DE202014106051U1

DE202014106051U1 - Umlenkeinrichtung

Info

Publication number: DE202014106051U1
Application number: DE202014106051.0U
Authority: DE
Original assignee: Ipek International GmbH
Current assignee: Ipek International GmbH
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2016-03-17
Anticipated expiration: 2024-12-16

Abstract

Umlenkeinrichtung (1), insbesondere für ein Kanalinspektionssystem und/oder Kanalreinigungssystem, aufweisend einen Stab (10) mit einem ersten Ende und mit einem zweiten Ende und ein Befestigungselement (30) zum Befestigen der Umlenkeinrichtung an der Kanalinspektionseinrichtung, wobei das Befestigungselement (30) an einem zweiten Ende des Stabes (10) angeordnet ist und wobei der Stab (10) zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende zumindest abschnittsweise (11) ein Formgedächtnismaterial aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Umlenkeinrichtung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Umlenkeinrichtung für ein Kanalinspektionssystem und/oder Kanalreinigungssystem, etwa eine fahrbare Inspektionseinrichtung mit einem Schiebekamerasystem zur Inspektion von Rohren oder dergleichen, zum Umlenken des Kanalinspektionssystems und/oder Kanalreinigungssystems. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Kanalinspektionssystem und/oder Kanalreinigungssystem mit einer erfindungsgemäßen Umlenkeinrichtung.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik bekannte Kanalinspektionseinrichtungen bestehen aus einem fahrbaren Kamerawagen mit einer darauf angeordneten Kameraeinheit. Über geeignete Übertragungsmittel, beispielsweise Kabel oder Funkverbindungen wird das von der Kameraeinheit aufgenommene Bild des Rohrinneren nach außen zum Bedienpersonal übertragen. Des Weiteren sind sogenannte Handkamerasysteme bekannt, bei denen mit Hilfe eines flexiblen und stabilen Schiebekabels die Kameraeinheit in das Rohrinnere vorgeschoben wird.
Bei der Durchführung von Kanal- bzw. Rohrinspektionen ist es oft notwendig neben dem Hauptrohr auch von dem Hauptrohr abgehende Nebenrohre zu inspizieren.
Hierfür muss zumindest die Kameraeinheit der Kanalinspektionseinrichtung so verschwenkt werden, dass diese in das Nebenrohr verbracht und dann im Nebenrohr weiter vorgeschoben werden kann.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte Lösung zum Umlenken einer Kameraeinheit in Nebenrohre ist aus der DE 203 17 314 U1 bekannt. Hierbei wird ein biegsamer Stab mit einem Ende fest mit einem schwenkbaren bzw. drehbaren Teil der Kameraeinheit verbunden. Durch Drehen bzw. Schwenken des drehbaren bzw. schwenkbaren Teils der Kameraeinheit wird der Stab in das Nebenrohr verbracht, sodass bei einem weiteren Vorschub der Kameraeinheit diese ebenfalls in das Nebenrohr verbracht wird. Ein Nachteil hierbei ist allerdings, dass aufgrund der sich beim Vorschub der Kameraeinheit ergebenden Kräfte, welche auf den Stab einwirken, dieser leicht brechen kann und ein weiteres Abzweigen in Nebenrohre damit verhindert wird.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannten Nachteile zumindest teilweise zu vermeiden und eine konstruktiv einfache, stabile, belastbare und insbesondere bruchfeste Umlenkeinrichtung bereitzustellen.
Erfindungsgemäße Lösung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Umlenkeinrichtung und mit einem Kanalinspektionssystem und/oder Kanalreinigungssystem nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bereitgestellt wird demnach eine Umlenkeinrichtung, insbesondere für ein Kanalinspektionssystem und/oder Kanalreinigungssystem, aufweisend einen Stab mit einem ersten Ende und mit einem zweiten Ende und ein Befestigungselement zum lösbaren Befestigen der Umlenkeinrichtung an der Kanalinspektionseinrichtung, wobei das Befestigungselement an einem zweiten Ende des Stabes angeordnet ist und wobei der Stab zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende zumindest abschnittsweise ein Formgedächtnismaterial aufweist.
Durch die abschnittsweise Ausgestaltung des Stabes mit einem Formgedächtnismaterial ist die Umlenkeinrichtung zumindest in den Bereichen des Formgedächtnismaterials besonders flexibel aber dennoch stabil genug, um ein an dem Befestigungselement angeordnetes Inspektionssystem umzulenken, etwa in ein von einem Hauptrohr abgehendes Nebenrohr. Durch diese Flexibilität des Stabes in den Bereichen, in denen der Stab das Formgedächtnismaterial aufweist, wird die Gefahr, dass der Stab bzw. die Umlenkeinrichtung bricht erheblich reduziert.
Die Umlenkeinrichtung ist mit dem Befestigungselement an einem schwenkbaren oder drehbaren Teil der Kanalinspektionseinrichtung anbringbar. Durch Drehen oder Schwenken ist die Umlenkeinrichtung in eine gewünschte Stellung bringbar. Insbesondere kann das freie Ende des Stabes in ein vom Hauptrohr abgehendes Nebenrohr verschwenkt werden, sodass es als Führungsmittel für die vorgeschobene Kanalinspektionseinrichtung dient und die Kanalinspektionseinrichtung dabei in das Nebenrohr umlenkt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Formgedächtnismaterial eine Formgedächtnislegierung oder ein Formgedächtnispolymer umfassen.
Vorteilhaft ist es, wenn der Stab mehrere Abschnitte aufweist, wobei mehrere voneinander beabstandete Abschnitte des Stabes ein Formgedächtnismaterial aufweisen. Dadurch kann der Stab an unterschiedlichen Abschnitten verschieden stark gebogen werden. Jeder Abschnitt kann ein anderes Formgedächtnismaterial aufweisen, sodass die Abschnitten auch eine unterschiedliche Biegecharakteristik aufweisen können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Formgedächtnismaterial so gewählt ist, dass es bei einer Arbeitstemperatur der Umlenkeinrichtung (z.B. bei einer Umgebungstemperatur im Inneren des zu inspizierenden / zu reinigenden Rohres bzw. Kanals) oberhalb der Austenit-End-Temperatur vorliegt, sodass

– bei einer Beaufschlagung des Formgedächtnismaterials mit einer mechanischen Spannung (etwa beim Biegen des Stabes in dem Bereich, in dem der Stab das Formgedächtnismaterial aufweist) ein Phasenübergang Austenit-Martensit stattfindet, und
– bei einer anschließenden Reduzierung der beaufschlagten mechanischen Spannung ein Phasenübergang Martensit-Austenit stattfindet.

Vorteilhaft ist hierbei, dass oberhalb der Austenit-End-Temperatur (Austenit-Finish-Temperatur) des Formgedächtnismaterials durch eine äußere mechanische Spannung eine martensitische Phasenumwandlung stattfindet. Bei Nachlassen der Spannung entsteht wieder Austenit. Dadurch ist eine starke elastische Verformung des Formgedächtnismaterials möglich, ohne dass der Stab im Bereich des Formgedächtnismaterials bricht. Zudem kehrt der Stab beim Nachlassen der mechanischen Spannung wieder in seine gerade Ursprungsposition bzw. Ausrichtung zurück, etwa wenn der Umlenkvorgang abgeschlossen ist.
Das Beaufschlagen des Formgedächtnismaterials mit einer mechanischen Spannung kann ein Biegen der Umlenkeinrichtung bzw. des Stabes zumindest in den das Formgedächtnismaterial aufweisenden Abschnitten umfassen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Formgedächtnismaterial so gewählt sein, dass der das Formgedächtnismaterial aufweisende Abschnitt des Stabes beim Beaufschlagen des Formgedächtnismaterials mit einer ersten Temperatur seine Form ändert. Dadurch kann der Stab der Umlenkeinrichtung gebogen werden, ohne dass dem Formgedächtnismaterial eine mechanischen Spannung beaufschlagt wird. Zum Rückstellen des Stabes in die nichtgebogene Ursprungsform kann dem Stab ein Rückstellelement bzw. eine Rückstelleinrichtung zugeordnet werden.
Das Formgedächtnismaterial kann zudem so gewählt sein, dass der das Formgedächtnismaterial aufweisende Abschnitt beim Beaufschlagen des Formgedächtnismaterials mit einer zweiten Temperatur seine Form ändert. Dadurch kann beispielsweise der Stab der Umlenkeinrichtung auch ohne ein Rückstellelement oder eine Rückstelleinrichtung von der gebogenen Form in die nichtgebogene Ursprungsform zurückgebracht werden. Vorzugsweise ist die erste Temperatur größer als die zweite Temperatur.
Zum Beaufschlagen des Formgedächtnismaterials mit der ersten und/oder zweiten Temperatur kann ein elektrischer Strom in das Formgedächtniselement eingespeist werden oder durch das Formgedächtniselement geleitet werden, um es aufgrund des Ohm’schen Widerstandes zu erwärmen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Stab eine Ummantelung, vorzugsweise eine Kunststoffummantelung, besonders bevorzugt eine kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffummantelung aufweisen. Dadurch kann der Stab vor äußeren Einflüssen geschützt werden. Die Kunststoffummantelung ist vorzugsweise flexibel ausgestaltet.
Die Umlenkeinrichtung kann einen im Wesentlichen kugelförmig ausgestalteten Knauf aufweist, wobei der Knauf an einem ersten Ende des Stabes angeordnet, vorzugsweise lösbar angeordnet ist.
Der Stab kann einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Alternativ kann der Stab auch einen quadratischen, rechteckigen, dreieckigen oder jeden anderen Querschnitt aufweisen.
Das Befestigungselement kann lösbar am Stab angeordnet sein. Damit lässt sich der Stab vorteilhafterweise in seine Grundbestandteile zerlegen, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn einzelne Bestandteile des Stabes ausgetauscht werden müssen.
Das Befestigungselement kann im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich seiner Längsachse sein, wobei das Befestigungselement an beiden Enden jeweils eine Aussparung aufweist zur Aufnahme des Stabes und zum Befestigen der Umlenkeinrichtung an der Kanalinspektionseinrichtung.
Zumindest eine der Aussparungen kann als Bohrung mit einem Innengewinde ausgestaltet sein. Die Umlenkeinrichtung kann so an der Kanalinspektionseinrichtung aufgeschraubt werden, was ein Lösen der Umlenkeinrichtung von der Kanalinspektionseinrichtung besonders einfach macht.
Das Befestigungselement kann an der Oberfläche zumindest zwei gegenüberliegende Abflachungen zur Aufnahme eines Schraubenschlüssels aufweisen. Das Befestigungselement kann aus Metall gefertigt sein.
Besonders vorteilhaft ist es, den Knauf aus einem abriebfesten Kunststoff zu fertigen.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Umlenkeinrichtung ist die Länge des Stabes veränderbar. Damit müssen für unterschiedliche Rohrdurchmesser nicht unterschiedliche Umlenkeinrichtungen bereitgestellt werden.
In einer Ausgestaltung kann die Länge des Stabes durch Einsetzen eines Zwischenstückes verändert werden.
Vorteilhaft ist es hierbei, wenn das Zwischenstück zumindest abschnittsweise ein Formgedächtnismaterial aufweist, welches vorzugsweise die Eigenschaften des Formgedächtnismaterials des Stabes aufweist. Damit weist auch das Zwischenstück die gleichen Eigenschaften auf, wie der Stab, in dem das Zwischenstück eingesetzt wird.
Die kein Formgedächtnismaterial aufweisenden Abschnitte des Stabes und/oder des Zwischenstückes bestehen vorteilhafter Weise aus einem flexiblen und stabilen Material. Vorzugsweise weisen diese Abschnitte einen Kern aus glasfaserverstärkten Kunststoff auf.
Die Formgedächtnislegierung kann ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Nickel-Titan, Nickel-Titan-Kupfer, Kupfer-Zink, Kupfer-Zink-Aluminium, Kupfer-Aluminium-Nickel, Eisen-Nickel-Aluminium, Eisen-Mangan, Silizium und Zink-Gold-Kupfer.
Es können auch andere Formgedächtnislegierungen verwendet werden, sofern sie die vorstehend genannten Eigenschaften aufweisen.
Bereit gestellt wird ferner ein Kanalinspektionssystem und/oder Kanalreinigungssystem (System), das eine erfindungsgemäße Umlenkeinrichtung aufweist.
Die Umlenkeinrichtung kann lösbar an dem System angeordnet sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Umlenkeinrichtung an einer Bildaufnahmeeinrichtung und/oder an einer Spüleinrichtung des Systems angeordnet sein.
Kurzbeschreibung der Figuren
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Umlenkeinrichtung;
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Umlenkeinrichtung;
3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Umlenkeinrichtung;
4 die in 1 gezeigte Umlenkeinrichtung in einem gebogenen Zustand;
5 die in 3 gezeigte Umlenkeinrichtung in einem gebogenen Zustand;
6 einen Knauf einer erfindungsgemäßen Umlenkeinrichtung in der Seitenansicht und im Schnitt entlang der Längsachse;
7 ein Befestigungselement einer erfindungsgemäßen Umlenkeinrichtung in drei Ansichten sowie im Schnitt entlang der Längsachse; und
8 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Umlenkeinrichtung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt eine erste Ausführungsform bzw. ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Umlenkeinrichtung für eine Kanalinspektionseinrichtung. Die Umlenkeinrichtung umfasst im Wesentlichen einen Stab 10, einen Knauf 20 und ein Befestigungselement 20.
An einem Ende des Stabes 10 ist das Befestigungselement 30 angeordnet, mit welchem der Stab 10 an der Kanalinspektionseinrichtung lösbar befestigt werden kann. Vorzugsweise wird der Stab an einer schwenkbaren und / oder drehbaren Einheit der Kanalinspektionseinrichtung, etwa einer Kameraeinheit befestigt. Durch Drehen und / oder Schwenken der Kameraeinheit kann der Stab 10 von einer Ausgangsposition in Richtung eines vom Hauptrohr abgehenden Nebenrohres ausgerichtet und das freie Ende des Stabes 10 in das Nebenrohr verbracht werden. Ein weiterer Vorschub der Kanalinspektionseinrichtung in dem Hauptrohr führt dazu, dass das freie Ende des Stabes 10 an die Innenwandung des Nebenrohres anstößt und dadurch ein Umlenken der Kameraeinheit bzw. der Kanalinspektionseinrichtung in das Nebenrohr bewirkt. Ist die Kameraeinheit bzw. die Kanalinspektionseinrichtung in das Nebenrohr verbracht kann der Stab 10 wieder in seine Ausgangsposition gebracht werden. Auf diese Art und Weise können auch vom Nebenrohr abgehende weitere Nebenrohre inspiziert werden.
An dem freien Ende des Stabes 10 ist der Knauf 20 angeordnet, welcher die Form einer Halbkugel aufweisen kann. Mit dem Knauf 20 wird verhindert, dass der Stab 10 beim Einführen in ein Nebenrohr an Kanten oder dergleichen hängen bleibt und über diese hinweg gleiten kann.
Erfindungsgemäß weist der Stab 10 zumindest abschnittsweise ein Formgedächtnismaterial bzw. eine Formgedächtnislegierung 11 auf. In 1 ist ein Stab 10 gezeigt, der im Wesentlichen über die gesamte Länge ein Formgedächtnismaterial bzw. eine Formgedächtnislegierung 11 aufweist.
Das Formgedächtnismaterial 11 ist hierbei so gewählt, dass es bei einer Arbeitstemperatur der Umlenkeinrichtung (z.B. bei einer Umgebungstemperatur im Inneren des zu inspizierenden / zu reinigenden Rohres bzw. Kanals) oberhalb der Austenit-End-Temperatur vorliegt. Dadurch wird erreicht, dass

– bei einer Beaufschlagung des Formgedächtnismaterials mit einer mechanischen Spannung (etwa beim Biegen des Stabes – in dem Bereich, in dem der Stab das Formgedächtnismaterial aufweist –, was der Fall sein kann, wenn der Stab in ein Nebenrohr eingebracht wird und sich der Stab an der Seitwandung des Nebenrohres abstößt) ein Phasenübergang Austenit-Martensit in dem Formgedächtnismaterial stattfindet, und
– bei einer anschließenden Reduzierung der beaufschlagten mechanischen Spannung ein Phasenübergang Martensit-Austenit in dem Formgedächtnismaterial stattfindet, was ein selbständiges Zurückbiegen des Stabes in seine Ursprungsform bewirkt.

Vorteilhaft ist hierbei, dass oberhalb der Austenit-End-Temperatur des Formgedächtnismaterials durch eine äußere mechanische Spannung eine martensitische Phasenumwandlung stattfindet. Bei Nachlassen der Spannung entsteht wieder Austenit.
Dieser pseudoelastische Effekt des Formgedächtnismaterials beruht darauf, dass bei Beaufschlagung des Materials im Hochtemperaturzustand (Austenit) mit einer mechanischen Spannung Martensitzwillinge induziert werden (Umwandlung von Austenit in Martensit), die anschließend entzwillingen. Mit zunehmender Spannung wird mehr Martensit induziert und entzwillingt, was dazu führt, dass das Material zunehmend (bis zu einem bestimmten Grad) elastischer wird. Dadurch ist eine starke elastische Verformung des Formgedächtnismaterials ohne Temperaturänderung möglich, ohne dass der Stab im Bereich des Formgedächtnismaterials bricht.
Da der Martensit bei diesen Temperaturen nicht mehr stabil ist, verschwindet er bei Entlastung wieder und das Material nimmt wieder die ursprüngliche Gestalt bzw. Form an (Umwandlung von Martensit in Austenit). Das bedeutet, dass der Stab beim Nachlassen der mechanischen Spannung wieder in seine gerade Ursprungsform zurückkehrt.
Alternativ kann anstelle des pseudoelastischen Effekts des Formgedächtnismaterials auch der Einweg-(Memory)-Effekt oder der Zweiweg-(Memory)-Effekt des Formgedächtnismaterials genutzt werden um den Stab der Umlenkeinrichtung zu biegen und/oder in seine Ursprungsform zu bringen.
Zur Nutzung des Einweg-(Memory)-Effekts wird ein Formgedächtnismaterial gewählt, das bei einer Beaufschlagung mit einer ersten Temperatur seine Form ändert, d.h. sich biegt. So kann die Umlenkeinrichtung gezielt in ein Nebenrohr oder in eine Abzweigung "hineingebogen" werden. Um den Stab der Umlenkeinrichtung wieder in seine Ursprungsform zu bringen, können Rückstellelemente vorgesehen sein, dessen Rückstellkraft entgegen der Stellkraft des Formgedächtnismaterials wirkt. Als Rückstellelemente können etwa Rückstellfedern verwendet werden. Es ist aber auch möglich, Rückstellelemente vorzusehen, die ihrerseits aus einem Formgedächtnismaterial bestehen.
Zur Nutzung des Zweiweg-(Memory)-Effekts wird ein Formgedächtnismaterial gewählt, das bei einer Beaufschlagung mit einer ersten Temperatur seine Form ändert, d.h. sich biegt, und das bei einer Beaufschlagung mit einer zweiten Temperatur wieder seine Ursprungsform annimmt. Auf Rückstellelemente kann so gegebenenfalls verzichtet werden.
Als Formgedächtnismaterial kann einer Formgedächtnislegierung, beispielsweise Nickel-Titan, Nickel-Titan-Kupfer, Kupfer-Zink, Kupfer-Zink-Aluminium, Kupfer-Aluminium-Nickel, Eisen-Nickel-Aluminium, Eisen-Mangan, Silizium oder Zink-Gold-Kupfer, verwendet werden. Anstelle einer Formgedächtnislegierung kann auch ein Formgedächtnispolymer verwendet werden.
Diese Formgedächtnismaterialien sowie die genannten Effekte (pseudoelastischer Effekt, Einweg-(Memory)-Effekt und/oder Zweiweg-(Memory)-Effekt) können auch bei den nachfolgend beschriebenen Umlenkeinrichtungen verwendet werdenbzw. vorgesehen sein.
In 4 ist der Stab aus 1 in einem gebogenen Zustand gezeigt.
Der Stab ist damit einerseits stabil und anderseits elastisch, ohne dass bei einem Biegen des Stabes dieser bricht.
Sowohl das Befestigungselement 30 als auch der Knauf 20 können lösbar am Stab 10 befestigt werden, was ein Austauschen der einzelnen Bestandteile der Umlenkeinrichtung ermöglicht.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Stab 10 zusammen mit dem Befestigungselement 30 und dem Knauf 20 eine Länge von etwa 300 mm aufweisen. In Abhängigkeit vom Rohrdurchmesser des Hauptrohres bzw. der zu inspizierenden Nebenrohre kann die Umlenkeinrichtung auch andere Längen aufweisen.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Umlenkeinrichtung. Der Stab 10 weist zwischen den beiden Enden einen Bereich 11 auf, der ein Formgedächtnismaterial aufweist bzw. aus einem Formgedächtnismaterial besteht, wobei das Formgedächtnismaterial die Eigenschaften aufweist, wie mit Bezug auf 1 beschrieben.
Die anderen Abschnitte des Stabes 10, d.h. die Abschnitt des Stabes, die kein Formgedächtnismaterial aufweisen können aus einem stabilen und ggf. dennoch flexiblen Material bestehen. Beispielsweise können diese anderen Abschnitte einen glasfaserverstärkten Kern aufweisen, der stabil und dennoch elastisch flexibel ist.
Der Stab 10 weist im Wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt auf. In 2 sind zwei Querschnitte des Stabes gezeigt, wobei der Querschnitt A-A den Stab im Bereich des Formgedächtnismaterials und der Querschnitt B-B den Stab in jenem Bereich zeigt, der kein Formgedächtnismaterial aufweist.
Zudem sind in 2 zwei alternative Querschnitte es Stabes 10 gezeigt: zum einen ein quadratischer Querschnitt und zum anderen ein dreieckiger Querschnitt, wobei die Querschnitte sowohl im Bereich des Formgedächtnismaterials als auch in jenem Bereich vorgesehen sein können, die kein Formgedächtnismaterial aufweisen.
Der Stab kann eine Ummantelung 12 aufweisen, die als Kunststoffummantelung ausgebildet sein kann und die den Stab vor äußeren Einflüssen schützt. Die Ummantelung 12 kann in einer Ausgestaltung der Erfindung einen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff aufweisen. Die kohlenstofffaserverstärkte Ummantelung 12 kann dem Stab 10 eine gewisse Stabilität verleihen.
Die Ummantelung 12 kann unabhängig vom Querschnitt des Stabes immer ein rundes Außenprofil aufweisen. Alternativ kann die Ummantelung 12 auch an den Querschnitt des Stabes 10 angepasst sein (z.B. die dreieckige Ummantelung des dreieckigen Stabes)
In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Stab 10 eine Länge von etwa 270 mm und einen Durchmesser von etwa 4 mm aufweisen. Je nach Anforderung an Stabilität und Gewicht des Stabes kann der Durchmesser auch größer oder kleiner sein.
Der in 2 gezeigte Stab weist aufgrund des etwa mittigen Abschnittes aus einem Formgedächtnismaterial, das die Eigenschaften wie mit Bezug auf 1 beschrieben aufweist, die Eigenschaft auf, dass der Stab beim Biegen im Bereich des Formgedächtnismaterials zunehmend (bis zu einem gewissen Biegegrad) elastischer wird, sodass ein Brechen des Stabes verhindert wird. Wird die Biegespannung wieder von dem Stab 10 genommen, richtet sich dieser wieder gerade aus, wie in 2 gezeigt.
3 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Umlenkeinrichtung. Der Stab 10 weist hier zwischen den beiden Enden drei voneinander beabstandete Bereiche 11 auf, die jeweils ein Formgedächtnismaterial aufweisen bzw. aus einem Formgedächtnismaterial bestehen, wobei das Formgedächtnismaterial die Eigenschaften aufweist, wie mit Bezug auf 1 beschrieben.
Ein mit einer mechanischen Spannung beaufschlagter Stab 10 gemäß 3 ist in 5 gezeigt. Wird die Biegespannung wieder von dem Stab 10 genommen, richtet sich dieser wieder gerade aus, wie in 3 gezeigt.
Die Abschnitte des Stabes 10 zwischen den das Formgedächtnismaterial aufweisenden Abschnitten 11 können aus einem herkömmlichen Kunststoff hergestellt sein, der zwar eine gewisse Elastizität aufweisen kann aber nicht aufweisen muss.
Bei mehreren ein Formgedächtnismaterial aufweisenden Abschnitten 11 kann das Formgedächtnismaterial eines jeden Bereiches unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. So können unterschiedliche Abschnitte 11 unterschiedliche Phasenumwandlungstemperaturen aufweisen oder aus unterschiedlichen Formgedächtnismaterialen hergestellt sein, sodass die unterschiedlichen Abschnitte 11 auch ein unterschiedliches Biegeverhalten aufweisen.
Zudem können unterschiedliche Abschnitte 11 des Stabes 10 auch Formgedächtnismaterialen aufweisen bzw. aus Formgedächtnismaterialen bestehen, die unterschiedliche Effekte (pseudoelastischer Effekt, Einweg-(Memory)-Effekt und/oder Zweiweg-(Memory)-Effekt) aufweisen. So kann das Formgedächtnismaterial des dem Befestigungselement 30 benachbarten Abschnittes 11 einen pseudoelastischer Effekt aufweisen, während die beiden anderen Abschnitte 11 einen Einweg-(Memory)-Effekt und/oder Zweiweg-(Memory)-Effekt aufweisen können. Damit ist es etwa möglich, den vorderen Abschnitt des Stabes mittels Beaufschlagung der beiden vorderen Formgedächtnismaterialen mit einer Temperatur gezielt abzubiegen, sodass das vordere Ende des Stabes in einen Nebenrohr oder Abzweigung hineinragt. Der hintere Abschnitt 11 des Stabes wird durch einen weiteren Vorschub in das Nebenrohr oder in die Abzweigung aufgrund einer Abstoßwirkung des Stabes an der Rohrinnenwandung mit einer mechanischen Spannung beaufschlagt, d.h. gebogen. Lässt die mechanische Spannung nach, kehrt der hintere Abschnitt 11 wieder in seine Ursprungsform zurück.
6 zeigt einen Knauf einer erfindungsgemäßen Umlenkeinrichtung in der Seitenansicht (oben) und im Schnitt entlang der Längsachse A-A (unten). Der Knauf 20 hat in etwa die Form einer Halbkugel mit einem auf der Grundfläche der Halbkugel aufgesetzten Kegelstumpf. Der gesamten Knauf 20 kann eine Höhe von etwa 30 mm aufweisen. Der Durchmesser der Grundfläche der Halbkugel bzw. der Grundfläche des Kegelstumpfes kann etwa 20 mm betragen.
An der Deckfläche des Kegelstumpfes, welche hier einen Durchmesser von etwa 5 mm aufweist, ist eine zylinderförmige Aussparung 21 vorgesehen, zum Aufstecken des Knaufes 20 an das freie Ende des Stabes 10. Der Durchmesser der Aussparung 21 entspricht vorzugsweise dem Durchmesser des Stabes an seinem freien Ende, sodass ein bündiges Aufsetzen des Knaufes 20 auf den Stab 10 ermöglicht wird. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Aussparung 21 einen Durchmesser von etwa 4 mm auf. Der Knauf 20 kann so lösbar am freien Ende des Stabes aufgesetzt werden. Die Höhe der zylinderförmigen Aussparung 21 kann etwa 15 mm betragen.
Der Knauf 20 kann aber auch unter Verwendung eines Klebstoffes, etwa eines zweikomponentigen Epoxidharzklebstoffes, unlösbar auf dem Stab 20 aufgesetzt und mit diesem verklebt werden.
In einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform, kann die Aussparung 21 sowie das freie Ende des Stabes 10 auch mit einem Gewinde versehen werden, sodass der Knauf einfach auf das freie Ende des Stabes geschraubt werden kann.
Der Knauf 20 ist vorzugsweise aus einem abriebfesten Material gefertigt.
7 zeigt ein Befestigungselement 30 einer erfindungsgemäßen Umlenkeinrichtung in drei Ansichten (oben) sowie im Schnitt entlang der Längsachse A-A (unten).
Das Befestigungselement 30 wird von einem im Wesentlichen bezüglich der Längsachse A-A rotationssymmetrischen Körper gebildet. Der Durchmesser des Befestigungselements 30 beträgt dabei etwa 8 mm. Die Höhe kann etwa 21 mm betragen.
Das Befestigungselement 30 dient zum Befestigen des Stabes 10 an der Kanalinspektionseinrichtung. Hierzu sind an beiden Enden des Befestigungselements 30 jeweils Aussparungen 31, 32 vorgesehen. Die Aussparung 31 dient zur Aufnahme des Stabes 10. Die Aussparung 32 dient der Befestigung des Befestigungselements 30 an der Inspektionseinrichtung.
In der hier gezeigten Ausführungsform ist die Aussparung 31 als zylinderförmige Aussparung ausgestaltet, welche vorzugsweise einen Durchmesser aufweist, der dem Durchmesser des Stabes 10 entspricht. In der hier gezeigten Ausführungsform beträgt der Durchmesser der Aussparung 31 etwa 4 mm. Die Tiefe der Aussparung 31 beträgt etwa 10 mm. Der Stab 10 kann so bündig und lösbar in die Aussparung 31 gesteckt werden. Zur sicheren Fixierung des Stabes 10 in der Aussparung 31 kann beispielsweise ein auf Methacrylatharz basierender Klebstoff verwendet werden. Alternativ können die Aussparung 31 und der Stab 10 auch mit einem Gewinde versehen werden, sodass der Stab 10 einfach in die Aussparung 31 geschraubt werden kann.
Die Aussparung 32 ist in der hier gezeigten Ausführungsform als zylinderförmige Aussparung mit Gewinde ausgestaltet. Das Befestigungselement 30 kann so an einem dafür vorgesehenen Zapfen 40 mit Gewinde an der Inspektionseinrichtung befestigt bzw. aufgeschraubt werden. Damit lässt sich in vorteilhafter Weise die gesamte Umlenkeinrichtung von der Inspektionseinrichtung abnehmen bzw. durch andere Umlenkeinrichtungen, etwa einer erfindungsgemäßen Umlenkeinrichtung mit einer anderen Länge ersetzen. In einer alternativen hier nicht gezeigten Ausführungsform kann anstelle der Aussparung 32 auch ein Zapfen 40 mit Gewinde vorgesehen sein (vgl. 1), welcher in eine Aussparung mit Gewinde an der Inspektionseinrichtung geschraubt werden kann.
Das Befestigungselement 30 weist an der Mantelfläche mindestens zwei gegenüberliegende Abflachungen 33 auf, damit ein Schraubenschlüssel, beispielsweise ein Schraubenschlüssel mit Schlüsselweite 7 mm sicher angesetzt werden kann.
Im Bereich der Aussparung 31 ist das Befestigungselement 30 verjüngend ausgestaltet, sodass das Befestigungselement während des Vorschubes der Inspektionseinrichtung in ein Nebenrohr möglichst wenige Angriffspunkte bietet, an denen sich das Befestigungselement im Rohr verhaken kann.
Das Befestigungselement 20 ist aus einem stabilen Material, beispielweise aus Metall oder Aluminium gefertigt. Um die Elastizität im Bereich der Aussparung 31 zu erhöhen, kann dieser auch aus einem elastisch biegsamen Material gefertigt sein.
8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Umlenkeinrichtung. Im Gegensatz zu den in 1 bis 3 gezeigten Umlenkeinrichtungen ist die in 8 gezeigte Umlenkeinrichtung in ihrer Länge veränderbar. Dazu ist der Stab 10 so ausgestaltet, dass an einem der beiden Enden ein zusätzlicher Stab 10' angebracht werden kann. Dies kann beispielsweise durch Aufschrauben des Stabes 10' auf den Stab 10 erfolgen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft realisierbar, wenn der Stab 10 an einem der beiden Enden ein Gewinde vorsieht, zum Befestigen des Knaufes 20 bzw. des Befestigungselementes 30 an dem Stab 10.
Weist der Stab 10 an keinem der beiden Enden ein Gewinde auf, kann alternativ ein Verlängerungsstab 10' in den Stab 10 eingesetzt werden, wie es in 8 gezeigt ist. Hierzu ist der Stab 10 so ausgestaltet, dass er sich an einer bestimmten Stelle auseinanderschrauben lässt und mit den beiden Enden des Verlängerungsstabes 10' wieder verschrauben lässt. Damit wird eine Umlenkeinrichtung bereitgestellt, dessen Länge sich je nach Bedarf anpassen lässt, was insbesondere bei Rohren unterschiedlichen Durchmessers von Vorteil ist.
Vorteilhaft ist es hierbei, wenn auch der Verlängerungsstab 10' zumindest einen Abschnitt 11 aus einem Formgedächtnismaterial aufweist, das die mit Bezug auf 1 beschriebenen Eigenschaften aufweist. In einer Ausgestaltung kann auch der gesamte Verlängerungsstab 10' aus einem Formgedächtnismaterial bestehen.
Bezugszeichenliste

10: Stab der Abbiegevorrichtung
10': Verlängerungsstab (Einsetzstück) zum Verlängern des Stabes 10
11: Abschnitt des Stabes aus einem Formgedächtnismaterial (z.B. eine Formgedächtnislegierung)
12: Ummantelung des Stabes 10
20: Knauf
21: Aussparung im Knauf 20
30: Befestigungselement
31: erste Aussparung im Befestigungselement 30
32: zweite Aussparung im Befestigungselement 30
33: Abflachungen an der Mantelfläche des Befestigungselements 30
40: Zapfen des Befestigungselements 30 (z.B. Befestigungszapfen mit Außengewinde)
A-A: Querschnitt A-A
B-B: Querschnitt B-B

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 20317314 U1 [0005]

Claims

Umlenkeinrichtung (1), insbesondere für ein Kanalinspektionssystem und/oder Kanalreinigungssystem, aufweisend einen Stab (10) mit einem ersten Ende und mit einem zweiten Ende und ein Befestigungselement (30) zum Befestigen der Umlenkeinrichtung an der Kanalinspektionseinrichtung, wobei das Befestigungselement (30) an einem zweiten Ende des Stabes (10) angeordnet ist und wobei der Stab (10) zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende zumindest abschnittsweise (11) ein Formgedächtnismaterial aufweist.
Umlenkeinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Formgedächtnismaterial eine Formgedächtnislegierung oder ein Formgedächtnispolymer umfasst.
Umlenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stab mehrere Abschnitte aufweist und wobei zumindest zwei voneinander beabstandete Abschnitte (11) des Stabes (10) ein Formgedächtnismaterial aufweisen.
Umlenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Formgedächtnismaterial so gewählt ist, dass es bei einer Arbeitstemperatur der Umlenkeinrichtung oberhalb der Austenit-End-Temperatur vorliegt, sodass – bei einer Beaufschlagung des Formgedächtnismaterials mit einer mechanischen Spannung ein Phasenübergang Austenit-Martensit stattfindet, und – bei einer anschließenden Reduzierung der beaufschlagten mechanischen Spannung ein Phasenübergang Martensit-Austenit stattfindet.
Umlenkeinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Beaufschlagen des Formgedächtnismaterials mit einer mechanischen Spannung ein Biegen der Umlenkeinrichtung zumindest in den das Formgedächtnismaterial aufweisenden Abschnitten (11) umfasst.
Umlenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Formgedächtnismaterial so gewählt ist, dass der das Formgedächtnismaterial aufweisende Abschnitt (11) beim Beaufschlagen des Formgedächtnismaterials mit einer ersten Temperatur seine Form ändert.
Umlenkeinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Formgedächtnismaterial so gewählt ist, dass der das Formgedächtnismaterial aufweisende Abschnitt (11) beim Beaufschlagen des Formgedächtnismaterials mit einer zweiten Temperatur seine Form ändert.
Umlenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stab (10) eine Ummantelung (12), vorzugsweise eine Kunststoffummantelung, besonders bevorzugt eine kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffummantelung aufweist.
Umlenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei diese einen im Wesentlichen kugelförmig ausgestalteten Knauf (20) aufweist, wobei der Knauf (20) an einem ersten Ende des Stabes (10) angeordnet, vorzugsweise lösbar angeordnet ist.
Umlenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Befestigungselement (30) lösbar am Stab (10) angeordnet ist.
Umlenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Befestigungselement (30) im Wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich seiner Längsache (A-A) ist und wobei das Befestigungselement (30) an beiden Enden jeweils eine Aussparung (31, 32) aufweist zur Aufnahme des Stabes (10) und zum Befestigen der Umlenkeinrichtung an der Kanalinspektionseinrichtung.
Umlenkeinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest eine der Aussparungen (31, 32) als Bohrung mit einem Innengewinde ausgestaltet ist.
Umlenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Befestigungselement (30) an der Oberfläche zumindest zwei gegenüberliegende Abflachungen (33) zur Aufnahme eines Schraubenschlüssels aufweist.
Umlenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Befestigungselement (30) aus Metall gefertigt ist.
Umlenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Knauf (20) aus einem abriebfesten Kunststoff gefertigt ist.
Umlenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Länge des Stabes (10) veränderbar ist.
Umlenkeinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Länge des Stabes (10) durch Einsetzen eines Zwischenstückes (10') veränderbar ist.
Umlenkeinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Zwischenstück (10') zumindest abschnittsweise (11) ein Formgedächtnismaterial aufweist, welches vorzugsweise die Eigenschaften des Formgedächtnismaterials des Stabes (10) aufweist.
Umlenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die kein Formgedächtnismaterial aufweisenden Abschnitte des Stabes (10; 10') aus einem flexiblen und stabilen Material bestehen, vorzugsweise einen Kern aus glasfaserverstärkten Kunststoff aufweisen.
Umlenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Formgedächtnislegierung ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Nickel-Titan, Nickel-Titan-Kupfer, Kupfer-Zink, Kupfer-Zink-Aluminium, Kupfer-Aluminium-Nickel, Eisen-Nickel-Aluminium, Eisen-Mangan, Silizium und Zink-Gold-Kupfer.
Kanalinspektionssystem und/oder Kanalreinigungssystem aufweisend eine Umlenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
System nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Umlenkeinrichtung lösbar an dem System angeordnet ist.
System nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umlenkeinrichtung an einer Bildaufnahmeeinrichtung und/oder an einer Spüleinrichtung des Systems angeordnet ist.