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Die Erfindung betrifft eine Rohrbefahrungsvorrichtung zum Befahren von Rohren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Vorrichtungen werden für die Inspektion von Abwasserkanalrohren eingesetzt, könnten aber auch in weiteren Bereichen wie beispielsweise der Petrochemie Anwendung finden, in denen in Rohrleitungen Inspektionen oder Wartungsarbeiten durchgeführt werden müssen.
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Ein als Geräteträger ausgebildetes Fahrzeug dieser Art ist aus dem eigenen Gebrauchsmuster
DE 200 11 689 bekannt. Der dort gezeigte Geräteträger weist einen zentralen Grundkörper auf, an dessen Umfang mehrere, gegeneinander versetzte Paare von jeweils zwei in radialer Richtung schwenkbaren Tragarmen angelenkt sind, die an dem der grundkörperseitigen Anlenkung gegenüberliegenden Ende jeweils eine Laufrolle tragen. Der Geräteträger stützt sich dementsprechend durch die gegeneinander versetzten Laufrollenpaare am Innenumfang der Rohrleitung ab. Dabei sind die Tragarme pneumatisch bzw. hydraulisch verschwenkbar. Sie sind einerseits an ihrem grundkörpernahen Ende an einem der beiden Teile des Grundkörpers angelenkt. Andererseits sind die beiden Tragarme eines Tragarmpaares jeweils scherenförmig über ein weiteres Gelenk einander kreuzend miteinander verbunden. Durch gegenseitiges, axiales Verschieben der beiden Teile des Grundkörpers wird die durch die sich kreuzenden Tragarme gebildete Schere mehr oder Weniger geöffnet, bzw. geschlossen, wodurch die Laufrollen des Geräteträgers in radialer Richtung verstellbar sind. Dabei überlappen die beiden Teile des Grundkörpers nach Art eines Zylinder-Kolbenaggregats, wobei der eine Teil einen Kolbenansatz aufweist und der andere Teil einen Zylinderansatz, die miteinander einen Arbeitsraum einschließen, der über eine Versorgungsleitung mit einem Druckmittel beaufschlagbar ist.
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Der vorgeschlagene Geräteträger hat sich im Einsatz zur Untersuchung bzw. Bearbeitung der Innenseite von längserstreckten Rohrleitungen bewährt. Immer häufiger wird aber gewünscht, auch verzweigte Rohrsysteme oder kurvige Rohrleitungen, mit Abzweigen (T-Stücke) und Rohrverbindungen mit unterschiedlichen Durchmessern (Reduzierungen) oder Rohrbögen, beispielsweise mit Biegeradius gleich dem halben Rohrdurchmesser, befahren zu können, um beispielsweise bei der Inspektion von Abwasserkanälen vom Hausanschluss an die Kanalleitung noch weiter in die hauseigene Abwasserleitung vordringen zu können.
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Aufbauend auf der vorstehend genannten Entwicklung ist daher mit der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2005 035 826 A1 ein weiteres Rohrbefahrungsfahrzeug der gattungsgemäßen Art vorgeschlagen worden, wobei jedoch hier die zur Rückseite des Fahrzeugs hin gerichteten Tragarme separat von den zur Vorderseite hin gerichteten Tragarmen verschwenkbar ausgebildet worden sind. Dazu weist die Rohrbefahrungsvorrichtung an ihrem Vorderteil und an ihrem Hinterteil jeweils eine hydraulisch antreibbare Kolben-Zylinderanordnung auf, mit denen die vorderen Tragarme separat von den hinteren Tragarmen verschwenkt werden können. Wenn dabei die an den ausschwenkbaren, distalen Enden der Tragarme befestigten Rollen einzeln angetrieben werden können und die vorderen Tragarme separat von den hinteren Tragarmen verschwenkt werden können, bekommt das Rohrfahrzeug eine Wendigkeit, welche es erlaubt, bei Rohren mit Durchmesserverjüngungen oder -aufweitungen sowie in gewissen Maße bei Rohrabzweigungen oder -biegungen die Fahrt fortzusetzen.
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Die Anforderungen an derartige Rohrfahrzeuge steigen jedoch im Hinblick auf die gewünschte Wendigkeit immer mehr. So sollen beispielsweise im Bereich der hausinternen Abwasserverrohrung interne Sichtprüfungen gesetzlich zwingend eingeführt werden. In der hausinternen Abwasserverrohrung bis zum Anschluss an den gemeindeeigenen Kanal sind jedoch im Vergleich zum Einsatzgebiet bisheriger Kanalfahrzeuge sehr kleine Rohrdurchmesser üblich, beispielsweise 100 mm, wobei dort auch häufig Rohrabzweigungen und Abbiegungen anzutreffen sind.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rohrbefahrungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art im Hinblick auf eine große Wendigkeit so weiterzubilden, dass auch ein Einsatz in engen, kurvenreichen oder verzweigten Rohrleitungen und Kanälen selbst bei steilem oder sogar senkrechten Rohrverlauf möglich ist.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist dabei ein Grundkörper der Rohrbefahrungsvorrichtung in einem mittleren Abschnitt zwischen den vorderen und den hinteren Tragarmgelenken biegsam und/oder mit einem Grundkörpergelenk versehen, so dass ein vorderer Abschnitt bzw. ein Vorderteil des Grundkörpers mit dem vorderen Tragarmen gegenüber einem hinteren Abschnitt bzw. einem Hinterteil des Grundkörpers mit dem hinteren Tragarmen verschwenkbar ist.
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Vorteilhaft können aufgrund der Schwenkfähigkeit des Vorderteils gegenüber dem Hinterteil engere Radien gefahren werden als mit einer Rohrbefahrungsvorrichtung mit einem starren Grundkörper. Dabei ist der Grundkörper mit vorderen Tragarmgelenken versehen, mit denen die vorderen Tragarme an dem Grundkörper der Rohrbefahrungsvorrichtung angelenkt sind, sowie mit hinteren Tragarmgelenken, mit denen die hinteren Tragarme an dem Grundkörper der Rohrbefahrungsvorrichtung angelenkt sind, wobei die vorderen Tragarmgelenke von den hinteren Tragarmegelenken in Axialrichtung der Rohrbefahrungsvorrichtung (d. h. eines befahrenen, geraden Rohres) bevorzugt voneinander beabstandet sind, so dass im mittleren Bereich zwischen den vorderen und hinteren Tragarmgelenken eine Taillierung der Rohrbefahrungsvorrichtung möglich ist, welche kleinere Kruvenradien befahrbar macht, und das Grundkörpergelenk oder ein biegsamer Abschnitt Platz finden kann.
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Vorteilhaft weist die Rohrbefahrungsvorrichtung dabei drei vordere Tragarme auf. Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Mehrzahl vorderer Tragarme mit ihren proximalen Enden an dem Grundkörper gleichmäßig verteilt über dessen Umfang angelenkt sind. Vorteilhaft weist die Rohrbefahrungsvorrichtung dabei auch drei hintere Tragarme auf. Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Mehrzahl hinterer Tragarme mit ihrem proximalen Ende an dem Grundkörper über dessen Umfang gleichmäßig verteilt angelenkt sind. Der Antrieb für zumindest ein Teil der Laufrollen kann dabei elektromotorisch sein. Der zum motorischen Verschwenken der Tragarme vorgesehene, zumindest eine Antrieb kann dagegen als zumindest eine druckbeaufschlagbare Kolben-Zylinderanordnung ausgebildet sein.
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Dabei wäre es grundsätzlich denkbar, das Grundkörpergelenk mit einem Schwenkantrieb zu versehen, welcher über eine entsprechende Steuereinrichtung angestoßen ein Ausschwenken des Vorderteils in die gewünschte Richtung und zurück in eine nicht ausgeschwenkte Normalstellung aktiv ausführen kann. Im Sinne eines einfachen Aufbaus und einer kompakten Gestaltung der Rohrbefahrungsvorrichtung ist jedoch ein „passives” Verschwenken des Vorderteils gegenüber dem Hinterteil vorteilhaft, also anstatt eines aktiven Antriebs ein im mittleren Abschnitt der Rohrbefahrungsvorrichtung vorgesehenes Verbindungsstück, welches eine gewisse Biegeelastizität aufweist, so dass das Vorderteil ausschwenkt, wenn es mit einer Laufrolle oder seiner Spitze an eine Rohrwand anschlägt und weiterer Schub über die Laufräder an den hinteren Tragarmen ausgeübt wird, aber auch wieder zurück in die gestreckte, unverschwenkte Ausgangslage schwenkt, wenn die Rohrbiegung durchfahren ist.
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Als solches biegeelastisches Verbindungsstück hat sich eine Biegefeder, insbesondere eine Feder aus einem in mehreren Wicklungen umlaufenden Federdraht oder dergleichen als geeignet erwiesen. Besonders vorteilhaft kann das Verbindungsstück auch als ein aus einem biegeelastischen Material wie beispielsweise einem Gummi oder einem gummielastischen Material bestehenden Biegestück ausgebildet sein oder ein solches aufweisen. Dadurch kann das Verbindungsstück nicht nur sehr kostengünstig hergestellt werden, sondern auch durch Auswahl des Materials und durch entsprechende Dimensionierung und Formgebung sehr einfach die gewünschte Biegeelastizität bzw. Biegesteifigkeit der Rohrbefahrungsvorrichtung im mittleren Abschnitt vorgegeben werden, und zwar auch im Bezug auf die Richtungen, in die eine Durchbiegung möglich sein soll bzw. in die eine Durchbiegung einfach oder schwerer möglich sein soll.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Grundkörper in der Rohrbefahrungsvorrichtung in dem mittleren Abschnitt eine solche Biegesteifigkeit aufweist, also bei vorstehender Weiterbildung das Biegestück entsprechend gestaltet ist, dass der Grundkörper bei Belastung durch das Eigengewicht der vorderen oder der hinteren Hälfte der Rohrbefahrungsvorrichtung keine oder zumindest keine wesentliche Durchbiegung erfährt. Denn auf diese Weise kann verhindert werden, dass, wenn beispielsweise an einer horizontal in ein Steigrohr einmündenden Rohleitung nach oben in das Steigrohr eingefahren werden soll, dass der Vorderteil des Grundkörpers nach unten abknickt und dadurch das Befahren des Steigrohrs nach oben verhindert.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Außenkontur, mit der die Rohrbefahrungsvorrichtung an dem Innenradius der Abzweigung in Berührung kommen kann und daran möglicherweise entlangschleift, glatt ist und sich zur Mitte des Grundkörpers hin immer mehr vejüngt, so dass ihr Außendurchmesser in dem mittleren Abschnitt ein Minimum erreicht, also eine Taillierung aufweist. Diese in etwa sanduhrartige Außenkontur ist dabei im Wesentlichen von den nach außen gerichteten Oberflächen der Tragarme und dem mittleren Abschnitt zwischen den vorderen und den hinteren Tragarmgelenken gebildet. Mit „glatter Kontur” ist dabei gemeint, dass an diesen Bereichen möglichst keine Vorsprünge oder scharfkantige Übergänge vorgesehen sein sollen, an denen sich die Rohrbefahrungsvorrichtung in der Kurvenfahrt am Innenradius bzw. der Verschneidungskante der Rohrabbiegung verhaken könnte. Bevorzugt weist die Rohrbefahrungsvorrichtung bzw. deren Außenkontur daher in dem mittleren Abschnitt des Grundkörpers eine enge Taillierung auf, das heißt, dass dort der Durchmesser der Außenkontur kleiner ist als der Durchmesser der Außenkontur am von den Tragarmen überdeckten vorderen und hinteren Abschnitt des Grundkörpers bzw. der Rohrbefahrungsvorrichtung. Weiterhin vorteilhaft in diesem Sinne ist es, wenn die Außenkontur des Grundkörpers im mittleren Abschnitt zumindest bei an den Grundkörper angelegten Tragarmen übergangslos, das heißt ohne scharfe Kanten oder dergleichen in die Außenkontur der Rohrbefahrungsrichtung an den Tragarmen übergeht.
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Sind zumindest die Laufräder an dem hinteren Tragarmen einzeln antreibbar und vorzugsweise auch abbremsbar und/oder in Gegenrichtung antreibbar, so gelingt eine derartige Kurvenfahrt wie folgt:
Die Rohrbefahrungsvorrichtung fährt mit an die Rohrwände anliegenden Laufrollen, das heißt mit soweit aufgespreizten Tragarmen, dass die Laufrollen an den Rohrwänden anliegen, in die Rohreinmündung ein, bis die Laufrollen am Vorderteil der Rohrbefahrungsvorrichtung im Freien hängen oder an den Rohrwänden des Steigrohrs anliegen (das gleiche gilt natürlich auch für eine T-förmige Einmündung in ein horizontal oder geneigt verlaufendes Rohr). Im Falle, dass in dem Steigrohr nach oben gefahren werden soll, wird bei beispielsweise drei hinteren Laufrollen/Tragarmen die an der oberen Rohrwand anliegende Laufrolle gebremst oder in Gegenrichtung angetrieben und die beiden unter aufsitzenden Laufrollen mit Vortrieb angetrieben, so dass sich eine gewisse Auslenkung der gesamten Rohrbefahrungsvorrichtung in die gewünschte Fahrtrichtung nach oben in das Steigrohr ergibt. Ist ein Punkt erreicht, an dem die Laufrollen an den vorderen Tragarmen am Außenradius bzw. auf der gegenüber der Einmündung liegenden Seite des Steigrohrs zur Anlage kommen, so werden diese Laufrollen in Vorschubrichtung angetrieben, so dass die Rohrbefahrungsvorrichtung um die Abzweigung herum gezogen wird.
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In dieser Situation kommt jetzt der Vorteil des biegsamen bzw. mit einem Grundkörpergelenk versehenen mittleren Abschnitts des Grundkörpers zum Tragen. Denn in dem Fall, dass der Radius der Abzweigung bzw. der Rohrdurchmesser des einmündenden Rohrs und/oder des Steigrohrs zu klein sind, um eine Kurvenfahrt bei längserstrecktem Grundkörper in der nicht ausgeschwenkten Normalstellung zu erlauben, kann sich die am Innenradius der Abzweigung an der Rohrwand anliegende Rohrbefahrungsvorrichtung in der Mitte durchbiegen und so gewissermaßen um die Kurve herum gedrückt und gezogen werden. Gegenüber herkömmlichen Rohrbefahrungsvorrichtungen mit einem starren Grundkörper lassen sich somit wesentlich engere Abzweigungsradien bzw. Abzweigungen in Rohren mit wesentlich engeren Rohrdurchmessern durchfahren. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn vorne und hinten jeweils drei Tragarme vorgesehen sind, da auf diese Weise eine sichere Dreipunktlagerung auf beiden Seiten der Rohrbefahrungsvorrichtung erreicht wird.
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Im Sinne einer hohen Wendigkeit ist es dabei ferner vorteilhaft, wenn die vorderen Tragarme unabhängig von den hinteren Tragarmen und umgekehrt abgespreizt bzw. eingefahren werden können, wobei es darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn die vorderen Tragarme synchron abgespreizt und eingefahren werden können und die hinteren Tragarme synchron abgespreizt und eingefahren werden können. Dazu kann für die vorderen Tragarme und die hinteren Tragarme jeweils eine vorzugsweise hydraulisch betätigte Kolbenzylinderanordnung vorgesehen sein, wie dies schon aus der eigenen Patentanmeldung
DE 10 2005 035 826 A1 bekannt ist. Diesbezüglich wird diese Patentanmeldung daher voll umfänglich in die vorliegende Patentanmeldung mit einbezogen. Zum Einziehen der Tragarme in die anliegende Stellung kann ferner vorteilhaft eine Vorspanneinrichtung oder Zwangskopplung vorgesehen sein, beispielsweise entsprechende Zug- bzw. Vorspannfedern, welche bei Kraftloswerden der jeweiligen Kolbenzylinderanordnung zu einem zwangsweisen Anlegen der Tragarme führt.
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Dabei kann zumindest eine Druckmittelleitung durch den mittleren Abschnitt des Grundkörpers hindurch geführt sein, welche dann wiederum vorteilhaft in das Biegestück des Verbindungsstücks eingegossen sein kann.
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Bei der vorstehend beschriebenen Kurvenfahrt kann dann beim Einfahren des Vorderteils in das Steigrohr zunächst ein Anliegen der vorderen Tragarme an den Vorderteil des Grundkörpers bewirkt werden, so dass die Rohrbefahrungsvorrichtung aufgrund ihrer dann im Vorderteil schmaleren Außenkontur schon weiter um die Rohrabbiegung herum fahren kann, während die hinteren Tragarme ausgespreizt bleiben und es somit ermöglichen, dass die am Außenradius der gewünschten Kurvenfahrt – im Steigrohr-Beispiel also unten aufsitzenden – Laufrollen angetrieben werden und zusammen mit der hinteren, oberen Laufrolle den Hinterteil in dem einmündenden Rohr verspreizt halten, so dass der gewünschte Vortrieb um die Kurve herum bewirkt wird. Hat der Vorderteil mit seinen über die vorderen Tragarme gebrachten Laufrollen dann in dem Steigrohr Fuß gefasst, so kann ein Aufspreizen der Tragarme am Vorderteil bewirkt werden, gegebenenfalls unter Abbiegung des Grundkörpers in seinem mittleren Abschnitt, und dann ein Anlegen der hinteren Tragarme an dem Hinterteil des Grundkörpers bewirkt werden, so dass sich der Hinterteil um die Kurve bzw. am Innenradius der Kurve entlang in das Steigrohr hineinziehen lässt.
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Es versteht sich, dass eine Weiterbildung, bei der der Grundkörper in dem mittleren Abschnitt so ausgebildet ist, dass der vordere Abschnitt gegenüber dem hinteren Abschnitt in jede Richtung verschwenkbar ist, Vorteile aufweist, wenn Abzweigungen in alle Richtungen befahren werden sollen. Es wäre jedoch ebenfalls denkbar, den mittleren Abschnitt so zu gestalten, dass nur in eine oder mehrere vorgegebene Richtungen eine Durchbiegung möglich ist, wobei dann, wenn die vorgegebene Verschwenkrichtung den Abzweigwinkel nicht genau trifft, zwangsweise ein Verdrehen der gesamten Rohrbefahrungsvorrichtung nach Art eines Kardangelenks einsetzen würde.
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Um ein mehrachsiges Verschwenken des vorderen gegenüber dem hinteren Abschnitt des Grundkörpers zu ermöglichen, kann in dem mittleren Abschnitt des Grundkörpers ein Kugelstück vorgesehen sein, welches eine zumindest segmentweise kugelförmige Oberfläche aufweist. An dem vorderen Abschnitt und an dem hinteren Abschnitt können dann jeweils einander zugewandte Pfannen angebracht sein, in welchen das Kugelstück so aufgenommen ist, dass es mit seiner kugelförmigen Oberfläche in den Pfannen abgleiten kann. Ein derartiges Kugelgelenk stellt eine Biegefähigkeit in mehrere Achsen sicher. Zur Befestigung des vorderen Abschnitts an dem mittleren Abschnitt und des hinteren Abschnitts an dem mittleren Abschnitt bzw. zur den mittleren Abschnitt durchdringenden Befestigung des vorderen Abschnitts an dem hinteren Abschnitt kann dabei vorteilhaft ein mit dem vorderen Abschnitt und dem hinteren Abschnitt verbundenes, biegeelastisches Verbindungsstück vorgesehen sein, insbesondere mit dem vorstehend beschriebenen Biegestück aus biegeelastischem Material, welches das Kugelstück gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung durchdringt, beispielsweise durch eine sich in Axialrichtung der Rohrbefahrungsvorrichtung durch das Kugelstück erstreckende Bohrung.
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Zur Befestigung des Verbindungsstücks mit dem vorderen Abschnitt bzw. hinteren Abschnitt des Grundkörpers kann das Verbindungsstück an seinen axialen Enden umlaufende Befestigungsflansche aufweisen. Im vorderen Abschnitt und an dem hinteren Abschnitt können dann jeweils den Außenumfang der Befestigungsflansche entsprechende, zylindrische Aufnahmen mit einer in Axialrichtung zum Flansch hin gewandten Oberfläche vorgeshen sein, in welchen die Befestigungsflansche jeweils befestigt sind, beispielsweise einvulkanisiert, eingeklebt, eingepresst oder angeschraubt und/oder auf andere Weise befestigt. Das Verbindungsstück kann dabei aus einer einstückigen Gummihülse und den Befestigungsflanschen bestehen. Bevorzugt im Sinne einer sicheren Befestigung von vorderem und hinterem Abschnitt aneinander ist es jedoch, wenn die Befestigungsflansche aus einem harten und starren Material, beispielsweise einem Kunststoff (z. B. ABS) bestehen und auf ihren einander zugewandten Seiten jeweils eine vorzugsweise ringförmige Aufnahmenut aufweisen, in welche das aus dem Gummi oder gummielastischen Material bestehende Biegestück jeweils mit einem ringförmigen Abschnitt einvulkanisiert, eingeklebt, eingepresst und/oder auf eine andere Weise befestigt ist. Auf diese Weise erhält das Biegestück eine einfache und damit kostengünstig zu fertigende Geometrie, beispielsweise in Form eines zylindrischen Bolzens mit an beiden Axialseiten ringförmig umlaufenden Vorsprüngen.
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Bevorzugt ist dabei jedoch, wenn das Biegestück innen hohl ist, also eine Durchgangsöffnung bzw. -bohrung aufweist, um so Raum, für Versorgungsleitungen zu schaffen, die durch den Grundkörper der Rohrbefahrungsvorrichtung hindurch geführt werden sollen, um zu verhindern, dass diese an den Rohrwänden entlang scheuem und um die Versorgungsleitungen von anderen negativen Umwelteinflüssen zu schützen, wie beispielsweise aggressiven Chemikalien im Rohr oder dergleichen.
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Beispielsweise müssen Hydraulikleitungen (oder im Falle einer pneumatisch angetriebenen Kolbenzylinderanordnung für die vorderen Tragarme) Druckluftleitungen für die zum Ausschwenken der vorderen Tragarme vorgesehene vordere Kolben-Zylinderanordnung am vorderen Abschnitt des Grundkörpers durch den mittleren Abschnitt des Grundkörpers hindurch geführt werden, welche dann durch den hinteren Abschnitt des Grundkörpers und eine Öffnung an der Rückseite des Grundkörpers hindurch in einem Kabelschlepp aus der Kanalleitung herausgeführt werden. Für die zum Antrieb der vorderen Laufräder bevorzugt vorgesehenen Elektromotoren, die wiederum bevorzugt in Hohlräumen in den Tragarmen angeordnet sein können müssen ferner Elektrokabel durch den mittleren Abschnitt und den hinteren Abschnitt hindurch im Kabelschlepp aus der Kanalleitung herausgeführt werden, und zwar zur Stromversorgung und, falls vorgesehen auch separate Steuerleitungen. Weiterhin können an den Laufrollen vorteilhaft auch Bremseinrichtungen vorgesehen sein, welche beispielsweise über Elektromagneten betätigt sein können, für die weitere Kabel durch den mittleren Abschnitt, aber auch den hinteren Abschnitt des Grundkörpers hindurchgeführt werden müssen. Zur Kanalinspektion, aber auch zur Steuerung der Rohrbefahrungsvorrichtung kann ferner eine Kamera an der Vorderseite des Grundkörpers angebracht sein, welche ebenfalls über durch den Grundkörper und den Kanal geführte Kabel mit der Außenwelt bzw. einer außerhalb der inspizierten Rohrleitung angeordneten Steuereinheit verbunden sein kann. Der Grundkörper könnte jedoch auch andere Geräte, z. B. einen Bohrer oder bestimmte Stoffe aufspürende Sensoren tragen.
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Ist in dem mittleren Abschnitt des Grundkörpers ein aus dem Kugelstück und den an dem vorderen und dem hinteren Abschnitt angebrachten Pfannen bestehendes Kugelgelenk vorgesehen, so ist es vorteilhaft, wenn die Pfannen an ihren einander zugewandten Stirnseiten in axialer Richtung der Rohrbefahrungsvorrichtung vorspringende Zähne aufweisen, über welche die Pfannen zumindest in einer nicht verschwenkten Ruhestellung des Grundkörpers miteinander in Eingriff stehen. Dadurch gelingt es, eine Torsion der Rohrbefahrungsvorrichtung im mittleren Abschnitt zu verhindern.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche und sollen zusammen mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rohrbefahrungsvorrichtung;
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2 einen Längsschnitt durch die in 1 gezeigte Rohrbefahrungsvorrichtung;
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3 eine rückseitige Stirnansicht der in den 1 und 2 gezeigten Rohrbefahrungsvorrichtung bei angelegten Tragarmen;
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4 eine der 4 entsprechende Ansicht bei abgespreizten Tragarmen;
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5 die in den vorhergehenden 1 bis 4 gezeigte Rohrbefahrungsvorrichtung während einer Kurvenfahrt in einem gekrümmten Rohr.
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Zunächst wird Bezug genommen auf 1, welche eine insgesamt mit 2 bezeichnete Rohrbefahrungsvorrichtung zeigt. Die Rohrbefahrungsvorrichtung 2 weist einen insgesamt mit 4 bezeichneten Grundkörper auf, welcher einen vorderen Abschnitt 7a, einen mittleren Abschnitt 7 und einen hinteren Abschnitt 7b hat. An dem vorderen Abschnitt 7a sind über drei in 120°-Schritten gleichmäßig über seinen Umfang verteilt angelenkte Tragarme 5a Laufrollen 6 befestigt, an dem hinteren Abschnitt 7b entsprechende Laufrollen 6 über in etwa symmetrisch zu den vorderen Tragarmen 5a angeordnete hintere Tragarme 5b.
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Die vorderen Tragarme 5a sind dabei mit ihren proximalen Enden an vorderen Tragarmgelenken 9a in der Nähe des mittleren Abschnitts 7 an dem vorderen Abschnitt 7a des Grundkörpers 4 angelenkt und weisen mit ihren distalen Enden nach vorne, wohingegen die hinteren Tragarme 5b an ihren proximalen Enden über hintere Tragarmgelenke 9b an dem hinteren Abschnitt 7b des Grundkörpers 4 in der Nähe des mittleren Abschnitts 7 angelenkt sind und mit ihren distalen Enden nach hinten weisen. In Axialrichtung zwischen den hinteren Tragarmgelenken 9b und den vorderen Tragarmgelenken 9a befindet sich dabei der mittlere Abschnitt 7, an dem der Grundkörper 4 biegsam ist. Dazu ist eine mit dem hinteren Abschnitt 7b des Grundkörpers verbundene hintere Gelenkpfanne 10b vorgesehen und eine mit dem vorderen Abschnitt 7a des Grundkörpers 4 verbundene vordere Gelenkpfanne 10a, wobei die beiden Gelenkpfannen 10a, 10b einander zugewandte Zähne 18a, 18b aufweisen, welche in der nicht gebogenen Normalstellung des Grundkörpers 4 miteinander in Eingriff stehen und eine Torsion, bzw. ein Verdrehen des vorderen Abschnitts 7a gegenüber dem hinteren Abschnitt 7b verhindern.
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Die Einzelheiten des biegsamen mittleren Abschnitts 7 des Grundkörpers 4 sind insbesondere der 2 zu entnehmen. Der mittlere Abschnitt 7 umfasst dabei ein Kugelstück 11 mit ober- und unterseitig kugelsegmentförmig ausgebildeter Oberfläche, auf der die Gelenkpfannen 10a, 10b mit ihren einander zugewandten Enden bei einer Durchbiegung des Grundkörpers 4 in dem mittleren Abschnitt 7 ablaufen können. Der mittlere Abschnitt 7 umfasst ferner ein durch eine sich in Axialrichtung des Grundkörpers 4 durch das Kugelstück 11 hindurch erstreckende Bohrung geführtes Verbindungsstück 14a, 12, 14b. Das Verbindungsstück 14a, 12, 14b besteht wiederum aus einem biegeelastischen Biegestück 12 in Form einer Hülse, welches aus einem biegeelastischen Polymer, vorzugsweise aus einem Gummi besteht. Das Biegestück 12 kann an seinen beiden Axialenden mit ringförmig umlaufenden Vorsprüngen in entsprechende, ringförmige Aufnahmenuten an einem vorderseitigen Befestigungsflansch 14a und einem rückseitigen Befestigungsflansch 14b einvulkanisiert sein. Der vorderseitige, zylindrische Befestigungsflansch 14a ist dabei insgesamt in einer zylindrischen Aufnahme am vorderen Abschnitt 7a des Grundkörpers befestigt, der hintere, ebenfalls zylindrische Befestigungsflansch 14b in einer entsprechenden, zylindrischen Aufnahme am hinteren Abschnitt 7b des Grundkörpers 4.
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Der vordere Abschnitt 7a des Grundkörpers 4 weist dabei ausgehend von der vorderen Gelenkpfanne 10a und einem die Tragarmgelenke 9a aufweisenden Abschnitt einen rohrförmigen Halsabschnitt 3a auf, an den axialendseitig ein auskragender Kopfabschnitt 8a anschließt. Auf den Halsabschnitt 3a ist wiederum eine Schiebehülse 15a verschiebbar und über einen in eine entsprechende Nut 21 eingelegten O-Ring und/oder andere geeignete Dichtmittel abgedichtet aufgenommen, welche auf ihrer nach vorne gerichteten Seite eine zylindrische Aufnahme für den auskragenden Kopfabschnitt 8a aufweist, welcher wiederum mit 17 angedeutete Dichtlippen und/oder andere geeignete Dichtmittel trägt. Der Kopfabschnitt 8a und der Halsabschnitt 3a einerseits und die Schiebehülse 15a andererseits umschließen somit einen Arbeitsraum 13a und bilden eine vordere Kolben-Zylinder-Anordnung 3a, 8a, 15a, wobei der Arbeitsraum 13a über durch eine zentrale Bohrung 24 durch den Halsabschnitt 13a, eine durch das Verbindungsstück 14a, 12, 14b hindurch geführte zentrale Bohrung 23 und eine durch den hinteren Abschnitt 7b hindurch geführte zentrale Bohrung 22 hindurch geführte Hydraulikleitungen mit Hydraulikdruckmittel beaufschlagbar ist. Wird Hydraulikflüssigkeit in den Arbeitsraum 13a gepumpt, so wird die Schiebehülse 15a in Richtung zum mittleren Abschnitt 7 hin abgedrängt und bewirkt dadurch ein Aufspreizen der vorderen Tragarme 5a, was nachstehend noch im Einzelnen beschrieben wird.
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Andererseits sind an der vorderen Schiebehülse 15a einerseits und an einem an dem als Kolben dienenden, auskragenden Kopfabschnitt 8a anschließenden, noch weiter auskragenden, vorderen Endabschnitt 29a andererseits Zugfedern 18 befestigt, welche dazu dienen, die vorderen Tragarme 5a in ihre am Grundkörper 4 anliegende Normalstellung vorzuspannen und somit Teil einer entsprechenden Vorspanneinrichtung 18, 19, 20, 48, 44, 46 sind.
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Das Ausspreizen und wieder Anlegen der hinteren Tragarme 5b über eine separate, hintere Kolben-Zylinderanordnung 3b, 8b, 15b, gebildet aus einem Halsabschnitt 3b und einem rückseitig daran anschließenden und darüber auskragenden Kopfabschnitt 8b, sowie einer darauf geführten Schiebehülse 15b funktioniert entsprechend, wobei wiederum Zugfedern 18 zwischen der Schiebehülse 15b und einem über den Kopfabschnitt 8b auskragenden hinteren Endabschnitt 29b befestigt sind und als Teil einer entsprechenden Vorspanneinrichtung 18, 19, 20, 48, 44, 46 die hinteren Tragarme 5b in ihre am Grundkörper 4 anliegende Normalstellung vorspannen.
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Dabei sind die Zug- bzw. Vorspannfedern 18 schiebehülsenseitig jeweils durch eine mit 20 bezeichnete, die jeweilige Vorspannfeder 18 umfangsseitig umgebende Federhülse geführt und am dem dem mittleren Bereich 7 zugewandten Ende der Federhülse 20 an einem die Federhülse 20 verschließenden Federbefestigungsbolzen 19 eingehängt. Auf Seiten des vorderen Abschnitts 7a bzw. des hinteren Abschnitts 7b sind die Vorspannfedern 18 dagegen jeweils an in in Axialrichtung durch den auskragenden vorderen Endabschnitt 29a bzw. den hinteren Endabschnitt 29b verlaufenden Bohrungen eingeschraubten Federbefestigungsbolzen 19 eingehängt. Auf diese Weise wird in der ausgeschwenkten bzw. ausgespreizten Stellung der Tragarme 5a bzw. 5b eine Vorspannkraft auf die Schiebehülsen 15a, 15b ausgeübt, welche die Tragarme 5a, 5b jeweils in ihre an dem Grundkörper 4 anliegende Normalstellung vorspannt. In der anliegenden Stellung der Tragarme 5a, 5b sind die Vorspannfedern 18 dagegen vollständig innerhalb der Federhülsen 20 aufgenommen und axialendseitig durch die Federbolzen 19 abgedeckt. Die Vorspannfedern 18 erstrecken sich dabei bevorzugt in Axialrichtung des Grundkörpers 4.
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In 3 ist die Rohrbefahrungsvorrichtung 2 in der Stellung mit anliegenden vorderen und hinteren Tragarmen 5a, 5b gezeigt, in der 4 in der Stellung mit maximal abgespreizten vorderen und hinteren Tragarmen 5a, 5b, und zwar in einer Ansicht auf die Rückseite der Rohrbefahrungsvorrichtung 2. Man erkennt dabei den hinteren Endabschnitt 29b, welcher mit einer über die zentrale Bohrung 24 geschraubten Deckelkappe 25 versehen ist (in 2 nicht eingezeichnet). Die Deckelkappe 25 weist dabei eine mit der Bohrung 24 in Verbindung stehende, zentrale Öffnung auf, durch die das Kabelschlepp aus dem Grundkörper 4 heraus geführt werden kann. Das Kabelschlepp mit den hydraulischen Druckmittelleitungen und den Elektrokabeln ist hier aus Übersichtsgründen nicht dargestellt.
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Man erkennt aus den 3 und 4 ebenfalls die mit 19 bezeichneten, durch entsprechende Bohrungen in dem hinteren, auskragenden Endabschnitt 29b geführten Federbefestigungsbolzen, welche sich bevorzugt jeweils auf der Winkelhalbierenden zwischen den Tragarmen 5b befinden können. Der Durchmesser der Außenkontur der Rohrbefahrungsvorrichtung 2 bei anliegenden Tragarmen 5a, 5b ist dabei in der 3 mit A bezeichnet, der Durchmesser der Außenkontur der Rohrbefahrungsvorrichtung 2 bei ausgefahrenen Tragarmen 5a, 5b in der 4 mit B. Der Durchmesser A beträgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel unter 100 mm (92 mm) so dass es gelingt, auch Rohre mit Durchmesser 100 mm, wie sie bei Abwasserleitungen im Bereich der Abwasserverrohrung zwischen dem Kanalanschluss an das öffentliche Abwassernetz und den hausinternen Sanitäreinrichtungen (Toilette, Dusche etc.) üblich sind. Der in 4 eingezeichnete Durchmesser B beträgt dabei im dargestellten Ausführungsbeispiel 165 mm, so dass auch Rohre mit Durchmesser 150 mm, wie sie im Bereich der hausinternen Abwasserentsorgung ebenfalls üblich sind, mit hoher Sicherheit befahren werden können. Im mittleren Abschnitt 7 (1) des Grundkörpers 4 der Rohrbefahrungsvorrichtung 2 beträgt der Außendurchmesser dagegen im dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich 26 mm und steigt von dort aus entlang der Tragarme stetig an, so dass auch enge Kurvenradien bei Rohrabzweigungen oder -abbiegungen durchfahren werden können, wobei die Tragarme 5a, 5b an ihrer nach außen gewandten Oberfläche glatt sind und -zumindest in dem anliegenden Zustand – nahezu übergangsfrei in die Außenkontur der Gelenkpfannen 10a, 10b übergehen, so dass sich die Rohrbefahrungsvorrichtung 2 beim Entlanggleiten an einer Rohrwand am Innenradius der zu durchfahrenden Rohrabbiegung nicht verhakt.
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In 5 ist die Rohrbefahrungsvorrichtung 2 dabei während einer solchen Kurvenfahrt durch ein mit 1 bezeichnetes, gekrümmtes Rohr dargestellt. Der vordere Abschnitt 7a des Grundkörpers 4 ist dabei bereits um die Abbiegung herum gefahren, wohingegen sich der hintere Abschnitt 7b noch vor der Abbiegung befindet und der mittlere Abschnitt 7 an einer scharfen Kante auf der Innenseite der Rohrabzweigung aufliegt. Man erkennt deutlich die aus der in 1 und 2 dargestellten, fluchtenden Stellung heraus verschwenkte Lage des vorderen Abschnitts 7a gegenüber dem hinteren Abschnitt 7b, welche das Durchfahren der Rohrabbiegung auch bei einem engen Kurvenradius ermöglicht.
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In der in der 5 dargestellten Stellung wird das zum Durchbiegen der Rohrbefahrungsvorrichtung 2 auf das unterhalb des Kugelstücks 11 angeordnete Biegestück 12 ausgeübte Biegemoment im Wesentlichen dadurch erzeugt, dass die am Außenumfang der Rohrbiegung befindlichen Laufrollen 6 bedingt durch die Anlagekraft des Mittelstücks auf die Rohrverschneidungskante stärker auf die Rohrwandung drücken als die auf der Innenseite der Rohrbiegung befindlichen Laufrollen 6 und so das erforderliche Biegemoment erzeugen.
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Zum Antrieb der Laufrollen 6 ist dabei jeweils ein in einer Aufnahmebohrung des zugeordneten Tragorgans 5a, 5b aufgenommener Elektromotor vorgesehen. Dabei ist die Ausgangswelle des Elektromotors jeweils mit einem nicht dargestellten Kegelrad versehen, welches über ein auf der Drehachse der entsprechenden Laufrolle 6 angebrachtes, ebenfalls nicht dargestelltes Gegenkegelrad die zugeordnete Laufrolle 6 antreibt. Dieses Vorgelege befindet sich gegen Verschmutzung geschützt jeweils unter einer Abdeckkappe 27, welche insbesondere den 4 und 1 zu entnehmen ist.
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Um die Tragarme 5a, 5b abzuspreizen und wieder einzuschwenken können die Schiebehülsen 15a, 15b dabei Führungsvorsprünge 48 aufweisen, welche am besten der 2 zu entnehmen sind. An den von dem Außenumfang der jeweiligen Schiebehülse 15a, 15b radial nach außen vorspringenden Führungsvorsprüngen 48 können ferner konzentrisch zur Achse des Grundkörpers 4 auf einer sich nach außen hin gekrümmt aufweitenden Ringfläche angeordnete Führungsnuten 44 vorgesehen sein, vorzugsweise eingefräst sein, wobei dann jedem Tragarm 5a, 5b ein Führungsvorsprung 48 mit einer Führungsnut 44 zugeordnet sein kann. An den Tragarmen 5a, 5b kann dann wiederum jeweils ein Führungszapfen 46 befestigt sein, welcher in der zugeordneten Führungsnut 44 geführt aufgenommen ist. Die Führungsvorsprünge 48 an der vorderen Schiebehülse 15a mit den dortigen Führungsnuten 44 und die zugeordneten Führungszapfen 46 an den vorderen Tragarme 5a bilden somit eine Tragarm-Mitnehmereinrichtung 48, 44, 46 für die vorderen Tragarmen 5a, die Führungsvorsprünge 48 an der hinteren Schiebehülse 15b mit den dortigen Führungsnuten 44 und die zugeordneten Führungszapfen 46 an den hinteren Tragarmen 5b bilden somit eine Tragarm-Mitnehmereinrichtung 48, 44, 46 für die hinteren Tragarme 5b.
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Der jeweilige Führungszapfen bzw. -stift 46 wird dabei mit zunehmendem Druck im Arbeitsraum 13a, 13b gegen eine Anlagefläche in der Führungsnut 44 (2) gedrückt, so dass die vorderen Tragarme 5a synchron ausfahren und/oder die hinteren Tragarme 5b synchron ausfahren. Bei abnehmendem Zylinderdruck werden die jeweiligen Tragarme 5a, 5b über die Federkraft der Vorspannfedern 18 in die anliegende Stellung gezogen, wobei die in den Führungsnuten 44 geführten Führungszapfen 46 dafür sorgen das die vorderen Tragarme 5a synchron zueinander über die vordere Schiebehülse 15a von den Vorspannfedern 18 gezogen einfahren und/oder die hinteren Tragarme 5b synchron zueinander über die hintere Schiebehülse 15b von den Vorspannfedern 18 gezogen einfahren.
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Abweichungen und Modifikationen der dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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So sind die angegebenen Werte für die Durchmesser an der Außenkontur der Rohrbefahrungsvorrichtung und an ihrem mittleren Abschnitt lediglich beispielhaft und können auch anders gewählt werden, je nach dem für welche Rohre bzw. Aufgaben die Rohrbefahrungsvorrichtung geschaffen ist.
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An den Schiebehülsen 15a, 15b sowie an den auskragenden vorderen und hinteren Endabschnitten 29a, 29b können dabei Ausnehmungen für die Laufräder 6 ausgefräst sein (2), um eine engere Anlage der Tragarme 5a, 5b und damit einen kleineren Außendurchmesser A der Rohrbefahrungsvorrichtung 2 bei angelegten Tragarmen 5a, 5b zu ermöglichen und somit letztlich das Befahren engerer Rohre.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rohr
- 2
- Rohrbefahrungsvorrichtung
- 3a, 8a, 15a
- vordere Kolben-Zylinderanordnung
- 3b, 8b, 15b
- hintere Kolben-Zylinderanordnung
- 3a
- vorderer Halsabschnitt
- 3b
- hinterer Halsabschnitt
- 4
- Grundkörper
- 5a
- vordere Tragarme
- 5b
- hintere Tragarme
- 6
- Laufrollen
- 7a
- vorderer Abschnitt des Grundkörpers
- 7
- mittlerer Abschnitt des Grundkörpers
- 7b
- hinterer Abschnitt des Grundkörpers
- 8a
- vorderer Kopfabschnitt
- 8b
- hinterer Kopfabschnitt
- 9a
- vordere Tragarmgelenke
- 9b
- hintere Tragarmgelenke
- 10a, 10b
- Gelenkpfannen
- 11
- Kugelstück
- 12, 14a, 14b
- Verbindungsstück
- 12
- Biegestück des Verbindungsstücks
- 13a
- vorderer Arbeitsraum
- 13b
- hinterer Arbeitsraum
- 14a, 14b
- Befestigungsflansche des Verbindungsstücks
- 15a
- vordere Schiebehülse
- 15b
- hintere Schiebehülse
- 17
- Dichtlippen
- 18, 19, 20, 48, 44, 46
- vordere und hintere Vorspanneinrichtungen
- 18
- Vorspannfedern
- 18a, 18b
- vorspringende Zähne an den Gelenkpfannen (10a, 10b)
- 19
- Federbefestigungsschrauben
- 20
- Federhülsen
- 21
- Nuten für O-Ringe
- 22, 23, 24
- Bohrungen zur Durchführung von Versorgungsleitungen
- 25
- Deckelkappe
- 27
- Abdeckkappen für Laufrad-Antriebsvorgelege
- 29a, 29b
- vorderer/hinterer Endabschnitt
- 48, 44, 46
- Tragarm-Mitnehmereinrichtung
- 44
- Führungsnuten an den Schiebehülsen
- 46
- Führungszapfen an den Tragarmen
- 48
- radial nach außen vorstehende Führungsvorsprünge an den Schiebehülsen
