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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine fernsteuerbare Vorrichtung für Rohrinnenarbeiten, mit einem Korpus, der an seinem vorderen Ende einen Arbeitskopf tragen kann, am hinteren Ende einen Anschluss für eine Medienzuleitung aufweist und eine pneumatisch dichte, elastisch dehnbare Korpushülle besitzt. Die Vorrichtung eignet sich entsprechend des angeschlossenen Arbeitskopfes beispielsweise zum Inspizieren, Reinigen, Bearbeiten und Sanieren von Rohren kleinerer Nennweiten.
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Um ein aufwendiges Aufgraben von Schadstellen in unbegehbaren Rohrleitungen zum Zwecke der Reinigung oder Sanierung zu vermeiden, ist es bekannt, diese Arbeiten durch ferngesteuerte Vorrichtungen vorzunehmen, die das Rohr selbständig befahren oder die durch das Rohr zur Arbeitsstelle gezogen bzw. geschoben werden.
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Aus der Druckschrift
DE 100 35 221 C2 ist bereits eine Vorrichtung für Rohrinnenarbeiten bekannt, die zur Sanierung kleinerer Rohrdurchmesser bis zu DN 80 mm abwärts bestens geeignet ist. Sie ist von außen in das Rohrinnere z. B. mittels einer Schiebestange verbringbar und mittels eines aufblasbaren Gummibalgs an beliebiger Arbeitsstelle festlegbar. Ein an einem zylindrischen Korpus angebrachter Arbeitskopf ist gegenüber der Rohrachse axial drehbar und radial schwenkbar. Nachteilig daran ist, dass es zum Versetzen zu einem anderen Arbeitsabschnitt im Rohr viel Geschick des Bedieners bedarf, der den Gummibalg des Gerätes entlüften muss, anhand eines Monitorbildes anschließend das Gerät zur neuen Arbeitsstelle dirigieren muss und letztendlich das Gerät für ein Weiterarbeiten erneut im Rohr verspannen muss. Insbesondere das Dirigieren mittels einer Schiebestange oder dergleichen zur neuen Arbeitsstelle fällt Ungeübten nicht ganz leicht, wenn man bedenkt, dass aufgrund des relativ kleinen Arbeitsbereiches eines drehenden und schwenkenden Arbeitskopfes eine recht genaue Arbeitsposition vom Gerät eingenommen werden muss.
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Aus der Druckschrift
DE 101 18 217 C2 ist auch schon ein System aus Fahrwerk und Roboter für Rohrinnenarbeiten bekannt, welches sich dadurch gegenüber der erstgenannten Vorrichtung auszeichnet, dass sich der Roboter um ein Längshubwerk ergänzen lässt, welches in eine hohle Aufnahme eines Fahrwerks flanschartig eingeschoben werden kann. Mittels einer Gummimanschette wird das Fahrwerk im Rohr wiederum an der Arbeitsstelle festgelegt, wobei sich das Aktionsfeld des Roboters um den Hub des Längshubwerkes erweitern lässt, ohne dass das System mittels einer Schiebestange oder eines Eigenantriebs im Rohr verschoben werden muss. Der Bedienungskomfort wird hierdurch deutlich verbessert, allerdings auf Kosten eines nicht unerheblichen zusätzlichen Aufwands für das Fahrwerkmodul und die motorische Betätigung des Längshubwerks. Auch lassen sich störende Schwingungen, die insbesondere bei Arbeiten mit einer kräftigen Druckluftfräse am Arbeitskopf auftreten, nicht völlig vermeiden, da sich die Gummimanschette zur Festlegung des Systems im Rohr mit zunehmender Ausfahrlänge des Hubwerks vom Arbeitskopf entfernt.
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Ähnliches ist bei einer Vorrichtung nach der Druckschrift
EP 0 647 812 A1 zu verzeichnen.
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Weiterhin beschreibt die Druckschrift
DE 28 27 473 A1 eine Einrichtung zur Verschiebung der Geber eines Fehlersuchgerätes innerhalb einer Rohrleitung. Dazu enthält es zwei stirnseitige Auflagerbaugruppen, die mit der Innenfläche der Rohrleitung der Reihe nach in Berührung gebracht werden und mittels eines Verschiebungselementes miteinander verbunden sind, dessen Länge sich nach dem Andrücken einer der Auflagerbaugruppen an die Innenfläche der Rohrleitung ändert. Dabei stellen die stirnseitigen Auflagerbaugruppen Hülsen dar. Bei jeder Hülse ist an der Mantelflache eine durch eine elastische Hülle begrenzte Ringkammer angeordnet, welche die Hülsen mittels eines zwischen ihren Böden befestigten Faltenbalges miteinander verbindet. Die Ringkammern und der Faltenbalg stehen mit einem Verdichter über ein automatisches Steuerungssystem in Verbindung. Dieses ist so ausgeführt ist, dass zu Beginn eines Schrittes die in Verschiebungsrichtung erste Kammer mit der Atmosphäre verbunden ist, die zweite Kammer und der Faltenbalg aber mit dem Druckstutzen des Verdichters in Verbindung gesetzt sind, während am Ende des Schrittes die zweite Kammer und der Faltenbalg mit dem Saugstutzen des Verdichters verbunden sind, die erste Kammer jedoch unter Druck steht. Diese Einrichtung ist sehr aufwändig, da jede Kammer separat gefertigt ist, und zudem verschleißanfällig, vor allem durch den Einsatz eines Faltenbalges.
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Die Druckschrift
FR 2 647 527 A1 stellt ebenfalls eine Inspektionseinrichtung für Rohrleitungen mit einem Korpus mit veränderbarer Länge und mehreren separat mit Druck beaufschlagbaren Sektionen vor. Ausführungsformen sehen ebenfalls den Einsatz eines Faltenbalges vor. Auch diese Einrichtung ist sehr aufwändig aufgebaut. Vor allem ist jede Sektion separat aufgebaut und es sind Zwischenelemente vorgesehen, die die Sektionen voneinander trennen.
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Anders hingegen die Druckschrift
DE 100 66 155 B4 , die ein aufblasbares Rohrdichtkissen beschreibt. Dieses besteht aus mehreren mit Gurten verbundenen Kissen, von denen zwei Mantelkissen eine Dichtwirkung entfalten. Hierzu legen sie sich bei Druckbeaufschlagung und radialer Aufweitung mit ihrer radialen Außenwandung an die Rohrinnenwand an.
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Das beschriebene Kissen ist zwar sehr einfach aufgebaut, besteht jedoch auch aus separaten gefertigten Sektionen, den Kissen, und ist zudem ungeeignet einen Arbeitskopf oder Anschlüsse für Medienzuleitungen aufzunehmen. Es dient allein der Abdichtung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für Innenrohrarbeiten zu entwickeln, die einerseits den Geräte- und damit Kostenaufwand weiter reduzieren und andererseits Verbesserungen im Bedienkomfort aufweisen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1, 7 und 11 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen geben die Unteransprüche an.
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Die Erfindung ermöglicht es durch die Aufteilung des Korpus über seine Länge in mehrere druckdichte Sektionen, die separat mit Druck beaufschlagbar sind, wobei sich mindestens zwei Sektionen bei Druckbeaufschlagung radial aufweiten, mindestens eine Sektion bei Druckbeaufschlagung sich axial längt, und jede entlüftete Sektion wieder ihren Ausgangszustand einnimmt, so dass sich die Vorrichtung ferngesteuert sehr einfach, sehr genau und vor allem ohne mechanische, elektromechanische oder hydraulische Aktuatoren an eine Arbeitsstelle heranführen und sich dort auch sehr einfach und sehr sicher festlegen lässt. Da die vordere Aufweitungssektion unmittelbar an den Arbeitskopf angrenzt und mindestens eine hintere Aufweitungssektion die Vorrichtung zusätzlich im Rohr abstützt, verringert sich die Schwingungsanfälligkeit der Vorrichtung bei schweren Arbeiten gegenüber bekannten Vorrichtungen erheblich. Der Arbeitskopf selbst kann dann, da er nunmehr einen kleineren Arbeitsradius benötigt, ebenfalls sehr kompakt und gedrungen sein, was sich ebenfalls günstig auf das Schwingungsverhalten auswirkt.
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Die Vorrichtung kann außerdem aufgrund ihres Aufbaus unmittelbar selbstfahrend und selbstkletternd eingesetzt werden, wobei ein Nennweitenanpassungsmodul ein Arbeiten und Bewegen in Rohren verschiedener Nennweiten ermöglicht und gegebenenfalls eine oder mehrere zusätzlich in den Korpus eingefügte Gelenk- oder Biegesektionen ein Einbiegen um Kurven oder in Abzweige ermöglichen. Im Allgemeinen wird man die Vorrichtung jedoch schneller mittels eines schiebesteifen Versorgungsschlauchs in Längskanälen vor Ort schieben.
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Ein nicht zu übersehender Vorteil besteht in dem besonders einfachen Aufbau der Vorrichtung. Im einfachsten Fall besteht die Korpushülle der Vorrichtung aus einem einteiligen gummiartigen Rohr, dessen Aufteilung in drei Längssektionen lediglich durch eine spezielle Herstellungstechnologie erwirkt wird. Die mittlere Sektion streckt sich bei einer Druckbeaufschlagung zwecks eines Axialvorschubs in axialer Richtung und die beiden äußeren Sektionen weiten sich zwecks eines Festlegens bzw. Vorschiebens im Rohr bei einer Druckbeaufschlagung radial auf. Um eine separate Druckzufuhr zu ermöglichen, sind die Sektionen im Inneren gegeneinander abgeschottet. Lediglich die Versorgungsmedien werden durch die Sektionen – natürlich druckdicht – hindurchgeführt. Nach Entlüftung der Sektionen gehen diese wieder in ihren Ausgangszustand zurück.
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Weitere konstruktive Merkmale und Verfahrensmerkmale sollen anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden.
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In den zugehörigen Zeichnungen zeigen hierzu:
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1 eine Vorrichtung in Längsansicht und
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2 einen Nennweitenanpassungsmodul.
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Eine Längsansicht der Vorrichtung zeigt 1. Sie besteht aus einem Korpus 1, an dessen vorderes Ende ein Drehkopf 2 für einen Arbeitskopf auf eine pneumatisch angetriebene Antriebswelle montiert ist und an dessen hinteres Anschlussstück 3 ein Versorgungsschlauch angeschlossen werden kann. Der nicht näher dargestellte Arbeitskopf selbst ist dreh- und schwenkbeweglich und kann beispielsweise einen Rundfräser zum Abfräsen von Ablagerungen und Bewuchs im Rohr, eine Inspektionseinrichtung oder eine Druckspüleinrichtung tragen. Der Versorgungsschlauch führt pneumatische und elektrische Leitungen über das Anschlussstück 3 für den Korpus 1, den Drehkopf 2, den Arbeitskopf, eine Kamera, ein Scheinwerferpaar, die Steuerelektronik.
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Der Korpus 1 ist längs in drei druckdichte Sektionen 1a, 1b, 1c aufgeteilt. Sichtbar ist die Aufteilung anhand von Spannringen 4, welche die Korpushülle 5 gegen innere, nicht sichtbare Schottwände abdichten. Der Korpus 1 besitzt eine einteilige, zylindermantelartige Korpushülle 5, die jedoch sektional unterschiedlich aufgebaut ist. Im Bereich der äußeren beiden Sektionen 1a, 1c ist die Korpushülle 5a, 5c derart beschaffen, dass sie sich bei einer Druckbeaufschlagung im Wesentlichen radial aufweitet, um die Vorrichtung in einem Rohr beidendig festzuklemmen. Im Bereich der mittleren Sektion 1b ist die Korpushülle 5b derart beschaffen, dass sie sich bei Druckbeaufschlagung im Wesentlichen axial längt. Nach Entlüftung der Sektionen 1a, 1b, 1c nimmt die Korpushülle 5 wieder ihren alten Zustand an.
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Allein durch die beschriebenen Eigenschaften der Korpushülle ist ein sehr genaues Anfahren und Bearbeiten einer Arbeitsstelle im Rohr möglich. Beispielsweise mit Hilfe des flexiblen, aber genügend schiebesteifen Versorgungsschlauches kann die Vorrichtung unter Kamerabeobachtung zügig in den Arbeitsbereich geschoben werden. Sodann wird Druck auf die hintere Sektion 1c gegeben, bis sich die Vorrichtung im Rohr verspannt. Sodann wird durch gesteuerte Druckbeaufschlagung auf die mittlere Sektion 1b der Arbeitskopf feinfühlig vorgeschoben. Die mittlere Sektion 1b längt sich entsprechend bis zu einer zulässigen Weite. Nunmehr wird auf die vordere Sektion 1a Druck gegeben, womit sich auch die Korpushülle in dieser Sektion am Rohr verspannt. Im praktischen Betrieb ist es mitunter sinnvoll, gleichzeitig mehrere Sektionen mit Druck zu beaufschlagen. So kann zum Beispiel beim Längen der mittleren Sektion 1b zugleich Druck auf die vordere Sektion 1a gegeben werden, da bei einer Abstimmung von Material und Dimensionierung sich die vordere Sektion 1a langsamer aufweitet als die mittlere Sektion 1b sich längt. Unmittelbar im Anschluss an eine Längungsphase wird sich die vordere Sektion 1a an der Rohrwand verpressen, was zeitökonomisch ist.
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Die Vorrichtung liegt nunmehr feinjustiert fest und der Arbeitskopf kann seinen Betrieb aufnehmen. Reicht der Arbeitsbereich des Arbeitskopfes für fortführende Arbeiten nicht mehr aus, so wird er abgestellt und die Sektionen 1b und 1c werden entlüftet. Die Sektion 1b zieht sich zusammen und nimmt die Sektion 1c mit. Ist ein gewünschter Axialvorschub erreicht, wird der Druck in der mittleren Sektion 1b konstant gehalten und zusätzlich die hintere Sektion 1c mit Druck beaufschlagt, bis sie sich wieder im Rohr festklemmt. Die Vorwärtsbewegung kann wie oben stehend beschrieben wiederholt werden. Der maximale Axialvorschub pro Schritt ist von der Länge der Mittensektion 1b, vom Durchmesser der Vorrichtung, vom Material der Korpushülle 5b und vom maximalen Beaufschlagungsdruck abhängig und kann durchaus über 100 mm betragen. In 1 sind zwei Betriebszustände angedeutet, zum einen mit durchgezogenen Linien der Ruhezustand der Vorrichtung und zum anderen mit gestrichelten Linien der Zustand mit aufgeblähten Sektionen 1a, 1c für ein Festlegen im Rohr.
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Die Korpushülle 5a, 5c für die Bereiche 1a, 1c zum einen und den Bereich 1b zum anderen ist unterschiedlich armiert, um zu bewirken, dass sich die Korpushülle 5a, 5c in den Sektionen 1a, 1c bei Druckbeaufschlagung im Wesentlichen nur blasenartig aufweitet und die Korpushülle 5b in der Sektion 1b bei einer Druckbeaufschlagung im Wesentlichen nur längt. Erreicht wird dies durch eine entsprechende Orientierung des Armierungsmaterials innerhalb der Korpushülle 5, und zwar dominiert in den Sektionen, die für eine radiale Ausweitung vorgesehen sind, eine Längsausrichtung des Fadenmaterials und in der Sektion, die für eine axiale Längung vorgesehen ist, eine wendelartige Ausrichtung des Fadenmaterials. Dies erfolgt beim Vulkanisieren der Korpushülle 5. Nach einer weiteren Ausgestaltung besitzt jede Sektion 1a, 1b, 1c eine separate Korpushülle 5a, 5b, 5c je Sektion. Selbstverständlich muss die Gesamtanordnung wiederum z. B. durch Spannringe für Druckdichtheit gesorgt werden. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass anstatt eines durchgehenden Trägermaterials für alle Sektionen 5a, 5b, 5c verschiedene Materialien und Materialformen verwendet werden können. Beispielsweise kann die Mittensektion, die für eine Längenänderung des Korpus zuständig ist, manschettenartig, aber unter einem Mindestdruck schiebesteif, ausgebildet sein.
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Der Korpus 1 und die einzelnen Sektionen 1a, 1b, 1c im Korpus 1 sind druckdicht verschlossen. Das vordere Ende der Vorrichtung verschließt eine druckdichte Durchführung 6 für eine Arbeitswelle, an welche der Drehkopf 2 für einen nicht näher dargestellten Arbeitskopf angeschlossen ist. Das hintere Ende des Korpus 1 verschließt ein Endstutzen 7, an welchen der Anschluss 3 für den Versorgungsschlauch ankuppelbar ist. Zwei Schottwände teilen den Innenraum des Korpus 1 etwa in drei gleichgroße Sektionen 1a, 1b, 1c auf. Spannringe 4 dichten die Korpushülle gegen die Schottwände ab.
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Die Druckluftzufuhr zum Beaufschlagen der drei Sektionen 1a, 1b, 1c mit Druckluft erfolgt über einen Versorgungsschlauch. Um von über Tage die drei Sektionen 1a, 1b, 1c getrennt mit Druckluft beaufschlagen zu können, sind drei getrennte Luftzuführungen notwendig. Innerhalb des Versorgungsschlauchs laufen hierzu zwei kleinere Luftschläuche. Die dritte getrennte Luftzufuhr kann der Schutzmantel des Versorgungsschlauchs selbst ausbilden. Diese Aufteilung setzt sich durch den Anschluss 3 zu den Sektionen 1a, 1b, 1c fort.
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Die drei getrennten Luftzuführungen sind von über Tage mittels eines fahrbaren Bedienpultes steuerbar, das von einem Druckluftkompressor mit Druckluft versorgt wird, weshalb auf steuerbare Ventile innerhalb der Vorrichtung für die gesteuerte Beaufschlagung mit Druckluft verzichtet werden kann.
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Die Antriebswelle 8 für den Arbeitskopf wird getrennt mit Druckluft versorgt. Die Druckluftleitung hierfür geht durch den gesamten Korpus.
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Für das Bewegen in größeren Rohren, in denen sich die Vorrichtung nicht mehr durch radiales Aufblähen der betreffenden Sektionen festlegen lässt, ist ein Zusatzmodul gemäß 2 vorgesehen. Dieses Nennweitenanpassungsmodul besteht aus einer Gummimanschette 8, die sich passgerecht auf den Korpus 1 der Vorrichtung aufschieben lässt. Ein Modul wird auf die erste Sektion 1a aufgeschoben und ein Modul auf die dritte Sektion 1c. Beim Aufweiten der Sektionen 1a, 1c weitet sich auch die Gummimanschette 8 mit auf. Auf der Gummimanschette 8 sind strahlenförmig zum Beispiel drei Stützen 9 auswechselbar befestigt. Zum Modul gehören mehrere Sätze von Stützen 9 unterschiedlicher Größe, so dass mit der entsprechenden Satzauswahl ein entsprechendes Rohr befahren werden kann.
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Mit einer Vorrichtung der erfindungsgemäßen Art sowie einem entsprechenden Nennweitenanpassungsmodul können vorzugsweise Rohre der Nennweiten DN 80 mm bis DN 300 mm bearbeitet werden.
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Es versteht sich, dass die Vorrichtung auch ein selbstständiges Fortbewegen über weitere Strecken in einem etwa waagerechten Rohr zulässt oder ein Klettern im Schräg- oder Fallrohr ohne Unterstützung durch Ziehen oder Schieben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Korpus
- 1a, 1b, 1c
- Korpussektionen
- 2
- Drehkopf für Arbeitskopf
- 3
- Versorgungsanschluss
- 4
- Spannring
- 5
- Korpushülle
- 5a, 5c
- radial aufweitbare Korpushüllensektion
- 5c
- axial längbare Korpushüllensektion
- 6
- Druckdichte Durchführung zum Drehkopf
- 7
- Endstutzen
- 8
- Mantel des Nennweitenerweiterungsmoduls
- 9
- Stütze