DE7217761U - Selbstangetriebenes, sich einstellendes fahrgestell, insbesondere fuer pipelines - Google Patents

Description

Case 460/461 Comm, 5087.07

MM PROGETTI S₀ ρ„Α., Mailand, Italien

Selbstangetriebene3, sich selbst einstellendes Fahrgestell zur Bewegung längs^krümmter Profile, wie Pipelines

Die Erfindung betrifft eine Konstruktion, die in der Lage ist, sich längs gekrümmter 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 G-ammaradiographie (mit einer IT-Quelle) oder der Radiographie (mit einer Röntgenstrahlenquelle) mit einer zentralen Quelle durchgeführt werden, wobei die Stabilität des Fahrgestells automatisch gesteuert wird«

Das Kontrollieren von Schweißungen in Pipelines oder Sealines9 die gerade verlegt werden, kann von innen oder außen vorgenommen werden_D

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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 daa Bedienungspersonal lange Ausführungszeiten sowie die Gefahr, bestrahlt zu werden, in Kauf genommen werden müseen. Vorteilhaftere Ergebnisse erhält man im zweiten Falle mit der Panoraraaradiographie, bei der die Strahlungsquelle innerhalb des Rohre angeordnet und auf der gleichen Achse derart positioniert wird, daß die Quelle normalerweise die gesamte Schweiflung 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 von 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 länge der Innenseite des Rohres gleitet, die Rauheit der Schweißcing 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 ο

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 zurückzuführen, 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 Pail wird das Fahrgestell mit drei Rädern bestückt, von denen zwei hintere Antriebsräder sind und eine ein vorderes Leitrad ist. Die Stabilität dee 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.

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 Vorwärts-CuSr SüokTSärtsfeuirt ZU schalτ3n, da während der Rückwärtsbewegung die Gefahr besteht, daß das Fahrgestell umschlägt, insbesondere in Strecken mit gewundenen Rohrleitungen«,

Teiterhin 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 ümfangastück, auf welchem das Antriebsrad ruht, als gerade Linie und nicht als gewölbter Umfangebogen angesehen werden kann; da die mechanische Einrichtung immer eine Eingriffsverzögerung aufgrund der Reibung der gekuppelten Organe aufweist, passiert es oft, daß das Fahrgästen um die horizontale Lage pendelt.

Eine andere Anordnung, die bereits vorgeschsQ.gen 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 -dem 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 βΐΰθΐχβϋα ZiüSälüüiengeuäUt Sein iuÜS-. "Π, UIu die OVS. 1SH VST— formungen der Leitung zu absorbieret! und ein Minimum an Adhäsion auch dann zuzulassen, wenn ein oder mehrere Antriebsräder sich auf den oberen Teilen befinden«

Dies ist, was Autonom^ie, Verschleiß und Festigkeit des Fahrgestells betrifft, äquivalent einem Fahrgestell, das schwerer als dessen reelles Gewicht ist„

Alle diese Nachteile der selbstangetriebenen Fahrgestelle werden nach der Erfindung eliminiert, die eine Vorrichtung liefert, um Strahlungsquellen 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 durch eine Reihe von bereiften Hollen, die in Lagern gelagert sind unci 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 Tranemissionselementen des Riemen- oder Kettentyps ausgebildet sind₀Die Räder sind starr zu je zweien untereinander gekoppelt und drehen sich daher synchron.

Für den Fall wo auch die Vorderräder . Antriebsräder 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 Dar stellung eines selbstangetriebenen Fahrgestells nach der Erfindung gezeigt;

Fig« 2 zeigt eine Einzelheit der Erfindung;

die Figuren 3 ^d 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 ο

§ Ein erfindungsgemäß zu benutzendes Had ist in Figo 2 dargestellt,,

In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 eine Motor-Getriebegruppe bezeichnet, welche selbstsinstellenden 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 Hadiographieuntersuchungsn machen soll, den Kopf eines Isotopenb.alters,und in diesem Fall handelt es sich um einen Behälter für die elektronischen Einrichtungen„ 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_o Wie oben erwähnt, kann dieses Material Aus-rüstungen unterschiedlicher Art umfassen, beispielsweise Ausrüstungen, welche übtersuchungen 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 auch 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, die 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 Kombination von Materialien für den Fall 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 Überkragen - eine Reihe metallischer Rollen eingeführt sind, die auf Lagern angeordnet eind und gummibedeckt sind»

Deswegen sind die Rollen, wie bereits erwähnt, frei und können sich orthogonal bezüglich der Drehachse des Rades j 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 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 Bäder stützen sich periodisch auf den Rollen ab, für die sie in diesen Augenblicken zwei weitere Freiheitsgrade

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haben, die sich dem/TSollen überlagern. !Daher werden uie in Bewegungsrichtung sich drehenden Vorderräder periodisch frei, um sich axial zu verschieben, wenn das System durch Störkräfte, die fir eine Verschiebung normal zur Bewegungerichtung sorgen, beaufschlagt wird»

Die Antriebsräder wirken ähnlich und sind starr paarweise$ auf einer einzigen Antriebswelle angeordnet« Die Kräfte; welche die Translationsbewegung e.uf die trader 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 willο 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, welche 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 Pipeline 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 , 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_o Die Anzahl der Rollen ist auch innerhalb gewisser Grenzen eine Funktion von 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*

Besenrieben wurde ein besondere», eich selbst einstellsndes Fahrwerk, dessen Bewegung mittels Rädern sichergestellt ist, die mit Zonen versehen sind, die in der Lage sind, sich 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 Kettentriebejzonen (Rollen) aufweisen, welche um Achsen orthogonal zur Drehachse von Kette oder Ketten sich drehen.

Disss !tonnen erientierbar 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 Aueführungsform soll noch 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 Bndlosbahn 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 TCörper 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 _t die in der Lage sind, die Richtung längs der Bewegungsbahn zu verändern. Die Bewegung kann auch umgesteuert werden.

Das KettensyBtem, 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 ea, Hindernisse mit größeren Abmessungen zu überwinden. Schließlich kann die Einrichtung nach der Erfindung in logischer Weise günstig für irgendein Ziel oder irgendeinen Zweck ausgebildet werden; keinerlei Begrenzung hinsichtlich der verwende aft Materialien für die Konstruktion der Einrichtung selbst muß beachtet werden.

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Claims (4)

DIPL. ING. DIETHICH LEWALD D-8OOO MÜNCHEN 4O PATENTANWALT HIHKAUHR STHASM β TELEFON SO βθ 14 DiW- cw. Dimiia Lihild ■ Bnmitraii stb. β · SOOO mIIkcbii 40 G 72 17 761.8 SHAMPROGETTI Cass: 460/461 SCHÜTZ-ANSPRÜCHE

1. _NSelbstangetriebene, sich einstellendes Fahrgestell, insbesondere für Pipelines,'mit einem Antrieb für Yorwärts- und Rückwärtsbewegung, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Räder bzv» Antriebsketten Rollen (7, 11) aufweisen, die frei uai Achsen im wesentlichen orthogonal zur Drehachse von Rad oder Eette drehbar sind.

2. Fahrgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Radpaaren (2-2, 3-3) die Rollen (7) zum Antrieb in Phase angeordnet sind.

3. Fahrgestell nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Räder und Rollen aus Metallen oder deren Legierungen sowie Elastomeren und synthetischen,elastomere Eigenschaften aufweisenden Materialien ausgewählt sind.

4. Fahrgestell nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige auf dem Außenumfang der Ketten (12) angeordnete Rollen (11) orthogonal zum Verlauf der Kette drehbar ausgebildet sind.

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