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Die Erfindung betrifft eine Kamerasonde mit hydraulischer Antriebseinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Kamerasonden werden für die Inspektion von Wasser oder Abwasser führenden Kanälen verwendet, wobei eine solche Kamerasonde in einem Hauptkanal oder in einem vom Hauptkanal abzweigenden Nebenkanal verfahrbar oder verschiebbar angeordnet ist. Die Erfindung geht von einer Kamerasonde aus, die mit einer hydraulischen Antriebseinheit dem Vorschub der Kamerasonde dient.
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Die Erfindung betrifft sowohl Kamerasonden, die selbst fahrbar und mit Hilfe von Rollen, Kufen oder Rädern am Grund des Kanals abgestützt sind als auch Kamerasonden, die die lediglich ohne Abstützung am Kanalgrund am vorderen freien Ende einer Inspektionsleitung angeordnet sind und sich lediglich durch den hydraulischen Wasserdruck der Antriebseinheit im Kanal zentriert und fort bewegt.
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Ebenso betrifft die Erfindung eine Kamerasonde nach dem Gegenstand der
DE4229787A1 , bei der von einem im Hauptkanal fahrbar angeordneten Fahrwagen eine durch hydraulischen Rückstoß in Vorschubrichtung angetriebene Inspektionsleitung (Kamerasonde als Satellitenkamera) in einen Nebenkanal vorgeschoben wird.
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Der Begriff „Kamerasonde” ist deshalb in weitem Umfang zu verstehen. Hierunter sind nicht nur alle Inspektionseinheiten (Kamerasonden und/oder Satellitenkameras) zu verstehen, die mit einer oder mehreren Kameras arbeiten, welche zur Inspektion der Kanalwände geeignet sind. Es werden hierunter auch Einheiten verstanden, die eine Sanierung des Kanals oder sonstige Arbeiten im Kanal, wie z. B. das Freischlagen von in den Kanal eingewachsenen Hindernissen und dergleichen mehr, ausführen.
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Nur der einfacheren Beschreibung wegen wird deshalb in der folgenden Beschreibung von einer Kamerasonde ausgegangen, die mit einer oder mehreren Kameraeinheiten arbeitet und das Ziel hat, den Kanal (Haupt- oder Nebenkanal) von innen zu inspizieren.
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Ferner wird der einfacheren Beschreibung wegen vorausgesetzt, dass die Kamerasonde nicht über Rollen oder dergleichen Abstützelemente am Kanalboden abgestützt ist. Dies wird jedoch nur der einfacheren Beschreibung wegen vorgesehen, ohne dass die Erfindung ausschliesslich auf sich durch Rückstolldüsen im Kanal fortbewegende Kamerasonden bezogen ist.
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Bei derartigen Kamerasonden besteht der Vorschub darin, dass am hinteren Bereich der Kamerasonde ein oder mehrere Antriebseinheiten angeordnet sind, welche einen nach hinten gerichteten Wasserstrahl aussenden, der sich – schräg nach hinten gerichtet – an der Innenseite des Kanalrohres abstützt und demzufolge für einen Vorschub der Kamerasonde in Vorschubrichtung sorgt. Ein solcher Stand der Technik ist mit der
DE4229787A1 bekannt.
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Derartige, mit Antriebseinheit arbeitende Kamerasonden haben sich in großem Umfang bewährt und werden vielfältig eingesetzt. Problematisch ist allerdings, dass bei der Anwesenheit von Ablagerungen im Kanal die Gefahr besteht, dass sich die Kamerasonde beim hydraulischen Vorschub mit Hilfe der Antriebseinheit in den Ablagerungen festfährt. Die Vorschubkraft der Antriebseinheit reicht dann nicht mehr für einen weiteren Vortrieb aus.
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Nach dem Stand der Technik hat man sich dadurch beholfen, dass man die Kamerasonde zurückgezogen hat, um – sozusagen mit Anlauf – die Kamerasonde mit eingeschalteter Antriebseinheit gegen die Ablagerung „anrennen” zu lassen, in der Hoffnung, dass die Kamerasonde die Ablagerung überwindet. Dies führte nach dem Stand der Technik zu einem mehrfachen Zurückziehen und Freilassen der Kamerasonde vor dem Hindernis, mit dem Ziel, dass der Vorschub nach vielfältigen Versuchen ausreicht, die Kamerasonde über diese Ablagerungen hinwegzubewegen.
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Ab einem gewissen Punkt (Höhe der Ablagerungen) war jedoch ein weiterer Vorschub nicht mehr möglich, und es mussten Spülmaßnahmen getroffen werden, um die Ablagerungen aufzuweichen und zu entfernen.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kamerasonde mit hydraulischer Antriebseinheit der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass auch bei stärkeren Ablagerungen im Kanalrohr ein Vorschub der Kamerasonde möglich ist.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
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Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass die der Kamerasonde zugeordnete Antriebseinheit neben den an und für sich bekannten, schräg nach hinten gerichteten Auslässen zusätzlich schräg nach vorne gerichtete Auslässe aufweist und dass im Innenraum der Antriebseinheit eine Ventilkammer angeordnet ist, in der ein federbelasteter Ventilstößel in Abhängigkeit vom Druck des Hochdruckmediums wahlweise zu den hinteren Auslässen und/oder zu den nach vorne gerichteten Auslässen umschaltet.
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Während die Längsachsen der bekannten, schräg nach hinten gerichteten Auslässe etwa eine Winkel von < 75 Grad zur Längsmittenachse des Kanals einschliessen, ist nun erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Längsachsen der schräg nach vorne gerichteten Auslässe einen Winkel von > 90 Grad zur Längsmittenachse des Kanalrohres bilden. Bevorzugt werden Winkel von mehr als 100 Grad, weil dann eine angemessene Wassermenge des Hochdruckmediums nach vorne über den vorderen Teil der Vorrichtung gegen die Kanalwandung und die vordere Kameraeinheit gespült wird.
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In einer Weiterbildung kann es auch vorgesehen sein, dass die Längsachsen der Auslässe genau einen Winkel von 90 Grad zur Ebene der Kanalwandung bilden, wobei dann ein Teil der abgegebenen Wassermenge nach hinten und ein weiteter Teil nach vorne durch Umlenkung an der Kanalwandung erzeugt wird.
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Ebenso können verschiedene Gruppen von Auslässen vorhanden sein, bei denen die erste Gruppe aus direkt gegen die Kanalwandung gerichteten Auslässen besteht, während die zweite Gruppe aus schräg nach vorne gerichteten Auslässen besteht. Die Gruppen werden dann bei Umschaltung der Ventileinheit nacheinander folgend oder gleichzeitig mit dem HD-Medium beaufschlagt.
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In der Antriebseinheit ist demgemäß ein hydraulisch betätigbarer, unter Federlast stehender Ventilstößel angeordnet, der unter dem Druck des in Vorschubrichtung wirkenden Hochdruckmediums die schräg nach hinten gerichteten Auslässe freigibt und dass, wenn der Druck des Hochdruckmediums verringert wird, die Federlast einer Druckfeder ausreicht, den Ventilstößel in Schließstellung gegen die nach hinten gerichteten Auslässe zu bewegen und im Gegenzug hierzu die nach vorne gerichteten Auslässe freigibt.
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Damit besteht der Vorteil, dass man lediglich durch die Veränderung des Drucks des Hochdruckmediums für die Versorgung der Antriebseinheit eine Umschaltung der Antriebseinheit zwischen einem Vorschubmodus und einem Spüulmodus erreichen kann.
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Als Ausführungsbeispiel wird angegeben, dass der Druck des Hochdruckmediums, z. B. im Bereich von 200 bar liegen kann. Hierauf ist die Erfindung selbstverständlich nicht beschränkt; es handelt sich lediglich um eine Druckangabe, die nur eine ungefähre Größenangabe für die Höhe des verwendeten Druckes sein soll.
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Wenn das Hochdruckmedium mit einem Druck von etwa 200 bar in die Versorgungsleitung eingespeist wird, dann reicht dieser Druck aus, den im Innenraum der Antriebseinheit angeordneten und im Bereich einer Ventilkammer bewegbaren Ventilstößel entgegen der Kraft einer Druckfeder in die Offenstellung zu bewegen, so dass der Hochdruck nur noch über die schräg nach hinten gerichteten Auslässe für den Vorschub der gesamten Kamerasonde sorgt.
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Wird hingegen der Hochdruck vermindert, z. B. auf einen Druck von nur noch 150 bar, dann reicht die Federkraft der Druckfeder für die Verschiebebetätigung des Ventilstößels aus, diesen in die Schließstellung zu bringen, womit dieser die schräg nach hinten gerichteten Auslässe verschließt und der nun verminderte Druck durch eine Mittenbohrung im Ventilstößel den Ventilstößel durchsetzt und das so erzeugte Hochdruckwasser mit vermindertem Druck in die schräg nach vorne gerichteten Auslässe hineinlenkt.
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Es handelt sich also um eine druckgesteuerte Betätigung des Ventilstößels in der erfindungsgemäßen Antriebseinheit, die demzufolge druckabhängig entweder das Hochdruckmedium in die schräg nach hinten gerichteten Auslässe oder bei Verminderung des Druckes das Hochdruckmedium in die schräg nach vorne gerichteten Auslässe einleitet.
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Ein Spülvorgang oder ein Vorschubvorgang nach der Erfindung sieht dann wie folgt aus:
In einer Grundstellung wird Hochdruckmedium mit dem Druck von z. B. 200 bar in die Versorgungsleitung eingespeist und wird in die Antriebseinheit eingeleitet, wobei der Ventilstößel entgegen der Federkraft in die Offenstellung gebracht ist, so dass das Hochdruckmedium über die schräg nach hinten gerichteten Auslässe ausströmt und die Kamerasonde in Vorschubrichtung durch den Kanal aufgrund des hydraulischen Druckes über die schräg nach hinten gerichteten Auslässe entlang verfahren wird.
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Sobald jedoch festgestellt wird, dass im Blickwinkel der Kamera stärkere Ablagerungen vorhanden sind, geht es darum, diese Ablagerungen aufzuweichen oder auch wegzuspülen. Ebenso kann es mit der Erfindung vorgesehen werden, dass statt der Aufweichung von Ablagerungen im Blickfeld der Kamera auch die Kamera selbst gereinigt werden sollte.
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Zu diesem Zweck wird der Hochdruck des Hochdruckmediums auf einen niedrigeren Wert abgesenkt, so dass der in der Ventilkammer federbelastet verschiebbare Ventilstößel der Antriebseinheit umschaltet und das Hochdruckmedium nun mit geringerem Druck aus den schräg nach vorne gerichteten Auslässen herausströmt, während die Auslässe, die schräg nach hinten gerichtet werden, nicht mehr mit Hochdruckmedium versorgt werden. Der Ventilstößel ist also als Zwei-Wege-Ventil ausgebildet.
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Damit strömt das Hochdruckmedium schräg nach vorne an der Kamera vorbei und benetzt und bespült die vor der Kamera liegenden Wandungsbereiche des Kanalrohres.
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Damit werden die vor der Kamera liegenden, störenden Ablagerungen im Kanalrohr aufgeweicht und gegebenenfalls sogar fortgespült. Gleichzeitig wird damit auch die Kameralinse gereinigt.
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Nach einer gewissen Zeit der Spülung, wenn die Antriebseinheit den Spülmodus beenden soll, wird der Hochdruck des Hochdruckmediums wieder auf den vorherigen Wert von z. B. 200 bar gesteigert, und dadurch wird der Ventilstößel entgegen der Kraft der Feder in seine eine Endstellung gebracht, wodurch die schräg nach vorne gerichteten Auslässe verschlossen werden und das Hochdruckmedium mit höherem Druck nur noch aus den schräg nach hinten gerichteten Auslässen ausströmt.
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Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass zwischen der Antriebseinheit und der eigentlichen Kamerasonde noch eine (relativ kurze) Anschlussleitung vorgesehen ist, so dass ein gewisser Zwischenraum zwischen der Kamerasonde und der in Vorschubrichtung dahinter angeordneten Antriebseinheit in Langsrichtung gegeben ist. Es könnte in einer anderen Ausgestaltung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Antriebseinheit direkt an der Kamerasonde hinter der Kamera angeordnet ist.
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Ebenso ist die Erfindung nicht auf die Erreichung einer Kombination beider Anwendungszwecke (Bespülen der Ablagerungen und Spülen der Kameralinsen) beschränkt. Zur Erfüllung des Erfindungsgedankens reicht es auch aus, wenn nur einer der beiden Anwendungszwecke (Bespülen der Ablagerungen und/oder Reinigung der Kameralinse(n)) erreicht wird.
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Die umschaltbare Vorschubdüse hat einen weiteren Vorteil, nämlich dann, wenn die vorne an der HD-Düse befestigte Kamerasonde festsitzen sollte und nicht mehr zurückgezogen werden kann, z. B. bei Muffen und Rohrverbindungsversätzen, Kanten und Absackungen. Die festsitzende Kamerasonde wird durch das Umschalten des Wasserdrucks in eine andere Lage versetzt und kann mitilfe des daran ansetzenden HD-Schlauchs zurückgezogen werden. Oftmals hilft ein leichtes Verdrehen des HD-Schlauches, wobei der Wasserdruck die Kamerasonde aus ihrer verklemmten Lage herausspült.
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Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
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Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es zeigen:
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1: schematisiert die Anordnung einer Kamerasonde während des Vorschubes
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2: die gleiche Darstellung wie 1 während eines Spülzyklus
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3: eine vergrößerte Darstellung Antriebseinheit in der Vorschubstellung
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4: die vergrößerte Darstellung nach 3 in der Reinigungsstellung
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5: schematisiert ein Druck-Zeit-Diagramm für die Versorgung mit dem Hochdruckmedium
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In 1 ist ein Kanalrohr 1 dargestellt, das entweder als Hauptkanalrohr oder als Nebenkanalrohr ausgebildet sein kann.
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Im Bereich dieses Kanalrohres 1 ist eine Kamerasonde 2 angeordnet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Steuergehäuse 3 und einer schwenkbar auf dem Steuergehäuse 3 angeordneten Kamera 4 besteht.
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Die Erfindung ist nicht auf die Ausbildung der Kamerasonde 2 in der dargestellten Konfiguration beschränkt. Ebenso kann die Kamerasonde 2 mit einer Sanierungseinheit verbunden sein, oder es können weitere Werkzeuge und Mittel mit der Kamerasonde 2 verbunden sein.
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Wichtig ist, dass die gesamte Kamerasonde 2 in Pfeilrichtung 8 im Kanalrohr 1 dadurch vorgeschoben wird, dass über eine Versorgungsleitung 10 ein Hochdruckmedium in Antriebseinheit 5 eingespeist wird, die an oder hinter der Kamerasonde 2 befestigt sind.
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Die Antriebseinheit 5 lenkt das Hochdruckmedium in Pfeilrichtung 6 schräg nach hinten gegen die Kanalwandung des Kanalrohres 1 und erzeugt den Vorschub in Pfeilrichtung 8, wobei sich gleichzeitig die Kamerasonde 2 im Kanalrohr selbsttätig zentriert.
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Wenn vor der Kamerasonde 2 starke Schmutzablagerungen 9 im Kanalrohr 1 vorhanden sind, die den weiteren Vorschub der Kamerasonde 2 behindern könnten, wird auf Spülmodus umgeschaltet, wie dies in 2 dargestellt ist.
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Mit der umschaltbaren Antriebseinheit wird im Spülmodus das Hochdruckmedium mit verringertem Druck nach vorne in Pfeilrichtung 7 schräg gegen die Kanalwandung geleitet, wodurch ein beträchtlicher Wasserstrom vor der Kamerasonde 2 erzeugt wird, der geeignet ist, die Schmutzablagerungen 9 aufzuweichen oder gar abzuspülen. Gleichzeitig wird die in Vorschubrichtung (Pfeilrichtung 8) vor den Rückstoßdüsen 5 angeordnete Kameralinse bespült und damit gereinigt.
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Für die Verwirklichung des Erfindungsgedankens reicht es auch aus, nur einen Teil der Auslässe 16 schräg nach vorne zu richten. Es können auch einige oder alle Auslässe 16 direkt im rechten Winkel gegen die Kanalwandung gerichtet sein. Alternativ können eine Anzahl von Auslässen schräg nach vorne oder zur Seite und eine andere Anzahl schräg nach hinten gerichtet sein.
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Während des Spülvorganges wird bevorzugt der Vorschub in Pfeilrichtung 8 abgeschaltet, weil keine Wasserstrahlen mehr in Pfeilrichtung 6 nach hinten geleitet werden.
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Es können jedoch auch Mittelstellungen vorgesehen werden, die vorsehen, dass das Hochdruckmedium sowohl in Pfeilrichtung 6 nach hinten als auch in Pfeilrichtung 7 nach vorne geleitet wird, um während des Vorschubes auch eine entsprechende Reinigung der Kameralinse und ein Aufweichen von Schmutzablagerungen 9 zu erreichen.
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Ebenso können schnelle Umschaltzyklen zwischen dem Vorschub und dem Spülmodus vorgesehen werden, wie dies anhand der 5 noch später erläutert wird.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung nach 3 ist die Antriebseinheit 5 hydraulisch umschaltbar. Ein Hochdruckmedium wird über die Versorgungsleitung 10 ist in ein Gehäuse 12 eingeführt.
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Von diesem Wassereinlass 13 zweigen schräg nach hinten gerichtete Auslässe 15 ab, so dass der für den Vorschub dienende Wasserstrahl in Pfeilrichtung 6 nach hinten abgegeben werden kann.
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Im Gehäuse 12 ist ferner eine Ventilkammer 17 angeordnet, in der längsverschiebbar und federbelastet ein Ventilstößel 18 angeordnet ist, der in einer bevorzugten Ausgestaltung aus einen vorderen Ansatz 20 verminderten Durchmessers aufweist, der geeignet ist, den Wassereinlass 13 abdichtend zu verschließen.
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Der Ansatz 20 verminderten Durchmessers geht in einen Dichtungsanschlag 25 vergrößerten Durchmessers über, der für den abdichtenden Abschluss des Wassereinlasses 13 geeignet ist.
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In der eingezeichneten Stellung drückt das Hochdruckmedium in Pfeilrichtung 14 auf den Ventilstößel 18, so dass dieser entgegen der Kraft einer Druckfeder 19 in seiner rechten Endstellung gehalten wird.
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Der Ventilstößel 18 weist eine mittige Durchgangsbohrung 21 auf, die einen vorderen Dichtungsanschlag 24 durchsetzt.
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Wenn der Ventilstößel 18 in seiner rechten Endstellung gehalten wird, liegt somit der rechte Dichtungsanschlag 24 abdichtend an der zugeordneten Anschlagwand 23 der Ventilkammer 17 an.
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In dieser rechten Endstellung strömt das Hochdruckmedium ausschließlich in die Ventilkammer 17 hinein und wird dort direkt in die nach hinten gerichteten Auslässe 15 umgelenkt.
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Wird hingegen der Hochdruck des Hochdruckmediums vermindert, so dass die Federkraft der Druckfeder 19 ausreicht, den Ventilstößel 18 nach links zu bewegen, dann verschließt der Ansatz 20 in Verbindung mit dem Dichtungsanschlag 25 den Wassereinlass 13, so dass kein Hochdruckmedium mehr in die Auslässe 15 hinein gelangt.
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Das Hochdruckmedium strömt dann durch die Durchgangsbohrung 21 des Ventilstößels 18 hindurch und gelangt in Pfeilrichtung 22 in die schräg nach vorne gerichteten Auslässe 16, wo das Hochdruckmedium in Pfeilrichtung 7 nach vorne ausströmt. Diese Stellung ist in 4 näher dargestellt.
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Die 5 zeigt ein Druck-Zeitdiagramm, bei dem erkennbar ist, dass beispielsweise bei einem Druck des Hochdruckmediums von 200 bar in der Zeit von 0 bis 1 min eine Vorschubstrecke 26 in Pfeilrichtung 8 für die Kamerasonde 2 gegeben ist. Der Vorschub ist durch die schräg nach hinten in Pfeilrichtung 6 aus der Antriebseinheit 5 austretenden Wasserstrahlen gegeben.
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Am Umschaltpunkt 27 wird auf den Spülzyklus nach 4 umgeschaltet. Zu diesem Zweck wird der Wasserdruck auf einen niedrigeren Druck von z. B. 150 bar abgesenkt. Durch die druckgesteuerte Verschiebung des Ventilstößels wird damit der Vorschub abgeschaltet und stattdessen im Bereich der Reinigungszeit 28 das Hochdruckmedium in Pfeilrichtung 7 schräg nach vorne gegen die Kanalwandung gerichtet.
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Im Umschaltpunkt 29 wird wiederum durch Umschalten auf den höheren Mediumdruck der Ventilstößel 18 entgegen der Federkraft der Druckfeder betätigt, und damit wird wiederum die Vorschubstrecke 26 mit dem Antrieb der Kamerasonde 2 in Pfeilrichtung 8 durchfahren.
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Die 5 zeigt ebenfalls, dass schnell hintereinander liegende Zyklen zwischen Vorschub und Reinigung vorgesehen werden können, um einen stoßweisen Vortrieb der Kamerasonde mit abwechselnder Spülung zu gewährleisten.
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In einer Weiterbildung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass an den angegebenen Dichtungsanschlägen 24, 25 jeweils Permanentmagnete angeordnet sind, die mit dem metallischen Ventilstößel 18 zusammenwirken.
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Bei der Anordnung derartiger Permanentmagnete kommt es zu einem schlagartigen Abheben des Ventilstößels 18 aufgrund einer Losbrechkraft von dem jeweiligen Dichtungsanschlag 24, 25, wodurch ein schlagartiger Auslass aus den Auslässen 15, 16 gewährleistet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kanalrohr
- 2
- Kamerasonde
- 3
- Steuergehäuse
- 4
- Kamera
- 5
- Antriebseinheit
- 6
- Pfeilrichtung
- 7
- Pfeilrichtung
- 8
- Pfeilrichtung
- 9
- Schmutzablagerung
- 10
- Versorgungsleitung
- 11
- Anschlussleitung
- 12
- Gehäuse
- 13
- Wassereinlass
- 14
- Pfeilrichtung
- 15
- Auslass hinten
- 16
- Auslass vorne
- 17
- Ventilkammer
- 18
- Ventilstößel
- 19
- Druckfeder
- 20
- Ansatz
- 21
- Durchgangsbohrung
- 22
- Pfeilrichtung
- 23
- Anschlagwand
- 24
- Dichtungsanschlag vorne
- 25
- Dichtungsanschlag hinten
- 26
- Vorschubstrecke
- 27
- Umschaltpunkt
- 28
- Reinigungszeit
- 29
- Umschaltpunkt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4229787 A1 [0004, 0008]
