DE2264988A1 - Pipelinewagen mit selbstangetriebenem fahrgestell - Google Patents

Description

Gase 460/461 Comm. 5087.07 Div. -P 22 64 988.3

Ausscheidungsanmeldung aus P 22 22 946.5-32

SNAM PROGETTI S.p.A., Mailand, Italien

Pipelinewagen mit selbstangetriebene!;! Fahrgestell

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Die Erfindung betrifft eine Konstruktion, die in der Lage ist, sich längs gäerümmt er Profilbahnen, wie Pipelines und dergleichen zu bewegen und Einrichtungen zu tragen, welche zur Durchführung unterschiedlicher Operationen fähig sind. Gegenstand der Erfindung ist auch ein selbstangetriebenes Fahrgestell, welches verwendet werden kann, beispielsweise um die Schweißungen an Verbindungen in Pipelines zu kontrollieren. Solch eine Kontrolle kann mittels der Gammaradiographie (mit einer V'-Quelle) oder der Radiographie (mit einer Röntgenstrahlenquelle) mit einer zentralen Quelle durchgeführt werden, wobei die Stabilität des Fahrgestells automatisch gesteuert wird.

Das Kontrollieren von Sehweißungen in Pipelines oder Sealines, die gerade verlegt werden, kann von innen oder außen vorgenommen werden.

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Im ersten Fall, wo die Kontrolle der Schweißung von außen vorgenommen wird, wird die Radiographie der Verbindung stellenweise mittels aufeinanderfolgender "Belichtungen" bei mittelmäßigen Ergebnissen vorgenommen, wobei für das Bedienungspersonal lange Ausführungszeiten sowie die Gefahr, bestrahlt zu werden, in Kauf genommen werden müssen. Vorteilhaftere Ergebnisse erhält man im zweiten Falle mit der Panoramaradiographie, bei der die Strahlungsquelle innerhalb des Rohrs angeordnet und auf der gleichen Achse derart positioniert wird, daß die Quelle normalerweise die gesamte Schweißung bestrahlt, auf die außen der Film angeordnet wird.

Verschiedene Arten von Fahrgestellen zum Einführen von Strahlungsquellen in Pipelines sind bekannt, von denen die einfachsten durch selbst angetriebene Fahrgestelle gebildet werden, die von einem Kabel gespeist werden. Diese sind aber nur für kurze Entfernungen verwendbar. Bei komplizierteren Anordnungen werden zum Selbstantrieb Batterien benutzt, die es ermöglichen, in Pipelines vfcn einigen Kilometer Länge zu arbeiten. Das Kontrollsystem, welches das Positionieren des selbst angetriebenen Fahrgestells und somit der Quellen unter der Schweißung ermöglicht, erhält man mittels mechanischer Einrichtungen vom Tastertyp, die durch einen Fühler gebildet werden, der, indem er längs der Innenseite des Rohres gleitet, die Rauheit der Schweißjjng abtastet und hier das Fahrgestell stillsetzt, wonach mit dem Belichtungsprogramm begonnen wird; oder es sind kompliziertere Anordnungen der elektronischen Bauart vorgesehen, welche mittels schwacher Gammaquellen kontrolliert werden, die außerhalb der Pipeline unter einem festgelegten Abstand von der zu untersuchenden Quelle angeordnet sind.

Der Hauptnachteil der bekannten Einrichtungen nach dem Stand der Technik ist auf das selbsttätige Antriebssystem

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für das Fahrgestell innerhalb der Rohrleitung zurückzu-. führen, was normalerweise mit Systemen der ,Pendelbauart oder mit Fahrgestellen mit 6 Rädern erfolgt, drei von diesen vorne und drei hinten, die normalerweise unter 120° zueinander angeordnet sind.

Im ersten Fall wird das Fahrgestell mit drei Rädern bestückt, von denen zwei hintere Antriebsräder sind und eins ein vorderes Leitrad ist. Die Stabilität des Fahrgestells wird mittels einer Pendeleinrichtung sichergestellt, die über Getriebeausbildungen momentan die Position des Fahrgestells bezüglich der horizontalen Ebene regelt, die auf das vordere Leitrad wirkt.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie nicht den gleichen Wenderadius bei der Vorwärts- wie bei der Rückwärtsbewegung hat, wodurch es nicht möglich wird, beliebig auf Vorwärtsoder Rückwärtsfahrt zu schalten, da während der Rückwärtsbewegung die Gefahr besteht, daß das Fahrgestell umschlägt, insbesondere in Strecken mit gewundenen Rohrleitungen.

Weiterhin hat diese Anordnung den beachtlichen Nachteil, auf dem Boden der Rohrleitung nicht stabil zu sein, vielmehr um die horizontale Lage zu schwingen, insbesondere für den Fall, daß die Rohrleitungen einen größeren Durchmesser haben, in welchem das kurze Umfangsstück, auf welchem das Antriebsrad ruht, als gerade Linie und nicht als gewölbter Umfangsbogen angesehen werden kann; da die mechanische Einrichtung immer eine Eingriffsverzögerung aufgrund der Reibung der gekuppelten Organe aufweist, passiert es oft, daß das Fahrgasteil um die horizontale Lage pendelt.

Eine andere Anordnung, die bereits vorgeschalgen wurde, und die mittels Hebeln die Position des Fahrgestells bezüglich

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der horizontalen Ebene steuert, indem auf ein Paar von vorderen Leiträdern eingewirkt wird, sorgt für beachtliche Vorteile bezüglich der beschriebenen Bauart und für eine Verläßlichkeit beim Selbsteinstellen, was mit Einrichtungen aus cd em Stand der Technik nicht erreichbar war. Auch diese Einrichtungen weisen jedoch die gleichen Nachteile auf. Eine mittels sechs Rädern herbeigeführte Lösung ermöglicht es, indifferent sowohl hinsichtlich der Vorwärts- wie hinsichtlich der Rückwärtsbewegung zu arbeiten; es tritt hierbei jedoch der Nachteil auf, daß sehr komplizierte mechanische Einrichtungen erforderlich sind; drei unabhängige, unter 120° angeordnete Antriebsräder; eine Pendelanordnung, die den Regeldetektor nach oben positioniert hält und elektrische und mechanische rotierende Einrichtungen hierfür. Darüberhinaus tritt der ernste Nachteil auf, daß die Antriebsräder nicht gleichförmig belastet sind und daher elastisch zusammengebaut sein müssen, um die ovalen Verformungen der Leitung zu absorbieren und ein Minimum an Adhäsion auch dann zuzulassen; wenn ein oder mehrere Antriebsräder sich auf den oberen Teilen befinden.

Dies ist, was Autonomoie, Verschleiß und Festigkeit des Fahrgestells betrifft, äquivalent einem Fahrgestell, das schwerer ale dessen reelles Gewicht ist.

Alle diese Nachteile der selbstangetriebenen Fahrgestelle werden nach der Erfindung eliminiert, die eine Verrichtung liefert, um Strahlnngsquellen in Pipelines einzuführen, welche keinerlei Schwingungen irgendeiner Art ausführt und keinerlei elastische Ausbildung der Räder erfordert.

Die Vorrichtung wird gebildet durch einen Trägerkörper, auf dessen rückwärtigem Teil zwei Antriebsräder sitzen, die

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durch einen Getriebemotor gesteuert sind, der mit Gleichspannung nach einem Merkmal der Erfindung gespeist ist. Die Räder selbst - einstellbar dureh eine Reihe von bereiften Rollen, die in Lagern gelagert sind und auf dem Umfang der Räder selbst sitzen. Frontal sind zwei andere Räder von einem Typ analog dem vorhergehenden gelagert, die treibend oder nicht-treibend unabhängig oder mittels Sransmissionselementen des Riemen- oder Kettentyps ausgebildet sind.Die Räder sind starr zu je zweien untereinander gekoppelt und drehen sich daher synchron.

Für den Fall wo auch die Vorderräder aAntriebsräder sind, d. h. im Falle von Pipelines in beachtlichem Gefälle, verbleiben die vier Räder starr untereinander gepaart, wenn die Bewegung der Räder mittels Transmission erfolgt, wogegen sie nicht steif gepaart sind, wenn sie von unabhängigen Motoren angetrieben werden.

In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel eine allgemeine Darstellung eines selbstangetriebenen Fahrgestells nach der Erfindung gezeigt;

Fig. 2 zeigt eine Einzelheit der Erfindung;

die Figuren 3 und 4 betreffen eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Das Führungssystem des Fahrgestells wird in sehr einfacher Weise durch diese selbsteinstellenden Räder erhalten, welche es dem Fahrgestell erlauben, in beiden Bewegungsrichtungen mit dem gleichen Wenderadius zu arbeiten. Darüberhinaus haben diese Räder keinerlei Begrenzung hinsichtlich des niedrigst-

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möglichen Radius, abgesehen von dem der Teilung des Fahrgestells.

Ein erfindungsgemäß zu benutzendes Rad ist in Fig. 2 dargestellt.

In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 eine Motor-Getriebegruppe bezeichnet, welche selbsteinstellenden Antriebsrädern 2 zugeordnet ist. Selbsteinstellende Leiträder sind mit 3 bezeichnet. Zwischen den Rädern bildet der Körper 4 ein Teil des Fahrgestells oder des Aufbaus. 5 und 6 bedeuten, lediglich für den Fall, daß die Einrichtung Radiographieuntersuchungen machen soll, den Kopf eines Isotopenhalters, und in diesem Fall handelt es sich um einen Behälter für die elektronischen Einrichtungea. Mit 7 sind Zonen (oder Rollen) bezeichnet, die in der Lage sind, um orthogonale Achsen sich zu drehen oder um Achsen, die im wesentlichen orthogonal zur Drehachse der Räder sind; 8 und 9 sind Schnitte durch das Rad. Praktisch umfaßt die Einrichtung nach der Erfindung einen Körper oder allgemein eine Konstruktion, die in der Lage ist, irgendein Material abzustützen und zu transportieren. Wie oben erwähnt, kann dieses Material Auslrüstungen unterschiedlicher Art umfassen, beispielsweise Ausrüstungen, welche Untersuchungen mittels Strahlung von Rohrleitungen vornehmen, längs den die Einrichtung sich bewegt sowie auch Material anderer Art, beispielsweise solches, welches notwendig ist, um zu prüfen, zu reinigen, zu lacken oder irgendeine andere Behandlung der Rohrleitung selbst vorzunehmen.

Außer dem Körper hat die Einrichtung, welche für die Bewegung mittels Rädern sorgt, auch Mittel , die diese Räder betätigen und darüberhinaus Einrichtungen, die in

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der Lage sind, die Richtung längs des Laufweges zu ändern. Die Bewegung kann aueh umgesteuert werden.

Schließlich läßt sich die Einrichtung nach der Erfindung mit Erfolg für irgendeinen Zweck oder zu irgendeinem Ziel umbauen.

Man läßt sie ein gekrümmtes Profil, welches eine Position hält, folgen, d. h. ein Verwinden wird vermieden. Diese Art der Einstellung, hervorgerufen durch Schwerkraftwirkung, wird für die besondere Ausführung der Elemente, die die Bewegung zulassen, das sind das oder die Räder, erhalten.

Im wesentlichen ist das Rad auf dem Außenprofil (der Rollen) der Zonen frei von jeder Drehung unter der Wirkung der Schwerkraft um orthogonale Achsen oder Achsen, dj^ im wesentlichen orthogonal zur Drehrichtung des Rades sind.

Bei dieser Ausbildung sind, während das Rad die Vorwärtsoder Rückwärtsbewegung sicherstellt, die Zonen (später Rollen genannt) frei und können sich um Achsen orthogonal zur Achse des Rades drehen, wodurch diese Translationen möglich werden, welche infolge Schwerkraft für das Selbsteinstellen der' Einrichtung sorgen.

Die Räder nach der Erfindung können aus irgendeinem Material bestehen, welches logisch für diese Punktion in Betracht gezogen werden kann (beispielsweise Adhäsion etc., zu transportierendes Gewicht etc.) oder es kann irgendeine "Kombinacion von Materialien für den Pail Berücksichtigung finden, daß unterschiedliche Materialien für die unterschiedlichen, die Konstruktion bildenden Teile verwendet werden. Schließlich sind die Aufwendungen für die zu verwendenden

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Materialien in Betracht zu ziehen.

Es kann sich also beispielsweise um ein metallisches, mit Gummi überdecktes Rad handeln, auf dessen Umfang ohne tiberkragen - eine Reihe metallischer Rollen eingeführt sind, die auf Lagern angeordnet sind und gummibedeckt sind.

Deswegen sind die Rollen, wie bereits erwähnt, frei und können sich orthogonal bezüglich der Drehachse des Rades drehen und hindern somit das Rad daran, vom geradlinigen Weg abzuweichen. Die hier beschriebenen, beispielsweise genannten Räder haben vier eingebaute Rollen,,die symmetrisch unter 90° angeordnet sind; deren Zahl kann jedoch beliebig erhöht oder vermindert werden, genauso wie die Abmessungen der Rollen selbst.

Die Rollen können auch auskragend - außerhalb des Rades mittels einer Einstellanordnung vorgesehen sein, die es der Rolle ermöglicht, periodisch auf der gleitenden Fläche sich so abzustützen, daß das Rad angehoben wird.

Diese Anordnung wird jedoch teurer; sie muß für jeden Durchmesser der Pipeline verstellt werden; auch führt dies zu einem Kippen des Fahrgestells jedesmal dann, wenn die Rolle das Rad trägt. Im ersten Fall dagegen bleibt das Profil des Rades vollkommen gleichförmig, da die Rolle genau g Gestalt und Kontinuität der Lauffläche respektiert; es erfolgt also keine Kippbewegung des Fahrgestells; darüberhinaus wird der Bewegungsablauf vereinfacht. Das Arbeitsprinzip des sich selbst einstellenden Systems ist das folgende: Die obengenannten Räder sind zu je zwei fest paarweise auf einer Welle derart angeordnet, daß die hierin

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eingesetzten Rollen in Phase sind.

Die Räder stützen sich periodisch auf den Rollen ab, für die sie in diesen Augenblicken zwei weitere Freiheitsgrade

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haben, die sich dem/Rollen überlagern. Daher werden die in Bewegungsrichtung sich drehenden Vorderräder periodisch frei, um sich axial zu verschieben, wenn das System durch Störkräfte, die £r eine Verschiebung normal zur Bewegungsrichtung sargen, beaufschlagt wird.

Die Antriebsräder wirken ähnlich und sind starr paarweise! auf einer einzigen Antriebswelle angeordnet. Die Kräfte, welche die Translationsbewegung auf die Räder und somit auf das Fahrgestell übertragen, sind durch das gleiche Gewicht des Fahrgestells gegeben, wenn diese sich aus der horizontalen Linie bewegt und eine Rohrwandung hinaufklettern will. Daher wird jedesmal dann, wenn das sich bewegende Fahrgestell aus der horizontalen Linie abweichen will, eine Kraft erzeugt, die unter Einwirken auf die Räderrollen dafür sorgt, daß die Räder selbst eine Translation ausführen, welehe das Fahrgestell wieder auf den Boden des Rohrs bringt.

Daher führen die so ausgebildeten Räder eine rotierende Bewegung in Richtung des Fahrgestelles aus und können auch durch die Wirkung der Rollen eine periodische Translation der Bewegung orthogonal zur Bewegungsrichtung ausführen.

Die Frequenz des Translationseingriffs für jede Drehung des Rades wird nur durch die Anzahl der Rollen, die auf dem Rad selbst untergebracht sind, festgelegt: Je größer diese Zahl der Rollen ist, umso leichter wird das Rad selbst einstellend.

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Mit dieser Radanordnung kann das Fahrgestell in beiden Bewegungsrichtungen, nämlich bei Vorwärts- wie bei Rückwärtsfahrt, jeden Grad einer Krümmung einer Pipeline kompensieren und auf geradliniger Strecke bei völlig geradliniger Bewegung ohne Kippen und Schwingungen fahren. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß das Fahrgestell von vier Rädern getragen wird, die sich auf den Boden der Ippeline nicht abstützen, vielmehr auf die beiden geneigten Wandungen hiervon, wodurch sich ein Effekt der Verstärkung der Translationskraft der Anordnung ergibt. Dieses Abstützen der vier Räder des Fahrgestells auf den gekrümmten Wandungen der Pipeline nämlich führt bei einer geringen Abweichung des Fahrgestells aus der horizontalen Lage zu einer beachtlichen Translationskraft, die das Fahrgestell wieder ins Gleichgewicht bringt. Darüberhinaus ergibt sich bei einer Anordnung mit vier Rädern, da es sich nicht um Räder handelt, die auf dem Boden, sondern auf den Seitenwandungen der Pipeline laufen, der weitere Vorteil, daß das Fahrgestell nur unter Schwierigkeiten von Materialien aufgehalten werden kann, die zufällig sich auf dem Rohr befinden. Was die Konstruktionsweise für das Rad betrifft, so kann es sich um eine beliebige handeln _f beispielsweise um Konstruktionssektoren und eine Herstellung aus Vielkomponententeilen und dergleichen handeln. Wie erwähnt, ist es wichtig, daß beim Zusammenbau die Rollen untereinander sich in Phase befinden.

Ihre Anzahl ist nicht kritisch; es ist logisch, daß je mehr Rollen vorhanden sind, desto mehr Möglichkeiten der Selbsteinstellung gegeben sind. Die Anzahl der Rollen ist auch innerhalb gewisser Grenzen eine Funktion van ihren Abmessungen, da, je größer die Länge der Rollen, desto geringer die Notwendigkeit ist, die Anzahl der Rollen zu erhöhen. Sowohl Länge wie Anzahl der Rollen können eine

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Funktion der Geschwindigkeit, bei der das Fahrgestell arbeiten muß, sein.

Beschrieben wurde ein besonderes, sich selbst einstellendes Fahrwerk, dessen Bewegung mittels Rädern sichergestellt ist, die mit Zonen versehen sind, die in der Lage sind, sieh um Achsen zu drehen, die im wesentlichen orthogonal zu denen der Drehrichtung der Räder sind und die die Selbsteinstellung sicherstellen. Die Erfindung nutzt ebendieses Prinzip auch für den Fall aus, wo das Element, welches für die Bewegung der Einrichtung sorgt, aus ein oder mehreren Kettentrieben oder allgemein Endlosbahnen besteht, wobei diese Kettentriebe Zonen (Rollen) aufweisen, welche um Achsen orthogonal zur Drehachse . von Kette oder Ketten sieh drehen.

Diese können orientierbar mittels der Drehung um einen Drehpunkt derart sein, daß die Abstützung von ebendieser Kettenbahn längs der Spur oder der Bahn der Pipeline möglich wird, derart, daß der Träger normal zur Biegung oder Krümmung kommt.

Eine solche Ausführungsform soll noeh anhand der Figuren und 4 erläutert werden, wobei 10 das Kettengetriebe oder den Endlosgurt, der von beliebiger Bauart sein kann, zeigt. 11 ist eine selbsteinstellende Rolle. 12 zeigt ein solches Kettengetriebe bzw. eine solche Endlosbahn vom orientierbaren Typ. Die anderen Teile der Einrichtung tragen die gleichen Bezugszeichen wie in den Figuren 1 und 2. Praktisch umfaßt die Einrichtung nach der Erfindung einen Körper oder allgemeiner eine Konstruktion, die in der Lage ist, irgendein "Material",für das oben Erläuterungen gegeben wurden, abzustützen und zu transportieren.

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Außer dem Körper hat die Einrichtung,,welche für die Bewegung mittels der Kettengetriebe sorgt, auch Einrichtungen, die in der Lage sind, diese Kettengetriebe zu betätigen sowie darüberhinaus Einrichtungen, die in der Lage sind, die Richtung längs der Bewegungsbahn zu verändern. Die Bewegung kann auch umgesteuert werden.

Das Kettensystem, das strukturell nicht so wirtschaftlich wie die Räder ist, besitzt jedoch den großen Vorteil, daß beachtliche Steigungen überwunden werden können und daß im Grenzfall ein fast senkrechtes Klettern möglich ist, wenn 'ein oder mehrere Räder elastisch auf den oberen Teilen gelagert werden. Weiterhin ermöglicht die Kette oder die Endlosspurbahn es, Hindernisse mit größeren Abmessungen zu überwinden. Schließlich kann die Einrichtung naeh der Erfindung in logischer Weise günstig für irgendein Ziel oder irgendeinen Zweck ausgebildet werden; keinerlei Begrenzung hinsichtlich der verwendeten Materialien für die Konstruktion der Einrichtung selbst muß beachtet werden.

Patentan sprüche:

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Claims (5)

1. DiPL* ing. Dietrich Lkwaid · 8 München 40 · birnatjer str. β

   P 22 22 946.5-22/Trennakte SHAMPROGETTI S.p.A. 46o/46l dlv.

   PAIENTAMSPRÜCHE

   IJ Pipelinewagen mit selbstangetriebenem fahrgestell, beispielsweise zur Kontrolle der Schweißungen an Verbindungsstellen an Pipelines von innen, mit einer Schwerkrafteinstellungseinrichtung, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Kettentriebe mit Zonen, die im wesentlichen orthogonal zur Drehachse der Kettentriebe frei drehbar And, derart, daß Selbsteinstellung infolge Schwerkraft gegeben ist.
2. 2. Pipelinewagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen um einen Drehpunkt derart orientier· bar bzw. schwenkbar gelagert sind, daß die Abstützung der Ketten dem Verlauf der Pipeline folgend, ermöglicht wird, derart, daß die Abstützung normal zur Krümmung erfolgt.
3. 3. Pipelinewagen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die frei drehbaren Zonen aus Rollen bestehen.
4. 4. Pipelinewagen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen elastisch oben auf den Kettenausbildungen gelagert sind.
5. 5. Pipelinewagen nach einem der vorhergehenden An-

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   POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 1990 80-800

   ■ UND ΛνΈΟΗβΕΙ-ΒΑΝΚ MÜNCHEN 324/88.4

   Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle vier Kettenräder des Pipelinewagens Antriebsräder sind und die schwenkbar angeordneten Antriebekettenräder starr untereinander gepaart, synchron antreibbar und umsteuerbar ausgebildet sind.

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