DE19817413C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Sanieren von Rohrleitungen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Sanieren von RohrleitungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sanieren von
Rohrleitungen durch Härten eines harzgetränkten Faser
schlauches, welcher in die beschädigte Leitung eingeführt
und an deren Innenwand angelegt wurde.
Derartige Verfahren werden in der Praxis seit einiger Zeit
zum Sanieren von erdverlegten Abwässerkanälen, Wasser
leitungen und ähnlichen Rohrsystemen angewandt. Bei ei
ner besonders eleganten Ausführungsform wird ein flexi
bler, mit lichthärtbarem Kunstharz getränkter Faser
schlauch, der beidseitig zum Schutz gegen Verkleben und
Beschädigung mit einer Kunststoffolie belegt ist, in das
Rohr eingeführt. Anschließend wird er mit Hilfe von Druck
luft aufgeblasen, so daß er sich an die Innenwand des Rohrs
anschmiegt. Schließlich wird eine Lichtquelle langsam
durch das Innere des Rohrs gezogen, so daß das Harz durch
die auftreffenden Strahlen gehärtet wird. Dabei aktivieren
die energiereichen Strahlen die im Harz enthaltenen Photoi
nitiatoren, die in Radikale zerfallen, welche dann die Poly
merisation der ungesättigten Doppelbindungen des Harzes
auslösen. Diese Polymerisation ist eine exotherme Reaktion,
durch die Wärme frei wird, was zu einer Temperaturerhö
hung an der Innenwand des Faserschlauches führt. Steigt da
bei die Temperatur zu stark an, kann dies zu punktueller
Überhitzung und Schmelzen der Schutzfolie, manchmal so
gar zu Brand führen. Dies geschieht, wenn die Lichtquelle
zu langsam durch den Schlauch gezogen wird und dadurch
die Polymerisation zu schnell verläuft. Wird die Lichtquelle
andererseits zu schnell durchgezogen, dann reicht die Strah
lung nicht aus, um ausreichend viele Photoinitiatoren zu ak
tivieren, so daß die Polymerisation und dadurch die Aushär
tung nicht vollständig wird. Dies hat zur Folge, daß die Fe
stigkeit des sanierten Rohrs an dieser Stelle zu gering ist,
und daß im gehärteten Schlauch zu viel toxische Restmono
mere, meist Styrol, zurückbleiben. Um die optimale Ge
schwindigkeit, mit der die Lichtquelle durch das Rohr ge
führt wird, einzustellen, muß daher eine Steuerung in Ab
hängigkeit von der an der Innenwand des Schlauches herr
schenden Temperatur erfolgen. Dies geschieht bisher da
durch, daß durch Infrarot-Sensoren die Temperatur gemes
sen und an einem Monitor angezeigt wird. Wird dabei eine
vorgegebene Temperatur überschritten dann erhöht man ma
nuell die Geschwindigkeit der Lichtquelle, wird sie unter
schritten, dann verringert man die Geschwindigkeit. Durch
Laborversuche kann
die optimale Härtungstemperatur des Harzes ermittelt werden, diese
optimale Temperatur wird aber in der Praxis an der Baustelle nie
erreicht, da je nach Jahreszeit und Witterung das umgebende Erdreich
das Altrohr und dadurch auch den Faserschlauch mehr oder weniger
stark abkühlt. Unregelmäßigkeiten in der Konsistenz und Feuchtigkeit
des Erdreichs führen darüberhinaus zu unterschiedlich starker
Abkühlung. Dies hat zur Folge, dass die manuelle Steuerung der
Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der aktuell gemessenen Tempera
tur unsicher und meist unzureichend ist, so dass es immer wieder zu
Überhitzungen bzw. zu unvollständiger Aushärtung kommt.
Diese Problematik wird auch bei dem in der EP 122 246 A1 beschriebe
nen Verfahren nicht behoben. Dort wird ebenfalls die Temperatur an
der Innenseite des Faserschlauches kontinuierlich gemessen; danach
wird dann die Stärke eines Luftstroms gesteuert, der den Schlauch
durchströmt und seine Innenseite abkühlt. Zusätzlich zu dieser
aufwendigen und diffizilen Maßnahme kann eine Steuerung der
Geschwindigkeit der Lichtquelle in Abhängigkeit von der Temperatur
erfolgen.
Auch die DE 44 27 969 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vor
richtung nach dem Oberbegriff der vorliegenden Patentansprüche 1
bzw. 3, wobei die Temperatur an der inneren Oberfläche des Schlauches
mit berührungslos messenden Temperaturfühlern gemessen wird. Über
die Art und Weise, wie die Geschwindigkeit gesteuert wird, mit der die
Lichtquelle in Abhängigkeit von dieser gemessenen Temperatur durch
das Rohr gezogen wird, ist jedoch nichts ausgesagt, so dass anzuneh
men ist, dass auch hier die Steuerung manuell erfolgt.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache und
sichere automatische Steuerung der Geschwindigkeit der Lichtquelle zu
entwickeln, so dass eine gleichmäßige, optimale Härtung des Faser
schlauches erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst.
Dabei wird zunächst ein harzgetränkter Faserschlauch in das zu
sanierende Rohr eingeführt. Der Schlauch besteht aus einem faserför
migen Verstärkungsmaterial, z. B. aus Glas- oder Synthesefasern, die
vorzugsweise als Gewebe, daneben aber auch als Nadelvlies, als Matte
oder als Filz vorliegen können. Der Faserschlauch ist mit einem
lichthärtbaren Kunstharz getränkt, wobei als Harze insbesondere
Lösungen von ungesättigten Polyesterharzen oder Vinylesterharzen in
copolymerisierbaren Monomeren, z. B. Styrol oder Acrylaten in Frage
kommen. Die Harze enthalten Photoinitiatoren, z. B. Acylphosphinoxide
oder Bisacylphosphinoxide, welche durch eingestrahltes Licht der
Wellenlänge 300 bis 500 Nm, insbesodnere 350 bis 400 Nm
in Radikale zerfallen, wodurch die Polymerisation des
Haurzes ausgelöst wird. Zusätzlich kann das Harz noch Per
oxide enthalten, die bei erhöhter Temperatur in Radikale
zerfallen. Geeignete Materialien sowie die zugrundeliegen
den chemischen Zusammenhänge sind ausführlich in der
EP 23 634 A1 beschrieben.
Der harzgetränkte Faserschlauch ist vorzugsweise beid
seitig mit einer Schutzfolie belegt, beispielsweise aus Poly
amid, Polyethylen, Polyvinylchlorid oder Polytetrafluore
thylen, vorzugsweise mit einer Verbundfolie Polyamid/Po
lyethylen. Die Innenfolie muß lichtdurchlässig sein, wäh
rend die Außenfolie opak eingefärbt oder mit einer lichtun
durchlässigen Aluminiumfolie kaschiert sein kann.
Der harzgetränkte Schlauch, dessen Wandstärke in der
Größenordnung von 10 mm liegt, kann z. B. durch Wickeln
um einen aufblasbaren Dom hergestellt werden, wie in der
DE 43 26 503 A1 beschrieben. Es gibt grundsätzlich zwei
Möglichkeiten, den Schlauch in das zu sanierende Rohr ein
zuführen: Entweder wird der Schlauch über einen Eingangs
schacht in das Rohr eingebracht und mit Hilfe einer Zugvor
richtung von einem Ausgangsschacht her durch das Rohr
durchgezogen, oder ein vorher wie ein flacher Strumpf um
gestülpter Schlauch wird in das Rohr eingeführt und dort
z. B. mittels Druckluft wieder zurückgestülpt und vorgetrie
ben. Beide Prinzipien sind ausführlich in der EP 228 998 A1
beschrieben.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Rohre
mit einem Durchmesser von z. B. 10 bis 100 cm, insbeson
dere von 15 bis 80 cm problemlos saniert werden; die Länge
der in einem Zug sanierbaren Strecke kann 200 m oder mehr
betragen.
Wenn der Schlauch in das Rohr eingezogen ist, wird der
zu sanierende Rohrabschnitt beidseitig verschlossen und es
wird Luft mit einem Druck von beispielsweise 0,5 bar ein
geblasen, wodurch der Schlauch dicht an die Innenwand des
Rohrs angepreßt wird.
Dann wird eine Lichtquelle durch das Rohr gezogen.
Diese besteht aus einer oder vorzugsweise aus mehreren
UV-Lampen, die hintereinander (Fig. 3a) oder radial neben
einander (Fig. 3b und c) angeordnet sein können. Die Lam
pen sind zweckmäßigerweise auf ein Gestell oder einen
Schlitten montiert, die mit Distanzrollen versehen sind, wel
che eine konzentrische Position im Rohr gewährleisten. Die
Lampen werden mittels eines Zugkabels langsam mit einer
Geschwindigkeit, die in der Größenordnung von 0,2 bis
2,0 m/min, insbesondere 0,3 bis 1,2 m/min liegt, durch das
Rohr gezogen. Geeignete Lampen, die UV-Licht der Wel
lenlänge 350 bis 420 Nm abstrahlen, werden z. B. von der
Fa. Dr. Hönle hergestellt.
Die energiereiche Strahlung der UV-Lampen bewirkt -,
wie oben ausgeführt - die Härtung des Harzes. Um eine op
timale Härtung zu erreichen, muß die Geschwindigkeit der
Lichtquelle gesteuert werden. Dies geschieht zum einen
durch eine grobe Sicherheitsschaltung. Wenn ein vorgege
bener, empirisch ermittelter Grenzwert Tg, beispielsweise
130°C, für die an der Innenwand des Schlauches herr
schende Temperatur über eine gewisse Zeitspanne, z. B. 1
bis 2 min, hinweg überschritten wird, dann wird dies optisch
oder akustisch angezeigt und die Lichtquelle kann ausge
schaltet werden.
Erfindungsgemäß erfolgt eine Feinsteuerung der Ge
schwindigkeit der Lichtquelle aber mittels Sensoren, die an
bestimmten Messpunkten die jeweils dort herrschende Tem
peratur messen und diese Temperatur auf einen Computer
übertragen. Dieser erstellt für jeden Meßpunkt eine Tempe
ratur/Zeit-Kurve und vergleicht diese mit entsprechenden
Vorgaben, die in seiner Software gespeichert sind. Mittels
speicherprogrammierbarer Steuerung werden dann Abwei
chungen korrigiert, indem die resultierenden erforderlichen
Geschwindigkeitsänderungen an die Motorsteuerung des
Zugkabels für die Lichtquelle weitergegeben werden. Bei
den Sensoren handelt es sich zweckmäßigerweise um
NiCrNi-Thermoelemente mit externer Temperaturkompen
sation. Die von den Sensoren gemessenen Temperaturen
können zusätzlich an einzelnen, voneinander unabhängigen
Monitoren visuell abgelesen werden.
In Fig. 1a bis 1c ist das Prinzip dieser Steuerung skizziert.
Mit (1) ist der im Rohr eingeführte Schlauch bezeichnet, mit
(2) die Lichtquelle, wobei der Einfachheit halber nur eine
Lampe gezeichnet wurde. (3) ist der Motor, der mittels eines
Zugkabels die Lichtquelle durch den Schlauch zieht. Hinter
der Lichtquelle ist ein erster Sensor S1 angebracht, dahinter
sind zwei weitere Sensoren S2 und S3 gezeichnet. Grund
sätzlich können noch weitere Sensoren S4, S5 usw. vorgese
hen sein, die hier aber nicht eingezeichnet sind.
Die Sensoren sind im gleichen Winkel auf eine fiktive Li
nie an der inneren Oberfläche des Schlauches ausgerichtet.
Auf dieser Linie werden willkürlich bestimmte Meßpunkte
MP1, MP2, MP3, MP4, . . ., MPn definiert, indem z. B.
beim Durchziehen der Sensoren durch den Schlauch die
Temperaturmessung durch die Sensoren in einem bestimm
ten zeitlichen oder räumlichen Abstand, z. B. alle 5 Sekun
den oder alle 5 cm so erfolgt, daß die Temperatur von jedem
Sensor jeweils am gleichen Meßpunkt gemessen wird. Die
von den Sensoren gemessenen Temperaturen werden dann
an Monitoren (4) angezeigt und auf einen Computer (5)
übertragen, der für jeden Meßpunkt eine Temperatur/Zeit-
Kurve erstellt. Abhängig von der Lage und Gestalt dieser
Kurve wird mittels speicherprogrammierbarer Steuerung
die Geschwindigkeit geregelt, mit der der Motor (3) die
Lichtquelle zieht. Fig. 1a gibt den Zeitpunkt wieder, an dem
der Sensor S1 die Temperatur am Meßpunkt MP1 mißt, Fig.
1b den Zeitpunkt, an dem dies durch den Sensor S2 ge
schieht und Fig. 1c den Zeitpunkt, an dem dies durch den
Sensor S3 erfolgt.
Natürlich können auch zwei oder mehr Reihen von hin
tereinander angeordneten Sensoren vorgesehen werden, die
jeweils im selben Winkel auf zwei oder mehrere fiktive Li
nien an der inneren Oberfläche des Schlauchs ausgerichtet
sind, so daß beispielsweise sowohl an der Ober- als auch an
der Unterseite des Schlauchs die Temperatur gemessen wer
den kann.
In Fig. 2a bis 2c sind drei typische Temperatur/Zeit-Kur
ven skizziert, die durch Temperaturmessung von drei Senso
ren S1, S2 und S3 erstellt wurden. In den Kurven ist jeweils
auch die obere Grenze Tg für die Temperatur, die nicht über
schritten werden darf, miteingezeichnet.
Fig. 2b stellt den Idealfall dar. Die Kurve hat ein deutli
ches Maximum an dem Zeitpunkt, an dem der Sensor S2 den
Meßpunkt erreicht hat, d. h. hier hat die Polymerisation des
Harzes voll eingesetzt. Danach fällt die Kurve wieder ab
und an der Stelle S3 ist die Polymerisation beendet und der
Schlauch fast schon wieder abgekühlt.
Fig. 2a zeigt den Fall, bei dem die Lichtquelle zu langsam
gezogen wird. Hier wird bereits zu dem Zeitpunkt, an dem
der Sensor S1 den Meßpunkt erreicht hat, eine relativ hohe
Temperatur gemessen, d. h. schon die erste Lichtquelle hat
eine starke Polymerisation ausgelöst. Die Temperatur steigt
dann noch weiter an und selbst an der Stelle S3 ist sie noch
zu hoch. Die Kurve verläuft also auf hohem Niveau sehr
flach, was ein Zeichen dafür ist, daß die Geschwindigkeit
der Lichtquelle erhöht werden muß.
Fig. 2c stellt den umgekehrten Fall dar. Hier hat zu dem
Zeitpunkt, an dem der Sensor S1 den Meßpunkt erreicht hat,
fast noch keine Polymerisation stattgefunden. Die Kurve
steigt dann an, hat aber an der Stelle S2 das Maximum noch
nicht erreicht. Wenn hier noch weitere Sensoren vorgesehen
wären, dann würde sich zeigen, daß hinter der Stelle S3 die
Kurve sehr steil abfällt. Ein solcher Kurvenverlauf ist ein
Zeichen dafür, daß die Polymerisation unvollständig ist,
d. h. hier muß die Geschwindigkeit der Lichtquelle verrin
gert werden.
Die Fig. 3a bis 3c zeigen zwei bevorzugte Ausführungs
formen der Erfindung. In Fig. 3a sind drei Lichtquellen hin
tereinander angeordnet. Wesentlich ist, daß der Sensor S1
sich im Bereich zwischen der ersten und der zweiten Licht
quelle befindet, wobei er auch am hinteren Ende der ersten
oder am vorderen Ende der zweiten Lichtquelle angebracht
sein kann. Dieser Sensor S1 soll die Temperatur an der
Stelle messen, an der, ausgelöst durch die Strahlung der er
sten Lichtquelle, die Polymerisation gerade eingesetzt hat,
d. h. er zeigt an, ob überhaupt eine Härtung des Harzes statt
findet. Der Sensor S2 soll sich im Bereich der zweiten Hälfte
der Lichtquelle befinden. Falls also z. B. fünf oder sechs
Lichtquellen vorgesehen sind, befindet sich der Sensor S2
hinter der dritten Lichtquelle.
Er soll die Temperatur an der Stelle anzeigen, an der die
Polymerisation ihren Höhepunkt erreicht hat; die nachfol
genden Lichtquellen sollen dann lediglich die Polymerisa
tion vollends zu Ende führen. Der dritte Sensor S3 ist
zweckmäßigerweise direkt hinter der letzten Lichtquelle an
gebracht, dahinter können sich dann noch weitere Sensoren
befinden, die die Temperatur nach beendeter Härtung anzei
gen sollen.
Diese Lampenanordnung wird bei verhältnismäßig klei
nen Rohrdurchmessern gewählt, z. B. von 10 bis 30 cm.
Fig. 3b zeigt eine andere Ausführungsform, die bei Rohr
durchmessern von 30 cm und mehr gewählt wird. Hier sind
die Lichtquellen (2) radial auf einen Schlitten (6) montiert,
der in der vorliegenden Skizze einen sechseckigen Quer
schnitt (Fig. 3c) hat. Dabei können die einzelnen Lichtquel
len auf gleicher Höhe angebracht sein, oder - wie in der DE 42 05 113 C1
beschrieben - gegeneinander versetzt sein, wo
bei die erste, dritte und fünfte Lichtquelle vorn, die zweite,
vierte und sechste Lichtquelle hinten am Schlitten ange
bracht sind. Der Sensor S1 befindet sich auf jeden Fall hinter
der vordersten Lichtquelle, die anderen Sensoren dann hin
ter dem Schlitten. Auch hier können mehrere Schlitten mit
Lichtquellen hintereinander angeordnet sein, bevorzugt ist
eine Anordnung von zwei Schlitten.
Bei sehr großen Rohrdurchmessern können auch noch
mehr Lichtquellen auf einem Schlitten, der dann z. B. einen
acht-, zehn- oder zwölfeckigen Querschnitt haben kann, an
gebracht sein.
Statt eines mehreckigen Schlittens, wie in Fig. 3c ge
zeichnet, sind auch Trägerkonstruktionen möglich, bei de
nen die Lichtquellen auf radial angeordneten Trägerplatten
angebracht sind. Diese Trägerplatten sind dann mit einer
konzentrisch im Rohr verlaufenden Spindel verbunden, wel
che durch das Rohr gezogen werden kann.
Claims (7)
1. Verfahren zur Sanierung von Rohrleitungen durch Einführen
eines mit einem UV-härtbaren Harz getränkten Faserschlauches
in das Rohr, Aufblasen des Schlauches mit Druckluft, so daß er
sich an die Innenwand des Rohres anschmiegt, Durchziehen einer
oder mehrerer UV-Lichtquellen mittels eines zentral geführten
Zugkabels durch das Rohr, wodurch das Harz gehärtet wird,
Steuerung der Geschwindigkeit, mit der die Lichtquellen gezogen
werden, in Abhängigkeit von der durch die exotherme Härtungs
reaktion erzeugten Temperatur an der inneren Oberfläche des
Schlauchs, welche durch Temperaturmeßfühler gemessen wird,
gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen:
- a) Im Bereich der Lichtquellen werden eine Reihe von minde stens drei hintereinander angeordneten IR-Sensoren S1, S2, S3, . . ., Sn mitgeführt die im selben Winkel auf eine - parallel zum Zugkabel verlaufende - fiktive Linie an der inneren Oberfläche des Schlauchs ausgerichtet sind, wobei sich mindestens zwei Sensoren hinter der vordersten Lichtquelle befinden,
- b) auf dieser Linie sind bestimmte Meßpunkte MP1, MP2, MP3, MP4 . . ., MPn definiert,
- c) während des Vorbeiziehens der Sensoren an den Meßpunk ten wird die Temperatur an jedem Meßpunkt durch die Sensoren gemessen,
- d) die gemessenen Temperaturen werden auf einen Computer übertragen, der für jeden Meßpunkt eine Temperatur/Zeit- Kurve erstellt,
- e) abhängig von der Gestalt und Lage dieser Kurve wird mittels speicherprogrammierbarer Steuerung die Geschwin digkeit der Lichtquellen geregelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Geschwindigkeit der Lichtquellen gestei
gert wird, wenn die Temperatur/Zeit-Kurve einen auf
hohem Niveau flachen Verlauf aufweist (Fig. 2a) bzw.
daß die Geschwindigkeit der Lichtquellen verringert
wird, wenn in der Temperatur/Zeit-Kurve die vom drit
ten Sensor S3 gemessene Temperatur höher ist als die
vom zweiten Sensor S2 gemessene Temperatur (Fig.
2c).
3. Vorrichtung zum Sanieren von Rohrleitungen mittels eines mit
UV-härtbarem Harz getränkten Faserschlauches, wobei durch
den langgestreckten Hohlraum der Rohrleitung längs seiner
Achse UV-Lichtquellen bewegbar sind, wobei die UV-Lichtquellen
mit Temperatur-Meßfühlern versehen sind, dadurch gekenn
zeichnet, daß als Temperatur-Meßfühler im Bereich der Licht
quellen (2) eine Reihe von mindestens drei hintereinander
angeordneten IR-Sensoren (S1, S2, S3, . . ., Sn) mitgeführt sind,
wobei sich mindestens zwei Sensoren (S2, S3) hinter der vorder
sten Lichtquelle befinden, daß an der Schlauchinnenseite auf
einer fiktiven Linie gegenüber den Sensoren (S1 bis Sn) Meß
punkte (MP1, MP2, MP3, MP4, . . ., MPn) zur Temperaturmes
sung definiert sind, und daß über die gemessenen Temperaturen
die Bewegungsgeschwindigkeit der UV-Lichtquellen (2) computer
gesteuert regelbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwei oder mehrere Reihen von hinterein
ander angeordneten IR-Sensoren mitgeführt sind, die
jeweils im selben Winkel auf zwei oder mehrere fiktive
Linien an der Schlauchinnenseite ausgerichtet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei verhältnismäßig kleinem Rohrdurch
messer mehrere Lichtquellen (2) hintereinander ange
ordnet sind, wobei der vorderste Sensor S1 sich im Be
reich zwischen der ersten und der zweiten Lichtquelle
befindet, und der zweite Sensor S2 sich im Bereich der
zweiten Hälfte der Lichtquellen befindet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei verhältnismäßig großem Rohrdurch
messer mehrere Lichtquellen (2) radial auf mindestens
einem Schlitten angeordnet sind, wobei der vorderste
Sensor S1 hinter der ersten Lichtquelle angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die gemessenen Temperaturen zusätzlich
an Monitoren (M1, M2, M3, . . ., Mn) visuell angezeigt
werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998117413 DE19817413C2 (de) | 1998-04-18 | 1998-04-18 | Verfahren und Vorrichtung zum Sanieren von Rohrleitungen |
Applications Claiming Priority (1)
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DE1998117413 DE19817413C2 (de) | 1998-04-18 | 1998-04-18 | Verfahren und Vorrichtung zum Sanieren von Rohrleitungen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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ID=7865076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998117413 Expired - Lifetime DE19817413C2 (de) | 1998-04-18 | 1998-04-18 | Verfahren und Vorrichtung zum Sanieren von Rohrleitungen |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE19817413C2 (de) |
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