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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auflockern
einer Innenfläche eines
Rohres gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 und auf ein Verfahren zum Auflockern der Innenfläche eines
Rohrs gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 17. Eine Vorrichtung und ein Verfahren dieser Art sind
beispielsweise aus EP-A-O 365 921 bekannt.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Rohre,
die zum Transport von Flüssigkeiten und
Gasen verwendet werden, transportieren sämtliche Arten von Materialien,
wie etwa Wasser, Erdgas sowie feste und flüssige Abfallstoffe, wie auch
andere Ansammlungen aus dem Rohr. Im Laufe der Zeit müssen diese
Rohre gewartet und gereinigt werden. Taylor et al. beschreiben automatisierte
Systeme zum Reinigen der Außenseite
einer Rohrleitung im US-Patent No. 5.520.734. Taylor et al. führen einen Aushub
unter dem unterirdischen Rohr aus und führen eine Instandsetzung durch,
indem sie anschließend
eine Schutzbeschichtung auf der Außenoberfläche aufbringen. Bislang hat
jedoch niemand einen Vorgang zum Reinigen oder Instandsetzen der
Innenseite eines Rohrs automatisiert.
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Die
Innenfläche
einer Rohrleitung, die Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase transportiert,
verschlechtert sich im allgemeinen im Laufe der Zeit, da die Rohrwände chemisch
und physikalisch mit den hindurchfließenden Substanzen reagieren.
Insbesondere korrodieren und verschlechtern sich die lnnenwände eines
Abwassersystems, da korrosive Materialien die Oberfläche verschmutzen,
wodurch das Metall und der Beton beeinträchtigt werden aus denen das
Abwassersystem ausgebildet ist. Das korrosive Material entsteht
sowohl aus dem Abwasser und dem Schmutzwasser an sich, als auch
aus den zersetzenden Nebenprodukten von Bakterien, die sich im Abwasser
finden und in der anaeroben Umgebung vermehren. Die Korrosion bewirkt
eine physikalische Zersetzung der Wände des Abwasserrohrs, wodurch
schließlich
deren gesamte Wandstärke
abnimmt.
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Die
Hauptursache der Korrosion ist Schwefelsäure, die als Nebenprodukt der
Materialien, die in einem Abwasserrohr transportiert werden, und
in der Abwasserumgebung an sich entsteht. Unterschiedliche Metallsulfate,
die sich im Abwasser finden, wandeln sich schnell in Schwefelwasserstoff
um, indem sie im Abwasser zu Sulfidionen reduziert werden, sich
mit Wasserstoff im Wasser verbinden und über der Flüssigkeit als Wasserstoffsulfidgas
ausgasen. Zusätzliches
Wasserstoffsulfid entsteht aus Bakterien, die Schadstoffe enthalten,
die sich auf dem relativ rauen Beton unter dem maximalen Flüssigkeitspegel ansammeln.
Bakterien, die sich in diesen Ansammlungen finden, vermehren sich
in der anaeroben Abwasserumgebung und erzeugen Wasserstoffsulfidgas
als respiratorisches Nebenprodukt. Sauerstoff aus der Flüssigkeit
darunter und Sauerstoff, der aus dem Wasser in der Luft kondensiert,
reagieren mit dem Wasserstoffsulfid auf den Rohrleitungswänden, wodurch
die stark korrodierend wirkende Schwefelsäure erzeugt wird. Die Schwefelsäure greift
das Kalziumhydroxid im Beton der Abwasserleitungswände an und
lässt Kalziumsulfate
zurück,
die von der Innenseite der Wand abbröckeln und abfallen und so deren
Dicke deutlich verringern.
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Der
Schmutzwasserpegel schwankt im Verlauf einer Periode von 24 Stunden.
Der Fluss hat seinen niedrigsten Pegel zwischen 1:00 h und 6:00
h morgens, steigt jedoch am Tag deutlich an, wobei das Rohr in der
Nähe seiner
Kapazität
arbeitet. Infolge des Gaszustandes des Wasserstoffsulfids korrodieren
die Rohrwände
vorherrschend in den Wandabschnitten über dem minimalen Flüssigkeitspegel.
Wandabschnitte, die sich fortwährend
unter dem Wasserpegel befinden, sind nicht derart hohen Konzentrationen
des Wasserstoffsulfidgases oder der Schwefelsäure ausgesetzt und erfahren
somit andere Zerfallsgrade.
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Schließlich müssen die
Abwasserleitungswände
instand gesetzt werden, oder sie erfahren einen dauerhaften Schaden,
was zu hohen Kosten führt.
Der Instandsetzungsprozess ist ein Vorgang, der aus zwei Schritten
besteht und bei dem zuerst sämtliche
Schadstoffe (und möglicherweise
Außenschichten
des zerstörten
Betons) von der Oberfläche des
Rohrs entfernt werden, worauf eine Schutzbeschichtung auf der frisch
gereinigten Rohroberfläche aufgebracht
wird. Der Versuch, die Schutzschicht ohne vorheriges Reinigen der
Rohroberfläche
aufzubringen, ist sinnlos, weil dadurch nicht der Verfall aufgehalten
wird, der bereits unter der Beschichtung begonnen hat. Weiterhin
haftet die Schutzschicht an sich nicht gut an der verschmutzten
Oberfläche.
Somit ist die Reinigung ein wesentlicher Bestandteil des Instandsetzungsvorgangs.
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Wie
es zuvor erwähnt
wurde, arbeitet ein Abwassersystem tagsüber normalerweise mit hoher
Kapazität,
während
der Fluss in der Nacht abnimmt. Um die Abwasserrohre instand zu
setzen, ohne den Fluss umzuleiten (eine teure und bisweilen unmögliche Alternative),
muss ein wesentlicher Teil der Arbeit in der Nacht in der kurzen
Periode erfolgen, wenn sich der Fluss auf seinem Minimum befindet.
Wie es zuvor erwähnt
wurde, umfasst der Instandsetzungsvorgang sowohl das Reinigen der
Rohroberfläche
als auch das Aufbringen einer Schutzbeschichtung. In der Praxis
ist die Häufigkeit
der Instandsetzung beeinträchtigt,
da die manuelle Reinigung einen proportional höheren Zeitaufwand erfordert,
als das Aufbringen der Schutzbeschichtung. Demzufolge besteht Bedarf
an einem automatisierten Reinigungsverfahren. Mit einem derartigen
Verfahren kann die Reinigung der Innenwände der Rohrleitung öfter erfolgen, wodurch
die Instandsetzung ohne Umleitung zu einer kostengünstigen
Möglichkeit
wird. Weiterhin kann eine Automatisierung des Vorgangs dabei hilfreich sein
sicherzustellen, dass dieselbe Reinigungsintensität auf der
gesamten Oberfläche
erfolgt, ohne das es Qualitätsschwankungen
gibt, die bei der manuellen Ausführung
auftreten.
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Zahlreiche
Patente, wie etwa Taylor et al. (US-Patent 5.520.734) beschreiben
automatisierte Vorgänge
für die
Reinigung der Außenoberfläche von Rohrleitungen
mit Hilfe von Sprühdüsenstrahlen.
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Das
europäische
Patent No. A-365-921 beschreibt ein Räderfahrzeug mit vier Rädern, die
von einem Elektromotor angetrieben werden. Ein zentrales Rohr führt Luft
und ein körniges
Luftstrahlmaterial von außen
zu. Ein Schlauch 43 ist mit dem zentralen Rohr verbunden,
das die Luft und das körnige
Luftstrahlmaterial einer Luftstrahlvorrichtung am Ende eines Verstellarmes
zuführt.
Ein Schwenkkopf für
den Verstellarm kann eine Drehung der Luftstrahlvorrichtung bewirken.
Ein Elektromotor und eine Antriebsschnecke schwenken den Verstellarm
nach oben und nach unten, ohne die Ausrichtung seiner Düsenanordnung
zu verändern,
die an der Vorderseite des Fahrzeugs angebracht ist. Die Vorrichtung
arbeitet durch Drehung des gesamten Verstellarmes um seine Längsachse
und reagiert auf Annäherungsdetektoren,
um den Verstellarm einzustellen. Der Verstellarm kann nicht in der
Länge sondern
lediglich in der Drehrichtung ausgefahren werden.
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Das
US-Patent No. 5.020.188, erteilt für Walton, beschreibt einen
pneumatisch angetriebenen Schlitten zum Reinigen des Inneren eines
Rohrleitungsnetzes. Der Schlitten Verfügt über Düsen, die an unbeweglichen Verteilern
angebracht sind, wobei diese entweder einzelne Düsen oder eine Düsenanordnung
sein können,
die an einem drehbaren Kopf angebracht sind, der ein Gebläsesprühmittel
ausgibt. Die Düsen
können
im Bezug auf die Rohrleitung nicht positioniert werden.
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Die
britische Patentanmeldung GB 2.252.807 beschreibt eine sich selbst
vorwärtsbewegende
Fluidstrahlschneidvorrichtung für
Rohre zum Entfernen von Baumwurzeln und anderen Hindernissen. Die
Räder der
Einheit müssen
durch Räder
einer anderen Größe ersetzt
werden, um die Position der Drehachse der Sprüheinheit zu ändern, wenn
sich die Rohrleitungsgröße ändert.
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Sämtliche
der oben erwähnten
Referenzen des Standes der Technik sind auf Vorrichtungen beschränkt, die
Reinigungs- oder Sprühelemente
einer unveränderlichen
Länge aufweisen.
Demzufolge sind die Vorrichtungen im allgemeinen auf die Verwendung
in Rohren oder Leitungen beschränkt,
die einen bestimmten Ouerschnitt haben (z.B. ein rundes Rohr mit
einem speziellen Durchmesser), und können sich nicht an Rohre oder
Leitungen anpassen, deren Querschnitt sich ändert.
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Demzufolge
besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung
zum Auflockern der Innenfläche
eines Rohrs anzugeben, die auf einfache Art und Weise angepasst
werden kann, um Rohre einer großen
Vielfalt von Größen und Querschnitten
aufzulockern und Rohre mit sich ändernder
Größe und/oder
Querschnitten aufzulockern. Ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht
darin, ein Verfahren zum Auflockern derartiger Rohre anzugeben.
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ÜBERSICHT ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Das
oben genannte Ziel wird gemäß der Erfindung
durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 und durch das Verfahren gemäß Anspruch
17 erreicht. Spezielle Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der entsprechenden abhängigen Ansprüche.
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Das
Folgende ist eine kurze Beschreibung der Erfindung, ihrer Teile
und ihrer Funktionalität.
Die vorliegende Erfindung ist ein zweiteiliges System zum Reinigen
der Innenoberfläche
eines Rohres, das ein "Fahrzeug", das sich entlang
des Rohrinneren bewegen kann, und ein "Reinigungssystem" umfasst, das an diesem Fahrzeug angebracht
ist. Wenn sich das Fahrzeug bewegt, reinigt das Reinigungssystem den
gewählten
Bereich der Innenoberfläche
des Rohrs.
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Gemäß der Erfindung
wird eine Vorrichtung zum Auflockern einer Innenfläche eines
Rohres angegeben. Die Vorrichtung hat eine Düse, die ein Fluid unter Druck
gegen die Innenfläche
des Rohrs ausstößt, und
enthält
ein Fahrzeug, das sich linear entlang des Rohrinneren im wesentlichen
parallel zu dessen Achse bewegen kann, sowie eine Reinigungsanordnung.
Die Reinigungsanordnung ist mit dem Fahrzeug verbunden und derart
verlängerbar, dass
die Fluiddüsenanordnung
an einem Ort in der Nähe
der Innenfläche
des Rohrs planiert werden kann. Die Fluiddüsenanordnung kann sich in Funktion
entweder drehen oder oszillieren. Wenn sich das Fahrzeug durch das
Rohr bewegt, reinigt die Reinigungsanordnung einen Streifen der
Innenfläche
des Rohrs.
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Die
Anordnung kann weiterhin ein Stromsteuerventil enthalten, das mit
einer Quelle von unter Druck stehendem Fluid verbunden ist, und
einen Austauscher mit einem Eingang, der am Stromsteuerventil angebracht
ist. Die Reinigungsanordnung kann darüber hinaus eine Vielzahl von
Düsenaufnahmen
aufweisen, die so bemessen sind, dass sie entsprechende Verzweigungen
einer Vielzahl von Verzweigungen und eine Vielzahl von Düsen aufnehmen,
die an einem distalen Ende jeder der Düsenverzweigungen angebracht
sind. Der Austauscher, die Düsenverzweigungen
und die Düsen
können
relativ zum Fahrzeug gedreht werden. Der Austauscher leitet zudem
Ströme
eines unter Druck stehenden Fluids in jede der Düsenverzweigungen und aus jeder der
Düsen.
Das unter Druck gesetzte Fluid tritt aus den Düsen als Düsenstrahl eines Fluids aus,
das beim Auftreffen die Innenfläche
des Rohrs auflockern kann.
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Die
Reinigungsanordnung kann darüber
hinaus einen Arm umfassen, der an einem Ende mit dem Fahrzeug verbunden
ist, wobei die Fluiddüsenanordnung
an diesem drehbar angebracht ist. Die Fluiddüsenanordnung und der Arm sind
jeweils einstellbar, damit die Fluiddüsenanordnung in der Nähe der Innenfläche des
Rohres positioniert werden kann.
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Alternativ
kann eine Reinigungsvorrichtung mit einer Vielzahl von Verzweigungen
vorgesehen sein, die am Fahrzeug angebracht sind und um eine gemeinsame
Achse parallel zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs gedreht werden
können.
Eine Vielzahl von Fluiddüsen
kann jeweils an einer entsprechenden der Verzweigungen angebracht
sein und in Funktion das unter Druck gesetzte Fluid auf die Innenfläche des
Rohrs ausstoßen.
Die Verzweigungen können
verlängert
werden, um die Fluiddüsen
in der Nähe
der Innenfläche
des Rohrs zu positionieren.
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Vorzugsweise
kann die Reinigungsanordnung vom Fahrzeug entfernt werden, damit
das Fahrzeug Öffnungen
durchlaufen kann, die zu klein sind, um es dem Fahrzeug zu gestatten,
diese zu durchlaufen, wenn die Reinigungsanordnung an diesem angebracht
wäre.
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Darüber hinaus
wird eine Reinigungsanordnung angegeben, die einen Teleskoparm enthält, der schwenkbar
am Fahrzeug angebracht ist und in einem Win kel von 0 Grad zur Horizontalen,
wenn sich das Fahrzeug in einer ebenen Fläche befindet, bis 180 Grad
geschwenkt werden kann. An einem distalen Ende des Teleskoparms
ist eine Düsenanordnung
befestigt, die sich um Längsachse
des Arms drehen oder oszillieren kann.
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Bei
einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Auflockern
einer Innenfläche eines
Rohrs angegeben, das die Schritte des Vorantreibens einer Vorrichtung
linear entlang eines Rohrinneren parallel zu einer Längsachse
des Rohrs und des Bewegens eines Sprühsystems beinhaltet, das über Fluidausgabedüsen verfügt. Das
Sprühsystem ist
an der Vorrichtung angebracht und derart verlängerbar, dass es sich in der
Nähe der
Innenfläche
des Rohrs befindet. Das Verfahren umfasst zudem die Schritte des
Besprühens
der Innenfläche
des Rohrs mit einem Fluid und des Zirkulierens der Düsen des Sprühsystems
derart, dass es relativ zur Vorrichtung entweder (i) gedreht, (ii)
oszilliert oder (iii) gedreht und oszilliert wird, so dass der Sprühschritt über einen
gewünschten
Abschnitt der Innenfläche
des Rohrs abgeschlossen wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform des Fahrzeugs und
des Reinigungssystems, das aus dem Arm und der Sprühdüsenanordnung
besteht.
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2 ist
eine Frontansicht der ersten Ausführungsform, die den Arm in
vertikaler Ausrichtung zeigt.
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3 ist
eine Oberansicht der ersten Ausführungsform.
Der Arm befindet sich in der vertikalen Ausrichtung und gibt eine
klare Sicht auf die Sprühdüsenanordnung.
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4 ist
eine Frontansicht der ersten Ausführungsform, die den Arm in
einem Radialwinkel verlängert
darstellt, um die Innenfläche
des Rohrs zu erreichen.
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5 ist
eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsform, die den Arm vertikal
an der Vorderseite des Fahrzeugs angebracht zeigt, wobei die Verzweigungen
der Sprühdüsenanordnung
radial auf die Rohroberfläche
weisen.
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6 ist
eine Frontansicht der zweiten Ausführungsform, die den Arm vertikal
an der Vorderseite des Fahrzeugs angebracht darstellt, wobei die
Verzweigungen der Sprühdüsenanordnung
radial auf die Rohroberfläche
weisen.
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7 ist
eine Oberansicht der zweiten Ausführungsform.
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8 ist
eine Oberansicht der Sprühdüsenanordnung,
die bei der ersten und dritten Ausführungsform Verwendung findet.
Deutlich zu sehen sind die symmetrischen Verzweigungen, die die Sprühdüsen halten.
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9 ist
eine Seitenansicht der Sprühdüsenanordnung,
die bei der ersten und dritten Ausführungsform Verwendung findet.
Deutlich zu sehen ist die vertikale Ausrichtung der Sprühdüsen.
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10 ist
eine Seitenansicht der dritten Ausführungsform, die den Hauptarm
und die Nebenarme zeigt, die die Sprühdüsenanordnungen halten. Die Sprühdüsenanordnungen
sind vom Typ, der in 8 gezeigt ist.
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11 ist
eine Frontansicht der dritten Ausführungsform, die den Hauptarm
und die -Nebenarme zeigt, die die Sprühdüsenanordnungen halten. Die
Sprühdüsenanordnungen
sind vom Typ, der in 8 gezeigt ist.
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12 ist
eine Oberansicht der dritten Ausführungsform.
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13 zeigt
den Streifen, der von der ersten Ausführungsform gereinigt wird,
und stellt dar, dass zahlreiche Durchgänge erforderlich sind, um das
gesamte Rohr zu reinigen.
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14 zeigt
eine Seitenansicht der vierten Ausführungsform, die zum Reinigen
der Bodenfläche eines
Rohrs verwendet wird.
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15 ist
eine Frontansicht der vierten Ausführungsform.
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16 zeigt
eine Oberansicht der vierten Ausführungsform.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
vier Ausführungsformen
dieser Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Die
erste Ausführungsform
der Vorrichtung zum Sprühreinigen
der Innenfläche
einer Rohrleitung ist in 1–4 dargestellt. 1–3 zeigen die
Seiten-, Front- bzw. Oberseite der ersten Ausführungsform, wobei der Arm in
vertikaler Position ausgerichtet ist. 4 zeigt
eine Frontansicht der Vorrichtung mit dem Arm 7 in einem
quer verlaufenden Winkel. Die Sprühdüsenanordnung 10 der
ersten Ausführungsform
ist in 8 und 9 gezeigt.
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Die
Vorrichtung umfasst ein Fahrzeug 18, das sich eigenständig in
Längsrichtung
innerhalb eines Rohrs fortbewegt und die Innenfläche während der Fortbewegung reinigt.
Die Vorrichtung ist mit einem Reinigungssystem 19 ausgestattet,
das einen Arm 7 und eine Sprühdüsenanordnung 10 beinhaltet. Das
Reinigungssystem 19 erstreckt sich vom Fahrzeug zur Wand
der Rohrleitung und verwendet Sprühdüsen um die Rohroberfläche zu reinigen.
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Das
Fahrzeug 18 enthält
ein Chassis 2, das sich in Längsrichtung entlang des Bodens
des Rohrs auf seiner Kettenanordnung 1 bewegt. Die Ketten 1 werden
entlang von Rollen 3 durch einen Hydraulikmotor (nicht
gezeigt) bewegt, der auf dem Chassis 2 ruht. Wenngleich
bei dieser Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform Ketten 1 enthalten
sind, ist jede beliebige Antriebseinrichtung zum Bewegen des Fahrzeugs 18 mit
Hilfe der Leistung des Hydraulikmotors ausreichend. Der Hydraulikmotor
wird durch einen externen Hydraulikvorrat (nicht gezeigt) versorgt,
der mit der Vorrichtung durch eine hydraulische Kopplungseinrichtung
(nicht gezeigt) verbunden ist, die ebenfalls am Chassis 2 angebracht
ist. Obwohl bei dieser Ausführungsform
ein Hydraulikmotor verwendet wird, wird darauf hingewiesen, dass
eine beliebige Leistungszuführeinrichtung,
sowohl extern als auch eingebaut, vorzugsweise jedoch abgasfrei,
für diesen
Einsatzzweck verwendet werden kann. Die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs
ist jene, die mit dem Pfeil 16 oder 17 dargestellt
ist. Eine eingebaute Batterie 4 versorgt hydraulische Schalter
(nicht gezeigt), die die Geschwindigkeit und die Bewegungsrichtung
des Fahrzeugs steuern. Der Motor, die hydraulische Kopplungseinrichtung
und die hydraulischen Schalter sind mit einer Platte 5 bedeckt,
um deren empfindliche Teile vor Schmutz zu schützen, der sich während des
Reinigens löst.
Wenn Sprühdüsen 15 verwendet
werden, um die Wände
der Rohrleitung zu reinigen, können
Rückstoßkräfte möglicherweise
die Bewegungsbahn des Fahrzeugs stö ren. Demzufolge kann eine Anzahl
von Führungsschienen 20 am
Chassis 2 des Fahrzeugs 18 angebracht sein und
sich teleskopartig zu den Wänden der
Rohrleitung erstrecken. Die Wandeingreifanbauten 21 der
Führungsschienen
bewegen sich entlang der Rohrleitungswände und verhindern, dass das Fahrzeug 18 von
seinem Weg abweicht.
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Das
Reinigungssystem 19 besteht aus einem Teleskoparm 7 und
einer Sprühdüsenanordnung 10.
Der Arm 7 enthält
zwei Teleskoprohre, bei denen der obere Abschnitt des Rohrs 12 einen
geringeren Durchmesser hat, so dass er in den unteren Abschnitt
hinabgleitet. Der Kolben 26 steuert die Verlängerung
des Teleskoparms 7. Mit dieser Kombination aus Teleskopteilen
kann der Arm 7 in Abhängigkeit
des Durchmessers der zu reinigenden Rohroberfläche verlängert oder verkürzt werden.
Der Arm 7 schwenkt auf einem Gelenk 25 derart
in seitlicher Richtung, dass er einen beliebigen quer verlaufenden
Winkel zwischen 0° und
180° erreichen
kann. Demzufolge kann die Vorrichtung das Reinigungssystem 19 so
bewegen, dass die Sprühdüsenanordnung 10 in
dichte Nähe
zu den Rohroberflächen
gelangt. Da diese Ausführungsform
lediglich einen Arm 7 enthält, wird eine Stabilisierungsstange 8 verwendet,
um dem Gewicht des Arms 7 entgegenzuwirken, wenn dieser
radial verlängert
wird.
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Das
Reinigungssystem 19 kann auf einfache Weise vom Chassis 2 des
Fahrzeugs 18 entfernt werden, um die Größe der Vorrichtung zu verringern,
um so in ein Abwassersystem durch eine kleine Öffnung, wie etwa einen Schacht,
einzutreten. Zudem kann die Breite des Chassis 2 (d.h.
der Abstand zwischen den Ketten 1) eingestellt werden,
um so das Fahrzeug 18 in Längsrichtung in Rohren unterschiedlicher
Größe zu positionieren.
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Die
Sprühdüsenanordnung 10 ist
am distalen Ende der Teleskoprohre des Arms 7 angebracht. Eine
Fluidkopplungseinrichtung 9 mit einem Strömungssteuerventil
ist an einer externen Quelle eines unter Druck gesetzten Fluids
(nicht gezeigt) angebracht, das dem Austauscher/Antrieb 13 zugeführt wird.
Unter Bezugnahme auf 8 bewirkt der Austauscher/Antrieb 13 eine
Drehung oder Oszillation der Sprühdüsenanordnung 10 und
verteilt das Fluid auf jede Verzweigung 14 der Sprühdüsenanordnung 10.
Die Drehrichtung ist durch die Pfeile 22 und 23 ge kennzeichnet.
Die eigentlichen Sprühdüsen 15 sind
Strahlen, die auf die Rohrleitungswände gerichtet sind. Die Sprühdüsen 15 geben
Fluid ab, um die Innenfläche
des Rohrs zu reinigen. Die Zeichnungen stellen eine Sprühdüse 15 dar,
die an jeder Verzweigung 14 angebracht ist, wobei der Fachmann
jedoch erkennen sollte, dass eine Vielzahl von Düsen 15 mit jeder Verzweigung 14 gekoppelt
sein kann.
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Wenn
sich das Fahrzeug 18, wie in 4 und 13 gezeigt,
in der Mitte des Rohrbodens 27 fortbewegt, reinigt das
Reinigungssystem 19 einen Streifen der Rohrwand 28.
Der Streifen hat etwa dieselbe Breite 29 wie der Durchmesser
der Sprühdüsenanordnung 10 und
ist etwa am Armwinkel 30 zentriert. Eine vollständige Reinigung
der Innenfläche des
Rohrs verlangt es, dass das Fahrzeug 18 mehrmalige Durchläufe vorwärts und
rückwärts ausführt, wobei
der Armwinkel 30 bei jedem Durchlauf geändert wird. Das Fahrzeugchassis
ist mit einer Deichsel (nicht gezeigt) ausgestattet, die die Leitungen
des hydraulischen und unter Druck gesetzten Fluids von der Vorrichtung
fernhält,
so dass sie sich ungehindert vorwärts und rückwärts bewegen kann, ohne über die Leitungen
zu fahren.
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Ein
zusätzliches
Sicherheitsmerkmal, das nicht in den Zeichnungen gezeigt ist, ist
eine "Totmannseinrichtung", die ein Sicherheitsschalter
ist, der betätigt
werden kann, um den hohen Druck von den sich bewegenden Teilen des
Reinigungssystems 19 abzuschneiden. Die Totmannseinrichtung
ist sowohl in Notfallsituationen hilfreich, wie auch wenn geringfügige Einstellungen
an der Vorrichtung während eines
Arbeitsablaufs ausgeführt
werden müssen.
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Diese
Vorrichtung ist die bevorzugte Ausführungsform, wenn die Leitungen
oder Rohre nicht absolut zylindrisch sind (d.h. sie haben eine andere Form
als einen halbkreisförmigen
Querschnitt). Diese Ausführungsform
kann zudem bei einem zylindrischen Rohr verwendet werden, wenn eine
Umleitung des Flusses nicht möglich
ist. Ein Fehlboden 31 wird über der Minimalflussmarke 32 ausgelegt
und die Reinigung über
diesem Fehlboden 31 ausgeführt. Da der Großteil der
Korrosion in Höhen über dem
minimalen Flüssigkeitsstand 32 erfolgt,
ist dieses Reinigungsverfahren für
Instandsetzungsarbeiten akzeptabel.
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Zweite Ausführungsform
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Die
zweite Ausführungsform
der Sprühreinigungsvorrichtung
für die
Innenfläche
einer Rohrleitung ist in 5–7 dargestellt.
Die Zeichnungen stellen Seiten-, Front- bzw. Oberansichten der zweiten Ausführungsform
dar, wobei der Arm 7 an der Vorderseite des Fahrzeugs angebracht
ist.
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Wie
bei der ersten Ausführungsform
umfasst die Vorrichtung ein Fahrzeug 18, das sich selbst
in Längsrichtung
innerhalb der Rohrleitung fortbewegt und während seiner Bewegung die Innenfläche reinigt.
Die Vorrichtung ist mit einem Reinigungssystem 19 ausgestattet,
das einen Arm 7 und eine Sprühdüsenanordnung 10 umfasst.
Das Reinigungssystem 19 erstreckt sich vom Fahrzeug 18 zur
Wand der Leitung und benutzt Sprühdüsen 15,
um die Rohroberfläche
zu reinigen.
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Das
Fahrzeug 18 ist dasselbe, wie bei der ersten Ausführungsform
und enthält
ein Chassis 2, das sich in Längsrichtung entlang des Rohrbodens auf
seiner Kettenanordnung 1 fortbewegt. Die Ketten 1 werden
entlang von Rädern 3 durch
einen Hydraulikmotor (nicht gezeigt) fortbewegt, der auf dem Chassis 2 angebracht
ist. Wenngleich bei dieser Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Ketten 1 enthalten sind, ist jede beliebige Antriebseinrichtung
zum Bewegen des Fahrzeugs 18 mit Hilfe der Leistung des
Hydraulikmotors ausreichend. Der Hydraulikmotor wird durch einen
externen Hydraulikvorrat (nicht gezeigt) versorgt, der mit der Vorrichtung durch
eine hydraulische Kopplungseinrichtung (nicht gezeigt) verbunden
ist, die ebenfalls am Chassis 2 angebracht ist. Obwohl
bei dieser Ausführungsform ein
Hydraulikmotor verwendet wird, wird darauf hingewiesen, dass eine
beliebige Leistungszuführeinrichtung,
sowohl extern als auch eingebaut, vorzugsweise jedoch abgasfrei,
für diesen
Einsatzzweck verwendet werden kann. Die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs 18 ist
jene, die mit dem Pfeil 16 oder 17 dargestellt
ist. Eine eingebaute Batterie 4 versorgt hydraulische Schalter
(nicht gezeigt), die die Geschwindigkeit und die Bewegungsrichtung
des Fahrzeugs steuern. Der Motor, die hydraulische Kopplungseinrichtung
und die hydraulischen Schalter sind mit einer Platte 5 bedeckt,
um deren empfindliche Teile vor Schmutz zu schützen, der sich während des Reinigens
löst. Wenn
Sprühdüsen 15 verwendet
werden, um die Wände
der Rohrleitung zu reinigen, können
Rückstoßkräfte möglicherweise
die Bewegungsbahn des Fahrzeugs stören. Demzufolge kann eine Anzahl
von Führungsschienen 20 am
Chassis 2 des Fahrzeugs 18 angebracht sein und
sich teleskopartig zu den Wänden
der Rohrleitung erstrecken. Die Wandeingreifanbauten 21 der
Führungsschienen
bewegen sich entlang der Rohrleitungswände und verhindern, dass das
Fahrzeug 18 von seinem Weg abweicht. Das Fahrzeug 18 kann
wiederum in der Breite durch einstellen des Chassis 2 eingestellt
werden, so dass das Fahrzeug 18 in Längsrichtung in Rohren unterschiedlicher
Größen positioniert
wird. Ähnlich zur
ersten Ausführungsform
ist das Fahrzeugchassis 2 mit einer Deichsel (nicht gezeigt)
ausgestattet, um die Leitungen für
das hydraulische und unter Druck gesetzte Fluid vom Fahrzeug 18 fernzuhalten.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
besteht das Reinigungssystem aus einem vertikalen Arm 7, der
an der Vorderseite des Chassis 2 angebracht ist, und einer
Sprühdüsenanordnung 10.
Das gesamte Reinigungssystem 19 kann auf einfache Weise
vom Chassis 2 des Fahrzeugs 18 entfernt werden,
um die Größe der Vorrichtung
zu verringern, um so in ein Abwassersystem durch eine kleine Öffnung,
wie etwa einen Schacht einzutreten. Der Arm 7 weist Einstelleinrichtungen 6 auf,
die die Fluidkopplungseinrichtung 9 im Zentrum der Sprühdüsenanordnung 10 anheben,
um sie ungefähr
mit dem Zentrum des Rohrs auszurichten. Diese Ausrichtung ermöglicht ein gleichmäßiges Besprühen sämtlicher
Abschnitte der Rohrleitungswände.
Der Arm 7 verfügt über eine
Stabilisierungsstange 8, die dem Gewicht des Arms 7 vor
dem Fahrzeug 18 entgegenwirkt.
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Die
Sprühdüsenanordnung 10 ist
am vertikalen Arm 7 angebracht. Eine Fluidkopplungseinrichtung 9 mit
einem Strömungssteuerventil
ist an einer externen Quelle eines unter Druck stehenden Fluids (nicht
gezeigt) angebracht. Das Fluid wird einem Austauscher/Antrieb 13 zugeführt. Unter
Bezugnahme auf 6 bewirkt der Austauscher/Antrieb 13 eine
Drehung oder Oszillation der Sprühdüsenanordnung
und verteilt das Fluid auf jede Verzweigung der Sprühdüsenanordnung 10.
Die Drehrichtung der Sprühdüsenanordnung 10 ist
mit Pfeilen 22 und 23 gekennzeichnet. Die Verzweigungen 14 können seitlich
verlängert
werden, um so die Sprühdüsen 15 (die an
den Enden der Verzweigungen angebracht sind) in die Nähe der Rohrleitungswände zu bringen
und sie auf die Innenfläche
der Wände
zu richten. Die Sprühdüsen 15 geben
Fluid ab, um die Innenfläche der
Wand zu reinigen. Der Fachmann wird wiederum verstehen, dass es
mehrere Düsen 15 für jede Verzweigung 14 geben
kann.
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Wenn
sich das Fahrzeug 18 in Längsrichtung entlang der Mitte
des Rohrbodens in einer Richtung bewegt, die mit den Pfeilen 16 und 17 gekennzeichnet
ist, reinigt das Reinigungssystem 19 eine in Querrichtung
verlaufende Umfangslinie entlang des Inneren der Rohrwand. Im Gegensatz
zu den Streifen der ersten Ausführungsform
ist diese Vorrichtung in der Lage, die gesamte Innenfläche in einem
einzigen Durchgang durch das Rohr zu reinigen. Da jedoch eine deutlich
größere Fläche gereinigt
wird, muss sich das Fahrzeug 18 langsamer bewegen, als
es dies bei der ersten Ausführungsform
tut, um eine geeignete Abdeckung der Wände sicherzustellen.
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Ein
zusätzliches
Sicherheitsmerkmal, das nicht in den Zeichnungen gezeigt ist, ist
eine "Totmannseinrichtung", die ein Sicherheitsschalter
ist, der betätigt
werden kann, um den hohen Druck von den sich bewegenden Teilen des
Reinigungssystems 19 abzuschneiden. Die Totmannseinrichtung
ist sowohl in Notfallsituationen hilfreich, wie auch wenn geringfügige Einstellungen
an der Vorrichtung während eines
Arbeitsablaufs ausgeführt
werden müssen.
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Diese
Vorrichtung wird gegenüber
der ersten Ausführungsform
bevorzugt, wenn die Leitungen oder Rohre eine zylindrische Form
haben und der gesamte Umfang von 360° gereinigt werden soll.
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Dritte Ausführungsform
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Die
dritte Ausführungsform
ist eine Kombination aus erster und zweiter Ausführungsform und in 10–12 dargestellt,
die eine Seiten-, Front- bzw. Oberansicht zeigen. Der Hauptarm 7 ist
mit der Vorderseite des Chassis 2 verbunden, wie bei der zweiten
Ausführungsform,
wobei jedoch die Sprühdüsenanordnungen 10 dieselben
wie jene der ersten Ausführungsform
sind.
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Das
Fahrzeug 18, das Chassis 2, der Motor (nicht gezeigt),
die Führungsschienen 20,
die Führungsschienenanbauten 21,
die Batterie 4, die Hydraulikkopplungseinrichtung, die
Totmannseinrichtung und die Deichsel (nicht gezeigt) sind im wesentlichen
dieselben wie jene der ersten beiden Ausführungsformen. Das Reinigungssystem 19 unterscheidet
sich jedoch deutlich. Der Hauptarm 7 ist vertikal ausgerichtet
und im wesentlichen derselbe wie der Arm bei der zweiten Ausführungsform,
hat jedoch mehrere zusätzliche
Nebenarme 11, die sich in Querrichtung vom Zentrum des
Hauptarms 7 erstrecken. Die Einstelleinrichtungen 6 bewegen
sich vertikal, um das Zentrum der Nebenarme 11 mit dem
Zentrum des Rohrs auszurichten. Die Nebenarme 11 können teleskopartig
derart eingestellt werden, dass sie sich in Querrichtung zur Innenfläche der
Rohrleitungswände
erstrecken können.
Eine Fluidkopplungseinrichtung 9 mit einem Strömungssteuerventil
erhält unter
Druck gesetztes Fluid von einer externen Quelle (nicht gezeigt).
Ein Austauscher/Antrieb 33 dreht oder oszilliert gleichzeitig
die Nebenarme 11 und verteilt das Fluid. Am Ende jedes
Nebenarms 11 befindet sich eine Sprühdüsenanordnung 10, die
im wesentlichen dieselbe ist, wie jene der ersten Ausführungsform.
Jede Sprühdüsenanordnung 10 hat
eine sekundäre
Fluidkopplungseinrichtung 24, einen Austauscher/Antrieb 13,
symmetrische Verzweigungen 14 und Sprühdüsen 15.
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Das
Fahrzeug 18 bewegt sich in Längsrichtung entlang des Zentrums
des Rohrs in einer Richtung, die mit Pfeilen 16 oder 17 gekennzeichnet
ist, während
sich die Nebenarme 11 in Richtung der Pfeile 22 oder 23 drehen
oder oszillieren, wodurch die Sprühdüseneinrichtungen 10 seitlich über den
Innenumfang der Rohrleitungswand bewegt werden. Die Sprühdüsenanordnungen 10 bewegen
sich oder oszillieren gleichzeitig, so dass sie einen Streifen, ähnlich jenem
der ersten Ausführungsform,
reinigen, wobei dieser Streifen jedoch seitlich ausgerichtet ist.
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Die
dritte Ausführungsform
(wie die zweite) eignet sich besonders für die Reinigung des gesamten
Umfangs des Inneren eines zylindrischen Rohres. Der breite Streifen,
der durch die Sprühdüsenanordnung 10 der
ersten Ausführungsform
ermöglicht wird,
gestattet es dem Fahrzeug 18, sich schneller auf dem Rohrlei tungsboden
fortzubewegen und trotzdem eine geeignete Abdeckung der Wände beizubehalten.
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Vierte Ausführungsform
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Die
vierte Ausführungsform
ist ebenfalls eine Kombination aus erster und zweiter Ausführungsform und
insbesondere dazu eingerichtet, die Bodenflächen von Rohrleitungen zu reinigen.
Die vierte Ausführungsform
ist in 14–16 dargestellt,
die eine Seiten-, Front- bzw. Oberansicht zeigen. Der Hauptarm 7 ist
mit der Vorderseite des Chassis 2 wie bei der zweiten Ausführungsform
verbunden, wobei jedoch die Sprühdüsenanordnung 10 dieselbe
ist, wie jene in der ersten Ausführungsform.
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Das
Fahrzeug 18, das Chassis 2, der Motor (nicht gezeigt),
die Führungsschienen 20,
die Führungsschienenanbauten 21,
die Batterie 4, die Hydraulikkopplungseinrichtung, die
Totmannseinrichtung und die Deichsel (nicht gezeigt), sind im wesentlichen
dieselben, wie jene der ersten beiden Ausführungsformen. Das Reinigungssystem 19 entscheidet sich
jedoch deutlich. Der Hauptarm 7 ist vertikal ausgerichtet
und im wesentlichen derselbe Arm wie bei der zweiten Ausführungsform,
hat jedoch einen weiteren Nebenarm 11, der sich horizontal
vom Hauptarm 7 erstreckt. Die Einstelleinrichtungen 6 bewegen den
Hauptarm 7 vertikal nach oben, um die Höhe des Nebenarms 11 einzustellen.
Der Nebenarm 11 hält die
Sprühdüsenanordnung 10 und
die Fluidkopplungseinrichtung 9 mit dem Strömungssteuerventil, die
im wesentlichen dieselben Elemente wie bei der ersten Ausführungsform
sind. Die Sprühdüsenanordnung 10 ist
mit einem Austauscher/Antrieb 13, symmetrischen Verzweigungen 14 und
Sprühdüsen 15 ausgestattet.
Es wird darauf hingewiesen, dass diese Elemente in 8 und 9 gezeigt
sind. Eine Stabilisierungsstange 8 erstreckt sich von vorderen Ende
des Nebenarmes 11 zum oberen Ende des Hauptarmes 7,
um die Stabilisierung der Vorderseite der Vorrichtung zu unterstützen, wenn
sie das zusätzliche
Gewicht der Sprühdüsenanordnung 10 trägt.
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Das
Fahrzeug 18 bewegt sich in Längsrichtung entlang des Zentrums
des Rohrs in einer Richtung, die mit den Pfeilen 16 oder 17 gekennzeichnet ist,
während
sich die Verzweigungen 14 der Sprühdüsenanordnung 10 drehen
oder oszillieren, wodurch die Sprühdüsen 15 um die Bodenfläche der
Rohrleitung bewegt werden. Die Sprühdüsen schneiden einen Streifen ähnlich der
ersten Ausführungsform,
mit dem Unterschied, dass sich der Streifen auf der Bodenfläche des
Rohrs anstelle in einem Radialwinkel befindet. Die vierte Ausführungsform
eignet sich insbesondere zum Reinigen der Bodenfläche einer Rohrleitung.