DE19641887A1 - Rohrinnenmanipulator zum vollflächigen Innenbeschichten von verlegten Rohrleitungen - Google Patents

Description

Defekte Rohrsysteme in technischen Anlagen, wie z. B. in Kraftwerk- und Chemieanlagen, die durch Erosionskorrosion be­ schädigt sind, können mittels Beschichtung der Rohrinnenseite saniert werden, was bisher bei großen, begehbaren Rohrdurch­ messern mit manuellen Verfahren geschieht. Oft sind jedoch Rohre mit kleineren und somit nicht begehbaren Durchmessern von dieser Art Korrosion betroffen, die bisher nicht be­ schichtet werden konnten.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der durch Korrosion geschädigte Rohrsysteme mit kleinen und daher nicht begehbaren Durchmes­ sern saniert werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Rohrinnenmanipu­ lator nach Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbil­ dungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Es kann also ein motorgetriebenes, fernbedientes Rohrfahrzeug zum Einsatz kommen, welches das zu sanierende Rohrstück rei­ nigt (z. B. durch Sandstrahlen), und in einem zweiten Arbeits­ gang beschichtet.

Das Rohrfahrzeug enthält eine Antriebseinheit, die mit einem endlos drehbaren Arbeitskopf verbunden ist. Die Antriebsein­ heit ist vorteilhaft mit mindestens sechs Rädern, wovon je­ weils drei in einer Ebene gleichmäßig am Umfang verteilte sind, im Rohr geführt und zentriert. Die Räder sind insbeson­ dere jeweils schwenkbar um einen Drehpunkt angeordnet und am Rohr angefedert. Mindestens ein Motorantrieb eines Rades be­ werkstelligt den axialen Antrieb des Rohrfahrzeuges. In der Antriebseinheit ist z. B. ein Rotationsantrieb für die Drehung des Arbeitskopfes angebracht, der somit für den Endlosumlauf des Arbeitskopfes keine eigenen Drehverteilungen benötigt. Der Arbeitskopf besitzt eine vom Rotationsantrieb angetrie­ bene Achse für die Endlosdrehung. Wegen der bei der Bearbei­ tung entstehenden Hitze kann dieser Rotationsantrieb aktiv gekühlt sein, z. B. mit Wasser.

Für die Vorbereitung zum thermischen Beschichten des Rohres kann der Arbeitskopf mit einer Sandstrahldüse oder einem an­ deren geeigneten Werkzeug zur Reinigung der Rohrinnenseite bestückt sein. Die Versorgungsleitung der angeschlossenen Sandstrahldüse oder des eingesetzten Werkzeuges sind bevor­ zugt sowohl im Arbeitskopf als auch im Antriebsmodul zen­ trisch angeordnet.

Für die nachfolgende Beschichtung des betroffenen Rohrstückes ist vor allem ein Rohrfahrzeug vorgesehen, dessen Arbeitskopf mit einem Brenner bestückt ist. Die Versorgung des Brenners mit Gas oder Strom, die vom Beschichtungsverfahren abhängig ist, erfolgt dabei über einen Drehverteiler, um einen Endlos­ umlauf des Arbeitskopfes zu ermöglichen. Die Zuführung eines Schweißzusatzes oder anderen Beschichtungsmaterials erfolgt zentrisch im Arbeitskopf- und erfordert somit keine eigene Um­ lenkung in einem Drehverteiler.

Zur Überwachung des Bearbeitungsvorgangs ist zweckmäßig am Arbeitskopf eines jeden Rohrfahrzeuges, überhalb des aktiven Werkzeuges, eine Videokamera mit einer Beleuchtungseinheit angebracht. Das Videosignal, sowie die Spannungsversorgung der Videokamera werden über den Drehverteiler zugeführt. Die am Arbeitskopfsitzenden Bearbeitungs- und Überwachungsorgane können zur Abführung der durch die Bearbeitung des Rohrstüc­ kes entstehenden Wärme aktiv mit Hilfe eines Kühlmediums ge­ kühlt werden.

Es ist ebenfalls erfindungsgemäß, wenn an einem Arbeitskopf gleichzeitig Werkzeuge zur Vorbereitung der thermischen Be­ schichtung und zur Beschichtung selbst angebracht sind und damit auf den Einsatz von zwei unabhängigen Rohrfahrzeugen verzichtet werden kann.

Es ist auch erfindungsgemäß, wenn die Werkzeuge am Arbeits­ kopf austauschbar angeordnet sind. Nach der Vorbereitung der thermischen Beschichtung kann das verwendete Werkzeug gegen das Beschichtungswerkzeug ausgetauscht werden und damit auf den Einsatz eines zweiten unabhängigen Rohrfahrzeuges ver­ zichtet werden.

Die Strahlrichtung der jeweils verwendeten Werkzeuge des Ar­ beitskopfes ist so gewählt, daß der Bearbeitungsstrahl die Rohroberfläche unter einem Winkel kleiner als 90 Grad trifft. Dieser schräg vom Arbeitskopf weggerichtete Bearbeitungs­ strahl verringert die Verunreinigung des eingesetzten Ar­ beitskopfes mit Werkzeug und Überwachungsorgan und hält re­ flektiertes Strahlmaterial, wie z. B. Sandstrahlmaterial und nicht aufgeschmolzenes Schweißgut, von der noch zu bearbei­ tenden Oberfläche fern.

Sowohl für die Vorbereitung und Reinigung des betroffenen Rohrstücks, als auch für die nachfolgende Beschichtung des­ selben kann die Bearbeitung insbesondere rückwärts, d. h. be­ ginnend an der von der Einfahrtstelle am weitesten weg gele­ genen Bearbeitungsstelle erfolgen. Der Arbeitskopf samt zu­ geordnetem Werkzeug beschreibt dann bei der Bearbeitung eine schraubenförmige Bahn. Diese vorteilhafte Vorgehensweise trägt dazu bei, daß die thermische Belastung des Rohrfahrzeu­ ges gering bleibt und daß die noch zu bearbeitende Rohrinnen­ fläche frei von reflektiertem Strahlmaterial ist.

Die Steuerung der Rohrfahrzeuge und der nötigen Peripheriege­ räte erfolgt mittels PC oder SPS, was eine spiralförmige Ar­ beitsbewegung mit verschiedenen Parametern erlaubt und auch Rohrabzweige etc. aussparen kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Schnitt durch ein Rohrfahrzeug mit Arbeitskopf;

Fig. 2 Schnitt durch einen Arbeitskopf mit Werkzeugen zur Reinigung und Beschichtung der Rohrinnenseite.

Fig. 1 zeigt ein Rohrfahrzeug (Manipulator) bestehend aus ei­ nem Antriebsteil 2 und einem Arbeitskopf 3, das in ein zu sa­ nierendes Rohrstück 1 eingefahren wird. Die Antriebseinheit 2 ist mit mindestens sechs Rädern 9, wovon jeweils drei in ei­ ner Ebene gleichmäßig am Umfang verteilte sind, im Rohr 1 ge­ führt und zentriert. Die Räder 9 sind schwenkbar in Richtung der Pfeile 9.2 um einen Drehpunkt 9.1 angeordnet und am Rohr 1 angefedert um eventuell auftretende Unebenheiten auszuglei­ chen. Motorgetriebene Räder 9 bewerkstelligen den axialen An­ trieb des Rohrfahrzeuges. In der Antriebseinheit 2 ist ein Rotationsantrieb 12 für die Drehung des Arbeitskopfes 3 ange­ bracht; der Antrieb benötigt somit beim Endlosumlauf des Ar­ beitskopfes 3 keine Drehverteilungen. Wegen der bei der Bear­ beitung entstehenden Hitze kann dieser Rotationsantrieb 12 aktiv gekühlt sein, z. B. mit Wasser. Der Arbeitskopf 3 be­ sitzt eine vom Rotationsantrieb 12 angetriebene Achse für die Endlosdrehung. Um den Antriebsteil 2 von thermischen und me­ chanischen Einflüssen abzuschirmen ist an dessen Ende vor dem Arbeitskopf 3 ein flexibles Schutzschild 7 angebracht.

Für die Vorbereitung zum thermischen Beschichten des Rohres 1 ist der Arbeitskopf 3 mit einer Sandstrahldüse oder einem an­ deren geeigneten Werkzeug zur Reinigung der Rohrinnenseite bestückt. Eine Durchführung 10 für die Versorgungsleitung der angeschlossenen Sandstrahldüse oder des eingesetzten Werkzeu­ ges ist sowohl im Arbeitskopf 3 als auch im Antriebsmodul 2 zentrisch angeordnet.

Für die nachfolgende Beschichtung des betroffenen Rohrstückes 1 kommt ein Rohrfahrzeug zum Einsatz, dessen Arbeitskopf 3 mit einem Brenner 4 bestückt ist. Die Versorgung des Brenners 4 mit Gas oder Strom, die vom Beschichtungsverfahren abhängig ist, erfolgt über einen Drehverteiler 11, um einen Endlosum­ lauf des Arbeitskopfes 3 zu ermöglichen. Die Zuführung des Schweißzusatzes oder anderen Beschichtungsmaterials erfolgt im Zentrum der Zuleitungen 10.1 und erfordert somit keine Um­ lenkung.

Zur Überwachung des Bearbeitungsvorgangs ist am Arbeitskopf 3 des Manipulators, vorteilhaft auf der dem Antrieb abgewandten Seite des aktiven Werkzeuges 4, eine Videokamera 5 mit einer Beleuchtungseinheit 6 angebracht. Das Videosignal, sowie die Spannungsversorgung der Videokamera 5 werden über den Dreh­ verteiler 11 zugeführt. Die am Arbeitskopf 3 sitzenden Bear­ beitungs- und Überwachungsorgane 4, 5, 6 können zur Abführung der durch die Bearbeitung des Rohrstückes 1 entstehenden Wärme aktiv mit Hilfe eines Kühlmediums gekühlt werden.

Fig. 2 zeigt eine ebenfalls erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der an einem Arbeitskopf 3 gleichzeitig Werkzeuge zur Vorbereitung der thermischen Beschichtung 4.1 und zur Be­ schichtung selbst 4.2 angebracht sind und damit auf den Ein­ satz von zwei unabhängigen Rohrfahrzeugen verzichtet werden kann.

Es ist auch erfindungsgemäß, wenn die Werkzeuge am Arbeits­ kopf 3 austauschbar angeordnet sind. Nach der Vorbereitung der thermischen Beschichtung kann das verwendete Werkzeug 4 gegen das Beschichtungswerkzeug ausgetauscht und damit auf den Einsatz eines zweiten unabhängigen Rohrfahrzeuges ver­ zichtet werden.

Die Strahlrichtung der jeweils verwendeten Werkzeuge 4 des Arbeitskopfes 3 ist so gewählt, daß der Bearbeitungsstrahl 13 die Rohrinnenfläche 14 unter einem Winkel kleiner als 90 Grad trifft. Dieser schräg vom Arbeitskopf 3 weggerichtete Bear­ beitungsstrahl 13 verringert die Verunreinigung des einge­ setzten Arbeitskopfes 3 mit dem Werkzeug und dem Überwa­ chungsorgan und hält reflektiertes Strahlmaterial, wie z. B. Sandstrahlmaterial und nicht aufgeschmolzenes Schweißgut, von der noch zu bearbeitenden Oberfläche fern.

Sowohl für die Vorbereitung und Reinigung des betroffenen Rohrstücks 1, als insbesondere auch für die nachfolgende Be­ schichtung kann die Bearbeitung rückwärts erfolgen, d. h. be­ ginnend an der von der Einfahrtstelle am weitesten weg gele­ genen Bearbeitungsstelle. So beschreibt z. B. der auf dem Ar­ beitskopf 3 angeordnete Brenner 4 bei der Bearbeitung eine schraubenförmige Bahn 12. Diese vorteilhafte Vorgehensweise trägt dazu bei, daß die thermische Belastung des Rohrfahrzeu­ ges gering bleibt und daß die noch zu bearbeitende Rohrinnen­ fläche frei von reflektiertem Strahlmaterial ist.

Die Steuerung der Rohrfahrzeuge und der nötigen Peripheriege­ räte erfolgt mittels PC oder SPS, was eine spiralförmige Ar­ beitsbewegung 12 mit verschiedenen Parametern erlaubt und auch Rohrabzweige etc. aussparen kann.

Claims (7)

1. Rohrinnenmanipulator zum vollflächigen Innenbeschichten von verlegten Rohrleitungen, gekennzeichnet durch ein Rohrfahrzeug wel­ ches in ein zu sanierendes Rohrstück (1) eingefahren werden kann mit einem Antriebsteil (2) und einem endlos drehbaren Arbeitskopf (3) mit mindestens einem zugeordneten Reinigungs- (4.1) und/oder Beschichtungswerkzeug (4.2) sowie einem Über­ wachungsorgan (5).

2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ar­ beitskopf (3) mit einem Beschichtungswerkzeug an den An­ triebsteil (2) angekoppelt und gegen einen Arbeitskopf (3) mit einem Reinigungswerkzeug austauschbar ist.

3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reini­ gungs- und Beschichtungswerkzeug oder jeweils ein Reinigungs­ werkzeug und ein Beschichtungswerkzeug mit einer Videokamera (5) mit Beleuchtungseinrichtung (6) als Überwachungsorgan vorgesehen ist.

4. Manipulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Video­ kamera (5) wassergekühlt ist.

5. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen vom Werkzeug ausgesandten Bearbeitungsstrahl (13), der schräg vom Arbeits­ kopf (3) weg unter einem Winkel kleiner als 90° auf die Rohr­ innenfläche (14) trifft.

6. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine mittige Längs­ durchführung im Antriebsteil (2), durch den Anschlußleitungen (10) für das Werkzeug geführt sind.

7. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Beschichtungs­ werkzeug mit einem schräg auf die Rohrinnenfläche (14) ge­ richteten Brenner und einer zentrisch im Arbeitskopf (3) an­ geordneten Zuführung für ein Beschichtungsmaterial.