DE112012003059T5

DE112012003059T5 - Inspektionssystem und -verfahren zur Verwendung in Untergrundbohranwendungen

Info

Publication number: DE112012003059T5
Application number: DE112012003059.1T
Authority: DE
Inventors: Josh Sooy; Michael J. Rutkowski; Jon R. Dunkin
Original assignee: Emerson Electric Co
Current assignee: Emerson Electric Co
Priority date: 2011-07-21
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-04-24
Anticipated expiration: 2032-07-20
Also published as: CN103827747A; US20140192180A1; WO2013012981A1; US9399910B2; DE112012003059B4; CN103827747B; IN2014MN00124A

Abstract

Ein Inspektionssystem und -verfahren zur Verwendung im Einbau unterirdischer Versorgungsleitungen, insbesondere bei unterirdischen Bohrvorgängen, werden bereitgestellt. Das Inspektionssystem umfasst im Wesentlichen einen Sensor, einen Sensorträgerapparat und eine Ausgabevorrichtung. Der Sensor wird verwendet, um Inspektionsdaten bezüglich des Zustands eines Tunnels zu erhalten, der durch einen unterirdischen Bohrvorgang erzeugt worden ist. Der Sensorträger ist dazu gestaltet, den Sensor aufzunehmen und eine Verbindung mit Mitteln zum Transportieren des Sensors durch den Tunnel herzustellen. Die Ausgabevorrichtung empfängt ein Ausgabesignal von dem Sensor, welches den Inspektionsdaten entspricht, und stellt dieses einem Benutzer zur Interpretation dar und/oder dokumentiert in anderer Weise die Inspektionsdaten und/oder zeichnet diese auf.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Wesentlichen auf das Gebiet des Verbauens von Untergrundleitungen und, im Spezielleren, auf ein Inspektionssystem und -verfahren zur Verwendung in Untergrundbohranwendungen, um Durchbohrungen von Versorgungsleitungen zu vermeiden.
HINTERGRUND
Dieser Abschnitt bietet Hintergrundinformationen zu der vorliegenden Offenbarung, welche nicht notwendigerweise Stand der Technik sind.
Unterirdische Versorgungsleitungen werden manchmal installiert, indem irgendeine einer Vielzahl von grabenlosen Einbautechnologien, umfassend horizontale Bohrtechnologien, verwendet wird. Horizontale Bohrtechnologien bieten effiziente und kostengünstige Möglichkeiten, Gas-, Wasser-, elektrische und Kommunikationsleitungen einzubauen, insbesondere, wenn es schwierig oder zu kostenintensiv ist, den Boden zu durchpflügen oder mit einem Graben zu durchziehen, beispielsweise wenn Bodenhindernisse (zum Beispiel eine Straße, ein Bürgersteig, eine Zufahrt oder ein Gartenbau) sich entlang des Weges der Versorgungsleitung befinden und solche Techniken verhindern. Manche horizontalen Bohrtechnologien umfassen ein unterirdisches pneumatisches Bohren, ein Förderschneckenbohren, ein Nassbohren, ein horizontales Richtbohren (englisch: horizontal directional drilling, HDD), Bodenverdrängungsverfahren, ein Verwenden von Vortriebsbohrern und Mikrotunneln.
Der Vorgang des unterirdischen pneumatischen Bohrens umfasst das Starten eines pneumatischen Bohr-Durchstechungswerkzeugs, welches ein horizontales Bohrloch entlang eines geraden Wegs erzeugt, um einen Tunnel durch den Boden zu erzeugen. Eine Versorgungsleitung (zum Beispiel für Gas, Wasser, Elektrizität oder zur Kommunikation) kann sodann für einen unterirdischen Einbau durch den Tunnel zurückgezogen werden.
Ein konventionelles System und Verfahren zum unterirdischen pneumatischen Bohren kann mit Bezug auf die 1A, 1B und 1C verstanden werden. In einem Gebiet 10, wo eine neue unterirdische Versorgungsleitung zu installieren ist, werden die vorhandenen Versorgungsleitungen und ein Oberflächenhindernis 12 (zum Beispiel eine Straße), welches durch die neue Versorgungsleitung zu unterqueren ist, vermessen. Daraufhin wird ein Weg gewählt, entlang welchem eine unterirdische Bohrung oder ein unterirdischer Tunnel 14 für die neue Versorgungsleitung zu erzeugen ist. Sodann werden zwei Gruben auf den gegenüberliegenden Seiten des Hindernisses ausgehoben; eine Grube 16 an dem Anfang des Weges (die Eingangsgrube) und eine Grube 18 an dem Zielort des Weges (die Ausgangsgrube). Die Gruben 16, 18 sind groß genug, um ein Bohrwerkzeug 20 aufzunehmen und es einem Benutzer zu ermöglichen, zu arbeiten. Die Gruben sind auch tief genug, so dass, wenn das Bohrwerkzeug 20 den Tunnel 14 erzeugt, die Oberfläche des Bodens darüber unbeeinflusst bleibt.
Das Bohrwerkzeug 20, das am besten in 1C gezeigt ist, ist eine gut bekannte Vorrichtung und umfasst ein pneumatisch betriebenes Bohrwerkzeug, das durch Erde, Stein usw. schneidet. Das Bohrwerkzeug 20 ist mit einer Zufuhr von Druckluft mittels einer Luftzuführleitung 22 verbunden. Ein Führungswerkzeug 24 und eine Zielvorrichtung 26 (die beide in 1B gezeigt sind) werden verwendet, um das Bohrwerkzeug entlang des gewünschten Weges und in Richtung des beabsichtigten Ziels auszurichten. Das Bohrwerkzeug 20 wird daraufhin aktiviert und es fährt fort, den Tunnel 14 auszuheben, wobei es durch die Wand der Eingangsgrube fortschreitet und wobei die Luftzuführleitung 22 hinter ihm folgt. Sobald das Bohrwerkzeug 20 über das Führungswerkzeug 24 hinaus fortgefahren ist, wird der Ort des Bohrwerkzeugs 20 durch den Boden hindurch mit einem Radiofrequenzempfänger verfolgt, welcher ein Radiosignal detektiert, das durch einen Radiotransmitter erzeugt wird, welcher in das Bohrwerkzeug eingebaut ist.
Wenn das Bohrwerkzeug 20 den Zielort erreicht, hat es den Tunnel 14 vervollständigt, durch welchen die neue Versorgungsleitung zwischen der Eingangsgrube 16 und der Ausgangsgrube 18 und unterhalb des Oberflächenhindernisses 12 verlaufen kann. Das Bohrwerkzeug 20 wird sodann von der Luftzuführleitung 22 entfernt. Die Versorgungsleitung wird daraufhin mit der Luftzuführleitung 22 verbunden (indem beispielsweise die Versorgungsleitung an die Leitung 22 geklebt wird), und die Leitung 22 und die Versorgungsleitung werden zusammen durch den Tunnel zurückgezogen, womit die Versorgungsleitung unterirdisch eingebaut wird.
Unterirdisches pneumatisches Bohren hat jedoch Nachteile, welche in Schwierigkeiten beim Vervollständigen einer Bohrung für eine unterirdische Versorgungsleitung resultieren können. Beispielsweise ist das Bohrwerkzeug nicht lenkbar und sobald es das Führungswerkzeug verlassen hat, hat der Benutzer nicht länger die Kontrolle über die Trajektorie des Bohrwerkzeugs. Folglich kann das Bohrwerkzeug von dem gewünschten Weg durch Steine und beispielsweise verschiedene Erddichten abgelenkt werden. Sogar geringere Ablenkungen können über lange Strecke bedeutsame Abweichungen von dem gewünschten Pfad bewirken. Als Folge könnte das Bohrwerkzeug unbeabsichtigerweise den Weg von anderen bereits vorhandenen unterirdischen Leitungen durchkreuzen. Daher und unbeschadet der Tatsache, dass vorhandene unterirdische Versorgungsleitungen lokalisiert werden und von der Erdoberfläche aus markiert werden, bevor das pneumatische Bohren unterirdisch ausgeführt wird, ist es möglich, dass das Bohrwerkzeug durch eine vorhandene Versorgungsleitung tunneln kann, beispielsweis eine sanitäre Abwasserleitung, ohne dass es der Benutzer weiß. Wenn dann die neue Versorgungsleitung installiert wird, würde sie gerade durch die vorhandene Abwasserleitung verlaufen. In solch einem Fall wird eine Durchbohrung erzeugt, das heißt, ein Durchkreuzen von zwei oder mehr unterirdischen Leitungen.
Eine bedeutsame Sorge für die Industrie des unterirdischen Einbaus von Leitungen ist, unabhängig von dem verwendeten horizontalen Bohrvorgang, das unbewusste Tunneln durch eine Abwasserleitung und das darauf folgende Verlegen einer Versorgungsleitung, wie zum Beispiel einer Erdgasrohrleitung oder einer Stromleitung, durch die Abwasserleitung. Die durchbohrte Versorgungsleitung kann für Monate oder Jahre am Ort verbleiben, bevor sich ein Stau in der Abwasserleitung entwickelt. In dem darauffolgenden Vorgang des Freimachens der Abwasserleitung kann die Versorgungsleitung durchtrennt, gebrochen oder in anderer Weise durch einen Erdbohrer oder ein anderes Werkzeug oder eine andere Maschine beschädigt werden, welches zum Freiräumen der Abwasserleitung verwendet wird. Irgendein entstehender Schaden an der durchbohrten Versorgungsleitung kann zu einem katastrophalen Defekt führen, beispielsweise zu einer Explosion, wenn die durchbohrte Versorgungsleitung eine Luftleitung ist, oder zu Verletzungen des Benutzers der Abwasserleitungssäuberungsmaschine, wenn die durchbohrte Versorgungsleitung eine Stromleitung ist, oder zu Unterbrechungen von Dienstleistungen, wenn die durchbohrte Versorgungsleitung beispielsweise eine Kommunikationsleitung ist.
KURZFASSUNG
Dieser Abschnitt bietet eine allgemeine Kurzfassung der Offenbarung und ist keine vollständige Offenbarung von ihrem gesamten Umfang oder von allen ihren Eigenschaften.
Die Offenbarung ist im Wesentlichen auf ein Inspektionssystem und ein -verfahren zur Verwendung in der Branche des Einbaus unterirdischer Leitungen gerichtet, und insbesondere auf unterirdische Bohranwendungen. Das Inspektionssystem umfasst im Wesentlichen einen Sensor, einen Sensorträger und eine Ausgabevorrichtung. Der Sensor wird verwendet, um Inspektionsdaten bezüglich des Zustandes des Tunnels zu erhalten, der durch ein Bohrwerkzeug erzeugt wird, welches mit einem Rückholmechanismus verbunden ist. Der Sensorträger ist dazu gestaltet, den Sensor aufzunehmen und eine Verbindung mit dem Rückholmechanismus einzugehen, um den Sensor durch den Tunnel zu transportieren. Die Ausgabevorrichtung erhält ein Ausgabesignal von dem Sensor, welches den Inspektionsdaten entspricht, und präsentiert dieses einem Benutzer zur Interpretation und/oder dokumentiert die Inspektionsdaten in anderer Weise und/oder zeichnet diese in anderer Weise auf.
Gemäß einem beispielhaften Aspekt ist die Offenbarung auf ein visuelles Inspektionssystem und -verfahren zur Verwendung in unterirdischen Bohranwendungen gerichtet, um dabei zu helfen, Durchbohrungen von Versorgungsleitungen zu vermeiden. Das visuelle Inspektionssystem umfasst eine kleine Kamera, die dazu eingerichtet ist, durch den Tunnel bewegt zu werden, der in einer unterirdischen pneumatischen Bohranwendung erzeugt wird, bevor eine neue Versorgungsleitung verlegt wird. Während die Kamera durch den Tunnel läuft, kann ein Benutzer Echtzeitbilder (beispielsweise Standbilder und/oder Videos) des Tunnels auf einer Bildschirmvorrichtung sehen und kann eine visuelle Inspektion des Tunnels vornehmen, um zu bestimmen, ob eine andere, bereits vorhandene Versorgungsleitung, beispielsweise eine sanitäre Abwasserleitung, während dem Bohrbetrieb durchbrochen worden ist. Hierdurch wird die Gefahr von durchkreuzten Bohrungen beträchtlich reduziert. Zusätzlich können selbstverständlich die Inspektionsbilder aufgezeichnet werden, um den unterirdischen Bohrvorgang zu dokumentieren und um zu dokumentieren, dass keine Durchbohrungen erzeugt worden sind, dass keine unterirdischen Leitungen beschädigt worden sind und/oder dass keine anderen Hindernisse in dem Weg des Tunnels vorhanden gewesen sind.
Das visuelle Inspektionssystem wird so offenbart, dass es eine Kamera, einen Bildschirm und ein Kameragestänge umfasst. Das Kameragestänge umfasst einen Rahmen, eine Kameraverbindungsklemme, eine Kameraführung und ein Verbindungsanschlussstück, welche das Kameragestänge für eine Verbindung mit einem Ende einer Luftleitung, einer Versorgungsleitung und/oder einer Bohrspitze anpasst.
Ein Verfahren gemäß der Offenbarung zum visuellen Inspizieren einer Untergrundbohrung hinsichtlich eventueller Durchbohrungen umfasst das Erzeugen eines unterirdischen Tunnels für eine Versorgungsleitung unter Verwendung eines Bohrwerkzeuges, das Lösen des Bohrwerkzeuges von einer Luftzuführleitung, das Befestigen einer Kamera an der Luftzuführleitung mittels eines Kameragestänges, das Ziehen der Luftzuführleitung und der Kamera durch den Tunnel, das visuelle Inspizieren des Tunnels, das Trennen der Luftzuführleitung von dem Kameragestänge, das Befestigen einer Versorgungsleitung mit dem Kameragestänge und das Ziehen des Kameragestänges und der Versorgungsleitung durch den Tunnel.
Ein weiteres Verfahren gemäß der Offenbarung zum visuellen Inspizieren einer unterirdischen Bohrung hinsichtlich eventueller Durchbohrungen umfasst das Erzeugen eines unterirdischen Tunnels für eine Versorgungsleitung unter Verwendung einer Bohrspitze, das Befestigen einer Kamera mit der Bohrspitze mittels eines Kameragestänges, das Ziehen der Bohrspitze und der Kamera durch den Tunnel, das visuelle Inspizieren des Tunnels, das Trennen der Bohrspitze von dem Kameragestänge, das Befestigen einer Versorgungsleitung mit dem Kameragestänge und das Ziehen des Kameragestänges und der Versorgungsleitung durch den Tunnel.
Weitere Anwendungsgebiete werden von der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung und spezielle Beispiele in dieser Kurzfassung dienen allein dem Zweck der Illustration und sollen nicht den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschränken. Beispielsweise kann eine Vielzahl verschiedener Sensortechnologien in dem Inspektionssystem verwendet werden, zusätzlich zu einer Kamera, welche Inspektionsdaten in Form von sichtbaren Bildern aufnimmt. Andere Sensoren, die alternativ verwendet werden könnten, sind beispielsweise passive Sensoren wie Berührungssensoren, Infrarotsensoren und Dampfsensoren, oder aktive Sensoren wie Schallmessgeräte, Radargeräte und Laser. Als Folge können die unterirdischen Tunnel im Hinblick auf andere Missstände zusätzlich zu Durchbohrungen untersucht werden.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen allein illustrativen Zwecken von ausgewählten Ausführungsformen und nicht aller möglichen Umsetzungen und sie sollen nicht den Umfang der vorliegenden Offenbarung beschränken.
1A, 1B und 1C veranschaulichen ein herkömmliches System und ein herkömmliches Verfahren für unterirdisches pneumatisches Bohren.
2 ist eine Perspektivansicht eines Inspektionssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei das Inspektionssystem ein Kameragestänge umfasst.
3 zeigt eine Perspektivansicht des Kameragestänges von 2, umfassend ein Verbindungsanschlussstück und Adapter zum Koppeln des Verbindungsanschlussstücks mit einer Luftzuführleitung, einer Bohrspitze und/oder einer Versorgungsleitung.
4 ist eine perspektivische teilweise Explosionsdarstellung von einem Bereich des Kameragestänges aus 2.
5 zeigt eine perspektivische Vorderansicht in teilweisem Querschnitt von einem Bereich des Kameragestänges aus 2, umfassend das Verbindungsanschlussstück und den Adapter zum Koppeln des Verbindungsanschlussstücks mit einer Luftzuführleitung.
6A und 6B zeigen eine perspektivische Vorder- beziehungsweise Rückansicht des Kameragestänges aus 2, umfassend eine Kameraführung und eine Kamera.
7A und 7B sind perspektivische Rückansichten eines Bereichs des Kameragestänges von 2, umfassend eine Kameraverbindungsklemme, die in einer geschlossenen Position beziehungsweise in einer offenen Position gezeigt ist.
7C zeigt eine Querschnittsansicht der Kameraverbindungsklemme entlang einer in 7A gezeigten Linie 7C-7C.
8A, 8B und 8C sind schematische Diagramme, die ein Verfahren zum Verwenden eines visuellen Inspektionssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit dem unterirdischen pneumatischen Bohren veranschaulichen.
9A, 9B und 9C sind schematische Diagramme, die ein Verfahren zum Verwenden eines visuellen Inspektionssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit horizontalem Richtbohren veranschaulichen.
10 zeigt eine Perspektivansicht eines Teils einer alternativen Ausführungsform eines visuellen Inspektionssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei das Inspektionssystem ein Kameragestänge aufweist.
11 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Kameragestänges aus 10.
12 zeigt eine perspektivische Vorderansicht in teilweisem Querschnitt eines Teils des Kameragestänges aus 10, umfassend ein Verbindungsanschlussstück und einen Adapter zum Koppeln des Verbindungsanschlussstücks mit einer Luftzuführleitung.
13A und 13B zeigen eine perspektivische Vorder- beziehungsweise Rückansicht des Kameragestänges aus 10, umfassend eine Kameraführung und eine Kamera.
14 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, die einen Teil des Kameragestänges aus 10 zeigt, umfassend eine Kameraverbindungsklemme.
15 ist eine Perspektivansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform eines visuellen Inspektionssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei das Inspektionssystem ein Kameragestänge mit Führungsabstreifern umfasst.
16 ist eine Querschnittsansicht des Kameragestänges aus 15 entlang einer in 15 gezeigten Linie 16-16.
Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen über die mehreren Ansichten der Zeichnungen hinweg gleiche Teile.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Beispielhafte Ausführungsformen werden bereitgestellt, so dass diese Offenbarung gründlich sein wird und dem Fachmann den Umfang vollständig vermitteln wird. Zahlreiche verschiedene Details werden festgelegt, wie Beispiele von speziellen Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu vermitteln. Es wird dem Fachmann verständlich sein, dass spezielle Details nicht eingesetzt werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen umgesetzt sein können und dass keine hiervon als Beschränkung des Umfangs der Offenbarung verstanden werden sollte. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen werden gut bekannte Vorgänge, gut bekannte Vorrichtungsstrukturen und gut bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben. Beispielhafte Ausführungsformen werden nun vollständiger mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Ein Inspektionssystem und -verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung ist in breiter Weise für die Verwendung in der Branche des Einbaus von unterirdischen Leitungen verwendbar und insbesondere bei unterirdischen Bohrvorgängen, die zum Einbau von unterirdischen Versorgungsleitungen benutzt werden.
Das Inspektionssystem umfasst im Wesentlichen einen Sensor, einen Sensorträger und eine Ausgabevorrichtung. Der Sensor wird verwendet, um Inspektionsdaten bezüglich des Zustands des Tunnels zu erhalten, der durch den unterirdischen Bohrvorgang erzeugt wird. Irgendeine einer Vielzahl verschiedener Sensortechnologien kann in dem Inspektionssystem verwendet werden, beispielsweise eine Kamera, die sichtbare Bilder von dem Tunnel aufnimmt, sowie passive Sensoren, wie Berührungssensoren, die physisch Merkmale des Tunnels detektieren können, Infrarotsensoren, die Infrarotbilder des Tunnels aufnehmen können oder Dampfsensoren, die das Vorhandensein von flüchtigen organischen Stoffen (englisch: volatile organic compounds, VOCs) oder anderer Gas in dem Tunnel messen können, oder aktive Sensoren, wie Schallmessgeräte, Radargeräte und Laser, welche Eigenschaften des Tunnels messen können.
Der Sensorträger ist dazu gestaltet, den Sensor aufzunehmen und mit Mitteln zum Transportieren des Sensors durch den Tunnel eine Verbindung einzugehen.
Die Ausgabevorrichtung empfängt ein Ausgabesignal von dem Sensor, welches den Inspektionsdaten entspricht, und präsentiert dieses einem Benutzer für eine Interpretation und/oder dokumentiert die Inspektion und/oder erzeugt eine Aufzeichnung der Inspektion. Zusätzlich kann die Ausgabevorrichtung eine Benutzerschnittstelle umfassen, welche es einem Benutzer ermöglicht, eine Benutzereingabe einer Aufzeichnung der Inspektion hinzuzufügen, beispielsweise Notizen, Kommentare und Ähnliches. Die Benutzereingabe kann irgendeine einer Vielzahl von Formen annehmen, umfassend handgeschriebenen Text, Ton, Zeitmarken oder Lesezeichen, um einige zu nennen. Zusätzlich kann die Ausgabevorrichtung dazu eingerichtet sein, eine Aufzeichnung der Inspektion zu senden oder zu übertragen, so dass auf sie durch bestimmte Empfänger zugreifbar ist, umfassend durch eine Datenbank des Benutzers, durch lokale städtische Einrichtungen, durch Verwaltungsämter, durch Versorgerunternehmen, durch andere Vertragsfirmen und durch Grundstückseigentümer.
Bei einem beispielhaften Aspekt der Offenbarung ist ein visuelles Inspektionssystem und -verfahren zur Verwendung bei unterirdischen pneumatischen Bohrungen vorgesehen, um dabei zu helfen, ein Durchbohren von Versorgungsleitungen zu vermeiden. Es wird nun Bezug auf 2 genommen, wo ein visuelles Inspektionssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung im Wesentlichen mit 100 gekennzeichnet wird. Das visuelle Inspektionssystem 100 umfasst eine Inspektionskamera 102, welche dazu eingerichtet ist, durch einen Tunnel bewegt zu werden, der in einem unterirdischen pneumatischen Bohrvorgang erzeugt wird, bevor eine neue Versorgungsleitung verlegt wird. Während die Kamera 102 durch den Tunnel verläuft, kann ein Benutzer ein Echtzeitbild des Tunnels auf einer Bildschirmvorrichtung 104 sehen und kann eine visuelle Inspektion des Tunnels vornehmen, um zu bestimmen, ob eine andere, bereits vorhandene Versorgungsleitung, beispielsweise eine sanitäre Abwasserleitung, während dem Bohrbetrieb durchbrochen worden ist. Dadurch kann die Gefahr von Durchbohrungen wesentlich reduziert werden. Ein Kamerakabel 106, das auch als ein Druckkabel oder eine Druckstange bezeichnet wird, verbindet die Kamera 102 über ein Schnittstellenkabel 107 mit dem Bildschirm 104. Das Schnittstellenkabel hat ein erstes Ende 107a, welches mit dem Bildschirm 104 verbunden ist, und ein zweites Ende 107b gegenüber dem ersten Ende 107a, welches mit dem Kamerakabel 106 unter Verwendung von beispielsweise einem Kabelverbinder (nicht dargestellt) verbunden ist. Das Schnittstellenkabel 107 kann auf einer Trommel (nicht dargestellt) gelagert sein, um die Länge des Schnittstellenkabels 107 aufzubewahren und die Größe des Durchhängens des Schnittstellenkabels 107 einzustellen, während die Kamera 102 den Tunnel durchquert.
Eine geeignete Inspektionskamera zur Verwendung mit einem visuellen Inspektionssystem der vorliegenden Offenbarung ist verfügbar von der Ridge Tool Company aus Elyria, Ohio, beispielsweise eine der SeeSnake^®-Entwässerungs- und Abwasser-Inspektionskameras und Kabeltrommeln. Die Ausgabe von der Kamera kann Standbilder und/oder Videos umfassen. Zusätzlich ist eine geeignete Anzeigevorrichtung zum Darstellen und/oder Aufzeichnen der Ausgabe von der Kamera ebenfalls verfügbar von der Ridge Tool Company, wie zum Beispiel die SeeSnake^®-Bildschirme und -rekorder. Weiterhin kann das Objektiv der Kamera verändert werden, um den Sichtwinkel und/oder das Sichtfeld der Kamera zu ändern. Beispielsweise kann eine „Fischaugenlinse” eingesetzt werden, so dass die Wände einer Bohrung in Umfangsrichtung zu der Kamera innerhalb des Sichtfelds der Kamera aufgenommen werden. Zusätzlich können die Inspektionsbilder aufgezeichnet und/oder in anderer Weise gespeichert werden, um den unterirdischen Bohrvorgang zu dokumentieren und zu dokumentieren, dass keine Durchbohrungen erzeugt worden sind, dass keine unterirdischen Leitungen beschädigt worden sind und/oder dass keine anderen Hindernisse im Weg des Tunnels vorhanden gewesen sind.
Das visuelle Inspektionssystem 100 umfasst weiterhin eine Leine 108 und ein Kameragestänge 110, welche eine Kameraverbindungsklemme 112, eine Kameraführung 114, einen Rahmen 116 mit einem flexiblen Teil (zum Beispiel einem Draht oder Seil) und ein Verbindungsanschlussstück 118 aufweist. Das Verbindungsanschlussstück 118 ist dazu gestaltet, eine Verbindung mit einem Gewindeadapter 120 oder einer Augenschraube 122 einzugehen, welche in dem System 100 enthalten sein kann. Mit kurzem Bezug auf die 8B, 8C, 9B und 9C passt das Verbindungsanschlussstück 118 das System 100 an für eine Verbindung mit beispielsweise einem passenden Anschlussstück 124, das in entsprechender Weise mit einem Ende der Luftzuführleitung 22 (gezeigt in 8B) verbunden ist. Zusätzlich kann die Luftzuführleitung 22 von dem passenden Anschlussstück 124 getrennt sein und eine Versorgungsleitung 128 kann mit dem passenden Anschlussstück 124 (gezeigt in 8C) verbunden sein. Das Verbindungsanschlussstück 118 passt das System 100 an für eine Verbindung mit beispielsweise einer Schwenkkupplung 130, welche in entsprechender Weise mit einem Ende einer Bohrspitze 132 verbunden ist zur Verwendung bei horizontalem Richtbohren (gezeigt in 9B). Zusätzlich kann die Bohrspitze 132 von der Schwenkkupplung 130 getrennt werden und die Versorgungsleitung 128 kann mit der Schwenkkupplung 130 verbunden werden (gezeigt in 9C).
Mit Bezug auf die 3, 4, 5, 6A, 6B, 7A, 7B und 7C können die Merkmale und der Aufbau einer beispielhaften Ausführungsform des Kameragestänges 110 verstanden werden. Das Kameragestänge 110 umfasst den Rahmen 116, welcher die Kameraverbindungsklemme 112 an einem Ende verbunden hat und das Verbindungsanschlussstück 118 an dem anderen Ende verbunden hat. Die Kameraführung 114 ist mit dem Rahmen 116 und der Kamera 102 verbunden und befindet sich zwischen den gegenüberliegenden Enden des Rahmens 116.
Der Rahmen 116 verbindet Komponenten des Kameragestänges 110 miteinander, umfassend die Kameraverbindungsklemme 112, die Kameraführung 114 und das Verbindungsanschlussstück 118, während er die Kameraverbindungsklemme 112 und das Verbindungsanschlussstück 118 in einem festen Abstand voneinander trennt, wenn beispielsweise das Kameragestänge 110 durch einen Tunnel gezogen wird. Die Flexibilität des Rahmens 116 ermöglicht, dass sich der Rahmen 116 in Folge von Kurven oder Biegungen in einem Tunnel biegt, anstelle eines Brechens oder dauerhaften Verformens. Der Rahmen 116 umfasst ein einzelnes flexibles Teil, welches ein erstes Segment 134, ein zweites Segment 136 und ein drittes Segment 138 umfasst. Das erste Segment 134 erstreckt sich von dem Verbindungsanschlussstück 118 durch die Kameraführung 114 und die Kameraverbindungsklemme 112 zu dem zweiten Segment 136. Das zweite Segment 136 bildet eine Schleife, die sich zwischen dem ersten Segment 134 und dem dritten Segment 138 erstreckt und diese verbindet. Das dritte Segment 138 erstreckt sich von dem zweiten Segment 136 durch die Kameraverbindungsklemme 112 und die Kameraführung 114 zu dem Verbindungsanschlussstück 118.
Die Leine 108 kann lösbar mit dem Kameragestänge 110 durch Verwenden eines Klemmmittels 139 befestigt sein (zum Beispiel eines Karabiners, einer Schnappfeder, eines Schnapphakens), welches an der Schleife einhakt, die durch das zweite Segment 136 des Rahmens 116 gebildet wird. Das lösbare Verbinden der Leine 108 mit dem Kameragestänge 110 ermöglicht es einem Benutzer, die Leine 108 zu entfernen, um das Kameragestänge 110 leichter handhabbar zu machen, und ermöglicht dem Benutzer, die Leine 108 durch eine andere Leine zu ersetzen. Die Leine 108 umfasst beispielsweise ein biegsames Seil oder eine biegsame Kordel, welche(s) sich mindestens so lang wie ein Tunnel erstreckt, der durch einen Bohrvorgang erzeugt wird, und welche vorzugsweise länger ist. Die Leine 108 wird genutzt, um die Kamera 102 und das Kameragestänge 110 zusammen mit einer neuen Versorgungsleitung zurück durch einen Tunnel zu ziehen, nachdem ein Inspektionsprozess abgeschlossen worden ist.
Wie in 5 gezeigt, erstrecken sich gegenüberliegende Enden 140 des einzelnen biegsamen Teils, welches den Rahmen 116 bildet, in entsprechende Öffnungen 141 in dem Verbindungsanschlussstück 118 und sind mit dem Verbindungsanschlussstück 118 befestigt, zum Beispiel durch Stellschrauben 142, die mit korrespondierenden Innengewinden 144 eingreifen, welche in dem Verbindunganschlussstück 118 gebildet sind. Wie in den 7A, 7B und 7C gezeigt, sind die Segmente 134, 138 des Rahmens 116 an dem Kameraverbindungsklemmmittel 112 befestigt, zum Beispiel durch Stellschrauben 146, die mit entsprechenden Innengewinden 148 eingreifen, die in dem Kameraverbindungsklemmmittel 112 gebildet sind. Es sollte klar sein, dass, obwohl der Rahmen bei dieser Ausführungsform ein einziges flexibles Teil umfasst, der Rahmen mehrere flexible Teile und/oder ein oder mehrere starre Teile (zum Beispiel Stangen) umfassen kann.
5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Verbindungsanschlussstücks 118. Das Verbindungsanschlussstück 118 ist eine im Wesentlichen zylindrisch geformte Komponente mit einem Durchmesser, der mindestens gleich groß wie der Durchmesser der Luftzuführleitung 22 ist und vorzugsweise gerade etwas größer als dieser ist. An einem ersten Ende 150 umfasst das Verbindungsanschlussstück 118 einen Verbindungsbereich 152, welcher ein Gewinde aufweist zum Eingreifen mit einem Bereich 154 mit Gewinde an dem Gewindeadapter 120 oder einem Bereich 156 mit Gewinde an der Augenschraube 122 (gezeigt in 3), womit ermöglicht wird, dass das Kameragestänge 110 mit der Luftzuführleitung 22, der Versorgungsleitung 128 und der Bohrspitze 132 leicht verbunden und davon leicht gelöst werden kann. Alternativ kann der Verbindungsbereich 152 eine Schnellverbindungsvorrichtung umfassen, die mit einer entsprechenden Schnellverbindungsvorrichtung an der Luftzuführleitung 22, der Versorgungsleitung 128 und/oder der Bohrspitze 132 eingreift. Eine äußere Fläche 158 des Verbindungsanschlussstücks 118 an dem ersten Ende 150 ist abgerundet oder zu einem geringfügig verkleinerten Durchmesser abgeschrägt. Dieses Merkmal ist vorgesehen, um die Gefahr von Materialabreibungen zu minimieren, das heißt vom Abkratzen der Wände einer Bohrung und dem Erzeugen einer Erdansammlung, während das visuelle Inspektionssystem während einem Inspektionsschritt durch den Tunnel gezogen wird.
An einem zweiten Ende 160 des Verbindungsanschlussstücks 118 gegenüber dem Verbindungsbereich 152 ist ein angeschrägter konischer Bereich 161 vorgesehen. Der konische Bereich 161 ist in dem Rahmen 116 zentriert und befindet sich direkt vor der Kamera 102. Die äußere Oberfläche des konischen Bereichs 161 ist reflektierend und der Winkel der Anschrägung des konischen Bereichs 161 ermöglicht eine seitliche visuelle Inspektion der Wände einer Bohrung relativ zu der Achse der Kamera 102. Dadurch kann ein Benutzer leicht die Wände einer Bohrung inspizieren, die ansonsten außerhalb des Sichtfelds einer Kameralinse 162 (gezeigt in den 6A und 6B) sein könnte, weil die Bilder innerhalb der Sicht der Kameralinse 162 als eine Reflexion auf dem konischen Bereich 161 des Verbindungsanschlussstücks 118 erscheinen. Der konische Bereich 161 minimiert auch die Gefahr von Materialabreibungen, wenn das Kameragestänge 110 zurück durch einen Tunnel gezogen wird, während sie eine neue Versorgungsleitung trägt. Ebenfalls enthalten in dem Verbindungsanschlussstück 118 ist ein Durchgang 164, der sich durch die Komponente von dem Verbindungsbereich 152 zu dem konischen Bereich 161 erstreckt. Wenn das Kameragestänge 110 mit der Luftzuführleitung 22 verbunden ist, ermöglicht der Durchgang 164, dass Stöße an Druckluft durch das Verbindunganschlussstück 118 geschossen werden, um eine mögliche Erdansammlung oder Geröll zu entfernen, welche an der Kamera 102 während des Inspektionsvorgangs hängenbleiben können, oder um einen lokalisierten Zusammenbruch eines Tunnels zu räumen, sollte dies eintreten.
Die 6A und 6B zeigen vergrößerte Ansichten der Kameraführung 114. Die Kameraführung 114 ist innerhalb des Rahmens 116 aufgenommen, wobei die Segmente 134, 138 des Rahmens 116 durch entsprechende Öffnungen 166 durch die Kameraführung 114 laufen. Die Kameraführung 114 wiederum nimmt die Kamera 102 auf und dient dem Orientieren und Ausrichten der Kamera 102 innerhalb des Rahmens 116. Zudem verhindert die Kameraführung 114, dass die Kamera 102 an einer Tunnelfläche entlangschleift, was wiederum hilft zu verhindern, dass sich Schmutz und/oder Geröll an der Kameralinse 162 ansammeln. Die Kamera 102 ist vorzugsweise innerhalb der Kameraführung 114 zentriert zwecks einer optimalen Positionierung zum Betrachten der Wände einer Bohrung, während eine Inspektion durchgeführt wird.
Die Kameraführung 114 kann in ihrer Position zwischen dem Verbindungsanschlussstück 118 und dem Kameraverbindungsklemmmittel 112 fixiert werden. Alternativ kann die Position der Kameraführung 114 eingestellt werden, beispielsweise indem sie entlang der Segmente 134, 138 des Rahmens 116 vor- und zurückgeschoben wird. In den 6A und 6B ist die Kameraführung 114 als im Wesentlichen zylindrisch gezeigt mit einem maximalen äußeren Durchmesser an ihrer Mitte 168 und mit einer Anschrägung nach innen von der Mitte 168 zu einem kleineren Durchmesser an ihren gegenüberliegenden Enden 170, 172. Der maximale äußere Durchmesser der Kameraführung 114 ist ungefähr gleich dem maximalen äußeren Durchmesser des Verbindungsanschlussstücks 118. Die angeschrägte Form von äußeren Flächen 174, 176 der Kameraführung 114 ermöglicht ein Bewegen innerhalb eines Tunnels in beide Richtungen, während die Gefahr von Materialabtragungen beschränkt wird. Die Form der Kameraführung 114 hilft, die Unversehrtheit einer Bohrung aufrechtzuerhalten, insbesondere während dem Inspektionsvorgang um die Kamera 102 herum.
Die Kameraführung 114 hat einen einstückigen Körper mit einem longitudinalen Schlitz 178, der sich radial durch einen Bereich der Kameraführung 114 erstreckt, und eine Öffnung 180, die sich longitudinal durch die Mitte der Kameraführung 114 erstreckt und die Kamera 102 aufnimmt. Die Kamera 102 wird mit der Kameraführung 114 unter Verwendung eines Befestigungsmittels, beispielsweise einer Schraube 182, befestigt, welche mit entsprechenden Innengewinden eingreift, die in einer Öffnung 184 angeordnet sind, welche sich durch die Kameraführung 114 senkrecht zu dem Schlitz 178 erstrecken. Weil der Schlitz 178 sich nicht radial durch die gesamte Kameraführung 114 erstreckt, womit die Kameraführung 114 in zwei Hälften geteilt würde, wird nur eine Schraube benötigt, um die Kameraführung 114 an der Kamera 102 zu befestigen. Der Innendurchmesser der Kameraführung 114 kann geringfügig größer sein als der äußere Durchmesser der Kamera 102, so dass die Kameraführung 114 leicht über die Kamera 102 geschoben werden kann. Eine Lücke liegt zwischen gegenüberliegenden Kanten 186 des Schlitzes 178 vor. Als Folge verringert ein Anziehen der Schraube 182 in die Öffnung 184 die Breite des Schlitzes 178 und bewirkt, dass die Kameraführung 114 an der Kamera 102 gehalten wird. Das Befestigen der Kamera 102 in dieser Weise verhindert ein Beschädigen der Kamera 102.
Mit Bezug auf die 7A, 7B und 7C werden vergrößerte Ansichten des Kameraverbindungsklemmmittels 112 gezeigt. Wenn das Kameraverbindungsklemmmittel 112 geschlossen ist, hat es eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einem angeschrägten konischen Bereich 188, der an jedem seiner gegenüberliegenden Enden 190, 192 gelegen ist. Das Kameraverbindungsklemmmittel 112 hat einen maximalen äußeren Durchmesser, welche ungefähr gleich dem maximalen äußeren Durchmesser des Verbindungsanschlussstücks 118 ist. Die angeschrägten konischen Bereiche 188 des Kameraverbindungsklemmmittels 112 ermöglichen, dass sich dieses in einem Tunnel in jede Richtung bewegen kann, während die Gefahr von Materialabtragungen beschränkt wird. Das Kameraverbindungsklemmmittel 112 enthält eine Mehrzahl von Öffnungen 194, die sich durch das Verbindungsklemmteil 112 der Kamera erstrecken und von denen jedes ein zugehöriges Segment der Segmente 134, 138 des Rahmens 116 aufnimmt. Wie zuvor dargelegt, werden die Segmente 134, 138 des Rahmens 116 mit dem Kameraverbindungsklemmmittel 112 durch beispielsweise Einstellschrauben 146 befestigt, welche mit den Innengewinden 148 in dem Kameraverbindungsklemmmittel 112 eingreifen.
Wie in den 7B und 7C gezeigt, enthält das Kameraverbindungsklemmmittel 112 einen inneren Kolben 196 und eine äußere Schale 198. Der innere Kolben 196 und die äußere Schale 198 können aus Plastik oder Metall (beispielsweise rostfreier Stahl) gebildet werden (beispielsweise durch maschinelles Bearbeiten oder Einspritzgießen). Der innere Kolben 196 wird an das Kamerakabel 106 geklemmt und die äußere Schale 198 wird an den inneren Kolben 196 geklemmt, um das Kamerakabel 106 an dem Kameraverbindungsklemmmittel 112 zu befestigen. Der innere Kolben 196 umfasst ein Paar von halbsphärischen Körperteilen 200, 202, die miteinander unter Verwendung von Befestigungsmitteln, wie zum Beispiel Schrauben 204, verbunden werden. Die Körperteile 200, 202 haben U-förmige Rillen 206, die sich longitudinal durch deren Mitten erstrecken, um das Kamerakabel 106 aufzunehmen, und Öffnungen 208, die an gegenüberliegenden Seiten der Rillen 206 angeordnet sind und von denen einige ein Gewinde haben zum Eingreifen mit den Schrauben 204. Die Körperteile 200, 202 haben ebenfalls U-förmige Rillen 210, die sich longitudinal durch einen äußeren Radius von diesen erstrecken, um die Segmente 134, 138 des Rahmens 116 aufzunehmen.
Die äußere Schale 198 enthält ein Paar an halbzylindrischen Körperteilen 212, 214, die relativ zueinander um ein Scharnier 216 schwenkbar sind und miteinander unter Verwendung eines Befestigungsmittels, beispielsweise Schrauben 218, verbunden sind. Die Körperteile 212, 214 haben U-förmige Rillen 220, die sich longitudinal durch deren Mitten erstrecken, um das Kamerakabel 106 aufzunehmen, sowie Öffnungen 222, die an gegenüberliegenden Seiten der Rillen 220 angeordnet sind und von denen einige ein Gewinde haben zum Eingreifen mit den Schrauben 218. Die Körperteile 212, 214 haben ebenfalls halbkugelförmige Taschen 224, die die Rillen 220 zweiteilen, um die halbsphärischen Körperteile 200, 202 aufzunehmen. Die Körperteile 212, 214 der äußeren Schale 198 enthalten Bereiche 226, die Öffnungen 227 definieren, welche einen Stift 228 zum Bilden des Scharniers 216 aufnehmen. Ein Ende des Stifts 228 kann gerändelt sein und der Rest des Stifts 228 kann verhältnismäßig glatt sein. Der glatte Bereich des Stifts 228 kann zuerst in die Öffnungen 227 eingesetzt werden, was eine Gleitpassung zwischen dem glatten Bereich des Stifts 228 und der Innenfläche der Öffnungen 227 ergibt. Nachdem der glatte Bereich des Stifts 228 in die Öffnungen 227 eingesetzt worden ist, kontaktiert sodann das gerändelte Ende die Innenflächen der Öffnungen 227, um eine Presspassung zu bewirken, welche den Stift 228 in den Öffnungen 227 hält.
Die äußere Schale 198 ist mit dem inneren Kolben 196 unter Verwendung von Schrauben 218 befestigt, welche mit entsprechenden Innengewinden eingreifen, welche in den Öffnungen 222 angeordnet sind, die in der äußeren Schale 198 gebildet sind. Wenn die äußere Schale 198 wie in den 7A und 7B geschlossen ist, formen die Taschen 224 eine einzige Tasche mit einem inneren Durchmesser, der größer ist als der äußere Durchmesser des inneren Kolbens 196. Eine Lücke 230 existiert zwischen gegenüberliegenden Kanten 232 der Körperteile 212, 214. Als Folge verringert ein Anziehen der Schrauben 218 in den Öffnungen 222 die Breite der Lücke 230 und klemmt die äußere Schale 198 an den inneren Kolben 196, was wiederum bewirkt, dass der innere Kolben 196 an dem Kamerakabel 106 klemmt. Zusätzlich verhindert das Eingreifen der Segmente 134, 138 des Rahmens 116 mit den entsprechenden Öffnungen 194 in den Kameraverbindungsklemmmitteln 112, dass die Kamera 102 sich um das Kamerakabel 106 dreht.
Die 8A, 8B und 8C zeigen ein beispielhaftes Verfahren zum Verwenden mit einem visuellen Inspektionssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wie in 8A gezeigt, erzeugt das Bohrwerkzeug 20 zunächst den Tunnel 14 für die neue Versorgungsleitung 128 unter Verwendung der gut bekannten unterirdischen pneumatischen Bohrtechnik. Nachdem der Tunnel 14 erzeugt worden ist, erstreckt sich das Bohrwerkzeug 20 von dem Tunnel 14 in eine Ausgangsgrube 18 hinein und die Luftzuführleitung 22 verbleibt im Tunnel. Wie in 8B gezeigt, wird das Bohrwerkzeug 20 von der Luftzuführleitung 22 entfernt und sodann wird das Kameragestänge 110 mit der daran befestigten Kamera 102 mittels des Gewindeadapters 120 an die Luftzuführleitung 22 verbunden. Die Luftzuführleitung 22 wird sodann zurück durch den Tunnel 14 gezogen, womit sie das Kameragestänge 110 und die Kamera 102 mit sich bringt, während sie aufgerollt wird. Die Luftzuführleitung 22 wird mit einer Geschwindigkeit aufgerollt, die es einem Benutzer des Systems 100 ermöglicht, die Bohrung durch Betrachten der Ausgabe von der Kamera 102 auf der Anzeigevorrichtung 104 zu inspizieren. Dadurch kann der Benutzer bestimmen, ob das Bohrwerkzeug 20 durch vorhandene unterirdische Versorgungsleitungen, wie zum Beispiel eine sanitäre Abwasserleitung, gebohrt hat und die Gefahr einer Durchbohrung erzeugt hat. Nachdem die Luftzuführleitung 22 entnommen worden ist und die Kamera 102 durch die gesamte Länge des Tunnels 14 gelaufen ist, wird die Luftzuführleitung 22 von dem Gewindeadapter 120 getrennt. Falls der Benutzer bestimmt, dass es keine Gefahr von Durchbohrungen gibt, wird das passende Anschlussstück 124, das mit der neuen Versorgungsleitung 128 verbunden ist, mit dem Gewindeadapter 120 verbunden, wie in 8C gezeigt. Schließlich wird die Leine 108 verwendet, um das Kameragestänge 110 und die verbundene Versorgungsleitung 128 zurück durch den Tunnel 14 zu ziehen, um den Einbau der neuen Versorgungsleitung 128 zu bewirken.
Die 9A, 9B und 9C zeigen ein weiteres beispielhaftes Verfahren zur Verwendung eines visuellen Inspektionssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wie in 9A gezeigt, erzeugt das Bohrwerkzeug 20 zunächst den Tunnel 14 für die neue Versorgungsleitung 128 unter Verwendung einer gut bekannten horizontalen Richtbohrtechnik. Beispielsweise kann ein Bohrer (nicht dargestellt) die Bohrspitze 132 unter Verwendung von Bohrgestängen 234 rotieren und zusätzliche der Bohrgestänge 234 können ergänzt werden, während die Bohrspitze 132 damit fortfährt, den Tunnel 14 zu graben. Nachdem der Tunnel 14 erzeugt worden ist, erstreckt sich die Bohrspitze 132 aus dem Tunnel 14 in die Ausgangsgrube 18 hinein und die Bohrgestänge 234 verbleiben in dem Tunnel. Wie in 9B dargestellt, wird das Kameragestänge 110 mit der daran befestigten Kamera 102 mittels der Augenschraube 122 und der Schwenkkupplung 130 an die Bohrspitze 132 angebracht. Die Bohrgestänge 234 werden sodann zurück durch den Tunnel 14 gezogen, wobei sie die Bohrspitze 132, das Kameragestänge 110 und die Kamera 102 mit sich bringen, während sie eingezogen werden. Die Bohrgestänge 234 werden mit einer Geschwindigkeit zurückgezogen, die es einem Benutzer des Systems 110 ermöglicht, die Bohrung durch Betrachten der Ausgabe von der Kamera 102 auf der Anzeigevorrichtung 104 zu inspizieren. Dadurch kann der Benutzer bestimmen, ob die Bohrspitze 132 durch vorhandene unterirdische Versorgungsleitungen gebohrt hat, womit die Gefahr einer Durchbohrung erzeugt würde. Nachdem die Bohrgestänge 234 entnommen worden sind und die Kamera 102 durch die gesamte Länge des Tunnels 14 gelaufen ist, wird die Bohrspitze 132 von der Schwenkkupplung 130 getrennt. Falls der Benutzer ermittelt, dass es keine Gefahr von Durchbohrungen gibt, wird die neue Versorgungsleitung 128 mit der Schwenkkupplung 130 verbunden, wie in 9C gezeigt. Schließlich wird die Leine 108 verwendet, um das Kameragestänge 110 und die verbundene Versorgungsleitung 128 zurück durch den Tunnel 14 zu ziehen, um die Installation der neuen Versorgungsleitung 128 zu bewirken.
Mit Bezug nun auf 10 wird eine alternative Ausführungsform eines visuellen Inspektionssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung im Wesentlichen mit 300 gekennzeichnet. Das visuelle Inspektionssystem 300 umfasst die Kamera 102, die Anzeigevorrichtung 104, das Kamerakabel 106, die Leine 108 und ein Kameragestänge 302 umfassend ein Kameraverbindungsklemmmittel 304, eine Kameraführung 306, einen Rahmen 308 und ein Verbindungsanschlussstück 310. Das Verbindungsanschlussstück 310 ist dazu gestaltet, eine Verbindung mit dem Gewindeadapter 120 (wie dargestellt) oder mit der Augenschraube 122 (gezeigt in 2) einzugehen, welche in dem System 300 enthalten sein können. Das Verbindungsanschlussstück 310 passt das System 300 für ein Verbinden mit beispielsweise der Luftzuführleitung 22, der Versorgungsleitung 128 und/oder der Bohrspitze 132 an (gezeigt in den 8A, 8B, 8C, 9A, 9B und 9C).
Das Kameraverbindungsklemmmittel 304 wird mit einem Ende des Rahmens 308 verbunden und das Verbindungsanschlussstück 310 wird mit dem anderen Ende davon verbunden. Die Kameraführung 306 wird mit dem Rahmen 308 verbunden und befindet sich zwischen den gegenüber liegenden Enden des Rahmens 308. Der Rahmen 308 hält das Kameraverbindungsklemmmittel 304 und das Verbindungsanschlussstück 310 in einem festen Abstand voneinander getrennt. Der Rahmen 308 umfasst eine Mehrzahl von geraden, starren Stangenteilen 312. Wie in 12 gezeigt, werden die Stangenteile 312 an dem Verbindungsanschlussstück 310 befestigt durch beispielsweise Außengewinde 314, die an den Enden der Stangenteile 312 gebildet sind und mit entsprechenden Innengewinden 316 eingreifen, die in dem Verbindungsanschlussstück 310 gebildet sind. Wie in den 11 und 14 gezeigt, enthalten die gegenüber liegenden Enden der Stangenteile 312 L-förmige Bereiche 318, die die Stangenteile 312 innerhalb der Kameraverbindungsklemmmittel 304 halten, wobei die Enden der Stangenteile 312 sich sandwichartig zwischen einem Paar an Körperteilen 320, 322 befinden, welche in dem Kameraverbindungsklemmmittel 304 enthalten sind.
12 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Verbindungsanschlussstücks 310. Das Verbindungsanschlussstück 310 ist eine im Wesentlichen zylindrisch geformte Komponente mit einem Durchmesser, der mindestens gleich groß wie, und vorzugsweise gerade etwas größer als, der Durchmesser der Luftzuführleitung 22 ist. An einem ersten Ende 324 umfasst das Verbindungsanschlussstück 310 einen Verbindungsbereich 326, welcher ein Gewinde hat zum Eingreifen mit einem Gewindebereich 154 an dem Gewindeadapter 120 oder mit dem Gewindebereich 156 an der Augenschraube 122 (gezeigt in 3), was ermöglicht, dass das Kameragestänge 302 leicht mit der Luftzuführleitung 22, der Versorgungsleitung 128 und der Bohrspitze 132 verbunden werden kann und leicht von diesen gelöst werden kann. Alternativ kann der Verbindungsbereich 326 eine Schnellverbindungsvorrichtung umfassen, welche mit einer entsprechenden Schnellverbindungsvorrichtung an der Luftzuführleitung 22, der Versorgungsleitung 128 und/oder der Bohrspitze 132 eingreift. Eine äußere Oberfläche 328 an dem Verbindungsanschlussstück 310 an dem ersten Ende 324 ist abgerundet oder zu einem geringfügig reduzierten Durchmesser angeschrägt, um die Gefahr von Materialabtragungen zu minimieren.
An einem zweiten Ende 330 des Verbindungsanschlussstücks 310 gegenüber dem Verbindungsbereich 326 ist ein angeschrägter konischer Bereich 332 enthalten. Der konische Bereich 332 ist in dem Rahmen 308 zentriert und befindet sich direkt vor der Kamera 102. Die äußere Oberfläche des konischen Bereichs 332 ist reflektierend und der Winkel der Anschrägung des konischen Bereichs 332 ermöglicht eine seitliche visuelle Inspektion der Wände einer Bohrung relativ zu der Achse der Kamera 102. Dadurch kann ein Benutzer leicht die Wände einer Bohrung inspizieren, welche ansonsten außerhalb des Sichtfelds der Kameralinse 162 (gezeigt in den 13A und 13B) sein könnten, da die Bilder innerhalb der Sicht der Kameralinse 162 als eine Reflektion auf dem konischen Bereich 332 des Verbindungsanschlussstücks 310 erscheinen. Der konische Bereich 332 minimiert auch die Gefahr von Materialabtragungen, wenn das Kameragestänge 302 zurück durch einen Tunnel gezogen wird, während sie eine neue Versorgungsleitung trägt. Zusätzlich enthalten in dem Verbindungsanschlussstück 310 ist ein Durchgang 334, der sich durch die Komponente von dem Verbindungsbereich 326 zu dem konischen Bereich 332 erstreckt. Wenn das Kameragestänge 302 mit der Luftzuführleitung 22 verbunden wird, ermöglicht der Durchgang 334, dass Stöße von Druckluft durch das Verbindungsanschlussstück 310 geschossen werden, um eine mögliche Ansammlung von Erde oder Geröll zu entfernen, welche an der Kamera 102 während dem Inspektionsvorgang anhaften könnte, oder um einen lokalen Zusammenbruch eines Tunnels zu räumen, sollte dies eintreten.
Die 13A und 13B zeigen vergrößerte Ansichten der Kameraführung 306. Die Kameraführung 306 ist innerhalb des Rahmens 308 aufgenommen, wobei die Stangenteile 312 durch entsprechende Öffnungen 336 durch die Kameraführung 306 laufen. Die Kameraführung 306 wiederum nimmt die Kamera 102 auf und dient dem Orientieren und Ausrichten der Kamera 102 innerhalb des Rahmens 308. Zusätzlich verhindert die Kameraführung 306, dass die Kamera 102 entlang einer Tunnelfläche schleift, was wiederum dabei hilft, ein Ansammeln von Schmutz und/oder Geröll an der Kameralinse 162 zu vermeiden. Vorzugsweise ist die Kamera 102 innerhalb der Kameraführung 306 zentriert für ein optimales Positionieren zum Betrachten der Wände einer Bohrung, während die Inspektion durchgeführt wird. Die Kameraführung 306 kann in ihrer Position zwischen dem Verbindungsanschlussstück 310 und dem Kameraverbindungsklemmmittel 304 fixiert werden. Alternativ kann die Position der Kameraführung 306 einstellbar sein, beispielsweise indem sie entlang der Stangenteile 312 vor- und zurückgeschoben wird. In den 13A und 13B ist die Kameraführung 306 als im Wesentlichen zylindrisch an einem maximalen äußeren Durchmesser an ihrem Mittelpunkt 338 gezeigt, und mit einer Anschrägung nach innen von dem Mittelpunkt 338 aus zu einem kleineren Durchmesser an ihren gegenüber liegenden Enden 340, 342. Der maximale äußere Durchmesser der Kameraführung 306 ist ungefähr gleich dem maximalen äußeren Durchmesser des Verbindungsanschlussstücks 310. Die angeschrägte Form der äußeren Flächen 344, 346 der Kameraführung 306 ermöglichen ihr, innerhalb eines Tunnels sich in beide Richtungen zu bewegen, während die Gefahr von Materialabtragungen beschränkt wird. Die Form der Kameraführung 306 hilft dabei, die Integrität einer Bohrung, insbesondere um die Kamera 102 herum, während dem Inspektionsvorgang intakt zu halten.
Die Kameraführung 306 hat einen einstückigen Körper mit einer Öffnung 348, die sich longitudinal durch die Kameraführung 306 erstreckt und die Kamera 102 aufnimmt. Die Kamera 102 wird mit der Kameraführung 306 unter Verwendung eines Befestigungsmittels befestigt, beispielsweise mittels einer Einstellschraube 350, die mit einem entsprechenden Innengewinde eingreift, das in einer Öffnung 352 angeordnet ist, welche in der Kameraführung 306 gebildet ist.
Mit Bezug auf 14 ist eine vergrößerte Ansicht des Kameraverbindungsklemmmittels 304 gezeigt. Wie oben dargelegt, enthält das Kameraverbindungsklemmmittel 304 die Körperteile 320, 322, welche die L-förmigen Bereiche 318 der Stangenteile 312 sandwichartig umgeben, um diese innerhalb des Kameraverbindungsklemmmittels 304 zu halten. Zusammengebaut hat das Kameraverbindungsklemmmittel 304 eine im Wesentlichen zylindrische Form mit jeweils einem angeschrägten konischen Bereich 354 an jedem von dessen gegenüber liegenden Enden. Das Kameraverbindungsklemmmittel 304 hat einen maximalen äußeren Durchmesser, der ungefähr gleich dem maximalen äußeren Durchmesser des Verbindungsanschlussstücks 310 ist. Die konischen Bereiche 354 des Kameraverbindungsklemmmittels 304 ermöglichen diesem, sich innerhalb eines Tunnels in beide Richtungen zu bewegen, während die Gefahr von Materialabtragungen beschränkt wird. Ein Paar an Rillen 356 erstreckt sich durch jedes der Körperteile 320, 322 an einem ersten Ende 358 des Klemmmittels 304, um die Stangenteile 312 aufzunehmen.
Die Körperteile 320, 322 werden miteinander unter Verwendung eines Befestigungsmittels, beispielsweise Schrauben 360, verbunden. Die Körperteile 320, 322 haben U-förmige Rillen 362, die sich longitudinal durch deren Mitte erstrecken, um das Kamerakabel 106 aufzunehmen. Zusätzlich enthalten die Körperteile 320, 322 Öffnungen 364, die an gegenüber liegenden Seiten der Rillen 362 gebildet sind, wobei einige der Öffnungen 364 ein Gewinde aufweisen zum Eingreifen mit den Schrauben 360. Die Körperteile 320, 322 haben weiterhin halbsphärische Taschen 366, die die Rillen 362 zweiteilen. Die Leine 108 ist mit dem Klemmmittel 304 in einem Innenraum von diesem befestigt, welcher durch die halbsphärischen Taschen 366 gebildet wird. Beispielsweise kann die Leine 108 zu einem Knoten 368 gebunden werden, um die Leine 108 innerhalb des Innenraums zu halten. Die Leine 108 läuft durch eine Öffnung 370, die sich zwischen dem Innenraum und einem zweiten Ende 372 des Klemmmittels 304, welches sich gegenüber dem ersten Ende 358 befindet, erstreckt.
Mit Bezug auf die 15 und 16 wird nun eine weitere alternative Ausführungsform eines Videoinspektionssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung im Wesentlichen mit 400 gekennzeichnet. Das Videoinspektionssystem 400 umfasst die Kamera 102, das Kamerakabel 106 und das Kameragestänge 402 umfassend eine Kameraführung 404, einen Rahmen 406, ein Verbindungsanschlussstück 408 und ein Paar an Führungsabstreifern 410. Das Verbindungsanschlussstück 408 ist dazu gebildet, eine Verbindung mit dem Gewindeadapter 120 (wie dargestellt) oder mit der Augenschraube 122 (dargestellt in 3) einzugehen, von denen beide in dem System 400 enthalten sein können. Das Verbindungsanschlussstück 408 passt das System 400 für ein Verbinden mit beispielsweise der Luftzuführleitung 22, der Versorgungsleitung 128 und/oder der Bohrspitze 132 an (gezeigt in den 8A, 8B, 8C, 9A, 9B und 9C).
Der Rahmen 406 umfasst ein oder mehrere längliche Teile 412. Der Rahmen 406 hält die Kameraführung 404 und das Verbindungsanschlussstück 408 in einem festen Abstand getrennt, wenn beispielsweise das Kameragestänge 402 durch eine Bohrung 414 (gezeigt in 16) gezogen wird. Das Verbindungsanschlussstück 408 wird mit dem Rahmen 406 durch beispielsweise eine Presspassung zwischen den länglichen Teilen 412 des Rahmens 406 und den Öffnungen 416 befestigt, welche in dem Verbindungsanschlussstück 408 gebildet sind und die länglichen Teile 412 aufnehmen. Die länglichen Teile 412 des Rahmens 406 erstrecken sich longitudinal durch die Öffnungen 418, die in der Kameraführung 404 gebildet sind. Die Kameraführung 404 positioniert die Kamera 102 relativ zu dem Rahmen 406.
Die Führungsabstreifer 410 schützen die Kameralinse 162 vor Schmutz oder Geröll, während das Kameragestänge 402 durch die Bohrung 414 gezogen wird. Die Führungsabstreifer 410 erreichen dies, indem sie die Wände der Bohrung 414 zum Bilden einer Dichtung zu diesen kontaktieren. Die Führungsabstreifer 410 können aus einem flexiblen Material (beispielsweise Gummi, Plastik) gebildet sein. Der Kontakt zwischen den Führungsabstreifern 410 und den Wänden der Bohrung 414 bewirkt, dass sich die Führungsabstreifer 410 biegen, wie an 420 und 422 angezeigt, wenn das Kameragestänge 402 in die Richtung des Pfeils 424 beziehungsweise 426 gezogen wird. Einer der Führungsabstreifer 410 ist an der Kameraführung 404 befestigt und der andere der Führungsabstreifer 410 ist an dem Verbindungsanschlussstück 408 befestigt. Die Führungsabstreifer 410 können mit der Kameraführung 404 und dem Verbindungsanschlussstück 408 unter Verwendung von beispielsweise geteilten Halteringen 428 befestigt werden. Die Kameraführung 404 und das Verbindungsanschlussstück 408 können jeweils eine Rille 430 enthalten, die eine innere Kante von dem zugehörigen Haltering 428 und einen Klemmbereich eines Flansches 432 an dem zugehörigen Führungsabstreifer 410 aufnimmt.
Die vorstehende Beschreibung von Ausführungsformen wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung gegeben. Es ist nicht beabsichtigt, dass sie erschöpfend oder die Offenbarung beschränkend sein soll. Einzelne Elemente oder Merkmale von einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese spezielle Ausführungsform beschränkt, sondern sind, wo anwendbar, austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, auch wenn dies nicht speziell gezeigt oder beschrieben ist. Sie selbst können auch in verschiedenster Weise verändert werden. Solche Variationen werden nicht als ein Verlassen dieser Offenbarung aufgefasst und alle solche Modifikationen sollen im Umfang dieser Offenbarung enthalten sein.

Claims

Inspektionssystem zum Inspizieren einer unterirdischen Bohrung, die durch ein Bohrwerkzeug erzeugt worden ist, das mit einem Zurückholmechanismus verbunden ist, umfassend: einen Sensor zum Erhalten von Inspektionsdaten betreffend den Zustand eines Tunnels; einen Sensorträger, der dazu gestaltet ist, den Sensor aufzunehmen und eine Verbindung mit dem Zurückholmechanismus einzugehen zum Transportieren des Sensors durch den Tunnel; und eine Ausgabevorrichtung zum Empfangen eines Ausgabesignals von dem Sensor entsprechend den Inspektionsdaten.
Inspektionssystem nach Anspruch 1, wobei das Bohrwerkzeug ein pneumatisches Bohrwerkzeug oder eine Bohrspitze umfasst und wobei der Zurückholmechanismus eine pneumatische Leitung oder ein Bohrgestänge umfasst.
Inspektionssystem nach Anspruch 2, wobei der Sensor eine Kamera umfasst, der Sensorträger ein Kameragestänge umfasst und die Ausgabevorrichtung einen Bildschirm umfasst.
Inspektionssystem nach Anspruch 3, wobei das Kameragestänge einen Rahmen, ein Kameraverbindungsklemmmittel, eine Kameraführung und ein Verbindungsanschlussstück umfasst, welches das Kameragestänge zum Verbinden mit mindestens einem von der pneumatischen Leitung, einer Versorgungsleitung und der Bohrspitze anpasst.
Visuelles Inspektionssystem zur Verwendung bei unterirdischen Bohrungen mit: einer Kamera; einem Bildschirm und einem Kameragestänge, umfassend: – einen Rahmen mit mindestens einem länglichen Teil; – ein Kameraverbindungsklemmmittel; – eine Kameraführung und – ein Verbindungsanschlussstück, das das Kameragestänge zum Verbinden mit mindestens einem von einer pneumatischen Leitung, einer Versorgungsleitung und einer Bohrspitze anpasst.
Kameragestänge nach Anspruch 5, wobei das Kameraverbindungsklemmmittel und das Verbindungsanschlussstück an dem Rahmen befestigt sind.
Kameragestänge nach Anspruch 6, wobei die Kameraführung die Kamera relativ zu dem Rahmen positioniert.
Visuelles Inspektionssystem nach Anspruch 7, welches außerdem ein Kabel aufweist, welches die Kamera mit dem Bildschirm verbindet, wobei sich das Kabel durch das Kameraverbindungsklemmmittel erstreckt und mit diesem verbunden ist.
Visuelles Inspektionssystem nach Anspruch 7, welches außerdem eine Leine aufweist, die mit dem Kameragestänge zum Ziehen der Kamera durch einen Tunnel verbunden ist.
Visuelles Inspektionssystem nach Anspruch 9, welches außerdem eine Schnappklemme aufweist, welche lösbar die Leine mit dem Kameragestänge verbindet.
Visuelles Inspektionssystem nach Anspruch 10, wobei sich die Leine in einen Innenraum des Kameraverbindungklemmmittels erstreckt und darin befestigt ist.
Kameragestänge für ein visuelles Inspektionssystem zum Verwenden beim unterirdischen pneumatischen Bohren, wobei das Kameragestänge aufweist: einen Rahmen mit mindestens einem länglichen Teil; ein Kameraverbindungsklemmmittel; eine Kameraführung und ein Verbindungsanschlussstück, das das Kameragestänge für ein Verbinden mit mindestens einem von einer pneumatischen Leitung, einer Versorgungsleitung und einer Bohrspitze anpasst.
Kameragestänge nach Anspruch 12, wobei das Kameraverbindungsklemmmittel und das Verbindungsanschlussstück an dem Rahmen befestigt sind.
Kameragestänge nach Anspruch 13, wobei die Kameraführung zum Positionieren einer Kamera relativ zu dem Rahmen eingerichtet ist.
Kameragestänge nach Anspruch 14, wobei das Kameraverbindungsklemmmittel dazu gestaltet ist, ein Kabel zu befestigen, welches die Kamera mit einem Bildschirm verbindet.
Kameragestänge nach Anspruch 15, wobei das mindestens eine längliche Teil ein biegsames Seil umfasst.
Kameragestänge nach Anspruch 16, welches außerdem Befestigungsmittel aufweist, welche mit Gewinden in Öffnungen in dem Kameraverbindungsklemmmittel und dem Verbindungsanschlussstück gedreht sind, um das Kameraverbindungsklemmmittel und das Verbindungsanschlussstück an dem Rahmen zu befestigen.
Kameragestänge nach Anspruch 15, wobei das Kameraverbindungsklemmmittel ein Paar an Körperteilen umfasst, welche miteinander durch Befestigungsmittel verbunden sind.
Kameragestänge nach Anspruch 18, wobei die Körperteile ein Paar an Rillen definieren, welche zum Aufnehmen des Kabels gestaltet sind.
Kameragestänge nach Anspruch 18, wobei das Kameraverbindungsklemmmittel ein Scharnier umfasst und wobei die Körperteile um das Scharnier schwenken.
Kameragestänge nach Anspruch 18, wobei das Kameraverbindungsklemmmittel einen Kolben umfasst, der zum Klemmen an dem Kabel gestaltet ist, wobei die Körperteile zum Formen einer Tasche zusammenwirken, welche den Kolben aufnimmt und hält.
Kameragestänge nach Anspruch 18, wobei das mindestens eine längliche Teil eine Mehrzahl von starren Stangen umfasst.
Kameragestänge nach Anspruch 22, wobei die starren Stangen L-förmige Enden haben und die Körperteile Rillen definieren, welche die L-förmigen Enden aufnehmen und halten, um das Kameraverbindungsklemmmittel an dem Rahmen zu befestigen.
Kameragestänge nach Anspruch 23, wobei die starren Stangen Enden mit Gewinden gegenüberliegend zu den L-förmigen Enden haben, welche mit Innengewinden eingreifen, die in dem Verbindungsanschlussstück gebildet sind, um das Verbindungsanschlussstück an dem Rahmen zu befestigen.
Kameragestänge nach Anspruch 12, wobei die Kameraführung einen Schlitz hat, der sich durch einen Bereich von dieser erstreckt, und eine Öffnung hat, die sich senkrecht zu dem Schlitz erstreckt zum Aufnehmen eines Befestigungsmittels, um die Kamera innerhalb der Kameraführung zu halten.
Kameragestänge nach Anspruch 12, wobei die Kamera mit der Kameraführung unter Verwendung eines Befestigungsmittels befestigt ist, welches sich durch die Kameraführung erstreckt und die Kamera kontaktiert.
Kameragestänge nach Anspruch 12, welches außerdem ein Paar an Führungsabstreifern aufweist, welche dazu gestaltet sind, den Tunnel zum Bilden einer Dichtung zu diesem zu kontaktieren, wobei sich die Kameraführung zwischen dem Kameraverbindungsklemmmittel und dem Verbindungsanschlussstück befindet und wobei jeder der Führungsabstreifer mit einem von der Kameraführung und dem Verbindungsanschlussstück verbunden ist.
Verfahren zum visuellen Inspizieren einer unterirdischen Bohrung hinsichtlich möglicher Durchbohrungen, umfassend: Erzeugen eines unterirdischen Tunnels für eine Versorgungsleitung unter Verwendung eines Bohrwerkzeugs; Lösen des Bohrwerkzeugs von einer Luftzuführleitung; Verbinden einer Kamera mit der Luftzuführleitung mittels eines Kameragestänges; Ziehen der Luftzuführleitung und der Kamera durch den Tunnel; Visuelles Inspizieren des Tunnels; Trennen der Luftzuführleitung von dem Kameragestänge; Verbinden einer Versorgungsleitung mit dem Kameragestänge und Ziehen des Kameragestänges und der Versorgungsleitung durch den Tunnel.
Verfahren zum visuellen Inspizieren einer unterirdischen Bohrung hinsichtlich möglicher Durchbohrungen, umfassend: Erzeugen eines unterirdischen Tunnels für eine Versorgungsleitung unter Verwendung einer Bohrspitze; Verbinden einer Kamera mit der Bohrspitze mittels eines Kameragestänges; Ziehen der Bohrspitze und der Kamera durch den Tunnel; Visuelles Inspizieren des Tunnels; Trennen der Bohrspitze von dem Kameragestänge; Verbinden einer Versorgungsleitung mit dem Kameragestänge und Ziehen des Kameragestänges und der Versorgungsleitung durch den Tunnel.