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Die Erfindung betrifft eine selbstfahrende Vorrichtung für ein Fortbewegen innerhalb eines Rohres, insbesondere zum Bearbeiten einer Innenwand eines Rohres, zum Ziehen oder Schieben eines zusätzlichen Funktionsmoduls in eine Längsrichtung des Rohres und/oder zum Diagnostizieren des Rohrinneren.
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Selbstfahrende Vorrichtungen werden regelmäßig eingesetzt, um Wartungsarbeiten in Form von Reparaturen oder Inspektionen an einem Kanal oder einem ganzen Kanalsystem durchzuführen. Eine selbstfahrende Vorrichtung kann aus mehreren, miteinander verbindbaren, spezialisierten Funktionsmodulen bestehen, die je nach vorliegendem Problem ausgewählt und eingesetzt werden können.
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Selbstfahrende Vorrichtungen werden in Kanälen mit Rohrdurchmessern zwischen üblicherweise 250 mm bis 600 mm eingesetzt. Die Rohre bzw. Haltungen mit gleichem Wasserspiegel-Niveau zwischen zwei benachbarten Kanalstufen sind in vielen Fällen bis zu 50 m lang. International werden Kanalrohre bzw. Kanalhaltungen mit einem hohen Anteil von DN (Durchmesser-Nennweite) 200 mm und einer Haltungslänge ab 100 m verbaut.
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Um einem Umkippen einer selbstfahrenden Vorrichtung entgegenzuwirken und ein Übertragen der Antriebskraft auf die Rohrinnenwand zu unterstützten, werden Räder der selbstfahrenden Vorrichtung in der Regel mittels Antrieb gegen die Rohrinnenwand verspannt, was einen Großteil des Herstellungsaufwands ausmachen kann. Zudem sind selbstfahrende Vorrichtungen daher üblicherweise auf bestimmte Rohrdurchmesser zugeschnitten oder können nur einen begrenzten Bereich von Rohrdurchmessern abdecken. Je nach Durchmesser ist ein sehr aufwendiger Umbau- bzw. Umrüst-Vorgang notwendig, um das Gerät auf den Durchmesser anzupassen. Ein solcher Vorgang dauert häufig mehrere Stunden.
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Die Druckschrift
DE 195 28 952 C2 offenbart eine selbstfahrende Vorrichtung zum Innenbefahren von Rohren oder Kanälen, wobei die Räder an den Enden von sich kreuzenden, eine Scherenanordnung bildenden Scherenarmen angeordnet sind, wobei jeder Scherenarm eine feste mechanische Verbindung zwischen den sich an seinen beiden Enden diagonal gegenüberliegenden Rädern bildet. Ferner offenbart die Druckschrift, dass die Spannmittel mit Druckluft beaufschlagbare Luftkissen umfassen, die zwischen den Scherenarmen angeordnet sind.
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Der durch die in der Druckschrift
DE 195 28 952 C2 offenbarte, selbstfahrende Vorrichtung abgedeckte Durchmesserbereich erstreckt sich von kleinen bis großen Rohren und ist jedoch für den Einsatz in Rohren mit sehr großen Rohrdurchmesser dadurch zu erweitern, dass zusätzliche Gehäuse mit großen Rädern aufgesetzt werden.
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Fährt eines der Räder auf der einen Seite eines Scherenarms über eine Ablagerung oder ähnliches auf der Innenwand einen Rohres, so wird durch die feste mechanische Verbindung zwischen den sich an seinen beiden Enden diagonal gegenüberliegenden Rädern das gegenüberliegende Rad ebenfalls von der Innenwand wegbewegt.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2010 017 838 A1 ist ein Fräsroboter zum Bearbeiten von Innenwänden unbegehbarer Rohrleitungen bekannt. Der Fräsrobotor kann mittels eines Eigenantriebs oder mittels eines Fremdantriebs im Innenrohr verfahren werden. Mittels einer mechanischen Spannvorrichtung kann der Fräsroboter in einem Rohr festgelegt werden. Im festgelegten Zustand sind die Räder gegen die Rohrinnenwand verspannt.
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Aus der Druckschrift
US 2008/0289421 A1 ist ein System bekannt, mit dem industrielle Heizkesselrohre mit typischen Durchmessern von wenigen Zentimetern von innen mithilfe von Ultraschall inspiziert werden können. Für ein Zentrieren des Systems innerhalb eines Rohres sind Schwenkarme vorgesehen, die an einem Ende ein Rad aufweisen. Es sind eine Mehrzahl von Dehnkörpern vorgesehen. Ein solcher Dehnkörper dient dem Verschwenken der Schwenkarme in Richtung Innenwand eines Rohres, um so zu zentrieren.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2008 022 003 A1 ist eine Kanalsanierungsvorrichtung mit schwenkbaren Fahrwerken bekannt. Zwischen den Fahrwerken sind Tragteile vorgesehen, die durch eine einzige Antriebsvorrichtung relativ zueinander bewegt werden. Aus der Relativbewegung resultiert eine Spreizung der Fahrwerke.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2004 059 892 A1 ist eine Presseinrichtung mit Presszylinder und Kurzhub-Presszylinder bekannt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine selbstfahrende Vorrichtung für ein Fortbewegen innerhalb eines Rohres weiter zu entwickelten.
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Zur Lösung der Aufgabe dient eine selbstfahrende Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Zur Lösung der Aufgabe dient eine selbstfahrende Vorrichtung für ein Fortbewegen innerhalb eines Rohres zum Bearbeiten einer Innenwand eines Rohres, zum Ziehen oder Schieben eines zusätzlichen Funktionsmoduls in eine Längsrichtung des Rohres und/oder zum Diagnostizieren des Rohrinneren, wobei antreibbare und gegen die Innenwand anlegbare Räder gegen die Innenwand verspannt werden können. Nur ein einziges Spannmittel, und zwar ein mit Luft oder Flüssigkeit befüllbarer Dehnkörper, ist zum Verspannen der antreibbaren und gegen die Innenwand verspannbaren Räder gegen die Innenwand vorgesehen.
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Es sind mindestens drei Schwenkarme vorhanden, die mit einem ersten Ende mit einem Kerngehäuse verbunden sind und an einem zweiten Ende mindestens ein Rad aufweisen. Die Schwenkarme können durch das einzige Spannmittel für ein Verspannen gegen die Innenwand verschwenkt werden. Zwei benachbarte Schwenkarme sind an jeweils einer Verbindungsstelle mit dem Kerngehäuse derart verbunden, dass in Längsrichtung das Spannmittel zwischen den beiden Verbindungsstellen angeordnet ist.
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Die Bezeichnung „Rohr“ betrifft grundsätzlich einen zylindrisch geformten Körper vorzugsweise zum Leiten von Flüssigkeiten oder Gemische aus festen und flüssigen Bestandteilen und umfasst somit auch sinngemäß eine Haltung, einen Kanal oder dergleichen. Mit Rohr kann daher sowohl ein einzelnes Rohr als auch ein ganzes Rohr- bzw. Kanalsystem mit unter einander verbundenen und abzweigenden Rohren gemeint sein. Die Querschnittskontur eines solchen Rohres ist regelmäßig rund oder oval, kann aber auch eckig oder zumindest zum Teil Ecken aufweisen. Eine typische Querschnittskontur kann ein Ei-,Kasten- oder Maulprofil aufweisen.
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Mit nur einem einzigen Spannmittel ist gemeint, dass nicht etwa zwei gleiche, baugleiche oder verschieden beschaffene Spannmittel in einer selbstfahrenden Vorrichtung zum Verspannen der Räder gegen die Innenwand vorgesehen sind. Dennoch kann das Spannmittel selbst grundsätzlich mehrere Teile umfassen. Die Bezeichnung Spannmittel umfasst allerdings nicht Mittel zum Verbinden von Rädern mit dem Spannmittel. Arme bzw. Schwenkarme sind also von einem Spannmittel nicht umfasst.
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Durch das Vorsehen nur eines einzigen Spannmittels zum Verspannen der Räder gegen die Innenwand kann ein besonders einfacher Aufbau mit wenigen Teilen, ein besonders geringer Herstellungsaufwand, geringe Produktionskosten und ein besonders geringer Bauraum erzielt werden.
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Darüber hinaus sind Ausführungsformen möglich, die für unterschiedlich große Rohrdurchmesser geeignet sind, wodurch ein sonst mehrstündiges Umrüsten entfallen kann und während des Betriebes auch bei einem Durchmesserwechsel im Kanal das Gerät ohne Zwischenbergung auf den Durchmesser angepasst werden kann.
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Es können zudem Ausführungsformen mit einem einzigen Spannmittel geschaffen werden, die eine mittige Lage in Rohrachse oder zumindest nahe einer Rohrmitte und damit sowohl eine höhere Betriebssicherheit als auch eine bessere Bearbeitungsposition für Werkzeuge der selbstfahrenden Vorrichtung oder eines zusätzlichen Funktionsmoduls ermöglichen.
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Der befüllbare Dehnkörper, kann insbesondere pneumatisch oder hydraulisch betrieben werden, wobei der Dehnkörper insbesondere aus Gummi hergestellt ist.
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Es sind also für ein Spannen der Räder neben dem Dehnkörper keine weiteren Bewegungserzeugereinrichtungen wie etwa zusätzliche elektrische, pneumatische oder hydraulische Einrichtungen vorgesehen. Der Dehnkörper ist das einzige Mittel zum Spannen der Räder gegen die Innenwand eines Rohrs.
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Mit „betrieben werden“ ist gemeint, dass der Dehnkörper mittels Pneumatikeinrichtung mit Luft gefüllt und entleert oder mittels Hydraulikeinrichtung mit einer Flüssigkeit befüllt oder entleert werden kann, um den Dehnkörper gezielt zu vergrößern oder zu verkleinern.
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Dadurch, dass das Spannmittel einen einzigen befüllbaren Dehnkörper, der insbesondere pneumatisch oder hydraulisch betrieben werden kann, umfasst, können aufwendige Elektro-, Hydraulik- oder Pneumatik-Antriebe zum Spannen von Rädern gegen eine Rohrinnenwand eingespart werden. Ein großer Anteil des Herstellungsaufwands bzw. bis zu 50% der Herstellungskosten können so gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen eingespart werden. Zudem wird ein gleichmäßiger und beeinflussbarer Anpressdruck sämtlicher Räder an der Innenwand ermöglicht, was die Lage im Rohr stabilisiert. Durch die verformbaren, vorzugsweise elastischen Eigenschaften eines befüllten Dehnkörpers können Unebenheiten auf der Innenwand aufgefangen werden und so einem Steckenbleiben der Vorrichtung entgegengewirkt werden. Ein einziger befüllbarer Dehnkörper als Spannmittel ermöglicht es, einen besonders großen Rohrdurchmesserbereich abzudecken. Ein sonst mehrstündiges Umrüsten kann so entfallen. Zudem kann während des Betriebes auch bei einem Durchmesserwechsel im Kanal das Gerät ohne Zwischenbergung auf den Durchmesser angepasst werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Dehnkörper außen an einem Kerngehäuse der selbstfahrenden Vorrichtung angeordnet. Insbesondere liegt der Dehnkörper lediglich auf dem Kerngehäuse auf und/oder umschließt das Kerngehäuse über einen Winkelbereich um eine Längsachse bzw. die Längsrichtung von mindestens 180°, vorzugsweise 270°, besonders bevorzugt 360°.
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Dadurch, dass der Dehnkörper außen an einem Kerngehäuse angeordnet ist und/oder das Kerngehäuse über einen Winkelbereich quer zur Längsrichtung über die oben beschriebenen Winkelabschnitte umschließt, wird eine mittige Lage in Rohrachse oder zumindest nahe einer Rohrmitte ermöglicht. Kollisionen mit Hindernissen wie z.B. Stutzen oder Ablagerungen, Partikelansammlungen auf der Innenwand sowie Vorsprüngen der Innenwand wie z.B. ein Versatz oder Muffenversatz können so reduziert werden. Ferner wird so eine besonders stabile Lage der Vorrichtung im Rohr mit gleichmäßig verteilter Druckkraft der Räder auf die Innenwand ermöglicht. Beschädigungen der Innenwand an instabilen Stellen und eine besonders zuverlässige Kraftübertragung des Antriebsmoments auf die Innenwand können so erzielt werden. Zudem wird so eine bessere Bearbeitungsposition für Werkzeug der selbstfahrenden Vorrichtung oder eines zusätzlichen Funktionsmoduls ermöglicht.
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Dadurch, dass der Dehnkörper lediglich auf dem Kerngehäuse aufliegt, kann eine besonders einfache Realisierung der Vorrichtung mit geringem Herstellungsaufwand ermöglicht werden. Zudem können sich die Räder so besonders flexibel an die Kontur der Innenwand anpassen.
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In einer Ausführungsform sieht der Dehnkörper ein Ventil vor. Dies ermöglicht ein besonders einfaches Befüllen und Entleeren mit einem Medium.
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In einer Ausführungsform ist das Ventil durch eine Öffnung in einer Mantelfläche des Kerngehäuses geführt. Dies ermöglicht die Zu- und Ableitung eines Mediums zu und vom Dehnkörper durch Leitungen, welche durch das Kerngehäuse sicher umschlossen sind. Ein besonders zuverlässiger und robuster Betrieb der Vorrichtung kann so ermöglicht werden. Zudem kann durch die Öffnung und das Ventil die Montage des Dehnkörpers vereinfacht werden. Schließlich wirken die Öffnung und das Ventil einem Verrutschen des Dehnkörpers entgegen.
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In einer Ausführungsform weist der Dehnkörper eine Ringform auf. Durch eine Ringform wird ermöglicht, dass mit nur einem Befüllen oder Entleeren ein Schwenken der oder sämtlicher Schwenkarme bewirkt, insbesondere gezielt bewirkt, werden kann. Die selbstfahrende Vorrichtung kann so mit besonders geringem Aufwand hergestellt werden, ein gleichmäßiger Anpressdruck 360° an der Innenwand eines Rohres verteilt erzielt werden und eine besonders große Flexibilität jedes einzelnen Schwenkarms bzw. Rades bei Unebenheiten ermöglicht werden.
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In einer Ausführungsform kann sich die innere Mantelfläche des Dehnkörpers an eine Außenkontur eines Kerngehäuses anpassen. Hierdurch kann einem Verrutschen entgegengewirkt werden und eine kompakte Bauweise ermöglicht werden.
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In einer Ausführungsform erstreckt sich der Dehnkörper in Längsrichtung mit einer Länge, die größer ist als ein Innendurchmesser des Dehnkörpers. Hierdurch kann die selbstfahrende Vorrichtung für einen großen Durchmesserbereich von Rohren eingesetzt werden.
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In einer Ausführungsform verformt sich durch ein Befüllen bzw. beim Ausdehnen des Dehnkörpers nur oder überwiegend eine äußere Mantelfläche des Dehnkörpers. Hierdurch kann einem Verrutschen des Dehnkörpers relativ zur selbstfahrenden Vorrichtung besonders wirkungsvoll entgegengewirkt werden.
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In einer Ausführungsform umfasst der Dehnkörper zwei vorzugsweise gewebeverstärkte Gummilagen. Insbesondere sind die Gummilagen an beiden Ende in Längsrichtung mittels Vulkanisieren verbunden. Besonders bevorzugt sind die Gummi- bzw. Gewebelagen handgewickelt. Dies bewirkt eine besonders große Druckbeständigkeit, homogene Ausdehnbarkeit und Langlebigkeit des Dehnkörpers.
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In einer Ausführungsform weist das Kerngehäuse am Außenumfang in Längsrichtung mindestens einen Steg, insbesondere im Querschnitt betrachtet wellenförmigen Steg, auf. Hierdurch kann einem Verrutschen des Dehnkörpers in Umfangrichtung entgegengewirkt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind mindestens vier oder sechs Schwenkarme, besonders bevorzugt genau sechs Schwenkarme vorgesehen, die nur zwei Enden aufweisen, die mit einem ersten Ende mit dem Kerngehäuse verbunden sind und die an einem zweiten Ende mindestens ein insbesondere antreibbares und gegen die Innenwand verspannbares Rad aufweisen.
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Durch mindestens drei Schwenkarme, vorzugsweise mindestens vier oder sechs Schwenkarme, besonders bevorzugt genau sechs Schwenkarme, die mit einem ersten Ende mit dem Kerngehäuse verbunden sind und die an einem zweiten Ende mindestens ein Rad aufweisen, kann eine mittige und besonders stabile Lage der Vorrichtung im Rohr sowie ein besonders zuverlässiger Antrieb im Rohr ermöglicht werden.
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In einer Ausführungsform ist der Dehnkörper zwischen den Schwenkarmen und dem Kerngehäuse angeordnet.
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In einer Ausführungsform beträgt die Länge eines Schwenkarms mindestens dem Doppelten der Ausdehnung des Dehnkörpers in Längsrichtung.
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Die vorgenannten drei Ausführungsformen erlauben eine besonders kompakte Bauweise und gleichzeitig ein besonders großes Übersetzungsverhältnis von Spannmittelaufweitung zu Räderspannweite, also erreichbaren Rohrinnendurchmesser.
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In einer Ausführungsform schwenkt jeder Schwenkarm um eine eigene Achse. Es schwenken also nicht zwei Schwenkarme um dieselbe Achse, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Dies ermöglicht neben bereits oben genannten Vorteilen eine besonders einfache und kompakte Bauweise. Die selbstfahrende Vorrichtung kann so beispielsweise in Kanalschächte passen, die Durchmesser von DN 1000 mm oder DN 800 mm aufweisen.
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In einer Ausführungsform ist das Spannmittel in Längsrichtung zwischen den Achsen zweier benachbarter Schwenkarme angeordnet.
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In einer Ausführungsform sind die Achsen der Schwenkarme tangential zum Umfang des Kerngehäuses orientiert.
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In einer Ausführungsform ist der Abstand zwischen einem Dehnkörper und einer Achse eines Schwenkarms kleiner als die Breite eines Schwenkarms in Umfangrichtung.
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In einer Ausführungsform ist der Abstand zweier benachbarter Schwenkarme in Längsrichtung kleiner als die halbe Länge eines Schwenkarms.
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In einer Ausführungsform sind auf einer Seite des Spannmittels in Längsrichtung im Winkelabstand von 120° um die Längsachse Schwenkarme angeordnet und/oder auf der gegenüberliegenden Seite des Spannmittels ebenfalls Schwenkarme im Winkelabstand von 120° zueinander, wobei die Schwenkarme auf der einen und anderen Seite des Spannmittels um 60° versetzt sind. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Fortbewegung in einem Rohr und einen homogenen Druck an die Rohrwandung.
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In einer Ausführungsform bilden im eingeklappten Zustand die Schwenkarme und die Spalte zwischen zwei benachbarten Schwenkarmen einen Umfang aus, der mit einem Anteil von mindestens 2/3 durch die Schwenkarme gebildet wird. Mit Umfang ist hier ein äußerer Umriss in Querschnittsebene orthogonal zur Längsachse gemeint.
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In einer Ausführungsform weisen die Schwenkarme eine Bogenform auf, insbesondere an der Außenseite im Querschnitt betrachtet.
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In einer Ausführungsform beträgt das Verhältnis einer Breite eines Schwenkarms in Umfangrichtung zur Dicke eines Schwenkarms in radialer Richtung im Querschnitt betrachtet mindestens 3 zu 1, vorzugsweise 4 zu 1.
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Die vorgenannten neun Ausführungsformen unterstützen die Vorteile des Hauptanspruchs und ermöglichen jeder für sich im Besonderen eine kompakte Bauweise und große Flexibilität hinsichtlich der befahrbaren Rohrdurchmesser.
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In einer Ausführungsform weist mindestens ein Schwenkarm eine Spanneinrichtung auf, insbesondere Rückstellfeder, für ein Erzeugen eines Drehmoments für ein Verschwenken eines Schwenkarms in Richtung Kerngehäuse. Insbesondere ist die Spanneinrichtung an der Achse des Schwenkarms angeordnet und/oder die Spanneinrichtung bewirkt ein Drehmoment um die Achse des Schwenkarms. Hierdurch wird ein Anliegen des Schwenkarms am Spannmittel bewirkt, so dass mithilfe des Spanmittels gezielt verschwenkt werden kann. Zudem wird ein willkürliches Schwenken und somit das Risiko eines Steckenbleibens der Vorrichtung im Rohr reduziert.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform können die oder sämtliche Schwenkarme durch das einzige Spannmittel für ein Verspannen der Räder der Schwenkarme gegen die Innenwand verschwenkt werden und zwar insbesondere um eine Querachse.
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Das Verschwenken der Schwenkarme durch das einzige Spannmittel ermöglicht die Bereitstellung einer Vorrichtung mit besonders geringem Herstellungsaufwand, einem gleichmäßigen Anpressdruck der Räder an der Innenwand und besonders großer Flexibilität für unterschiedliche Rohrdurchmesser.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind zwei Schwenkarme, die insbesondere in Umfangrichtung benachbart sind, so in Längsrichtung beabstandet und/oder mit dem Kerngehäuse verbunden, dass nur durch ein Verschwenken der zwei benachbarten Schwenkarme in entgegengesetzte Rotationsrichtungen ein Anlegen der Räder an die Innenwand bewirkt werden kann. Mit anderen Worten sind für ein Anlegen der Räder der benachbarten Schwenkarme an die Innenwand die benachbarten Schwenkarme in entgegengesetzte Rotationsrichtungen zu verschwenken.
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Hierdurch kann eine besonders stabile Lage der Vorrichtung beim Fortbewegen innerhalb eines Rohres ermöglicht werden. Zudem kann eine besonders kompakte Bauweise und eine gleichmäßige, schonende Kraftverteilung auf die teilweise geschwächten Rohre erzielt werden.
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Es sind zwei benachbarte Schwenkarme an jeweils einer Verbindungsstelle mit dem Kerngehäuse derart verbunden, dass in Längsrichtung das Spannmittel zwischen den beiden Verbindungsstellen angeordnet ist.
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Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise und besonders große Flexibilität hinsichtlich der befahrbaren Rohrdurchmesser.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform liegen die Schwenkarme lediglich auf dem einzigen Spannmittel auf.
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Aufliegen meint, dass die Schwenkarme nicht fest oder mittels Lagerung mit dem Spannmittel verbunden sind. Ein Aufliegen schließt nicht aus, dass es im Betrieb vereinzelnd auch zu einem kurzzeitigen Lösen des Kontakts zwischen Schwenkarm und Spannmittel kommen kann. Ebenso umschließt ein Aufliegen den Fall, dass ein Schwenkarm auf einer festen Bewegungsbahn geführt ist, welche das Spannmittel kreuzt.
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Durch eine Vorrichtung mit einem Schwenkarm, der lediglich auf dem einzigen Spannmittel aufliegt, kann ein besonders geringer Herstellaufwand ermöglicht werden. Zudem kann eine besonders große Flexibilität der Vorrichtung beim Fortbewegen über Unebenheiten erzielt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist jeder Schwenkarm einen Antrieb zum Antreiben von mindestens einem Rad auf, wobei der Antrieb insbesondere einen Elektromotor und/oder ein Schneckengetriebe umfasst.
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Durch Vorsehen eines Antriebs an jedem Schwenkarm ist ein besonders zuverlässiges Fortbewegen möglich. Mit einem Elektromotor und/oder Schneckengetriebe kann eine besonders kompakte Bauweise und besonders effektive Kraftübertragung auf ein Rad realisiert werden.
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In einer Ausführungsform sind zwei Räder pro Antrieb eines Schwenkarms vorgesehen und/oder ein Rad mit einem Durchmesser von mindestens der dreifachen Dicke des Schwenkarms. Diese ermöglicht ein besonders stabiles und zuverlässiges Fortbewegen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die selbstfahrende Vorrichtung eine Anschlusseinrichtung zum Verbinden mit einem Funktionsmodul zum Diagnostizieren und/oder Sanieren eines Rohrs auf, welche ein Schieben oder Ziehen des Funktionsmoduls durch die selbstfahrende Vorrichtung in Längsrichtung und/oder ein Rotieren des Funktionsmoduls um die Längsachse erlaubt.
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Dies ermöglicht den flexiblen Austausch und Einsatz spezieller Funktionsmodule sowie eine größere Reichweite und erweiterten Funktionsumfang eines einsetzbaren Funktionsmoduls.
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In einer Ausführungsform ist eine Welle, vorzugsweise Hohlwelle, zum Anschließen eines Funktionsmoduls für ein Ziehen und Schieben in Längsrichtung vorgesehen. Dies ermöglicht eine kompakte und platzsparende Ankopplung sowie einfache Versorgung des Funktionsmoduls mit Strom, Informationen und/oder anderen Medien zum Diagnostizieren und/oder Sanieren. Insbesondere kann eine Versorgungsleitung in einer Hohlwelle geführt werden, wodurch die Versorgungsleitung geschützt und gleichzeitig platzsparend angeordnet werden kann.
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In einer Ausführungsform ist die Welle bzw. Hohlwelle und/oder eine Versorgungsleitung für die selbstfahrende Vorrichtung und/oder ein anschließbares Funktionsmodul von dem Kerngehäuse umschlossen, wodurch die Welle sowie eine Versorgungsleitung geschützt und gleichzeitig eine kompakte Bauweise der selbstfahrenden Vorrichtung erzielt werden kann.
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In einer Ausführungsform ist ein Wellenantrieb zum Rotieren einer Welle bzw. Hohlwelle vorgesehen. Insbesondere ist der Wellenantrieb samt Motor und Getriebe so dimensioniert und angeordnet, dass der Außenumfang die radiale Erstreckung eines Kerngehäuses nicht übersteigt oder an diesen angrenzt. Eine besonders kompakte Bauweise kann so ermöglicht werden.
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In einer Ausführungsform ist die selbstfahrende Vorrichtung so beschaffen, dass sie mittig im Rohr angeordnet ist und/oder sich mittig im Rohr fortzubewegen vermag. Dies ermöglicht einen besonders gleichmäßigen Anpressdruck der Räder und ein besonders einfach realisierbares Beeinflussen des Anpressdrucks sämtlicher Räder zugleich.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer selbstfahrenden Vorrichtung näher erläutert und mit Bezug zu den Zeichnungen die Ausführungsformen sowie zusätzliche vorteilhafte Ausgestaltungen näher beschrieben.
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In einer Ausführungsform wird eine Schicht Gummiband durch Umwickeln mit einem Gummiband und/oder Gewebeband erzeugt, welches eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Ventils aufweist.
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Ein Ventil kann so besonders einfach montiert werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Dehnkörper als Spannmittel für eine selbstfahrende Vorrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, der eine Hohlzylinderform aufweist.
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Durch eine Hohlzylinderform wird ermöglicht, dass mehrere Spannarme, die über einen Winkelbereich von 360° am Umfang eines Kerngehäuses verteilt angeordnet sind, durch den Dehnkörper als einziges Spannmittel gespannt werden können.
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In einer Ausführungsform weist der Dehnkörper ein Verhältnis von Länge in Längsrichtung zum Innendurchmesser von mindestens 0,5 zu 1, vorzugsweise mindestens 1,5 zu 1, besonders bevorzugt mindestens 2 zu 1.
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Hierdurch kann ein besonders großer Außendurchmesser im gedehnten Zustand bei hoher Druckbeständigkeit und Stabilität erzielt werden.
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Ein Dehnkörper, der als Spannmittel für eine selbstfahrende Vorrichtung verwendet wird und die obigen Verhältnisse von Länge zu Innendurchmesser einhält ermöglicht zudem eine kompakte Bauweise der selbstfahrenden Vorrichtung mit in Längsrichtung beabstandet gelagerten, gegenläufig schwenkbaren Schwenkarmen.
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In einer Ausführungsform weist der Dehnkörper ein Verhältnis von Länge in Längsrichtung zum Innendurchmesser von mindestens 0,5 zu 1, vorzugsweise mindestens 1,5 zu 1, besonders bevorzugt mindestens 2 zu 1 auf.
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In einer Ausführungsform ist der Dehnkörper nach einem der vorhergehend beschriebenen, verfahrensgemäßen Ausführungsformen hergestellt.
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Hierdurch lässt sich ein Dehnkörper mit reduziertem Herstellungsaufwand bereitstellen, der zudem eine besonders große Druckbeständigkeit, homogene Ausdehnbarkeit und Langlebigkeit aufweist.
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Es zeigen:
- 1: Selbstfahrende Vorrichtung mit leerem Dehnkörper
- 2: Selbstfahrende Vorrichtung mit gefülltem Dehnkörper
- 3: Seitenansicht eines Dehnkörpers in Schnittdarstellung
- 4: Schnittansicht durch einen Dehnkörper
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Die 1 zeigt eine selbstfahrende Vorrichtung 1 für ein Fortbewegen innerhalb eines Rohres (nicht dargestellt) in Längsrichtung 2. Die Vorrichtung sieht nur einen einzigen befüllbaren Dehnkörper 3 als einziges Spannmittel (mit schräger Schraffierung gekennzeichnet) vor, der mit Druckluft befüllt und entleert werden kann. Der Dehnkörper 3 ist zylinderförmig bzw. ringförmig ausgestaltet und umschließt die Außenseite eines Kerngehäuses 4 über einen Winkelbereich von 360° zur Längsrichtung 2.
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Die selbstfahrende Vorrichtung 1 umfasst sechs Schwenkarme 5, die an der einen Seite mit dem Kerngehäuse 4 verbunden sind und an der anderen Seite alle einen eigenen Antrieb 6 für ein Fortbewegen der selbstfahrenden Vorrichtung 1 aufweisen. Jeder Antrieb 6 umfasst einen Elektromotor 7, der ein Antriebsmoment über ein Schneckengetriebe 8 auf zwei Räder 9 überträgt, die gegen die Innenwand eines Rohres anlegbar sind und die mithilfe des Spannmittels bzw. Dehnkörpers 3 gegen eine Rohrinnenwand verspannt werden können.
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Der Dehnkörper 3 ist zwischen dem Kerngehäuse 4 aus Stahl und den Schwenkarmen 5 aus Aluminium angeordnet. Die Schwenkarme 5 liegen lediglich auf dem Dehnkörper 3 auf. Auch der Dehnkörper 3 ist auf das Kerngehäuse 4 lediglich aufgeschoben. Eine Druckluftzuleitung bzw. Ableitung (nicht dargestellt) des Dehnkörpers 3 wird an der Innenseite des Kerngehäuses 4 an ein Ventil angeschlossen, welches durch eine Öffnung (nicht dargestellt) im zylinderförmigen Kerngehäuse 4 mit dem Dehnkörper 3 verbunden ist und ein Füllen und Entleeren des Dehnkörpers 3 mit Luft ermöglicht.
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In einer Ausgestaltung sind die Schwenkarme 5 über eine eigene Achse 10 bzw. Querachse zur Längsrichtung 2 mittels eines Drehgelenks mit dem Kerngehäuse 4 verbunden. Die Schwenkarme 5 verfügen also nur über einen Freiheitsgrad, der es erlaubt, um die Achse 10 bzw. Querachse in oder entgegen der Längsrichtung 2 zu schwenken bzw. zu rotieren. Die Räder 9 am Ende der Schwenkarme 5 bewegen sich bei einem Schwenken eines Schwenkarms 5 je nach Rotationsrichtung 2 entweder auf das Kerngehäuse 4 zu oder davon weg, also bei Vorhandensein eines Rohres in Richtung der Rohrinnenwand.
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Durch den nur einen Freiheitsgrad wird ermöglicht, dass bei einem Vergrößern oder Verkleinern des Dehnkörpers 3 die Schwenkarme 5 über den sich verformenden Dehnkörper 3 abrollen können. Gleichzeitig wird eine gegen Querkräfte stabile Bewegung der Schwenkarme 5 und somit trotz der Einfachheit und Flexibilität der Mechanik und Kraftkopplung eine besonders große Robustheit der selbstfahrenden Vorrichtung 1 in der verspannten Stellung bzw. beim Fortbewegen erzielt.
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Die 2 zeigt die selbstfahrende Vorrichtung 1 der 1 mit gefüllten bzw. ausgedehnten bzw. verformten Dehnkörper 3 (ebenfalls mit schräger Schraffierung gekennzeichnet). Durch das Ausdehnen des Dehnkörpers 3 sind die Schwenkarme 5 nebst Rädern 9 nach außen geschwenkt. Befände sich die selbstfahrende Vorrichtung 1 in einem Rohr (nicht dargestellt), so wären die Räder 9 in dieser Stellung mit der Rohrinnenwand verspannt.
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Zwei über den Umfang benachbarte Schwenkarme 5 sind abwechselnd links und rechts vom Spannmittel mit dem Kerngehäuse 4 verbunden. Beim Schwenken in Richtung Rohrinnenwand rotieren zwei benachbarte Schwenkarme 5 daher in entgegengesetzte Richtungen und bilden in gespannter Stellung (2) eine X-Form aus.
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Eine Rückstellfeder 11 an der Achse 10 jedes Schwenkarms 5 sorgt dafür, dass der Schwenkarm 5 stets in Richtung des Dehnkörpers 3 gedrückt wird und darauf aufliegt. Ebenso sehen die Schwenkarme 5 an der Innenseite einen U-förmigen Kabelkanal vor, in dem ein Kabel geschützt geführt ist.
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Die selbstfahrende Vorrichtung 1 weist eine Kamera 12 mit einem Beleuchtungsmittel 13 zur Inspektion eines Rohres auf. Eine Hohlwelle 14 dient zum Verbinden eines Funktionsmoduls zum Diagnostizieren und/oder Sanieren eines Kanalrohrs. Durch die Hohlwelle 14 werden Versorgungsleitungen 15 für anschließbare Funktionsmodule geführt. Die Versorgung der selbstfahrende Vorrichtung 1 mit beispielsweise Strom und ähnlichen erfolgt durch nicht dargestellte Versorgungsleitungen, welche im Innenumfang des Kerngehäuses 4 angeschlossen werden können.
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In einer Ausgestaltung ist die Möglichkeit einer rotationsfesten Ankoppelung eines Funktionsmoduls an die Hohlwelle 14 vorgesehen. Ein Wellenantrieb mit Motor 16 und Getriebe 17 ermöglichen ein steuerbares rotieren der Hohlwelle 14 und somit eines Funktionsmoduls.
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In einer Ausgestaltung kann ein angeschlossenes Funktionsmodul in Fortbewegungsrichtung geschoben werden.
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In einer Ausgestaltung ist die selbstfahrende Vorrichtung 1 so beschaffen, dass sie einen Durchmesser im eingeklappten Zustand von kleiner als 200 mm, bevorzugt kleiner als 180 mm, und einen Durchmesser im voll ausgeschwenkten Zustand von größer als 600 mm, bevorzugt größer als 650 mm aufweisen kann.
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Die 3 und 4 zeigen einen zylinderförmigen Dehnkörper 3 auf einem zylinderförmigen Grundkörper 23 in Längs- bzw. Querschnitt. Der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellte Grundkörper 23 mit einem Zugang 24 kann dem Kerngehäuse 4 entsprechen. Ein Grundkörper, der für die Herstellung durch Umwickeln des Grundkörpers mit einer oder mehreren Lagen von Gummiband und/oder Gewebeband mit nachfolgender Erhitzung für ein Vulkanisieren des Gummis verwendet wird, weist in der Regel keinen Zugang 24 auf.
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Eine erste Schicht 18 Gummiband liegt auf dem Grundkörper 23 auf. In der ersten Schicht 18 ist eine Ausnehmung 22 für ein Ventil eingebracht, welche ermöglicht, dass ein Medium durch den Zugang 24 in den Bereich der Trennschicht 19 gelangen kann, um den Dehnkörper 3 auszudehnen. Der Bereich der Trennschicht 19 wird durch die zweite Schicht 20 Gummiband begrenzt, wobei die erste Schicht 18 und die zweite Schicht 20 an den Randbereichen 21 an beiden Enden der Schicht Gummiband durch einen vulkanisierten Bereich miteinander verbunden sind.
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In eine Ausführungsform wird als Gummiband Meterware mit einer Dicke zwischen 2 mm und 4 mm, insbesondere 3,5 mm verwendet. Hierdurch kann eine hohe Belastbarkeit ermöglicht werden.
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In einer Ausführungsform wird Gewebeband zur Verstärkung der ersten und zweiten Schicht 18, 20 mit einer Dicke zwischen 0,2 mm bis 0,8 mm, bevorzugt 0,5 mm bis 0,6 mm verwendet.
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In einer Ausführungsform wird als Trennmittel ein hochtemperaturbeständiges Mittel in Spray-Form verwendet. Hierdurch kann ein Verbinden durch etwa Vulkanisation der ersten und zweiten Schicht 18, 20 während eines Erhitzens entgegengewirkt werden. Ein mit Medium befüllbarer Raum mit frei wählbaren Abmessungen und Formen kann so auf besonders einfache Weise hergestellt werden.
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In einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird vor einem Erhitzen das Sandwich aus Gummiband, Trennmittel und/oder Gewebeband mit einer temperaturbeständigen Folie umwickelt. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass das während des Erhitzens aufgeweichte Gummi eine unerwünschte Form einnimmt.
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Die Ausnehmung 22 kann entweder vor oder nach dem Umwickeln erzeugt werden.
