DE4133431C2 - Gleisloses Fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein gleisloses Fahrzeug zum Befahren von unter der Erdoberfläche verlegten Rohren gemäß den Merk­ malen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Fahrzeug zählt im Umfang der DE-PS 36 02 281 zum Stand der Technik. Hierbei handelt es sich um ein fern­ gesteuertes mannloses Fahrzeug, das ausschließlich mit Hilfe einer Fernsehkamera und eines mit der Kamera über ein Kabel verbundenen, oberirdisch befindlichen Bildschirms manipuliert werden kann. Dieser Sachverhalt bedeutet, daß die Arbeitsge­ schwindigkeit während der Befahrung von Rohren zwangsläufig gering ist. Die Fernsehkamera kann technisch bedingt nur vergleichsweise kleine Bereiche der Rohrwandung erfassen und an den oberirdischen Bildschirm weiterleiten. Dabei besteht ein weiterer Mangel, daß es sich nur um eine flächige Wieder­ gabe der im Rohr aufgenommenen Verhältnisse handelt. Eine räumliche Inspektion ist nicht möglich. Die Bewertung der Verhältnisse im Rohr über einen Bildschirm bedarf darüber hinaus einer umfassenden Schulung des den Bildschirm betrach­ tenden Kontrolleurs. Schwierig ist es außerdem, vom Bildschirm aus gezielte Entscheidungen zu treffen, wie festgestellte Mängel nun vor Ort behoben werden können. Das bekannte Fahr­ zeug kann also nur dort einigermaßen wirtschaftlich eingesetzt werden, wo Rohre kleineren Durchmessers, d. h. nicht begehbare Rohre, inspiziert und ggfls. repariert werden sollen. Kontroll-, Wartungs- und Sanierungsarbeiten in einem Arbeitszug dürften mit diesem Fahrzeug indessen nicht realisierbar sein.

Eine weitere nachteilige Eigenschaft des zum Stand der Tech­ nik zählenden Fahrzeugs sind die frei vorkragend am Raupen­ fahrwerk angebrachten Arbeits- und Inspektionsgeräte. Hier­ durch können die auf die Arbeitsgeräte ausübbaren Kräfte naturgemäß eine nur begrenzte Höhe erreichen. Diese schließen es somit aus, größere Schmutzansammlungen beseitigen oder auch Rohrbrüche wirksam reparieren zu können. Mangels einer Gegenstütze würde das gesamte Fahrzeug bei größeren Kräften verkanten und sich dann im Rohr verklemmen.

Auch dürfte ein Austauschen von Arbeitsgeräten nur dadurch möglich sein, daß das Fahrzeug bis zur Erdoberfläche zurück­ geholt wird. Dies ist mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden, der den wirtschaftlichen Einsatz des Fahrzeugs merklich senkt.

Die befriedigende Verwendung des Fahrzeugs in begehbaren Rohren dürfte aufgrund dieser Eigenschaften nahezu ausge­ schlossen sein.

Der Erfindung liegt ausgehend von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen gleislosen Fahrzeug die Aufgabe zugrunde, dieses so weiterzubilden, daß es in begeh­ baren Rohren mit dem Ziel eingesetzt werden kann, Inspektions- und Sanierungsarbeiten diverser Art in einem Arbeitszug durchführen zu können, ohne daß hierfür von einem oberirdi­ schen Beobachtungsstand aus Ferndiagnosen gestellt werden müssen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Kern der Erfindung ist ein manngesteuertes Fahrzeug. Hiermit ist der Vorteil verbunden, daß der Fahrer direkt von seinem Sitz auf der Steuerplattform aus visuell die jeweiligen örtlichen Gegebenheiten inspizieren und sofort eine Ent­ scheidung darüber treffen kann, welche Arbeiten mit welchen Arbeitsgeräten auszuführen sind. Da der Fahrer vor dem Raupen­ fahrwerk mit der Energieplattform sitzt, hat er einen freien Überblick über die in Fahrtrichtung vor dem Fahrzeug liegen­ den Rohrbereiche. Die Inspektionsgeschwindigkeit wird mithin beträchtlich heraufgesetzt und Sanierungsarbeiten können unverzüglich an Ort und Stelle eingeleitet werden. Dazu hat der Fahrer die Möglichkeit, alle notwendigen Arbeitsge­ räte auf dem Fahrzeug mitzuführen und im Austausch jeweils das Arbeitsgerät an der Konsole lösbar zu befestigen, das für die örtlichen Verhältnisse geeignet erscheint. Auch ist das Fahrzeug mit allen erforderlichen Kommunikationsmitteln ausgestattet.

Bei Automatikbetrieb kann die Steuerplattform auch als Transportplattform genutzt werden.

Die zum Betrieb des Fahrzeugs erforderliche Energie wird über ein elektrisches Schleppkabel an der Energieplattform zur Verfügung gestellt. Hier wird die elektrische Energie in hydraulische Energie sowohl für den Antrieb der Glieder­ gummikette als auch für die Manipulation der diversen Ar­ beits- und Inspektionsgeräte umgewandelt. Das Schleppkabel kann mit einem Zugseil gekoppelt sein, welches als zusätz­ liche Sicherheitseinrichtung zum Herausziehen des Fahrzeugs aus einem Rohr dient, z. B. bei Stromausfall oder anderen Störungen am Fahrzeug bzw. im Rohr.

Da die Steuerplattform mit vom Fahrersitz aus beeinflußbaren stirnseitigen Lenkrädern versehen ist, kann das Fahrzeug stabilisiert Kurven durchfahren. Dadurch können auch in den Kurven Inspektions- und Sanierungsarbeiten vorgenommen werden. Unterstützt wird dieser Sachverhalt durch die Anord­ nung der nur mittig der Energieplattform angeordneten Glieder­ gummikette sowie den seitlich ausgestellten Stützrädern. Durch die lösbare Ankopplung der Steuerplattform an das Raupenfahrwerk kann der Fahrer auch Rohrabschnitte mit sehr geringen Radien in der Horizontalen durchfahren. Zu diesem Zweck wird die Ankopplung soweit gelöst, daß die Steuerplatt­ form in einen größeren Abknickwinkel zur Energieplattform gestellt werden kann, ohne hierbei aber Steuerplattform und Raupenfahrwerk ganz voneinander zu trennen.

Im Verbindungsbereich der Steuerplattform mit der Energie­ plattform kann ein Höhenausgleich vorgesehen sein. Hierfür können z. B. Zwischenlagen definierter Dicke oder andere Verstellmechanismen zur Anwendung gelangen. Ein derartiger Höhenausgleich ist insbesondere beim Einsatz in Rohren mit unterschiedlichen Durchmessern erforderlich.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Anordnung der die Arbeits- und Inspektionsgeräte tragenden Konsole un­ mittelbar im Bereich der frontseitigen Lenkräder. Hier­ durch können nunmehr nicht nur schwerere Arbeitsgeräte zum Einsatz gelangen, sondern auch auf die Arbeitsgeräte große Arbeitskräfte und Drücke ausgeübt werden, ohne daß ein Ver­ kanten und Verklemmen des Fahrzeugs im Rohr zu befürchten ist. Das Fahrzeug selbst bildet ein ausreichend stabili­ siertes Widerlager.

Die lösbare Ankopplung der Steuerplattform an das Raupenwerk ist ferner mit dem Vorteil verbunden, daß das gesamte Fahr­ zeug in Bauteilgruppen zerlegt problemlos auch durch im Durchmesser kleinere Einstiegschächte in die zu inspizieren­ den Frisch- oder Abwässerkanalrohre eingebracht und dort betriebsfertig zusammengesetzt werden kann.

Da auch die Konsole mit den Lenkrädern lösbar mit der Steuer­ plattform verbunden ist, besteht darüber hinaus die Möglich­ keit, die Konsole ggf. direkt an die Energieplattform zu koppeln, um dann eine solche Fahreinheit bei Bedarf aus der Ferne steuern zu können.

Die Steuerung des Fahrzeugs sowie der Arbeits- und Inspek­ tionsgeräte erfolgt bevorzugt mit den Merkmalen des Patent­ anspruchs 2. Hierbei ist hinsichtlich der Handfahrventile eine Totmannschaltung integriert, welche sicherstellt, daß bei ihrer Nichtbetätigung das gesamte Fahrzeug automatisch mit Hilfe des Schleppkabels und/oder eines mit diesem ge­ koppelten Zugseils zum Einstiegschacht zurückgefahren wird.

Die Verstellung der Lenkräder entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 3 kommt den rauhen örtlichen Verhältnissen in den zu befahrenden Rohren besonders vorteilhaft entgegen, weil diese Anordnung sehr robust und wartungsfreundlich ausgelegt werden kann.

Die Kompaktheit des erfindungsgemäßen Fahrzeugs wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 4 verbessert.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform zur Stabilisie­ rung des Raupenfahrwerks wird in den Merkmalen des Patentan­ spruchs 5 gesehen.

Aufgrund der Merkmale des Patentanspruchs 6 können die Stütz­ räder so weit an die Gliedergummikette herangeklappt werden, daß das Raupenfahrwerk nach Trennung von der Energieplattform einwandfrei durch einen Einstiegschacht transportiert werden kann. Statt Gewindestangen können aber auch an den Schwenk­ armen der Stützräder vorgesehene Arretierungen oder hydrau­ lisch betätigbare Schwenkeinrichtungen zur Anwendung gelan­ gen. Diese Einrichtungen können auch zur Anpassung an unter­ schiedliche Rohrdurchmesser dienen.

Mit Hilfe der Doppelbolzenanordnung gemäß Patentanspruch 7 sind auch kleine Rohrradien ohne weiteres zu befahren. Die beiden Bolzen liegen im Abstand nebeneinander, also quer zur Längsrichtung des Fahrzeugs. Durch Lösen eines Bolzens kann mithin eine extrem starke Abwinklung zwischen der Steuerplatt­ form und dem Raupenfahrwerk hergestellt werden, ohne aber die Stabilität des Fahrzeugs zu gefährden.

Das Atemschutzgerät gemäß Patentanspruch 8 dient der per­ sönlichen Sicherheit des Fahrers.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Längsschnitt durch ein unterir­ disch verlegtes Rohr mit einem Inspektions- und Arbeitsfahrzeug in der Seitenansicht;

Fig. 2 einen vertikalen Querschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 1 entlang der Linie II-II;

Fig. 3 den in Fahrtrichtung vorne liegenden Bereich des Fahrzeugs der Fig. 1 mit einer angebauten Fernsehkamera;

Fig. 4 den in Fahrtrichtung vorne liegenden Bereich des Fahrzeugs der Fig. 1 mit einem angebauten Räumschild;

Fig. 5 in vergrößerter Darstellung im Längsschnitt den Anlenkbereich der Steuerplattform des Fahr­ zeugs an das Raupenfahrwerk;

Fig. 6 einen vertikalen Querschnitt durch die Darstellung der Fig. 5 entlang der Linie VI-VI;

Fig. 7 in vergrößerter Darstellung eine Stirnansicht auf die Frontpartie des Fahrzeugs der Fig. 1 ohne Inspektions- und Arbeitsgeräte und

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Lenksteuerung der Fig. 7.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein begehbares Rohr als Bestandteil eines unterirdisch verlegten Abwasserkanalsystems bezeichnet.

Zur Durchführung von Inspektions-, Wartungs- und Reparatur- bzw. Sanierungsmaßnahmen ist in dem Rohr 1 ein bemanntes gleisloses Fahrzeug 2 in Längsrichtung verfahrbar.

Das Fahrzeug 2 umfaßt eine von einem Raupenfahrwerk 3 getra­ gene Energieplattform 4, die mit einer einen Fahrersitz 5 aufweisenden Steuerplattform 6 lösbar gekoppelt ist. Die Steuerplattform 6 besitzt frontseitig Lenkräder 7 sowie im Bereich der Lenkräder 7 eine Konsole 8 zum wechselweisen Anschlagen von Arbeits- und Inspektionsgeräten 9-11 (siehe auch Fig. 3, 7 und 8).

Auf der Energieplattform 4 sind in exgeschützter Ausführung in einem Gehäuse 12 hintereinanderliegend eine Motorsteuerung 13, ein überflutbarer Drehstrommotor 14, ein Wärmetauscher 15, eine hydrostatische Axialkolbenpumpe 16 und ein Filter 17 angeordnet. Die Energie für den Drehstrommotor 14 wird über ein heckseitig der Energieplattform 4 angeschlossenes Elektrokabel 18 als Schleppkabel zugeführt.

Das Raupenfahrwerk 3 umfaßt eine in der vertikalen Mittel­ längsebene des Fahrzeugs 2 liegende Gliedergummikette 19, die über ein in Fahrtrichtung vorne liegendes Antriebsrad 20, ein in Fahrtrichtung hinten liegendes Leitrad 21 sowie über eine Laufrolleneinheit 22 geführt ist. Das Leitrad 21 ist über einen nicht näher dargestellten Hydraulikspanner in Längsrichtung des Fahrzeugs 2 verlagerbar und auf diese Weise die Gliedergummikette 19 spannbar.

In dem Antriebsrad 20 ist ein hydrostatischer Radialkolben­ motor 23 gelagert, der mit der Axialkolbenpumpe 16 auf der Energieplattform 4 in hydraulisch leitender Verbindung steht.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ferner zu erkennen ist, sind in der vertikalen Mittelquerebene des Raupenfahrwerks 3 seitlich ausgestellte Stützräder 24 angeordnet, die mit ihren Umlaufebenen radial zur Rohrwand 25 ausgerichtet sind. Die Stützräder 24 sind nicht angetrieben. Sie sind jedoch mittels Gewindestangen 26 quer zu ihrer Umlaufebene schwenkbar und in der jeweiligen Schwenkstellung arretierbar. Auf diese Weise können die Stützräder 24 so weit in Richtung auf die Gliedergummikette 19 eingeklappt werden, daß das Raupenfahr­ werk 3 bei abgenommener Energieplattform 4 ohne weiteres auch durch einen im Durchmesser engeren Einstiegschacht transportiert werden kann.

Die Verbindung zwischen der Energieplattform 4 und der Steuer­ plattform 6 wird bei gemeinsamer Betrachtung der Fig. 1, 5 und 6 erkennbar. Danach faßt die Steuerplattform 6 mit zwei gabelartigen Längsträgern 27 in entsprechende Ausnehmungen 28 der Energieplattform 4 ein. Die Verzapfung von Steuerplattform 6 und Energieplattform 4 erfolgt über zwei Steckbolzen 29, die in einer Querebene im Abstand neben­ einander liegen. Durch Herausnahme eines Steckbolzens 29 kann die starre Verbindung von Steuerplattform 6 und Energie­ plattform 4 aufgehoben und die Steuerplattform 6 um den verbleibenden Steckbolzen 29 gegenüber der Energieplattform 4 verschwenkt werden, so daß das Fahrzeug 2 auch Rohrkrümmun­ gen mit geringen Radien befahren kann.

Die Lenkung des Fahrzeugs 2 erfolgt vom Fahrersitz 5 aus über hydraulisch beaufschlagbare Fußlenkventile 30 und einen Hydraulikzylinder 31, der aus den Fig. 7 und 8 näher ersichtlich ist. Der Hydraulikzylinder 31 ist mit einer durchgehenden Kolbenstange 32 versehen, die an der Achse 33 für die Lenkräder 7 befestigt ist. An das entlang der Kolbenstange 32 verlagerbare Gehäuse 34 des Hydraulikzylin­ ders 31 ist ein Schwenkhebel 35 angelenkt. Der Schwenkhebel 35 ist um eine vertikale Achse 36 drehbar, die in der verti­ kalen Mittellängsebene der Radachse 33 liegt. An das andere Ende des Schwenkhebels 35 sind Spurstangen 37 angelenkt, die ihrerseits mit Winkelhebeln 38 verbunden sind, über die die mit Luft beaufschlagten Lenkräder 7 verstellt werden können.

Die Steuerung des Fahrantriebs sowie der diversen Arbeits- und Inspektionsgeräte 9-11 erfolgt von dem Fahrersitz 5 aus über hydraulisch beaufschlagbare Handfahrventile 39. In diese ist auch eine Totmannschaltung eingegliedert, die dafür Sorge trägt, daß bei Nichtbetätigung das Fahrzeug 2 automatisch mittels des Schleppkabels 18 zum nächstliegen­ den Einstiegschacht zurückgefahren wird.

Die im Bereich der Lenkräder 7 liegende Konsole 8 kann wie vorstehend bereits angedeutet, mit diversen Inspektions- und Arbeitsgeräten 9-11 ausgestattet werden. In Fig. 1 ist beispielsweise ein hydraulisch beaufschlagbarer Schlaghammer 9 dargestellt.

Die Fig. 3 veranschaulicht die Anbringung einer Fernsehkame­ ra 10, mit der es beispielsweise möglich ist, die untertägi­ gen Situationen vor, während und nach den Inspektions-, Wartungs-, Sanierungs- und Reparaturarbeiten zu dokumentieren.

Die Fig. 4 veranschaulicht die Anbringung eines Räumschil­ des 11, mit dessen Hilfe Schmutzansammlungen beseitigt werden können.

Mindestens eine Lampe 40 auf der Konsole 8 sorgt für die aus­ reichende Ausleuchtung im Bereich der Arbeits- und Inspek­ tionsgeräte 9-11 (Fig. 1 und 3).

Ein Atemschutzgerät 41 hinter dem Fahrersitz 5 trägt mit zur Sicherheit der das Fahrzeug 2 bedienenden Person 42 bei. (Fig. 1).

Claims (8)

1. Gleisloses Fahrzeug zum Befahren von unter der Erdober­ fläche verlegten Rohren (1), die Bestandteile von Frisch- oder Abwasserkanalanordnungen sind, das ein über eine nachschlepp­ bare Versorgungsleitung (18) an eine oberirdische Energiever­ sorgung angeschlossenes Raupenfahrwerk (3) mit Fahrwerksan­ trieb (16, 23) aufweist, dem stirnseitig schwenkbare Arbeits- und/oder Inspektionsgeräte (9-11) für die Rohre (1) zugeord­ net sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeits- und/oder Inspektionsgeräte (9-11) an eine Konsole (8) anflanschbar sind, die stirnseitiger Bestandteil einer mit dem Raupenfahrwerk (3) lösbar gekoppelten Steuerplattform (6) mit von einem Fahrersitz (5) aus beeinflußbaren Lenkrä­ dern (7) im Bereich der Konsole (8) bildet, wobei das eine elektro-hydraulische Energieplattform (4) tragende Raupen­ fahrwerk (3) mit einer einzigen, in seiner vertikalen Mittel­ längsebene unterhalb der Energieplattform (4) umlaufenden, hydraulisch angetriebenen Gliedergummikette (19) und mit zwei hinsichtlich ihrer Umlaufebenen radial zur Rohrwand (25) ausrichtbaren nicht angetriebenen seitlichen Stützrädern (24) ausgestattet ist.

2. Fahrzeug nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Steuerplattform (6) Handfahrventile (29) und Fußlenkventile (30) angeordnet sind.

3. Fahrzeug nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Luft beaufschlag­ baren Lenkräder (7) mittels eines Hydraulikzylinders (31) und Spurstangen (37) verstellbar ausgebildet sind.

4. Fahrzeug nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Energieplattform (4) ein Elektromotor (14) installiert ist, der eine mit einem in ein Antriebsrad (20) für die Gliedergummikette (19) integrierten Hydraulikmotor (23) verbundene Hydraulik­ pumpe (16) antreibt.

5. Fahrzeug nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützräder (24) in der vertikalen Mittelquerebene des Raupenfahrwerks (3) angeordnet sind.

6. Fahrzeug nach Patentanspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützräder (24) mittels Gewindestangen (26) quer zu ihrer Umlaufebene schwenkbar und in der jeweiligen Schwenkstellung arretierbar sind.

7. Fahrzeug nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer­ plattform (6) und das Raupenfahrwerk (3) durch eine Doppel­ bolzenanordnung (29) lösbar miteinander gekuppelt sind.

8. Fahrzeug nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Fahrersitz (5) ein Atemschutzgerät (41) zugeordnet ist.