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Die Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Schneiden von festen Materialien mittels Hochdruck-Wasserstrahl. Sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung, die in geschlossenen Kanälen, auch in nicht für Personen zugänglichen Kanälen, arbeitet und dabei auf den Flächen der umgebenden Wandung verschiedene Bearbeitungsschritte, z. B. Schneidvorgänge ausführt.
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Unter dem bekannten Begriff des Hochdruck-Wasserstrahlens sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen ein unter hohem Druck erzeugter Strahl eines flüssigen Mediums, häufig Wasser, mittels einer Düse auf eine zu bearbeitende Oberfläche gerichtet wird und dort eine lokal begrenzbare abrasive Wirkung hervorruft. Durch entsprechende Gestaltung der Düsen oder deren Düsenöffnungen können mit fein fokussierten Strahlen linienförmige Schnitte geführt werden oder durch entsprechende Strahlführung auch komplexe Formen geschnitten werden. Durch Düsen mit mehreren Düsenöffnungen und/oder das Abrastern einer Fläche ist auch ein flächiger, auch schichtweiser Abtrag zu erzielen. Es ist ferner bekannt, dem Wasserstrahl feste Partikel zuzusetzen, um die abrasive Wirkung zu verstärken.
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Mit diesem Verfahren sind verschiedenste, auch schwer zu bearbeitende Materialien zu schneiden, wie z. B. Stähle, Polymerstoffe auch mit Faserverstärkung, Keramik, Glas, Stein und andere, so dass sich die Anwendbarkeit des Hochdruck-Wasserstrahlens auf sehr verschiedene Bereiche erstreckt. Eine Anwendung ist das Bearbeiten der Innenflächen von geschlossenen Kanälen mit verschiedensten Querschnitten. Um hier unabhängig vom Kanalquerschnitt an den gewünschten Stellen oder bei einer vollflächigen Bearbeitung umfänglich eine gleichmäßige Bearbeitung, z. B. die gleichmäßige Ablösung einer Beschichtung der Innenfläche, zu erzielen, ist es erforderlich, den Wasserstrahl mit hoher Präzision über die Fläche zu führen. Als geschlossen ist ein Kanal zu verstehen, dessen Wandung vollumfänglich ausgebildet ist, wobei die Form des Querschnitts beliebig sein kann.
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Dem steht entgegen, dass zum Schutz des Bedieners und der Vorrichtung vor dem mitunter auch aggressiven Medium oder vor abgelösten Fragmenten ein räumlicher Abstand zwischen dem aktuellen Bearbeitungsort und dem Bediener gewünscht ist. Hinzu kommt, dass die Größe mancher Kanäle ein Begehen durch den Bediener nicht zulässt.
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Ein wesentlicher Parameter für die gleichmäßige Bearbeitung ist der Abstand zwischen Düsenöffnung und Oberfläche sowie die Richtung, mit welcher der Strahl auf die zu bearbeitende Oberfläche trifft. Um hier reproduzierbare Verhältnisse innerhalb des Hohlraums zu schaffen, sind Konstruktionen bekannt, mit denen die Düse in einer oder in mehreren Richtungen an der Oberfläche abgestützt wird und auf diese Weise die zu bearbeitende Oberfläche gleichmäßig mit dem Wasserstrahl abrastert. Die Abstützung der Düse erfolgt dabei meist so, dass sie mittig im Kanalquerschnitt angeordnet ist. Aber auch mit einer solchen Düsenführung ist eine präzise Strahlführung durch den Bediener unablässig.
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Eine im Kanal platzierte Düse wird zur abschnittsweisen oder gleichmäßig fortschreitenden Bearbeitung rückwärts durch den Kanal bewegt, so dass sich der Bediener stets in dem nicht oder nicht vollständig bearbeiteten Bereich befindet, in dem keine Gefahr durch herabfallende Teile besteht. Diese Rückwärtsbewegung muss jedoch durch eine entsprechende Medienzuführung insbesondere für Wasser und gegebenenfalls auch für die festen Partikel und Gas unterstützt werden, so dass weder die Bearbeitung noch die Bewegung behindert noch die Medienzuführung beschädigt werden.
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Eine solche Vorrichtung zum Schneiden und Abtragen von Hindernissen und Ablagerungen in nicht begehbaren und begehbaren Rohren und Kanälen offenbart beispielsweise die
DE 199 09 377 A1 , wobei das Schneiden und Abtragen mittels eines Wasserabrasivsuspensionsstrahls erfolgt. Dabei wird ein fahrbarer Werkzeugträger in das Rohr eingebracht und mittels einer externen Steuereinheit bewegt. Zur Kontrolle und verbesserten Handhabbarkeit wird zudem eine Kamera eingesetzt.
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Weiterhin sind im Stand der Technik Vorrichtungen zur Reinigung von Rohren und Kanälen bekannt. So offenbaren die
DE 196 26 590 C2 und die
DE 199 11 384 B4 beispielsweise eine Vorrichtung zum Reinigen von Rohren, wobei die Reinigung über einen Düsenkörper erfolgt. Dabei kreiselt oder bewegt sich der Düsenkörper, der eine in Rohrachse gerichtete Düsenöffnung aufweist, um 360° um die Rohrachse, um den gesamten Querschnitt des vor der Vorrichtung liegenden Rohrabschnitts zu reinigen.
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Beide Vorrichtungen sind insbesondere für lokal wechselnde Bearbeitungsabläufe konzipiert. Der Nachteil des vorbeschriebenen Stands der Technik ergibt sich hierbei aus der fehlenden Präzision der Bewegung, insbesondere für eine Bearbeitung durch eine sich während der Bearbeitung fortbewegenden Vorrichtung und der dadurch bedingten fehlenden Reproduzierbarkeit der Bearbeitungsergebnisse.
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Es wäre daher in hohem Maße wünschenswert, eine Vorrichtung mit der gewünschten Präzision bereitzustellen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Hochdruck-Wasserstrahlen anzugeben, mit der Hohlräume, auch unzugängliche Hohlräume, ferngesteuert und mit gleichbleibender Präzision hinsichtlich der Lage des Angriffsortes und der Bearbeitungstiefe bearbeitet werden können.
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Zur Lösung der Aufgabe wird eine Düse, die zumindest eine Düsenöffnung aufweist und die mittels einer Düsenhalterung derart schwenkbar gehalten ist, dass die Düsenöffnung um eine Schwenkachse mit einem Winkelbereich von 360° ausrichtbar ist. Damit kann der Wasserstrahl die Innenfläche einer Kanalwandung entlang eines Innenumfanges vollständig überstreichen. Als Schwenken ist dabei sowohl ein Rotieren als auch eine alternierende Kreisbewegung zu verstehen.
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Die Düse ist auf einem motorisierten Fahrwagen montiert, so dass die Düse durch einen Kanal bewegt werden kann und dabei dessen Innenfläche in allen Bereichen bearbeiten kann. Erfindungsgemäß ist die Motorisierung des Fahrwagens derart ausgebildet, dass seine Arbeitsbewegung, d. h. jene Bewegung, die der Fahrwagen während der Wasserstrahlbearbeitung ausführt, entsprechend einer vordefinierten Geschwindigkeit unabhängig von der infolge der Wasserstrahlbearbeitung oder der Fortbewegung auftretenden Last in hohem Maße gleichförmig läuft.
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Aufgrund der gleichförmigen Bewegung des Fahrwagens entlang der Ausdehnung des Kanals, die sowohl vorwärts, d. h. in die Richtung, in welcher die Düse bezogen auf den Fahrwagen angeordnet ist, als auch rückwärts erfolgen kann, ist das Schwenken der Düsenöffnung um nur eine Schwenkachse ausreichend, um jeden Bereich der Innenfläche mit dem Strahl zu erreichen. Die Richtung, in der der Fahrwagen sich im Kanal bewegt, soll Fahrtrichtung benannt sein, unabhängig davon, ob diese vorwärts oder rückwärts erfolgt.
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Mithilfe einer Stützvorrichtung werden der Fahrwagen und damit auch die Düse im Kanalquerschnitt gleichbleibend positioniert, so dass auch bei einer Bewegung des Fahrwagens der Abstand zwischen Düsenöffnung und der zu behandelnden Oberfläche gleichbleibt. Dazu wird der Fahrwagen durch geeignete Führungselemente, die die Bewegung des Fahrwagens nicht behindern, in mehreren Richtungen zur Kanalwandung abgestützt, gewissermaßen verklemmt. Je nach Größe der Vorrichtung und des Kanals kann die Andruckkraft zum Abstützen und der Anschluss der Stützvorrichtung an der Wandung variieren. Letzteres kann z. B. über Gleitlager oder über Rollen erfolgen.
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Durch Überlagerung des umfänglichen Überstreichens der Kanalwandung mittels geschwenkter Düsenöffnung mit der gleichzeitig ausgeführten Bewegung des Fahrwagens wird die gesamte Innenfläche der Kanalwandung überstrichen. Die Gleichförmigkeit der Bewegung des Fahrwagens in Verbindung mit der gleichbleibenden Positionierung der Düse im Kanalquerschnitt sind die Voraussetzungen, um eine ungleichmäßige Bearbeitung oder gar die Beschädigung der Innenwandung des Kanals zu vermeiden. Diese gleichförmige Bewegung des Fahrwagens ist unabhängig von der gewählten Geschwindigkeit, von der Andruckkraft der Stützvorrichtung, von den örtlichen Gegebenheiten und auch schlupffrei zu gewährleisten, damit ein gleichförmiges Überstreichen der Kanalwandung mit einem Wasserstrahl entlang seiner Bahn zu erzielen ist.
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Durch eine geeignete Überlagerung der Bewegungen der Düsenöffnung und damit des Wasserstrahls mit der Bewegung des Fahrwagens können verschiedene Bahnen abgefahren werden, die eine gleichmäßige Verweildauer des Strahls auf der Wandung realisieren und frei von Umkehrpunkten sein können. Eine solche Erzeugung von Bahnen ermöglicht eine sehr effektive Bearbeitung von Kanalwandungen, wobei z. B. Geschwindigkeiten für die Vorwärtsbewegung im Bereich von 10 mm/min bis 15 m/h bei fortlaufender Bearbeitung möglich sind.
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Z. B. kann jeder Bereich der Innenfläche des Kanals mit dem Wasserstrahl abgerastert werden, wenn entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung die Schwenkachse parallel oder mit einem spitzen Winkel geneigt zur Fahrtrichtung liegt und die Düsenöffnung rechtwinklig auf die Innenfläche der Kanalwandung ausgerichtet ist oder lediglich mit einem Winkel kleiner 45° davon abweicht. Letzteres bewirkt, dass die Wirkrichtung der Düsenöffnung einen Winkel im Bereich von größer 45° bis 90° zur Fahrtrichtung aufweist. Bei einem Schwenken der Düsenöffnung um 360° wird so in Verbindung mit der gleichförmigen Bewegung des Fahrwagens mit dem Wasserstrahl eine spiralförmige Bahn auf der Wandung gezogen, die z. B. geeignet ist, eine Innenschicht von der Kanalwandung abzulösen, ohne diese zu beschädigen.
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Auch ist es durch eine Variation der Winkel der Wirkrichtung der Düsenöffnung und der Schwenkbewegungen möglich, weitere Bewegungsbahnen des Wasserstrahls zu realisieren, so dass in Verbindung mit einer gleichförmigen Fortbewegung des Fahrwagens und gegebenenfalls einem fernbedienten Schwenken der Düse durch den Bediener empfindlichen Rohrwandungen auf verschiedene Weise bearbeitet, z. B. von lokalen Anhaftungen befreit werden können, ohne die Rohrwandung zu beschädigen.
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Auch wenn die bisherige Beschreibung auf eine Düsenöffnung der Düse bezogen war, ist es selbstverständlich, dass solch ein Überstreichen der Kanalwandung dem Strahlmedium auch mit einer Düse mit mehreren Düsenöffnungen oder auch mit mehreren Düsen erzielbar ist. Als Düse soll hier der Düsenkörper verstanden sein, welcher eine oder mehrere Düsenöffnungen aufweist, jene Verengungen im Flussverlauf des Strahlmediums, welche den Druck des Strahlmediums in kinetische Energie umwandeln.
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Mithilfe der Fixierung des Fahrwagens und damit auch der Düsenhalterung in einer gewünschten Position im Querschnitt des Kanals ist auch ein ferngesteuerter Betrieb des Fahrwagens ohne manuellen Eingriff vor Ort möglich. Der ferngesteuerte Betrieb der Schneidvorrichtung wird durch eine geeignete Steuereinheit realisiert, die mit einer externen Bedieneinheit über Leitungen oder über Funk verbunden sein kann.
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Die Steuereinheit steuert insbesondere den Antrieb, kann aber auch weitere Funktionen realisieren, die eine Anpassung an die lokalen Gegebenheiten vor Ort notwendig machen. Eine weitere Aufgabe der Steuereinheit ist die Steuerung des Schwenkens der Düsenhalterung, um die erforderlichen Schneidarbeiten auszuführen. Das können sowohl lokal begrenzte Arbeiten sein, wie z. B. das Schneiden einer Öffnung in die Kanalwandung, als auch großflächige Oberflächenbearbeitungen, wie z. B. das Abtragen einer Schicht. Dementsprechend muss die Düse unterschiedliche Bereiche der Oberfläche mit unterschiedlichen Bewegungsabläufen, die gegebenenfalls auch mit Vor- und Rückwärtsbewegungen des Fahrwagens und unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Wagens kombiniert sein können, überstreichen.
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Mittels der Steuereinheit können über eine Speichereinheit, in der vollständige Bewegungsabläufe des Fahrwagens und des Schwenkkopfes hinterlegt werden. Auch können automatisierte oder teilautomatisierte Bearbeitungsabläufe realisiert werden. Dies wird entsprechend einer Ausgestaltung der Vorrichtung durch eine Kamera unterstützt, die zur Erfassung der Umgebung, z. B. von Verzweigungen im Kanal oder von Hindernissen geeignet ist, so dass entsprechend der aktuell festgestellten Situation vorprogrammierte Reaktionen der Vorrichtung oder Meldungen an einen Bediener außerhalb des Kanals erfolgen können. Eine Kamera unterstützt aber ebenso die Bedienersteuerung, indem die aufgenommenen Bilder zum Bediener übertragen werden. Darüber hinaus gestattet sie die Dokumentation der Bearbeitung auf elektronischen Datenträgern.
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Ferner erlaubt die Steuereinheit die Prozessüberwachung. Dazu werden die von der den Hochdruck erzeugenden Einheit ebenso wie dem Fahrwagen und der Schwenkvorrichtung abgegebenen Signale verarbeitet und dem Bediener in geeigneter Weise zur Verfügung gestellt. In Kombination mit den vorgegebenen Grenz- und Schwellwerten lassen sich auch Regelkreise erstellen, welche beider Überschreitung der eingegebenen Grenz- bzw. Schwellwerte den Bearbeitungsprozess beeinflussen, insbesondere im Sinne einer Notaus-Funktion unterbrechen.
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Aufgrund der Gestaltung des Fahrwagens mit Stützeinrichtung und der möglichen Fernsteuerung gestattet die erfindungsgemäße Vorrichtung auch die Verwendung in für den Bediener unzugänglichen und sehr kleinen Kanälen. Entsprechend den jeweiligen Bedingungen im Kanal wird der Fahrwagen die geeigneten Antriebsmittels aufweisen, die in den verschiedenen Kanälen zur Fortbewegung des Fahrwagens erforderlich sind, wie z. B. Räder, Walzen, Raupenketten oder anderes.
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Wie oben dargelegt ist durch einen geeigneten Antrieb des Fahrwagens die Gleichförmigkeit der Arbeitsbewegung zu gewährleisten, d. h. jener Bewegung, die der Fahrwagen während der Wasserstrahlbearbeitung ausführt. Entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung sollten Abweichungen von der vordefinierten Geschwindigkeit der Arbeitsbewegung nicht größer als 5% sein. Damit ist für verschiedene Bearbeitungen der Kanalwandung, für verschiedene Arbeitsgeschwindigkeiten und für verschiedene Bahnen des Wasserstrahls eine ausreichend gleichmäßige Bearbeitung der Wandung zu erzielen. Dies ist insbesondere durch die Verwendung von stufenlos geregelten Antrieben des Fahrwagens möglich, welcher eine hohe Motordrehzahl mit einer hohen Untersetzung aufweist.
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Entsprechend alternativer Ausgestaltungen der Vorrichtungen können, insbesondere in Abhängigkeit von den Einsatzgebieten, ein hydraulischer oder ein servoelektrischer Antrieb zum Einsatz kommen. Während erster einen festen Zusammenhang zwischen dem Volumenstrom des hydraulischen Arbeitsmittels und der Drehzahl aufweist und sehr robust ist sowie wenig störanfällig, sind zweite für Bewegungen mit hoher Präzision und Dynamik gemacht. Hier wird die Leistungsaufnahme geregelt, so dass bei Servoantrieben mit den entsprechenden Kennwerten für das dynamische Verhalten und die Präzision die Größen Drehmoment, Geschwindigkeit und Lage mit der erforderlichen Präzision konstant gehalten werden können.
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Der verwendete Antrieb des Fahrwagens kann dabei im Fahrwagen integriert sein und diesen direkt antreiben oder alternativ als separate Komponente ausgebildet und mittels geeigneter Übertragungsmittel mit dem Fahrwagen verbunden sein. Ein externer Antrieb kann zum Beispiel realisiert werden, wenn der Fahrwagen durch einen Kanal gezogen und dazu ein Zugmittel gleichmäßig eingeholt werden soll.
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Um die Medienzufuhr für den Hochdruckwasserstrahl unabhängig von dem gewählten Bewegungsregime des Fahrwagens und der Düsenhalterung und auch bei einem ferngesteuerten Betrieb zu gewährleisten, wird sie am Fahrwagen montiert oder durch diesen hindurch geführt, in Abhängigkeit von der Gestaltung des Fahrwagens und auszuführenden Bewegungen der Düse.
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In einer Ausgestaltung der Vorrichtung wird die Medienzuleitung im Bereich des Fahrwagens starr ausgeführt und dabei in der Nähe der Kanalwandung gehalten. Dabei wird ausgenutzt, dass aufgrund der Wölbung der Kanalwandung stets ein Zwischenraum zwischen dem Fahrwagen und der Wandung verbleibt, der für die Medienzufuhr genutzt werden kann.
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Eine solche Positionierung wird entsprechend einer Ausgestaltung dadurch realisiert, dass der starre Leitungsabschnitt der Medienzufuhr an der Stützvorrichtung montiert ist. Da diese stets an der Kanalwandung anliegt, ist für diesen Leitungsabschnitt eine definierte Lage zu Kanalwandung eingestellt. Alternativ können auch andere Montageorte am Fahrwagen verwendet werden, die einen ausreichenden Zwischenraum zur Wandung hin gewährleisten. Weist der Fahrwagen zweispurig angeordnete Räder auf, ist z. B. eine Montage zwischen den Spuren am Fahrwagen möglich. Auch hier bestehen von der Fortbewegung des Fahrwagens unabhängige, gleichförmige Verhältnisse wie oben hinsichtlich der Stützvorrichtung beschrieben.
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Durch die Montage der Medienzufuhr im Bereich des Fahrwagens mit gegebenenfalls abschnittsweiser starrer Ausführung zumindest im Bereich des Fahrwagens ist ein ungehindertes Abstützen der Vorrichtung im Kanal mittels der Stützvorrichtung möglich.
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In den sich daran anschließenden Bereichen kann die Medienzufuhr in Abhängigkeit von den auszuführenden Schwenkbewegungen der Düsenhalterung starr oder flexibel sein. Eine starre Verbindung kommt z. B. dann in Betracht, wenn nur kleine Schwenkbereiche zu realisieren sind und/oder die Kopplung der Medienzufuhr an der Düsenhalterung und an der Düse diesen Bewegungen folgen kann, z. B. durch eine drehbare Kopplung. Bei komplexeren Schwenkbewegungen sind flexible Verbindungen von Vorteil. Ähnliches gilt auch für die Verbindung zu einer externen Medienquelle, wobei hier die Medienzufuhr den Bewegungen des Fahrwagens folgen muss. Um Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen zu ermöglichen, können z. B. geeignete Kabeltrommeln verwendet werden, die die Zuleitungen koordiniert mit den Bewegungen des Fahrwagens auf- und abrollen.
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Um die Vorrichtung an verschiedene Kanaldurchmesser und Kanalquerschnitte anpassbar zu gestalten, ist die Düsenhalterung entsprechend einer Ausgestaltung der Vorrichtung in der Höhe und in der Seitenausrichtung, d. h. in der horizontalen Lage verstellbar ausgeführt. Damit ist es zum einen möglich die Düsenöffnung im Kanaldurchmesser mit einem gewünschten Abstand zu platzieren, z. B. mittig für einen umfänglichen einheitlichen Abstand zur Wandung bei einer vollständigen Oberflächenbearbeitung. Zum anderen können in Verbindung mit der Fernsteuerung oder Programmierbarkeit der Vorrichtung auch unregelmäßige oder elliptische Formen gleichmäßig oder Abschnitte davon gezielt überstrichen werden, wenn der Abstand entsprechend eingestellt wird. Um den jeweils vorhandenen Abstand zu ermitteln und gegebenenfalls zu korrigieren, kann die Steuereinheit auch über einen geeigneten Sensor verfügen oder die Kamera verwendet werden.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt in
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1 eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht und
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2 eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Position in einem geschlossenen Kanal mit elliptischem Querschnitt.
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1 stellt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hochdruck-Wasserstrahlschneidvorrichtung dar, bei der an einem flachen Fahrwagen 1, der sich auf vier Rädern 3 in Fahrtrichtung 5 fortbewegt, eine Düsenhalterung 11 frontseitig montiert ist. Im Fahrwagen 1 integriert ist der servoelektrische Antrieb 2.
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Die Düsenhalterung 11 hält eine Düse 13 mit mehreren senkrecht zur Fahrtrichtung 5 und damit radial in einem Kanal (in 1 nicht dargestellt) ausgerichteten Düsenöffnungen 14.
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Die Düsenhalterung 11 umfasst einen Schwenkarm 15, der an der Vorderfront des Fahrwagens 1 montiert ist. Mittels des Schwenkarms 15 ist die Düse 13 zumindest in einer, im Ausführungsbeispiel in zwei rechtwinklig zur Fahrtrichtung 5 und zueinander liegenden Richtungen beweglich. Diese beiden Bewegungsrichtungen sind, wie auch die Fahrtrichtung 5 (rückwärts und vorwärts), durch Pfeile dargestellt.
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Die Düse 13 ist darüber hinaus um ihre horizontale, zur Fahrtrichtung 5 parallel liegende Schwenkachse 15, die im Ausführungsbeispiel eine Achse der Düse ist, um 360° rotierbar. Auch diese mögliche Bewegung der Düse 13 ist durch Pfeile dargestellt. Infolgedessen sind die radialen Düsenöffnungen 14 um 360° um die Schwenkachse 15 schwenkbar. Aufgrund des im Ausführungsbeispiel festen Anschlusses 19 der Medienzufuhr 17 an der Düse 13 werden die 360° von der Düse alternierend überstrichen.
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Oberseitig ist am Fahrwagen eine Stützvorrichtung 31 montiert, die aus einer stabilen und mittels eines Auszugs 35 höhenverstellbaren ebenen Platte besteht, an der seitlich jeweils drei Stützräder 32 montiert sind.
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Auf der Oberseite der Platte 33 ist ein starrer Abschnitt 22 der Medienzufuhr 17 in Form von Festverrohrungen montiert. Die Verbindung vom starren Abschnitt 22, der auf die Länge der Platte 33 begrenzt ist, bis zur Düse 13 ist durch einen flexiblen Abschnitt realisiert, der solche Leitungslängen aufweist, dass die Leitungen den Bewegungen der Düse 13 folgen können, diese aber nicht behindern. Am anderen Ende des starren Abschnitts setzt sich die Medienzufuhr 17 ebenfalls mit flexiblen Leitungen fort.
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Im Fahrwagen 1 und damit geschützt vor den Einflüssen der Umgebung und des abrasiven Mediums ist eine Steuereinheit 10 integriert. Mittels dieser Steuereinheit 10 ist der Antrieb 2 des Fahrwagens 1, das Schwenken der Düse 13 und die Bewegungen der Düsenhalterung 11 zur Positionierung der Düse 13 im Kanal ferngesteuert mittels einer Bedieneinheit 9 zu bedienen. Die Signalübertragung zwischen der Steuereinheit 10 und einer Bedieneinheit 9 außerhalb des Kanals erfolgt über Zuleitungen, die gemeinsam mit der Medienzufuhr 17 bis zum Fahrwagen 1 geführt werden. Die Signalübertragung betrifft auch die Bilder einer Kamera 7, die gemeinsam mit einer Beleuchtung nach vorn in Fahrtrichtung 5 gerichtet ist und dem Bediener die Situation vor Ort darstellt.
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2 stellt die Hochdruck-Wasserstrahlvorrichtung innerhalb eines geschlossenen Kanals 41 in Vorderansicht dar. Der Kanal 41 hat einen elliptischen Querschnitt und weist eine innenseitige Beschichtung auf, die als Inliner 42 bezeichnet wird. Mittels der Vorrichtung soll der Inliner 42 von der Kanalwandung entfernt werden.
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Zur Gestaltung der Vorrichtung wird auf die Darlegungen zu 1 verwiesen, wobei dieselben Komponenten mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet wurden. Die Vorrichtung gemäß 2 unterscheidet sich von der in 1 durch eine Durchführung der Medienzufuhr 17 durch den Fahrwagen 1, so dass die Medienzufuhr in der dargestellten Vorderansicht nicht sichtbar ist.
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Die Düse 13 der Vorrichtung ist mittels der Düsenhalterung 11 zentral im Kanal 41 positioniert. Um die zu erzielende Wirkung des Wasserstrahls vollumfänglich zu gewährleisten kann entweder die Strahlwirkung auf den größten Abstand zwischen Düseöffnungen 14 und Inliner 42, demnach den vertikalen Abstand eingestellt werden oder die Düsenöffnung 14 während deren Schwenken um ihre Schwenkachse 15 derart mittels der Düsenhalterung 11 vertikal und möglicherweise auch horizontal bewegt werden, dass der Abstand in jeder Strahlrichtung nahezu gleich bleibt. Sind in der Düse 13 mehrere Düsenöffnungen 14 mit verschiedener Ausrichtung verteilt, dann wird auch für diese Anordnung durch eine solche Düsenbewegung zumindest für eine der Düsenöffnungen 14 der optimale Abstand regelmäßig wiederkehrend eingestellt.
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Wie in 2 ersichtlich, ist die Stützvorrichtung 31 soweit noch oben ausgefahren, dass die Stützräder 32 an der oberen Wandung des Kanals mit Inliner 41, 42 anliegen. Auf diese Weise ist die zentrale Position der Düse 13 definiert, auch als Ausgangspunkt für die oben beschriebenen Bewegungen zur zeitlich veränderlichen Einstellung des Abstandes zwischen Düse 13 und Inliner 42. Mittels des Auszuges 35, der soweit ausgefahren wird, bis die Stützräder 32 den Inliner 42 berühren, wird die notwendige Kraft aufgebracht, um die Vorrichtung ausreichend im Kanal zu fixieren. Diese kann durch Federkraft flexibel oder durch eine Arretierung der Platte 33 in einer definierten Höhe fest eingestellt sein.
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Zwischen der Platte 33 der Stützvorrichtung 31 und der Kanalwandung verbleibt aufgrund der Wölbung der Wandung ausreichend Platz für die Medienzufuhr 17, deren starrer Abschnitt 22 auf der Platte 33 entlang geführt ist. Die sich daran zur Düse hin anschließenden flexiblen Abschnitte der Medienzufuhr 17, 21 sind so angeordnet und so lang gewählt, dass ein Schwenken der Düse 13 um jeweils 180° nach rechts und nach links gewährleistet ist. Die in 2 dargestellte Medienzufuhr 17 umfasst drei separate Leitungen, die in ihrer Anzahl auch von der Darstellung abweichen und/oder alternativ auch in einer Leitungsführung zusammengefasst sein können.
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Die dargestellten Leitungen führen das Strahlmedium, im Ausführungsbeispiel Wasser unter einem Druck von ca. 10.150 bis 37.500 psi (ca. 70 bis 250 MPa bzw. 700 und 2500 bar) und ein Abrasivmittel zur Düse 13 sowie auch die Versorgungsleitungen für den Fahrwagen 1 und die am Fahrwagen angeordneten Sensoren. In der Stromversorgungsleitung integriert sind auch Signalleitungen zur Übertragung der Steuersignale von und zur Bedieneinheit 9 sowie der von der Kamera 7 empfangenen Bilder.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrwagen
- 2
- Antrieb
- 3
- Rad
- 5
- Fahrtrichtung
- 7
- Kamera
- 9
- Bedieneinheit
- 10
- Steuereinheit
- 11
- Düsenhalterung
- 13
- Düse
- 14
- Düsenöffnung
- 15
- Schwenkachse
- 17
- Medienzufuhr
- 19
- Anschluss
- 21
- flexibler Abschnitt
- 22
- starrer Abschnitt
- 23
- flexible Leitungen
- 31
- Stützvorrichtung
- 32
- Stützräder
- 33
- Platte
- 35
- Auszug
- 41
- Kanal
- 42
- Inliner
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19909377 A1 [0007]
- DE 19626590 C2 [0008]
- DE 19911384 B4 [0008]
