EP1166901B1 - Federwelle für Rohrreinigungsgeräte - Google Patents

Federwelle für Rohrreinigungsgeräte Download PDF

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EP1166901B1
EP1166901B1 EP01112110A EP01112110A EP1166901B1 EP 1166901 B1 EP1166901 B1 EP 1166901B1 EP 01112110 A EP01112110 A EP 01112110A EP 01112110 A EP01112110 A EP 01112110A EP 1166901 B1 EP1166901 B1 EP 1166901B1
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EP
European Patent Office
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grooves
windings
outside
cleaning
spring shaft
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EP01112110A
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EP1166901A2 (de
EP1166901A3 (de
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Helmut Dr.-Jur. Rothenberger
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Rothenberger AG
Original Assignee
Rothenberger AG
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/04Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
    • B08B9/043Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved by externally powered mechanical linkage, e.g. pushed or drawn through the pipes
    • B08B9/045Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved by externally powered mechanical linkage, e.g. pushed or drawn through the pipes the cleaning devices being rotated while moved, e.g. flexible rotating shaft or "snake"

Definitions

  • the invention relates to a spring shaft for the cleaning of pipelines according to the preamble of patent claim 1.
  • Such spring shafts which are also referred to as "cleaning spirals", usually consist of a coiled, drawn steel wire with a round cross-section and a smooth surface. At their end, they are provided with connecting couplings with a wide variety of tools such as drills, cutting heads, chain-extracting heads, pipe brushes, root cutters, mud drills, etc.
  • cleaning spirals usually consist of a coiled, drawn steel wire with a round cross-section and a smooth surface.
  • tools such as drills, cutting heads, chain-extracting heads, pipe brushes, root cutters, mud drills, etc.
  • the known spring waves thus have essentially only drive character.
  • the attached tools are introduced by the spring shaft, which may also be composed of several spring shafts, in clogged pipes, and they also "work through” through manifolds, pipe branches etc. The withdrawal takes place by reversing the direction of rotation, with stubborn blockages also periodic forward and backward movements can be performed.
  • the known device is used for lining the inner walls of tubes, and at the end of the spring shaft a plurality of rotationally symmetrical distribution body for a liquid coating material are arranged in succession, which is supplied through a hose which extends within the spring shaft, and upon retraction of the spring shaft through the distribution body on the pipe wall is distributed.
  • the spring shaft has only one drive function: For reasons of limiting diameter changes during forward and reverse rotation of the spring shaft, this has a defined by formulas rectangular or trapezoidal cross-section.
  • the use of the spring shaft itself as a cleaning device is neither disclosed nor suggested, especially as it is expressly stated that must be attached to clean the pipe inner wall at the front end of the spring shaft cleaning devices.
  • the invention has for its object to improve such spring waves to the extent that they can exercise their own cleaning function while maintaining their drive function.
  • the profiling can be generated by rolling, grinding or milling, possibly also on the wire before winding. In this case, it is only necessary to pay attention to precise guidance when winding.
  • a spring shaft 1 is shown for a not shown pipe cleaning device, which consists in a known manner from a portable or mobile drive machine having an electric motor and a clutch driven therefrom.
  • This coupling contains sector-shaped coupling jaws, which are radially pressed against the spring shaft, wherein the contact pressure determines the torque of the spring shaft.
  • the spring shaft 1 consists of a helical spring 2 made of spring steel, with a rotation axis RA and a plurality of turns 3, the outside 4 is provided with a profiling 5, in which projections 6 and grooves 7 and 8 alternate.
  • the projections 6 are formed sharp-edged at least in a circumferential direction of the winding axis (WA-WA).
  • the projections 6 are surrounded by the grooves 7 and 8.
  • the profiling 5 extends over the entire length of the spring shaft. 1
  • the grooves 7 and 8 form two groups, of which the grooves 7 of one group extend substantially in the circumferential direction of the winding axis (WA-WA) and the grooves 8 of the other group at an angle thereto, which is between 30 and 60 degrees.
  • the arrangement is made such that the projections 6 in the circumferential direction of the winding axis (WA-WA) overlap such that coupling jaws of a drive machine for the spring shaft can not fall into the grooves 8.
  • the projections 6 are formed diamond-shaped in plan view.
  • FIG. 4 shows various further exemplary embodiments on a longitudinal section of a spring shaft 1.
  • the two illustrated ends correspond to the state of the art with a cross section in the form of a circular area.
  • the outer sides are - seen in an extended position - in an imaginary cylindrical surface Z shown in phantom.
  • the winding 3a consists of a wire having such a cross-section (twice hatched) that its outer helical surface 4a is concave, so that two sharp edges "K" each having an opening angle of less than 90 degrees are formed between them include a circumferential groove. As a result, two sharp edges "K” are formed, which act on the pipe walls and scrape there located encrustations.
  • the winding 3b consists of a wire with a square cross-section (shown twice hatched), of which the surface diagonal 4b extends radially to the axis of rotation RA.
  • a sharp edge K is formed, which acts on the pipe walls and abraded encrustations located there.
  • the square cross-section may be a square, a rectangle, a check or a trapezoid, of which at the turn 3a at least the outer edge 4a may also be concave in order to increase the scraping action of the edges K.
  • the winding 3c consists of a wire with an original circular cross-section (shown twice hatched), in the outside of which a turn 3c following groove 8 is incorporated.
  • a turn 3c following groove 8 is incorporated.
  • two sharp edges K are formed, which act on the pipe walls and scrape there located encrustations.
  • windings 3, 3a, 3b and 3c belong to different spring waves.
  • the windings 3a to 3c also produce a "threading" of the spring shaft at all points where the spring shaft bears strongly against the pipe wall, e.g. in bends or junctions. The compression of the spring shaft under the force of the feed is then reduced, and the feed forces then arise partly "on site". The same applies to withdrawal forces.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cleaning In General (AREA)
  • Springs (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Federwelle für die Reinigung von Rohrleitungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Derartige Federwellen, die auch als "Reinigungsspiralen" bezeichnet werden, bestehen üblicherweise aus einem gewendelten, gezogenen Stahldraht mit rundem Querschnitt und glatter Oberfläche. Sie werden an ihrem Ende über Anschlußkupplungen mit den unterschiedlichsten Werkzeugen versehen wie Bohrern, Schneidköpfen, Kettenschleuderköpfen, Rohrbürsten, Wurzelschneidern, Schlammbohrern etc. Die Antriebsmaschinen und ihre Wirkungsweise werden in der Detailbeschreibung näher erläutert.
  • Die bekannten Federwellen haben also im wesentlichen nur Antriebscharakter. Die angesetzten Werkzeuge werden durch die Federwelle, die auch aus mehreren Federwellen zusammengesetzt sein kann, in verstopfte Rohrleitungen eingebracht, wobei sie sich auch durch Krümmer, Rohrabzweigungen etc. "hindurcharbeiten". Der Rückzug erfolgt durch Umkehr der Drehrichtung, wobei bei hartnäckigen Verstopfungen auch periodische Vorwärts- und Rückzugsbewegungen ausgeführt werden können.
  • Durch die DE 38 32 716 C2 ist eine Federwelle mit einem Querschnitt in Form eines Rechtecks oder Trapezes bekannt, von dem zwei gegenüber liegende Kanten parallel zur Achse der Federwelle verlaufen. Die äußere dieser schraubenlinienförmig verlaufenden Kanten liegt in einer imaginären Zylinderfläche, wenn man die gestreckte Lage der Federwelle betrachtet. Dadurch können die gleichfalls schraubenlinienförmig verlaufenden Ecken dieses Querschnitts keine reinigende Wirkung auf die Innenwände von Rohren ausüben, auch dann nicht, wenn die Federwelle durch Rohrbögen oder Krümmer hindurchgeführt wird, weil in diesen Falle die äußere Kante des Querschnitts den Rohrbogen auf seinem kleinsten Krümmungsradius nur tangential berührt, die Querschnittskanten im Rohrbogen also nicht in Berührung mit der Rohrinnenfläche kommen können.
  • Die bekannte Vorrichtung dient zum Auskleiden der Innenwände von Rohren, und am Ende der Federwelle sind hintereinander mehrere rotationssymmetrische Verteilungskörper für ein flüssiges Beschichtungsmaterial angeordnet, das durch einen Schlauch, der innerhalb der Federwelle verläuft, zugeführt und beim Rückzug der Federwelle durch die Verteilungskörper auf der Rohrwand verteilt wird. Die Federwelle hat nur eine Antriebsfunktion: Aus Gründen der Beschränkung von Durchmesseränderungen beim Vorwärts- und Rückwärtsdrehen der Federwelle hat diese einen durch Formeln definierten rechteckigen oder trapezförmigen Querschnitt. Die Verwendung der Federwelle selbst als Reinigungsvorrichtung ist weder offenbart noch nahegelegt, zumal ausdrücklich angegeben ist, das zum Reinigen der Rohrinnenwand am vorderen Ende der Federwelle Reinigungsvorrichtungen angebracht werden müssen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Federwellen dahingehend zu verbessern, daß sie unter Beibehaltung ihrer Antriebsfunktion selbst eine Reinigungswirkung ausüben können.
  • Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.
  • Durch diese Lösung wird die gestellte Aufgabe in vollem Umfange gelöst, d.h., die Federwellen können unter Beibehaltung ihrer Antriebsfunktion selbst eine Reinigungswirkung ausüben und schaben gewissermaßen auch hartnäckige Verkrustungen von den Rohrwänden ab, die aus Keramiken, Gußeisen oder Kunststoff bestehen können.
  • Es ist dabei im Zuge weiterer Ausgestaltungen der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn - entweder einzeln oder in Kombination - :
    • * die Außenseite mit mindestens einer den Windungen folgenden Längsnut versehen ist,
    • * der Querschnitt der Windungen ein Vierkant ist, dessen eine Flächendiagonale zumindeste im wesentlichen radial zur Rotationsachse verläuft,
    • * die Außenseite mit einer Profilierung versehen ist, in der sich Vorsprünge und Nuten abwechseln,
    • * die Vorsprünge zumindest in einer Umfangsrichtung der Windungsachse scharfkantig ausgebildet sind,
    • * die Vorsprünge von den Nuten umgeben sind,
    • * die Nuten zwei Gruppen bilden, von denen die Nuten der einen Gruppe im wesentlichen in Umfangsrichtung der Windungsachse verlaufen und die Nuten der anderen Gruppe in einem Winkel hierzu,
    • * die Nuten beider Gruppen sich unter einem Winkel zwischen 30 und 60 Grad schneiden,
    • * die Vorsprünge sich in Umfangsrichtung der Windungsachse derart überlappen, daß Antriebsbacken einer Antriebsmaschine für die Federwelle nicht in die Nuten einfallen können, und/oder, wenn
    • * die Vorsprünge in der Draufsicht rautenförmig ausgebildet sind.
  • Die Profilierung kann dabei durch Walzen, Schleifen oder Fräsen erzeugt werden, ggf. auch am Draht vor dem Wendeln. In diesem Falle ist lediglich auf eine genaue Führung beim Wendeln zu achten.
  • Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • Figur 1
    eine Seitenansicht eines Längenabschnitts einer Federwelle eines ersten Ausführungsbeispiels,
    Figur 2
    den Auschnitt II aus Figur 1 in vergrößertem Maßstab,
    Figur 3
    einen Schnitt durch eine halbe Windung der Federwelle nach Figur 1, gleichfalls in einem gegenüber Figur 1 vergrößerten Maßstab, und
    Figur 4
    verschiedene weitere Ausführungsbeispiele an einem Längenabschnitt einer Federwelle in einem gegenüber Figur 1 vergrößerten Maßstab.
  • In den Figuren 1 bis 3 ist eine Federwelle 1 für ein nicht gezeichnetes Rohrreinigungsgerät gezeigt, das in bekannter Weise aus einer tragbaren oder fahrbaren Antriebsmaschine besteht, die einen Elektromotor und eine davon angetriebene Kupplung besitzt. Diese Kupplung enthält sektorförmige Kupplungsbacken, die radial an die Federwelle anpreßbar sind, wobei der Anspreßdruck das Drehmoment der Federwelle bestimmt.
  • Die Federwelle 1 besteht aus einer Schraubenfeder 2 aus Federstahl, mit einer Rotationsachse RA und einer Vielzahl von Windungen 3, deren Außenseite 4 mit einer Profilierung 5 versehen ist, in der sich Vorsprünge 6 und Nuten 7 bzw. 8 abwechseln. Die Vorsprünge 6 sind zumindest in einer Umfangsrichtung der Windungsachse (WA-WA) scharfkantig ausgebildet. Dabei sind die Vorsprünge 6 von den Nuten 7 und 8 umgeben. Die Profilierung 5 erstreckt sich natürlich über die gesamte Länge der Federwelle 1.
  • Die Nuten 7 und 8 bilden zwei Gruppen, von denen die Nuten 7 der einen Gruppe im wesentlichen in Umfangsrichtung der Windungsachse (WA-WA) verlaufen und die Nuten 8 der anderen Gruppe in einem Winkel hierzu, der zwischen 30 und 60 Grad liegt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Vorsprünge 6 sich in Umfangsrichtung der Windungsachse (WA-WA) derart überlappen, daß Kupplungsbacken einer Antriebsmaschine für die Federwelle nicht in die Nuten 8 einfallen können. Zu diesem Zweck sind die Vorsprünge 6 in der Draufsicht rautenförmig ausgebildet.
  • Die Figur 4 zeigt verschiedene weitere Ausführungsbeispiele an einem Längenabschnitt einer Federwelle 1. Die beiden dargestellten Enden entsprechen dem Stande der Technik mit einem Querschnitt in Form einer Kreisfläche. Die Außenseiten liegen - in gestreckter Lage gesehen- in einer strichpunktiert dargestellten imaginären Zylinderfläche Z.
  • Die Windung 3a besteht aus einen Draht, mit einem solchen Querschnitt, (zweimal schraffiert) daß dessen außenliegende schraubenlinienförmige Fläche 4a konkav ausgebildet ist, so daß zwei scharfe Kanten "K" mit je einem öffnungswinkel von weniger als 90 Grad gebildet sind, die zwischen sich eine Umfangsnut einschließen. Hierdurch werden zwei scharfe Kanten "K" gebildet, die auf die Rohrwandungen einwirken und dort befindliche Verkrustungen abschaben.
  • Die Windung 3b besteht aus einem Draht mit einem Vierkantquerschnitt (zweimal schraffiert dargestellt), von dem die Flächendiagonale 4b radial zur Rotationsachse RA verläuft. Hierbei wird eine scharfe Kante K gebildet, die auf die Rohrwandungen einwirkt und dort befindliche Verkrustungen abschabt. Der Vierkantquerschnitt kann ein Quadrat, ein Rechteck, ein Karo oder ein Trapez sein, von dem bei der Windung 3a mindestens die Außenkante 4a auch konkav ausgebildet sein kann, um die Schabewirkung der Kanten K zu erhöhen.
  • Die Windung 3c besteht aus einem Draht mit einem ursprünglichen Kreisquerschnitt (zweimal schraffiert dargestellt), in dessen Außenseite eine den Windungen 3c folgende Nut 8 eingearbeitet ist. Auch hierbei werden zwei scharfe Kanten K gebildet, die auf die Rohrwandungen einwirken und dort befindliche Verkrustungen abschaben.
  • Natürlich gehören die Windungen 3, 3a, 3b und 3c zu verschiedenen Federwellen. Die Windungen 3a bis 3c erzeugen außer der Schabewirkung auch eine "Gewindeführung" der Federwelle an allen Stellen, an denen die Federwelle kräftig an der Rohrwandung anliegt, z.B. in Krümmern oder Anschlußstellen. Das Stauchen der Federwelle unter der Kraft des Vorschubs wird dann reduziert, und die Vorschubkräfte entstehen dann zum Teil "vor Ort". Das Gleiche gilt für Rückzugskräfte.
  • Bezugszeichenliste:
  • 1
    Federwelle
    2
    Schraubenfeder
    3
    Windungen
    3a
    Windungen
    3b
    Windungen
    3c
    Windungen
    4
    Außenseite
    4a
    Fläche
    4b
    Flächendiagonale
    5
    Profilierung
    6
    Vorsprünge
    7
    Nuten
    8
    Nuten
    K
    Kante(n)
    RA
    Rotationsachse
    WA-WA
    Windungsachse
    Z
    Zylinderfläche

Claims (10)

  1. Vorrichtung für die Reinigung von inneren Rohrwänden mittels einer eine Federwelle (1) bildenden Schraubenfeder (2) mit Windungen (3, 3a, 3b, 3c) aus Federstahl und mit einer Rotationsachse (RA) und einer gewendelten Windungsachse (WA-WA), wobei die Windungen (3, 3a, 3b 3c) zumindest auf ihrer Außenseite (4) einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Außenseite (4) der Windungen in der Weise profiliert ist, daß die Federwelle (1) selbst mit mindesten einer Kante (K) schabend auf Verunreinigungen der Rohrwände einwirkt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite (4) mit mindestens einer den Windungen (3, 3c) folgenden Längsnut (8) versehen ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Windungen (3b) ein Vierkant ist, dessen eine Flächendiagonale (4b) zumindest im wesentlichen radial zur Rotationsachse (RA) verläuft.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite (4) mit einer Profilierung (5) versehen ist, in der sich Vorsprünge (6) und Nuten (7, 8) abwechseln.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (6) zumindest in einer Umfangsrichtung der Windungsachse (WA-WA) scharfkantig ausgebildet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (6) von den Nuten (7, 8) umgeben sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (7 , 8) zwei Gruppen bilden, von denen die Nuten (7) der einen Gruppe im wesentlichen in Umfangsrichtung der Windungsachse (WA-WA) verlaufen und die Nuten (8) der anderen Gruppe in einem Winkel hierzu.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (7 , 8) beider Gruppen sich unter einem Winkel zwischen 30 und 60 Grad kreuzen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (6) sich in Umfangsrichtung der Windungsachse (WA-WA) derart überlappen, daß Antriebsbacken einer Antriebsmaschine für die Vorrichtung (1) nicht in die Nuten (8) einfallen können.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (6) in der Draufsicht rautenförmig ausgebildet sind.
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