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Die
Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Inspektion von Kanälen mit
einem kurvenlenkbaren Biegemodul nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches
1. Ein derartiges Biegemodul ist beispielsweise mit dem Gegenstand
der
DE 198 15 579
C1 bekannt geworden.
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Die
Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur Inspektion von Kanälen mit
einem Biegemodul nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ein
derartiges Biegemodul ist beispielsweise mit dem Gegenstand der
DE 198 15 579 C1 bekannt geworden.
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Dieses
bekannte Biegemodul dient zum Bearbeiten, Beschichten und/oder Reinigen
von Rohrleitungen und dergleichen Hohlräumen.
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An
einem Vorschubgehäuse
sind am Umfang gleichmäßig versetzt
drei unterschiedliche Zugseile angeordnet, die sich durch im gegenseitigen Abstand
axial hintereinander angeordnete Klemmstücke erstrecken. Am vorderen
freien Ende des letzten, vordersten Klemmstückes ist hierbei die Inspektions-
oder Bearbeitungseinheit angeordnet.
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Die
Biegefähigkeit
des Biegemoduls wird durch eine Schraubenfeder erreicht, die am
Umfang einer zentrisch verlegten Luftzuleitung angeordnet ist.
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Die
Biegefähigkeit
des Biegemoduls wird einerseits durch eine im Mittenbereich zentrisch
angeordnete Schraubenfeder und andererseits durch radial auswärts in gleichmäßigem Abstand
am Umfang verteilte Zugseile erreicht.
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Die
Steuerung des Biegemoduls ist aufwendig. Die gesteuerte Längenveränderung
von drei unabhängig
voneinander zu bewegenden Zugseilen ist mit einer Steuerelektronik
nur schwer zu beherrschen. Weiter besteht der Nachteil darin, dass
die Zugseile offen und gegen Beschädigungen ungeschützt verlegt
sind. Im übrigen
ist auch die Schraubenfeder offen, wodurch Verschmutzungsgefahr
besteht. Bei der Inspektion von Kanalrohren, insbesondere Abwasserrohren
ist eine derartige Einheit nicht einsetzbar, weil sie sich mit entsprechenden
Abfallstoffen zusetzen würde.
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Weiterer
Nachteil des bekannten Biegemoduls ist seine fehlende universelle
Einsetzbarkeit. Es kann beispielsweise keine Dichtheitsprüfung durchgeführt werden,
die in manchen Fällen
bei der Inspektion derartiger Kanäle erforderlich ist.
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Der
Neuerung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur
Inspektion von Kanälen mit
einem Biegemodul der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass
sie auch in verschmutzten und mit Abfallstoffen zugesetzten Kanälen verwendet werden
kann und sie im Übrigen
betriebssicher arbeitet.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist die Neuerung durch die technische Lehre
des Anspruches 1 gekennzeichnet.
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Wesentliches
Merkmal der Neuerung ist, dass am vorderen freien Ende einer Vorschubstange das
kurvenlenkbare Biegemodul angeordnet ist, welches im Wesentlichen
aus einem zylindrischen Körper
besteht, der einen gegenüber
der Atmosphäre abgedichteten,
elastomeren Biegemantel aufweist und der Innenraum im Biegemantel
als Druckkammer ausgebildet ist und dass ferner mindestens an einer
Seite des Biegemantels eine, die axiale Ausdehnung des Biegemantels
verhindernde Fixiereinlage angeordnet ist.
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Mit
der gegebenen technischen Lehre ergibt sich somit ein kurvenlenkbares
Biegemodul, welches durch Druckbeaufschlagung der im Innenraum befindlichen
Druckkammer dazu führt,
dass sich der Biegemantel mindestens teilweise bei Druckbeaufschlagung
in axiale Richtung ausdehnt.
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Neuerungsgemäß ist nun
ein axiales Fixierelement im Biegemantel, auf dem Biegemantel oder unter
dem Biegemantel dergestalt angeordnet, dass im Bereich der Fixiereinlage
die axiale Ausdehnung des Biegemantels an dieser Stelle unterbleibt.
Es wird dem Biegemantel bei Druckbeaufschlagung deshalb nur erlaubt,
sich in allen axialen Richtungen auszudehnen (Längenzunahme), wobei eine Längenzunahme
im Bereich der Fixiereinlage unterbunden wird. Aufgrund der unterbundenen
Längenzunahme
der Fixiereinlage wird sich damit der Biegemantel bei Druckbeaufschlagung
genau in der Richtung biegen, in der die Fixiereinlage sich befindet.
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Damit
wird ein besonders einfaches kurvenlenkbares Biegemodul gezeigt,
welches ohne mechanisch bewegbare Zugseile oder andere mechanische,
angetriebene Elemente arbeitet.
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Allein
die Druckbeaufschlagung reicht aus, den Biegemantel in die Richtung
zu bringen, in der die Fixiereinlage angeordnet ist.
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Zur
Lenkung des Biegemoduls gibt es hierbei verschiedene Möglichkeiten:
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In
einer ersten Ausführung
ist es vorgesehen, dass der Biegemantel drehfest mit einer sockelartigen
Aufnahme am Vorschubgehäuse
ausgebildet ist und dass das Vorschubgehäuse insgesamt drehfest auch
mit einer Schubstange verbunden ist. Bei Drehung der Schubstange
wird somit das gesamte Vorschubgehäuse mit dem im vorderen Bereich
angeordneten Biegemodul gedreht, so dass bei Druckbeaufschlagung
des Biegemoduls dieses in eine bestimmte Richtung ausweicht und
durch Drehung an der Schubstange kann nun die eingeschlagene Biegung
des Biegemantels so gedreht werden, dass das gedrehte Vorschubgehäuse in den
Nebenkanal eingeführt
werden kann.
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In
einer anderen Ausgestaltung der Neuerung ist es vorgesehen, dass
der Biegemantel über einen
angetriebenen Drehkranz mit dem nicht drehbar ausgebildeten Sockel
der Aufnahme verbunden ist.
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Im
Innenraum der Druckkammer ist ein Getriebemotor angeordnet, der
den Drehkranz antreibt, um so das gesamte Biegemodul um seine Längsachse
zu biegen.
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Statt
eines elektrisch angetriebenen Getriebemotors kann auch ein Luftmotor
verwendet werden, weil ohnedies eine Luftbeaufschlagung der Druckkammer
im Biegemodul bevorzugt wird.
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Selbstverständlich lässt die
Neuerung es auch zu, die Druckkammer mit einer Flüssigkeit
zu beaufschlagen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Neuerung ist es vorgesehen,
dass die neuerungsgemäße Fixiereinlage
unmittelbar im Biegemantel selbst integriert ist, wodurch sich besonders
kleine Außenabmessungen
ergeben. Eine solche Fixiereinlage kann beispielsweise aus einem
Fixierband bestehen, welches auf einem nicht-längenausdehnbaren Geflecht, z.
B. ein Gewebe oder Gewirk besteht. Dieses Geflecht ist als Fixiereinlage
in den elastomeren Biegemantel integriert. Die Integration kann
durch Vulkanisation, durch Klebung oder auch durch mechanische Verbindungsmittel
erreicht werden.
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In
einer anderen Ausgestaltung der Neuerung ist es vorgesehen, dass
die Fixiereinlage als Stahlseil ausgebildet ist, welches ein oder
mehrere Litzen aufweisen kann. Neben einem einzigen Stahlseil, welches
an einer Stelle in Umfangsrichtung in den Biegemantel integriert
werden kann, ist es auch möglich,
mehrere Stahlseile nebeneinander im Biegemantel anzuordnen.
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Neben
der Verwendung von Stahlseilen kommen auch andere, nicht längenausdehnbare
Zugelemente in Betracht, wie z. B. auch Kunststoffseile oder andere
Elemente, wie z. B. auch Biegefedern oder Metallfedern.
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In
einer dritten Ausgestaltung der Neuerung ist vorgesehen, dass in
den Biegemantel eine ringsumlaufende zylinderförmige Spirale integriert ist,
die dem Biegemantel ein besonders günstiges Rückstellvermögen verleiht.
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Um
zu vermeiden, dass sich die Spirale in allen Umfangsrichtungen gleichmäßig ausdehnt,
ist es vorgesehen, dass eine bestimmte Zone der Spirale (in Umfangsrichtung
gesehen) als Fixierzone ausgebildet ist. In diesem Bereich können die
Spiralwindungen miteinander verklebt, verschweißt oder in anderer Weise miteinander
verbunden sein.
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Ebenso
ist es möglich,
das Biegevermögen der
Spiralwindungen in dieser in Längsachse
verlaufenden Fixierzone durch physikalische Maßnahmen, wie z. B. durch Härtung, zu
verändern.
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Damit
wird gesorgt, dass bei der gleichmäßigen Längenausdehnung des Biegemantels
mit der eingebrachten Spirale nur noch die Teile in Längsrichtung
einen größeren Längenzuwachs
erreichen, als vergleichsweise die Spiralbindungen, die in der Fixierzone
angeordnet sind.
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In
einer vierten Ausgestaltung der Neuerung ist es vorgesehen, dass
der Biegemantel selbst ein entsprechendes, nur wenig längenausdehnbares Element
aufweist, wobei dieses Element werkstoffeinstückig mit dem Biegemantel, z.
B. durch Vulkanisation, verbunden ist. Es reicht hierbei aus, an
einer bestimmten Stelle in Umfangsrichtung, die Dicke des Biegemantels
an dieser Stelle im Vergleich zu den übrigen Stellen zu vergrößern, um
zu erreichen, dass genau diese Stelle ein geringeres Längenwachstum hat,
als vergleichsweise die anderen in Umfangsrichtung angeordneten
Stellen.
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Der
Erfindungsgegenstand der vorliegenden Neuerung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Schutzansprüche, sondern auch aus der Kombination
der einzelnen Schutzansprüche
untereinander.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich
der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere
die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden
als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in
Kombination gegenüber
dem Stand der Technik neu sind.
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Im
Folgenden wird die Neuerung anhand von mehrere Ausführungswege
darstellenden Zeichnungen näher
erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere
erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Neuerung hervor.
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Es
zeigen:
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1: schematisiert im Schnitt
die Darstellung durch ein Vorschubgehäuse mit einem damit verbundenen
Biegemodul vor Einbiegung in einen Nebenkanal
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2: Schnitt durch den Biegemantel
des Biegemoduls nach 1
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3: die Einheit nach 1 beim Einbiegen in den
Nebenkanal
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4: eine zweite Ausführungsform
einer Einheit im Längsschnitt
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5: Schnitt gemäß der Linie
V–V
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6: der Längsschnitt durch eine weitere Einheit
in einer dritten Ausführungsform
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7: Schnitt gemäß der Linie
VII–VII
in 6
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8: schematisiert eine Fixierspirale
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9: Längsschnitt durch ein viertes
Ausführungsbeispiel
mit einem an einer Stelle verdickten Biegemantel
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10: Schnitt gemäß der Linie
X–X in 9.
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In 1 ist allgemein gezeigt,
dass eine Vorschubeinheit in einen Hauptkanal 1 eingefahren
ist, wobei der Begriff „Hauptkanal" nicht eng zu verstehen
ist.
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Der
hier als „Hauptkanal 1" bezeichnete Kanal
kann bereits schon ein Nebenkanal sein, von dem ein weiterer Nebenkanal 2 abzweigt.
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Aufgabe
der Neuerung ist es, eine Vorschubeinheit, bestehend aus einem Vorschubgehäuse 3 und
einem am vorderen Ende angeordneten Biegemodul 30 so weiterzubilden,
dass die gesamte Vorschubeinheit mit einfachen Mitteln von dem Hauptkanal 1 in
den Nebenkanal 2 hineingesteuert werden kann, wenn auf
die Schubstange 16 ein entsprechend axialer Schub gegeben
wird.
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Hierbei
ist gezeigt, dass im Innenraum der Schubstange mehrere Versorgungsleitungen 15 angeordnet
sind, die beispielsweise als elektrische Signalleitungen und als
ein oder mehrere Druckluftleitungen vorgesehen werden können.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Schubstange 16 nicht drehbar, sondern sie wird
nur in axiale Richtung vorwärts
geschoben.
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In
der allgemeinen Beschreibung wurde bereits schon darauf hingewiesen,
dass in einer anderen Ausführungsform
die Schubstange 16 auch drehbar ausgebildet sein kann.
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Am
vorderen Ende der Schubstange 16 ist eine Aufnahme 14 befestigt,
an deren vorderen Ende ein Drehkranz 11 angeordnet ist.
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Der
feste Teil des Drehkranzes ist mit der Aufnahme 14 verbunden,
während
der drehbare Teil des Drehkranzes 11 das Biegemodul 30 ausbildet.
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Dieses
Biegemodul 30 besteht im Wesentlichen aus einem elastomeren
Biegemantel 17, der mindestens in axiale Richtung unter
Einwirkung einer inneren Druckbeauflagung ausdehnbar ist.
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Die
Neuerung sieht hierbei auch vor, dass sich der Biegemantel 17 noch
so weit ausdehnt, dass er sich mit allen Seiten an die Innenwandung
des Hauptkanals 1 oder des Nebenkanals 2 anlegt,
um so eine Packerwirkung zu erzielen.
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In
einer anderen Ausgestaltung kann es auch vorgesehen sein, dass statt
eines einwandigen Biegemantels 17 ein zweiwandiger Biegemantel
vorhanden ist, so dass also zwei unabhängig voneinander beaufschlagbare
und koaxial zueinander angeordnete Biegemäntel vorhanden sind.
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In
den Zwischenraum zwischen dem äußersten
Biegemantel und dem inneren Biegemantel kann dann ein Druckmedium
eingeführt
werden, was den äußeren Biegemantel
zur Anlage an die Wandung des Haupt- oder Nebenkanals 1, 2 bringt,
um so die Packerwirkung zu erzielen.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der Biegemantel 17 jedoch nur einwandig ausgebildet und
definiert in seinem Innenraum eine Druckkammer 7.
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Die
Druckkammer wird in Richtung des Drehkranzes 11 durch eine
erste Wand 9 gebildet, zu der parallel und im axialen Abstand
eine zweite Wand 8 angeordnet ist.
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Zwischen
diesen beiden Wänden 8, 9 und der
Wandung des Biegemantels 17 wird die vorher erwähnte Druckkammer 7 ausgebildet.
Im Bereich dieser Druckkammer ist bevorzugt der Getriebemotor 10 angeordnet,
der den Drehkranz 11 drehbar antreibt.
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Jenseits
und außerhalb
der Druckkammer 7 ist eine Kamera 4 angeordnet,
die durch ein Objektiv 5 nach vorne blickt, wobei im vorderen
Teil der Anordnung noch ein oder mehrere Beleuchtungen 6 angeordnet
sind.
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Statt
des starren Kamerakopfes, jenseits der Wand 8, kann auch
das gesamte Vorderteil als Schwenkkopf ausgebildet sein.
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Bei
Strombeaufschlagung des Getriebemotors 10 wird jedenfalls
das gesamte Biegemodul 30 um die Längsachse 13 herum
in Pfeilrichtung 12 oder in Gegenrichtung hierzu gedreht.
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Wird
nun über
eine der Versorgungsleitungen 15 die Druckkammer 7 mit
Druck beaufschlagt, kommt es zu einer entsprechenden Expansion des Biegemantels 17 in
den Pfeilrichtungen 18. Gleichzeitig versucht sich der
elastomere Biegemantel 17 in Längsrichtung (Pfeilrichtung 20 in 3) auszudehnen.
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Dies
wird an einer Stelle in Umfangsrichtung am Biegemantel 17 unterbunden.
Neuerungsgemäß ist gemäß 2 an einer Stelle in Umfangsrichtung im
Biegemantel 17 eine nicht oder nur wenig längenausdehnbare
Fixiereinlage 19 integriert, die beispielsweise ein Breite 22 aufweist.
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Die
Breite 22 ist in einem großen Bereich variierbar. Sie
kann sich von einem Winkelbereich von einem Grad bis kleiner als
180 Grad erstrecken.
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Eine
gleichmäßige, in
axiale Richtung wirkende Längenausdehnung
des Biegemantels 17 führt
dann dazu, dass die Fixiereinlage 19 an dieser Umfangsstelle
die Längenausdehnung
verhindert, so dass sich das gesamte Biegemodul 30 gemäß 3 um genau diese Fixiereinlage 19 herumbiegt.
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Bei
entsprechender Drehbeaufschlagung des Drehkranzes 11 kann
somit die – vorher
willkürliche – Biegung
nun in eine gesteuerte Biegung in die Mündung des Nebenkanals 2 umgesetzt
werden.
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Die 4 und 5 zeigen, anstatt eines gewebten oder
gewirkten Bandes auch ein oder mehrere Seile, die in das Material
des Biegemantels 17 integriert werden können.
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So
ist nach 4 dargestellt,
dass ein Fixierseil 21 in das Material des Biegemantels 17 einvulkanisiert
ist.
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Die 5 zeigt, dass auch mehrere
Fixierseile 21a in gegenseitigem Abstand nebeneinander liegend
angeordnet werden können.
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Die 6 bis 8 zeigen die Anwendung einer ringsumlaufenden
Biegespirale 23, die beispielsweise zylinderförmig gemäß 8 ausgebildet ist und aus
einer Vielzahl von Metall- oder Kunststoffverbindungen 24 besteht.
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Die
Biegespirale 23 ist hierbei bevorzugt wiederum in das Material
des Biegemantels 17 integriert.
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Um
nun zu erreichen, dass bei der Druckbeaufschlagung und der gleichmäßigen Längenausdehnung
des Biegemantels 17 in axiale Richtung nur eine bestimmte
Umfangsrichtung nicht an der Längenausdehnung
teilnimmt, ist es vorgesehen, dass im Bereich einer bestimmten in
axialer Richtung verlaufenden Fixierzone 25 die Längenausdehnung
der Biegespirale 23 unterbleibt.
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Im
Bereich der Fixierzone 25 sind beispielsweise die Windungen 24 miteinander
verklebt, verhakt oder in anderer Weise mechanisch miteinander verbunden.
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Ebenso
kann das mechanische Federvermögen
im Bereich der in axiale Richtung sich erstreckenden Fixierzone 25 verändert werden.
Beispielsweise können
in diesem Bereich die Windungen 24 gehärtet werden, so dass außerhalb
der Fixierzone 25 die Windungen 24 ein anderes
Federvermögen haben
als im Bereich der Fixierzone 25.
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Bei
Druckbeaufschlagung der Druckkammer 7 wird sich somit der
Biegemantel 17 versuchen, in alle Umfangsrichtungen gleichmäßig auszudehnen. Diese
gleichmäßige axiale
Ausdehnung wird jedoch durch die Fixierzone 25 unterbunden,
so dass sich wiederum der gesamte Biegemantel 17 um die
Fixierzone 25 herumbiegt, was durch die Pfeilrichtungen 26 in 8 angedeutet ist.
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Vorteil
der Verwendung einer Biegespirale 23 ist, dass sich das
elastomere Rückstellvermögen des
Biegemoduls 30 wesentlich verbessert, weil das Biegevermögen der
Windungen 24 der Biegespirale 23 außerhalb
der Fixierzone 25 zu Nutze gemacht wird.
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Die 9 und 10 zeigen als weitere Ausführungsform,
dass auch einfach nur die Wandung des Biegemantels 17 an
einer bestimmten Umfangsstelle in axiale Richtung verdickt ausgebildet
werden kann, wie dies durch zusätzliche
Anbringung einer Fixierbahn 27 in 10 dargestellt ist.
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Diese
Fixierbahn 27 ist als Materialverdickung des Biegemantels 17 anzusehen
und ist werkstoffeinstückig
mit dem Biegemantel 17 ausgebildet.
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Wichtig
bei allen Ausführungsformen
ist, dass die nicht oder nur wendig längenausdehnbare Fixiereinlage
zwischen zwei Ankerpunkten eingespannt ist, nämlich einmal an der Wand 8 und
zum Zweiten an der Wand 9. Auf diese Weise wird ein Längenwachstum
der Druckkammer 7 an diese Umfangsstelle unterbunden, während in
den gesamten anderen Umfangsstellen der Biegemantel 17 in
Richtung der axialen Länge
ausdehnen kann.
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Allen
Ausführungsformen
ist im Übrigen
gemeinsam, dass es nicht lösungsnotwendig
ist, die genannten Fixiereinlagen unmittelbar im Material des Biegemantels 17 selbst
zu integrieren.
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In
der allgemeinen Beschreibung wurde schon darauf hingewiesen, dass
diese Fixiereinlagen auch oberhalb oder unterhalb des Biegemantels
angeordnet sein können.
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- 1
- Hauptkanal
- 2
- Nebenkanal
- 3
- Vorschubgehäuse
- 4
- Kamera
- 5
- Objektiv
- 6
- Beleuchtung
- 7
- Druckkammer
- 8
- Wand
- 9
- Wand
- 10
- Getriebemotor
- 11
- Drehkranz
- 12
- Pfeilrichtung
- 13
- Längsachse
- 14
- Aufnahme
- 15
- Versorgungsleitung
- 16
- Schubstange
- 17
- Biegemantel
- 18
- Pfeilrichtungen
- 19
- Fixiereinlage
- 20
- Pfeilrichtung
- 21
- Fixierseil
21a
- 22
- Breite
- 23
- Biegespirale
- 24
- Windung
- 25
- Fixierzone
- 26
- Pfeilrichtung
- 27
- Fixierbahn
- 28
-
- 29
-
- 30
- Biegemodul