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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen von Leitungen
oder Werkzeugen in Kanäle oder Rohre sowie eine Verfahren
zum Betreiben derselben. Die Erfindung betrifft insbesondere eine selbstbewegende
Vorrichtung und ein Verfahren zum Einziehen von Werkzeugen in Schächte,
Kanäle, Rohre, Leitungen oder Kamine sowie zum Untersuchen
oder zur Reparatur derselben.
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Um
bestehende Schächte, Hohlleitungen oder Kanäle
zu inspizieren oder Neuleitungen darin zu verlegen, ist es bekannt,
Sonden zu verwenden, mit deren Hilfe Zugseile in die Rohre oder
Schächte eingebracht werden, um damit die Neuleitungen
in die bestehenden Rohre oder Schächte einzuziehen. Des
weiteren ist es bekannt, bestehende Rohrleitungssysteme mittels
Berst- oder Schneideverfahren durch Neurohre zu ersetzen, wobei
ebenfalls selbstbewegende Sonden zum Einsatz kommen können.
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Die
bekannten Vorrichtung oder Kanalsonden und Verfahren zum Kabeleinziehen
in bestehende Rohre haben den Nachteil, dass bereits in dem Rohr
vorhandene Leitungen durch den Einsatz der bekannten Vorrichtung
beschädigt werden können. Bekannte Vorrichtungen
weisen scharfe Krallen oder grobe Fortbewegungsmittel auf, welche
die Rohre oder darin bereits vorhandene Leitungen beschädigen
können. Ferner haben die bisher bekannten Kanalsonden eine
großen Platzbedarf, wodurch bereits in dem Schacht oder
Rohr vorhandene Leitungen über ein verträgliches
Maß gepresst oder verschoben werden können.
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Aus
der
DE 101 33 484
A1 ist beispielsweise ein selbstgetriebenes Schlaggerät
zum Bewegen durch vorhandene Leitungen oder Kanäle bekannt, das
Reibelemente aufweist, die als Rollen oder als Kufen ausgebildet
sind und mit der Wandung der Leitung oder des Kanals in Kontakt
stehen. Dieses selbstgetriebene Schlaggerät hat den Nachteil,
dass es bereits in dem Kanal vorhandene Leitungen mit den als Rollen
oder als Kufen ausgebildeten Reibelementen insbesondere während
des Schlagbetriebs beschädigen können. Ferner
ist der Schlagbetrieb sowohl für die vorhandenen Leitungen
oder Kanäle wenig schonend.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung bzw. Kanalsonde
sowie ein Verfahren zum Einbringen von Leitungen oder Werkzeugen
in Kanäle oder Rohre bereitzustellen, die eine möglichst
schonende Behandlung bereits vorhandener Leitungen, des Kanals,
Rohrleitung oder Schachts gewährleisten. Eine weitere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, eine Vorrichtung
zum Einbringen von Werkzeugen in Kanäle oder Rohre bereitzustellen,
die einen möglichst großen und flexibel Einsatz
von Werkzeugen ermöglicht. Ferner liegt eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung darin, einen festen Stand für den
Einsatz der Werkzeuge in bestehenden Rohrsystemen, Schächten, Leitungen
oder Kanälen zu gewährleisten.
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Die
oben genannten Aufgaben werden durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung mit den in dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch
angegebenen Merkmalen gelöst. Die Aufgaben werden ferner durch
das erfindungsgemäße Verfahren mit den in dem
unabhängigen Verfahrensanspruch angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in
den jeweiligen Unteransprüchen angegebenen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Einbringen von
Leitungen oder Werkzeugen in Kanäle, Rohre oder Kamine
bereit, wobei die Vorrichtung zumindest zwei Hohlkörper
umfasst, die gegeneinander verschiebbar sind, und die Hohlkörper
jeweils mindestens ein Druckkissen aufweisen, die mit einem Fluid
unter Druck beaufschlagt und wieder entlastet werden können.
Die Druckkissen können pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch
mit einem Fluid unter Druck beaufschlagt werden, so dass sich diese
in Bezug auf den Hohlkörper in radialer Richtung aufblähen.
Dadurch kommen die Druckkissen mit der Innenwand des Kanals oder Rohrleitung
in fixierenden Kontakt. Durch eine wechselweise Druckbeaufschlagung
der Druckkissen in Kombination mit einer lateralen Bewegung der
Hohlkörper kann eine raupenartige Fortbewegung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in einem Kanal oder Rohr erzielt werden.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. Kanalsonde bietet
durch die zueinander verschiebbaren Hohlkörper und den
daran angeordneten Druckkissen einen schonenden und sicheren Vortrieb
sowie eine stabile Fixierung an den Innenwänden des Kanals
beim Einsatz des eingebrachten Werkzeugs oder Instruments. Aufgrund
der kontrollierten und kraftvollen Fixierung an der Innenwand des
Kanals mittels der druckbeaufschlagten Druckkissen oder Balge an
den Hohlkörpern bzw. Zylinderabschnitten in Verbindung
mit der lateralen Vortriebsbewegung der zueinander beweglichen und
ineinander gleitenden Hohlkörper bzw. Zylinder, kann eine
kontrollierte und kraftvolle Fortbewegung der Kanalsonde erzielt werden.
Dadurch verfügt die Kanalsonde auch über eine
außerordentliche Steigfähigkeit und kann sich deshalb
beispielsweise auch in senkrechten Kaminschächten fortbewegen.
Ferner sind beispielsweise hervorstehende Schweißnähte
und andere Unebenheiten an der Innenwand des Rohrs oder Kanals mit der
erfindungsgemäßen Kanalsonde leicht zu überwinden.
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Dabei
ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung
auch das Einbringen von Werkzeugen oder Instrumenten in Schächte,
Kanäle, Rohre, Leitungen oder Kamine zu deren Untersuchung
oder zu deren Reparatur. Beispielsweise können durch die
Kanalsonde Kameras in bestehende Schächte oder Rohrleitungssysteme
eingebracht werden, um diese von innen zu inspizieren. Durch die
erfindungsgemäße Vorrichtung können statisch
oder schlagend vortreibende Bohr- oder Meiselgeräte an
einen gewünschten Einsatzort in bestehenden Schächten
oder Rohrleitungssystemen gebracht werden, um beispielsweise Blockaden
oder andere Behinderungen darin zu beseitigen.
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Durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung können
auch Verfugungs- oder Betoniergeräte in baufällige
Schächte oder Rohrleitungssysteme eingebracht werden, um
diese von innen zu reparieren oder auszubauen. Durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung können ferner Rohrdickenprüfer, Fräser, Pressen,
Sandstrahler, Bürsten, Hochdruckreiniger, Schaber, Dampfstrahler,
oder Leckprüfgeräte in Kanäle, Schächte,
Rohre oder Kamine eingebracht werden. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung kann folglich zur Untersuchung, Reparatur oder zum Einziehen von
Langkörpern in bestehende Schächte oder Rohrleitungssysteme
eingesetzt werden, wobei ein maximaler Schutz bestehender Leitungen
gewährleistet ist.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
können die Druckkissen wechselweise mit einem Fluid unter
Druck beaufschlagt werden, indem die an einem ersten Hohlkörper
angeordneten Druckkissen mit einem Fluid unter Druck gefüllt
werden, während die an einem zweiten Hohlkörper
angeordneten Druckkissen entlastet werden. Zusätzlich oder
alternativ können die Druckkissen auch gleichzeitig mit
einem Fluid unter Druck beaufschlagt werden können, wenn
eine gleichzeitige Fixierung an der Innenwand des Kanals mittels
der druckbeaufschlagten Druckkissen oder Balge an den Hohlkörpern
bzw. Zylinderabschnitten erforderlich ist. Dies kann beispielsweise
der Fall sein, wenn an mit der Vorrichtung angeordnetes und so in
den Kanal eingebrachtes Werkzeug oder Instrument zum Einsatz gebracht
werden soll.
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Die
Hohlkörper können jeweils als Zylinder ausgebildet
und so miteinander verschiebbar verbunden sein, dass deren Längsachse
zueinander parallel verlaufen. Die Innenräume der Hohlkörper
bilden vorzugsweise ein zusammenhängendes Volumen, das
zur Aufnahme von Instrumenten, Leitungen oder Werkzeugen geeignet
ist. Dadurch ist der Innenraum der Kanalsonde praktisch vollständig
als Nutzraum verwendbar. In diesem Innenraum können beispielsweise
Werkzeuge oder Instrumente zur Inspektion oder zur Reparatur des
Kanals untergebracht und befestigt werden. Ferner können
die stirnseitigen Enden der Hohlkörper bzw. Zylinder zumindest
teilweise offen sein. Auf diese Weise bildet der Innenraum der Vorrichtung
einen beidseitig geöffneten Hohlraum oder Tubus. Aufgrund
dieser Besonderheit ist die Kanalsonde mit durchgehendem Hohlraum
vielseitig verwendbar und bietet ein Maximum an Raum und Kompatibilität
zur Aufnahme und für den Transport von Leitungen, Werkzeugen
oder Instrumenten.
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Die
Hohlkörper sind derart gegeneinander verschiebbar, dass
sie eine longitudinale Bewegung relativ zueinander und parallel
zu ihren Längsachsen ausführen können.
Diese Bewegung der Hohlkörper kann beispielsweise mittels
pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Antriebs bewerkstelligt
werden. Ebenso können die Druckkissen oder – balge mittels
des pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Antriebs mit
einem Fluid unter Druck beaufschlagt oder entspannt werden. Dieser
pneumatische oder hydraulische Antrieb kann entweder autark in der
Vorrichtung selbst eingerichtet sein oder separat von der Vorrichtung
getrennt vorgesehen sein, wobei ein druckbeaufschlagtes Fluid von
außen über entsprechende Druckleitungen zur Kanalsonde
geführt werden kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
weisen die Hohlkörper bzw. Zylinder jeweils an ihren Außenwänden
eine Anzahl von Druckkissen auf, die pneumatisch oder hydraulisch
mit einem Fluid unter Druck beaufschlagt werden können,
so dass sich diese in Bezug auf den Hohlkörper in radialer
Richtung aufblähen. Zusätzlich oder alternativ
kann an den Hohlkörpern bzw. Zylindern jeweils mindestens
ein über den gesamten Umfang der Hohlkörper durchgehendes
Druckkissen vorgesehen sein. Ein solches ein über den gesamten Umfang
der Hohlkörper durchgehendes Druckkissen bietet einen besonders
guten Halt der Kanalsonde an der Innenwand des Kanals. Weiter vorteilhaft
ist es, wenn die Druckkissen im Bereich der gegenüberliegenden
Enden der Hohlkörper angeordnet sind. Dadurch kann eine
maximale laterale Verschiebebewegung der Hohlkörper bzw.
Zylinder zueinander erzielt werden.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung sind die Hohlkörper bzw. Zylinder derart ineinander
greifend angeordnet, dass sie zumindest einen Arbeitszylinder bilden,
der mittels eines pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen
Antriebs mit einem Fluid unter Druck beaufschlagt und wieder entlastet
werden kann. Dazu kann zumindest der erste Hohlkörper doppelwandig
ausgebildet sein, während der zweite Hohlkörper
mit einer Wandung in die Doppelwand des ersten Hohlkörpers
abdichtend eingreift, so dass ein Arbeitszylinder gebildet wird.
Dieser Arbeitszylinder kann mit einem Fluid unter Druck oder mit
Unterdruck beaufschlagt werden kann, wodurch der erste und der zweite
Hohlkörper auseinander bzw. voneinander weg gedrückt
oder zueinander bzw. ineinander gezogen werden.
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Somit
lassen sich die lateralen Bewegungen der zylindrischen Hohlkörper
pneumatisch oder hydraulisch veranlassen und steuern. Dazu kann
zumindest ein Arbeitszylinder zwischen den Hohlkörpern
bzw. Zylindern mittels des pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen
Antriebs derart mit einem Fluid unter Druck beaufschlagt werden
kann, dass sich die Hohlkörper auseinander bewegen, oder der
Arbeitszylinder kann vom Druck entlastet oder mittels des pneumatischen,
hydraulischen oder elektrischen Antriebs mit Unterdruck beaufschlagt
werden kann, so dass sich die Hohlkörper wieder zueinander
bewegen. Alternativ können die Hohlkörper mittels
des pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Antriebs auch
gegen die Federkraft eines Federelements bewegt werden, und der
Arbeitszylinder wieder vom Druck entlastet werden kann, so dass sich
die Hohlkörper durch die Federkraft des Federelements wieder
zurück bewegen.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn der pneumatische oder hydraulische Druck
in den Druckkissen und/oder im Arbeitszylinder über eine
Steuereinheit und den pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen
Antrieb separat steuerbar ist. Der Druck des Fluids, mit dem die
Druckkissen beaufschlagt werden, ist vorzugsweise nach Bedarf variierbar.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung sind Hohlkörper an ihren Außenwänden
jeweils eine Anzahl von Gleitblöcken und/oder Rollen versehen,
wobei der radiale Abstand der Gleitblöcke und/oder Rollen
in Bezug auf den Hohlkörper geringer ist als die Ausdehnung
der Druckkissen in radialer Richtung, wenn diese mit einem Fluid
unter Druck beaufschlagt sind. Dadurch ist eine gleitende Bewegung
eines Hohlkörpers auf der Innenwand des Kanals möglich,
während die Druckkissen entspannt sind. Mittels der Rollen
lässt sich die Kanalsonde auch schnell an einen Einsatzort bewegen,
bevor der raupenartige Fortbewegungsbetrieb zum Einsatz kommt oder
eine stabile Fixierung der Kanalsonde über die Druckkissen
mit der Innenwand des Kanals benötigt wird.
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Es
können über den Umfang der Hohlkörper abwechselnd
Druckkissen und Gleitblöcke und/oder Rollen vorgesehen
sein, um wahlweise eine möglichst gute Gleitbewegung der
Kanalsonde auf der Innenwand des Kanals oder eine möglichst
stabile Fixierung der Kanalsonde über die Druckkissen mit
der Innenwand des Kanals benötigt wird zu ermöglichen. Die
an den Hohlkörpern angeordneten Druckkissen, Gleitblöcke
und/oder Rollen können austauschbar sein. Die austauschbaren
Gleitblöcke und/oder Rollen können sich in ihren
radialen Abmessungen unterscheiden und die Druckkissen können
sich in ihren radialen Abmessungen im druckbeaufschlagten Zustand
unterscheiden, um die Vorrichtung auf unterschiedliche Kanal- oder
Rohrdurchmesser anzupassen. Zusätzlich oder alterntnativ
können die an den Hohlkörpern angeordneten Druckkissen,
Gleitblöcke und/oder Rollen auch mit Distanzstücken
unterlegt sein, um die radialen Abmessungen der Druckkissen, Gleitblöcke
und/oder Rollen auf unterschiedliche Kanal- oder Rohrdurchmesser
anzupassen.
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Um
die erfindungsgemäße Vorrichtung an unterschiedliche
Kanal-, Schacht- oder Rohrdurchmesser anzupassen, werden vorzugsweise
die Hohlkörper der Kanalsonde bereits mit entsprechenden Durchmessern
bereitgestellt. Grundsätzlich müssen die Durchmesser
der Hohlkörper natürlich kleiner sein als die
Durchmesser des Kanals oder Rohrs, damit die Kanalsonde in den der
Kanal, den Kamin oder das Rohr eingeführt werden kann.
Dabei sollten die Durchmesser der zylindrischen Hohlkörper
so bemessen werden, dass die Druckkissen zwischen den zylindrischem
Hohlkörpern und der Innenwand des Kanals oder Rohrs möglichst
optimal funktionieren.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Vorrichtung
mindestens eine Aufnahme, an der Instrumente, Werkzeuge, Inspektionsmittel
oder zu transportierende Leitungen befestigt werden können.
Solche Werkzeug-Aufnahmen können an der Außenwand und/oder
an der Stirnseite mindestens eines Hohlkörpers angeordnet
sein und beispielsweise als Gewindebohrungen, Innengewinde, Steckverbindungen und/oder
Bajonettverschlüsse ausgebildet sein, an denen Instrumente,
Werkzeuge, Inspektionsmittel oder zu transportierende Leitungen
befestigt werden können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist an der Innenwand einer Stirnseite
mindestens eines Hohlkörpers ein Innengewinde vorgesehen
ist, in das Werkzeuge über ein entsprechendes Gegengewinde
befestigt werden können.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist
zwischen zwei benachbarten Hohlkörpern der Kanalsonde ein
Gelenk vorgesehen, über das die Hohlkörper zueinander
schwenkbar gekoppelt sind. Das Gelenk ermöglicht vorzugsweise
Schwenkbewegungen der Hohlkörper relativ zueinander in
allen Raumrichtungen. Das Gelenk ist beispielsweise als Kreuzgelenk
oder Kugelgelenk ausgeführt sein und kann ebenfalls mittels
des pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Antriebs steuerbar
sein, um gezielte Schwenkbewegungen der Hohlkörper relativ
zueinander ausführen zu können.
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Vorteilhafterweise
sind Sensoren an der erfindungsgemäßen Vorrichtung
vorgesehen, welche die relative Stellung der Hohlkörper
zueinander, sowie den pneumatischen oder hydraulischen Druck in den
Druckkissen und/oder im Arbeitszylinder oder auch andere Betriebsparameter
der Kanalsonde erfassen. Diese Sensoren können als mechanische oder
elektromagnetische Sensoren ausgebildet sein. Ferner kann eine Steuerung
vorgesehen sein, mit deren Hilfe die erfindungsgemäße
Kanalsonde über elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Leitungen
fernsteuerbar ist. Weitere Leitungen drahtgebundener oder kabelloser
Schnittstellen der Kanalsonde können beispielsweise auch
Bilder übermitteln, die von einer Kamera an der Kanalsonde
erfasst werden.
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Wie
oben beschrieben, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
durch die gegeneinander verschiebbaren zylindrischen Hohlkörper
einen durchgehenden Hohlraum auf, der über die Öffnungen
an den gegenüberliegenden Stirnseiten der Hohlkörper geöffnet
ist. Dadurch können sogar während des Einsatzes
der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Kanal
oder Rohr weitere Kabel durch den durchgehenden Hohlraum der Vorrichtung
eingezogen werden, indem diese einfach durch den durchgehenden Hohlraum
der Vorrichtung eingezogen werden. Neue Kabel müssen dabei
folglich nicht an der Kanalsonde vorbei geführt werden,
wo häufig kaum genügend Platz ist.
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Sofern
der durchgehende Hohlraum der erfindungsgemäßen
Vorrichtung nicht durch ein Werkzeug oder Instrument vollständig
besetzt ist, kann die erfindungsgemäße Kanalsonde
sogar in Kanälen, Rohren, Schächten oder Kaminen
benutzt werden, während diese in Betrieb sind und darin
beispielsweise Gas oder Wasser fließt. Da die erfindungsgemäße Kanalsonde
einen durchgehenden Hohlraum mit großem Querschnitt aufweist,
können durch diesen Flüssigkeiten oder Gase weiter
durch den Kanal oder Schacht fließen, auch während
die Kanalsonde in dem Kanal oder Schacht operiert. Auf diese Weise lassen
sich beispielsweise Abwasser- oder Frischwasserkanäle im
aktiven Betriebszustand inspizieren, ohne dass eine Abschaltung
des betreffenden Schachts oder Kanals erforderlich ist, oder es
können vorhandene Gasleitungen während des aktiven
Betriebs inspiziert oder repariert werden, ohne dass diese dazu
abgeschaltet werden müssen.
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Die
oben genannten Aufgaben werden ferner gelöst mit der vorliegenden
Erfindung durch ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Einbringen von Instrumenten, Leitungen oder Werkzeugen in Kanäle
oder Rohre, umfassend die folgenden Schritte:
- (a)
Montieren der einzubringenden Instrumente, Leitungen oder Werkzeuge
an der Vorrichtung durch deren zumindest teilweise Aufnahme im Innenraum
der Hohlkörper;
- (b) Platzieren der Vorrichtung in einem Kanal oder Rohr;
- (c) Beaufschlagen von an einem ersten Hohlkörper der
Vorrichtung angeordneten Druckkissen mit einem Fluid unter Druck,
so dass zumindest eine Anzahl der druckbeaufschlagten Druckkissen
an dem ersten Hohlkörper mit der Innenwand des Kanals oder
Rohrs einen fixierenden Kontakt herstellen;
- (d) Entspannen der an einem zweiten Hohlkörper der
Vorrichtung angeordneten Druckkissen, so dass diese mit der Innenwand
des Kanals oder Rohrs keinen fixierenden Kontakt haben;
- (e) Bewegen des zweiten Hohlkörpers gegenüber dem
ersten Hohlkörper in Richtung einer gewünschten
Bewegungsrichtung der Vorrichtung in dem Kanal oder Rohr;
- (f) Beaufschlagen von an dem zweiten Hohlkörper angeordneten
Druckkissen mit einem Fluid unter Druck, so dass zumindest eine
Anzahl der druckbeaufschlagten Druckkissen an dem zweiten Hohlkörper
mit der Innenwand des Kanals oder Rohrs einen fixierenden Kontakt
herstellen;
- (g) Entspannen der an dem ersten Hohlkörper der Vorrichtung
angeordneten Druckkissen, so dass diese mit der Innenwand des Kanals
oder Rohrs keinen fixierenden Kontakt haben; und
- (h) Bewegen des ersten Hohlkörpers gegenüber dem
zweiten Hohlkörper in Richtung der gewünschten
Bewegungsrichtung der Vorrichtung in dem Kanal oder Rohr.
Auf
diese Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
sich raupenartig vorwärts oder rückwärts durch
den Kanal bewegen. Um eine bestimmte Strecke in einem Kanal oder
Rohr mit der Vorrichtung zurückzulegen, können
in einem Wiederholungsschritt
- (i) die voranstehenden Verfahrenschritte (a) bis (h) entsprechend
nach Bedarf wiederholt werden.
Mit der oben beschriebenen Ausführungsform
der Vorrichtung, bei der die Hohlkörper über ein
Gelenk schwenkbar gekoppelt sind, können zwischen den Schritten
(d) und (e) zusätzlich die folgenden Schritte durchgeführt
werden:
- (j) Ausrichten des zweiten Hohlkörpers in einer gewünschten
Raumrichtung durch eine Schwenkbewegung relativ zum ersten Hohlkörper;
und
- (k) Bewegen des zweiten Hohlkörpers gegenüber dem
ersten Hohlkörper in die gewünschte Raumrichtung.
Auf
diese Weise kann die Vorrichtung beispielsweise in Richtung eines
abbiegenden oder abzweigenden Rohrs oder Kanals ausgerichtet werden,
um sich anschließend in dieser Richtung weiterzubewegen.
Dazu können die folgenden Schritte vorgenommen werden:
- (l) Ausrichten des zweiten Hohlkörpers in Richtung
eines abbiegenden oder abzweigenden Rohrs oder Kanals durch eine
Schwenkbewegung relativ zum ersten Hohlkörper; und
- (m) Bewegen des zweiten Hohlkörpers gegenüber
dem ersten Hohlkörper in die Richtung des abbiegenden oder
abzweigenden Rohrs oder Kanals.
Sobald die Vorrichtung oder
Kanalsonde eine gewünschte Stelle im Kanal erreicht hat,
kann der Fortbewegungsbetrieb eingestellt werden. Anschließend
kann ein an der Kanalsonde angeordnetes und so in den Kanal eingebrachtes
Werkzeug oder Instrument zum Einsatz gebracht werden. Dabei kann
es erforderlich sein, dass die Kanalsonde einen festen Stand bietet,
um dem Werkzeug oder Instrument eine stabile Arbeitsbasis zu bieten.
Dazu können die folgenden Schritte vorgenommen werden:
- (n) Beaufschlagen von an dem ersten und an dem zweiten Hohlkörper
der Vorrichtung angeordneten Druckkissen mit einem Fluid unter Druck,
so dass zumindest eine Anzahl der druckbeaufschlagten Druckkissen
mit der Innenwand des Kanals oder Rohrs einen fixierenden Kontakt
herstellen, um die Vorrichtung an einer gewünschten Stelle
in dem Kanal oder Rohr zu fixieren; und
- (o) Anwenden eines oder mehrerer der mit der Vorrichtung in
den Kanal oder das Rohr eingebrachten Instrumente oder Werkzeuge.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung oder Kanalsonde und
das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich folglich
sowohl zum Einbringen von Neuleitungen oder Werkzeugen in jede Art
von Innenwände aufweisende Kanäle, Rohre, Schächte
oder Kamine, die eine definierte Fortbewegung eines Körpers
innerhalb des Kanals, Schachts oder Rohrleitung voraussetzt, sondern
auch für jede Situation, bei der eine stabiler Stand durch
eine kraftvolle Fixierung der Kanalsonde mit der Innenwand des Kanals
erfordert. So lässt sich die selbstgetriebene Kanalsonde
beispielsweise auch bei der Leckagekontrolle, Wartung oder Reparatur
von Leitungen und Kanälen einsetzen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Schnittdarstellung von einer Kanalsonde gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
2 eine
perspektivische Darstellung einer Kanalsonde gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
3 eine
Stirnansicht vom linken Teil der in 2 dargestellten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
4 eine
Stirnansicht vom rechten Teil der in 2 dargestellten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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5 eine
perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Kanalsonde gemäß einer
ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser
Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße
Vorrichtung oder Kanalsonde 1 zwei Hohlkörper 2 und 3,
die eine zylindrische Form. Die Hohlkörper 2, 3 sind
gegeneinander und ineinander verschiebbar angeordnet, so dass ihre
Längsachsen übereinander liegen oder zumindest
zueinander parallel sind. Beide Hohlkörper 2, 3 mit
einer Doppelwand ausgebildet, die jeweils einen Zwischenraum aufweisen.
Die Hohlkörper 2, 3 können beispielsweise
im Wesentlichen aus einem Kunststoff, Keramik oder einem Metall,
wie z. B. Stahl oder Aluminium gefrertigt sein.
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Die
beiden Hohlkörper 2, 3 sind derart verschiebbar
ineinandergefügt, dass die Doppelwände des einen
Hohlkörpers 2, 3 jeweils in den Zwischenraum
der anderen Hohlkörpers 2, 3 abdichtend
eingreift. Auf diese Weise werden mehrere Arbeitszylinder 8 gebildet,
deren Volumen sich jeweils durch die laterale Bewegung der zylindrischen
Hohlkörper 2, 3 gegeneinander verändert.
Die Abdichtung der Arbeitszylinder 8 wird durch Dichtungsringe 9 an
den Doppelwänden der zylindrischen Hohlkörper 2, 3 gewährleistet.
Die Arbeitszylinder 8 können mittels eines pneumatischen,
hydraulischen oder elektrischen Antriebs mit einem Fluid unter Druck
oder mit Unterdruck beaufschlagt werden, wodurch die Hohlkörper 2, 3 entweder
voneinander weg oder ineinander gezogen werden. Diese hin- und Herbewegung
der Hohlkörper 2, 3 aufeinander zu bzw.
voneinander weg ist in 1 durch einen Doppelpfeil angedeutet.
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An
den Außenseiten der Hohlkörper 2, 3 ist jeweils
mindestens ein Druckkissen 4 angeordnet, die jeweils mit
einem Fluid unter Druck beaufschlagt und wieder entlastet werden
können. Die Druckkissen 4 können pneumatisch
oder hydraulisch mit einem Fluid unter Druck beaufschlagt werden,
so dass sie sich in Bezug auf die Längsachse der Hohlkörper 2, 3 in
radialer Richtung aufblähen. Wenn sich die Vorrichtung 1 in
einem Kanal befindet, können dadurch die Druckkissen 4 mit
der Innenwand des Kanals in fixierenden Kontakt kommen. Durch eine wechselweise
Druckbeaufschlagung der Druckkissen in Kombination mit einer lateralen
Bewegung der Hohlkörper kann eine raupenartige Fortbewegung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Kanal oder
Rohr erzielt werden. Die kann beispielsweise durch eine Vorgehensweise
mit den folgenden Schritten erfolgen:
- • Positionieren
der Vorrichtung 1 in einem Kanal oder Rohr;
- • Beaufschlagen von Druckkissen 4, die an
einem ersten Hohlkörper 2 der Vorrichtung 1 angeordnet sind,
mit einem Fluid unter Druck, so dass zumindest eine Anzahl der druckbeaufschlagten
Druckkissen 4 an dem ersten Hohlkörper 2 mit
der Innenwand des Kanals oder Rohrs einen fixierenden Kontakt herstellen;
- • Entspannen der an einem zweiten Hohlkörper 3 der
Vorrichtung 1 angeordneten Druckkissen 4, so dass
diese mit der Innenwand des Kanals oder Rohrs keinen fixierenden
Kontakt haben;
- • Bewegen des zweiten Hohlkörpers 3 gegenüber dem
ersten Hohlkörper 2 in Richtung einer gewünschten
Bewegungsrichtung der Vorrichtung 1 in dem Kanal oder Rohr;
- • Beaufschlagen von an dem zweiten Hohlkörper 3 angeordneten
Druckkissen 4 mit einem Fluid unter Druck, so dass zumindest
eine Anzahl der druckbeaufschlagten Druckkissen 4 an dem
zweiten Hohlkörper 3 mit der Innenwand des Kanals oder
Rohrs einen fixierenden Kontakt herstellen;
- • Entspannen der an dem ersten Hohlkörper 2 der Vorrichtung 1 angeordneten
Druckkissen 4, so dass diese mit der Innenwand des Kanals
oder Rohrs keinen fixierenden Kontakt haben; und
- • Bewegen des ersten Hohlkörpers 2 gegenüber dem
zweiten Hohlkörper 3 in Richtung der gewünschten
Bewegungsrichtung der Vorrichtung 1 in dem Kanal oder Rohr.
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Diese
Vorgehensweise kann so oft wiederholt werden bis die Vorrichtung 1 eine
gewünschte Strecke in dem Kanal oder Rohr zurückgelegt
hat. Auf diese Weise bietet die erfindungsgemäße
Vorrichtung bzw. Kanalsonde durch die zueinander verschiebbaren
Hohlkörper und den daran angeordneten Druckkissen einen
für den Kanal und darin bereits vorhandene Leitungen eine
schonenden und sicheren Vortrieb. Dabei können die Innenräume
der Hohlkörper 2, 3 ein zusammenhängendes
Volumen V bilden, das zur Aufnahme von Instrumenten, Leitungen oder
Werkzeugen geeignet ist. Alternativ kann diese Volumen V auch als
beidseitig offener und damit durchgehender Kanal in der Kanalsonde 1 freigehalten
werden.
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Die
Druckkissen 4 können sowohl als einzelne Balge
ausgebildet sein, die über den Umfang der Hohlkörper 2, 3 auf
deren Außenseite verteilt sind, oder auch als den gesamten
Umfang der Hohlkörper 2, 3 umfassendes
Druckkissen 5 ausgebildet sein, wie in den 2 und 4 zu
erkennen ist. Neben den Druckkissen 4, 5 sind
auf der Außenseite der Hohlkörper 2, 3 Gleitblöcke
bzw. Gleitsteine 6 angeordnet, deren radialer Abstand vom
Hohlkörper geringer ist als die Ausdehnung der Druckkissen 4, 5 in radialer
Richtung, wenn diese mit einem Fluid unter Druck beaufschlagt sind.
Dadurch ist eine gleitende Bewegung der Vorrichtung 1 auf
der Innenwand des Kanals möglich, während die
Druckkissen entspannt sind. Anstelle der Gleitsteine 6 können
auch Rollen vorgesehen sein. Ferner sind die Druckkissen und Gleitblöcke
mit Distanzstücken 7 unterlegt, die unterschiedliche
Abmessungen aufweisen, um die radialen Ausdehnungen der Druckkissen
und/oder Gleitblöcke auf unterschiedliche Kanal- oder Rohrdurchmesser
anzupassen.
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An
den freien Stirnseiten 13 der zylindrischen Hohlkörper 2, 3 sind
Aufnahmen 11, 12 für Werkzeuge oder Instrumente
vorgesehen sein. Diese Aufnahmen 11, 12 können
beispielsweise als Gewindebohrungen 12, Innengewinde 11,
Steckverbindungen und/oder Bajonettverschlüsse ausgebildet
sein, an denen zu transportierende Leitungen Instrumente, Werkzeuge
oder Inspektionsmittel befestigt werden können. Bei der
in 1 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist an der Innenwand der Stirnseite 13 der Hohlkörper 2, 3 jeweils
ein Innengewinde 11 und Gewindebohrungen 12 vorgesehen,
in das Werkzeuge über ein entsprechendes Gegengewinde befestigt
werden können.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist mit Sensoren 10 ausgestattet,
welche die relative Stellung der Hohlkörper 2, 3 zueinander
erfassen. Diese Sensoren 10 können als mechanische
Anschlagssensoren oder elektromagnetische Sensoren ausgebildet sein.
Es können auch weitere Sensoren 10 vorgesehen
sein, die den pneumatischen oder hydraulischen Druck in den Druckkissen 4, 5 und/oder
im Arbeitszylinder 8 oder weitere andere Betriebsparameter
der Kanalsonde 1 erfassen. Die von den Sensoren erfassten
Betriebsparameter können an eine zentrale Steuerungseinheit
(nicht dargestellt) weitergeleitet werden, die auf der Grundlage
der Sensordaten und weiteren Eingaben die erforderlichen Steuerungssignale
für die Kanalsonde 1 berechnet. Mittels dieser
Steuerung kann die erfindungsgemäße Kanalsonde über
elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Leitungen ferngesteuert
werden, wobei über weitere Leitungen drahtgebundener oder
kabelloser Schnittstellen der Kanalsonde 1 beispielsweise auch
Bilder übermittelt werden können, die von einer Kamera
an der Kanalsonde 1 erfasst werden.
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2 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Kanalsonde gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei
dieser Ausführungsform sind zwei Hohlkörperpaare 2, 3 vorgesehen,
die über ein Gelenk 4 miteinander gekoppelt sind.
Es können jedoch auch mehr Hohlkörperpaare 2, 3 zu
einem Zug zusammengefügt werden. Die Hohlkörperpaare 2, 3 sind
jeweils wiederum derart verschiebbar ineinandergefügt,
dass sie sich in einer lateralen Bewegung entweder aufeinander zu
bzw. voneinander weg bewegen können. Diese hin- und Herbewegung
der Hohlkörper 2, 3 ist in 2 durch Doppelpfeile
angedeutet.
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Auf
der linken Seite der Vorrichtung 1 sind an dem freien Ende
des Hohlkörpers 2 über dessen Umfang
der Außenseite jeweils abwechselnd Druckkissen 4 und
Gleitblöcke 6 vorgesehen. Dabei haben die Gleitblöcke 6 eine
größere radiale Abmessung als die Druckkissen 4 im
entspannten Zustand. Dagegen haben die Druckkissen 4 im
druckbeaufschlagten Zustand eine größere radiale
Abmessung als die Gleitblöcke 6. Am freien Ende
des Hohlkörpers 3 auf der rechten Seite der Kanalsonde 1 ist
an dessen Außenseite ein den gesamten Umfang des Hohlkörpers 2 umfassendes
Druckkissen 4 angeordnet. Dort sind die Gleitblöcke 6 auf
der Außenseite des Hohlkörpers 3 in axialer
Richtung hinter dem Druckkissen 4 angeordnet.
-
Das
Gelenk 14 zwischen den beiden gekoppelten Teilen der Kanalsonde 1 ist
als Kreuzgelenk oder Kugelgelenk ausgebildet, das eine Schwenkbewegung
des einen Teils gegenüber dem anderen Teil der Kanalsonde 1 in
allen Raumrichtungen zulässt. Das Gelenk 14 zwischen
den gekoppelten Hohlkörpern 2, 3 kann
durch eine Gelenksteuerungsstange 15 angesteuert werden,
so dass die beiden gekoppelten Teile der Kanalsonde 1 gezielt
zueinander ausgerichtet werden können. Dadurch kann die
erfindungsgemäße Vorrichtung auch abbiegenden
Rohrleitungen folgen bzw. in abzweigende Rohrleitungen einschwenken.
Dies kann beispielsweise durch eine Vorgehensweise mit den folgenden
Schritten erfolgen:
- • Ausrichten des
zweiten Hohlkörpers 3 in Richtung eines abbiegenden
oder abzweigenden Rohrs oder Kanals durch eine Schwenkbewegung relativ
zum ersten Hohlkörper 2; und
- • Bewegen des zweiten Hohlkörpers 3 gegenüber dem
ersten Hohlkörper 2 in die Richtung des abbiegenden
oder abzweigenden Rohrs oder Kanals.
-
3 zeigt
eine Stirnansicht vom linken Teil der in 2 dargestellten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Darin ist zu
erkennen, dass am freien Ende des Hohlkörpers 2 auf
der linken Seite der Kanalsonde 1 an dessen Außenseite über
den gesamten Umfang des Hohlkörpers 2 jeweils
abwechselnd Druckkissen 4 und Gleitblöcke 6 angeordnet
sind. In der Mitte der in 3 gezeigten
Stirnansicht ist die konzentrische Öffnung 13 des
Hohlkörpers 2 zu erkennen, die den Eingang bzw.
Ausgang des durchgehenden Hohlraums V aus den beiden Innenräumen
der beiden Hohlkörper 2 und 3 darstellt.
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Zur
Veranschaulichung einer alternativen Ausbildung des Druckkissens 4 zeigt 4 eine Stirnansicht
vom rechten Teil der in 2 dargestellten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In 4 ist zu
erkennen, dass am freien Ende des Hohlkörpers 3 auf
der rechten Seite der Kanalsonde 1 an dessen Außenseite
ein den gesamten Umfang des Hohlkörpers 2 umfassendes
Druckkissen 4 vorgesehen ist. Die Gleitblöcke 6 sind
deshalb, wie in 2 zu sehen, auf der Außenseite
des Hohlkörpers 3 in axialer Richtung hinter dem
Druckkissen 4 angeordnet. In der Mitte der in 4 gezeigten
Stirnansicht ist wiederum eine konzentrische Öffnung 13 des Hohlkörpers 3 zu
erkennen, die den Eingang bzw. Ausgang des durchgehenden Innenraums
V aus den Hohlräumen der beiden Hohlkörper 2 und 3 darstellt.
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5 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die in 5 gezeigte
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kanalsonde entspricht im Wesentlichen der in 2 dargestellten
Ausführungsform mit dem Unterschied, dass bei der in 5 gezeigten Ausführungsform
ein Werkzeug in Form eines Meisel- oder Fräskopfs 18 vorgesehen
ist. Dieses Werkzeug 18 ist über eine Kupplung 17 an
der Stirnseite eines Hohlkörpers 3 angeordnet.
Die Kupplung 17 kann beispielsweise aus einem Gewinde bestehen, das
komplementär zu dem Innengewinde 12 in der Öffnung 13 an
der Stirnseite eines Hohlkörpers 3 ausgebildet
ist. Dabei kann der Antrieb für den Meisel- oder Fräskopf 18 im
Hohlraum des Hohlkörpers 2 oder im gemeinsamen
Innenvolumen V der Hohlkörper 2 und 3 untergebracht
sein. Die Kupplung 17 kann aber auch als Komplementär
zu Gewindebohrungen, Steckverbindungen oder Bajonettverschlüssen
ausgebildet sein, die als Aufnahmen von Werkzeugen 18 oder
Instrumenten an der Stirnseite der freien Enden der Hohlkörper 3 vorgesehen
sein können.
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An
den Enden der Hohlkörper 2, 3 sind über deren
Umfang jeweils abwechselnd Druckkissen 4 und Gleitblöcke 6 vorgesehen.
Das Gelenk 14 zwischen den beiden gekoppelten Teilen der
Kanalsonde 1 ist wieder als Kreuzgelenk oder Kugelgelenk ausgebildet,
das eine Schwenkbewegung des einen Teils gegenüber dem
anderen Teil der Kanalsonde 1 in allen Raumrichtungen zulässt.
Das Gelenk 14 zwischen den gekoppelten Hohlkörpern 2, 3 kann
durch zwei Gelenksteuerungsstangen 15 und 16 angesteuert
werden, so dass die beiden gekoppelten Teile der Kanalsonde 1 gezielt
in allen Raumrichtungen zueinander ausgerichtet werden können.
Dadurch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
auch abbiegenden Rohrleitungen folgen bzw. in abzweigende Rohrleitungen
einschwenken, wie oben zu 2 beschrieben.
Das Gelenk 14 selbst kann auch als Aufnahme für
Werkzeuge oder Instrumente dienen, wobei das Werkzeug oder Instrument
eine Wirkrichtung haben kann, die in eine senkrechten Winkel oder
in einem beliebigen anderen Winkel in Bezug auf die laterale Längsachse
der Vorrichtung 1 gerichtet sein kann.
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Ferner
ist in 5 zu erkennen, dass die beiden gekoppelten Teilen
der Kanalsonde 1 jeweils zwei Hohlkörper 2, 3 umfasst,
die jeweils in lateraler Richtung parallel zu ihren Längsachsen
gegeneinander beweglich sind. Durch wechselweise Druckbeaufschlagung
der Druckkissen 4 in Kombination mit der lateralen Verschiebebewegung
der Hohlkörper 2, 3, wie oben beschrieben,
kann somit eine raupenartige Bewegung der Vorrichtung in eine Kanal
oder Schacht erzielt werden, während die Kanalsonde das Werkzeug 18 an
den gewünschten Einsatzort bringt. Diese hin- und Herbewegung
der Hohlkörper 2, 3 ist auch in 5 wieder
durch Doppelpfeile angedeutet. Alternativ können auch sämtliche
Druckkissen 4 mit einem Fluid unter Druck beaufschlagt
werden, um die Druckkissen 4 in radialer Richtung auszudehnen,
wodurch die Kanalsonde 1 über die Druckkissen 4 mit der
Innenwand des Kanals eine stabile Fixierung erfährt. Dadurch
kann ein fester Halt der als Werkzeugträger dienenden Kanalsonde 1 für
den Einsatz des Werkzeugs 18 gewährleistet werden.
Dabei können auch mehrere Werkzeuge 18 an einer
Kanalsonde 1 angeordnet sein und nacheinander oder gleichzeitig zum
Einsatz kommen.
-
Dies
kann beispielsweise durch eine Vorgehensweise mit den folgenden
Schritten erfolgen:
- • Beaufschlagen
von Druckkissen 4, 5, die an dem ersten und an
dem zweiten Hohlkörper 2, 3 der Vorrichtung 1 angeordnet
sind, mit einem Fluid unter Druck, so dass zumindest eine Anzahl
der druckbeaufschlagten Druckkissen 4, 5 mit der
Innenwand des Kanals oder Rohrs einen fixierenden Kontakt herstellen,
um die Vorrichtung 1 an einer gewünschten Stelle
in dem Kanal oder Rohr zu fixieren; und
- • Anwenden eines oder mehrerer der mit der Vorrichtung 1 in
den Kanal oder das Rohr eingebrachten Instrumente oder Werkzeuge 18.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. Kanalsonde bietet
folglich durch die zueinander verschiebbaren Hohlkörper 2, 3 und
den daran angeordneten Druckkissen 4 sowohl einen schonenden
und sicheren Vortrieb als auch eine stabile Fixierung an den Innenwänden
des Kanals beim Einsatz eines eingebrachten Werkzeugs oder Instruments.
Aufgrund der kontrollierten und kraftvollen Fixierung an der Innenwand
des Kanals mittels der druckbeaufschlagten Druckkissen oder Balge 4, 5 an
den Hohlkörpern 2, 3 in Verbindung mit
der lateralen Vortriebsbewegung der zueinander beweglichen und ineinander gleitenden
Hohlkörper 2, 3, kann eine kontrollierte
und kraftvolle Fortbewegung der Kanalsonde erzielt werden.
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- 1
- erfindungsgemäße
Vorrichtung bzw. Kanalsonde
- 2
- zylindrischer
Hohlkörper
- 3
- zylindrischer
Hohlkörper
- 4
- Druckkissen
bzw. Balg
- 5
- durchgehendes
Druckkissen bzw. Balg
- 6
- Gleitblöcke
bzw. Gleitsteine
- 7
- Distanzstücke
unter den Schleifblöcken 6 und unter den Druckkissen 4
- 8
- Arbeitszylinder
- 9
- Dichtungen
- 10
- Sensoren
bzw. Mikroschalter
- 11
- Aufnahmegewinde
Steckverbindung bzw. Bajonettverschluss
- 12
- Innengewinde
zur Werkzeugaufnahme
- 13
- Öffnungen
an den Stirnseiten/gegenüberliegende Enden der Hohlkörper 2, 3
- 14
- Gelenk
zwischen Hohlkörpern 2, 3
- 15
- Gelenksteuerungsstange
- 16
- Gelenksteuerungsstange
- 17
- Kupplung
zum Werkzeug 18
- 18
- Werkzeug
bzw. Meisel- oder Fräskopf
- V
- zusammenhängendes
Volumen der Hohlkörper 2, 3
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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