DE4333690C1 - Fahrbare Vorrichtung zur Schallreflexionsanalyse zur Inspektion von Kanalrohren von innen vor Ort - Google Patents

Fahrbare Vorrichtung zur Schallreflexionsanalyse zur Inspektion von Kanalrohren von innen vor Ort

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Description

Die Erfindung betrifft eine fahrbare Vorrichtung zur Inspektion von Kanalrohren von innen vor Ort, bestehend aus einem energieversorgten Fahrzeug, welches die Kanalrohre zu durchfahren imstande ist.
Die Güte und Integrität von Keramik aller Art wird traditionell unter anderem nach dem Klang beurteilt. Steinzeugrohre werden im Rahmen üblicher Qualitätskontrolle nicht nur während des Herstellungsverfahrens (z. B. vor dem komplizierten und teuren Prozeß des Aufbringens des Muffenmaterials) mit einem massiven Metallstab, sondern auch vor dem Einbau auf der Baustelle mit einem Hammer angeschlagen und anhand des Klanges wird die Integrität beurteilt. Eine Schädigung des Rohres macht sich durch eine andere Tonhöhe (Frequenz) oder durch einen veränderten Klang bemerkbar, der eine Dämpfung anzeigt. Dabei müssen Frequenzen zwischen wenigen hundert Hz bis einigen kHz gemessen und verarbeitet werden können.
In der Steinzeugindustrie ist versucht worden, einen Zusammenhang zwischen dem Klangbild eines intakten Rohres und der nach DIN 1230 nachzuweisenden Scheiteldruckfestigkeit herzustellen. Ein solcher Zusammenhang konnte jedoch nicht hergestellt werden. Aufgrund der vielen Versuche, die mit Rohren aller Art durchgeführt wurden, hat sich aber ergeben, daß aus den Klangsignalen auf die Integrität der Rohre bzw. auf bestimmte Schadensbilder geschlossen werden kann. Es hat sich aber noch nicht als wirtschaftlich erwiesen, aus diesen Ergebnissen eine automatisierte Qualitätssicherung auf der Basis der Klangprüfung einzuführen.
Entsprechend der Position der Klangprüfung im Herstellungsprozeß der Steinzeugrohre wurden diese Prüfungen an frei schwingenden Rohren, die auf Förderbändern aufliegen, mit einer Impulsanregung durch eine Schlageinleitung von außen durchgeführt.
Eine mechanisierte Klangprüfung von Westerwälder Keramik, insbesondere Kacheln, wurde im Rahmen einer Diplomarbeit an der Fachhochschule Koblenz entwickelt. Auch hier zeigte sich ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Klangbild im Zeit- und Frequenzbereich und der Integrität - im wesentlichen Rissefreiheit - der Kacheln. Eine vollständige Klassifizierung nach "erste Wahl", "zweite Wahl" oder "Ausschuß" ist jedoch schwierig zu treffen, da die Einordnungskriterien sich nicht allein auf die Rissefreiheit beziehen und die aus der Spracherkennungstechnik übernommene Musterbildung nicht auf die stochastischen Komponenten der untersuchten Problemstellung übertragen werden kann.
Um eine Inspektion von Kanalrohren von innen vor Ort durchzuführen, die mittels einer Überwachungseinrichtung, wie Videokamera, arbeitet, ist durch die EP-0 378 480-A eine fahrbare Inspektionsmaschine bekannt geworden, die aus einem Trägerfahrzeug mit einem Mittelkörper besteht, der an jedem Ende drei schwenkbare Ausleger aufweist, die in einem gegenseitigen Winkel von ca. 120 Grad um die Achse des Mittelkörpers herum angeordnet sind, wobei die Enden der Ausleger drehbare Rollen aufweisen, die sich innen auf der Rohrleitung abstützen. Jeweils drei Ausleger können bewegt werden, um die Inspektionsmaschine innerhalb der Rohrleitung zu verschieben, wobei aufgrund der Schwenkbarkeit der Ausleger diese sich unterschiedlichen Durchmessern der Rohrleitung anpassen können. Diese Vorrichtung arbeitet nicht nach der Schallreflexionsanalyse, sondern weist zum Beispiel eine Videokamera für den Überwachungsvorgang auf, weshalb die Inspektionsmaschine für das Versetzen eines Kanalrohres oder eines Kanalrohrabschnittes in mechanische Schwingungen nicht geeignet ist.
Durch die DE 39 31 568-A1 ist eine mit Energie versorgte Vorrichtung zum Prüfen von Abwasserkanälen auf Wasserdichtigkeit und druckdichter Trennung der zu prüfenden Stelle im Abwasserkanal von innen durch Prüfverschlüsse bekannt geworden, bei dem ein in einen Abwasser-Hauptkanal einziehbarer rohrförmiger Metallkörper an beiden Enden mit aufblasbaren, schlauchartigen Rohrverschlüssen versehen ist, die auf an den Enden des Metallkörpers befestigten Ringscheiben angeordnet sind, wobei auf dem Metallkörper ein radiale Schall- bzw. Funkwellen aussendender Sender installiert ist. Durch die Schallwellen werden Kanalrohrabschnitte auch in mechanische Schwingungen versetzt. Die Schall- bzw. Funkwellen dienen zum Positionieren des Prüfgerätes vor dem leeren Anschlußkanal innerhalb des Abwasser-Hauptkanals, wozu die Intensität der Schall- bzw. Funkwellen des Senders örtlich von der Prüfstelle entfernt von einem Aufnehmer, beispielsweise an einem Hauskasten, gemessen wird. Dazu kann das Prüfgerät mittels eines Zugseils durch den Abwasser-Hauptkanal gezogen werden. Nach dem Positionieren dieses Prüfgerätes wird der Abwasserkanal mit Wasser gefüllt und auf Dichtigkeit gemäß DIN 4033 geprüft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fahrbare Vorrichtung zur Inspektion von Kanalrohren von innen vor Ort zu schaffen, die geeignet ist, mittels der Schallreflexionsanalyse zu arbeiten.
Die Lösung der Aufgabe besteht erfindungsgemäß in den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 15 dargestellt. Eine alternative Lösung ist im Nebenanspruch 16 enthalten.
Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere in der Aufteilung des Trägerfahrzeugs in einen Schlagwagen und einen davon getrennten und somit entkoppelten Meßwagen, wodurch ein modularer Aufbau der Vorrichtung zum Anregen und Messen gegeben ist. Durch diese Aufteilung des Trägerfahrzeugs ist eine praktisch vollständige Entkopplung der Schwingungen des Trägerfahrzeugs von den Schwingungen der Rohrwandungen gewährleistet, so daß die Meßergebnisse eine direkte Grundlage für die Interpretation von empfangenen Signalen in Hinblick auf bestimmte Schadensbilder liefern. Der Meßwagen und der Schlagwagen können nur mittels einer flexiblen, nicht starren Kupplung miteinander verbunden sein, damit der Meßwagen den Schlagwagen hinter sich herziehen kann oder umgekehrt.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anschließend beschrieben. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung innerhalb eines Kanalrohrabschnitts,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1 und
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 1.
Gemäß der Fig. 1 besteht das Trägerfahrzeug aus einem Meßwagen 2 und einem Schlagwagen 3, die mit Rädern 18, 18′ versehen sind und die mittels einer flexiblen Kupplung 4 lose aneinandergekuppelt sind, so daß nur Zugkräfte in die Kupplung eingeleitet werden können; das Trägerfahrzeug ist so ausgelegt, daß der Meßwagen 2 mittels eines Kombinationskabels 12 durch ein Kanalrohr 1 bzw. einen Kanalrohrabschnitt gezogen wird und dabei den Schlagwagen 3 hinter sich herzieht. Das Kombinationskabel 12 ist das Zugseil und dient gleichermaßen zur Energieversorgung des Trägerfahrzeugs.
Der Meßwagen 2 weist einen Beschleunigungsaufnehmer 8 auf, der vorzugsweise am Ende eines Teleskopstabes 6 angeordnet ist, der aus teleskopartig auseinanderfahrbaren Gliedern 7, 7′, 7′′ besteht, wobei das oberste Glied 7′′ den Beschleunigungsaufnehmer 8 trägt, der beim Ausfahren des Teleskopstabes 6 zur Ankoppelung an die Kanalwandung des Kanalrohres 1 gegen die Kanalwandung gepreßt wird; diese Ankoppelung kann - je nach den geforderten Umständen - weich oder hart erfolgen, unter Umständen unter Zwischenschaltung eines Dämpfungsgliedes. Das unterste Glied 7 des Teleskopstabes 6 ist dreh- und schwenkbar um eine waagrechte Achse 15 auf dem Meßwagen 2 gehaltert, so daß der Teleskopstab 6 mitsamt dem Beschleunigungsaufnehmer 8 in der Querschnittsebene des Kanalrohres 1 verschwenkbar ist und das oberste Glied 7′′ des Teleskopstabes 6 mitsamt dem Beschleunigungsaufnehmer 8 einen Kreis zu durchfahren imstande ist.
Des weiteren kann auf dem Meßwagen 2 eine Kamera 9 schwenkbar montiert sein zur optischen Überwachung der Innenwandung des Kanalrohres und insbesondere des Aufsetzpunktes 19 des Beschleunigungsaufnehmers 8 an der Kanalwandung des Kanalrohres 1.
Der Schlagwagen 3 weist das Schlagwerkzeug 5 auf, welches auf dem Schlagwagen 3 vorzugsweise um 360° in der Querschnittsebene des Kanalrohres 1 drehbar gehaltert ist. Das Schlagwerkzeug kann ebenfalls als Teleskopstab 5 mit teleskopartig auseinanderfahrbaren Gliedern 10, 10′, 10′′ gestaltet sein, wobei wenigstens ein Glied, vorzugsweise das äußerste Glied 10′′, als Schlaghammer mit pneumatischem Antrieb arbeitet. Ebenso kann das Schlagwerkzeug 5 ein Federhammer sein.
Das Schlagwerkzeug 5 ist vorzugsweise auf dem Schlagwagen 3 in der Schwerpunktlinie des Schlagwagens 3 angeordnet ist, damit keine Schwingungsübertragung zum Schlagwagen 3 erfolgen kann. Dazu kann der Schlagwagen 3 mittig eine Aussparung 14 aufweisen, innerhalb der das Schlagwerkzeug 5 mit seinem ersten bzw. unteren Glied 10 in der Querschnittsebene des Kanalrohres 1 um eine waagrechte Achse 20 drehbar gehaltert ist.
Das Schlagwerkzeug 5 weist an seinem dem Schlaghammer 10′′ entgegengesetzten Ende ein Abstützglied 17 auf, welches eine Abstützplatte 11 trägt zum Aufsetzen des Schlagwerkzeuges 5 auf den dem Schlagpunkt diametral gegenüberliegenden Punkt der Kanalwandung des Kanalrohres 1. Weil somit das Schlagwerkzeug 5 abgestützt arbeitet, ist damit eine bessere Schwingungsübertragung vom Schlagwerkzeug 5 auf die Kanalwandung gewährleistet. Die Halterung des Schlagwerkzeuges 5 auf dem Schlagwagen 3 ist vorzugsweise dergestalt, daß während der Schlagvorgänge das Schlagwerkzeug 5 vom Schlagwagen 3 vollständig entkoppelt ist.
In allgemeiner erfinderischer Ausgestaltung kann das Fahrzeug einstückig gestaltet sein, wobei der Beschleunigungsaufnehmer 8 und das Schlagwerkzeug 5 auf dem Fahrzeug während der Schlagvorgänge schwingungsmechanisch vollständig entkoppelt und getrennt gehaltert sind. Das Schlagwerkzeug 5 ist vorzugsweise während der Schlagvorgänge nur gegen die Kanalwandung des Kanalrohres 1 abgestützt, nicht jedoch gegen das Fahrzeug.
Der Beschleunigungsaufnehmer 8 kann in geeigneter Weise ein piezoelektrischer Beschleuigungsaufnehmer sein. Des weiteren kann der Meßwagen 2 mit einem Mikrofon zur Durchführung einer ferngesteuerten Klangprüfung versehen sein.
Bei der Messung von mikroseismischen Bewegungen kann anstelle eines Beschleunigungsaufnehmers auch ein induktiver Geschwindigkeitsaufnehmer zum Einsatz gelangen.
Bezugszeichenliste
 1 Kanalrohr bzw. Kanalabschnitt
 2 Meßwaren
 3 Schlagwagen
 4 Kupplung
 5 Schlagwerkzeug, insbesondere Federkammer
 6 Teleskopstab
 7, 7′, 7′′ Glieder des Teleskopstabes
 8 Beschleunigungsaufnehmer
 9 Kamera
10, 10′, 10′′, 17 Glieder des Schlagwerkzeugs
11 Abstützplatte
12 Kombinationskabel
13 Kamerahalterung
14 Aussparung
15, 20 waagrechte Achsen
16 Drehhalterung
18, 18′ Räder
19 Aufsetzpunkt

Claims (16)

1. Fahrbare Vorrichtung zur Schallreflexionsanalyse zur Inspektion von Kanalrohren (1) von innen vor Ort, bestehend aus einem die Kanalrohre (1) durchfahrenden, energieversorgten Fahrzeug (2, 3), auf dem ein Schlagwerkzeug (5) als Beschleunigungsgeber zum Versetzen eines Kanalrohres (1) oder eines Kanalrohrabschnittes in mechanische Schwingungen sowie wenigstens ein Beschleunigungsaufnehmer (8) zum Erfassen und Messen dieser mechanischen Schwingungen des Kanalrohres (1) oder Kanalrohrabschnittes angeordnet sind, wobei der Beschleuigungsaufnehmer (8) und das Schlagwerkzeug (5) auf dem Fahrzeug (2, 3) während der Schlagvorgänge schwingungsmechanisch vollständig entkoppelt getrennt gehaltert sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagwerkzeug (5) während der Schlagvorgänge nur gegen die Kanalwandung des Kanalrohres (1) abgestützt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug aus einem Schlagwagen (3) und getrennt hiervon aus einem Meßwagen (2) besteht, die lose mittels einer Kupplung (4) aneinander gekoppelt sind, wobei der Schlagwagen (3) das Schlagwerkzeug (5) und der Meßwagen (2) den Beschleunigungsaufnehmer (8) aufweisen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungsaufnehmer (8) zum Anpressen an die Kanalwandung auf einen Teleskopstab (6) aus teleskopartig auseinanderfahrbaren Gliedern (7, 7′, 7′′) montiert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Teleskopstab (6) mitsamt dem Beschleunigungsaufnehmer (8) dreh- und schwenkbar auf dem Fahrzeug, insbesondere Meßwagen (2), gehaltert ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teleskopstab (6) mitsamt dem Beschleunigungsaufnehmer (8) um eine waagrechte Achse (15) in der Querschnittsebene des Kanalrohres (1) verschwenkbar ist, so daß das oberste Glied (7′′) des Teleskopstabes (6) einen Kreis zu durchfahren imstande ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Meßwagen (2) eine Kamera (9) zur optischen Überwachung des Aufsetzpunktes (19) des Beschleunigungsaufnehmers (6) an der Kanalwandung des Kanalrohres (1) schwenkbar montiert ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagwerkzeug (5) auf dem Fahrzeug, insbesondere dem Schlagwagen (3), um 360° in der Querschnittsebene des Kanalrohres (1) schwenkbar gehaltert ist und als Teleskopstab mit teleskopartig auseinander fahrbaren Gliedern (10, 10′, 10′′) gestaltet ist, wovon wenigstens ein Glied (10′′) als Schlaghammer mit pneumatischem Antrieb arbeitet.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagwerkzeug (5) auf dem Schlagwagen (3) in der Schwerpunktlinie des Schlagwagens (3) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug, insbesondere der Schlagwagen (3), mittig eine Aussparung (14) aufweist, innerhalb der das Schlagwerkzeug (5) in der Querschnittsebene des Kanalrohres (1) um eine waagrechte Achse (20) drehbar gehaltert ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagwerkzeug (5) an dem dem Schlaghammer (10′′) entgegengesetzten Ende ein Abstützglied (17) zum Aufsetzen des Schlagwerkzeuges (5) auf den dem Schlagpunkt diametral gegenüberliegenden Punkt der Kanalwandung des Kanalrohres (1) aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schlagwerkzeug ein Federhammer (5) ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungsaufnehmer ein piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer (8) ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwagen (2) mit einem Mikrofon zur Durchführung einer ferngesteuerten Klangprüfung versehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungsaufnehmer (8) zur Ankoppelung an die Kanalwandung des Kanalrohres (1) weich oder hart an dieselbe anpreßbar ist.
16. Fahrbare Vorrichtung zur Schallreflexionsanalyse zur Inspektion von Kanalrohren (1) von innen vor Ort, bestehend aus einem die Kanalrohre (1) durchfahrenden, energieversorgten Fahrzeug (2, 3), auf dem ein Schlagwerkzeug (5) als Beschleunigungsgeber zum Versetzen eines Kanalrohres (1) oder eines Kanalrohrabschnittes in mechanische Schwingungen sowie wenigstens ein induktiver Geschwindigkeitsaufnehmer zum Erfassen und Messen dieser mechanischen Schwingungen des Kanalrohres (1) oder Kanalrohrabschnittes aneordnet sind, wobei der induktive Geschwindigkeitsaufnehmer (8) und das Schlagwerkzeug (5) auf dem Fahrzeug (2, 3) während der Schlagvorgänge schwingungsmechanisch vollständig entkoppelt getrennt gehaltert sind.
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