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Die Erfindung betrifft eine Kanalrohrinspektionsvorrichtung sowie eine Leitvorrichtung für eine solche Kanalrohrinspektionsvorrichtung.
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Aus
DE 20 2005 013 503 U1 ist eine Kanalrohrinspektionsvorrichtung in Form eines Kanalortungssystems bekannt, welche an ihrem in Vorschubrichtung vorderem Ende eine schwenkbare Kamera mit einer Führungsvorrichtung, welche das Abbiegen in abzweigende Kanäle ermöglicht, aufweist. Rückseitig an diesen vorderen Abschnitt schließt sich ein biegsamer Mittelabschnitt an, an dessen Rückseite wiederum ein starres Rückteil gelegen ist, an welchem ein Vorschubkabel zum Vorschieben des Kanalortungssystems in einem Kanal angeordnet ist. In dem flexiblen Mittelteil ist eine Sensoreinrichtung mit Beschleunigungs- und Lagesensoren angeordnet, um die Lage bzw. Lageveränderungen des Ortungssystems im Kanal bestimmen zu können. Nachteilig bei dem System ist der komplizierte Aufbau sowie eine eingeschränkte Verwendbarkeit.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kanalrohrinspektionsvorrichtung zu schaffen, welche bei universellerer Verwendbarkeit eine verbesserte und genauere Positionsbestimmung im Kanal ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kanalrohrinspektionsvorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch eine Leitvorrichtung zur Verwendung in einer Kanalrohrinspektionsvorrichtung mit den in Anspruch 16 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Die erfindungsgemäße Kanalrohrinspektionsvorrichtung weist eine Kameraeinheit auf, in welcher zumindest eine Kamera und ein Lagesensor angeordnet sind. Dabei kann die Kamera in der Kameraeinheit vorzugsweise schwenkbar angeordnet sein. Die Kamera hat in bekannter Weise bevorzugt eine in Vorschubrichtung der Kanalrohrinspektionsvorrichtung nach vorne gerichtete Blickrichtung, ist jedoch vorzugsweise um eine sich quer zur Vorschubrichtung erstreckende Achse verschwenkbar, um auch die Kanalrohrwandungen untersuchen zu können. Darüber hinaus ist bevorzugt eine Drehbarkeit um eine sich in Vorschubrichtung erstreckende Längsachse gegeben, durch welche es möglich ist, eine Bildausrichtung konstant zu halten. Auch hierfür kann der genannte Lagesensor verwendet werden. Der Lagesensor dient jedoch auch dazu, die Lage bzw. Lageänderungen der Kanalrohrinspektionsvorrichtung in dem Kanal zu erfassen, um auf diese Weise zusammen mit einer Wegmessung den räumlichen Verlauf des Kanalrohres erfassen und dokumentieren zu können. Dabei ist es wesentlich, dass die Kameraeinheit parallel zu der Kanalrohrwandung und damit zur Rohrlängsachse geführt wird, um eine genaue Lagemessung zu ermöglichen. Hierzu ist erfindungsgemäß eine Leitvorrichtung vorgesehen, welche in Vorschubrichtung der Kameraeinheit im Kanalrohr gesehen an der Rückseite der Kameraeinheit angeordnet und mit der Kameraeinheit verbunden ist. Die Leitvorrichtung erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Kameraeinheit im Kanal gerichtet ist. Die Leitvorrichtung hat dabei eine längliche Form und ist mit ihrem ersten, in Axialrichtung gesehen vorderen Ende mit der Kameraeinheit verbunden. An dem entgegengesetzten, in Vorschubrichtung gesehen rückwärtigen zweiten axialen Ende greift an der Leitvorrichtung zumindest ein Vortriebselement an. Dieses Vortriebselement erzeugt eine Vortriebs- bzw. Vorschubkraft um die Leitvorrichtung mit der daran angebrachten Kameraeinheit in der gewünschten Vorschubrichtung durch ein Kanalrohr zu bewegen. Eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung, beispielsweise zum Zurück- bzw. Herausziehen der Kanalrohrinspektionsvorrichtung aus dem Kanal kann über ein angeschlossenes am zweiten Ende der Leitvorrichtung angebrachtes Kabel bzw. einen dort angebrachten Spülschlauch oder Schiebestab erfolgen. Zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten axialen Ende weist die Leitvorrichtung zumindest einen biegbaren Abschnitt auf. Die Leitvorrichtung dient dazu der Kanalrohrinspektionsvorrichtung eine gewisse Länge zu geben, welche es ermöglicht, dass diese parallel entlang der Wandung einer Rohrleitung und somit parallel zur Rohrlängsachse geführt werden kann. Die Leitvorrichtung liegt dabei zweckmäßigerweise zumindest mit einzelnen Anlagepunkten an der Wandung an. Der biegbare Abschnitt ermöglicht trotz dieser Länge die Kanalrohrinspektionsvorrichtung durch Kurven, Abwinklungen und ggf. Abzweige geführt werden kann.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist vorteilhaft, dass der Lagesensor nicht in der Leitvorrichtung und insbesondere nicht im biegbaren Abschnitt sondern in der Kameraeinheit gelegen ist. Dies ermöglicht einen vereinfachten Aufbau, da alle elektronischen Komponenten in der Kameraeinheit vereint werden können und die Leitvorrichtung und insbesondere deren biegbarer Abschnitt so frei von elektronischen Bauteilen gehalten werden kann. So wird eine zuverlässige Funktion der elektronischen Bauteile und insbesondere des Lagesensors sichergestellt. Ferner kann die Leitvorrichtung, da sie keine messtechnischen, d. h. elektronischen Funktionen übernimmt, leichter austauschbar ausgebildet werden, was einen universelleren Einsatz der Kameraeinheit, ggf. auch unabhängig von der Leitvorrichtung ermöglicht. Schließlich hat die Anordnung des Lagesensors in der Kameraeinheit darüber hinaus den Vorteil, dass der Lagesensor, wie vorangehend beschrieben gleichzeitig dazu verwendet werden kann, ein Bild einer Kamera in der Kameraeinheit stets lagerichtig auszurichten. Auch kann der Lagesensor in der Kameraeinheit, welche vorzugsweise starr ausgebildet ist bzw. ein starres Gehäuse aufweist, besser vor möglichen Beschädigungen geschützt werden, als in einem biegbaren Abschnitt der Kanalrohrinspektionsvorrichtung. Der Lagesenor ist bevorzugt in der Kameraeinheit zwischen einem Drehantrieb, mittels welchem die Kameraeinheit um ihre Längsachse drehbar ist, und einem Schwenkantrieb, mit welchem die Kamera um eine sich quer zur Längsachse erstreckende Schwenkachse schwenkbar ist, angeordnet.
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Die Kameraeinheit kann in einer bevorzugten Ausführungsform ein schwenkbares Führungselement z. B. in Form eines vorauseilenden schwenkbaren Stabes aufweisen, welcher es ermöglicht, die Kameraeinheit in Abzweige zu lenken. Die Führungseinheit kann dabei mit einem die Kamera tragenden Bauteil gemeinsam quer zur Vorschubrichtung verschwenkbar sein.
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Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung kann die Leitvorrichtung auch zwei oder mehr biegbare Abschnitte aufweisen, welche bevorzugt axial hintereinanderliegend angeordnet sind. So kann bei größerer Länge und somit verbesserter Führung gleichzeitig eine verbesserte Kurvengängigkeit der Kanalrohrinspektionsvorrichtung erreicht werden.
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Zwischen den genannten zumindest zwei biegbaren Abschnitten kann ein starrer Abschnitt in der Leitvorrichtung gelegen sein. Dieser vergrößert die Länge und verbessert die Führung in Längsrichtung.
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Zweckmäßigerweise ist der zumindest eine biegbare Abschnitt, bzw. sind ggf. die mehreren biegbaren Abschnitte elastisch biegbar und so ausgebildet, dass sie in ihrer Ruhelage eine gestreckte, gerade Form aufweisen. Das bedeutet, in ihrer Ruhelage erstrecken sich die biegbaren Abschnitte gerade entlang der Längsachse der Kanalrohrinspektionsvorrichtung. So wird eine gute parallele Ausrichtung an der Kanalrohrwandung in Richtung der Längsachse des Kanalrohres, welche der Vorschubrichtung entspricht, erreicht. Aufgrund der elastischen Verformbarkeit bzw. Biegbarkeit können sich die biegbaren Abschnitte aber dann, wenn die Kanalrohrinspektionsvorrichtung durch eine Abwinklung oder Kurve geführt werden soll, in einer Richtung quer zu ihrer Längsachse bzw. quer zur Vorschubrichtung verbiegen, so dass die Kanalrohrinspektionsvorrichtung eine gekrümmte Form bzw. gewinkelte Form annehmen kann, welche ein Durchführen durch eine Abwinklung, eine Kurve oder einen Abzweig ermöglicht. Die Elastizität bzw. die Steifigkeit des biegbaren Abschnittes ist so gewählt, dass eine Abwinklung bzw. Verbiegung nur dann auftritt, wenn die Kanalrohrinspektionsvorrichtung tatsächlich durch eine Kurve, einen Abzweig oder einer Abwinklung geführt wird, im Übrigen die Leitvorrichtung jedoch beim Vorschub im Wesentlichen in ihre gestreckte gerade Form zur definierten Führung der Kameraeinheit mit dem Lagesensor beibehält.
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Für den Fall, dass zumindest zwei biegbare Abschnitte vorhanden sind, welche elastisch biegbar sind, ist es möglich, diese mit unterschiedlicher Länge und/oder unterschiedlicher Elastizität auszubilden. Dadurch kann eine bessere Abbiegefähigkeit bzw. Bogengängigkeit erreicht werden. Beispielsweise kann ein in Vorschubrichtung hinten gelegener biegbarer Abschnitt weicher als der vordere biegbare Abschnitt ausgebildet sein. Dies bewirkt, dass sich die Leitvorrichtung und die Kanalrohrinspektionsvorrichtung nach Abwinklung bzw. einer Kurve schneller wieder parallel zur Kanalrohrachse ausrichtet, wodurch eine höhere Messgenauigkeit bei der Erfassung des Verlaufes des Kanalrohres erreicht wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Leitvorrichtung an ihrem ersten Ende und an ihrem zweiten Ende jeweils einen Auflagekörper auf, welcher bezüglich der Längsachse der Leitvorrichtung einen größeren Außendurchmesser als der zumindest eine biegbare Abschnitt aufweisen. Die Auflagekörper können anstatt an der Leitvorrichtung auch an einer angrenzenden Kameraeinheit bzw. am entgegengesetzten Ende an einem Vortriebselement angeordnet sein. Ferner können die Auflagekörper eine Kameraeinheit bzw. ein Vortriebselement am Außenumfang ganz oder teilweise umgreifen. So können die Auflagekörper die Kameraeinheit bzw. ein Vortriebselement auf Abstand zur Innenwandung des Kanalrohres halten und diese zum einen vor Beschädigung schützen und zum anderen auch die Reibung beim Vorschub im Kanalrohr minimieren.
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Die Auflagekörper bilden die Auflagepunkte, auf welchen die Leitvorrichtung und damit die Kanalrohrinspektionsvorrichtung auf einer Rohrwandung des Kanalrohres aufliegt und entlang der Rohrwandung geführt wird. Durch die Auflagekörper wird die Auflagefläche und damit die Reibung verringert. Die vorzugsweise starren Auflagekörper können darüber hinaus verschleißfester ausgeführt werden als der biegbare Abschnitt, so dass der biegbare Abschnitt vor Reibung mit der Rohrwandung, welche den biegbaren Abschnitt beschädigen könnte, weitgehend geschützt wird. Die Auflagekörper halten den biegbaren Abschnitt der Leitvorrichtung auf Abstand zur Rohrwandung. Die zwei Auflagekörper gewährleisten eine definierte Lage der Leitvorrichtung im Rohr. Sie weisen bevorzugt einen möglichst großen Abstand auf, um eine solche definierte Lage zu gewährleisten.
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Bevorzugt weisen die Auflagekörper denselben Außendurchmesser auf. So wird eine parallele Ausrichtung der Längsachse der Leitvorrichtung zur Rohrwandung erreicht. So erstreckt sich die Längsachse der Leitvorrichtung und der angebundenen Kameraeinheit im Wesentlichen parallel zu der Rohrwandung und damit zur Vorschubrichtung im Kanalrohr. Es ist jedoch auch möglich, dass die Auflagekörper unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Hierdurch kann es dann zu einer Ausrichtung der Längsachse der Leitvorrichtung und damit der Längsachse der Kameraeinheit schräg zur Rohrwandung und damit zur Vorschubrichtung im Kanalrohr kommen. Da die Außendurchmesser der Auflagekörper jedoch bekannt sind, ist auch der Ausrichtungswinkel bekannt und ein Messergebnis eines Lagesensors in der Kameraeinheit kann entsprechend um diesen Winkel korrigiert werden.
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Besonders bevorzugt ist die Leitvorrichtung lösbar mit der Kameraeinheit verbunden. Dies hat mehrere Vorteile. Zum einen kann die Leitvorrichtung bei Beschädigung leicht ersetzt werden. Zum anderen ist es auch möglich, unterschiedliche Leitvorrichtungen für unterschiedliche Einsatzzwecke vorzusehen, z. B. verschiedene Leitvorrichtungen mit unterschiedlicher Länge und unterschiedlichen elastischen Biegeeigenschaften. Darüber hinaus hat diese Ausgestaltung den Vorteil, dass die Leitvorrichtung von der Kameraeinheit getrennt werden kann, wenn die Leitvorrichtung nicht benötigt wird. So kann die Kameraeinheit dann auch ohne die Leitvorrichtung zu anderen Untersuchungszwecken, beispielsweise ohne eine Lagebestimmung bzw. Bestimmung des Kanalrohrverlaufes eingesetzt werden. So erweitert sich das Einsatzspektrum der erfindungsgemäßen Kanalrohrinspektionsvorrichtung.
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Die Kameraeinheit weist zweckmäßigerweise einen Kamerakörper auf, in welchem die eigentliche Kamera, ggf. auf einen Kameraträger angeordnet ist, und einen Anschlussabschnitt auf, wobei der Anschlussabschnitt mit der Leitvorrichtung verbunden ist und der Kamerakörper relativ zu dem Anschlussabschnitt drehbar ist. Dabei ist der Kamerakörper vorzugsweise um die Längsachse der Kanalrohrinspektionsvorrichtung, d. h. die Längsachse der Leitvorrichtung relativ zu dem Anschlussabschnitt drehbar. Der Kamerakörper ist dabei bevorzugt auch zu einem an der Leitvorrichtung angeordneten Auflagekörper relativ um diese Achse drehbar. So kann der Auflagekörper am Boden des Kanalrohres aufliegen und die Kamera kann relativ zu dem Auflagekörper gedreht werden, insbesondere um die Lage des erfassten Bildes bei Drehung des Auflagekörpers bzw. der Leitvorrichtung konstant zu halten. Der Anschlussabschnitt ist vorzugsweise starr mit der Leitvorrichtung verbunden.
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Weiter bevorzugt ist der zumindest eine Lagesensor in dem Kamerakörper gelegen. So kann bevorzugt die gesamte Elektronik der Kanalrohrinspektionsvorrichtung in dem Kamerakörper konzentriert werden. Die Anordnung des Lagesensors in dem Kamerakörper hat darüber hinaus den Vorteil, dass der Lagesensor dafür genutzt werden kann, die Lage der Kamera, und insbesondere die Winkellage der Kamera bezüglich der Längsachse der Kanalrohrinspektionsvorrichtung zu erfassen. Wird eine Drehung erfasst, kann diese durch Drehung des Kamerakörpers relativ zu dem Anschlussabschnitt wieder kompensiert werden, um die Lage des von der Kamera erfassten Bildes konstant zu halten.
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Der Lagesensor kann in bekannter Weise vorzugsweise ein Beschleunigungssensor oder Gravitationssensor, insbesondere ein Mehrachsen-Sensor sein. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Lagesensor um einen Drei-Achssensor, insbesondere einen Drei-Achs-Beschleunigungssensor. Alternativ oder zusätzlich kann der Lagesensor einen Drehratensensor bzw. ein Gyroskop aufweisen, wobei diese vorzugsweise ebenfalls als Drei-Achsensensoren ausgebildet sind. Mit solchen Sensoren können die Lage bzw. Lageänderungen der Kanalrohrinspektionsvorrichtung, und insbesondere deren Kameraeinheit im Raum erfasst werden, um zusammen mit einer Wegmessung den Kanalverlauf zu erfassen und ggf. die Lage der Kamera zu erfassen, um die Bildausrichtung in der beschriebenen Weise konstant halten zu können.
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Das Vortriebselement der erfindungsgemäßen Kanalrohrinspektionsvorrichtung kann beispielsweise ein Schiebestab oder eine Düsenanordnung zum Ausbringen von Hochdruckwasserstrahlen sein. Eine solche Düsenanordnung weist in Vorschubrichtung schräg nach hinten gerichtete Düsen auf, durch welche durch einen Schlauch zugeführtes Spülwasser unter Druck austritt und dabei die Kanalrohrinspektionsvorrichtung in Vorschubrichtung vorantreibt. Eine solche Düsenanordnung kann in der Leitvorrichtung selber, beispielsweise in ihrem hinteren Auflagekörper ausgebildet sein oder aber auch mit der Leitvorrichtung als separates Bauteil am rückwärtigen Ende der Leitvorrichtung starr verbunden sein.
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Besonders bevorzugt ist die Leitvorrichtung lösbar mit dem Vortriebselement verbunden. Dies hat zum einen den oben genannten Vorteil, dass die Leitvorrichtung ggf. leicht ausgetauscht werden kann, beispielsweise bei Beschädigung oder um unterschiedliche, an spezielle Anwendungsfälle angepasste Leitvorrichtungen verwenden zu können. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass das Vortriebselement auch unabhängig von der Leitvorrichtung verwendet werden kann, beispielsweise bei entsprechender Ausgestaltung auch direkt mit der Kameraeinheit verbunden werden kann, um die Kameraeinheit mit dem Vortriebselement auch ohne die Leitvorrichtung einsetzten zu können, beispielsweise, wenn eine Erfassung des Kanalrohrverlaufes nicht erforderlich ist. So ist vorzugsweise die rückwärtige Schnittstelle bzw. Kupplung der Kameraeinheit identisch zu der rückseitigen Schnittstelle bzw. Kupplung der Leitvorrichtung ausgebildet, so dass ein Vortriebselement mit seiner Schnittstelle wahlweise an der rückseitigen Schnittstelle der Leitvorrichtung oder der rückseitigen Schnittstelle der Kameraeinheit angebracht werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann ein Anschlusskabel, welches mit der Kameraeinheit verbunden ist, durch die Leitvorrichtung hindurch geführt sein. Ein solches Anschlusskabel dient der Energieversorgung der Kameraeinheit und der Datenübertragung von der Kameraeinheit zu einem Steuerstand, welcher in der Regel außerhalb des Kanalrohres gelegen ist. Ein solches Anschlusskabel kann elektrische Leiter und ggf. Lichtleitfasern zur Datenübertragung enthalten. Die Ausgestaltung, bei welcher das Anschlusskabel von der Kameraeinheit durch die Leitvorrichtung hindurch geführt ist, hat den Vorteil, dass das Anschlusskabel im Bereich der Leitvorrichtung nicht unterbrochen ist und dort keine zusätzlichen Schnittstellen oder Stecker, welche häufig fehleranfällig sind, vorgesehen werden müssen. So kann die Leitvorrichtung als rein mechanisches Bauteil ohne elektrische oder elektronische Elemente ausgebildet werden.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Leitvorrichtung eine Anschlussleitung für die Kameraeinheit aufweisen, wobei die Leitvorrichtung an ihrem hinteren, der Kameraeinheit abgewandten Ende einen Anschlussstecker zur Verbindung mit einem Anschlusskabel oder einem Schiebestab (z. B. Glasfaserstab mit integrierten elektrischen Leitern) aufweist, welcher identisch zu einem an der Rückseite der Kameraeinheit angeordneten Anschlussstecker ausgebildet ist. So bildet die Leitvorrichtung einen Zwischenstecker, welcher zwischen dem Anschlusskabel und der Kameraeinheit angeordnet ist. Bei den Anschlusssteckern kann es sich um elektrische Anschlussstecker und/oder ggf. um optische Anschlussstecker für Lichtleitkabel handeln. Dadurch, dass die Anschlussstecker identisch ausgebildet sind, ist es möglich, das Anschlusskabel auch ohne die Leitvorrichtung direkt mit der Kameraeinheit zu verbinden, um diese mit dem Anschlusskabel ohne die Leitvorrichtung nutzen zu können. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wäre es auch möglich, die Leitvorrichtung fest am vorderen Ende der Anschlussleitung bzw. eines Schiebestabs oder Vortriebselements anzuordnen und nur lösbar mit der Kameraeinheit auszubilden. Die Leitvorrichtung wäre somit Bestandteil einer speziellen Anschlussleitung.
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Neben der vorangehend beschriebenen Kanalrohrinspektionsvorrichtung ist Gegenstand der Erfindung auch eine Leitvorrichtung für eine solche Kanalrohrinspektionsvorrichtung. Eine solche Leitvorrichtung kann als Zubehör mit einer bekannten Kameraeinheit verbunden werden, um diese definiert durch ein Kanalrohr führen zu können, um die Lageerfassung mit einem in der Kameraeinheit angeordneten Lagesensor zu verbessern. So kann die erfindungsgemäße Leitvorrichtung an einem vorderen ersten Ende eine vordere Kupplung zur Verbindung mit einer Kameraeinheit und an ihrem hinteren zweiten Ende eine hintere Kupplung zur Verbindung mit einem Vortriebselement aufweisen, wobei die Leitvorrichtung zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten Ende zumindest einen biegbaren Abschnitt aufweist. Die vordere Kupplung entspricht dabei vorzugsweise der Schnittstelle bzw. Kupplung, welche am freien Ende eines bekannten Anschlusskabels zur Verbindung mit einer Kameraeinheit ausgebildet ist. Die hintere Kupplung entspricht der Schnittstelle bzw. Kupplung, wie sie an einer bekannten Kameraeinheit rückseitig zur Verbindung mit dem bekannten Anschlusskabel oder Schiebestab ausgebildet ist. So kann die Leitvorrichtung als eine Art Zwischenstecker zwischen einem vorhandenen Anschlusskabel und einer vorhandenen Kameraeinheit angeordnet werden, um dann die Führung der Kameraeinheit im Kanalrohr in der beschriebenen Weise zu verbessern. Hinsichtlich der weiteren Ausgestaltung der Leitvorrichtung und deren Verwendung mit einer Kameraeinheit wird auf die vorangehende Beschreibung verwiesen. Die erfindungsgemäße Leitvorrichtung kann insbesondere in einer Kanalrohrinspektionsvorrichtung, wie sie vorangehend beschrieben wurde, Verwendung finden.
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt:
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1 schematisch einen Längsschnitt durch eine Kanalrohr mit einer erfindungsgemäßen Kanalrohrinspektionsvorrichtung,
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2 einen Querschnitt durch das Kanalrohr gemäß 1 mit einer Draufsicht auf die Kanalrohrinspektionsvorrichtung von vorne,
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3 schematisch die Kanalrohrinspektionsvorrichtung gemäß 1 und 2 beim Abbiegen in einem Abzweig,
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4 schematisch eine Seitenansicht einer Kanalrohrinspektionsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
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5 und 6 schematisch den Abbiegevorgang der Kanalrohrinspektionsvorrichtung gemäß 4 in einen Abzweig in zwei Schritten,
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7 schematisch in einer Schnittansicht die Kanalrohrinspektionsvorrichtung gemäß 4,
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8 in einer Explosionsanischt die Kanalrohrinspektionsvorrichtung gemäß 7 und
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9 schematische eine Schnittansicht einer Kanalrohrinspektionsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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1 und 2 zeigen eine Kanalrohrinspektionsvorrichtung 2 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einem Kanalrohr 4. Die Kanalrohrinspektionsvorrichtung 2 weist in ihrem in Vorschubrichtung V vorderen Ende eine Kameraeinheit 6 auf. An dem in Vorschubrichtung V, welche sich parallel zur Längsachse X des Kanalrohres 4 erstreckt, hinteren Ende der Kameraeinheit 6 ist an der Kameraeinheit 6 eine Leitvorrichtung 8 befestigt. Die Leitvorrichtung 8 ist mit ihrem vorderen Ende bzw. Endabschnitt 10 mit der Kameraeinheit 6 und mit ihrem hinteren Ende bzw. Endabschnitt 12 mit einem Spülschlauch 14 verbunden. Durch den Spülschlauch 14 wird Spülwasser unter Druck zugeführt, welches durch Düsen 16, welche bezogen auf die Vorschubrichtung V schräg nach hinten gerichtet sind, in Form von Wasserstrahlen 18 austritt. Die Wasserstrahlen 18 sorgen für den Vortrieb in Vorschubrichtung V der Kanalrohrinspektionsvorrichtung 2. So bilden die Düsen 16 ein Vortriebselement. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Düsen 16 im Inneren des hinteren Endabschnitts 12 der Leitvorrichtung 8 gelegen, wie anhand von 8 erläutert werden wird. Ein Düsenkörper wird hierbei im hinteren Endabschnitts 12 der Leitvorrichtung 8 aufgenommen.
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In der Kameraeinheit 6 ist ein hier schematisch gezeigter Lagesensor 20 angeordnet, welcher als Mehrachsensensor ausgebildet ist und Lageänderungen der Kameraeinheit 6 im Raum erfasst. Zusammen mit der Erfassung der Vorschublänge, beispielsweise über die erfasste Abrolllänge des Spülschlauches 14 kann so der räumliche Kanalrohrverlauf gemessen und dokumentiert werden. Der Lagesensor 20 ist dabei in einem Kamerakörper 22 der Kameraeinheit 6 angeordnet, welcher relativ zu einem in dem vorderen Endabschnitt 10 der Leitvorrichtung 8 aufgenommenen Anschlussabschnitt um die Längsachse C der Kanalrohrinspektionsvorrichtung 2 drehbar ist. So kann der Lagesensor 20 auch dazu verwendet werden, die Lage des Kamerakörpers 22 und somit der in diesem angeordneten Kamera 24 zu erfassen, so dass diese durch Drehung stets in einer gewünschten Lage gehalten werden kann. Die Kamera 24 ist an einem Kameraträger 26 befestigt, welcher in dem Kamerakörper 22 schwenkbar gelagert ist, so dass der Kameraträger 26 um eine Achse Y quer zur Längsachse C der Kamerainspektionsvorrichtung 2 verschwenkbar ist. An dem Kameraträger 26 ist darüber hinaus ein schräg zur Längsachse C nach vorne gerichteter Führungsstab 28 angeordnet, welcher ein Führungselement bildet, mit dessen Hilfe ein Abbiegen in Abzweige möglich ist, wie es in 3 gezeigt ist.
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Um das Abbiegen zu ermöglichen weist die Leitvorrichtung 8 zwischen ihrem vorderen Endabschnitt 10 und ihrem hinteren Endabschnitt 12 einen biegbaren Abschnitt 30 auf. Der biegbare Abschnitt 30 ist durch eine innen liegende Feder derart elastisch ausgebildet, dass er sich durch die elastischen Rückstellkräfte stets gerade ausrichtet, wie in 1 gezeigt. Dann erstreckt sich der biegbare Abschnitt entlang der Längsachse C, welche eine Gerade bildet. Zum Abbiegen in Abzweige 32 kann sich der biegbare Abschnitt 30 quer zur Längsachse C verbiegen, so dass er eine gekrümmte oder gewinkelte Form annimmt, um die Kanalrohrinspektionsvorichtung 2 in den Abzweig 32 einbiegen zu lassen. Dabei wird die Kanalrohrinspektionsvorrichtung 2, nachdem der Führungsstab 28 in den Abzweig eingelenkt wurde, durch die Wasserstrahlen 18 in den Abzweig 32 vorgeschoben.
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Wenn sich die Kanalrohrinspektionsvorrichtung 2, welche in dieser Weise ausgebildet ist, wie in 1 gezeigt, in einem geraden Rohrabschnitt 4 befindet, und die Leitvorrichtung 8 mit ihrem biegbaren Abschnitt 30 gerade bzw. gestreckt ausgerichtet ist, kann die Leitvorrichtung 8 aufgrund ihrer axialen Länge eine gute Führung der Kameraeinheit 6 mit dem darin angeordneten Lagesensor 20 parallel zur Längsachse X des Kanalrohres 4 entlang dessen Rohrwandung ermöglichen. Dazu liegt die Leitvorrichtung 2 mit an den beiden axialen Endabschnitten 10 und 12 angeordneten Auflagekörpern 34 auf der unteren Wandung des Kanalrohres 4 auf. Die Auflagekörper 34 weisen bezüglich der Längsachse C der Kanalrohrinspektionsvorrichtung 2 einen größeren Außendurchmesser auf, als der biegbare Abschnitt 30. So wird erreicht, dass der biegbare Abschnitt 30 beabstandet von der Wandung des Kanalrohres 4 gehalten wird, so dass die Reibung beim Vorschub minimiert und Beschädigungen des biegbaren Abschnittes 30 vermieden werden. Ferner bilden die Auflagekörper 34 zwei definierte Auflageflächen, welche möglichst weit voneinander beabstandet sind, so dass eine möglichst exakte Lage parallel zur Rohrwandung im Rohr erreicht wird. Im hier gezeigten Beispiel sind die Auflagekörper 34 in ihrem Durchmesser gleich groß, so dass sich die Längsachse C der Kanalrohrinspektionsvorrichtung 2 parallel zur Wandung des Kanalrohres 4 bzw. dessen Längsachse X ausrichtet. Bei unterschiedlich großen Durchmessern der Auflagekörper 34 würde es zu einer schrägen Ausrichtung kommen, welche aber aufgrund der bekannten Geometrie bei der Auswertung der Signale des Lagesensors 20 kompensiert werden könnte.
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4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Kanalrohrinspektionsvorrichtung. Diese Kanalrohrinspektionsvorrichtung 2' unterscheidet sich von der vorangehend beschriebenen Kanalrohrinspektionsvorrichtung 2 lediglich im Aufbau der Leitvorrichtung 8. Die hier gezeigte Leitvorrichtung 8' weist zwischen ihrem vorderen Ende bzw. Endabschnitt 10 und ihrem hinteren Ende bzw. Endabschnitt 12 zwei biegbare Abschnitte auf, welche durch einen starren Abschnitt 40 miteinander verbunden sind. Durch diese Ausgestaltung kann eine größere axiale Länge in Richtung der Längsachse C zwischen den Auflagekörpern 34 erreicht werden, so dass ein Winkelfehler bei der Führung der Kameraeinheit 6 mit dem Lagesensor 20 parallel zur Wandung bzw. Längsachse X des Kanalrohres 4 verringert wird. Die beiden biegbaren Abschnitte 36 und 38 ermöglichen dabei dennoch eine gute Bogengängigkeit. Der starre Abschnitt 40 zwischen den biegbaren Abschnitten 36 und 38 kann als einfaches starres Rohr leichter ausgebildet werden, als die biegbaren Abschnitte 36 und 38, so dass durch die Verwendung des starren Abschnittes 40 das Gewicht der Leitvorrichtung 8' verringert werden kann, was für den Vortrieb durch die Wasserstrahlen 18 von Vorteil ist. So können längere Wege zurückgelegt werden. Der hintere biegbare Abschnitt 38 ist vorzugsweise von seiner Elastizität her weicher ausgebildet als der vordere elastische Abschnitt 36. In diesem Ausführungsbeispiel ist der hintere biegbare Abschnitt 38 darüber hinaus in seiner axialen Länge kürzer ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Leitvorrichtung 8' nach dem Abbiegen, welches in den 5 und 6 gezeigt ist, schneller wieder eine gestreckte Lage einnimmt. Nachdem der Führungsstab 28 in den Abzweig 32 eingedrungen ist, wird durch die Wasserstrahlen 18 die Kanalrohrinspektionsvorrichtung 2' weiter in den Abzweig 32 vorgeschoben, wobei sich, wie in 5 gezeigt zunächst der vordere biegbare Abschnitt 36 und dann beim weiteren Vorschub später der hintere biegbare Abschnitt 38 der Leitvorrichtung 8' verbiegt. Nach dem Passieren der Abwinklung nehmen die biegbaren Abschnitte 36 und 38 dann jeweils wieder ihre gestreckte Lage ein.
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7 zeigt schematisch die Kanalrohrinspektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, welche anhand der 4 bis 6 erläutert wurde. Es ist zu erkennen, dass die biegbaren Abschnitte 36 und 38 in ihrem Inneren Federn 42 aufweisen, welche durch eine biegbare Ummantelung 46 bzw. 48 geschützt sind. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der biegbaren Ummantelung 46 bzw. 48 um eine mehrgliedrige Umhüllung aus mehreren starren Hülsen 49, welche lose um die Federn 42 herum angeordnet sind und relativ zueinander beweglich bzw. verschwenkbar sind. Der Innendurchmesser dieser Hülsen 49 ist so groß, dass die Biegbarkeit der Federn 42 in ihrem Inneren nicht beeinträchtigt wird. Der Kamerakörper 22 ist mit einem Anschlussabschnitt 50 verbunden und relativ zu diesem um die Längsachse C drehbar. Der Anschlussabschnitt 50 ist starr mit dem trichter- bzw. hülsenförmigen vorderen Endabschnitt 10 der Leitvorrichtung 8' verbunden. Dabei umgreift der vordere Endabschnitt 10 der Leitvorrichtung 8' mit seinem Auflagekörper 34 den Anschlussabschnitt 50 und das hintere Ende des Kamerakörpers 22. So wird der Kamerakörper 22 im Abstand zu der Wandung des Kanalrohres 4 gehalten und kann frei relativ zu dem Anschlussabschnitt 50 und dem umgebenen Auflagekörper 34 gedreht werden.
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Am hinteren Ende des Anschlussabschnittes 50 ist ein Anschlussstecker 52 ausgebildet, welcher mit einem korrespondierenden Anschlussstecker 54 eines Anschlusskabels 56 in Eingriff tritt. Das Anschlusskabel 56 dient der Energieversorgung der Kameraeinheit 6 sowie der Datenübertragung von der Kameraeinheit 6 zu einem beabstandeten Leitvorstand. Dabei werden insbesondere auch die Daten des Lagesensors 20 sowie die Bildinformationen der Kamera 24 übertragen. Dazu können in dem Anschlusskabel sowie den Anschlusssteckern 52 und 54 elektrische Leiter sowie auch ggf. optische Übertragungselemente zur Datenübertragung vorgesehen sein. Das Anschlusskabel 56 ist durch das Innere der Leitvorrichtung 8', insbesondere durch das Innere der Federn 42 und 44 sowie des rohrförmigen starren Abschnittes 40 geführt, so dass es im Bereich der Leitvorrichtung 8' nicht unterbrochen ist und in herkömmlicher Weise mit der Kameraeinheit 6 verbunden werden kann.
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Am vorderen Ende des Spülschlauches 14 ist ein Düsenkörper 58 angeordnet, in welchem die Düsen 16 für den Austritt der Wasserstrahlen 18 ausgebildet sind. Der gesamte Düsenkörper 58 ist im Inneren des hohlen hinteren Endabschnitts 12 der Leitvorrichtung 8' aufgenommen und dort fixiert. Der hintere Endabschnitt 12 der Leitvorrichtung 8' kann aus zwei Halbschalen gebildet sein, welche zur Aufnahme des Düsenkörpers 58 auseinandergenommen werden können. Am hinteren Ende weist der hintere Endabschnitt 12 Öffnungen 60 auf, durch welche die Wasserstrahlen 18 von den Düsen 16 ungehindert nach außen treten können. Das Anschlusskabel 56 ist ebenfalls durch den hinteren Endabschnitt 12 der Leitvorrichtung 8' hindurch an dem Düsenkörper 58 vorbeigeführt. Dies hat den Vorteil, dass der Düsenkörper 58 zentrisch bezüglich der Längsachse C ausgerichtet ist, so dass die Wasserstrahlen 18 vorzugsweise eine Vorschubkraft genau in Längsrichtung der Achse C erzeugen. Der Düsenkörper 58 an dem vorderen Ende des Spülschlauches 14 kann in herkömmlicher Weise ausgebildet sein, so dass er, wenn er aus dem hinteren Endabschnitt 12 der Leitvorrichtung 8' entnommen ist, auch ohne die Leitvorrichtung 8' in herkömmlicher Weise, beispielsweise direkt an einer Kameraeinheit 6 befestigt genutzt werden kann.
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8 zeigt noch einmal den zerlegten Aufbau der Kanalrohrinspektionsvorrichtung 2' gemäß 7, gemäß welcher die Kameraeinheit 6 von dem vorderen Endabschnitt 10 der Leitvorrichtung 8' getrennt ist. Die Leitvorrichtung 8' ist wiederrum auch zerlegt, so dass ihr vorderes Ende 10 bzw. vorderer Endabschnitt 10 von dem vorderen biegbaren Abschnitt 36 getrennt ist. Der hintere Endabschnitt 12 der Leitvorrichtung 8' ist wiederrum von dem hinteren biegbaren Abschnitt 38 getrennt. Schließlich ist auch der Düsenkörper 58 aus dem hülsenförmigen hinteren Ende bzw. Endabschnitt 12 entnommen.
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9 zeigt eine alternative Ausführungsform zu der in 7 und 8 gezeigten Ausführungsform, bei welcher die Leitvorrichtung 8'' derart ausgebildet ist, dass sie einen eigenen Abschnitt 62 eine Anschlussleitung beinhaltet. Die Kameraeinheit 6 ist genauso ausgebildet, wie anhand der 7 und 8 erläutert. Mit dem Anschlussstecker 52 an dem Anschlussabschnitt 50 der Kameraeinheit 6 ist ein Anschlussstecker 54' des Abschnittes 62 der Anschlussleitung, welcher Teil der Leitvorrichtung 8'' ist, verbunden. Am hinteren Ende bzw. am hinteren Endabschnitt 12' der Leitvorrichtung 8'' endet der Abschnitt 62 des Anschlusskabels in einem Anschlussstecker 64, welcher lösbar mit einem Anschlussstecker 65 eines Anschlusskabels 56' verbunden werden kann. Das Anschlusskabel 56' ist dabei in einem Schiebestab 66 angeordnet. Der Schiebestab 66 kann ein Glasfaserstab mit integrierten elektrischen Leitern sein, welche das Anschlusskabel 56' bilden. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltung des hinteren Endes bzw. hinteren Endabschnittes 12' der Leitvorrichtung 8'' der Ausgestaltung des Endabschnittes 12, wie er vorangehend beschrieben wurde, nur dass in den Endabschnitt 12' kein Düsenkörper aufgenommen wird. Die äußere Gestaltung mit dem Auflagekörper 34 ist jedoch identisch. Die in 9 gezeigte Ausgestaltung der Leitvorrichtung 8' hat den Vorteil, dass diese eine Art Zwischenstecker bildet, welcher zwischen einem herkömmlich ausgebildeten Schiebestab 66 mit einem Anschlusskabel 56' und einer herkömmlichen Kameraeinheit 6 angeordnet werden kann. Der Anschlussstecker 52 ist vorzugsweise identisch zu dem Anschlussstecker 64 ausgebildet, so dass der Anschlussstecker 65 des Anschlusskabels 56' auch direkt in den Anschlussstecker 52 der Kameraeinheit 6 eingesteckt werden könnte. So bildet die Leitvorrichtung 8'' ein Zusatzbauteil, welches mit einer herkömmlichen Kameraeinheit 6 und einem herkömmlichen Schiebestab 66 verwendet werden kann. Wenn der Schiebestab 66 direkt mit dem hinteren Ende des Anschlussabschnittes 50 verbunden wird, bleibt bevorzugt der vordere Endabschnitt 10 der Leitvorrichtung an der Kameraeinheit 6 als Auflagekörper 34 montiert. Das in Vorschubrichtung V vordere Ende des biegbaren Abschnittes 36 weist somit eine Schnittstelle bzw. Kupplung auf, welche angepasst ist, mit einer üblichen Schnittstelle bzw. Kupplung am rückwärtigen Ende der Kameraeinheit 6 in Eingriff zu treten. Entsprechend ist in dem hinteren Endabschnitt 12' der Leitvorrichtung 8'' eine Schnittstelle bzw. Kupplung ausgebildet, welche identisch zu der Schnittstelle am rückwärtigen Ende der Kameraeinheit 6 ausgebildet ist, so dass hier ein herkömmliches Anschlusskabel bzw. ein herkömmlicher Schiebestab 66 montiert werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 2, 2'
- Kanalrohrinspektionsvorrichtung
- 4
- Kanalrohr
- 6
- Kameraeinheit
- 8, 8', 8''
- Leitvorrichtung
- 10
- vorderes Ende
- 12
- hinteres Ende
- 14
- Spülschlauch
- 16
- Düsen
- 18
- Wasserstrahlen
- 20
- Lagesensor
- 22
- Kamerakörper
- 24
- Kamera
- 26
- Kameraträger
- 28
- Führungsstab
- 30
- biegbarer Abschnitt
- 32
- Abzweig
- 34
- Auflagekörper
- 36, 38
- biegbare Abschnitte
- 40
- starrer Abschnitt
- 42, 44
- Federn
- 46, 48
- Ummantelungen
- 49
- Hülsen
- 50
- Anschlussabschnitt
- 52, 54, 54'
- Anschlussstecker
- 56, 56'
- Anschlusskabel
- 58
- Düsenkörper
- 60
- Öffnungen
- 62
- Abschnitt des Anschlusskabels
- 64, 65
- Anschlussstecker
- 66
- Schiebestab
- X
- Längsachse des Kanalrohres
- C
- Längsachse der Kanalrohrinspektionsvorrichtung
- Y
- Schwenkachse des Kameraträgers
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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