DE4220900A1 - Vorrichtung zur Prüfung von Hohlräumen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung von Hohlräumen, wie Kanälen, Rohrleitungen, Kaminen und dgl., die mindestens einen Prüfkopf und eine mit dem Prüfkopf verbundene Vorschubeinrichtung aufweist, um den Prüfkopf in den zu inspizierenden Hohlräumen zu verschieben.

Bei Hohlräumen mit engem Querschnitt, wie z. B. Abwasser­ kanäle, Trinkwasserleitungen, Pipelines, Kamine und ähn­ liches, sind regelmäßige Überprüfungen erforderlich, um Erosions- und Korrosionsschäden rechtzeitig zu entdecken, so daß Leckagen aufgrund von Undichtigkeiten bzw. Brüchen und die damit verbundenen Umweltbeeinträchtigungen bzw. Fluidverluste rechtzeitig verhindert werden.

Aus dem DE-GM 91 03 870 ist eine Anordnung zum Prüfen von Rohrleitungen auf Dichtigkeit bekannt, mit einem in der zu prüfenden Rohrleitung verfahrbaren, fernsteuerbaren Gerät, das mit wenigstens zwei in einem Abstand voneinander vorgesehenen Abdichteinrichtungen versehen ist, wobei das Gerät mit einer an- und abkuppelbaren Abdichteinheit ver­ sehen ist, auf der die eine Abdichteinrichtung angebracht ist, während die andere Abdichteinrichtung mit dem verfahr­ baren Gerät fest verbunden ist. Bei dieser bekannten An­ ordnung kann das Gerät an einer gewünschten Stelle in der zu überprüfenden Rohrleitung positioniert werden, wonach das zweite abkuppelbare Gerät an eine andere Stellung ver­ fahren wird, um so den Hohlraum zwischen den beiden Geräten auf Dichtigkeit zu überprüfen. Das in der Rohrleitung ver­ fahrbare Gerät ist dabei ein sogenannter Selbstfahrer, der mit Rädern versehen ist, die über einen im Gerät einge­ bauten Motor antreibbar sind. Der Motor wird dabei ent­ weder über ein Kabel oder über Funk gesteuert und rollt damit auf dem Boden der zu prüfenden Rohrleitung. Ein er­ heblicher Nachteil bei dieser bekannten Anordnung ist darin zu sehen, daß z. B. infolge Schlammablagerungen die Reibung zwischen den Antriebsrädern des verfahrbaren Gerätes und der Rohrinnenfläche derart vermindert ist, daß ein Vor­ schub des Gerätes mit dem Schleppkabel innerhalb der Rohr­ leitung nicht mehr gewährleistet ist. Sofern der Vorschub dabei durch die Anzahl der Umdrehungen der Antriebsräder gemessen wird, erhält man eine Verfälschung der Meßergeb­ nisse, da ein und derselbe Abschnitt mehrfach auf Dichtig­ keit überprüft wird, ohne daß dies in der Auswertezentrale auffällt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine technisch einfache, aber sehr betriebssichere, universell einsetzbare Vorrichtung zur Prüfung von Hohlräumen zu schaffen, die aufgrund ihrer hohen Mobilität an vielen Orten einsetzbar ist, die eine schnelle und kostengünstige Prüfung von Hohlräumen ermög­ licht und die sich auch unabhängig von den Reibwerten an den Innenwänden der zu prüfenden Hohlräume problemlos ver­ schieben läßt.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs näher genannten Art, erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich für Hohlräume unterschiedlichen Durchmessers, die einfach, schnell und kostengünstig auf eine Länge von mehreren hundert Metern zu überprüfen sind. Die biegeflexible aber schubsteife Vorschubeinrichtung in Form z. B. eines armierten Schlauches, an dessen vorderen Ende der Prüfkopf mit der zugehörigen Dichtungseinrichtung befestigt ist, wird für den Transport auf einer Aufwickelhapsel aufgerollt, die z. B. auf der Ladefläche eines Transportfahrzeuges angeordnet ist. Während des Einsatzes wird der biegeflexible Schlauch mit Hilfe eines mechanischen Antriebs über einen Schwenkausleger und eine an ihm befestigte Umlenkrolle über eine Einführ­ einrichtung in den zu inspizierenden Hohlraum z. B. einen Abwasserkanal, eingeführt. Sofern der Zugangsschacht zu diesem Abwasserkanal einen erheblich größeren Durchmesser aufweist als die Vorschubeinrichtung, wird eine oder mehrere Stützen in diesen Schacht eingebracht, die der axialen Ausrichtung der Vorschubeinrichtung dient, um so deren Verformungen aufgrund eines mangelnden seitlichen Haltes zu verhindern.

Aufgrund der hohen Biegeflexibilität kann die Vorschubein­ richtung aus ihrer ursprünglichen Vorschubrichtung bis zu 90° abgelenkt werden, um so z. B. in den eigentlichen zu inspizierenden Hohlraum eingeführt zu werden. Dem Prüf­ kopf ist dabei vorteilhafterweise ein zweiter Prüfkopf zugeordnet, der mit einer zweiten Vorschubeinrichtung ver­ sehen ist, welche innerhalb der ersten Vorschubeinrichtung geführt ist und unabhängig vom ersten Prüfkopf bewegt werden kann. Innerhalb der beiden Vorschubeinrichtungen können die Energieversorgungs- und Datenleitungen für sämtliche Meß-, Prüf-, Aufzeichnungs- und Arbeitsgeräte verlaufen.

Erfindungsgemäß kann ferner die Vorschubeinrichtung in mehrere Teilstücke unterteilt werden, die jeweils über ein Verbindungselement miteinander verbunden sind, welches derart ausgestaltet ist, daß es bei Beaufschlagung mit einer Kraft ein Ringteil in Bewegung setzt, welches sich zumindest auf einem Teil der Innenwand des zu untersuchenden Hohlraums abstützt und eine raupenförmige Bewegung dahingehend erzeugt, daß der Schlauchabschnitt zwischen dem Verbindungs­ element und dem Prüfkopf in Vorschubrichtung um eine gewisse Strecke bewegt wird, wonach die Kraftbeaufschlagung abgebaut wird bzw. umgekehrt wird, so daß unter Beibehaltung der Lage des Ringteils der rückwärtige Abschnitt der Vorschubein­ richtung nachgezogen wird.

Diese Vielzahl von Verbindungselementen, die in vorgege­ benen Abständen entlang der Vorschubeinrichtung vorgesehen sind, bewirken auch bei sehr glatten Innenwänden, z. B. von verschlammten oder verölten Rohrleitungen, einen siche­ ren Vorschub des Prüfkopfes, aufgrund der großen Gesamt­ fläche, mit der die Ringteile der einzelnen Verbindungs­ elemente mit der Innenwand in Verbindung stehen sowie der auf diesen Ringteilen angeordneten, den Reibungswiderstand in einer Richtung erhöhenden Bauteile.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der vorteilhafte Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während des Einsatzes,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung zweier Prüfköpfe mit den zugehörigen Vorschubeinrichtungen und

Fig. 3 bis 5 verschiedene Varianten von Verbindungsele­ menten für die unterteilten Abschnitte der Vorschub­ einrichtung.

In den Fig. 1 und 2 bedeuten 1 ein Fahrzeug, z. B. ein Kleintransporter, der mit einer Meßkabine 2 versehen ist, in dem die zugehörige Energieversorgungsanlage sowie die zentrale Auswerteeinheit für die erfindungsgemäße Vorrich­ tung unterbracht sind. Auf der Ladefläche des Fahrzeuges 1 ist ein um eine waagrechte Achse drehbare Aufwickelhaspel 3 vorgesehen, wobei sich an das rückwärtige Ende des Fahr­ zeugs ein Schwenkausleger 4 mit einer daran befestigten Umlenkrolle 5 anschließt. Auf der Aufwickelhaspel 3 ist eine biegeflexible schubsteife Vorschubeinrichtung 6, z. B. ein armierter Schlauch, aufgerollt, der zum Einsatz, d. h. zur Prüfung eines Hohlraums 15 von der Haspel 3 abgespult und nach geeigneter Verschwenkung des Schwenkauslegers 4 und Richtungsänderung von z. B. 90° durch die Umlenkrolle 5 über eine Einführeinrichtung 14 in einen senkrecht ange­ ordneten Hilfsschacht 16 eingeführt wird, der den Zugang zu dem waagrecht angeordneten Hohlraum 15, z. B. einen Abwasserkanal ermöglicht. Sofern der Schacht 16 einen erheblich größeren Durchmesser als die Vorschubeinrichtung 6 aufweist, ist es vorteilhaft, eine oder mehrere Stützen 17 in den Schacht einzubringen, um eine Verformung des biegeflexiblen Schlauches 6 innerhalb des Schachtes 16 zu verhindern.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, wird die abgesenkte Vorschubein­ richtung 6 samt dem an ihrem vorderen Ende befestigten Prüfkopf 8 um etwa 90° aufgrund ihrer hohen Biegeflexibilität abgelenkt und dringt in den Hohlraum 15 ein. Innerhalb der Vorschubeinrichtung 6 kann eine zweite konzentrische Vorschubeinrichtung 7 angeordnet sein, die ebenfalls durch eine (nicht dargestellte) mechanische Antriebseinrichtung in Längsrichtung verfahrbar ist und an deren vorderen Ende ein zweiter Prüfkopf 9 angeordnet ist. Auch die zweite Vorschubeinrichtung 7 kann aus einem biegeflexiblen aber schubsteifen armierten Schlauch geringeren Durchmessers als derjenige der Vorschubeinrichtung 6 bestehen.

Die beiden Prüfköpfe 8 und 9 sind nun mit geeigneten Geräten versehen, wie z. B. Videokamera, Beleuchtungskörper, Dich­ tungen, Prüfsensoren für Luftdruck und Lufttemperatur sowie Arbeitsgeräten, wie z. B. Fräsen und zusätzlich Ventilen für die Luftführung, wobei innerhalb der beiden Vorschubeinrich­ tung 6, 7 die entsprechenden Kabel für die Energieversorgung der Geräte sowie die Übertragung der von den Geräten abgege­ benen Ausgangssignale zur zentralen Auswerteeinheit in der Meßkabine 2 vorgesehen sein können. Die beiden Vorschubein­ richtungen 6, 7 können ferner mit Markierungen für die Längenmessung versehen sein, mit deren Hilfe die jeweilige Lage der beiden Prüfköpfe 8 und 9 innerhalb des Hohlraums 15 feststellbar ist.

Im zweiten Prüfkopf 9, der zum ersten Prüfkopf 8 relativ verschiebbar ist, kann eine Rolle angeordnet, auf welcher ein elektrisches Kabel aufgespult ist für die Übertragung des Stromes und der Daten zwischen den beiden Prüfköpfen, so daß ein Durchziehen dieser elektrischen Leitung durch die gesamten Vorschubeinrichtungen entfällt. Die Zuleitungen zur Vorschubeinrichtung 6 vom Fahrzeug 1 aus, können vorteil­ hafterweise an der Achse der Aufwickelhaspel 3 über elektri­ sche und pneumatische Schleifringübertragungen erfolgen.

Fig. 2 stellt eine vergrößerte Darstellung des Endes der Vorschubeinrichtung 6 mit den beiden Prüfköpfen 8 und 9 dar. Zur Fortbewegung in dem z. B. zylindrischen Hohlraum 15 können entsprechend angepaßten Kufen 10 oder Räder vorge­ sehen sein; mit 11 ist eine in ihrem Durchmesser variable Dichtung bezeichnet, die über eine nicht dargestellte pneuma­ tische, hydraulische oder elektrische Vorrichtung in ihrem Durchmesser dergestalt veränderbar ist, daß sie an der Innenwand des Hohlraums 15 anliegen kann. Am Prüfkopf 9 sind entsprechende Kufen 12 oder Räder vorgesehen sowie eine, ebenfalls in ihrem Durchmesser variable Dichtung 13.

Der als Vorschubeinrichtung dienende armierte Schlauch 6 kann nun beliebig oft und an beliebigen Stellen in Teil­ stücke unterteilt sein, die über Verbindungselemente mit­ einander verbunden sind, wie sie in den Fig. 3 bis 5 darge­ stellt sind. Diese Verbindungselemente, deren Außendurch­ messer im wesentlichen demjenigen der Vorschubeinrichtung 6 entspricht, dienen einem verbesserten Vorschub der Prüf­ köpfe gemäß dem Prinzip einer sich vorwärts bewegenden Raupe. Sie weisen vorteilhafterweise ein konzentrisch zum Schlauch gelagertes in Längsrichtung verschiebbares Ring­ teil auf, das mit zwei an den Enden zweier benachbarter Schlauchteilstücke befestigten Verbindungsflanschen zusammen­ wirkt.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Verbindungselementes ist der aufgeschnittene Schlauch mit 6 bezeichnet, wobei die beiden Enden benachbarter Schlauch­ abschnitte jeweils druckdicht mit einem Verbindungsflansch 23, 23′ verbunden sind. Die fest miteinander verbundenen Verbindungsflansche sind konzentrisch von einem verschieb­ bar gelagerten Ringteil 18 in Form einer Schiebemuffe um­ geben, dessen Führungsring in einen in die Verbindungs­ flansche eingearbeiteten Druckraum 19 eingreift. In diesem Druckraum ist ferner eine Druckfeder 20 vorgesehen, die durch Verschiebung der Schiebemuffe 18 in Richtung des Pfeiles F1 (Arbeitshub) zusammengedrückt wird und sich bei Verschiebung der Schiebemuffe in Richtung des Pfeiles F2 (Leerhub), der zugleich der Vorschubrichtung der Prüf­ köpfe entspricht, wieder entspannt. Mit 21 ist ein Ventil­ block bezeichnet und mit 22 eine Druckluftleitung, mit der der Raum 19 mit Druckluft beaufschlagt werden kann. Mit 24 ist eine den Reibungswiderstand zwischen der Schiebe­ muffe 18 und der Innenwand des Hohlraums 15 erhöhende Vor­ richtung, z. B. eine Bürste, eine aufblasbare Gummimanschette, unter einem Winkel zur Vorschubrichtung angeordnete Wider­ haken etc., bezeichnet.

Wird nun über den Ventilblock der Raum 19 mit Druckluft beaufschlagt, so bewegt sich die Schiebemuffe 18 in Richtung des Pfeiles F1 (Arbeitshub), wobei die Druckfeder 20 zusammen­ gedrückt wird. Nach Überschreiten eines Druckschwellwertes im Druckraum 19 erfolgt eine Umsteuerung des Ventils im Ventilblock 21, so daß der Druckraum über den Raum, in dem die Druckfeder angeordnet ist, entlüftet wird. Die Druckfeder 20 schiebt dadurch die Schiebemuffe 18 im Leer­ hub (F2) zurück in ihre Ausgangsstellung. In Fig. 3 ist in der oberen Hälfte diese Stellung der Schiebemuffe darge­ stellt und in ihrer unteren Hälfte die Stellung der Schiebe­ muffe bei zusammengedrückter Druckfeder.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Verbindungselementes für die beiden Enden eines aufgetrenn­ ten Schlauches 6 ist anstelle einer Schiebemuffe ein Kolben 25 vorgesehen, der verschiebbar an den beiden miteinander fest verbundenen Verbindungsflanschen 23, 23′ gelagert ist. Auch hier erfolgt eine Druckbeaufschlagung des zwischen dem Kolbeninnenrandes und konzentrisch zum Mittelteil der Verbindungsflansche vorgesehenen Druckraumes 19, so daß sich der Kolben von seiner Ausgangsstellung (obere Hälfte von Fig. 4) in seine Endstellung (untere Hälfte von Fig. 4) verschiebt, wobei gleichzeitig durch den Druckaufbau der flexible Faltenbalg 26 sich nach außen wölbt und dadurch zumindest teilweise an der Innenwand des zu untersuchenden Hohlraums anliegt. Vorteilhafterweise ist noch die Außen­ wandung des Faltenbalges 26 mit einer seine Rauhigkeit erhöhenden Anordnung 32 versehen, um so den Reibungswider­ stand zwischen Balgaußenwandung und Hohlrauminnenwandung in Vorschubrichtung der Prüfköpfe zu erhöhen. Hierbei wird also durch Druckaufbau im Druckraum 19 zumindest der zy­ lindrische Teil des Faltenbalges 26 aufgeblasen und durch den ringförmigen Kolben 25 verschoben. Bei Druckabbau ver­ schwindet die Wölbung des Faltenbalges und der Schlauch 6 verringert seinen Durchmesser so weit, daß er im Leerhub durch die sich entspannende Druckfeder 20 verschoben werden kann.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Verbindungselementes zwischen den Enden zweier benachbarter Schlauchteilstücke 6 ist ein elektrischer oder pneumatischer Motor 30 vorgesehen, der mit zwei Ringteilen 27 und 31 zusammenwirkt, die mit gegenläufig gewundenen schneckenför­ migen Außengewinden versehen sind. Bei Betätigung des An­ triebsrades 29 durch den Motor 30 erfolgt eine gegenläufige Relativverdrehung der beiden Teile 27, 31 zueinander und damit ebenfalls ein Vorschub in der gewünschten Richtung, wobei zur Erhöhung des Reibungswiderstandes zwischen den Außenflächen der Teile 27 und 31 und der Innenfläche des Hohlraums Reibbeläge 28 vorgesehen sein können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Prüfung von Hohl­ räumen ermöglicht auf technisch einfache, aber betriebssichere Weise eine kostengünstige schnelle Prüfung von sonst nicht zugänglichen, vor allem unterirdischen Hohlräumen, um so rechtzeitig Beschädigungen aufspüren zu können und entweder eine Stillegung des Hohlraums, z. B. einer Trinkwasserleitung, anzuordnen oder eine Reparatur in Angriff zu nehmen, um so Umweltgefährdungen auf ein Minimum zu verringern. Auf­ grund der raupenförmigen Vorwärtsbewegung der Verbindungs­ elemente erfolgt auch dann ein sicherer Vorschub, wenn die Innenwandung des zu untersuchenden Hohlraum z. B. durch Schlamm oder Ölablagerungen nur eine geringe Reibung auf­ weist.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Prüfung von Hohlräumen, wie Kanälen, Rohrleitungen, Kaminen und dgl., die mindestens einen Prüfkopf und eine mit dem Prüfkopf verbundene Vor­ schubeinrichtung aufweist, um den Prüfkopf in den zu inspizierenden Hohlräumen zu verschieben, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung aus einem biegeflexiblen aber schubsteifen Hohlkörper besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper ein armierter Schlauch oder Glieder­ hohlkörper ist und daß der Prüfkopf mit einer Videokamera, einer Beleuchtungsanordnung, Dichtungen, Prüfsensoren für eine Dichtigkeitsprüfung oder Arbeitsgeräten versehen ist.

3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß jedes Meßgerät im Prüfkopf über eine eigene Stromversorgungsleitung und eine eigene Datenleitung, die innerhalb der Vorschubeinrichtungen verlaufen, mit einer zentralen Stromversorgung und einer Auswerteeinheit verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Hohlkörper als Druckluftzuführungsleitung zum Prüfkopf dient und der Innendruck eine Stabilisierung des Hohlkörpers bewirkt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner ein Fahrzeug aufweist, auf dem die zentrale Stromversorgung, Druckver­ sorgung und die Auswerteeinheit angeordnet sind und das mit einer Aufwickelhaspel für die Vorschubeinrichtung versehen ist sowie mit einem Schwenkausleger, an dem eine Umlenkrolle befestigt ist zum punktgenauen Ausfahren und Abspulen der Vorschubeinrichtungen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung für den Prüfkopf mit einer Einführeinrichtung versehen ist, die eine Fixierung der Vorschubeinrichtung am Einlaß des zu untersuchenden Hohlraums gewährleistet.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit min­ destens einer Stütze zur seitlichen Abstützung der Vor­ schubeinrichtung beim Einfahren in den zu untersuchenden Hohlraum versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung mit Markierungen versehen ist, die in einem vorgegebenen Abstand in Längsrichtung angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch in Teilstücke unterteilt ist, die über Verbindungselemente miteinander verbunden sind.

10. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verbindungselement ein konzentrisch zum Schlauch gelagertes, in Längsrichtung verschiebbares Ringteil aufweist, das mit zwei an den Schlauchenden befestigten Verbindungsflanschen zusammenwirkt.

11. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ringteil eine Schiebemuffe ist, die mit einer Druckfeder und einem Ventilblock zusammenwirkt.

12. Vorschubeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ringteil aus zwei zylindrischen Ab­ schnitten mit gegenläufigen Außengewinden besteht, die über ein Antriebsrad mit einem Motor zusammenwirken, so daß die Abschnitte gegenläufig drehen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement ein Ringkolben ist, der mit einer Druckfeder und einem aufblasbaren Balg zusammen­ wirkt.