DE2604063A1

DE2604063A1 - Selbstfahrende und selbstarretierende vorrichtung zum befahren von kanaelen bzw. von langgestreckten gebilden

Info

Publication number: DE2604063A1
Application number: DE2604063A
Authority: DE
Inventors: Miguel Kling
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-02-03
Filing date: 1976-02-03
Publication date: 1977-08-04
Also published as: US4085808A

Description

PAT F.NTANWZO-TE A. GRÜNECKER

DlHL-ING

5 W. STOCKMAlR

DR-INa-AeE(CALTEOi

K. SCHUMANN

DR RfcFt ΝΑΓ - DIr³U-PHYS

P. H. JAKOB

DlPU-INa

Miguel Kling g. bezold

Dft RER WAT-P(PL-CHEM

Am Hügel 14
8136 Percha

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE A3

PH 9914-30/Sr 3. Febr. 1976

Selbstfahrende und selbstarretierende Vorrichtung zum Befahren von Kanälen bzw von langgestreckten Gebilden

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstfahrende und selbstarretierende Vorrichtung zum Befahren von ringsum geschlossenen Kanälen, beispielsweise Bohrlöchern, an deren Innenwänden, bzw. von über die Länge einen im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisenden Gebilden, beispielsweise Stangen oder Rohrleitungen, an deren Außenmantel, und zum Festsetzen daran.

In unzugänglichen Kanälen, beispielsweise Bohrlöchern oder Rohrleitungen, ergibt sich häufig das Problem, bestimmte. Stellen wegen Störungen erreichen und inspizieren zu müssen. In anderen Fällen ist es beispielsweise erforderlich, bestimmte Gegenstände in enge Kanäle einbringen zu müssen, beispielsweise Sprengladungen in Bohrlöcher beim Bau von Tunneln. In anderen Fällen ist es wiederum erforderlich, Bearbeitungswerkzeuge in engen Kanälen an bestimmte Stellen heranbringeη zu müssen. Ähnliche Probleme ergeben sich, wenn langgestreckte Gebilde in unzugänglichen Kanälen oder Räumen

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verlegt sind, beispielsweise Rohrleitungen in Kanalisationsschächten. Auch hier ist es erforderlich, Inspektionseinrichtungen oder Bearbeitungswerkzeuge an bestimmte Stelle der Rohrleitungen heranbringen zu können. Bisher war es in solchen Fällen meist erforderlich, einen erweiterten Zugang zu den zu inspizierenden Kanalstellen oder Rohrleitungsstellen zu schaffen, durch den dann Bearbeitungswerkzeuge bzw. Inspektionsgeräte von außen an die jeweils zu untersuchende Stelle herangebracht wurden. Die Zugänge mußten dabei so groß dimensioniert sein, daß mindestens eine Person zu der in Rede stehenden Stelle gelangen konnte. Dies war mit hohen Kosten und Zeitaufwand verbunden.

Beim Vorbringen von Bohrlöchern war es bisher in der Regel nicht möglich, von einem geradlinigen Bohrlochverlauf stark abzuweichen, da das die Bohrung bewerkstelligende Bohrwerkzeug von außen über ein Gestänge angetrieben wird, das starke Krümmungen des Bohrlochverlaufes infolge seiner Eigensteifigkeit nicht zuläßt. Ein Handhaben von Bohrwerkzeugen im Innern eines Bohrlochs in der Weise, daß auch ein gekrümmter Bohrlochverlauf möglich wäre, war bisher nicht gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Torrichtung der eingangs erläuterten Art zu schaffen, die bei einfachem und robustem Aufbau ein Befahren von ringsum geschlossenen Kanälen, auch solchen, die für Personen unzugänglich sind, bzw. von langgestreckten Gebilden auf feinfühlig steuerbare, auch fernsteuerbare, Art und ein sicheres Festsetzen an jeder gewünschten Stelle des Fahrweges ermöglicht und einen wirtschaftlichen und wartungsarmen sowie störungsfreien Betrieb gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung ein Gestell aufweist, an welchem um den Außen—

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umfang bzw. Innenumfang, bezogen auf eine mit der Fortbewegungsrichtung im wesentlichen zusammenfallende Längsachse, verteilt Fortbewegungsorgane angeordnet sind, welche sowohl bezüglich der Längsachse in im wesentlichen radialer Richtung relativ zum Gestell zur Anpassung an die Kontaktflächenim Kanal bzw. am langgestreckten Gebilde verstellbar? als auch zur Erzeugung einer Bewegung in der gewünschten Bewegungsrichtung mittels mindestens eines Antriebes antreibbar sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sich mittels der an ihrem Umfang verteilten Fortbewegungsorgane an der Innenwand bzw. den Innenwänden eines geschlossenen Kanals oder am Außenumfang eines zu befahrenden langgestreckten Gebildes nach mehreren Seiten abstützen und somit stets eine definierte Lage einnehmen. Durch die zur Fortbewegungsachse radiale Verstellbarkeit der Fortbewegungsorgane ist es möglich, die Abstützung an Querschnittsveränderungen des befahrenen Kanals bzw. des befahrenen langgestreckten Gebildes und an Wandunebenheiten anzupassen. Durch den Antrieb der Fortbewegungsorgane ist es möglich, der Vorrichtung eine Bewegung in der gewünschten Fortbewegungsrichtung, .d.h. im wesentlichen in der Längsachse des befahrenen Kanals bzw. des befahrenen langgestreckten Gebildes zu geben. Die radiale Verstellbarkeit der Fortbewegungsorgane kann dazu benutzt werden, die Vorrichtung an jeder gewünschten Stelle zu arretieren, indem die Fortbewegungsorgane so stark an die Kontaktflächen angedrückt werden, daß ein "Festspreizen" erfolgt. In der festgesetzten Lage kann die Vorrichtung als Werkzeugträger dienen, um Arbeitsvorgänge im Inneren eines Kanals, beispielsweise Vortrieb einer Bohrung oder Ansetzen einer Sprengladung, ausführen zu können. Die dabei, beispielsweise beim Bohren, auftretenden Reaktionskräfte werden von den Fortbewegungsorganen in ihrer Spreizstelluns; ^au^ ^^e Kanalwände übertragen. Es ist dann nicht erforderlich, das Werkzeug nach außen an einem außerhalb des Kanals bzw. der Bohrung befindlichen Gestell ab zuspitzen* Die Unabhängigkeit der Vorrichtung von einer äußeren starren Führung bzvi. von einem außerhalb des Kanals liegenden Antrieb

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macht es möglich, mit der Vorrichtung auch gekrümmte Kanäle zu "befahren \>zw., wenn die Vorrichtung als Träger eines Bohrwerkzeuges dient, zu erbohren. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist infolge ihres einfachen Aufbaus robust und raumsparend herstellbar und ist daher auch bei erschwerten Bedingungen, beispielsweise beim Bohren von Bohrlöchern geringen Durchmessers in Erdreich einsetzbar.

Mit Vorteil ist die Erfindung gemäß der Vorrichtung so ausgebildet, daß jedes Fortbewegungsorgan als rollengeführtes endlos umlaufendes Organ nach Art einer Raupe ausgebildet ist. Mittels Eaupen lassen sich sowohl große Anpreßkräfte an den Eontaktflächen des befahrenen Kanals bzw. des befahrenen langgestreckten Gebildes erzeugen als auch große Vortriebskräfte. Außerdem lassen sich mit Raupen Unregelmäßigkeiten der befahrenen Wandoberflächen mit geringem Kraftaufwand überwinden.

Eine andere günstige Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gegeben, daß jedes Fortbewegungsorgan als Rad oder Walze ausgebildet ist.

Eine vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßgen Vorrichtung wird dadurch erreicht, daß mindestens eine Rolle jeder Raupe bzw. jedes Rad oder je.de Walze mittels eines eigenen Antriebs, beispielsweise eines Elektromotors, angetrieben ist. Durch den individuellen Antrieb von Rollen oder Rädern der verschiedenen Fortbewegungsorgane ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Fahren Richtungsänderungen vorzunehmen. Beispielsweise können durch einseitiges Stillsetzen von Fortbewegungsorganen auf einer Seite und Antreiben von Fortbewegungsorganen auf der anderen Seite einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Kanäle mit gekrümmtem Verlauf erzeugt werden, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung als Halterung für ein Bohrwerkzeug dient, das den Bohrer oder den Kanal in Erdreich einarbeitet. Durch die individuelle Steuerung

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der Fortbewegungsorgane ist es selbstverständlich auch möglich, die Vorrichtung "bereits vorgegebene Kanäle mit gekrümmtem Verlauf nachfahren zu lassen.

Eine günstige konstruktive Ausgestaltung, die einen kompakten Aufbau ermöglicht, ist dadurch gegeben, daß jede angetriebene Rolle bzw. jedes angetriebene Rad als Rotor eines Elektromotors ausgebildet ist. Eine besonders günstige Ausgestaltung wird dabei dadurch erreicht, daß jede bzw. jedes als Rotor eines Elektromotors ausgebildete Rolle bzw. Rad an seinen Stirnenden Dauermagnetpole trägt, die mit Strom beaufschlagten Polen an dem Gestell gelagerten Statoren zusammenwirken.

Mit Vorteil ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch so ausgebildet, daß jede Rolle bzw. jedes Rad oder jede Walze jedes Fortbewegungsorgans unter der Wirkung einer auf die jeweilige Kontaktfläche der Kanalinnenwand bzw. Außenwand des langgestreckten Gebildes radial hindrängenden Positionierungsvorrichtung steht. Bei dieser Ausgestaltung ist sichergestellt, daß jedes Fortbewegungsorgan in jeder Bewegungsphase in Berührung mit der ihm gegenüberliegenden Wand steht und somit stets eine definierte Abstützung der Vorrichtung in dem Kanal bzw. an dem langgestreckten Gebilde gewährleistet ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung wird dabei dadurch erreicht, daß jede Positionierungsvorrichtung als Druckfedervorrichtung oder sonstige mechanische oder elektromechanisch^ oder pneumatische oder hydraulische Vorrichtung ausgebildet ist. Bei dieser Ausgestaltung wird jede Rolle bzw. jedes Rad ihres Fortbewegungsorganes unter Federdruck oder unter dem Druck pneumatischer oder hydraulischer oder mechanischer oder elektromechanisch^ Kedien an die jeweilige Kontaktfläche angedrückt. Durch Bemessung der Federn bzw. des pneumatischen oder hydraulischen Drucks oder der elektromechanischen Kraft '· ist es dabei möglich, den Anpreßdruck an die Kontaktfläche zu bestimmen.

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Eine günstige Ausgestaltung ist dabei dadurch gegeben, daß die Positionierungsvorrichtung in Jeder gewünschten Stellung arretierbar ist. Auf diese Weise läßt sich ein Verspreisen der erfindungsgemäßen Vorrichtung an Jeder gewünschten Stelle des Fahrwegs durch Andrücken der Portbewegungsorgane an die Kontaktflächen und Beibehalten des Andrucks bewerkstelligen.

Eine zum Befahren von für Personen unzugänglichen Kanälen besonders geeignete Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gegeben, daß die Fortbewegungsorgane am Außenumfang des Gestells angeordnet sind, und daß das Gestell mit einer mittels der Vorrichtung fortzubewegenden Arbeitsvorrichtung verbunden ist. Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient somit als Trägervorrichtung für Arbeitsvorrichtungen, die in den Kanal eingebracht werden sollen, beispielsweise Bohrvorrichtungen, Fernsehkameras, Gesteinsprobenaufnehmvorrichtungen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung ist dabei dadurch gegeben, daß die Arbeitsvorrichtung als Bohrvorrichtung ausgebildet ist.

Zur Herstellung von Bohrlöchern oder allseits geschlossenen Kanälen im Erdreich ist dabei eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr günstig, welche so ausgebildet ist, daß eine Bohrvorrichtung vorgesehen ist, die am in Fortbewegungsrichtung vorderen Ende des Gestells der Vorrichtung angeordnet ist. Durch geeignete Fernsteuerung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, beispielsweise durch wahlweises Stillsetzen der Fortbewegungsorgane auf einer Seite der Vorrichtung ist es dabei möglich, die Vorrichtung so zu bewegen, daß nicht nur geradlinige Bohrlöcher erzeugt werden können, sondern auch gekrümmte Bohrlöcher. Auf diese

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Weise ist es beispielsweise möglich, Kanäle unter Straßen oder Flußbetten in einem Bogen hindurchzuführen, ohne daß die Straße oder das Flußbett für die Bauarbeiten unterbrochen werden muß.

Eine v/eitere günstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch erreicht, daß Bohrvorrichtungen an beiden Enden des Gestells der Vorrichtung angeordnet sind. Mittels derartig ausgebildeter erfindungsgemäßer Vorrichtungen ist es beispielsweise möglich, Kanäle im Erdreich, die durch Einstürzen, von Kanalwänden teilweise verstopft sind, nach jeder Richtung hin wieder freizuarbeiten.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch dadurch gegeben, daß das Gestell eine Vorrichtung zur Halterung und zum Vorschub einer Bohrvorrichtung in Bohrkanalrichtung, an der eine Bohrvorrichtung anbringbar ist, aufweist. Bei dieser Ausgestaltung kann die Vorrichtung an einer bestimmten Stelle im Kanal festgespreizt werden und die am Gestell der erfindungsgemäßen Vorrichtung angebrachte Vorrichtung zur Halterung und zum Vorschub einer Bohrvorrichtung kann dann die Bohrvorrichtung in Arbeitsrichtung vorschieben, so daß die Bohrung um ein bestimmtes, dem Vorschubweg entsprechendes Stück vorangetrieben wird. Anschließend kann dann die erfindungsgemäße Vorrichtung um ein Stück vorwärts bewegt werden, wobei die Bohrvorrichtung gleichzeitig zurückgefahren wird und dann nach erfolgtem Versprei zen der Vorrichtung wieder in Tätigkeit gesetzt werden kann.

Eine günstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dabei dadurch gegeben, daß die Halterungs- und Vorschubvorrichtung als hydraulische oder pneumatische Zylinder-Kolbeneinheit oder als mittels im Gestell gelagerter und über im Gestell angeordnete Elektromotore angetriebener Ritzel angetriebene

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Zahnstange ausgebildet ist

Eine weitere günstige Ausbildung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gegeben, daß die Vorrichtung einen zentralen Kanal aufweist, in welchem am Gestell gelagerte, um den Kanalquerschnitt-Umfang verteilte Führungs- und Transportorgane, beispielsweise Rollen, hineinragen. Bei dieser Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung dazu verwendet werden, langgestreckte Gegenstände, beispielsweise Eohre, Stangen, Schlauchleitungen in einen Kanal hineinzutransportieren bzw. in diesem Kanal vorwärtszubewegen. Hierzu kann die Vorrichtung; beispielsweise an den Innenwänden des Kanals an einer bestimmten Stelle festgesprei zt werden und dann mittels der Führungs- und Transportorgane langgestreckte Element relativ zum Kanal weiterbewegen.

Eine weitere günstige Ausgestaltung wird dabei dadurch erreicht, daß die Transportorgane in einem in Eichtung der Längsachse der Vorrichtung verlaufenden Bewegungssinne mittels mindestens eines Antriebs antreibbar sind.

Zur Anpassung an unterschiedliche Durchmesser von zu transportierenden langgestreckten Gegenständen ist es günstig, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausgebildet ist, daß die Transportorgane radial nach innen verstell- und feststellbar am Gestell gelagert sind. Auf diese Weise lassen sich die Transportorgane beispielsweise als Klemmorgane verwenden, die den zu transportierenden langgestreckten Gegenstand erfassen. Eine Vorwärtsbewegung des Gegenstandes kann dann entweder dadurch erfolgen, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung als Ganzes in den Kanal bewegt wird oder daß die Transportorgane in Transportrichtung bewegt werden, falls die Transportorgane einen entsprechenden Antrieb aufweisen.

Es ist jedoch auch möglich, eine erfindungsgemäße Vorrichtung

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von vornherein ausschließlich so auszugestalten, daß nur nach innen verstell- und feststellbare Transportorgane am Gestell gelagert sind, daß also eine Abstützung der Vorrichtung nach außen nicht möglich ist. Eine solche Vorrichtung ist dann ausschließlich zum Befahren von langgestreckten Gegenständen wie beispielsweise Stangen oder Rohrleitungen, und nicht zum Befahren von Kanälen, ausgebildet und geeignet.

Eine günstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich auch dadurch, daß am Gestell zusätzlich um den Kanalquerschnitt-Umfang verteilte Klemmorgane angeordnet sind, die radial in Richtung auf die Längsachse zu und von dieser weg verstell- und feststellbar sind. Diese Ausgestaltung ist günstig, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung Fortbewegungsorgane am Außenumfang zur Bewegung in einem Kanal aufweist, und gleichzeitig zum Fortbewegen bzw. Tragen von langgestreckten Gegenständen innerhalb des Kanals eingesetzt werden soll.

Eine konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung wird dabei dadurch erreicht, daß die Klemmorgane als mechanisch, pneumatisch, neutralisch oder elektromagnetisch betätigbare Druckstempel ausgebildet sind.

Mit Vorteil ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung auch so ausgestaltet, daß das Gestell eine Tragvorrichtung zum Tragen von zu transportierenden Gütern aufweist. Beispielsweise kann eine so ausgebildete erfindungsgemäße Vorrichtung zum Transportieren von Sprengladungen an gewünschte Stellen- eines vorgewollten Kanals verwendet werden. Die Vorrichtung kann die Sprengladungen dann an die vorbestimmte Stelle heranbringen, dort absetzen und wieder herausfahren. Anschließend kann die Sprengladung dann gezündet werden.

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Eine vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung" wird auch dadurch erreicht, daß das Gestell eine Greifvorrichtung zum Aufnehmen und Absetzen von Gütern aufweist. Bei einer derartig ausgebildeten Vorrichtung ist es möglich, in einem unzugänglichen Kanal befindliche Gegenstände, wie beispielsweise Bohrschutt oder Gesteinsproben, aufzugreifen und aus dem Kanal herauszubefördern. Die Greifvorrichtung kann beispielsweise mit mehreren mechanisch, hydraulisch oder elektromechanisch betätigbaren Greifarmen ausgestaltet sein.

Eine günstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auch dadurch gegeben, daß an einem Ende des Gestells mindestens eine Leitung, beispielsweise ein Fluidschlauch, angeschlossen ist. Auf diese Weise läßt sich mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Schlauchleitung durch unzugängliche Kanäle ziehen, um Fluide an Arbeitsstellen, beispielsweise an Bohrsohlen, heranzubringen.

Eine günstige Ausgestaltung, die ein besonders feinfühliges Manövrieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung in unzugänglichen Kanälen ermöglicht, ist dadurch gegeben, daß die Antriebe der einzelnen Portbewegungsorgane unabhängig voneinander steuerbar sind.

Für eine Verwendung in engen Bohrlöchern ist die erfindungsgemäßge Vorrichtung mit Vorteil so ausgebildet, daß das Gestell im wesentlichen als kreiszylindrische Hülse ausgebildet ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a bis 1d eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zum Befahren eines Kanals in vier unterschiedlichen Stellungen, teilweise schematisch,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Details eines Fortbewegungsorganes der Vorrichtung gemäß Fig. 1, teilweise im Schnitt,

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Fig. 3 eine Vorderansicht des Fortbewegungsorganes gemäß Fig. 2, teilweise im Schnitt,

Pig. 4- eine Seitenansicht eines Details eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Fortbewegungsorganes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise im Schnitt,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Details eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Fortbewegungsorganes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise im Schnitt,

Fig. 6 eine Stirnansicht des Details des Fortbewegungsorgane s gemäß Fig. 5» im Schnitt,

Fig. 7 eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in Seitenansicht in Arbeitsstellung,

Fig. 8 eine Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise im Längsschnitt,

Fig. 9 ein Detail des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 8 im Schnitt,

Fig. 10 ein Beispiel zu einem Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den Fig. 7 bis 9,

Fig. 11 ein weiteres Beispiel für einen Einsatz der Vorrichtung gemäß den Fig. 7 bis 9,

Fig. 12 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, teilweise im Längsschnitt,

Fig. 13 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt,

Fig. 14 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt,

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Pig. 15 ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt,

Pig. 16 ein achtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt,

Pig. 17 eine Schnittansicht durch die Vorrichtung gemäß Pig. 16 entsprechend der Schnittlinie XVII - XVII in Pig. 16,

Pig. 18 eine Schnittansicht durch ein Portbewegungsorgan des Ausführungsbeispiels gemäß Pig. 16 in drei unterschiedlichen Positionen,

Pig. 19 eine Seitenansicht eines neunten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Einsatz in einem Bohrloch,

Pig. 20 eine Schnittansicht eines Teils der Vorrichtung gemäß Pig. 19,

Pig. 21 ein zehntes Auführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt,

PIg. 22 ein elftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt,

Pig. 23 ein zwölftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt, im Einsatz in einem Kanal,

Pig. 24 eine Darstellung aufeinanderfolgender Phasen eines mit der Vorrichtung gemäß Pig. 23 durchgeführten Arbeitsablaufs, und

Pig. 25 ein dreizehntes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht. 709831/0875

In den Fig. 1a bis 1d ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer selbstfahrenden und selbstarretierenden Vorrichtung zum Befahren von ringsum geschlossenen Kanälen, beispielsweise Bohrlöchern , und zum Festsetzen darin in Seitenansicht in vier unterschiedlichen Arbeitsstellungen dargestellt. Hie Vorrichtung weist ein Gestell 1 auf, an -welchem um den Außenumfang bezogen auf eine mit der Fortbewegungsrichtung im v/esentlichen zusammenfallende Längsachse (im vorliegenden Fall die Kanalachse) verteilt Fortbewegungsorgane 2 angeordnet sind, welche sowohl bezüglich der Längsachse in im wesentlichen radialer Eichtung relativ zum Gestell zur Anpassung an die Kontaktfläche im Kanal verstellbar, als auch zur Erzeugung einer Bewegung in der gewünschten Bewegungsrichtung mittels mindestens eines Antriebes antreibbar sind. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist jedes Fortbewegungsorgan 2 als rollengeführtes endlos umlaufendes Organ 3 nach Art einer Raupe ausgebildet. Die vorderen UmIenkrollen 4 jeder Raupe sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mittels je eines eigenen Antriebs, beispielsxieise eines Elektromotors, angetrieben. Ein Beispiel für eine Ausgestaltung eines solchen elektromotorischen Antriebs jeder Rolle 4-wird nachstehend anhand der Fig. 5 und 6 noch erläutert werden. Zunächst soll darauf hingewiesen werden, daß jede.Rolle, seien es die angetriebenen Rollen 4- oder die mitlaufenden Rollen 5 und jedes Fortbewegungsorganes unter der Wirkung einer auf die jeweilige Kontaktfläche der Kanalinnenwand radial hindrängenden Positionierungseinrichtung steht. Durch diese Positionierungseinrichtungen ist gewährleistet, daß die Fortbewegungsorgane stets in Berührung mit den Kanalinnenwänden stehen und sich an Unregelmäßigkeiten des Verlaufs der Kanalwände anpassen können. Vier unterschiedliche Anpassungsstellungen der Vorrichtung sind in den Fig. 1a bis 1d dargestellt. Die Positionierungsvorrichtung zur radialen Verstellung der Hollen kann beispielsweise als Druckfedervorrichtung ausgebildet sein. Ein Beispiel für eine derartige Druckfedervorrichtung ist in den Fig. 2 und dargestellt, und zwar in Anwendung auf eine Umlenkrolle 6 an

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einem Ende eines Fortbewegungsorganes 2. Die Achse 7 der Umlenk— rolle 6 ist in senkrecht zur Hauptachse der Vorrichtung verlaufenden Führungen 8 gleitend geführt und steht unter der Wirkung von Druckfedern 9, die sich am Gestell 1 abstützen und die die Rolle 6 mit der Raupe 3 nach außen gegen die Kanalwand drängen.

Die Positionierungsvorrichtung für die Rollen der Raupenf or tbewegung s vor richtung 2 der in Pig. 1 dargestellten "Vorrichtung kann auch als hydraulische Vorrichtung ausgebildet sein. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4- ebenfalls in Anwendung auf eine Positionierungsvorrxchtung für die Umlenkrolle 6 am Ende eines Fortbewegungsorganes 2 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind am Gestell 1 Führungen 10 angeordnet, die sich senkrecht zur Hauptachse der Vorrichtung zu beiden Seiten der Rolle 6 erstrecken und von denen in Fig.1 eine im Schnitt dargestellt ist. Diese Führung 10 weist einen inneren zylinderartigen Teil auf, der an seinem oberen Ende offen ist und durch einen Kolben 11 abgedichtet ist, der gleitend im Zylinderteil der Führung 10 auf- und abbewegbar ist. Am äußeren Ende jedes Kolbens ist die Achse der Rolle 6 drehbar gelagert. In dem vom Kolben 11 abgeschlossenen Raum am inneren Teil der Führung 10 ist über eine Leitung 12 ein Hydraulikfluid einleitbar. Durch Steuerung der Fluidmenge bzw. des Fluiddrucks läßt sich die Position der Rolle 6 verändern. Insbesondere kann auf diese Rolle 6 mit der Raupe 3 stets an die benachbarte Innenwand angedrückt werden.

In den Fig. 5 und 6 ist ein Beispiel für eine Ausgestaltung eines elektromotorischen Antriebs einer Antriebsrolle 4- eines raupenförmigen Fortbewegungsorganes 2 der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Seitenansicht und Axialschnitt dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die angetriebene Rolle, hier eine Rolle 4· am Ende eines Raupenförderers 2 als Rotor eines Elektro

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motors ausgebildet. Die Rolle trägt an jedem ihrer beiden Stirnenden Dauermagnetpole 13· Diese Dauermagnetpole 13 wirken mit ihnen gegenüberliegenden elektromagnetischen Polen 14-zusammen, die ihrerseits an Statoren 15 angebracht sind, die gegen Verdrehung um die Rollenachse gesichert in Führungslaschen des Gestells 1 in einer senkrecht zur Vorrichtungshauptachse verlaufenden Richtung verschiebbar gelagert sind. Die elektromagnetischen Pole 14- sind als mit Leiterspulen umwickelte Kerne aus magnetisierbarem Material ausgebildet. Die Leiterspulen sind in den Fig. 5 und 6 aus Über sichtlichkeit sgründen nicht dargestellt. Sie sind über ebenfalls nicht dargestellte elektrische Leitungen mit einer Stromquelle und einer Steuervorrichtung verbunden, die entweder im Gestell der Vorrichtung angeordnet sind oder an einer entfernt liegenden Stelle ange-> ordnet sind. Die Achse 7 der Rolle ^ ist in Lagerringen 17 drehbar gelagert, die ihrerseits mittels aus Zahnstangen 18 und Ritzeln 19 bestehenden Positionierungsvorrichtungen in eine an die Kanalwand angedrückte Stellung bringbar sind. Die Positionierungsvorrichtungen müssen nicht unbedingt als Zahnstang enritzelvorrichtungen ausgebildet sein, sondern können beispielsweise auch als Druckfedervorrichtungen, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt oder als hydraulische Vorrichtung, wie in Fig. 4- dargestellt, ausgebildet sein. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 5 und 6 bildet die Rolle 4- selbst den Rotor eines Elektromotors. Jede Rolle 4- ist somit individuell angetrieben. Hierin ergibt sich die Möglichkeit einer individuellen Steuerung jedes einzelnen Fortbewegungsorganes bei sehr einfachem und raumsparendem Aufbau,des Antriebs.

In Fig. 7 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht in Arbeitsstellung in einem Bohrloch dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die Fortbewegungsorgane 2 als Raupen 3, die auf Rollen geführt sind und an einem

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Gestell 1 gelagert sind, ausgebildet. Das Gestell'1 trägt bei diesem Ausführungsbeispiel an seinem vorderen Ende eine Bohrvorrichtung 20, die an ihrem vorderen Ende ein Bohrwerkzeug in Form einer drehbaren Eollenkrone trägt. Am hinteren Ende des Gestells 1 ist ein flexibler Schlauch angeschlossen, in welchem sowohl nicht dargestellte Stromzuführungsleitungen für den Antrieb der Vorrichtung und der Bohrvorrichtung 20 als auch eine Leitung zum Zuführen eines Fluids zum Bohrkopf ange- ordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel drückt die Vorrichtung, wenn die Fortbewegungsorgane 2 eine Vorwärtsbewegung bewirken, die vom Gestell 1 getragene Bohrvorrichtung gegen das vordere geschlossene Ende des Bohrlochs und bewirkt dadurch ein Vorantreiben der Bohrung. Durch individuelle Steuerung der Fortbewegungsorgane der Vorrichtung, beispielsweise durch zeitweiliges Stillsetzen der Fortbewegungsorgane an einer Seite ist es möglich, die Vorrichtung auch auf gekrümmten Bahnen zu bewegen und dadurch gekrümmt verlaufende Bohrlöcher zu erzeugen. Die Steuerung der Fortbexiegungsorgane kann dabei von einer Steuervorrichtung außerhalb des Bohrlochs durch entsprechende Stromzufuhr erfolgen.

In Fig. 8 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Befahren von geschlossenen Kanälen dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel dient ebenso wie das in Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel zum Vorbringen von Bohrungen in Erdreich. Soweit Teile des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 8 mit Teilen der vorstehend diskutierten Vorrichtungen übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. Von einer nochmaligen Diskussion dieser Teile wird abgesehen. Am Gestell 1 dieser Vorrichtung sind zwei rohrförmige Halterungen 21 und 22· konzentrisch zueinander drehbar gelagert. An jeder Halterung 21 bzw. 22 ist je ein Bohrwerkzeug 23 bzw. 24- befestigt. Das Gestell 1 trägt rings um seinen Umfang verteilt auf zwei Kreisen mit unterschiedlichen Eadien elektromagnetische Pole 25 bzw. 26, die mit gegenüberliegenden dauermagnetischen Polen auf den Halterungen 21 bzw. 22 zusammenwirken und j"eweils einen Elektro-

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motor ergeben. Die Pole 25 und 26,₅ die als Leitungsspulen umwickelte Kerne aus magnetisierbarem Material gebildet sind, v/erden über im Gestell 1 verlegte, nicht dargestellte Leitungen von einer außerhalb des Bohrlochs befindlichen Steuervorrichtung und einer Stromquelle mit Strom versorgt. Durch die auf diese Weise gebildeten Elektromotore werden die Bohrwerkzeuge und 24 gegenläufig angetrieben.Am hinteren Ende des Gestells ist ein flexibler Schlauch 27 angeschlossen, in dessen Inneren flexible Leitungen zum Hinleiten von Fluid zu den Bohrwerkzeugen und zum Ableiten von Fluid aus der Bohrung angeordnet sind. Die Fluidleitungen sind im Gestell 1 als von der Halterung 21 bzw. von der Halterung 22 und einem Außenmantel 28 begrenzte Kanäle ausgebildet. In Fig. 9 ist der Anschluß der Zu- und Ableitung des Fluids an die Vorrichtung im Einzelnen dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Fluidzuleitung von einem flexiblen Schlauch 29 umschlossen ist, dessen vorderes Ende über ein Kugellager mit einem flexiblen Anschlußteil am Ende des Gestells verbunden ist. Konzentrisch zur Leitung 29 verläuft in dieser eine weitere flexible Leitung 30, die ebenfalls an das Ende des Gestells 1 angeschlossen, beispielsweise angeschraubt ist und durch die Fluid aus dem Bohrbereich der Bohrung abgeleitet wird. Mit Hilfe der in den Fig. 8 und 9 dargestellten Vorrichtung lassen sich Bohrungen vorantreiben. Zu diesem Zweck wird die Vorrichtung mittels der Fortbewegungsorgane 2 in eine Vorschubbewegung versetzt und gleichzeitig werden die Bohrwerkzeuge 23 und 24- angetrieben. Entsprechend dem von der Vorrichtung erzeugten Vorschub und der Bohrleistung der Bohrwerkzeuge schreitet die Bohrung fort. Durch individuelle Steuerung der Fortbewegungsorgane ist es auch bei dieser Vorrichtung möglich, Bohrlöcher mit gekrümmtem Verlauf zu erzeugen, falls dies gewünscht ist.

In den Fig. 10 und 11 sind Beispiele für Anwendungsmöglichkeiten der in den Fig. 7 bzw..8 dargestellten Vorrichtung aufgezeigt. Bei dem Anmeldungsfall gemäß Fig. 10 handelt es sich um das

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Verlegen einer Versorgungsleitung, beispielsweise einer Stromleitung unterhalb einer befahrenen Straße, ohne daß der Verkehr unterbrochen werden müßte. Die Bohrung wird zunächst am einen Straßenrand in einer Krümmung nach unten geführt und dann in einer weiteren Krümmung horizontal gerichtet und schließlich in einer weiteren Krümmung wieder nach oben außerhalb des anderen Straßenrandes geführt. In den auf diese Weise gebohrten Kanal kann nachträglich die Versorgungsleitung eingezogen werden; Auch zum Einziehen selbst kann wiederum eine Vorrichtung gemäß der Erfindung eingesetzt werden, die das vordere Ende der Versorgungsleitung durch den gekrümmten Kanal durchschleppt. Bei dem Anwendungsfall gemäß Fig. 11 handelt es sich um das !Forttreiben einer Bohrung durch eine Folge unterschiedlicher Gesteinsschichten. Hier soll die Bohrung in jeder Gesteinsschicht unter einem anderen Winkel zur Hauptrichtung dieser Schicht geführt werden.

In Fig. 12 ist ein Ausführungsbeispiel der selbstfahrenden Vorrichtung dargestellt, bei welchem am Gestell Λ wiederum eine Bohrvorrichtung mit zwei gegenläufigen Bohrwerkzeugen gelagert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel bilden die Halterungen der Bohrwerkzeuge miteinander einen Elektromotor und laufen somit gegenläufig um. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 das Gestell 1 der Vorrichtung nicht so ausgebildet, daß die Fortbewegungsorgane radial außerhalb der Halterungen der Bohrwerkzeuge angeordnet und somit unmittelbar hinter den Bohrwerkzeugen positioniert sind, sondern so, daß die gesamte Bohrvorrichtung den Fortbewegungsorganen der Vorrichtung 1 vorgelagert ist. Auf diese Weise ergibt sich ein schlankerer, jedoch langgestreckterer Aufbau. Diese Vorrichtung ist zum Herstellen von Bohrungen in relativ geringem Durchmesser geeignet. Auch bei dieser Vorrichtung kann durch individuelle Steuerung der Fortbewegungsorgane 2 ein gekrümmter Weg der

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Vorrichtung erzeugt werden, so daß Bohrlöcher mit gekrümmtem Sohrungsverlauf auch hier möglich sind.

In Fig. 13 ist eine Vorrichtung dargestellt, die in ihrem Aufbau gemäß der Fig. 12 sehr ähnelt. Die Fortbewegungsorgane 2' der Vorrichtung gemäß Fig. 13 sind ebenfalls als endlose Raupen ausgebildet, jedoch sind hier die Raupen jeweils auf nur zwei Rollen geführt. Am Gestell 1 ist im Bereich der an der Vorrichtung angebrachten Bohrvorrichtung ein Außenmantel 31 "befestigt, der nach außen einen Kanal mit Ringquerschnitt zum Zuführen von Fluid zu den Bohrwerkzeugen begrenzt. Im Inneren der Bohrvorrichtung und des Gestells 1 ist ein weiterer Strömungskanal vorgesehen, durch den Fluid von der Bohrung nach außen weggepumpt werden kann. Konzentrische Leitungen zum Zuführen und Abführen des Fluids sind am hinteren Ende des Gestells 1 an die Vorrichtung angeschlossen, beispielsweise angeschraubt.

In Fig. 14 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung dargestellt, bei welchem das Gestell 1 an zwei,in Richtung seiner Längsachse gesehen, hintereinanderliegenden Stellen jeweils am Umfang verteilt, Fortbewegungsorgane 2 bzw. 2" in Form von Raupen aufweist. An dem Gestell 1 ist am vorderen Ende eine aus zwei gegenläufigen Bohrwerkzeugen bestehende Bohrvorrichtung gelagert, die im Prinzip aufgebaut ist wie die bei der Vorrichtung gemäß Fig. 8 erläuterte Bohrvorrichtung. Im mittleren Abschnitt des Gestells ist ein Rohrleitungsabschnitt 32, die Längsachse konzentrisch umschließend,gelagert. Außerdem ist ein weiterer Rohrmantel 33» den Rohrabschnitt 3.2 konzentrisch umschließend, in diesem Bereich des Gestells drehbar gelagert. Sowohlder Rohrleitungsabschnitt 32 als auch der Rohrmantel 33 sind elektromotorisch antreibbar. Hierzu kann ein elektromotorischer Antrieb verwendet v/erden, der prinzipiell ebenso aufgebaut sein kann, wie der elektromotorische Antrieb der Halterungen der Bohrwerkzeuge. Diesbezüglich wird auf den Aufbau der Bohrvorrichtung in Fig. 8 verwiesen. Im Rohrabschnitt

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können nach innen ragende Flügel vorgesehen sein, die in Fig. 14· aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt sind. Ebenso können am Außenumfang des KantelabSchnitts 33 nach außen radial ragende Flügel vorgesehen sein, die ebenfalls nicht dargestellt sind. Das Gehäuse 1 weist einen die Vorrichtung außen zylindrisch umschließenden Mantel 34 auf, der zusammen mit dem Mantelabschnitt einen Kanal mit kreisförmigem Querschnitt begrenzt. Der innere Rohrabschnitt 32 und der Mantelabschnitt 33 wirken bei Drehung infolge der angebrachten Flügel als Pumpen, mittels derer Fluid zu den Bohrwerkzeugen hin- bzw. von diesen wieder weggepumpt werden kann. Am hinteren Ende des Gestells 1 ist ein Gerüst vorgesehen, an welchem die weiteren Fortbewegungsorgane 2''gelagert sind. Durch die Anordnung von Fortbewegungsorganen an zwei Stellen entlang der Länge der Vorrichtung ergibt sich die Möglichkeit, größere Kräfte auf die Wände des befahrenen Kanals auszuüben und somit auch größere Vorschubkräfte auf die an der Vorrichtung angebrachte Bohrvorrichtung auszuüben. Die in Fig. 14- dargestellte Vorrichtung ist somit zum Vortreiben von Bohrungen in schwer zu bearbeitendem Material und für die Herstellung von Bohrungen mit relativ großem Durchmesser geeignet.

In Fig. 15 ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung dargestellt, bei welchem die am Gestell gelagerten Fortbewegungsorgane 2 wiederum als Raupen 3 ausgebildet sind. Das Gestell 1 weist einen sich in Richtung seiner Längsachse erstreckenden Hohlraum auf, in welchen eine als Rohr mit ringsumlaufenden Zahnflanschen ausge bildete Zahnstange hineinragt. An zwei gegenüberliegenden Seiten der Zahnstange greifen an zwei Stellen der Längsachse der Vorrichtung Jeweils zwei Ritzel 35 bzw. 35' an, die über nur schematisch angedeutete Elektromotore 36 bzw. 36' antreibbar sind. Durch diese Ritzel wird die Zahnstange in ihrer Position gehalten. Gleichzeitig ist es möglich, mittels dieser Ritzel die Zahnstange relativ zum Gestell 1 in Längsrichtung des Gestells vorzuschieben bzw. zurückzuziehen.Am vorderen Ende der Zahnstange 37 ist eine zwei gegenläufige Bohrwerkzeuge aufweisende Bohrvorrichtung gelagert, die in ihrem Aufbau

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der Bohrvorrichtung in der Vorrichtung gemäß Fig. 12 grundsätzlich entspricht- Die rohrförmigen Halterungen der Bohrwerkzeuge "bilden miteinander einen Elektromotor und laufen gegensinnig um. Mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 15 ist es möglich, Bohrungen voranzutreiben. Dabei fährt die Vorrichtung wieder in einen bereits gebildeten Kanal ein bis die Bohrwerkzeuge an das vordere Ende des Kanals anstoßen. Im Gegensatz zu den Vorrichtungen gemäß den Fig. 7 bis 14 wird die Bohrung dann nicht dadurch vorangetrieben, daß die Fortbewegungsorgane der Vorrichtung in Längsrichtung der Vorrichtung weiterlaufen und einen Vorschub auf die Bohrvorrichtung ausüben, sondern dadurch, daß die Fortbewegungsorgane 2 radial nach außen mittels der Positionierungsvorrichtungen gespreitzt werden, bis die Vorrichtung im Kanal fest verankert ist. Anschließend wird die' Bohrvorrichtung mittels der Ritzel 35 und 35'» die die Zahnstange 37 nach vorne schieben, gegen das vordere Ende des Kanals gedruckt. Sobald die Bohrung um ein bestimmtes Stück, das dem Vorschub der Zahnstange 37 entspricht, vorangetrieben ist, werden die Fortbewegungsorgane 2 aus ihrer verspreitzten Arretierstellung gelöst und wieder in Gang gesetzt. Gleichzeitig wird die Zahnstange 37 wieder zurückgefahren. Sobald die Bohrwerkzeuge dann wiederum am vorderen Ende des Kanals anstoßen, beginnt der Arbeitsvorgang von neuem. Auch bei der Vorrichtung gemäß Fig. 15 lassen sich sowohl geradlinig verlaufende Bohrungen als auch Bohrungen mit gekrümmtem Verlauf durch entsprechende individuelle Steuerung der Fortbewegungsorgane 2 erzeugen.

In Fig. 16 ist eirie Vorrichtung dargestellt, bei der die Fortbewegungsorgane nicht als Raupen, sondern als mit radialen Greifzähnen versehene Räder 38 ausgebildet sind. Jedes dieser Räder ist im Gestell 1 gelagert und sowohl mittels einer Positionierungsvorrichtung radial nach außen verstellbar als auch in Transportrichtung antreibbar. Die Positionierungsvorrichtungen und die Antriebe der Räder können in analoger Weise wie diejenigen der Rollen von raupenförmigen Fortbewegungs-

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organe ausgebildet sein, die anhand der S¹Xg. 2 "bis 6 beschrieben v/urden. Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 16 ist in dem Gestell 1, das hier im wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist, eine Bohrvorrichtung in einem umlaufenden Bohrwerkzeug 5? drehbar gelagert. Die rohrförmige Halterung des Bohrwerkzeuges 52 bildet einen Dauermagnetpole tragenden Rotor eines Elektromotors, wobei der Stator dieses Elektromotors von dem Gestell 1, das elektromagnetisch erregbare Pole trägt, gebildet wird. Die elektromagnetischen Pole am Gestell 1 werden durch nicht dargestellte Leitungen von einer außerhalb der Bohrung befindlichen Steuervorrichtung mit Strom versorgt. Bei dieser Vorrichtung, bei der nur ein in einer Drehrichtung umlaufendes Bohrwerkzeug vorgesehen ist, muß das am Bohrwerkzeug entstehende Drehmoment vom Gestell 1 aufgenommen und an der Kanalinnenwand abgestützt werden, um ein Gegendrehen der gesamten Vorrichtung gegen das Bohrwerkzeug zu verhindern. Die Abstützung des Gestells 1 erfolgt zu diesem Zwecke mittels der Räder 38, die während des Bohrens durch die Positionierungsvorrichtungen nach außen an die Bohrungsinnenwand so stark gedruckt werden, daß die Vorrichtung gegen Verdrehen arretiert ist. Im mittleren Abschnitt des Gestells 1 der Vorrichtung ist bei diesem Ausführungsbeispiel wiederum ein rohrförmiger Abschnitt drehbar gelagert, der elektromotorisch angetrieben ist und in seinem Inneren nicht dargestellte Pumpflügel trägt, so daß mittels der auf diese Weise gebildeten Pumpe Fiaid von der Bohrsohle nach außen oder zur Bohrsohle hin gepumpt werden kann. Am Ende des Gestells 1 ist eine Zuleitung zur Zuleitung von Fluid oder zur Ableitung von Fluid angeschlossen.

In Fig. 17 ist die Anordnung der als Fortbewegungsorgane dienenden Räder bei der Vorrichtung gemäß Fig. 16 am Umfang des Gestells 1 dargestellt. In Fig. 18 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Lagerung jedes der Räder 38 gezeigt, wobei drei unterschiedliche Positionen eines Rades 38 in den Fig. 18a, 18b und 18c gezeigt sind. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 18 ist Jedes Rad 38 als Rotor eines Elektromotors ausgebildet, der mit zwei Statoren zu den beiden Stirnseiten

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des Rotors in einer Weise zusammenwirkt, wie dies in den Fig. 5 und 6 für den elektromotorischen Antrieb einer Eolle dargestellt ist» Die Statoren sind ihrerseits zusammen mit dem Had 38 in einem Gehäuse angeordnet, das in einer am Gestell 1 angebrachten Führung 39 radial verschiebbar ist. Das Gehäuse steht unter der Wirkung von Druckfedern 40, mit selbständig nach außen gegen die Innenwand der erzeugten Bohrung drücken. In Fig. 18a ist die extreme Außenposition eines Rades 38 dargestellt, in Fig. 18b eine Mittelposition und in Fig. 18c die extreme Innenposition.

In Fig. 19 ist ein neuntes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung in seiner Arbeitsposition dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind an beiden Enden des Gestells 1, das mittels der Fortbewegungsorgane 2 in einem Eanal bewegbar ist, Bohrvorrichtungen 4-1 angeordnet. Jede dieser Bohrvorrichtungen 41 könnte prinzipiell so.^aufgebaut sein, wie die bei den Ausführungsbeispielen gemäß der Fig. 12 bzw. 14 dargestellten Bohrvorrichtungen. Durch das Anordnen von Bohrvorrichtungen an beiden Enden ergibt sich die Möglichkeit, in zwei entgegengesetzten Richtungen eine Bohrung voranzutreiben, oder zu erweitern oder nachzuarbeiten, falls Wandeinbrüche erfolgt sind.

Das in Fig. 19 dargestellte Ausführungsbeispiel weist darüber hinaus die Besonderheit auf, daß sie einen zentralen Kanal aufweist. Durch diesen zentralen Kanal kann beispielsweise eine in einer vorhandenen Bohrung bereits verlegte Leitung 42 verlaufen. Die in Fig. 19 dargestellte Vorrichtung kann daher dazu dienen, Kanäle, in denen bereits Leitungen, insbesondere Rohrleitungen liegen, und die an bestimmten Stellen durch Einsturz von Kanalwänden verstopft sind, so daß Gefahr der Beschädigung der verlegten Leitungen besteht, wieder freizuräumen, ohne daß die Leitung aus dem Kanal entfernt werden muß.

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In Fig. 20 ist ein spezielles Ausführungsbeispiel einer Torrichtung, wie sie in Fig. 19 im Arbeitseinsatz gezeigt ist, im Längsschnitt dargestellt. Dabei ist nur eine Bohrvorrichtung am einen Ende der Vorrichtung gezeigt. Am anderen Ende der Vorrichtung ist eine Bohrvorrichtung in symmetrischer ¥eise angeordnet. Jede Bohrvorrichtung ist elektromotorisch angetrieben. Der Antrieb kann dabei in der Weise ausgebildet und aufgebaut sein, wie dies bei der Bohrvorrichtung bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 16 prinzipiell erläutert wurde~ Im Inneren des Gestells 1 der Vorrichtung ist ein zentraler Kanal 43 vorgesehen, in welchem am Gestell gelagerte, um den umfang des Kanals 43 verteilte Führungsorgane in Form von drehbar gelagerten Hollen 44 hineinragen. Mittels der Eollen kann eine in einem Kanal bereits verlegte Rohrleitung 45 konzentrisch zum Gestell 1 der Vorrichtung gehalten werden und die Vorrichtung kann sich, angetrieben von den Fortbewegungs— Organen-2, in dem Kanal vorwärts bewegen und gegebenenfalls Verstopfungen in dem Kanal ausbohren, ohne daß die Leitung 45 mitgenommen wird oder beschädigt wird.

Es ist andererseits auch möglich, die Eollen 44 in einem in Richtung der Längsachse der Vorrichtung verlaufenden Bewegungssinne anzutreiben. Hierzu kann beispielsweise ein elektromotorischer Antrieb verwendet werden, wie er im Prinzip anhand der Fig.5 und 6 erläutert wurde. Es ist dann beispielsweise möglich, das Gestell 1 der Vorrichtung durch radiales Auswärtsspreizen der Fortbewegungsorgane 2 ortsfest festzusetzen und dann nur die Eollen 34 in einer gewünschten Bewegungsrichtung anzutreiben. Die zwischen den Eollen 44 gehaltene ieitung 45 kann dann in der gewünschten Bewegungsrichtung relativ zum feststehenden Gestell 1 der Vorrichtung bewegt und somit beispielsweise in einen Kanal eingeführt oder aus diesem herausgeführt werden.

In Fig. 21 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung

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dargestellt, welches hinsichtlich ihres Anwendungsgebietes und ihres Aufbaus der in Fig. 20 dargestellten Vorrichtung ähnelt, bei welcher jedoch nur an einem Ende eine Bohrvorrichtung vorgesehen ist, die dafür allerdings zwei gegenläufige Bohrwerkzeuge aufweist. Soweit Teile der Vorrichtung gemäß Fig. 21 mit Teilen der Vorrichtung gemäß Fig. 20 prinzipiell übereinstimmen, sind gleiche Bezugszeichen angegeben.

In Fig. 22 ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gezeigt, welches nicht dazu dient, die Innenwände von Kanälen zu befahren, sondern dazu, die Außenwände langgestreckter Gegenstände, beispielsweise einer Rohrleitung 4-6. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind als Rollen 4-7 ausgebildete Transportorgane am Innenumfang eines rohrförmig ausgebildeten Gestells 1 verteilt und über die Länge des Gestells 1 verteilt angeordnet. Jede der Rollen 4-7 ist mittels einer Positionierungsvorrichtung radial nach innen verstellbar und mittels eines Antriebes individuell antreibbar. Die Positionierungsvorrichtungen und der Antrieb können analog den Positionierungsvorrichtungen und dem elektrischen Antrieb gemäß den Fig. 2 bis 6 aufgebaut sein. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist an einem Ende des Gestells 1 eine Bohrvorrichtung mit zwei gegenläufigen, elektromotorisch angetriebenen Bohrwerkzeugen vorgesehen. Der Vorschub dieser Bohrwerkzeuge erfolgt dadurch, daß sich das Gestell mittels der Rollen 4-7 entlang der Leitung vorwärts schiebt. Dies ist selbstverständlich nur möglich, wenn die Leitung 4-6 widerstandsfähig aufgebaut ist, beispielsweise aus einem starken Metallrohr besteht, oder wenndie beim Bohren auftretenden Kräfte nur gering sind,beispielsweise dann, wenn ein bereits bestehender Kanal, in dem die Leitung 4-6 verlegt ist, nur von Verunreinigungen mittels der Bohrwerkzeuge befreit werden soll. Die Vorrichtung gemäß Fig. 22 weist innerhalb ihres Außenmantels elektromotorisch angetriebene Pumpen auf,

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mittels derer ein Reinigungsflüid'in den die Leitung 46 umgebenden Kanal ηineingepumpt oder aus diesem herausgepumpt werden !kann..

In. Fig. 23 ist ein weiteres Ausführungsbexspiel der Vorrichtung im Längsschnitt dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel ist als Transportvorrichtung ausgestaltet, die dazu dienen soll, Gegenstände in unzugängliche Kanäle hineinzübefördern und an vorbestimmten Stellen abzulegen. Die Vorrichtung weist ein Gestell 1 auf, an dem raupenförmige Fortbewegungsorgane 2 rings um den Umfang gelagert sind. Die Fortbewegungsorgane sind mittels Posxtionierungsvorrichtungen radial verstellbar und mittels eines Antriebs individuell antreibbar. Bezüglich der Ausbildung der Posxtionierungsvorrichtungen und des Antriebs wird auf die anhand der Fig. 2 bis 6 erläuterten Ausführungsbeispiele verwiesen. Das Gestell 1 weist in seinem Inneren einen Kanal auf, in dem antreibbare Transportrollen 48, die in einem gewünschten Drehsinne antreibbar sind, hineinragen. Weiterhin ragen in diesen Kanal des Gestells 1 zusätzliche, um den Kanalquerschnitt-Umfang verteilte Klemmorgane hinein, die in dem dargestellten Aus— führungsbeispiel als Zylinderkolbeneinheiten ausgebildet sind, bei denen Kolben radial in Eichtung auf die Längsachse der Vorrichtung zu und von dieser weg bewegt werden können. Das Aus-· führungsbeispiel gemäß I¹Xg. 23 kann als Transportvorrichtung angesehen werden, die dazu dienen kann, Güter, wie beispielsweise Zündladungen 50, die mittels der Klemmvorrichtungen 49 im Gestell 1 gehaltert werden können, in einen vorgebohrten Kanal zu einer gewünschten Stelle zu befördern. Wenn diese Stelle erreicht ist, können die Klemmvorrichtungen 49 gelöst werden und die Zündkapsel 50 kann dann mittels der Transportrollen 48 aus dem Gestell herausbewegt und an der vorgesehenen Stelle im Kanal abgelegt werden. Anschließend kann dann die Vorrichtung mittels der Fortbewegungsorgane 2 wieder aus dem Kanal herausgefahren werden. Schließlich kann dann die Zündung

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der Sprengladung entweder über eine drahtlose Steuerung oder über eone Zündleitung erfolgen, die in Fig. 23 nicht dargestellt ist und die von der Vorrichtung beim Hineintransportieren der Zündladung in den Kanal mithinein geführt werden kann.

In !"ig. 24 sind drei wesentliche Arbeitsphasen des vorstehend geschilderten Arbeit s ablauf es dargestellt. In -B¹Ig- 24a transportiert die Vorrichtung die Zündladung zur vorgesehenen Stelle. In Pig. 24b ist gezeigt, wie die Zündladung abgelegt wurde und die Vorrichtung sich wieder nach außen bewegt. Sobald die Vorrichtung den Kanal verlassen hat, kann dann die in I¹Ig. 24c dargestellte Sprengung erfolgen.

In Jig. 25 ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung dargestellt, bei welchem eine Greifvorrichtung 51 mit dem Gestell 1 verbunden ist. Die Greifvorrichtung weist eine Anzahl von elektromechanisch betätigbaren Greifarmen auf. Hit diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es beispielsweise möglich, Gesteinsproben und Schutt aus einem Bohrloch herauszuholen.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise ist es möglich, das Gestell -1 mit zusätzlichen radial nach außen verstellbaren Spreizarmen zu versehen, die zur Arretierung des Gestells an einer bestimmten Stelle in einem Kanal anstelle der Portbewegungsorgane mit hoher Kraft nach außen gedrückt werden können. Bei einer solchen Ausgestaltung dienen die Fortbewegungsorgane ausschließlich zur Fortbewegung . in Längsrichtung der Vorrichtung.

Es ist beispielsweise auch möglich, bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung den elektromotorischen Antrieb der Bohrwerkzeuge so auszubilden, daß sowohl der jeweilige Stator als auch der jeweilige Rotor elektromagnetische Pole trägt, beispielsweise aus mit Leiter spulen umwickelten Kernen bestellende Pole.

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Weiterhin ist es "beispielsweise auch möglich, anstelle der "bei einigen der vorstehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschriebenen Bohrvorrichtungen, die in ihrem wesentlichen Aufbau den Gegenstand der deutschen Patentanmeldung des Anmelders bilden, handelsübliche Bohrvorrichtungen zu verwenden.

Sämtliche aus der Beschreibung und der Zeichnung einschließlich der konstruktiven Einzelheiten hervorgehenden Merkmale können auch in beliebigen Kombinationen erfindungswesentlich sein.

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Leerseite

Claims

PH 9W-3O/Sr

Patentansprüche

(λ), Selbstfahrende und selbstarretierende Vorrichtung zum Befahren von ringsum geschlossenen Kanälen, beispielsweise Bohrlöchern, an deren Innenwänden,bzw. von über die Länge einen im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisenden Gebilden, beispielsweise Stangen oder Rohrleitungen, an deren Außenmantel, und zum Pestsetzen daran, dadurch gekennzeichnet,

daß die'Vorrichtung ein Gestell (1) aufweist, an welchem um den Außenumfang bzw. Innenumfang, bezogen auf eine mit der Portbewegungsrichtung im wesentlichen zusammenfallende Längsachse, verteilt Portbewegungsorgane (2) angeordnet sind, welche sowohl bezüglich der Längsachse in im wesentlichen radialer Richtung relativ zum Gestell zur Anpassung an die Kontaktflächen im Kanal bzw. am langgestreckten Gebilde verstellbar, als auch zur Erzeugung einer Bewegung in der gewünschten Bewegungsrichtung mittels mindestens eines Antriebes antreibbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß .jedes Portbewegungsorgan als rollengeführtes endlos umlaufendes Organ (3) nach Art einer Raupe ausgebildet ist.
3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch geken η zeichnet , daß jedes Portbewegungsorgan als Rad (38) oder Walze ausgebildet ist.
4-, Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine Rolle (4) jeder Raupe (3) bzw. jedes Rad (38) oder jede Valze

mittels eines eigenen Antriebs, beispielsweise eines Elektromotors, angetrieben ist.

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ORIGfNAL
5« Vorrichtung nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet , daß jede angetriebene Rolle (4-) bzw. jedes angetriebene Rad als Rotor eines Elektromotors ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5? dadurch gekennzeichnet , daß jede bzw. jedes als Rotor eines Elektromotors ausgebildete Rolle (4-) bzw. Rad an seinen Stirnenden Dauermagnetpole (13) trägt, die mit strombeaufschlagten Polen (14-) an im Gestell gelagerten Statoren (15) zusammenwirken.
7* Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß jede Rolle (4-, 5_? 6) bzw. jedes Rad (38) oder jede Walze jedes Forfbewegungsorgans unter der Wirkung einer auf die jeweilige Kontaktfläche der Eanalinnenwand bzw. Außenwand des langgestreckten Gebildes radial hindrängenden Positionierungsvorrichtung steht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurc h gekennzeichnet , daß jede Positionierungsvorrichtung als Druckfedervorrichtung (9) oder sonstige mechanische oder elektromechanische oder pneumatische Oder hydraulische Vorrichtung (10,11,12) ausgebildet ist.
9- Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Positionierungsvorrichtung in jeder gewünschten Stellung arretierbar ist.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fortbewegungsorgane (2) am Außenumfang des Gestells (1) angeordnet sind, und daß das Gestell mit einer mittels der Vorrichtung fortzubewegenden Arbeitsvorrichtung verbunden ist,
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Arbeitsvorrichtung als Bohrvorrichtung (20) ausgebildet ist.

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12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet ,- daß eine Bohrvorrichtung (20) vorgesehen ist, die am in Fortbet-;egungsrichtung .vorderen Ende des Gestells (1) der Vorrichtung angeordnet ist.
13· Vorrichtung nach Anspruch 11,· dadurch gekennzeichnet, daß Bohrvorrichtungen (41) an "beiden Enden des Gestells (1) der Vorrichtung angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (1) eine Vorrichtung zur Halterung und zum Vorschub einer Bohrvorrichtung in Bohrkanalrichtung, an der eine Bohrvorrichtung anbringbar ist, auf v/eist.
15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungs- und Verschubvorrichtung als hydraulische oder pneumatische Zylinder-Kolben-Einheit oder als mittels im Gestell gelagerter und über im Gestell (1) angeordnete Elektromotore (36, 36') angetriebener Ritzel .(35₅ 35') angetriebene Zahnstange (37) ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen zentralen Kanal (43) aufweist, in welchen am Gestell (1) gelagerte, um den Eanalquerschnitt-Ümfang verteilte Führungs- und Transportorgane, beispielsweise Rollen (44 bzw. 48) hineinragen.
17- Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportorgane (44 bzw. 48) in einem in Richtung der Längsachse der Vorrichtung verlaufenden Bewegungssinne mittels mindestens eines Antriebs antreibbar sind.

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18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Transportorgane (48) radial nach inen verstell- und feststellbar am Gestell gelagert sind.
19· Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß am Gestell (1) zusätzliche, um den Kanalquerschnitt-Umfang verteilte Klemmorgane (49) angeordnet sind, die radial in Richtung auf die Längsachse zu und von dieser weg verstellbar und feststellbar sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die Klemmorgane als mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektromotorisch betätigbare Druckstempel (49) ausgebildet sind.
21. Vorrichtung, wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichhnet , daß das Gestell (1) eins Tragvorrichtung zum Tragen von zu transportierenden Gütern aufweist.
22. Vorrichtung,wenigstens nach Anspruch 1, dadurch geken nzeichnet, daß das Gestell (1) eine Greifvorrichtung (51) zum Aufnehmen und Absetzen von Gütern aufweist.
23- Vorrichtung, wenigstens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an einem Ende des Gestells (1) mindestens eine Leitung, beispielsweise ein Fluid-Schlauch (29) angeschlossen ist.
24. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe der einzelnen Fortbewegungsorgane unabhängig voneinander steuerbar sind.
25. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell im wesentlichen als kreiszylindrische Hülse ausgebildet ist.

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