DE4401433C2 - Anordnung zum Verbinden von flexiblen Kunststoffstangen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur axialen Fortbewegung von Geräten zur Inspektion von engen Rohr- und Kanalsystemen, insbesondere von Fernsehkameras, bei der eine Folge flexibler Stangen mittels endseitiger Kupplungen miteinander verbunden wird und die Kupplungen aus je einem Aufnahme- und Einsteckelement bestehen, die quer zur Längserstreckung der Stangen ineinander steckbar sind und ein in axialer Richtung wirkendes, federbelastetes, lösbares Arretierungsteil aufweisen.

Insbesondere in Abwasserkanälen und -rohren setzen sich im Laufe der Zeit zwangsläufig Schmutz und Schlamm ab, was für den freien Abwasserabfluß hinderlich ist. Dies führt teilweise dazu, daß die Abwasserkanäle und -rohre verstopfen, so daß eine Reinigung dieser Kanäle und Rohre erforderlich wird, um diese von Schmutz und Schlamm zu befreien.

Schwierigkeiten treten vor der Reinigung dadurch auf, daß die Verstopfungsstelle im Kanal- bzw. Rohrsystem von außen in der Regel nicht feststellbar und daher erst recht nicht zu inspizieren ist. Um diese Verstopfungsstelle jedoch zuverlässig orten zu können, wird ein Verfahren angewendet, bei dem ein Kamera- oder Fernsehkopf in das Kanal- bzw. Rohrsystem eingeschoben wird, der über ein entsprechendes zugehöriges Kabel die aufgenommenen Bilder an einen Monitor außerhalb des Kanal- bzw. Rohrsystems überträgt. Dadurch wird die Verstopfungsstelle sichtbar gemacht.

Der Kamera- oder Fernsehkopf wird dazu am vorderen Ende einer Folge von Stangen aus Kunstoffvollmaterial befestigt, die untereinander mittels einer Kupplungseinrichtung verbunden sind. Daher sind die Stangen zwangsläufig wenig flexibel. Diese Stangen zur Kanal- bzw. Rohrinspektion werden mit einem Gerät, ähnlich einem kleinen Panzerfahrzeug, das ferngesteuert wird, in das Kanal- bzw. Rohrsystem eingeführt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Kunststoffstangen von einer entsprechend im Durchmesser sehr großen Trommel oder Haspel abgewickelt und in das Kanal- bzw. Rohrsystem eingeführt werden.

Von den Schiebestangen wird ein hohes Maß an Flexibilität erwartet, da diese Kanal- und Rohrbögen von teilweise 90°, oftmals sogar von 180°, überwinden müssen, um den Kamera- oder Fernsehkopf zum Inspektionsort zu führen. Manchmal müssen mehrere solcher unmittelbar aufeinanderfolgenden Kanal- und Rohrbögen überwunden werden.

Die erwähnte Kupplungseinrichtung besteht üblicherweise aus einem Ein­ steck-Kupplungselement und einem Aufnahme-Kupplungselement aus Metall, die jeweils auf ein Ende einer Schiebestange aufgeklebt sind. Bei der Verbindung zweier Schiebestangen wird das Einsteck-Kupplungselement in axialer Richtung in das Aufnahme-Kupplungselement eingeschoben, wobei eine federnd gelagerte Rastnase das Einsteck-Kupplungselement in eine entsprechende Vertiefung im Aufnahme-Kupplungselement einrastet. Derartige Kupplungseinrichtungen sind beispielsweise aus DE 92 02 141 U1 und US-PS 3, 402, 953 bekannt.

Durch die Kopplung der Kupplungselemente in axialer Verbindungsrichtung verschmutzen die Kupplungselemente nach jeder Anwendung. Dadurch sind die Kupplungselemente schwer zu reinigen und verhindern den einwandfreien Gebrauch bei einer erneuten Anwendung, da sich der Schmutz im Inneren der Kupplungselemente absetzt und verkrustet. Schwierigkeiten bereitet das Lösen der Kupplungselemente voneinander, nämlich einerseits aufgrund der erwähnten Verschmutzung und andererseits dadurch, daß die Rastnase kaum erreichbar ist, um diese aus der Verrastung zu lösen. Die aus Vollkunststoff bestehenden Stangen, deren Verwendung zum Beispiel aus der EP 0 138 820 B1 bekannt ist, neigen aufgrund der hohen Belastung beim Einsatz der Schiebestangen zum Reißen und Zersplittern, so daß diese nach kurzer Zeit unbrauchbar sind. Durch das Aufkleben der Kupplungselemente bilden sich zwangsläufig äußere Kanten und der Durchmesser im Kupplungsbereich wird erheblich erweitert. Dies führt zu Widerständen und Blockierungen in den Bögen der Rohre bzw. Kanäle beim Einführen und Handhaben der Schiebestangen durch die extrem hohe Schubkraft, der diese Schiebestangen ausgesetzt sind. Die hervorstehenden Ecken und Kanten und die Verdickung im Kupplungsbereich können weiterhin zu einer Beschädigung des mitgeführten Fernseh-Übertragungskabels führen und dadurch die beabsichtigte Kanalinspektion völlig verhindern.

Zur Reinigung von Abwasserkanälen und -rohren selbst wird üblicherweise eine Rohrreinigungsspirale verwendet, die mit einem Rohrreinigungsgerät, das manuell oder motorisch angetrieben wird, verbunden ist. Diese Rohrreinigungsspirale besteht aus hochqualitativem Stahl, der hohen Belastungen widerstehen kann und der widerstandsfähig gegen Korrosion und Schmutz ist.

Am vorderen Ende der Rohrreinigungsspirale ist ein Werkzeugkopf angebracht, der zur Reinigung des Abwasserrohres bzw. -kanales geeignet ist. Obwohl die Rohrreinigungsspirale eine Lange von mehreren Metern aufweist, kann deren Länge erheblich erweitert werden, indem eine Folge dieser Spiralen über eine Kupplungseinrichtung verbunden wird, die aus einem Einsteck- und einem dazu kompatiblen Aufnahme-Kupplungselement besteht, die am jeweiligen Ende jeder Teilspirale angebracht sind. Die Kupplungselemente besitzen zu diesem Zweck jeweils ein Halsstück, das in den inneren Durchmesser der Rohrreinigungsspirale eingesetzt wird. Die Rohrreinigungsspirale weist eine enorme innere Federspannung auf, die das Halsstück derart kraft- und formschlüssig umgreift, daß keine zusätzliche Befestigung des Halsstückes des Kupplungselementes, beispielsweise durch Verschweißen oder Verstiften, erforderlich ist. Bei der Verbindung zweier Rohrreinigungsspiralen wird das aufzunehmende Kupplungselement seitlich in das Aufnahme-Kupplungselement eingesteckt. Zusätzlich ist am aufzunehmenden Kupplungselement ein federnd gelagertes Arretierungsteil vorgesehen, das in ein kompatibles Gegenstück im Aufnahme-Kupplungs­ element eingreift und mittels eines Spezialwerkzeuges wieder lösbar ist.

Durch das seitliche Einschieben des aufzunehmenden in das Aufnahme-Kupp­ lungselement ist ein Verschmutzen der Kupplungseinrichtung ausgeschlossen. Eine Reinigung der Kupplungseinrichtung erübrigt sich daher von selbst. Durch diese Kupplungseinrichtung erfolgt eine leichte und einfache Verbindung der Rohrreinigungsspiralen, wobei die Verbindung durch die zusätzlichen Arretierungsmittel gesichert sind.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Geräte zur Inspektion mittels einer Folge flexibler, endseitig über Kupplungen verbundener Stangen leicht in ein Kanal- bzw. Rohrsystem eingeführt werden können, daß die verwendeten Stangen und Kupplungen ein hohes Maß an Flexibilität und eine hohe Lebensdauer aufweisen und daß insbesondere die Gefahr einer Beschädigung des mitgeführten Kabels für das Inspektionsgerät ausgeschlossen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• - die Stangen im Kernbereich ein Kunststoff-Filament aufweisen, das von einem Kunststoffmantel umgeben ist,
• - die Aufnahme- und Einsteckelemente ein Halsstück mit einer auf den Außendurchmesser des Kunst­ stoff-Filaments abgestimmten axialen Bohrung und einen auf den Durchmesser des Kunststoffmantels abgestimmten Außendurchmesser aufweisen und
• - die Stangenenden ein auf die Einstecklänge im Halsstück abgestimmten entmantelten Bereich aufweisen und mittels Spezialkleber sowie durch radiales Zusammenrücken des Halsstückes in Aufnahme- und Einsteckelementen befestigt sind, wobei
• - Halsstück und Kunststoffmantel im Übergangsbereich eine glatte äußere Oberfläche bilden.

An der Innenwand der axialen Bohrung im Halsstück des Kupplungselementes können Kerbungen angebracht sein, die vorzugsweise als Innengewinde ausgebildet sind.

Das Arretierungsteil im Einsteckelement kann ein axial federnd gelagerter Stift sein, der in eine entsprechende axiale Aufnahmebohrung des Aufnähmeelementes eingreift. Das Aufnahmeelement weist eine seitliche Öffnung auf, die mit der axialen Aufnahmebohrung verbunden ist, wobei in die seitliche Öffnung ein Werkzeug zum Lösen des Stiftes aus der axialen Aufnahmebohrung einsetzbar ist.

Die Aufnahme- bzw. Einsteckelemente bestehen im wesentlichen aus einem korrosionsbeständigen metallischen Werkstoff hoher Festigkeit.

Die bisher verwendete Kupplungseinrichtung zum Verbinden von Stangen zur Rohr- bzw. Kanalinspektion war aus eingangs genannten Gründen nicht sicher und zuverlässig genug, um diese mehrfach zu Inspektionszwecken einsetzen zu können. Es war daher eine Kupplung zu finden, die aufgrund ihrer konstruktiven Gestaltung alle Nachteile der bekannten Kupplungseinrichtungen beseitigt. Es kommt dabei insbesondere darauf an, daß die Kupplung einer extremen Schubkraft ausgesetzt werden kann und eine hohe Gleitfähigkeit in Kanal- bzw. Rohrbögen von Abwasserkanalsystemen aufweist. Darüber hinaus soll eine Verschmutzung der Kupplung generell verhindert werden, um diese ohne zusätzliche Reinigung mehrfach verwenden zu können. Schließlich soll die Kupplung eine hohe Funktionssicherheit aufweisen.

Nach Durchführung einer Vielzahl von Testversuchen mit verschiedenen Kupplungseinrichtungen wurde nun auf die Kupplung für die Rohrreinigungsspirale zurückgegriffen, die derart verändert wurde, daß sie für Geräte zur Kanal- bzw. Rohrinspektion einsetzbar ist.

Zu diesem Zweck wurde das Halsstück an jedem Aufnahme- bzw. Einsteckelement angebracht, das mit seiner Innenbohrung das gegebenenfalls entmantelte Ende der Schiebestange umgibt. Dadurch ergibt sich ein absatzloser fließender Übergang vom Außenumfang der jeweiligen Schiebestange zum Außenumfang des Halsstückes des Aufnahme- bzw. Einsteckelementes, das aufgrund seiner konstruktiven Ausbildung nur unwesentlich radial erweitert ist. Gleichzeitig mit dem Aufschieben des Halsstückes des Aufnahme- bzw. Einsteckelementes auf den gegebenenfalls entmantelten Bereich der Stange wird ein Spezialkleber eingebracht, der für eine feste Verbindung des Aufnahme- bzw. Einsteckelementes mit der Stange sorgt. Die Verbindung wird weiterhin durch Kerbungen im Inneren der Halsstückbohrung des Aufnahme- bzw. Einsteckelementes stabilisiert, insbesondere dann, wenn das Halsstück durch ein geeignetes Werkzeug oder eine Presse radial gegen die Außenfläche des gegebenenfalls entmantelten Bereichs der Stange zusammengedrückt wird. Diese Kombination von Kleber, Kerbung und Pressung führt zu einer dauerhaften zuverlässigen Verbindung des einzelnen Aufnahme- bzw. Einsteckelementes mit der jeweiligen Schiebestange.

Die mit der Halsstückbohrung in Verbindung stehende Entlüftungsöffnung sorgt für ein Entweichen der Luft beim Einbringen des entmantelten Bereichs der Schiebestange in das Halsstück des Aufnahme- bzw. Einsteckelementes.

Von besonderem Vorteil ist die seitliche Verbindbarkeit der beiden jeweils zueinander kompatiblen Aufnahme- bzw. Einsteckelemente, da keinerlei Möglichkeiten zum Ansammeln von Schmutz und Schlamm vorhanden sind. Beim Ineinandergreifen der jeweiligen Kupplungshälften erfolgt eine Verrastung durch die zusätzlichen Arretierungsmittel, die Kupplungsverbindung funktionell zuverlässig sichern.

Zum Entkuppeln zweier verbundener Stangen wird in die seitliche Öffnung des Aufnahmeelementes ein spezielles Werkzeug, das ein Dorn sein kann, eingesteckt, das das federnd gelagerte Arretierungsteil im Einsteckelement zurückdrückt und dadurch die beiden Kupplungselemente durch seitliches Voneinanderwegbewegen entkuppelt. Durch diese Erfindung wird eine Verbindungsanordnung bereitgestellt, die eine spezielle Kupplungseinrichtung aufweist, die besonders geeignet ist, eine Folge von flexiblen Kunststoffstangen zum Einschieben in Rohre und Kanäle miteinander zu verbinden, die für Geräte zur Rohr- und Kanalinspektion verwendet werden.

An einem Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 die erfindungsgemäße Anordnung im entkuppelten Zustand;

Fig. 2 die Anordnung gemäß Fig. 2 im verbundenen Zustand;

Fig. 3 das Einsteckelement in Explosivdarstellung;

Fig. 4 das zum Einsteckelement gemäß Fig. 3 kompatible Aufnahmeelement, und

Fig. 5 eine entmantelte Stange zum Verbinden mit einem Aufnahme- bzw. Einsteckelement.

In Fig. 1 sind Aufnahmeelement 1 und ein Einsteckelement 3 dargestellt, die sich im entkuppelten Zustand befinden. Diese Aufnahme- bzw. Einsteckelemente 1 und 3 sind in den Fig. 3 und 4 detaillierter dargestellt. Insofern wird im folgenden auf die Fig. 1 bis 4 Bezug genommen.

Die Aufnahme- bzw. Einsteckelemente 1 und 3 sind zwangsläufig kompatibel zueinander ausgebildet und nehmen im verbundenen Zustand die in Fig. 2 gezeigte Form ein.

Das Aufnahmeelement 1 besitzt ein Halsstück 5 und das Einsteckelement besitzt ein Halsstück 7.

Wie aus den Zeichnungen leicht ersichtlich ist, weist das Einsteckelement 3 eine Führungsform auf, die ihre Pendant in der klauenförmigen Form des Aufnahmeelementes 1 wiederfindet. Am vorderen Ende des Einsteckelementes ist in eine axiale Bohrung 9 eine Feder 11 und ein Arretierungsteil in Form eines Stiftes 13 eingesetzt. Der Stift 13 weist eine axiale Längsnut 15 auf. Um den Stift 13 in der Bohrung 9 sicher zu halten, ist ein weiterer Stift 17, der in eine Bohrung 19 eingesetzt wird, die quer zur Längsrichtung der Bohrung 9 verläuft, auf diese trifft. Dadurch greift der Stift 17 in die Längsnut 15 des Stiftes 13 ein, wobei der Arretierungsstift 13 über die Lange der Längsnut 15 axial verschiebbar und durch die Feder 11 federnd gelagert ist.

Als Gegenstück zum Arretierungsstift 13 ist im Aufnahmeelement 1 eine axiale Aufnahmebohrung 21 vorgesehen.

Um das Einsteckelement 3 mit dem Aufnahmeelement 1 zu verbinden, wird das Einsteckelement 3 seitlich mit seiner Führungsform, die gewissermaßen schwalbenschwanzförmig ausgebildet ist, in die klauenförmige Form des Aufnahmeelementes 1 eingeschoben. Dabei wird der Arretierungsstift 13 gegen die Kraft der Feder 11 zurückgedrückt. Im verbundenen Zustand der Verbindungsanordnung drückt die Feder 11 den Arretierungsstift in die Aufnahmebohrung 21, so daß das Einsteckelement 3 form- und kraftschlüssig mit dem Aufnähmeelement 1 verbunden ist. Dieser verbundene Zustand ist in Fig. 2 dargestellt.

Wenn das Einsteckelement 3 vom Aufnahmeelement 1 getrennt und damit die Kupplungsvorrichtung gelöst werden soll, wie in Fig. 1 dargestellt, wird in eine seitlich des Aufnahmeelementes 1 eingebrachte Öffnung 23 ein nicht dargestellter Bolzen oder irgend ein anderes Spezialwerkzeug eingesteckt, das den Arretierungsstift 13 gegen den Widerstand der Feder 11 zurückdrückt, so daß das Einsteckelement 3 seitwärts aus dem Aufnahmeelement 1 herausgezogen werden kann.

Das Halsstück 5 des Aufnahmeelementes 1 besitzt eine axiale Bohrung 25, die sich weiter hinein in das Aufnahmeelement 1 erstrecken kann. Das Halsstück 7 des Einsteckelementes weist ebenfalls eine identische axiale Bohrung auf, die jedoch in Fig. 3 nicht dargestellt ist. Beide Kupplungselemente 1 und 3 besitzen weiterhin jeweils eine Entlüftungsöffnung 27 und 29, die jeweils radial zur axialen Bohrung 25 verläuft und mit dieser verbunden ist. Darüber hinaus ist die Innenwand der axialen Bohrung 25 mit Kerbungen 31 versehen, die als Innengewinde ausgebildet sein können.

In Fig. 5 ist ein Teil einer flexiblen Kunststoffstange 33 dargestellt, die aus einem Kunststoff-Filament 35 besteht, das von einem Kunststoffmantel 37 umgeben ist. Eine solche Stange zum Einschieben in Rohre und Kanäle wird mit einem Kupplungselement 1 oder 3 an seinem einen Ende verbunden. Das andere Ende der Stange 33 wird mit dem jeweils anderen Kupplungselement in Verbindung gebracht. Zu diesem Zweck wird der zu verbindende Bereich 39 der Stange 33 vom Kunststoffmantel 37 befreit, wie dies bei elektrischen Kabeln üblich ist. Im entmantelten Bereich 39 liegt dadurch das Kunst­ stoff-Filament 35 frei. Dieser entmantelte Bereich 39 der Stange 33 wird mit einem Spezialkleber versehen und in die axiale Bohrung 25 beispielsweise des weiblichen Kupplungselementes 1 eingeschoben. Da der Innendurchmesser der axialen Bohrung 25 etwa dem Außendurchmesser des Kunststoff-Filamentes 35 der Stange 33 entspricht, entweicht die beim Einschieben der Stange 33 in das Aufnahmeelement 1 entweichende Luft über die Entlüftungsöffnung 27. Dadurch wird gesichert, daß sich beim Verbinden der Stange 33 mit dem Kupplungselement 1 kein Luftpolster bildet.

Der Spezialkleber verbindet nun das entmantelte Kunststoff-Filament 35 der Stange 33 mit der Innenwand der axialen Bohrung 25 des Kupplungselementes 1. Bereits dadurch wird eine relativ sichere und stabile Verbindung aufgebaut. Zusätzlich wird, wie durch die stärkeren Pfeile in den Fig. 1, 2 und 5 angedeutet, ein hoher Anpreßdruck durch ein geeignetes Werkzeug auf das Halsstück des Aufnahmeelementes 1 ausgeübt, so daß die Kerbungen 31 auf das entmantelte Kunststoff-Filament 35 der Stange 33 drücken und diesen Bereich kraftvoll zusammenpressen. Die Stabilität der Verbindung wird dadurch enorm erhöht.

Die mit den Kupplungselementen 1 bzw. 3 versehenen Schiebestangen 33 können nun durch das Verbinden einer Folge dieser Stangen 33 zu einer Schiebestange beliebiger Länge ausgebildet werden, die durch die verwendete Kupplungsanordnung fest und stabil und dennoch flexibel ist. Das vordere Ende einer Folge solcher Schiebestangen 33 kann auf die gleiche Art mit einem Fernseh- bzw. Kamerakopf verbunden werden, um die Schiebestange in ein Abwasserrohr- bzw. Abwasserkanalsystem einzuführen, um dieses zu inspizieren. Das andere Ende der Folge von Schiebestangen 33 wird zweckmäßigerweise mit einem Inspektionsgerät verbunden.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur axialen Fortbewegung von Geräten zur Inspektion von engen Rohr- und Kanalsystemen, insbesondere von Fernsehkameras, bei der eine Folge flexibler Stangen mittels endseitiger Kupplungen miteinander verbunden wird und die Kupplungen aus je einem Aufnahme- und Einsteckelement bestehen, die quer zur Längserstreckung der Stangen ineinander steckbar sind und ein in axialer Richtung wirkendes, federbelastetes, lösbares Arretierungsteil aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Stangen (33) im Kernbereich ein Kunststoff-Filament (35) aufweisen, das von einem Kunststoffmantel (37) umgeben ist,
• - die Aufnahme- und Einsteckelemente (1, 3) ein Halsstück (5, 7) mit einer auf den Außendurchmesser des Kunststoff-Filaments (35) abgestimmten axialen Bohrung (25) und einen auf den Durchmesser des Kunststoffmantels (37) abgestimmten Außendurchmesser aufweisen und
• - die Stangenenden ein auf die Einstecklänge im Halsstück (5, 7) abgestimmten entmantelten Bereich (39) aufweisen und mittels Spezialkleber sowie durch radiales Zusammenrücken des Halsstücks (5, 7) in Aufnahme- und Einsteckelemente (1, 3) befestigt sind, wobei
• - Halsstück (5, 7) und Kunststoffmantel (37) im Übergangsbereich eine glatte äußere Oberfläche bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand der axialen Bohrung (25) im Halsstück (5; 7) des Aufnahme- bzw. Einsteckelementes (1; 3) Kerbungen (31) angebracht sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbungen (31) als Innengewinde ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Einsteckelement (3) ein axial federnd gelagerter Stift (13) als Arretierungsteil vorgesehen ist, der in eine entsprechende axiale Aufnahmebohrung (21) des Aufnahmeelementes (1) eingreift.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmeelement (1) eine seitliche Öffnung (23) aufweist, die mit der axialen Aufnahmebohrung (21) verbunden ist, wobei in die seitliche Öffnung (23) ein Werkzeug zum Herausschieben des axial federnd gelagerten Stiftes (13) aus der axialen Aufnahmebohrung (21) einsetzbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme- bzw. Einsteckelemente (1; 3) aus einem korrosionsbeständigen metallischen Werkstoff hoher Festigkeit bestehen.