DE69201514T2 - Schwenkbare Anhängevorrichtung für Rohrinspektionsfahrzeug oder andere Rohrfahrzeuge. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Rohrinspektionsfahrzeug oder ein anderes Fahrzeug mit einem Zug- bzw. Schleppdrehgelenk bzw. mit einer Zugdrehbefestigung, wobei derartige Fahrzeuge im allgemeinen im Stand der Technik bekannt sind.
• Die Erfindung wird insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf gezogene Fahrzeuge zum Inspizieren von unterirdischen gußeisernen Gasleitungen unter Verwendung von Magnetflußaustrittstechniken angewendet. Eine weitere Anwendung existiert für Fahrzeuge, welche zum Tragen einer Kamera durch die Rohrleitung zum Inspizieren der Rohrleitung auf nach innen gerichtete Vorsprünge oder Unrundheit ausgelegt sind; oder auf Fahrzeuge, die zum Lokalisieren von Seitenabzweigleitungen ausgelegt sind, welche von der Hauptleitung weg führen; und auf Maschinen, die zum Verbinden einer Kunststoffersatzabzweigleitung mit einer Kunststoffauskleidung ausgelegt sind, welche in der Hauptleitung angeordnet ist.
• Bei derartigen Anwendungen ist es wichtig, daß das Fahrzeug erfolgreich jegliche Biegung bewältigen kann, an die es gelangt.
• Das Ziel der Erfindung ist es, ein Rohrleitungsinspektionsfahrzeug oder ein anderes Fahrzeug mit einem Zugdrehgelenk zu schaffen, mit welchem ein Fahrzeug gezogen werden kann.
• Gemaß der Erfindung ist ein Rohrleitungsinspektionsfahrzeug oder ein anderes Fahrzeug dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug an seinem Vorderende ein Zugdrehgelenk aufweist, das um die Mittellängsachse des Fahrzeuges drehbar ist, wobei das Drehgelenk einen Zuglastaufnahmestab aufweist, der sich, in einer Seitenansicht des Fahrzeugs gesehen, quer bezüglich dieser Achse erstreckt und der sich, in einer Vorderansicht des Fahrzeuges gesehen, radial bezüglich dieser Achse erstreckt, und daß ein Verbindungsglied oder eine Verbindungsklemme frei entlang des Zuglastaufnahmestabes zur Verbindung mit einer Zugeinrichtung gleitbar ist, wobei sich das Verbindungsglied oder die Verbindungsklemme zwischen einer ersten Stellung auf dem Zuglastaufnahmestab und einer zweiten Stellung auf dem Zuglastaufnahmestab bewegt, wenn sich das Fahrzeug zuerst auf einem geraden Weg und dann auf einem gekrümmten Weg bewegt, wenn das Fahrzeug eine Biegung in der Rohrleitung durchläuft, wobei die zweite Stellung von dieser Achse weiter entfernt und näher an dem Krümmungsmittelpunkt des gekrümmten Weges ist als die erste Stellung.
• Es werden nun Ausführungsbeispiele von Rohrleitungsinspektionsfahrzeugen in beispielhafter Weise unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
• Fig. 1 eine Draufsicht eines Rohrleitungsinspektionsfahrzeuges in einer Gasleitung ist;
• Fig. 2 eine Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispieles eines Drehgelenks ist, das Teil des in Fig. 1 gezeigten Fahrzeuges ist;
• Fig. 3 eine Vorderansicht des in Fig. 2 gezeigten Drehgelenks ist;
• Fig. 4 eine teilweise horizontal geschnittene Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Zugdrehgelenks ist, das als an einem Rohrleitungsinspektionsfahrzeug befestigt gezeigt ist, dessen Außenkontur gestrichelt gezeigt ist; und
• Fig. 5 eine teilweise vertikal geschnittene Vorderansicht des in Fig. 4 gezeigten Drehgelenks ist.
• Ein Ausführungsbeispiel des Fahrzeuges ist in den Fig. 1 bis 3 der beigefügten Zeichnungen gezeigt. In diesem Beispiel ist das Fahrzeug 10 ein Magnetfahrzeug zum Inspizieren einer Gasleitung 12 auf äußere Korrosionsdefekte (die als Metallverlustdefekte bekannt sind), und zwar unter Verwendung des Magnetflußaustritts-Erfassungssystems. Das Fahrzeug 10 weist einen Elektromagneten 14 auf, dessen Windungen um einen ferromagnetischen Kern 16 gewickelt sind, dessen Mittellängsachse mit der Längsrichtung des Fahrzeuges 10 zusammenfällt. An jedem Ende des Elektromagneten befindet sich eine Packung von ferromagnetischen Folien 18, 20 zum Übertragen von Magnetfluß von dem Magneten 14 an die Wand der Rohrleitung 12. Ein umfangsmaßig angeordnetes Sensorfeld 22 ist um den Magneten 14 montiert, um Magnetfluß zu erfassen, der im Inneren aus der Rohrleitungswand durch das Vorhandensein von Defekten bzw. Fehlern an der äußeren Oberfläche der Rohrleitung 12 abgelenkt wird. Das Fahrzeug 10 ist in einer Zuganordnung mit einem Führungsfahrzeug 24, mit dem es mittels einer Zugeinrichtung in Form einer Kette 26 verbunden ist. Das Fahrzeug 24 wird in die Richtung des Pfeiles durch die Rohrleitung (welche von Gas freigespült wurde) mittels eines Kabels 28 gezogen, das mit einer nicht gezeigten Winde verbunden ist. Das Fahrzeug 10 ist ebenfalls in einer Zuganordnung mit zwei nachlaufenden Fahrzeugen, wobei das erste ein Datenverarbeitungsfahrzeug 30 und das zweite ein Energieversorgungsfahrzeug 32 ist. Die Fahrzeuge 30 und 32 sind mittels eines Zugverbindunggliedes 34 verbunden, wobei beide mit dem Fahrzeug 10 mittels eines Zugverbindungsgliedes 36 verbunden sind. Das Fahrzeug 32 zieht ein armiertes Speisekabel 38, das elektrische Energie an die Fahrzeuge 10 und 30 liefert und ebenfalls die Inspektionsdaten von den Sensoren 22 an einen nicht gezeigten Computer an der Bodenoberfläche übergibt.
• Die Kette 26 ist mit einem Drehgelenk 40 an der Vorderseite des Fahrzeuges 10 verbunden. Das Drehgelenk 40 ist drehbar um einen Bolzen 42, der in das vordere Ende des Fahrzeugkörpers geschraubt ist, wobei seine Mittellängsachse mit der Mittellängsachse 44 des Fahrzeuges zusammenfällt.
• Das letzte Verbindungsglied 46 der Kette 26 ist auf einem Zuglastaufnahmestab 48 des Drehgelenkes 40 frei gleitbar. Der Zuglastaufnahmestab 48 erstreckt sich zwischen zwei Schutzbügeln 50, wobei jeder eine Schutzfläche 52 an seinem Rand darstellt und wobei die Fläche 52 jedes Schutzbügels 50 sich ebenfalls in einer Krümmung in Richtung auf die Achse 44 erstreckt. Die Schutzbügel 50 sind mit einem kurzen Querstab 54 verbunden, an dem der Zuglastaufnahmestab 48 mittels Schweißen befestigt ist.
• Die Fig. 2 und 3 zeigen das Drehgelenk 40 im Detail. Das Drehgelenk 40 hat Nadellager 56, welche auf dem Bolzen 42 laufen.
• Fig. 1 zeigt den Körper 60 des Fahrzeuges 10, welcher einen vorderen Anschlag 62, Zwischenanschlagteile 64 und einen hinteren Anschlag 66 aufweist. Jede Folie in den Packungen 18, 20 ist ein Stanzausschnitt aus einem Blatt eines ferromagnetischen Materials. Der äußere Bereich jeder Folie ist als ein kreisförmiges Feld von Fingern ausgebildet. Fig. 1 zeigt die Folien in ihrem undeformierten Zustand. Die Folien werden leicht deformiert, wenn das Fahrzeug 10 in einer geraden Rohrleitung installiert ist. Wenn das Fahrzeug 10 eine Biegung bewältigt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, werden die Folien stark deformiert, wie es in der Außenkonturdarstellung bei 78 und 80 gezeigt ist. Die Führungs- bzw. vorderen Folien werden rückwärts gebogen, um sich an dem vorderen Anschlag und den Zwischenanschlagteilen 64 benachbart zu der inneren Rohrleitungswand der Biegung anzulegen. Die Nachlauf- bzw. hinteren Folien liegen an dem hinteren Anschlag 66 benachbart zu der äußeren Rohrleitungswand der Biegung an. Die Sensoren 22 sind in Fig. 1 in den Stellungen gezeigt, welche sie einnehmen, wenn das Fahrzeug 10 ßerhalb der Rohrleitung ist. Wenn das Fahrzeug 10 in einer geraden Rohrleitung installiert ist, ermöglicht es das Anbringen der Sensoren 22 (nicht gezeigt), daß die Sensoren 22 Stellungen einwärts von den gezeigten Stellungen einnehmen.
Funktionsweise
• Der Elektromagnet 14 erzeugt ein extrem starkes Feld, das in die Rohrleitungswand 12 durch eine Gruppe von Folien hindurchgeht und zu dem Kern 16 über die andere Gruppe von Folien zurückkehrt. Beträchtliche Widerstandskräfte entstehen an den Grenzfiächen zwischen den Folien und der Rohrleitungswand 12.
• In einer geraden Rohrleitung niihmt das Drehglenk 40 eine Stellung um die Längsachse 44 derart ein, daß der Zuglastaufnahmestab 48 vertikal und nach unten gerichtet ist. Mit anderen Worten, der Zuglastaufnahmestab 48 weist einen Winkel von 900 zu der in Fig. 1 gezeigten Position auf. Das Verbindungsglied 46 nimmt eine erste Stellung ein, und zwar so dicht wie möglich zu der Achse 44, wie es bei 90 in Fig. 1 angedeutet ist, welche einen Teil des Verbindungsgliedes 46 zeigt.
• Es ist erforderlich, daß das Fahrzeug 10 erfolgreich um sehr scharfe Biegungen in der Rohrleitung 12 läuft. Z.B. weist, wie gezeigt, die 6- inch-Rohrleitung 12 (15,24 cm) Biegungen von einem Rohrleitungsdurchmesser auf, von dem eine veranschaulicht ist. Eine Biegung mit einem Rohrleitungsdurchmesser ist eine Biegung, bei der der Krümmungsradius der Biegung (gemessen bezüglich des Rohrleitungsmittelpunktes) gleich dem Innendurchmesser der Rohrleitung ist.
• Bei Annäherung an eine Biegung ändert sich die Wirkungslinie der Kette 26 relativ zu dem Zuglastaufnahmestab 48, und das Drehgelenk 40 wird in die gezeigte Stellung gezogen, während sich zur selben Zeit das Verbindungsglied 46 in die zweite Stellung (wie gezeigt) weiter weg von der Achse 44 bewegt.
• Unter gewissen Umständen berühren die Schutzflächen 52 die Innenseite der Rohrleitungswand 12 und verhindern eine weitere Deformation der Folien 18.
• Die Wirkungslinie der Kette 26 ist in eine Stellung bewegt worden (wenn das Fahrzeug 10 um die Biegung läuft), in welcher sie einen kleineren Winkel mit der Achse 44 einschließt, als es der Fall sein würde, wenn die Kette 26 an ein Auge an dem Ende des Bolzens 42 angebracht worden wäre. Im Ergebnis läuft das Fahrzeug 10 sanft um die Biegung, anstelle daß es in der Biegung aufgrund von übermaßiger Reibung an der Rohrleitungswand verklemmt und daraus sich ergebenden Lenk- bzw. Schwenkmomenten auf das Fahrzeug.
• Ein zweites Ausführungsbeispiel eines Drehgelenks 110 ist in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Es ist an das Vorderende eines Fahrzeuges 112 angebracht gezeigt. Das Drehgelenk 110 besteht aus den folgenden Hauptteilen: einem Bolzen 114, der an einer Mitnehmerbohrung an dem Führungsende des Fahrzeuges 112 befestigt ist, wobei der Bolzen 114 einen Kopf 116 aufweist; einem Träger 118 mit einer Mittelöffhung 120, durch welche der Bolzen 14 hindurchgeht, wobei der Träger 118 auf dem Bolzen 114 frei drehbar ist; einem Zuglastaufnahmestab 122 einer flachen V-Form, dessen Ende 124 an den Enden des Trägers 118 befestigt ist; zwei gebogene Schutzbügel 126, 128, deren Enden 130, 132 bzw. 134, 136 an den Enden des Trägers 118 befestigt sind; und einem Verbindungsglied 140, das entlang des Zuglastaufnahmestabes 122 frei gleitbar ist. Die Schutzbügel 126, 128 stellen jeweils Schutzflächen 127, 129 bzw. 131, 133 dar.
• Das Drehgelenk 110 hat eine Drehachse 142, welche durch den Bolzen 114 definiert ist, und hat eine Vorwärtsbewegungslinie mit dem Fahrzeug 112, die mit der Achse 142 zusammenfällt und durch den Pfeil 144 gekennzeichnet ist.
• Bevor der Zuglastaufnahmestab 122 und die Gleitstäbe 126 und 128 an den Träger 118 geschweißt werden, wird gewährleistet, daß das Lager 146, der Bolzen 114, die Unterlegscheibe 148 und das Verbindungsglied 140 alle in ihren richtigen Stellungen angebracht und gehalten sind. Somit erlauben es die unteren Teile der V-Form des Zuglastaufnahmestabes 122 dem Kopf 116 des Bolzens 114, wenn das Drehgelenk 110 an seinem Fahrzeug 112 nicht befestigt ist, sich zu bewegen, andererseits halten aber die unteren Teile den Bolzen 114 in seiner Öffnung 120. Das Drehgelenk 110 ist somit in sich abgeschlossen bzw. unabhängig und vollständig, wenn es von dem Fahrzeug 112 entfernt wird.
• Das Fahrzeug 112 ist ähnlich dem Fahrzeug 10 und weist Packungen von Folien 150, 152 auf, die in der Außenkontur in Fig. 4 gezeigt sind.
• In einer geraden Rohrleitung wird das Fahrzeug 110 von der Mitte des Zuglastaufnahmebügels 122 gezogen, wobei das Verbindungsglied 140 seine erste Stellung einnirnriit, welches in diesem Fall eine Stellung ist, die mit der Achse 142 zusammenfällt. Das gewährleistet eine minimale -Seitenbelastung auf das Fahrzeug 110. Beim Annähern an eine Biegung wird das Drehgelenk 110 durch die Kette (von der nur das nachlaufende Verbindungsglied 140 gezeigt ist) gezogen und dreht sich um den Bolzen 114. Das Verbindungsglied 140 hat sich bereits entlang des Zuglastaufnahmestabes 122 bewegt, so daß ein Ende des Zuglastaufnahmestabes 122, welches das Verbindungsglied 140 trägt, auf die Innenseite der Biegung weist, um die das Fahrzeug laufen muß. Beim nachfolgenden Eintritt in die Biegung gleitet das Verbindungsglied 140 entlang des Zuglastaufnahmestabes 122 in Richtung auf die zweite Stellung weiter weg von der Achse 142, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.
• Im Ergebnis wird der Winkel, den die Kette mit der Achse 142 bildet, in einer ähnlichen Art reduziert, wie es bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, während der Durchgang des Fahrzeuges 110 um die Biegung erleichtert wird.

Claims (9)

1. Rohrleitungsinspektionsfahrzeug oder ein anderes Fahrzeug (10; 112) mit einem Zugdrehgelenk (40; 110) an seinem vorderen Ende, welches um die Mittellängsachse (44; 142) des Fahrzeuges drehbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Drehgelenk einen Zuglastaufnahmestab, welcher in einer Seitenansicht des Fahrzeuges sich quer bezüglich dieser Achse erstreckt und welcher in einer Vorderansicht des Fahrzeuges sich radial bezüglich dieser Achse erstreckt; und ein Verbindungsglied oder eine Verbindungsklemme (46; 140) aufweist, die frei entlang des Zuglastaufnahmestabes zur Verbindung mit einer Zugeinrichtung (26) gleitbar ist, wobei das Verbindungsglied oder die Verbindungsklemme sich zwischen einer ersten Stellung auf dem Zuglastaufnahmestab und einer zweiten Stellung auf dem Zuglastaufnahmestab bewegt, wenn sich das Fahrzeug zuerst auf einem geraden Weg und dann auf einem gekrümmten Weg bewegt, wenn das Fahrzeug durch eine Biegung in der Rohrleitung (12) läuft, wobei die zweite Stellung weiter weg von der Achse und näher an dem Krümmungsmittelpunkt des gekrümmten Weges ist als die erste Position.

2. Fahrzeug (10; 112) gemaß Anspruch 1 in Kombination mit einem zweiten Fahrzeug (24) in einer Zuganordnung und vor dem Inspektions- oder einem anderen Fahrzeug (10; 112) und damit durch die Zugeinrichtung (26) verbunden.

3. Fahrzeug (10) gemaß Anspruch 1 oder 2, bei welchem der Massenmittelpunkt des Drehgelenkes (40) an einer Seite der Achse (44) angeordnet ist und der Zuglastaufnahmestab (48) an derselben Seite angeordnet ist.

4. Fahrzeug (112) gemaß Anspruch 1, 2 oder 3, bei welchem das Drehgelenk (110) einen Zuglastaufnahmestab (122) aufweist, der sich symmetrisch an beiden Seiten der Achse (142) erstreckt.

5. Fahrzeug (112) gemaß Anspruch 4, bei welchem der Zuglastaufnahmestab (122) oder jede Hälfte des Zuglastaufnahmestabes bezüglich der Achse (142) geneigt ist, wobei die erste Stellung des Verbindungsgliedes (140) oder der Verbindungsklemme weiter weg von der Rückseite des Fahrzeuges (112) ist als die zweite Stellung.

6. Fahrzeug gemaß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Drehgelenk (40; 110) eine Schutzfläche oder Schutzflächen (52; 127, 129; 131, 133) aufweist, die vor dem Zuglastaufnahmestab (48; 122) liegt bzw. liegen.

7. Fahrzeug gemaß Anspruch 6, bei welchem der Zuglastaufnahmestab 25 (48; 122), welcher zwischen zwei Schutzbügeln (50; 126, 128) liegt, jeweils eine jeweilige der Schutzflächen (52; 129, 133) schafft, betrachtet von der Vorderseite des Fahrzeuges (10; 112).

8. Fahrzeug gemaß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Drehgelenk (40; 110) einen festen Achsbolzen (42; 114) aufweist, welcher an der Vorderseite des Fahrzeuges (10; 112) montiert ist, wobei die zweite Stellung des Verbindungsgliedes oder der Verbindungsklemme (46; 140) hinter dem Führungsende des Achsbolzens (42; 114) liegt.

9. Fahrzeug gemaß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Drehgelenk (40; 110) an Lagern (56; 146) montiert ist.