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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
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Die Inspektion, Reparatur oder auch sonstige Bearbeitung von Rohren o. dgl. langgestreckten Bauteilen wird benötigt, um die Betriebssicherheit, die Unfallsicherheit und auch den Umweltschutz zu gewährleisten, regelmäßige Kontrollen vorzunehmen oder Wartungen und Reparaturen durchzuführen. Die interne Bearbeitung von Rohren ist regelmäßig möglich, auch die externe Bearbeitung von freiliegenden Bauteilen, während die externe Bearbeitung von Rohren und sonstigen langgestreckten Bauteilen, wenn sie erdverlegt sind, normalerweise einen großen Aufwand zur Freilegung für eine Inspektion oder Reparatur voraussetzt. Eine solche Freilegung ist oft schon von vornherein mit schwerwiegenden Hindernissen verbunden, insbesondere bei vertikal im Erdbereich verlegten Rohren.
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Herkömmliche Inspektions- oder Bearbeitungsgeräte für solche langgestreckten Bauteile sind für die Praxis bereits aufgrund ganz verschiedener physikalischer Grundlagen entwickelt worden. Für ferromagnetische Bauteile wie Rohre oder Profile aus Stahl sind Untersuchungen mit Hilfe des magnetischen Feldes bzw. Streufeldes gebräuchlich. Es sind aber elektromagnetische Induktionen und/oder Körperschall, Schallreflektionsmessungen u. dgl. neben optischen Inspektionen bekannt. Ebenso gibt es für Wartung und Reparatur solcher Bauteile eine Vielzahl maschineller, selbsttätiger oder ferngesteuerter Geräte.
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Aus der
DE 43 10 650 A1 ein Gegenstand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 geschaffen, bei dem ein Rohr durch einen in dem Rohr fahrenden Molch zerstört wird, wodurch sich der im Erdreich befindliche freie Querschnitt vergrößert. In diesen kann dann ein neues Rohr eingezogen werden.
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Eine Reparatur der Rohrleitung ist mit dieser Vorrichtung nicht möglich.
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Aufgabe der Erfindung ist es dementsprechend, die externe Inspektion und Reparatur von langgestreckten erdverlegten Bauteilen mit geringem Aufwand und ohne erhebliche Baumaßnahmen und sonstige Störungen der Umgebung zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach dem Anspruch 1 und einem Verfahren nach dem Anspruch 14 gelöst.
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Grundsätzlich wird mit der erfindungsgemäßen Lösung eine ausgedehnte Öffnung des Erdreichs und eine Freilegung der langgestreckten Bauteile erübrigt, indem eine Vorrichtung geschaffen wird, die sich längs des zu inspizierenden Bauteils vorbewegt und dabei das im Wege stehende Erdreich an der Vorrichtung vorbei bzw. durch diese hindurch nach hinten, oben oder unten befördert. Dabei wird der Anschluß an das zu untersuchende oder zu bearbeitende Bauteil mit einer im Tragkörper vorgesehenen Aufnahme aufrechterhalten, die zentral oder auch exzentrisch im Tragkörper geformt sein kann. Diese Aufnahme definiert dann nicht nur die Lage des Bauteils in Bezug auf Inspektions- oder Bearbeitungsgeräte, sie dient auch zur Führung der Vorrichtung und ggf. auch etwa mit reibschlüssigem Angriff von Rollen o. dgl. Vorbewegungsmitteln, für den Vorschub der Vorrichtung längs des jeweiligen Bauteils.
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Es versteht sich, daß die Vorbewegung allerdings auch durch die Förderelemente selbst erfolgen kann, die durch Freiräumen eines Bewegungsprofils vor der Vorrichtung, durch den Transport des Erdreichs nach hinten und durch das Anhäufen von Erdreich hinter der Vorrichtung einen Vortrieb erhält. Das Freiräumen eines Bewegungsprofils kann vollflächig durch einen Räumschild oder durch mehrere Bohr-, Fräs- oder Förderköpfe erfolgen, auch wenn grundsätzlich ein teilflächiges Bearbeiten des Bewegungsprofils mit kleineren Räum- und Förderelementen denkbar ist, die durch Drehung des Tragkörpers oder durch sonstige Verlagerung in Bezug auf diesen im Turnus den gesamten Profilbereich erfassen.
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Der Antrieb einer solchen für eine eigenständige Fortbewegung im Erdreich auszulegende Vorrichtung kann grundsätzlich mit bordeigener Energie, etwa einer Batterie, erfolgen. Vorzugsweise wird aus Gewichtsgründen und insbesondere im Hinblick auf eine kompakte Bauform eine Energieversorgung von außen vorgesehen. Diese kann grundsätzlich auch durch einen oder mehrere Explosionsmotoren verwirklicht werden, die etwa über Leitungen mit Luft und Treibstoff versorgt werden. Desgleichen kommen grundsätzlich druckmittelbetätigte – hydraulische oder pneumatische – Antriebe in Betracht. Eine sich als besonders einfach anbietende Realisierung besteht allerdings in der Versorgung von elektromotorischen Antrieben über ein Kabel oder hydraulischen Antrieben über Schläuche, welche vorzugsweise nicht über eine ggf. lange Strecke im Erdreich nachzuziehen sind sondern entsprechend dem Vorschub von einer Rolle oder aus einem sonstigen Schlauch- oder Kabellager in der Vorrichtung abgewickelt werden und hinter der Vorrichtung im Erdreich liegen.
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Eine Vorrichtung dieser Art, insbesondere mit bordeigener Versorgung, kann für eine einfache Vorwärtsbewegung ausgelegt sein, wenn etwa in geeigneten Abständen leicht zugängliche Rohre oder Kabel zu inspizieren sind. In vielen Fällen ist aber eine Bewegungsumkehr zu ermöglichen, so daß die Vorrichtung nach einem Einsatz wieder an den Ausgangspunkt zurückkehrt. In dieser Hinsicht sind dann die Förderelemente für einen bidirektionalen Einsatz vorzusehen. Desgleichen ist dann auch bei einer Energieversorgung über ein Elektrokabel oder Hydraulikschläuche dessen selbsttätige Einlagerung in die Vorrichtung zu gewährleisten.
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Über Schlauchleitungen kann auch ein Hüllmedium der Vorrichtung zugeführt werden, mit dem sie gegen den Druck des umgebenden Bodenbereichs geschützt, und von umgebenen Medien im Boden freigehalten werden kann. Insbesondere kommt das Eindrücken von Luft in Betracht, um die Vorrichtung zu entlasten und beweglich zu halten und um Schmutz und Wasser von dem Führungs- und Meßbereich an der Rohrleitung mit einer Luftblase fernzuhalten. Sofern die Vorrichtung für eine Arbeit unter Wasser ausgelegt ist, kann auch Wasser in den Bereich der Vorrichtung eingedrückt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 (Teil-)Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Anordnung an einem Rohr, und
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2 vergrößerte Ansicht der Vorrichtung nach 1.
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In 1 ist die vordere Hälfte einer insgesamt mit 1 bezeichneten Vorrichtung zur Inspektion und Reparatur von erdverlegten Rohrleitungen in Anordnung an einem insgesamt mit 2 bezeichneten Rohr zu sehen, das aus einem sich nach oben fortsetzenden Rohrstück 3 größeren Durchmessers und einem sich nach unten fortsetzenden reduzierten Rohrstück 4 zusammengesetzt ist. Das Rohr ist in der Darstellung senkrecht ausgerichtet, etwa ein Förderrohr, wobei die auf die vordere Hälfte der Vorrichtung 1 beschränkte Teilansicht andeutet, daß sich die Darstellung als Vertikalschnitt durch das Erdreich verstehen soll und mithin die hintere Hälfte der Vorrichtung 1 im Erdreich eingebettet ist.
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Die Vorrichtung 1 ist im wesentlichen axialsymmetrisch aufgebaut, womit der Raumbedarf für die Vorrichtung in einem möglichst engen Radius um das Rohr herum angeordnet ist. In einem mittleren Bereich ist ein Inspektions- oder Bearbeitungsgerät 5 dicht an dem Rohr 2 und um dieses herum angeordnet, welches im vorliegenden Fall induktive Magnetgeber und -sensoren zur magnetischen Inspektion der Rohroberfläche und Wandstärke umfaßt. In dieser Hinsicht kann aber irgendein geeignetes Inspektions- oder Bearbeitungsgerät vorgesehen werden, wie es auch für die Inspektion oder Bearbeitung von in Luft oder Wasser freiliegenden Rohren oder sonstigen langgestreckten Bauteilen Verwendung findet. Die besondere Befähigung der Vorrichtung 1 zur Inspektion oder Bearbeitung erdverlegter Bauteile ergibt sich dadurch, daß es nicht voraussetzt, daß die Bauteile freigelegt oder ausgebaut werden, sondern daß es geeignet ist, an diesen Bauteilen im Erdreich entlangzufahren.
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Diese verschiedenen Förderelemente umfassen ein unteres Stirnwerkzeug 6 nach Art eines Räumschilds in Form einer Scheibe mit über den gesamten Radius verteilten, schräg nach unten vorstehenden Fräselementen 7, das das Erdreich bei niedergehender Vorrichtung an der unteren Stirnseite erfaßt und nach oben fördert. Dabei gelangt das aufgenommene Erdreich in den Einzugsbereich von Förderschnecken 8, die auch jeweils für sich röhrenartig gekapselt sein können. Jeweils zwei solcher Förderschnecken arbeiten in der Weise zusammen, daß sie trotz eines Parallelversatzes zwischen den Achsen das zu fördernde Erdreichmaterial weitergeben. Die paarweise versetzte Anordnung hat lediglich den Vorteil, daß die Achsen unmittelbar mit einem endseitigen Elektromotor 9 versehen sein können. Es versteht sich, daß durchgehende Förderschnecken in Betracht kommen, wenn dabei ein umfangseitiger Antrieb oder ein in die Achse der Schnecke eingebauter Antrieb vorgesehen wird.
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Das somit an die Oberseite der Vorrichtung geförderte Erdreich gelangt in den Bereich eines zweiten Stirnwerkzeugs 10, das gleichfalls scheibenförmig aufgebaut ist mit Fräselementen 11 ähnlich den Fräselementen 7. Dieses Stirnwerkzeug 10 dreht sich gegensinnig zu dem Stirnwerkzeug 6, um einen Teilausgleich für das vom Werkzeug 6 ausgehende Drehmoment zu erzeugen.
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Ersichtlich ist das Stirnwerkzeug 10 nach Art eines Räumschilds für den Vortrieb der Vorrichtung 1 nach unten entbehrlich, da das unten aufgenommene Erdreich ohnehin über die Förderschnecken 8 nach oben ausgebracht wird. Die beidseitigen Räumschilde 6, 10 ermöglichen allerdings einen bidirektionalen Betrieb, so daß die Vorrichtung dann, wenn die Drehrichtung umgesteuert wird, sich auch wieder nach oben bewegen kann.
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In Bezug auf die ”Maulwurfsfunktion” der Vorrichtung versteht es sich, daß die räumschildartige Ausbildung stirnseitiger Werkzeuge und die Schneckenförderer nur Beispiele für Grabewerkzeuge oder Förderelemente verwendbarer Art darstellen, da es letztlich nur darauf ankommt, das Erdreich von einer Seite der Vorrichtung entgegen einer Vortriebsrichtung auf die Rückseite zu bringen. Diese Förderung kann dabei längs der Außenseite der Vorrichtung erfolgen oder durch Röhren oder Öffnungen innerhalb der Vorrichtung hindurchlaufen. Das Stirnwerkzeug oder die Stirnwerkzeuge müssen auch keineswegs vollflächig ausgebildet sein. Teilflächig arbeitende Förderelemente, die etwa einen Sektor der Vorrichtung überstreichen, können durch Drehen und Verschieben des Eingriffsbereichs in der Folge ebenso die gesamte Stirnfläche freiräumen. Auch die Förderelemente lassen sich unter Aufwands- und Leistungsgesichtspunkten variieren. Grundsätzlich kann schon ein einzelner Förderstrang (anstelle der dargestellten sechs Förderstränge mit jeweils zwei Schnecken) das Erdreich transportieren. Anstelle der Schneckenförderer kommen durchaus auch Band- oder Kettenförderer, etwa nach dem Modell eines Kettenbaggers, in Betracht.
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Es versteht sich im übrigen, daß die Gesamtbauform der Vorrichtung keineswegs axialsymmetrisch und konzentrisch zu dem zu untersuchenden Bauteil sein muß. Diese Bauform hat lediglich besondere Vorteile insoweit, als sie allseitig besonders geringe Abstände vom Rohr o. dgl. Bauteil zuläßt und somit bei mit losem Erdreich umgebenen Bauteilen in verfüllten Schächten oder Bohrungen leichter an ”festem” Boden vorbeigelangt.
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Das Stirnwerkzeug 10 läßt eine zentrale Aufnahme 12 für das Rohr 3 frei, an dem es mit federnd gelagerten Gleitstücken 13 zentrierend anliegt. Die Gleitstücke 13 sind jeweils mit einander überlappenden Manschettenelementen 14 verbunden, die das Erdreich beim Vortrieb der Vorrichtung 1 vom Rohr entfernen und fernhalten, damit das Inspektions- oder Bearbeitungsgerät einen direkten, ungestörten Zugang zum Rohr erhält. Die zentrale Aufnahme setzt sich bis in den unteren Räumschild 6 fort, so daß sich die Zentrier- und Abdichtfunktion bei jeder der beiden Vortriebsbewegungen ergibt.
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Der radiale Bewegungsraum der Gleitstücke 13 und der Manschettenelemente 14 ist zweckmäßig so groß gestaltet, daß die Aufnahme 12 auch Rohre o. dgl. Bauteile unterschiedlichen Durchmessers erfassen kann, so daß etwa der in 1 zu sehende Übergang vom Rohrstück 3 auf das Rohrstück 4 und umgekehrt damit überwindbar ist.
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Die Vorrichtung 1 ist weiterhin mit Rollen 15 ausgestattet, die in Längsrichtung des Rohres bzw. Bauteiles laufen und an diesem anliegen. Dabei sind jeweils zwei hintereinander spurende (übereinander angeordnete) Rollen pendelnd gelagert, um beispielsweise Rohrübergänge wie den Übergang zwischen den Rohrstücken 3 und 4 leicht überwinden zu können. Darüber hinaus sind die Doppelrollen federnd abgestützt, um insgesamt unterschiedliche Rohrdurchmesser zu berücksichtigen. Diese Rollen unterstützen zum einen die zentrierte Führung der Vorrichtung 1 gegenüber dem Rohr bzw. Bauteil, vor allem aber ermöglichen diese eine Vorschubkontrolle. Wenn nämlich der Vorschub der Vorrichtung längs der Rohrleitung 2 nicht der – ggf. ungleichmäßigen – Wirkung der Förderelement überlassen sondern über die Rollen mit einem eigenen präzisen Antrieb gesteuert wird, ergibt sich eine für Inspektions- oder Bearbeitungsaufgaben sehr oft benötigte gleichmäßige Vorbewegung oder aber Lagesicherung.
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Jeweilige Antriebe der Rollen 15 wie auch Antriebe der Räumschilde 6 und 10 sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Auch die Antriebe der Schnecken 8 sind nur zum besseren Verständnis der (paarweisen) Anordnung der Schnecken angedeutet. Im vorliegenden Fall finden aber Einzelantriebe in größerer Anzahl Verwendung. Diese sind im vorliegenden Fall über ein Kabel 16 netzgespeist, welches über Umlenkrollen 17, 18 am oberen Räumschild 10 vorbeigeführt ist und aus einem Kabellager 19 abläuft, aus dem heraus auch die einzelnen Antriebe gespeist werden. Das Kabellager 19 ist in Form einer Kabeltrommel ausgebildet, d. h., daß sich das Kabel in diesem Bereich großräumig und mit großem Radius auf- oder abrollt, wenn diese Trommel insgesamt gedreht wird. Es versteht sich, daß anstelle eines solchen axialen Kabellagers auch ein exzentrisches Kabellager mit einer Auftrommlung, einer Kabellagerung in Bogen oder auch in Schlingen möglich ist. Der Vorteil, ein solches Kabel 16 als Lagervorrat mit der Vorrichtung 1 mitzuführen, besteht darin, daß das Kabel dann bei der Vorbewegung der Vorrichtung 1 liegen bleibt und nicht nachgezogen werden muß, was zu hohen Zugkräften und ggf. auch zur mechanischen Überlastung des Kabels führen könnte.
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Die vorstehende dargestellte axialsymmetrische Ausführungsform ist ungeteilt. Sie kann also nur dann verwendet werden, wenn sie endseitig auf ein zu untersuchendes oder zu bearbeitendes Rohr oder Bauteil aufgesteckt werden kann. In vielen Fällen ist allerdings ein Rohr o. dgl. Bauteil nicht endseitig zugänglich. In solchen Fällen kann man eine Vorrichtung der dargestellten Art geteilt – etwa in zwei gleiche Hälften – vorsehen, wobei die Hälften dann nach der Anlegung an ein Rohr zusammengefügt werden. Ein Kabelvorrat auf einer umlaufenden Rolle kann dann nach dem Anlegen der Vorrichtung an einem Rohr aufgespult werden.
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Bei einer alternativen Betriebsform mit einem pneumatischen oder hydraulischen Antrieb mit Zuführung des Druckmittels von außen über Schläuche würden Schlauchtrommeln vorgesehen werden können, die der Kabeltrommel entsprechen. Für Vor- und Rücklauf des Druckmittels sind regelmäßig zwei Schlauchleitungen vorzusehen. Letzteres gilt auch für Explosionsmotoren, bei denen Luftzufuhr und Abgasausleitung über getrennte Schläuche verläuft, wenn nicht auch noch der Brennstoff von außen zugeführt wird. In jedem Fall sind Versorgungsleitungen wie elektrische Leitungen (Kabel) oder Schlauchleitungen so bereitzustellen, daß sie aus der Vorrichtung heraus zu verlegen sind.
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Es versteht sich allerdings, daß asymmetrische Bauformen etwa mit einer leichter zugänglichen, etwa randoffenen Aufnahme möglich sind, wobei sich dann nicht nur für die hier schon asymmetrische Ausführung des Kabels sondern in der Regel auch für die Förderelemente und das Kabellager eine weniger symmetrische Verteilung ergibt. Allerdings ist eine Kabeltrommel durchaus auch ebenso exzentrisch anzuordnen wie etwa die Förderelemente für den Boden.
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Die Zeichnung gibt im wesentlichen nur die funktionellen Elemente der Vorrichtung 1 wieder, während die mechanische Anordnung offengelassen ist. Lediglich in 1 ist mit Begrenzungslinien ein Tragkörper 20 angedeutet, der beispielsweise in Form eines Gehäuses ausgebildet ist, stattdessen oder zusätzlich aber auch mit einer Rahmenkonstruktion, einer Plattform o. dgl. ausgebildet sein kann. Der Tragkörper dient lediglich in bekannter Weise der Abstützung und Festlegung der Funktions-elemente und ggf. dem Schutz gegen Verschmutzung und Nässe.
