur Energieversorgung von Pipeline- Monitoring-Vorrichtungen und mit der Pipeline zum Transport von Gas oder Öl, d.h. Erdöl, verbundenen Vorteile sind analog den Vorteilen, welche zuvor im Bezug auf die Anordnung zur Energieversorgung von Pipeline-Monitoring-Vorrichtungen beschrieben wurden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung mit vorteilhaften Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der abhängigen Ansprüche werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es wird in den Figuren dargestellt: eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung einer Turbine mit Laufrad 3 und Generator 4 in einem Rohrabschnitt 1 einer Pipeline, und in die in Fig. 1 gezeigte Anordnung mit dem Generator 4 außerhalb des Rohrabschnitts 1 angeordnet, und in eine vereinfachte Darstellung der Anordnung der Fig. 1 und 2, mit einer Verengung 6 des Rohrabschnitts 1, und in Fig. 4 eine in Fig. 2 gezeigte Anordnung, mit Laufrad 3 als Teil des Generators 4 und klappbaren Schaufeln 12, und in
Fig. 5 eine in Fig. 2 gezeigte Anordnung, mit in einen
Container 8 klappbarem Laufrad 3, und in
Fig. 6 eine in Fig. 1 oder 2 gezeigte Anordnung, mit einem
Bypass-Rohr 9 für einen Molch 10, und in Fig. 7 eine in Fig. 1 oder 2 gezeigte Anordnung, mit einem
Bypass-Rohr 9 für das Laufrad 3 und einem Verschluss 11 des Rohrabschnitts 1.
In der Fig. 1 ist eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt. Eine Pipeline ist aus einer Reihe von zum Beispiel zusammen geschweißten Rohren aufgebaut. Die Rohre können unter anderem aus Plastik oder aus Stahl bestehen. In Fig. 1 ist ein Schnitt entlang einer Längsachse eines Rohres bzw. eines Rohrabschnittes 1 darge- stellt. In der Regel sind Rohre hohlzylindrisch ausgebildet.
Wird die Pipeline von einem Fluid 2 durchströmt, wie es zum Beispiel durch ein Gas oder Erdöl gegeben ist, so strömt das Fluid 2 in der Regel in Richtung Längsachse des Rohabschnit ¬ tes 1. In der Fig. 1 ist die Strömungsrichtung des Fluids 2 durch einen Pfeil dargestellt. In der Fluidströmung 2 ist mechanische Energie in Form der Bewegung des Fluids 2 gespei- chert. Das Fluid wird in der Regel in Pumpwerken entlang der Pipeline gepumpt, um über Druckunterschiede in der Pipeline entlang der Längsrichtung der Pipeline bewegt zu werden und Reibungsverluste des Fluids 2 mit der Wandung des Pipeline- Rohres zu kompensieren.
Um Größen wie Druck, Strömungsgeschwindigkeit oder Gaszusam ¬ mensetzung des Fluids 2 in der Pipeline in regelmäßigen Abständen messen zu können, sind entlang der Pipeline Pipeline- Monitoring-Vorrichtungen 7 angebracht. Diese enthalten in der Regel einer Reihe von Sensoren, um zum Beispiel die Fluid ¬ strömung online kontrollieren zu können. So kann unter anderem festgestellt werden, ob sich ein Leck in der Pipeline befindet oder das Fluid 2 zu langsam strömt und die Pumpleis ¬ tung erhöht werden muss. Eine erfindungsgemäße Anordnung ist dazu ausgelegt, eine Pipeline-Monitoring-Vorrichtung 7 auch in abgelegenen Gegenden mit Energie zu versorgen. So können Strom und/oder Spannung bereitgestellt werden, um zum Beispiel Sensoren mit Energie zu versorgen und deren Daten zu einer Kontrolleinrichtung per Funk zu übertragen.
Zu diesem Zweck ist in einem Rohrabschnitt 1 einer Pipeline, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, eine Turbine mit einem Laufrad 3 angeordnet. In Fig. 1 ist nur eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung gezeigt. So kann statt einem Laufrad 3 auch eine Reihe von hinter einander liegenden Laufrädern 3, zum Beispiel auf einer Welle 5 montiert, als Turbine 3 verwendet werden. Das Laufrad 3 ist in dem Rohrabschnitt 1 derart angeordnet, dass das Fluid 2 das Laufrad 3 umströmt und in Rotationsbewegung versetzt. In der Regel besteht das Laufrad 3 aus Schaufeln 12, welche rotati ¬ onssymmetrisch in einer Ebene an einer Welle 5 befestigt sind, wobei die Welle senkrecht zu der Ebene steht. Das Lauf ¬ rad 3 mit der Welle 5 ist derart in der Fluidströmung ange- ordnet, dass die Längsachse der Welle 5 parallel der Strö ¬ mungsrichtung des Fluids 2 ist.
Wird das Laufrad der Turbine 3 von dem Fluid 2 umströmt und so in Rotationsbewegung versetzt, wird über die Welle 5 die Rotationsbewegung auf einen Generator 4 übertragen. Der Generator 4 wandelt die Rotationsenergie in elektrische Energie um. So wird der Fluidströmung mechanische Energie entzogen und über die erfindungsgemäße Anordnung in elektrische Ener- gie umgewandelt. Der Generator 4 ist elektrisch mit der Pipe ¬ line-Monitoring-Vorrichtung 7 verbunden und versorgt diese so mit elektrischer Energie.
Der Generator 4 kann, wie in Fig. 1 gezeigt ist, im Inneren des Rohrabschnittes 1 bzw. des Pipeline-Rohres angeordnet seien, oder alternativ, wie in Fig. 2 gezeigt ist, außerhalb des Rohrabschnittes 1 angeordnet sein. Analog kann die Pipe ¬ line-Monitoring-Vorrichtung 7 innerhalb oder außerhalb des Rohrabschnittes 1 angeordnet sein. Um die Rotationsbewegung bzw. die Rotationsenergie der Turbine mit Laufrad 3 auf den
Generator 4 zu übertragen, insbesondere wie in Fig. 2 gezeigt vom Inneren zum Äußeren des Rohabschnittes 1, können neben oder statt einer Welle 5 auch Vorrichtungen wie z.B. Gestänge, Seile, Riemen und/oder Getriebe vorgesehen sein.
Strömt das Fluid 2 nur langsam durch den Rohrabschnitt 1 der Pipeline und würde somit die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids 2 nicht ausreichen um das Laufrad 3 in Bewegung zu versetzen, so kann im Bereich des Rohrabschnittes 1 eine Ver- engung des Rohrquerschnittes 6, wie in Fig. 3 gezeigt ist, angeordnet bzw. verwendet werden. Die Verengung 6 führt zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids 2. Ist das Laufrad 3 im Bereich der Verengung 6 angeordnet, so führt die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit des Fluids 2 zu einer besseren Kraftübertragung auf das Laufrad 3 und die Turbine kann den Generator 4 antreiben. Eine Pipeline wird in der Regel mit Hilfe eines Molchs 10 ge ¬ reinigt. Ein Problem bei der Anordnung einer Turbine mit Laufrad 3 im Inneren eines Rohrabschnittes 1 besteht darin, dass ein Molch 10 den Bereich des Rohrabschnittes 1 mit Tur- bine 3 nicht passieren kann. Eine Möglichkeit den Bereich passierbar zu machen besteht in der Verwendung eines klappbaren Laufrads 3.
In Fig. 4 und 5 sind zwei alternative Möglichkeiten von klappbaren Laufrädern 3 dargestellt. So sind im Beispiel, welches in Fig. 4 dargestellt ist, die Schaufeln 12 des Lauf ¬ rads 3 an einem äußeren Ring klappbar befestigt. Die Schaufeln 12 können so von einer ersten Position senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids 2 in eine zweite Position paral- lel der Strömungsrichtung des Fluids 2 geklappt werden, und umgekehrt. An den Schaufeln 12 und/oder an dem äußeren Ring können elektrische Spulen und/oder Permanentmagnete ange ¬ bracht sein, so dass das Laufrad der Turbine 3 gleichzeitig als Läufer des Generators 4 wirkt. Der Stator des Generators 4 ist in diesem Fall an einem äußeren oder inneren (der Einfachheit halber nicht in Fig. 4 gezeigt) Umfang des Rohrab ¬ schnittes 1 angebracht bzw. angeordnet.
Durch die klappbaren Schaufeln 12 können bei einer Reinigung der Pipeline die Schaufeln 12 aus der ersten Position in die zweite Position geklappt werden, und ein Molch 10 kann den Bereich des Rohrabschnitts 1 mit Laufrad 3 ungehindert pas ¬ sieren . Alternativ ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ein Contai ¬ ner 8 bzw. eine Auswölbung am Rohrabschnitt 1 angebracht, in welchen ein an einer Welle 5 befestigtes Laufrad 3 einge ¬ klappt werden kann. Dadurch kann in einem Betriebszustand das Laufrad 3 in der Fluidströmung angeordnet werden und über die Welle 5 und z.B. einem Getriebe einen Generator 4 antreiben. Wenn der Rohrabschnitt 1 durch z.B. einen Molch 10 gereinigt werden soll und der Molch 10 den Rohrabschnitt 1 passieren muss, dann kann das Laufrad 3 in den Container 8 geklappt werden. Hat der Container 8 die Größe des Laufrads 3 mit Wel ¬ le 5, so verschwindet im eingelappten Zustand das Laufrad 3 und die Welle 5 vollständig im Container 8 und der Molch 10 kann den Bereich der Pipeline passieren.
Der Container 8 kann eine an ein zylindrisches Rohr 1 angeschweißte fluiddichte Box sein, welche fluiddicht mit dem Rohr 1 verbunden ist, mit einer offenen Seite zum Rohr 1 hin, wobei im Rohr 1 an der Stelle der Box die Wandung ebenfalls offen zur Box hin ist. Dadurch kann über den Container 8 kein Fluid der Pipeline entweichen. Im oder Außen am Container 8 ist der Generator 4 mechanisch zur Übertragung der Rotationsenergie mit dem Laufrad 3 verbunden. Eine Pipeline-Monitoring-Vorrichtung 7, elektrisch verbunden mit dem Generator 4 kann ebenfalls im Container 8, im Rohr 1 oder Außen am Rohr 1 angeordnet sein. Der Einfachheit halber ist in den Fig. 4 und 5 die Pipeline-Monitoring-Vorrichtung 7 nicht dargestellt. Die Anordnung der Pipeline-Monitoring-Vorrichtung 7 im Container 8 oder im Rohr 1 bietet Schutz vor Wetterein- flüssen oder Vandalismus. Eine Anordnung der Pipeline-Monitoring-Vorrichtung 7 außerhalb des Containers 8 oder des Rohrs 1 erleichtert eine Wartung. Analog kann der Generator 4 Innen oder Außen vom Container 8 oder vom Rohr 1 angeordnet sein .
In den Fig. 6 und 7 sind zwei weitere Möglichkeiten darge ¬ stellt, bei Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung in einem Rohrabschnitt 1 einer Pipeline die Pipeline weiterhin mit z.B. einem Molch 10 reinigen zu können.
So ist in Fig. 6 eine Rohrleitung 9 als Bypass an die Rohrleitung 1 des Rohrabschnittes angebracht. Dies kann fluid ¬ dicht z.B. durch Schweißen oder Kleben erfolgen. Je nach Material des Rohres des Rohrabschnittes 1, z.B. Plastik oder Stahl, sind auch andere Befestigungsverfahren denkbar. Die
Turbine mit Laufrad 3 ist im gerade durchgehenden Rohr 1 an ¬ geordnet. Ein Molch 10 kann diesen Bereich umgehen, indem er über das Bypass Rohr 9 um den Bereich herumgeleitet wird. Ein Generator 4 und eine Pipeline-Monitoring-Vorrichtung 7 sind in den Fig. 6 und 7 nicht dargestellt, der Einfachheit hal ¬ ber. Die zuvor beschriebenen Ausführungs- und Anordnungsmög ¬ lichkeiten treffen für die Ausführungsbeispiele der Fig. 6 und 7 ebenfalls zu.
Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist in der Fig. 7 die Turbine mit Laufrad 3 im Bypass Rohr 9 angeordnet. Um die Turbine 3 besser betreiben zu können, kann ein im Hauptrohr 1 angeordneter Verschluss 11 verschlossen werden. Dadurch wird die Fluidströmung 2 vom Hauptrohr 1 in das Bypass Rohr 9 geleitet und die Turbine 3 betrieben. Ein Aufbau ohne Verschluss 11 ist ebenfalls denkbar, jedoch kann die ge ¬ ringe Strömungsgeschwindigkeit des Fluids 2 im Bypass Rohr 9 zu Problemen beim Betreiben der Turbine mit Laufrad 3 und da ¬ mit bei der Stromerzeugung mit dem Generator 4 führen. Der Vorteil der in Fig. 7 gezeigten Anordnung ist, dass der Molch 10 geradlinig sich bewegen kann und um keine Ecken bewegt werden muss beim Reinigen der Pipeline.
Kombinationen und Ergänzungen der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind ebenfalls möglich. So kann z.B. ein wie in Fig. 6 und 7 gezeigtes Bypass Rohr 9 vorgesehen sein, um als Venturi-Vorrichtung zu dienen. Über diese kann z.B. ein Druckverlust über die erfindungsgemäße Anordnung von Tur ¬ bine mit Laufrad 3 und Generator 4 optimiert werden, insbe ¬ sondere bei Verwendung einer Verengung des Querschnitts 6 im Rohrabschnitt 1. Als Fluid 2 zum Transport in der Pipeline können eine Reihe von Stoffen, wie z.B. Gas, Öl, Wasser, aber auch z.B. Kohlendioxid verwendet werden. Die Pipeline und da ¬ mit auch der Rohrabschnitt 1 sowie ein eventuell vorhandener Container 8 können aus einer Reihe von Materialien hergestellt sein, z.B. aus mit Plastik beschichtetem Stahlblech oder aus reiner Plastik.