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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zur Rohr- und Kanalsanierung, welche regelmäßig auch als Kanalsanierungsroboter bezeichnet wird. Eine derartige Vorrichtung weist eine Anzahl von gegebenenfalls miteinander verbundenen, hintereinander angeordneten Einheiten auf, von denen wenigstens eine als eine Fronteinheit ausgebildet ist, an welcher ein beweglicher Arbeitskopf, insbesondere Fräskopf, angeordnet ist. Dabei ist der Arbeitskopf an der Fronteinheit mittels eines relativ zu der Fronteinheit beweglichen Arms befestigt.
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Die Entwicklung und der Einsatz von Kanalsanierungsrobotern in Rohren oder Kanälen, beispielsweise Wasserrohren, zu deren Sanierung hat sich in den letzten Jahren zu einem stark anwachsenden Geschäftsfeld entwickelt. Ein weiterer Entwicklungsschub ist zu erwarten, wenn in den nächsten Jahren auch private Kanäle auf deren baulichen Zustand zu überprüfen und gegebenenfalls zu sanieren sind, welche in der Regel enger als entsprechende öffentliche Kanäle ausfallen und somit für Kanalsanierungsroboter und deren Werkzeuge schwerer zugänglich sind.
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Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der
DE 199 19 197 C2 , sind Kanalsanierungsroboter bekannt, die zur Vorbereitung von Schadstellen für die anschließende Sanierung einen Fräskopf aufweisen, der zusammen mit dem zugehörigen Antriebsmittel (Fräsmotor) an einem beweglichen Gestänge am Kopf bzw. der genannten Fronteinheit des Kanalsanierungsroboters angeordnet ist.
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Diese Bauform weist eine Reihe von Nachteilen auf, wozu in erster Linie der bedingt durch das Antriebsmittel relativ große Platzbedarf für den beweglichen Arbeitskopf und der entsprechend eingeschränkte Arbeitsbereich sowie die regelmäßig wenig leistungsstarke Ausgestaltung des Antriebsmittels zählen. Letztere rührt in erster Linie daher, dass das Antriebsmittel, beispielsweise also der Fräsmotor gemeinsam mit dem Fräskopf oder Fräswerkzeug zum Einwirken auf Schadstellen beweglich gelagert sein muss, so dass sich Beschränkungen hinsichtlich Größe und/oder Gewicht ergeben.
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Aus der
DE 43 11 365 C2 ist ferner eine Vorrichtung zum Innenbearbeiten von Rohren und Kanälen bekannt, bei welcher der Gerätebetrieb mit Druckluft erfolgt. Hierdurch ist aufgrund der benötigten Druckluftleitungen der Aktionsradius der Vorrichtung stark eingeschränkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Rohr- und Kanalsanierung dahingehend weiterzuentwickeln, dass deren Arbeitsbereich vergrößert wird, um auf diese Weise auch in enge (Neben-) Rohre oder -Kanäle hineinwirken zu können, wobei zudem die aus dem Stand der Technik bekannten Einschränkungen der Leistungsfähigkeit umgangen werden sollen.
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Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Rohr- und Kanalsanierung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand von Unteransprüchen, deren Wortlaut hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird, um unnötige Textwiederholungen zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Rohr- und Kanalsanierung mit einer Anzahl von gegebenenfalls miteinander verbundenen, hintereinander angeordneten Einheiten, von denen wenigstens eine eine Fronteinheit ist, an welcher ein beweglicher Arbeitskopf, insbesondere Fräskopf, mittels eines relativ zu der Fronteinheit beweglichen Arms angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Elektromotor ausgebildetes Antriebsmittel für den Arbeitskopf in der Fronteinheit oder in einer der Fronteinheit nachgeordneten Einheit angeordnet und mit dem Arbeitskopf über ein flexibles Drehmomentübertragungselement gekoppelt ist.
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Nach einem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung erfolgt somit die mechanische Kopplung von Arbeitskopf, das heißt Arbeitswerkzeug und dem zugehörigen Antriebsmittel in Form eines Elektromotors über ein flexibles Drehmomentübertragungselement, insbesondere eine flexible Welle. Hierdurch wird eine räumliche Trennung von beweglichem Arbeitskopf und dessen Antriebsmittel erreicht, so dass die Beweglichkeit des Arbeitskopfes verbessert ist und zugleich die weiter oben kritisierten Beschränkungen hinsichtlich Größe und/oder Gewicht bei der Wahl des Antriebsmittels weitestgehend entfallen. Der bewegliche Arbeitskopf zeichnet sich auf diese Weise durch einen verringerten Bauraum aus und lässt sich somit auch in enge Rohre und Kanäle, beispielsweise bei Verzweigungen oder in Stichleitungen, einbringen, so dass der Arbeitsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber dem Stand der Technik vergrößert ist.
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Dabei ist die vorliegende Erfindung grundsätzlich nicht auf Ausgestaltungen mit einer Mehrzahl von Einheiten beschränkt, sondern kann auch dergestalt realisiert werden, dass der bewegliche Arbeitskopf und dessen Antriebsmittel sich an bzw. in derselben Einheit (der Fronteinheit) des Kanalsanierungsroboters befinden, solange sie erfindungsgemäß mittels des genannten flexiblen Elements gekoppelt sind.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedoch vorgesehen, dass der bewegliche Arbeitskopf an einer ersten Einheit, der genannten Fronteinheit, und das Antriebsmittel an bzw. in einer von der Fronteinheit verschiedenen und insbesondere der Fronteinheit nachgeordneten Einheit der Vorrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine verbesserte Entkopplung von Bestandteilen des Kanalsanierungsroboters erreicht. Beispielsweise kann die Fronteinheit, an welcher der bewegliche Arbeitskopf angeordnet ist, mittels geeigneter Abstützmittel innerhalb der Rohrleitung abgestützt werden, während der bewegliche Arbeitskopf mit seinem Werkzeug auf eine Schadstelle der Rohrleitung einwirkt. Davon herrührende Schläge, Vibrationen oder dergleichen werden über das flexible Drehmomentübertragungselement nur in geringem Maße auf weitere Einheiten des Kanalsanierungsroboters übertragen, so dass deren Belastung und Verschleiß ab- und die Lebensdauer entsprechend zunimmt.
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Aufgrund der erfindungsgemäß gegebenen räumlichen Trennung von Antriebsmittel und Arbeitskopf kann das Antriebsmittel als relativ schwerer, jedoch entsprechend leistungsstarker Elektromotor ausgebildet sein. Dabei entfallen erfindungsgemäß die bei vorbekannten Hydraulik- oder Pneumatikmotoren erforderlichen Versorgungsleistungen, so dass ein weitgehend autarkt operierender Kanalsanierungsroboter realisierbar ist.
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Bei einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das flexible Drehmomentübertragungselement (die flexible Welle) beispielsweise aus Gründen der Gewichtsersparnis zumindest teilweise als Hohlwelle ausgebildet sein.
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Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die flexible Welle, insbesondere bei einer Ausbildung als Hohlwelle, zumindest teilweise mit einem Fluid gefüllt ist, wobei es sich vorzugsweise um eine Kühlflüssigkeit handelt.
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Wenn das Antriebsmittel in einer von der Fronteinheit verschiedenen Einheit des Kanalsanierungsroboters angeordnet ist, sieht eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, dass die flexible Welle in einem durchgängigen Führungskanal durch die Fronteinheit zu dem Antriebskopf geführt ist.
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Um das Antriebsmittel zu kühlen, kann weiterhin vorgesehen sein, dass diejenige Einheit des Kanalsanierungsroboters, welche das Antriebsmittel enthält, zumindest teilweise mit einem Kühlmedium gefüllt ist, wobei es sich um ein Öl oder ein anderes geeignetes Medium zum Kühlen des Antriebsmittels handeln kann.
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Zwischen dem Arbeitskopf und der flexiblen Welle kann bei einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Getriebemittel, insbesondere ein Umlenkgetriebe, zum Koppeln von flexibler Welle und Arbeitskopf bzw. Werkzeug vorgesehen sein. Allerdings umfasst die vorliegende Erfindung auch solche Ausgestaltungen, bei denen der Arbeitskopf bzw. das dort vorhandene Werkzeug und die flexible Welle direkt miteinander verbunden sind, ohne dass zwischen den genannten Elementen noch zusätzliche Kopplungs- oder Getriebemittel vorgesehen sind.
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Im Zuge einer anderen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die flexible Welle in einer Schutzumhüllung, wie einem Schutzschlauch angeordnet, der weiterhin mit einem Schmiermedium gefüllt sein kann.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigt:
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1 eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Rohr- und Kanalsanierung;
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2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in 1;
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3 eine vergrößerte Darstellung der nachgeordneten Einheit aus 2;
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4 schematisch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem zu sanierenden Rohr oder Kanal; und
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5 schematisch den Einsatz einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem zu sanierenden Rohr oder Kanal.
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1 zeigt eine Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Rohr- und Kanalsanierung, vorliegend auch als Kanalsanierungsroboter bezeichnet, und 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in 1.
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Gleiche Bezugszeichen in den Figuren stehen für gleiche oder gleichwirkende Teile.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Rohr- und Kanalsanierung ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Sie umfasst gemäß 1 und 2 ohne Beschränkung eine Anzahl von gelenkig miteinander verbundenen, hintereinander angeordneten Einheiten 2, 3. Die Einheit 2 wird vorliegend auch als Fronteinheit bezeichnet, während die andere Einheit 3 einfach als weitere, nachgeordnete oder Antriebseinheit bezeichnet wird. An der Fronteinheit 2 ist ein beweglicher Arbeitskopf 4 angeordnet, der vorliegend als Fräskopf ausgebildet ist und dementsprechend ein Fräswerkzeug 5 aufweist. Der Arbeitskopf 4 ist über einen (doppelten) Gelenkarm 6 an der Fronteinheit 2 angelenkt, um mit dem Fräskopf 4 bzw. dem Fräswerkzeug 5 gezielt auf zu bearbeitende Stellen in einer Rohrleitung oder einem Kanal (nicht gezeigt) einwirken zu können.
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Um den Arbeitskopf 4, das heißt vorliegend das Fräswerkzeug 5 anzutreiben, weist die Vorrichtung 1 ein Antriebsmittel in Form eines Elektromotors 7 (vgl.
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2) auf. Dieser ist nicht an dem beweglichen Arbeitskopf 4 sondern in der nachgeordneten (Antriebs-)Einheit 3 angeordnet und mit dem Arbeitskopf 4 über ein flexibles Drehmomentübertragungselement in Form einer flexiblen Welle 8 mechanisch gekoppelt. Die flexible Welle 8 ist bei Bezugszeichen 9 mit einer Abtriebswelle 10 des Elektromotors 7 verbunden, worauf weiter unten anhand der 3 noch genauer eingegangen wird.
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Die flexible Welle 8 wird anschließend durch einen Führungskanal 11 der Führungseinheit 2 durch letztere hindurch zu dem beweglichen Arbeitskopf 4 geführt und sorgt dort (gemäß dem Ausführungsbeispiel in den 1 und 2 unmittelbar) für eine Drehbewegung des Fräskopfes 5.
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Aufgrund der Tatsache, dass das Antriebsmittel 7 für den Arbeitskopf 4 nicht an dem beweglichen Arbeitskopf 4 selbst sondern in der weiteren Einheit 2 angeordnet ist, erhöht sich die Beweglichkeit des Arbeitskopfes 4, und folglich vergrößert sich dessen Einsatzbereich innerhalb eines zu sanierenden Rohres oder Kanals. insbesondere kann der Gelenkarm 6 mit dem Arbeitskopf 4 ausgehend von einem Hauptrohr oder Hauptkanal weiter und tiefer in engere Zuleitungsrohre bzw. -kanäle hineinbewegt werden. Diese Vorteile ergeben sich in erster Linie aus dem erfindungsgemäß geringeren Raumbedarf für den Arbeitskopf 4 sowie durch dessen insgesamt leichtgewichtigere Ausgestaltung.
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Andererseits kann das Antriebsmittel 7 vorliegend größer und somit leistungsfähiger ausgeführt werden als bei Kanalsanierungsrobotern, bei denen das Antriebsmittel direkt am Fräskopf angeordnet ist. Auf diese Weise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 insgesamt leistungsfähiger als vorbekannte Kanalsanierungsroboter für den Einsatz in Rohren und Kanälen mit vergleichbarem, relativ kleinen Durchmesser.
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Die Vorrichtung 1 weist bei Bezugszeichen 12 und 13 weiterhin noch Abstützmittel zum Abstützen der Fronteinheit 2 während eines Einsatzes des Arbeitskopfes 4 innerhalb eines Rohres oder Kanals auf, auf die weiter unten anhand der 4 noch genauer eingegangen wird.
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Aufgrund der flexiblen Kopplung zwischen dem Fräswerkzeug 5 oder allgemein einem an dem beweglichen Arbeitskopf 4 angeordneten Werkzeug und dem Antriebsmittel 7 übertragen sich zudem bei einem Arbeitseinsatz der Vorrichtung 1 regelmäßig auftretende Schläge und Vibrationen nicht auf die gesamte weitere Vorrichtung 1, was sich günstig auf deren Verschleiß bzw. Lebensdauer auswirkt.
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3 zeigt eine vergrößerte Darstellung der nachgeordneten Einheit (Antriebseinheit) 3 aus 2. Dabei sind – wie gesagt – gleiche oder gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die flexible Welle 8 ist über eine Kupplungs- oder Getriebeanordnung 9, die an sich nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, mit der Abtriebswelle 10 des Antriebsmittels 7 gekoppelt.
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Wie sich der 3 weiterhin entnehmen lässt, ist die flexible Welle 8 in einem Schutzschlauch 14 angeordnet, der mit einem Kühl- und/oder Schmiermedium, vorzugsweise einem Öl, gefüllt sein kann.
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Das Antriebsmittel 7 kann bei Bezugszeichen 15 Kühlrippen zum Abführen von Wärme aufweisen, die während des Betriebs der Vorrichtung 1 (vgl. 1 und 2) entsteht. Darüber hinaus kann auch der Innenraum 16 der Einheit 3, in welchem bzw. welcher das Antriebsmittel 7 angeordnet ist, mit einem Fluid, beispielsweise einer Kühlflüssigkeit, insbesondere einem Öl, gefüllt sein.
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Wie bereits erwähnt wurde, kann das Antriebsmittel 7 aufgrund seiner Anordnung in einer eigenen (Roboter-)Einheit 3 wesentlich größer und leistungsfähiger gewählt werden als bei herkömmlichen Kanalsanierungsrobotern, insbesondere zur Verwendung in engen Rohren mit einem Durchmesser von 80 mm bis 200 mm.
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Aufgrund der Tatsache, dass es sich vorliegend bei dem Antriebsmittel 7 um einen Elektromotor handelt, entfallen zudem dicke und relativ starre Versorgungsleitungen, wie sie bei einem Einsatz von pneumatischen oder hydraulischen Antriebsmitteln bei Kanalsanierungsrobotern für gewöhnlich erforderlich sind, so dass der vorliegend exemplarisch beschriebene Kanalsanierungsroboter auch in engeren Rohren oder Kanälen operieren kann.
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4 zeigt schematisch den Einsatz des Kanalsanierungsroboters 1 insbesondere gemäß 1 oder 2 in einer zu sanierenden Rohrleitung 17, die aus einem Hauptrohr 18 und einem speziell rechtwinklig von dem Hauptrohr 18 abzweigenden Nebenrohr 19 gebildet ist, wobei das Nebenrohr 19 insbesondere einen engeren Querschnitt als das Hauptrohr 18 aufweist, in welchem sich der Kanalsanierungsroboter 1 bewegt.
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Der Kanalsanierungsroboter 1 kann aufgrund der Tatsache, dass sich das Antriebsmittel 7 für den beweglichen Arbeitskopf 4 nicht an letzterem sondern speziell in der nachgeordneten Einheit 3 befindet, mit seinem Gelenkarm 6 weit in das Nebenrohr 19 hineinreichen, um dort gegebenenfalls vorhandene Schadstellen zu bearbeiten. Die Drehmomentübertragung von dem Antriebsmittel 7 zu dem Arbeitskopf 4 bzw. dem Fräswerkzeug 5 erfolgt mittels der flexiblen Welle 8, so dass der Arbeitsbereich der Vorrichtung 1 gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen gleicher Art deutlich vergrößert ist, selbst wenn das Antriebsmittel auch in der Fronteinheit 2 angeordnet wäre.
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In 4 ist darüber hinaus schematisch die Verwendung der bereits unter Bezugnahme auf 1 und 2 erwähnten Abstützmittel 12, 13 dargestellt, welche dazu dienen, die Vorrichtung 1, insbesondere deren Fronteinheit 2 im Rohr 17 abzustützen, während Arbeiten an dem Rohr 17 mittels des Fräswerkzeugs 15 stattfinden.
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5 zeigt schematisch den Einsatz einer anderen Ausgestaltung des Kanalsanierungsroboters 1 in einer zu sanierenden Rohrleitung 17 mit Hauptrohr 18 und Nebenrohr 19 gemäß 4. Vorliegend wird nur auf Abweichungen zwischen den Darstellungen gemäß 4 und 5 näher eingegangen.
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Gemäß 5 ist die Fronteinheit 2 mit Arbeitskopf 4 und Fräswerkzeug 5 selbst in das Nebenrohr 19 eingefahren, während zusätzlich zu der Einheit 3, welche das Antriebsmittel 7 umfasst, eine weitere Robotereinheit 3' in dem Hauptrohr 18 verbleibt, wobei die weitere Einheit 3' zum Vorschieben der flexiblen Welle 8 und entsprechend auch der Fronteinheit 2 ausgebildet ist und zu diesem Zweck entsprechende, nur schematisch dargestellte Vorschubmittel 7' aufweist.
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Die Fronteinheit 2 ist wiederum über Abstützmittel 12, 13 im Rohr 17, speziell im Nebenrohr 19 abgestützt, während die weitere Einheit 3' zum selben Zweck entsprechende Abstützmittel 12', 13' aufweist.
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Obwohl dies in den Figuren nicht explizit dargestellt ist, kann die flexible Welle 8 als Hohlwelle ausgestaltet und zumindest teilweise mit einem Fluid, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, gefüllt sein.
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Des Weiteren kann an dem Arbeitskopf 4 zwischen flexibler Welle 8 und dem eigentlichen Werkzeug, vorliegend dem Fräswerkzeug 5, ein nicht gezeigtes Getriebemittel, insbesondere ein Umlenkgetriebe vorgesehen sein, um die flexible Welle 8 mit dem Werkzeug 5 zu koppeln.
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Wie der Fachmann erkennt, ist die vorliegende Erfindung keinesfalls auf die zeichnerisch dargestellten und entsprechend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Dies gilt besonders für die Anzahl der verwendeten Robotereinheiten, die eingesetzten Abstützmittel, die Ausgestaltungen des Gelenkarms und des beweglichen Arbeitskopfes sowie die Art des verwendeten Antriebsmittels, solange dieses mit dem Arbeitskopf über ein flexibles Drehmomentübertragungselement, wie die vorstehend beschriebene flexible Welle, gekoppelt ist.
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Vorzugsweise sind in diesem Zusammenhang der bewegliche Arbeitskopf an einer ersten Einheit des Kanalsanierungsroboters und das Antriebsmittel in einer zweiten, von der ersten verschiedenen Einheit des Kanalsanierungsroboters angeordnet. Jedoch ist auch dies – wie bereits verschiedentlich angemerkt – an sich keine notwendige Eigenschaft der vorliegenden Erfindung, solange die vorstehend genannte flexible Kopplung realisiert ist.
