DE19708001A1 - Bewegbare Vorrichtung zur Zustandserkundung, Prüfung und/oder Reinigung von Rohren, Rohrleitungssystemen, Kanälen o. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine bewegbare Vorrichtung zur Zustandserkundung, Prüfung und/oder Reinigung von Rohren, Rohrleitungssystemen, Kanälen oder dergleichen, umfassend eine Inspektions- und/oder Reinigungseinrichtung sowie mindestens eine Medienversorgungsleitung.

Aus der DE 43 33 690 C1 ist eine fahrbare Vorrichtung zur In­ spektion von Kanalrohren von innen bekannt. Konkret ist ein Trägerfahrzeug vorgesehen, welches einen sogenannten Schlag­ wagen zur Schallerzeugung und einen getrennten, akustisch ent­ koppelten Meßwagen besitzt. Meßwagen und Schlagwagen sind mit­ tels einer flexiblen, nicht starren Kupplung miteinander ver­ bunden. Über ein Kombinationskabel, das auch der Energie­ versorgung dient, wird die Vorrichtung durch den zu untersu­ chenden Kanal hindurchgezogen. Für die gewünschte Verfahrbar­ keit ist es also notwendig, von außen Bewegungsenergie auf die Wagen aufzubringen.

Die Vorrichtung zur Inspektion von Innenseiten eines Kanal­ rohres gemäß DE 31 24 268 A1 geht von einem selbstfahrenden Kamerawagen aus, wobei zusätzlich zum allseitigen Erfassen und Abbilden der Rohrinnenwandung die Kamera verdreh- und schwenk­ bar ist. Das hintere Ende des Kamerawagens weist einen Bügel auf, an dem ein Seil eingeklinkt ist, um den Wagen wieder rückwärts aus dem Kanalquerschnitt herauszuziehen. Der Wagen muß also bei der Bewegung das Seil nachziehen, wobei bereits durch die Seilmasse und die Reibung des Seils auf dem Kanal­ boden erhebliche Kräfte zu überwinden sind, so daß der Akti­ onsradius eingeschränkt ist.

Die Inspektionseinrichtung von Kanalisationsleitungen gemäß DE 41 14 601 A1 zeigt einen drahtlos ferngesteuerten Trägerwagen mit elektromotorischem Antrieb.

Die Reichweite des Trägerwagens hängt von der Kapazität der verwendeten Akkumulatoren ab sowie von der maximalen Über­ tragungsreichweite der drahtlosen Fernsteuerung. Probleme be­ stehen dann, wenn der Trägerwagen Krümmungen oder bei­ spielsweise vertikale Abschnitte überwinden soll.

Aus dem deutschen Patent DE 39 31 568 C2 ist ein Gerät zum Prüfen von einem Abwasserhauptkanal auf Wasserdichtheit be­ kannt, wobei hierfür ein einziehbarer rohrförmiger Metall­ körper vorgesehen ist, welcher aufblasbare Rohrverschlüsse mit dem Zweck einer Abdichtung zur Umgebung hin aufweist. Das Ge­ rät selbst wird über ein Zugseil bewegt.

Die Ausbildung von Dichtblasen, um eine zu prüfende Leitung abzuschließen, wodurch ein Prüfraum gebildet wird, ist bei­ spielsweise aus dem deutschen Patent DE 44 02 075 C1 oder dem Gebrauchsmuster G 93 12 583.6 bekannt.

Allen diesen Vorrichtungen ist jedoch gemeinsam, daß zur Prü­ fung oder Inspektion von Rohren oder Kanälen die betreffende Einrichtung entweder manuell oder elektromotorisch ferngesteu­ ert bewegt werden muß. Die bekannten Transportlösungen sind auch insofern nachteilig, daß es zu einem unerwünschten Steckenbleiben in Rohrkrümmungsabschnitten kommen kann. Kame­ rawagen oder dergleichen können darüber hinaus nur im wesent­ lichen horizontale Strecken überwinden.

Bei Rohrmolchen, die mittels unter Druck befindlicher Flüssig­ keit durch eine Rohrleitung getrieben werden, ist der Einsatz bei vertretbaren Kosten auf Rohre mit relativ geringer Nenn­ weite beschränkt. Weiterhin ist die Bereitstellung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit an sich nachteilig.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Zu­ standserkennung, Prüfung und/oder Reinigung von Rohren, Rohr­ leitungssystemen, Kanälen oder dergleichen anzugeben, welche in der Lage ist, mit geringem Aufwand sich innerhalb des Roh­ res oder des Kanals sicher zu bewegen, wobei sowohl die Über­ windung von Höhenunterschieden als auch von Krümmungen nahezu uneingeschränkt möglich sein soll. Die Vorrichtung selbst soll in der Lage sein, eine Inspektions- und/oder Reinigungsein­ richtung aufzunehmen bzw. diese durch das Innere eines Rohr­ leitungssystems oder eines Kanals zu transportieren, um die notwendigen Untersuchungen, Reinigungsarbeiten oder derglei­ chen durchzuführen.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Gegen­ stand gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Wei­ terbildungen umfassen.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung anzugeben, die durch gelenkig verbundene Spreizkörper und Mit­ tel zur Relativbewegung zwischen den Spreizkörpern in die Lage versetzt ist, eine spannerraupenartige Bewegung auszuführen. Hierfür besitzen die Spreizkörper gesteuert verstellbare Preß­ flächen, welche mit der Innenwandung des Rohres oder des Kanals in Kontakt, d. h. in Preßsitz bringbar sind. Durch alternierendes Aktivieren der Preßflächen des jeweiligen Spreizkörpers sowie Heranziehen und Abstoßen des jeweiligen nicht in Preß- oder Klemmsitz befindlichen Spreizkörpers fin­ det eine schrittweise Eigenbewegung längs des Rohres auch über vertikale Abschnitte und Krümmungen statt.

Das Überwinden von Krümmungen erfolgt unter Nutzung der Ge­ lenkverbindung zwischen den Spreizkörpern, wobei die Relativ­ bewegung zwischen diesen vorzugsweise durch eine Zylinder- Kolben-Anordnung, eine elektromechanisch angetriebene Zahn­ stangen-Zahnrad-Kombination oder dergleichen erreichbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Spreizkörper als Dichtkissen ausgebildet. In diesem Falle bil­ det die Außenoberfläche der Dichtkissen eine Preßfläche, die beim Aufblasen des Kissens in Kontakt mit der Innenwandung des Rohres oder Kanals gelangt, um die gewünschte Arretierung zu erreichen, so daß das Heranziehen bzw. Abstoßen des jeweils nicht aufgeblasenen, d. h. mit Druckluft beaufschlagten Dicht­ kissens möglich wird.

Bei dieser vorstehend kurz beschriebenen vorteilhaften Ausfüh­ rungsform besteht durch gleichzeitiges Aktivieren und Aufbla­ sen der Dichtkissen die Möglichkeit, einen definierten, nach außen abgeschlossenen Prüfraum zu bilden, der wiederum einer Druckveränderung, insbesondere Druckerhöhung aussetzbar ist, wodurch der Zustand eines Rohres über die Ermittlung einer möglicherweise vorhandenen Geometrieveränderung geprüft werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform können Spreizkörper in Form von hydraulisch verstellbaren Preßflächen vorgesehen sein, die Angriffspunkte innerhalb des Rohres bilden. Diese Angriffs­ punkte spannen vorzugsweise ein Vieleck, insbesondere ein Dreieck auf. Bei der letztgenannten Ausführungsform können er­ gänzend an sich bekannte Dichtblasen vorgesehen sein, die zur Abdichtung des Prüfraumes genutzt werden. Die Dichtblasen, aber auch eine Inspektionskamera oder dergleichen werden dann so mit der bewegbaren Vorrichtung verbunden, daß weitere Transportmittel nicht notwendig sind.

Insbesondere bei der vorgestellten Vorrichtung mit Dichtkissen als Spreizkörper kann ein Einsatz auch bei Rohrleitungen oder Kanälen erfolgen, die eine vom Kreisrunden abweichende Quer­ schnittsfläche aufweisen. Darüber hinaus wird durch die Mini­ mierung der örtlichen Flächenpressung die Druckkraft, welche bei der Bewegung der Vorrichtung auf die Rohr- oder Kanalwan­ dung ausgeübt wird, in vorgegebenen Grenzen gehalten.

Die für die Ansteuerung der Spreizkörper bzw. der Preßflächen und der Mittel zum Erzeugen der Relativbewegung der Spreiz­ körper notwendige Energie, z. B. Druckluft, wird über eine ent­ sprechende Medienversorgungsleitung zugeführt. Zur Druck­ kraftminimierung kann gemäß einem weiteren Grundgedanken der Erfindung jeweils das gefüllte im Preßsitz mit der Innenwan­ dung des Rohres befindliche Dichtkissen über eine flexible Druckleitung und entsprechende Ventile in das jeweils geleerte oder teilgeleerte, momentan nicht im Preßsitz befindliche Dichtkissen abgeblasen werden.

Über eine Parallelschaltung mehrerer, hintereinander ange­ ordneter Dichtkissen, die verbunden sind und deren zyklisch gleichzeitiges Aktivieren kann die Haftreibung zwischen Dicht­ kissenaußenseite und Rohrinnenwandung ohne örtliches Über­ schreiten der zulässigen Flächenpressung erhöht oder der Druck im eingeschlossenen Prüfraum vergrößert werden.

Bei einer vorteilhaften Anwendung der Erfindung wird vorzugs­ weise im Bereich der gelenkigen Verbindung oder in diesem Ver­ bindungsabschnitt eine Abstandsmeßsonde angeordnet, welche in der Lage ist, radial Durchbiegungen und/oder Durchmesser- oder Geometrieveränderungen des Rohres oder Kanals bei vorgegebener Druckerhöhung innerhalb des Prüfraumes zu bestimmen, so daß auf den jeweiligen Zustand geschlossen werden kann. Die Ab­ standsmeßsonde kann ein Ultraschall- oder Laserentfernungs­ messer sein.

Die Steuerung der Spreizkörper bzw. der Preßfläche, im kon­ kreten Fall der Dichtkissen erfolgt entweder über ein vorge­ gebenes Steuerprogramm mittels elektromagnetischer Ventile un­ ter Rückgriff auf ein autarkes System oder die Medienver­ sorgungsleitungen sind so ausgebildet, daß das alternierende Aktivieren der Preßflächen des jeweiligen Spreizkörper sowie das Heranziehen und Abstoßen von einem externen Bediener vor­ genommen werden kann.

Insbesondere die nachgiebigen Dichtkissen, die in vorteil­ hafter Weise als Spreizkörper eingesetzt werden, sind in der Lage, sich an verjüngende Rohrabschnitte, Ablagerungen, d. h. Querschnitts- oder Durchmesserveränderungen innerhalb eines Rohrleitungssystems anzupassen, so daß derartige Hindernisse ohne weiteres überwindbar sind. Gleiches gilt für im System möglicherweise vorhandene vertikale bzw. ansteigende Ab­ schnitte.

Es liegt im Sinne der Erfindung, daß die Vorrichtung auch als Zugmittel z. B. für einen Kamerawagen oder ein Reinigungsgerät einsetzbar ist.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spieles sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

Hierbei zeigen:

Fig. 1a bis d die verschiedenen Etappen eines Bewegungszyklus der Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel mit Dichtkissen als Spreizkörper und

Fig. 2 einen mechanischen Spreizkörper in Kombination mit Dichtkissen zur Bildung eines Prüfraumes.

Die in den Figuren gezeigte Vorrichtung befindet sich bereits innerhalb einer Rohrleitung 1, wobei die Medienversorgungs­ leitung 2 zu einem nicht gezeigten Schachthals geführt ist.

Die Spreizkörper 3 und 4 sind beim dargestellten Ausführungs­ beispiel Dichtkissen, deren Mantelfläche im druckbeaufschlag­ ten Zustand Preßflächen 5 bilden, die mit der Innenwandung 6 der Rohrleitung 1 in Kontakt bringbar sind.

Eine Gelenkverbindung 7 zwischen den Spreizkörpern 3, 4 bzw. den Dichtkissen ermöglicht einen entsprechenden Knickwinkel, so daß auch Krümmungsabschnitte der Rohrleitung 1 überwunden werden können.

Die Spreizkörper 3 und 4 sind mit einem Mittel zum Erzeugen einer Relativbewegung untereinander versehen bzw. verbunden. Dies kann beispielsweise eine pneumatisch oder hydraulisch ar­ beitende Zylinder-Kolben-Anordnung 8 sein.

Ergänzend oder alternativ besteht die Möglichkeit, daß ein oder mehrere mechanisch aktivierbare Spreizkörper z. B. in Form von beweglichen Krallen oder Stempeln 9 vorgesehen sind.

Beim Zustand gemäß Fig. 1a sind die Spreizkörper 3 und 4 als zylinder- bzw. tonnenförmige Dichtkissen ausgebildet und z. B. mit Druckluft gefüllt, so daß die Preßflächen 5 in Anlage mit der Innenwandung 6 gelangen. Hierdurch entsteht ein Prüfraum 10, der beispielsweise über die Medienversorgungsleitung 2 mit einem erhöhten Druck beaufschlagt werden kann. Aus dem Druck­ verlauf über die Zeit kann auf vorhandene Undichtigkeiten im Prüfraum bzw. in dem entsprechenden Rohrleitungsabschnitt ge­ schlossen werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, daß an oder auf der Gelenkverbindung oder im Abschnitt der Zylinder- Kolben-Anordnung eine Abstandsmeßsonde z. B. in Form eines Ultraschall- oder Laserentfernungsmessers vorgesehen ist, mit dessen Hilfe die Durchbiegung oder Geometrie bzw. Durch­ messerveränderung des Rohrleitungsabschnittes innerhalb des Prüfraumes bestimmt werden kann. Aus dieser Analyse kann dann auf den Zustand der Rohrleitung geschlossen werden.

Fig. 1b stellt die Vorrichtung im geleerten oder teilentleer­ ten Zustand des Spreizkörpers bzw. Dichtkissens 4 dar. In die­ sem Falle wird die Zylinder-Kolben-Anordnung dergestalt akti­ viert, daß ein Heranziehen des Dichtkissens 4 hin zum fixier­ ten Dichtkissen 3 erfolgt. Im Anschluß an diesen Schritt wird, wie in der Fig. 1c gezeigt, das Dichtkissen 4 erneut mit Druckluft gefüllt und das Dichtkissen 3 geleert oder teilent­ leert, so daß sich selbiges von der Innenwandung 6 der Rohr­ leitung 1 löst. Im nächsten Schritt wird mittels der Zylinder- Kolben-Anordnung 8 das Dichtkissen 3 vom Dichtkissen 4 fort bewegt.

Wie die Fig. 1d erkennen läßt, kann nun durch die vollzogene Bewegung ein nächster Prüfraumabschnitt durch Füllung beider Dichtkissen 3 und 4 und der erwähnten Druckerhöhung unter Bil­ dung eines entsprechenden Prüfvolumens untersucht werden.

Selbstverständlich kann im Anschluß an den Schritt dargestellt mit der Fig. 1c das Dichtkissen 3 gefüllt, das Dichtkissen 4 entleert und das Heranziehen des Dichtkissens 4 hin zum Dicht­ kissen 3 ausgeführt werden.

In einem Ausführungsbeispiel umfaßt die Medienversorgungs­ leitung 2 ein Glasfaserkabel, um auf diesem Wege eine optische Untersuchung beim Hindurchwandern der Vorrichtung innerhalb einer Rohrleitung oder eines Rohrleitungssystems zu ermög­ lichen. Selbstverständlich kann auch eine Kamera in Wirkver­ bindung mit der Vorrichtung stehen oder es kann ein Kamera­ wagen mit Hilfe der Vorrichtung durch das Rohrleitungssystem bewegt werden.

Das Anpressen und momentane Fixieren zum voranschreitenden Be­ wegen der Vorrichtung kann anstelle oder alternativ zu den Dichtkissen 3 und 4 auch mit einer beweglichen Kralle oder dem beweglichen Stempel 9 erfolgen.

Wie in Fig. 2 gezeigt, besteht demnach die Möglichkeit der funktionsmäßigen Trennung von Dichtkissen zum Erhalt eines Prüfraumes und Spreizkörper als Voraussetzung für die schritt­ weise Bewegung nach Art einer Spannerraupe.

Ebenso können mehrere, hintereinander angeordnete Dichtkissen vorgesehen sein, die parallel gefüllt und entleert werden, um bei Vermeidung unzulässig hoher Flächenpressung die Dichtwir­ kung zu verbessern sowie die Haftreibung zwischen Dicht­ kissenaußenseite und Rohrinnenwand zu erhöhen.

Wie mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erläutert, kann im Unterschied zum bekannten Stand der Technik, der durch das Befahren mit Kameras oder durch das diskrete Abschotten zum Erhalt eines Prüfraumes gekennzeichnet ist, ein selbstbewe­ gendes Fortbewegungs- und Untersuchungsmittel geschaffen wer­ den, das darüber hinaus in der Lage ist, definierte Prüfräume durch Dichtkissen zu bilden, wobei diese Dichtkissen eine Dop­ pelfunktion erfüllen.

Das Fortbewegungsmittel besitzt demnach quasi schaltbare Druckspeicher in Form der beschriebenen Dichtkissen, die vor­ zugsweise eine Zylinder- oder Tonnenform besitzen. Die Kissen werden abwechselnd gefüllt bzw. entleert, wobei durch ein wechselseitiges Füllen und Entleeren die eingesetzte oder not­ wendige Druckgasmenge minimiert werden kann. Eine Verbin­ dungseinrichtung zwischen den Spreizkörpern bzw. Dichtkissen z. B. in Form einer Zylinder-Kolben-Anordnung ist in der Lage, eine Relativbewegung zwischen den Kissen zu erzeugen, so daß eine schrittweise Bewegung im Inneren einer Rohrleitung oder eines Rohrleitungssystems möglich wird. In dem Falle, wenn beide oder sämtliche Dichtkissen mit Druck gefüllt sind und an der Innenwandung des zu untersuchenden Rohres anliegen, wird ein Prüfraum geschaffen. Dieser Prüfraum kann in an sich be­ kannter Weise mit Druck beaufschlagt werden, wobei eine mögli­ cherweise auftretende Aufbiegung oder Aufwölbung des Rohres meßtechnisch nachweisbar ist.

Die Dichtkissen können auch eine Hohlzylinderform aufweisen, so daß ein durchgängiger hohler Raum des Gesamtsystems gewähr­ leistet ist. Durch diese spezielle Ausbildung wird das Prüf­ raumvolumen verringert und es ist der Medienfluß auch während der Bewegung der Anordnung und/oder durchzuführender Untersu­ chungen gewährleistet, wobei die durch den Hohlzylinder ent­ stehende Querschnittsverringerung in den meisten Fällen ver­ nachlässigt werden kann.

Bezugszeichenliste

1

Rohrleitung

2

Medienversorgungsleitung

3,

4

Spreizkörper/Dichtkissen

5

Preßfläche

6

Innenwandung

7

Gelenkverbindung

8

Zylinderkolbenanordnung

9

bewegliche Kralle oder Stempel

10

Prüfraum

Claims (11)

1. Bewegbare Vorrichtung zur Zustandserkennung, Prüfung und/oder Reinigung von Rohren, Rohrleitungssystemen, Kanälen oder dergleichen, umfassend eine Inspektions- und/oder Reinigungs­ einrichtung sowie mindestens eine Medienversorgungsleitung, gekennzeichnet durch
mindestens zwei gelenkig verbundene Spreizkörper (3, 4), wobei vorzugsweise im Bereich der gelenkigen Verbindung (7) Mittel zum Erzeugen einer Relativbewegung der Spreizkörper (3, 4) untereinander vorgesehen sind,
an den Spreizkörpern (3, 4) vorgesehene, gesteuert verstell­ bare Preßflächen (5), welche mit der Innenwandung (6) des Rohres oder Kanals in Kontakt bringbar sind, wobei durch alternierendes Aktivieren der Preßflächen (5) des jeweiligen Spreizkörpers (3, 4) sowie Heranziehen und Abstoßen des jeweils nicht in Preß- oder Klemmsitz befindlichen Spreizkörpers (3, 4) eine Eigenbewegung längs des Rohres, Rohrleitungssystems oder Kanals erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Spreizkörpern (3, 4) benachbart Dichtblasen zum Erhalt eines abgeschlossenen Prüfraums (10) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erzeugen der Relativbewegung zwischen den Spreizkörpern (3, 4) eine pneumatische oder hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung (8) umfassen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erzeugen der Relativbewegung zwischen den Spreizkörpern (3, 4) eine elektromechanisch angetriebene Zahnstangen-Zahnrad-Kombination umfassen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizkörper (3, 4) jeweils durch mindestens ein Dichtkissen gebildet werden, welche gleichzeitig bei simultanem Aktivieren und Aufblasen zur Bildung eines vorgegebenen abgeschlossenen Prüfraumes (10) einsetzbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß über die Medienversorgungsleitung (2) Druckgas den Dichtkissen (3, 4) zuführbar ist, wobei zur Druckgasmini­ mierung jeweils das gefüllte im Preßsitz mit der Innenwandung (6) des Rohres befindliche Dichtkissen (3, 4) über eine flexible Schlauchverbindung in das jeweils geleerte oder teilentleerte, momentan nicht im Preßsitz befindliche Dichtkissen (3, 4) abblasen kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtkissen (3, 4) eine Zylinder-, Hohlzylinder oder Tonnenform aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Parallelschaltung mehrerer hintereinander ange­ ordneter Dichtkissen (3, 4) und deren zyklisch gleichzeitiges Aktivieren die Haftreibung zwischen Dichtkissenaußenseite und Rohrinnenwand (6) ohne örtliches Überschreiten einer zulässi­ gen Flächenpressung erhöhbar oder der Druck im Prüfraum (10) vergrößerbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung selbiger als Transport­ mittel für eine Rohrreinigungseinrichtung, Kanalinspektions­ kamera oder dergleichen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Gelenkverbindung (7) eine radial orien­ tierte Abstandsmeßsonde angeordnet ist, um Durchbiegungen und/oder Durchmesser- oder Geometrieveränderungen des Rohres oder Kanals bei vorgegebener Druckerhöhung innerhalb des Prüfraumes (10) zu bestimmen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmeßsonde einen Laser- oder Ultraschallentfer­ nungsmesser aufweist.