DE1979448U

DE1979448U - Fernsteuerbares geraet zum durchfuehren von arbeiten in rohren.

Info

Publication number: DE1979448U
Application number: DEC16740U
Authority: DE
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1966-11-21
Filing date: 1967-11-14
Publication date: 1968-02-22
Also published as: FR1508238A; CH483288A

Description

Patentanwälte RA. 6^f8 764 14 11 67

t^ ■ · U. U.

Dipl.-p

München 22, Sieinsdorfstr. 10

Commissariat a !'Energie Atomique, Paris (Prankreich)

Fernsteuerbares Gerät zum Durchführen von Arbeiten in Rohren

Die Neuerung bezieht sich auf ein fernsteuerbares Gerät zum Durchführen von Arbeiten in Rohren, wobei das Gerät über eine größere Entfernung gesteuert werden muß; das Gerät hat einen auswechselbaren Werkzeugkopf und kann mit Werkzeugköpfen zum Durchführen unterschiedlicher Arbeiten bestückt werden.

Ein neuerungsgemäßes Gerät läßt sich in zweckmäßiger Weise bei der Innenbearbeitung, wie Drehen, Fräsen oder Schweißen, dem Untersuchen und dem Prüfen von Leistungsrohren im aktiven Teil eines Kernreaktors verwenden.

Es sind bereits Rohr-Bearbeitungsgeräte bekannt, die ein mit einem Werkzeug versehenes Gestell haben und in einen Kanal eingeführt werden können, um dort Probekörper oder Bohrkerne (beispielsweise Graphit-Bohrkerne in einem Kernreaktor) zu entnehmen.

Derartige bekannte Geräte, die den Vorteil haben, das Durchführen von Arbeiten auf größere Entfernung in schwer zugänglichen Abschnitten eines Rohres durchzuführen, haben ein

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Festlegeorgan., beispielsweise einen dehnbaren Balg, der sich beim Aufblasen fest an die Wand des Rohres anlegt und das Gerät in seiner Arbeitsstellung festhält, bevor das Arbeitswerkzeug eingeschaltet wird.

Diese bekannten Geräte haben jedoch den Nachteil, daß zu ihrem Verschieben längs des Rohres zuerst das Pestlegen durch den Aufblasbalg aufgehoben, dann das Gerät durch mechanischen Druck oder Zug von außen verschoben und schließlich wieder durch erneutes Aufblasen des Balges in einer neuen Arbeitsstellung festgelegt werden muß; diese Arbeitsvorgänge sind sowohl langwierig als auch umständlich.

Die Neuerung beseitigt diesen Nachteil; das neuerungsgemaße fernsteuerbare Gerät zum Durchführen von Arbeiten in Rohren kann sich innerhalb des Rohres selbst bewegen, wobei ein der Raupen-Kriechbewegung ähnliches Bewegungsprinzip angewendet wird; man kann außerdem das Gerät zu jeder Zeit in irgendeiner beliebigen Stellung innerhalb des Rohres festlegen oder dieses Pestlegen aufheben, um nach einer entsprechenden Bewegungsstrecke das Gerät in einer neuen Stellung wiederum zu blockieren.

Genauer gesagt, ist ein neuerungsgemäßes fernsteuerbares Gerät zum Durchführen von Arbeiten innerhalb von Rohren, in relativ großen Abständen von den Rohrenden, im wesentlichen gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

a) Einen Hohlzylinderkörper, in dessen Zylinderbohrung ein doppelseitig beaufschlagbarer Kolben durch Zufuhr von Arbeitsmedium bewegbar ist;

b) zwei aufblasbare Bälge, die sieh mit Druck an die Wand des Rohres anlegen können und von denen der eine fest mit dem Zylinderkörper verbunden ist, während der andere an einem mit der Kolbenstange verbundenen Körper sitztι

c) an einem der Enden des Gerätes einen Aufnahmeblock zum Ansetzen eines auswechselbaren Werkzeugkopfes, der seinerseits mit einem Werkzeug für das Durchführen einer bestimmten Arbeit in dem Rohr bestückt ist und

durch von außen betätigte Antriebe antreibbar ist;

d) Anschlüsse an Steuergeräte für ein abwechselndes Aufblasen und Verkleinern der Bälge in zeitlicher Abstimmung mit entsprechenden hin- und hergehenden Bewegungen des Kolbens zur Erzielung einer schnellen, der Raupen-Kriechbewegung gleichende Verschiebung des Gerätes in dem Rohr.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform, die für nicht geradlinige Rohre verwendet werden kann, ist das neuerungsgemäße Gerät in seinem Bewegungsteil gelenkig und weist in seiner Mitte ein Kardangelenk auf.

Zur Überwachung der Arbeiten ist in das neuerungsgemäße Gerät zweckmäßigerweise eine Fernsehkamera eingebaut, die auf die Arbeitsstelle des Werkzeuges gerichtet ist. Der auswechselbare Werkzeugkopf ist mit einem hinteren Anschlußteil an dem Aufnahmeblock festlegbar sowie mit in dem Block vorgesehenen

Energiezuleitungsorganen kuppelbar; er ist ferner im rückwärtigen Abschnitt mit einer Blockierspannvorrichtung sowie mit spreizbaren Zentrierelementen versehen, während das Werkzeug im vorderen Kopfteil angeordnet ist.

Ein solcher auswechselbarer Kopf kann vorzugsweise ein Kopf zur mechanischen Bearbeitung sein, der einen Drehstahl oder einen Präser trägt.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Neuerung werden sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels ergeben, das jedoch keine Einschränkung bedeutet. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Hauptteiles oder "Bewegungsteiles" des neuerungsgemäßen Gerätes;

Pig.2a' und 2b schematisierte Darstellungen des Geräteteils nach Fig. 1, die zur Erläuterung der Fortbewegung des Gerätes dienen sollen;

Fig. 3 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Darstellung eines auswechselbaren Bearbeitungskopfes, wie er an den Geräteteil gemäß Fig. 1 stirnseitig anbaubar ist, das Werkzeug ist ein Schneidstahl;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des vorderen Abschnittes eines auswechselbaren Werkzeugkopfes, bei dem das Werkzeug ein Fräser ist.

Der Hauptteil des Gerätes gemäß der Neuerung, wie er in den Fig, 1, 2a und 2b dargestellt ist, hat einen Hohlzylinderkörper 1, in dessen Zylinderbohrung ein doppelseitig beaufschlagbarer Kolben 2 verschiebbar istj es sind ferner zwei aufblasbare, etwa ringwalzenförmige Bälge 3 und 4 vorgesehen, von denen der Balg J fest mit dem Zylinder 1 und einem als Kupplung für Werkzeugköpfe dienenden Aufnahmeblock 5 verbunden ist. Mit dem rückwärtigen Ende des Kolbens 2 bzw, der hohlen Kolbenstange ist (beim vorliegenden Ausführungsbeispiel über ein Kardangelenk 7) ein Tragkörper für den zweiten ringwalzen« förmigen Balg 4 verbunden. Außerdem sind am vorderen Ende, in der Mitte und am rückwärtigen Inde des Haupt-Geräteteils symmetrisch über den Umfang verteilte Führungsrollen β vorgesehen, welche den Hauptgeräteteil in dem Rohr führen und zentrieren. Im vorderen Teil der hohlen Kolbenstange sitzt eine strichpunktiert angedeutete Fernsehkamera 8 (Fig. 2a). Für die wechselweise Zufuhr von Arbeitsmedium zu den beiden Kammern des Zylinders 1 und den aufblasbaren Bälgen 3 bzw. 4 sind Kanäle und Schlauchanschlüsse 9 vorgesehen, die das Einführen und Abziehen von Arbeitsmedium gestatten; schließlich ist die Fernsehkamera 8 über Leitungen 1Θ mit einem an der Steuerstelle angeordneten Empfänger verbunden.

Die Wirkungsweise des soeben beschriebenen "Bewegungsteils" des neuerungsgemäßen Gerätes ist leicht zu erläutern (Fig. 2a und 2b):

a) Wenn das Gerät in ein Rohr 11 eingeführt ist, beispielsweise ein leeres Leistungsrohr eines Kernreaktors, wird zuerst der hintere Balg 4 aufgeblasen, der sich im Sinne der Pfeile F₁ fest an die Wand des Rohres 11 anlegt und den rückwärtigen Teil des Gerätes durch Reibung und Druck an dem Rohr festhält;

b) der vordere Balg 3 wird weitgehend entleert, so daß er sich zusammenzieht (Pfeile F₂);

c) über die Leitungen 9 wird ein Arbeitsmedium in den vorderen Raum des Zylinders 1 eingespeist; der vordere Zylinderteil wird infolgedessen in dem Rohr 11 unter der Wirkung des Mediumdruckes F-* in Richtung des Pfeiles F₂, vorgeschoben. Die Stellung nach den Vorgängen zu a) und zu c) sind in der Fig. 2a veranschaulicht, in der der linke Indteil des Gerätes abgebrochen und durch Aufschneiden des Zylinders der Kolben sichtbar gemacht ist;

d) nach Beendigung der Vorschubbewegung wird der vordere Balg 5 erneut aufgeblasen (Pfeil Fj-);

e) der rückwärtige Balg 4 wird weitgehend entleert, so daß er sich zusammenzieht (Pfeil

f) nun wird der Kolben 2 von seiner anderen Seite (der Stirnfläche 12) im Sinne des Pfeiles F„ beaufschlagt, wodurch der rückwärtige Abschnitt des Bewegungsgerätes weiter nach vorn vorgezogen wird, d.h. in der Richtung nach links bei den Fig. 2a und 2b, so daß dieser Teil einen Schritt in dem Rohr 11 zurückgelegt hat.

Die weitere Folge der Maßnahmen a) bis f) läßt jedesmal den Hauptteil des Gerätes bzw. den "Bewegungsteil" um die Länge des Kolbenweges vorschfeeiten. Man führt diese Arbeitsspiele so lange hintereinander durch, bis das Gerät die gewünschte Lage oder Stellung erreicht hat; die soeben beschriebene Bewegung des Gerätes des Rohres ähnelt sehr stark einer Raupen-Kriechbewegung; es ist dabei möglich, das Gerät sehr schnell zu bewegen, was einen der Hauptvorteile der Neuerung bildet.

Der auswechselbare Werkzeugkopf wird auf den Aufnahmeblock des Gerätes aufgesetzt bzw. an diesen Block angesetzt.

Die Fig. 5 zeigt einen solchen auswechselbaren Werkzeugoder Arbeitskopf, dessen Werkzeug ein Drehwerkzeug wie der Stahl einer Drehbank ist.

Der Arbeitskopf hat einen rückwärtigen Endteil Ij5, der zum festen Kuppeln mit dem Aufnahmeblock 5 ausgelegt und mit einer Blockier-Spreizvorrichtung versehen ist, deren radial nach außen drückbare Festklemmbacken 14 zusammen mit den etwa kugeligen ZentrierOrganen 15 das einwandfreie Führen und Festklemmen des Arbeitskopfes an der Bearbeitungsstelle in dem Rohr übernehmen. In dem vorderseitigen Teil 16 des Arbeitskopfes IJ ist der Drehstahl 18 angeordnet. Das feste Verspannen des Gerätes, insbesondere des Arbeitskopfes, an der Arbeitsstelle durch zusätzliche Spannorgane ist unbedingt notwendig, da die stets etwas nachgiebigen Bälge kein auch nur angenähert starres Verspannen ergeben können, wie es für genaue Bearbeitungen erforderlich ist.

Ein nicht dargestellter hydraulischer Motor, der ganz hinten in dem Hauptteil des Gerätes gemäß Fig, I angeordnet ist, bewirkt über eine zentrale Welle und Kupplungen im Block 5 das Drehen des vorderen Teiles 16 des Arbeitskopfes. Dieser vordere Teil 16 des Arbeitskopfes enthält ein Servoventil 17, über welches das radiale Herausschieben oder Zustellen des Werkzeuges 18 dadurch bewirkt wird, daß das Ventil eine hydraulische, in der Zeichnung nicht dargestellte Schubvorrichtung mit über Leitungskupplungen im Block 5 zugeführtem Druckmittel speist. Das Werkzeug 18 wird so weit herausgeschoben, wie es zur Bearbeitung^ der Innenkontur des Rohres 11 erforderlich ist. Ein Endoskop 19 gestattet es, über eine Fernsehkamera 8 den Bearbeitungsvorgang innerhalb des Rohres zu beobachten. Der gesamte vordere Teil 16 ist durch eine Haube 20 geschützt, die durch den oben erwähnten (nicht dargestellten) hydraulischen Motor in Richtung des Pfeiles Po gedreht wird, während der in dem Rohr 11 radial fest verspannte hintere Teil 13 des Arbeitskopfes unbeweglich bleibt.

Ein nicht sichtbarer Kolben, der in dem rückwärtigen Teil IJ angeordnet ist, gewährleistet die Längs-Vorschubbewegung oder das Zurückführen des Werkzeuges 18 (Pfeil Pq).

Nach einer Variante ist das Bearbeitungswerkzeug ein Präser (Pig. 4·) j der vordere Teil l6^! des Bearbeitungskopfes, wie er in der Fig. 4 dargestellt ist, befindet sich angebaut an einen rückwärtigen Teil, der gleich dem rückwärtigen Teil 13 Fig. 3 ist.

Ein zweiter hydraulischer Motor 21 dient zum Drehantrieb des Präsers 22, der das Rohr 11 innen bearbeiten soll (Pfeil P₁₀) Das Herausschieben oder Zustellen dieses Präsers wird durch eine Vorschubvorrichtung 2J bewirkt. Bin Endoskop 24 gestattet das Beobachten des Bearbeitungsvorganges über die Fernsehkamera 8,

Wie im Fall der Fig. 5 wird der gesamte Teil l6' des Arbeitskopfes durch den ersten - nicht dargestellten - Motor in Drehung versetzt (Pfeil Fg). Der Teil l6^! ist durch eine Haube 2Θ abgedeckt und geschützt. Ein Sauglüfter (nicht dargestellt) dient zum Absaugen der Materialspäne, die bei der Bearbeitung des Rohres 11 anfallen; er befördert mit seinem Luftstrom diese Späne bis in einen Speicherraum am rückwärtigen Ende des GerHtes.

Ss dürfte klar sein, daß die Beschreibung der Neuerung anhand eines Ausführungsbeispiels erfolgte, das lediglich als eines von vielen Beispielen zu werten ist und die Neuerung in keiner Weise einschränkt; es ist möglich, in Einzelheiten von der beschriebenen Ausführung abzuweichen, ohne den Rahmen der Neuerung zu verlassen.

Man kann insbesondere eine mit Blei gepanzerte Abdichtungsvorrichtung an der Rückseite des Gerätehauptteils vorsehen, um schädliche Strahlungen abzufangen.

Claims

Ρ.Α.6Ί8 76Ί 1Ί.11.67 - ie - S chutzansprUche

1. Fernsteuerbares Gerät zum Durchführen von Arbeiten in Rohren, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) einen Hohlzylinderkorper (l), in dessen Zylinderbohrung ein doppelseitig beaufschlagbarer Kolben (2) durch von außen zugeführtes Arbeitsmedium in beiden Richtungen verschiebbar ist,

b) zwei aufblasbare Bälge (3,4), die durch Aufblasen an die Wand des Rohres (ll) anpreßbar sind und von denen der eine (3) fest mit dem Zylinderkörper verbunden ist, der an einem seiner Enden einen Arbeitskopf-Aufnahmeblock (5) aufweist, während der andere Balg (4) mit einem an die Kolbenstange des Kolbens angeschlossenen zweiten Teil fest verbunden ist,

c) einen Arbeitskopf (13,16), der an den Aufnahmeblock auswechselbar angebaut und mit einem Werkzeug (18 oder 22) bestückt ist, das zum Durchführen einer Arbeit in dem Rohr bestimmt und durch von außen betätigbare Antriebe in Drehung versetzbar ist,

d) Anschlüsse an Steuergeräte für ein abwechselndes Aufblasen und Entleeren der Bälge in zeitlicher Abstimmung mit entsprechenden Hin- und Herbewegungen des Kolbens zur Erzielung einer schnellen, einer Raupen-Kriechbewegung ähnlichen Bewegung des Gerätes in dem Rohr.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Gerät zumindest ein Gelenk enthält und in seiner Mitte ein Kardangelenk (7) aufweist.

J5. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende des "Bewegungsteils" eine in Richtung auf das Werkzeug angeordnete Fernsehkamera (8) angeordnet ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmeblock (5) des vorderen Geräteteiles, an den der rückwärtige Abschnitt (lj5) des austauschbaren Werkzeugkopfes (13j16) angebaut ist, mit Kupplungen zur Leistungsübertragung zum vorderen, das Werkzeug (18 bzw. 22) tragenden Abschnitt (lö) des Werkzeugkopfes versehen ist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Spannorgane zum Pesthalten des Gerätes beim Arbeiten und organe zum zentrischen Führen im rückwärtigen Teil (15) des Werkzeugkopfes in Form einer Spreizspannvorrichtung (l4) und Zentrier-Führungsorganen (15) eingebaut sind.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5) dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug ein Bearbeitungswerkzeug, insbesondere ein spangebendes Werkzeug ist.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug ein Drehstahl ist.

8. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug ein Fräser ist.