WO1998017939A1 - Selbstfahrende vorrichtung zum innenbefahren von rohren oder kanälen - Google Patents

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    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26—Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
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    • F16L55/28—Constructional aspects
    • F16L55/40—Constructional aspects of the body

Definitions

  • the invention relates to a self-propelled device for driving inside pipes or channels along the pipe, with driven wheels that can be placed against the pipe wall and braced against the pipe wall by means of resilient tensioning means, for moving the device in the pipe, in particular for diagnosing the inside of the pipe and for working on the inside walls the tube, and in particular for pulling or pushing further devices in the longitudinal direction of the tube.
  • Such devices are known for example from DD patent specification 232 968 or German utility model 94 19 853.
  • the object of the invention is to design a device of the type mentioned at the outset in such a way that it is simple in construction and has a high degree of operational reliability with a miniaturization of the entire device and high propulsive forces when pulling or pushing further devices in the longitudinal direction of the device Pipe enables.
  • the device can have four pairs of wheels, at least two of which are driven.
  • the wheels can be braced pneumatically by means of air cushions, the upper wheels being pushed up and the lower wheels being pushed down at the same time.
  • the tension is resilient due to the compatibility of the pneumatic medium, but still so strong can be set up so that the driven wheels have sufficient traction for pulling or pushing large loads.
  • the forced coupling according to the invention between at least two wheel axles arranged offset on the device in the longitudinal direction of the device leads to the very special advantage that the wheels can easily drive over large holes in a damaged pipe wall, because the wheel or pair of wheels traveling over a hole is replaced by the in generally fixed contact of the wheel or wheel pair coupled to it on the pipe wall, which is highly likely to be damage-free, prevented it from immersing itself in the hole at the damaged point.
  • the device can therefore hardly get stuck.
  • the four-wheel drive means that the wheels can roll on the surface of the damaged area with the development of propulsion and out of the damaged area drive out.
  • the device is also able to drive over protruding obstacles within the clear width of the tube, because the wheels are able to deflect radially inwards in the case of resilient, in particular pneumatic clamping, and roll off on the surface of the protruding obstacle. With these properties, the device is very reliable.
  • the dimensions of the swivel arms can be chosen such that different pipes can be driven on with the same device within a large pipe diameter range.
  • the diameter range can even be expanded by adding additional housings with large wheels for very large pipe diameters.
  • 1 to 4 show, in a highly simplified, merely schematic representation, devices according to the invention by way of example in a first, second, third and fourth embodiment.
  • the tube wall is indicated by (5) against which the wheels, or the pairs of wheels (1), (2), (3) and (4) or (1A) and (2A) which are arranged alongside one another on the same axis.
  • the wheel axles of the wheels (1) and (2) and the wheel axles of the wheels (3) and (4) or the wheels (1A) and (2A) are positively coupled to one another.
  • Figure 1 is the forced coupling by means of (7) on a device frame (6), device chassis or the like articulated pivot arms (8) indicated by broken lines, at the ends of which the wheel axles are arranged. It is clear that in the direction of the arrows (V) between the swivel arms (8) - that is, between the wheel axles of the wheels (2) and (1A) or the wheels (2A) and (3) that are not positively coupled to one another - acting tension due to the coupling of movement of the wheel (1) with the wheel (2) or the wheel (3) with the wheel (4) or the wheel (1A) with the wheel (2A) all wheels together on the pipe wall (5 ) are pressed.
  • the movement coupling with the other wheel which is offset in the longitudinal direction of the tube and is highly likely to roll on an undamaged wall area, prevents it from diving into the wall recess. It can drive over the damaged area at the unchanged radial distance from the pipe axis. As a result, it is hardly possible that the device is blocked in the pipe.
  • the embodiment shown can be modified in many ways. For example, more than six wheels can be provided and of course more swivel arms (8).
  • the swivel arms can have opposite inclinations and can also cross in special cases. With two crossing swivel arms, these can have a common articulation point (7) on the device chassis (6). In all cases, the bracing is to be applied between the non-positively coupled wheel axles in accordance with the solution specified in claim 1.
  • the wheels (1) and (2) or the wheels (3) and (4) are coupled to one another in motion in that the swivel arms (8) articulated at (7) to the device chassis (6) on their opposite the wheel axles End wear tooth segments (9) or friction segments that roll on each other.
  • the wheels (1) and (2) or the wheels (3) and (4) can only be moved together towards or away from the pipe wall.
  • the device corresponding to this exemplary embodiment is also able to drive over wall recesses lying in the area of individual wheels or wheel pairs without the wheels in question plunging deeply into the damaged wall area and being blocked there.
  • axles of the wheels (1) and (2) or of the wheels (3) and (4) are forcibly coupled to one another via rigid connections (12), which are fixed on the device chassis (6) arranged slide guides (13) are radially displaceable to the tube axis.
  • the forced coupling between the wheel axles in question can be implemented in any other way, in contrast to the designs shown in the figures, in particular with hydraulic means or by means of electrical movement control.
  • Air cushions that can be pressurized with compressed air can be tensioned in a simple manner be used.
  • the pressure medium is compressible, so that a resilient tension is realized. This offers the advantage that the wheel in question is able to execute a movement directed radially to the tube axis when traveling over uplifts.
  • the bracing with air cushions enables high forces for pressing the wheels against the pipe wall with simple means, so that the device is able to develop high traction.
  • the tensioning means can of course also be traction means as well as pressure means.

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Abstract

Bei einer selbstfahrenden Vorrichtung zum Innenbefahren von Rohren oder Kanälen längs des Rohres, mit an die Rohrwand anlegbaren, gegen die Rohrwand (5) mittels Spannmitteln verspannbaren, angetriebenen Rädern (1, 2, 3, 4, 1a, 2a) zur Fortbewegung der Vorrichtung im Rohr, insbesondere zum Diagnostizieren des Rohrinneren und zum Bearbeiten der Innenwände des Rohrs, sowie insbesondere zum Ziehen oder Schieben weiterer Vorrichtungen in Längsrichtung des Rohres, sind die folgenden Massnahmen vorgesehen: Wenigstens je zwei in Rohrlängsrichtung zueinander versetzt an der Vorrichtung angeordnete, Räder tragende Radachsen sind bezüglich ihrer Bewegung radial zur Rohrwand derart zwangsgekoppelt, dass sie zusammen auf die Rohrwand zu- bzw. von der Rohrwand wegbewegbar sind. Dabei wirken die Spannmittel zwischen den nicht miteinander zwangsgekoppelten Radachsen.

Description

Selbstfahrende Vorrichtung zum Innenbefahren von Rohren oder Kanälen
Die Erfindung betrifft eine selbstfahrende Vorrichtung zum Innenbefahren von Rohren oder Kanälen längs des Rohres, mit an die Rohrwand anlegbaren, gegen die Rohrwand mittels federnd nachgiebigen Spannmitteln verspannbaren, angetriebenen Rädern zur Fortbewegung der Vorrichtung im Rohr, insbesondere zum Diagnostizieren des Rohrinneren und zum Bearbeiten der Innenwände des Rohrs, sowie insbesondere zum Ziehen oder Schieben weiterer Vorrichtungen in Längsrichtung des Rohres.
Solche Vorrichtungen sind zum Beispiel aus der DD-Patentschrift 232 968 oder dem deutschen Gebrauchsmuster 94 19 853 bekannt.
Für derartige Vorrichtungen ist eine kompakte Bauweise erwünscht, die ihren Einsatz selbst bei Rohren oder Kanälen von geringer Innenweite ermöglicht. Eine Schwierigkeit liegt nun darin, daß zur Realisierung der Fahrbewegung längs des Rohrinneren ein erheblicher Aufwand für den Bewegungsantrieb getrieben werden muß, was der Forderung nach kompakter Bauweise entgegengerichtet ist.
Ausgehend davon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie bei einer die Miniaturisierung der gesamten Vorrichtung zulassenden kompakten Bauweise einfach aufgebaut und in hohem Maße betriebssicher ist und hohe Vortriebskräfte beim Ziehen oder Schieben weiterer Vorrichtungen in Längsrichtung des Rohres ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß wenigstens je zwei in Rohriängsrichtung zueinander versetzt an der Vorrichtung angeordnete, Räder tragende Radachsen bezüglich ihrer Bewegung radial zur Rohrwand derart zwangsgekoppelt sind, daß sie zusammen auf die Rohrwand zu- bzw. von der Rohrwand wegbewegbar sind, und daß zwischen den nicht miteinander zwangsgekoppelten Radachsen die Spannmittel wirken.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer bevorzugten Ausbildung kann die Vorrichtung vier Räderpaare aufweisen, von denen wenigstens zwei angetrieben sind. Die Verspannung der Räder gegen die Rohrwand kann pneumatisch mittels Luftkissen erfolgen, wobei obere Räder nach oben und untere Räder gleichzeitig nach unten gedrückt werden. Die Verspannung ist aufgrund der Kompessibilität des Pneumatikmediums federnd nachgiebig, aber dennoch so stark einrichtbar, daß die angetriebenen Räder eine zum Ziehen bzw. Schieben großer Lasten ausreichende Traktion haben.
Die erfindungsgemäße Zwangskopplung zwischen wenigstens je zwei in Rohrlängsrichtung versetzt an der Vorrichtung angeordneten Radachsen führt zu dem ganz besonderen Vorteil, daß die Räder auch große Löcher in einer schadhaften Rohrwand problemlos überfahren können, denn das über ein Loch fahrende Rad bzw. Radpaar wird durch die in der Regel feste Anlage des mit ihm bewegungsgekoppelten Rads bzw. Radpaares an der bei diesem mit hoher Wahrscheinlichkeit schadensfreien Rohrwand daran gehindert, in das Loch an der Schadstelle einzutauchen. Die Vorrichtung kann sich daher kaum festfahren. Wenn alle Räder oder Räderpaare angetrieben sind, ist das Festfahren nahezu völlig unmöglich, denn selbst dann, wenn miteinander zwangsgekoppelte Räder oder Räderpaare gleichzeitig in Schadstellen eintauchen, vermögen die Räder aufgrund des Allradantriebs an der Oberfläche der Schadstelle unter Entwicklung eines Vortriebs abzurollen und aus dem Schadstellenbereich herauszufahren. Die Vorrichtung vermag auch innerhalb der lichten Weite des Rohres vorstehende Hindernisse zu überfahren, denn die Räder vermögen bei federnd nachgiebiger, insbesondere pneumatischer Verspannung nach radial innen auszuweichen und an der Oberfläche des vorstehenden Hindernisses abzurollen. Bei diesen Eigenschaften ist die Vorrichtung in einem sehr hohen Maße betriebssicher.
Jedes Rad oder Räderpaar kann einen separaten Antrieb aufweisen. Jeder Einzelantrieb weist bevorzugt eine identische Getriebeeinheit , die als Kegelradgetriebe ausgebildet sein kann, auf. Die Kegelradgetriebe können von einem Gleichstrommotor mit Planetengetriebe beaufschlagt sein. Die Motoren können in identischen Motorengehäusen aufgenommen sein. Es kann jeweils eine Achse mit zwei daran nebeneinander angeordneten Rädern angetrieben werden. Mit einer solchen Antriebskonzeption kann ein Höchstmaß an Kompaktheit erzielt werden.
Bei insbesondere an an der Vorrichtung angelenkten Schwenkarmen angeordneten Radachsen können die Abmessungen der Schwenkarme so gewählt werden, daß unterschiedliche Rohre innerhalb eines großen Rohr-Durchmesserbereichs mit ein und derselben Vorrichtung befahren werden können. Der Durchmesserbereich kann sogar noch erweitert werden, indem für sehr große Rohrdurchmesser zusätzliche Gehäuse mit großen Rädern aufgesetzt werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung im Rahmen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren 1 bis 4 zeigen in stark vereinfachter, lediglich schematischer Darstellung erfindungsgemäße Vorrichtungen beispielhaft in einer ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführung.
In allen Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Mit (5) ist die Rohrwand angedeutet, an der die Räder, bzw. die gleichachsig nebeneinander angeordneten Räderpaare (1), (2), (3) und (4) bzw. (1A) und (2A) anliegen. In allen vier Ausführungsbeispielen sind jeweils die Radachsen der Räder (1) und (2) und die Radachsen der Räder (3) und (4) bzw. der Räder (1A) und (2A) miteinander zwangsgekoppelt.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gem. Figur 1 erfolgt die Zwangskopplung mittels bei (7) an einem mit unterbrochenen Linien angedeuteten Vorrichtungs-Rahmen (6), Vorrichtungs- Chassis oder dgl. angelenkten Schwenkarmen (8) , an deren Enden die Radachsen angeordnet sind. Es wird deutlich, daß bei einer in Richtung der eingezeichneten Pfeile (V) zwischen den Schwenkarmen (8) - also zwischen den nicht miteinander zwangsgekoppelten Radachsen der Räder (2) und (1A) bzw. der Räder (2A) und (3) - wirkenden Verspannung aufgrund der Bewegungskopplung des Rades (1) mit dem Rad (2) bzw. des Rades (3) mit dem Rad (4) bzw. des Rades (1A) mit dem Rad (2A) alle Räder zusammen an die Rohrwand (5) angedrückt werden. Befindet sich eines der Räder im Bereich einer Wandvertiefung (Schadstelle) , wird es aufgrund der Bewegungskopplung mit dem in Rohriängsrichtung versetzten anderen Rad, das mit hoher Wahrscheinlichkeit auf einem unbeschädigten Wandbereich abrollt, daran gehindert, in die Wandvertiefung einzutauchen. Es vermag im unveränderten radialen Abstand zur Rohrachse die Schadstelle zu überfahren. Dadurch ist es kaum möglich, daß sich die Vorrichtung im Rohr blockiert. Das gezeigte Ausführungsbeispiel läßt sich in vielerlei Hinsicht abwandeln. Zum Beispiel können mehr als sechs Räder vorgesehen sein und dann selbstverständlich auch mehr Schwenkarme (8). Die Schwenkarme können entgegengerichtete Neigung aufweisen und sich im Sonderfall auch kreuzen. Bei zwei sich kreuzenden Schwenkarmen können diese eine gemeinsame Anlenkstelle (7) am Vorrichtungs-Chassis (6) haben. In allen Fällen ist die Verspannung entsprechend der im Patentanspruch 1 angegebenen Lösung zwischen den nicht miteinander zwangsgekoppelten Radachsen aufzubringen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind die Räder (1) und (2) bzw. die Räder (3) und (4) dadurch miteinander bewegungsgekoppelt, daß die bei (7) an das Vorrichtungs- Chassis (6) angelenkten Schwenkarme (8) an ihren den Radachsen gegenüberliegenden Enden Zahnsegmente (9) oder Reibsegmente tragen, die aufeinander abwälzen. Dadurch lassen sich die Räder (1) und (2) bzw. die Räder (3) und (4) nur jeweils gemeinsam auf die Rohrwand zu- bzw. von der Rohrwand wegbewegen. Bei in Richtung der Pfeile (V) aufgebrachter Verspannung vermag auch die diesem Ausführungsbeispiel entsprechende Vorrichtung im Bereich einzelner Räder oder Radpaare liegende Wandvertiefungen problemlos zu überfahren, ohne daß die betreffenden Räder in den schadhaften Wandbereich tief eintauchen und dort blockiert werden könnten.
Derselbe Vorteil ist auch für die Vorrichtungen in den Ausführungen nach den Figuren 3 und 4 gegeben.
Gemäß Figur 3 erfolgt die Zwangskopplung zwischen den Achsen der Räder oder Radpaare (1) und (2) bzw. (3) und (4) dadurch, daß die bei (7) am Vorrichtungs-Chassis (6) angelenkten Schwenkarme (8) jeweils durch Lenker (10) miteinander verbunden sind. Mit (11) ist die Anlenkung des Lenkers (10) an den betreffenden Schwenkarm (8) bezeichnet. Die Verspannung erfolgt in Richtung der eingezeichneten Pfeile (V) und führt in Verbindung mit der Bewegungskopplung zwischen den Radachsen zu den bereits im Zusammenhang mit den Vorrichtungen in den Ausführungen nach Figur 1 bzw. Figur 2 hervorgehobenen Wirkungen.
Gleiches gilt für die Vorrichtungsausführung gemäß Figur 4. Bei dieser sind die Achsen der Räder (1) und (2) bzw. der Räder (3) und (4) über starre Verbindungen (12) miteinander zwangsgekoppelt, die in fest am Vorrichtungs-Chassis (6) angeordneten Gleitführungen (13) radial zur Rohrachse verschiebbar sind.
Sämtliche vier lediglich beispielhaft und stark vereinfacht angegebene Vorrichtungsausführungen folgen der im Anspruch 1 angegebenen Lösung, daß wenigstens je zwei in Rohriängsrichtung zueinander versetzt an der Vorrichtung angeordnete, Räder (1 ; 2; 3; 4) tragende Radachsen bezüglich ihrer Bewegung radial zur Rohrwand (5) derart zwangsgekoppelt sind, daß sie zusammen auf die Rohrwand (5) zu- bzw. von der Rohrwand wegbewegbar sind, und daß zwischen den nicht miteinander zwangsgekoppelten Radachsen die Spannmittel wirken.
Die Zwangskopplung zwischen den betreffenden Radachsen kann abweichend von den in den Figuren gezeigten Ausführungen in beliebiger anderer Weise realisiert werden, insbesondere mit hydraulischen Mitteln oder mittels elektrischer Bewegungssteuerung. Zur Verspannung können in einfacher Weise mit Druckluft beaufschlagbare Luftkissen herangezogen werden. Das Druckmedium ist kompressibel, so daß eine federnd nachgiebige Verspannung realisiert ist. Das bietet den Vorteil, daß beim Überfahren von Wanderhebungen das betreffende Rad eine radial zur Rohrachse gerichtete Bewegung auszuführen vermag. Die Verspannung mit Luftkissen ermöglicht mit einfachen Mitteln hohe Kräfte zum Andrücken der Räder an die Rohrwand, so daß die Vorrichtung eine hohe Traktion zu entwickeln vermag. Die Spannmittel können selbstverständlich ebensogut wie Druckmittel auch Zugmittel sein.
Bezugszeichenliste
,2,3,4 Räder, Räderpaare A, 2A Räder, Räderpaare
Rohrwand
Vorrichtungs-Chassis, Rahmen
Anlenkung
Schwenkarm
9 Zahnsegment, Reibsegment
10 Lenker
11 Anlenkung
12 starre Verbindung
13 Gleitführung
V Verspannung

Claims

Patentansprüche:
1. Selbstfahrende Vorrichtung zum Innenbefahren von Rohren oder Kanälen längs des Rohres, mit an die Rohrwand anlegbaren und gegen diese mittels in Radialrichtung federnd nachgiebig wirkenden Spannmitteln verspannbaren Rädern, von denen wenigstens eines zur Fortbewegung der Vorrichtung im Rohr antreibbar ist, insbesondere zum Diagnostizieren des Rohrinneren und zum Bearbeiten der Innenwände des Rohrs, sowie insbesondere zum Ziehen oder Schieben weiterer Vorrichtungen in Längsrichtung des Rohres, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens je zwei in Rohriängsrichtung zueinander versetzt an der Vorrichtung angeordnete, Räder (1, 2, 3, 4, 1A, 2A) tragende Radachsen bezüglich ihrer Bewegung radial zur Rohrwand (5) derart zwangsgekoppelt sind, daß sie zusammen auf die Rohrwand (5) zu- bzw. von der Rohrwand (5) wegbewegbar sind, und daß zwischen den nicht miteinander zwangsgekoppelten Radachsen die Spannmittel (V) wirken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier Räderpaare vorgesehen sind, und daß die Räder (1 , 2, 3, 4) jeden Paares auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Räderpaare angetrieben sind.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem angetriebenen Räderpaar eine eigene Antriebseinheit zugeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Antriebseinheit ein von einem Gleichstrommotor beaufschlagtes Planetengetriebe umfaßt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe ein Kegelradgetriebe antreibt, welches, unter einem Achsversatz von 90° zur Achse des angetriebenen Räderpaares angeordnet, diese Achse dreht.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel (V) mit Druckluft beaufschlagbare Luftkissen sind.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Radachsen an den Enden von an der Vorrichtung angelenkten Schwenkarmen angeordnet sind.
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