DE3602281A1 - Vorrichtung zur behandlung unterirdisch verlegter kanalrohre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung unterirdisch verlegter Kanalrohre, mit einem im Kanal­ rohr bewegbaren Arbeitsgerät, das mindestens ein Behandlungswerkzeug aufweist und über Kabel bzw. Schläuche mit oberirdischen Versorgungs- und Steuer­ einrichtungen verbunden ist.

Es ist bekannt, zur Sanierung von verlegten Kanalroh­ ren, die so eng sind, daß sie nicht begangen werden können, Vorrichtungen einzusetzen, die mit einem Seil­ zug in das Kanalrohr eingesetzt und in diesem verscho­ ben werden können. Diese Vorrichtungen haben eine Schleuderdüse, die ungesteuert Mörtel gegen die Kanal­ wand schleudert. Diese bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, daß stets nur ringförmige Beschichtungen erzeugt werden können, so daß eine gezielte Ausbesse­ rung einer schadhaften Stelle nicht möglich ist. Ins­ besondere bei tiefen Bruchstellen ist nicht sicher­ gestellt, daß sämtliche Hohlräume durch das Mörtel­ material mit hinreichender Dichte ausgefüllt werden. Stellen, an denen Seiteneinläufe einmünden, können mit solchen Geräten nicht behandelt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der eingangs genannten Art zu schaffen, die viel­ seitig verwendbar ist, für Kanalrohre mit unterschied­ lichen Querschnitten benutzt werden kann und eine ge­ zielte Inspektion und Ausbesserung schadhafter Wand­ stellen ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß dar­ in, daß das Arbeitsgerät ein selbstfahrendes Fahrzeug ist, das an mindestens einem Ende einen Gelenkarm aus mehreren aneinander befestigten und relativ zueinander durch separate Antriebsvorrichtungen bewegbaren Arm­ gliedern aufweist, von denen eines das Behandlungs­ werkzeug trägt, und daß an dem Fahrzeug eine den Ziel­ bereich des Behandlungswerkzeugs erfassende Fernseh­ kamera vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein selbstfah­ rendes Fahrzeug auf, das sich in dem Kanalrohr fernge­ steuert bewegen kann und das einen Gelenkarm nach Art eines Manipulatorarmes trägt, an welchem das Behand­ lungswerkzeug angebracht ist, das in bezug auf den Fahrzeugkörper in mehreren Freiheitsgraden bewegt wer­ den kann. Die Bewegungen der einzelnen Armglieder des Gelenkarmes sind durch separate Antriebsvorrichtungen steuerbar, so daß das Behandlungswerkzeug nicht nur an jede Stelle des Kanalrohrs geführt, sondern auch im Anstellwinkel verschwenkt werden kann, so daß es mög­ lich ist, das Behandlungswerkzeug gezielt in Bruch­ stellen des Rohres einzuführen.

Das Behandlungswerkzeug besteht vorzugsweise aus einer Düse, aus der Mörtel oder ein anderes Beschichtungs­ material auf die Rohrwand aufgebracht oder in Bruch­ stellen des Rohres eingesprüht wird. Auf diese Weise können sowohl Ausbesserungs- als auch Beschichtungs­ arbeiten durchgeführt werden. Beispielsweise ist es möglich, Bruchstellen oder Risse gezielt auszufüllen, Seiteneinläufe zu reparieren oder die gesamte Rohrwand mit einer gleichmäßigen Beschichtung zu versehen. Die Steuerung des Fahrzeugantriebs und des Gelenkarmes kann durch Fernbedienung in Abhängigkeit von dem von der Fernsehkamera an einen Monitor gelieferten Bild er­ folgen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die Bewe­ gung des Behandlungswerkzeugs in bezug auf den Fahr­ zeugkörper vorzugsweise mit fünf einzeln steuerbaren Freiheitsgraden. Dadurch können verschieden geartete Rohrausbrüche aus der jeweils günstigsten Richtung aus­ gekleidet werden. Bei besonders tiefen Bruchstellen kann der Auftrag fast immer parallel zur Bruchfläche erfolgen, so daß eine besonders gute Haftung des Aus­ kleidungsmaterials gewährleistet ist.

Durch die Verwendung eines Raupenfahrzeugs wird eine sichere Abstützung des Fahrzeugs an der konkaven Rohr­ wand erreicht, wobei das Fahrzeug sich selbsttätig in horizontaler Ausrichtung hält.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, insbeson­ ders des Gelenkarmes, sind den Unteransprüchen zu ent­ nehmen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Benutzung der Vorrichtung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Fahr­ zeugs in einem Kanalrohr,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Fahrzeugs, wobei sich das Behandlungswerkzeug in einer ersten Posi­ tion befindet,

Fig. 4 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 3 bei einer anderen Position des Behandlungswerkzeugs,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V von Fig. 3,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI von Fig. 3 und

Fig. 7 einen schematischen Vertikalschnitt durch die Antriebsvorrichtungen der beiden letzten Arm­ glieder des Gelenkarms.

Gemäß Fig. 1 führt ein Kanalschacht 10 in das Erdreich hinein zu einem aus Kanalrohren bestehenden Kanal 11, beispielsweise einem Entwässerungskanal. Durch den Kanalschacht 10 ist die Behandlungsvorrichtung 12 in den Kanal 11 eingebracht worden. Von der Behandlungsvor­ richtung 12 führen Schläuche 13 und Kabel 14 zu einem oberirdisch angeordneten Verteiler 15. Die Schläuche 13 führen vom Verteiler 15 zu einer Versorgungseinrichtung 16 zur Aufbereitung des Beschichtungsmaterials und die Kabel 14 führen zu einem Fahrzeug 17, das verschiedene Steuereinrichtungen 18, u.a. einen Computer sowie einen Fernsehmonitor 19, enthält. Der Verteiler 15, der auch eine Kabeltrommel aufweist, kann alternativ auch im Fahrzeug 17 angebracht sein.

Eine mit mehreren Rollen versehene Umlenkvorrichtung 20, die an einem Schiebegestänge 21 in den Kanalschacht 10 eingelassen ist, bewirkt eine reibungsarme Umlenkung der Schläuche 13 und Kabel 14 an der Verbindungsstelle zwischen dem Kanalschacht 10 und dem Kanal 11.

Die Behandlungsvorrichtung 12 besteht aus dem Fahrzeug 22, das einen eigenen Fahrantrieb aufweist, und dem an einem Ende des Fahrzeugkörpers 22 a angebrachten Gelenk­ arm 23, der das Behandlungswerkzeug 24 trägt.

Aus Fig. 2 ist der Aufbau des Fahrzeugs 22 erkennbar. Das Fahrzeug weist einen länglichen Fahrzeugkörper 22 a auf, an dessen Seiten angetriebene endlose Raupenketten 25 oder Riemen vorgesehen sind, die von Rollen 26 abge­ stützt und angetrieben sind. Der Fahrantrieb befindet sich im Inneren des Fahrzeugkörpers 22 a und wird von der Steuereinrichtung 18 aus gesteuert.

An einer Stirnwand des Fahrzeugkörpers 22 a ist das erste Armglied 27 um die horizontale Längsachse 28 schwenkbar gelagert (Fig. 3 und 4). Die Verbindung zwischen dem ersten Armglied 27 und dem Fahrzeugkörper 22 a ist lösbar, so daß der gesamte Gelenkarm 23 aus­ gewechselt werden kann. Das erste Armglied 27 besteht aus einem Kasten, der eine Fernsehkamera enthält, von der in den Zeichnungen lediglich das Kameraauge 29 sichtbar ist. Das Kameraauge 29 befindet sich an der dem Fahrzeugkörper 22 a abgewandten Stirnwand des Armgliedes 27 und die Kamera ist in dem Armglied 27 durch eine (nicht dargestellte) Antriebsvorrichtung verschwenkbar, so daß der Erfassungsbereich der Fern­ sehkamera stets so eingestellt werden kann, daß er das Behandlungswerkzeug 24 erfaßt.

An dem ersten Armglied 27 ist eine Parallelführung 30 angebracht, die das zweite Armglied 31 trägt. Die Parallelführung 30 besteht aus einem Parallelogramm­ gestänge mit den Lenkern 30 a, 30 b (Fig. 3 und 4), welche mit ihrem einen Ende gelenkig an dem ersten Armglied 27 und mit ihrem anderen Ende gelenkig an dem zweiten Armglied 31 angebracht sind. Das zweite Arm­ glied 31 besteht aus einem rechteckigen Kasten, der in jedem Schwenkzustand parallel zur horizontalen Mittel­ ebene des Fahrzeugkörpers 24 ausgerichtet ist und durch Bewegen der Parallelführung 30 angehoben und abgesenkt werden kann. Der Antrieb zum Verstellen der Parallel­ führung 30 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Auf der Oberseite des zweiten Armgliedes 31 befindet sich das dritte Armglied 32, das in bezug auf das Arm­ glied 31 um die vertikale Achse 33 drehbar ist. Die Antriebsvorrichtung 34 für den Drehantrieb befindet sich im Inneren des Armgliedes 31.

An dem dritten Armglied 32 ist das vierte Armglied 35 um die horizontale erste Schwenkachse 36 schwenkbar gelagert. Dieses vierte Armglied 35 ragt von der Ober­ seite des zweiten Armgliedes 31 nach oben auf. Es be­ steht aus einem Gehäuse, das zwei Antriebsvorrichtungen enthält und an seinem oberen Ende das fünfte Armglied 37 trägt, welches um die horizontale zweite Schwenk­ achse 38 herum schwenkbar ist. Die zweite Schwenkachse 38 verläuft parallel zur ersten Schwenkachse 36.

Das Behandlungswerkzeug 24 ist an dem fünften Armglied 37 des Gelenkarms 23 fest (aber auswechselbar) ange­ bracht. Das Behandlungswerkzeug 24 besteht im vorlie­ genden Fall aus einer Düse, die an einen Schlauch 231 angeschlossen ist, durch den von der Versorgungsein­ richtung 16 flüssiges Beschichtungsmaterial unter Druck zugeführt wird. Dieses Beschichtungsmaterial kann von der Düse gegen die Kanalwand gespritzt werden.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist nur an einem Ende des Fahrzeugkörpers 22 a ein Gelenkarm 23 angebracht. Das andere Ende des Fahrzeugkörpers eignet sich ebenfalls für die Anbringung eines derartigen Gelenkarms. Es ist auch möglich, außer dem Behand­ lungswerkzeug 24 noch ein weiteres Behandlungswerkzeug anzubringen, z.B. einen Glattstreicher zum Glätten der aufgespritzten Beschichtung.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Antriebsvorrichtungen für die einzelnen Armglieder 27, 31, 32, 35 und 37 Hydraulikantriebe, die durch (nicht dargestellte) Magnetventile von der Steuereinrichtung 18 aus gesteuert werden. Es können beispielsweise auch pneumatische, elektrische oder andere Antriebsvorrich­ tungen benutzt werden.

Aus Fig. 7 sind die Antriebsvorrichtungen 40, 41 zum Bewegen des vierten Armgliedes 35 und des fünften Arm­ gliedes 37 erkennbar. Die Antriebsvorrichtungen 40, 41 bestehen aus zwei Hydraulikzylindern, die im Gehäuse des vierten Armgliedes 35 gebildet sind. In jedem Hydraulikzylinder ist ein Kolben 42 bzw. 43 verschieb­ bar, der mit einer Verzahnung 44 nach Art einer Zahn­ stange versehen ist. Durch Einleiten von Druck in einem der Anschlüsse 45 des betreffenden Zylinders wird der Kolben 42 oder 43 in dem zugehörigen Zylinder axial bewegt. Die Verzahnung 44 steht in Eingriff mit einem am Gehäuse des Armgliedes 35 drehbar gelagerten Ritzel 46 bzw. 47. Das Ritzel 46 kämmt seinerseits mit einer bogenförmigen Verzahnung 48 des dritten Armgliedes 32. Der Mittelpunkt der bogenförmigen Verzahnung 48 fällt mit der zweiten Schwenkachse 36 zusammen. Wenn der Kolben 42 in dem zugehörigen Zylinder verschoben wird, dreht sich das Ritzel 46, wodurch das Gehäuse des Armg­ liedes 35 um die Schwenkachse 36 herum geschwenkt wird. In ähnlicher Weise steht das Ritzel 47 in Eingriff mit der Verzahnung 44 des Kolbens 43 und außerdem mit einem Ritzel 49, das drehfest mit der Schwenkachse 38 und somit mit dem fünften Armglied 37 verbunden ist. Bei einer Verschiebung des Kolbens 43 treibt das Ritzel 47 das Ritzel 49 an, das daraufhin den das Armglied 37 um die Schwenkachse 38 herum dreht.

In ähnlicher Weise wie die Antriebsvorrichtungen 40, 41 kann auch die Antriebsvorrichtung 34 zum Drehen des dritten Armgliedes 32 in bezug auf das zweite Armglied 31 ausgebildet sein.

Es ist auch möglich, anstelle linearer Antriebsvorrich­ tungen 40, 41 jeweils einen hydraulischen oder pneuma­ tischen Drehmotor einzusetzen.

Wie aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht, stützt sich das Fahrzeug 22 mit den Raupenketten 25 jeweils an schrägen Teilen der Wand des zylindrischen Kanals 11 ab. Die Raupenketten bestehen zweckmäßigerweise aus rutsch­ festen gezahnten Riemen mit konvexer, d.h. balliger, Lauffläche.

Der Gelenkarm 23 läßt Bewegungen in insgesamt fünf Freiheitsgraden zu, nämlich Drehbewegungen um die Längsachse 28, Heb- und Senkbewegungen des zweiten Armgliedes 31, Drehbewegungen um die vertikale Achse 33, Schwenkbewegungen um die horizontale erste Schwenkachse 36 und Schwenkbewegungen um die zweite Schwenkachse 38. Sämtliche Armglieder 27, 31, 32, 35, 37 sind funktionell in Reihe geschaltet, wobei das erste Armglied 27 auf der Seite des Fahrzeugkörpers 24 und das fünfte Armglied 37 auf der Seite des Behand­ lungswerkzeugs 38 angeordnet ist.

Beim Betrieb der Vorrichtung wird das Fahrzeug 22 ent­ lang des Kanals 11 gefahren. Dabei kann mit der Fern­ sehkamera der Zustand der Kanalwand inspiziert werden. Dann wird das Behandlungswerkzeug 24 durch entsprechen­ de Einstellung des Gelenkarms 23 in die für die Behand­ lung günstigste Position gebracht und anschließend wird durch den Schlauch 231 dem Behandlungswerkzeug 38 flüs­ siges Beschichtungsmaterial zugeführt. Wie Fig. 4 zeigt, kann das Behandlungswerkzeug auch auf Fehl­ stellen 50 eingestellt werden, die an der Anschluß­ stelle eines Schachtes 51 auftreten. Ferner ist es mög­ lich, das Behandlungswerkzeug ein Stück weit in den Schacht 51 hochzufahren.

Die bisher beschriebene Funktionsweise wird zum Erken­ nen und Ausbessern schadhafter Stellen des Kanals 11 benutzt. Es ist auch möglich, eine vollflächige Be­ schichtung auf die Kanalwand aufzubringen, indem das Armglied 27 um die Längsachse 28 herum gedreht wird. Dabei muß in Abhängigkeit von dem jeweiligen Drehwinkel die Parallelführung 30 betätigt werden, um das Behand­ lungswerkzeug 24 gemäß Fig. 3 stets im konstanten Ab­ stand von der Rohrwand zu halten. Die Koordinierung der Drehung des Armteils 27 und der Verstellung der Paral­ lelführung 30 erfolgt durch den im Fahrzeug 17 befind­ lichen Rechner. Alternativ besteht die Möglichkeit, das Armglied 31 in eine solche Hubstellung zu bringen, daß bei Drehung des Gelenkarms 23 um die Längsachse 28 herum das Behandlungswerkzeug 38 einen konstanten Ab­ stand zur Kanalwand einhält, ohne daß die Parallelfüh­ rung 30 verstellt werden müßte. Dies ist allerdings nur möglich, wenn die Längsachse 28 mit der Kanalachse über­ einstimmt, also nur bei einem ganz bestimmten Kanal­ durchmesser.

Das Rohrbehandlungsgerät kann für Kanäle mit unter­ schiedlichen Durchmessern eingesetzt werden. Es eignet sich nicht nur zum Aufspritzen von Beschichtungsmate­ rial, sondern auch zur Durchführung von Inspektionsar­ beiten oder beispielsweise zum Lockern loser Rohrwan­ dungsteile mit einem hierzu geeigneten Behandlungswerk­ zeug.

An dem Fahrzeug 22 ist eine (nicht dargestellte) Beleuchtungsvorrichtung angebracht, um den Erfassungs­ bereich der Fernsehkamera zu beleuchten.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Behandlung unterirdisch verlegter Kanalrohre, mit einem im Kanalrohr bewegbaren Arbeitsgerät, das mindestens ein Behandlungswerk­ zeug aufweist und über Kabel bzw. Schläuche mit oberirdischen Versorgungs- und Steuereinrichtungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsgerät ein selbstfahrendes Fahrzeug (22) ist, das an mindestens einem Ende einen Gelenkarm (23) aus mehreren aneinander befestigten und relativ zueinander durch separate Antriebsvor­ richtungen (34, 40, 41) bewegbaren Armgliedern (27, 31, 32, 35, 37) aufweist, von denen eines das Behandlungswerkzeug (24) trägt, und daß an dem Fahrzeug (22) eine den Zielbereich des Behand­ lungswerkzeugs (24) erfassende Fernsehkamera vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gelenkarm (23) ein am Fahrzeug­ körper (24) um eine horizontale Längsachse (28) schwenkbares erstes Armglied (27) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste Armglied (27) über eine Parallelführung (30) ein zweites Armglied (31) trägt, dessen Abstand von der Längsachse (28) veränderbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zweite Armglied (31) ein weite­ res Armglied (35) trägt, welches um eine quer zur Längsachse (28) und parallel zur Bewegungsrichtung des zweiten Armgliedes (31) verlaufende erste Schwenkachse (36) schwenkbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem weiteren Armglied (35) das Behandlungswerkzeug (24) um eine parallel zu der ersten Schwenkachse (36) verlaufende zweite Schwenkachse (38) schwenkbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Armglied (31) ein drittes Armglied (32) um eine parallel zur Bewegungsrichtung des zweiten Armgliedes (31) verlaufende Achse (33) drehbar angebracht und daß das weitere Armglied (35) relativ zu dem dritten Armglied (32) um die erste Schwenkachse (36) herum schwenkbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungswerk­ zeug (24) eine Düse zum Versprühen von Beschich­ tungsmaterial ist, die durch einen Schlauch (231) mit der oberirdischen Versorgungseinheit (16) ver­ bunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug (22) ein Raupenfahrzeug ist, daß mit zwei parallelen Raupen­ ketten (25) entlang der konkaven Kanalwand läuft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Raupenketten (25) konvexe Lauf­ flächen aufweisen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera im oder an dem ersten Armglied (27) angeordnet ist.