DE3904413A1 - Verfahren zum reparieren von innenbereichen einer rohrleitung oder pipeline - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reparieren von Innenbereichen einer Rohrleitung oder Pipeline mit Rohrverzweigungen, wie z. B. eine Stadtgas-Rohrleitung oder Wasserrohrleitung. Die Qualität von Rohren und von Dichtungseinrichtungen an Verbindungsstellen einer Gasrohr­ leitung oder Pipeline wird im Laufe der Zeit schlechter und bewirkt, daß Gas oder dergleichen durch Leckagen aus der Rohrleitung austreten kann. Es ist daher erforderlich, die Innenoberfläche einer alten Rohrleitung oder Pipeline mit einem Beschichtungsmaterial, wie z. B. Harz, auszukleiden.

Man hat bereits an ein Verfahren zum Reparieren von Gasrohr­ leitungen mit Blöcken gedacht, die durch die Rohrleitung hindurchgezogen werden. Bei diesem Verfahren werden drei Blöcke verwendet, die mit Seilen miteinander in geeigneten Abständen verbunden sind. Ein erster Zwischenraum zwischen ersten und zweiten Blöcken wird mit Kunststoff mit einer niedrigen Viskosität als durchlässiges Material gefüllt, und ein zweiter Zwischenraum zwischen zweiten und dritten Blöcken wird mit einem Dichtungsmaterial gefüllt. Die Blöcke werden durch die Rohrleitung hindurchbewegt und gehen dabei durch eine Rohrverbindung hindurch. Während der Bewegung der Blöcke dringt der Kunststoff in ein Dichtungselement, beispielsweise einen Dichtungsring in einem Raum der Rohrverbindung ein, und dann wird das Abdichtungsmaterial in einen Raum zwischen benachbarten Rohren eingefüllt und ersetzt den Kunststoff in dem Raum. Somit wird die Rohrverbindung durch das Abdichtungs­ material abgedichtet.

Bei einem solchen Verfahren wird der Block an einer Rohrver­ bindung, wo sich der Durchmesser des Rohres ändert, oder an einer Biegung gefangen oder festgehalten, was zu einem Ver­ stopfen der Rohrleitung führt; damit wird es unmöglich, die Rohrleitung zu reparieren. Ein solches Verfahren kann daher nur unter ganz speziellen Bedingungen zum Einsatz gelangen.

Bei einem anderen Verfahren zum Reparieren von Rohrleitungen wird ein Harznebel durch eine Rohrleitung hindurchgeleitet. Bei diesem Verfahren kann nur ein Harz mit einer niedrigen Viskosität von beispielsweise weniger als 15 000 cps verwendet werden, so daß die Dicke der herstellbaren Auskleidung klein ist und höchstens 0,5 mm beträgt. Ferner wird die Auskleidung an einer oberen Innenoberfläche der Rohrleitung dünner als an einer unteren Innenoberfläche. Weiterhin wird die Auskleidung dünn an einem äußeren Innenumfang einer Biegung, wo Löcher mit besonders hoher Wahrscheinlichkeit durch Korrosion gebildet werden.

Wenn dementsprechend ein Harz mit einer zulässigen hohen Viskosität verwendet wird, um die vorstehend geschilderten Unzulänglichkeiten zu verringern, so muß eine große Menge von Luft unter einem Druck von mehr als 2 Bar mit einem hohen Strömungs­ durchsatz zugeführt werden. Infolgedessen wird nicht nur eine große Auskleidungsvorrichtung erforderlich, sondern es wird auch großer Lärm erzeugt, so daß ein solches Verfahren in Wohngebieten nicht geeignet ist. Wenn außerdem ein Luftdruck mit mehr als 2 Bar in der Rohrleitung wirkt, so werden feine Löcher oder Pinholes in der Wand der Rohhrleitung, die durch Korrosion entstanden sind, vergrößert durch die hindurchge­ blasene Luft, was zu Rohrbrüchen führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Reparieren oder Auskleiden von Rohrleitungen anzugeben, mit dem in einfacher und zuverlässiger Weise eine Auskleidung der Rohrleitung mit Harz mit gewünschter Dicke erfolgen kann.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Auskleiden oder Reparieren von Pipelines oder Rohrleitungen mit Rohrverzweigungen angegeben, das folgendes umfaßt: Zuführen von verflüssigtem Harz in die Rohrleitung von einem Ende, um ein Teil der Rohr­ leitung mit einer Masse von Harz zu laden, Zuführen von Druckluft in die Rohrleitung von dem Ende, um die Harzmasse zu bewegen, die durch die Rohrleitung mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit hindurchgeht und dabei die Innenwand des Rohres mit dem Harz auskleidet oder beschichtet, Wiederholen der Zuführung von Harz und Druckluft, bis die Innenbeschichtung oder Auskleidung der Rohrleitung fertiggestellt ist.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt das Verfahren weiterhin das Öffnen eines äußeren Endes der Rohrverzweigung, um die Harzmasse durch das Zweigrohr strömen zu lassen, Schließen des Endes, wenn die Druckluft aus dem Ende herausströmt, und Zuführen von Druckluft aus einem Tank in die Rohrleitung, wenn die Luft aus dem Ende des Zweigrohres herausströmt.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungs­ beispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Aus­ kleidungssystems zum Reparieren von Rohrlei­ tungen gemäß der Erfindung;

Fig. 2 und 3 vergrößerte schematische Darstellungen des Innenraumes von Rohrleitungen zur Erläuterung von unterschiedlichen Auskleidungsdicken;

Fig. 4 und 5 schematische Darstellungen von Rohrverzweigungen, die mit Auskleidungen versehen werden; und in

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Auskleidungs­ systems, wenn ein Zweigrohr mit Druck beauf­ schlagt wird.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist eine im Boden verlegte Pipeline oder Rohrleitung 1 in eine Länge aufgeteilt, die zum Reparieren der Rohrleitung geeignet ist, und beide Enden der Rohrleitung liegen in Schächten oder Zugangslöchern frei. An einen oberen Umfang der Rohrleitung 1 ist ein Zweigrohr 18 angeschlossen, beispielsweise ein Endversorgungsrohr. Ein Auskleidungssystem für das erfindungsgemäße Verfahren weist folgendes auf: ein Ankopplungsteil 2, das über einen Flansch 3 lösbar an der Rohrleitung 1 angebracht ist; einen Auskleidungsharzinjektor 4, der an das Ankopplungsteil 2 angeschlossen ist; ein Luft­ strömungs-Steuersystem 6 und einen Luftkompressor 12, um die Luft dem Injektor 4 sowie dem Ankopplungsteil 2 über das Steuersystem 6 zuzuführen.

Das Ankopplungsteil 2 ist mit dem Harzinjektor 4, der mit dem Auskleidungsharz A gefüllt ist, über ein Magnetventil 5 ver­ bunden. Das Auskleidungsharz A ist ein thixotropes Zweikomponenten­ harz, bestehend aus einer Hauptkomponente und einer Härtungs­ komponente. Die Hauptkomponente und die Härtungskomponente können vorgemischt sein und dem Harzinjektor 4 über einen Druckinjektor zugeführt werden, oder sie können dem Harzinjek­ tor 4 mit Einzelpumpen durch einen statischen Mischer zu­ geführt werden, wo die Materialien miteinander vermischt werden.

Der Harzinjektor 4 steht mit dem Luftkompressor 12 über ein Dreiwegventil 13 und ein Strömungssteuerventil 14 in Verbindung. Wenn das Dreiwegventil 13 in der Position ist, daß Druckluft dem Harzinjektor 4 zugeführt wird, so wird eine darin vorgesehene Verschiebungsplatte 15 mit dem Druck der Durckluft beaufschlagt und sorgt dafür, daß eine vorgegebene Menge an Harz A zwangs­ läufig durch das Magnetventil 5 in das Ankopplungsteil 2 fließt, und zwar in flüssigem Zustand mit einem konstanten Druck.

Das hintere Ende des Ankopplungsteiles 2 ist an den Luftkompressor 12 angeschlossen, und zwar über ein Magnetventil 7, einen Luft­ strömungsmesser 9, ein Strömungssteuerventil 11 sowie das Dreiwegventil 13. Das Magnetventil 7 wird synchron mit dem, aber in entgegengesetzter Richtung zu dem Magnetventil 5 betätigt. Ferner ist ein Strömungssteuerventil 16 vorgesehen, um den Luftdruck zu steuern. Druckmesser 10 und 8 sind vorge­ sehen, um die jeweiligen Drücke zu messen und Luftströmungs­ messer 9 und 17 sind vorgesehen, um die Luftmenge zu messen, die durch die Strömungssteuerventile 11 bzw. 16 fließt.

Die Luftströmungsmesser 9 und 17 sind vorzugsweise Luftmassen­ strömungsmesser, um Einflüsse durch Änderungen der Lufttemperatur zu vermeiden. Die Ausgänge der Druckmesser 8 und 10 sowie der Luftströmungsmesser 9 und 17 sind an eine Steuereinheit 6 a angeschlossen, die Steuersignale erzeugt, um die Ventile 7, 11 und 16 zu betätigen. Ein Druckausgleichsbehälter 22 ist über ein Magnetventil 21 an das Ankopplungsteil 2 angeschlossen und mit der Luftversorgungsleitung über ein Rückschlagventil 23, den Luftströmungsmesser 17 und das Strömungssteuerventil 16 verbunden. Eine Harzrückgewinnungseinheit 20 ist an das andere Ende der Rohrleitung 1 angeschlossen.

Das Bezugszeichen 18 bezeichnet eines von Zweigrohren, die mit der Rohrleitung 1 in Verbindung stehen. Am anderen Ende des Zweigrohres ist ein automatisch schließendes Ventil 19, beispiels­ weise ein Sicherheitsventil angebracht und ein Betriebsdetektor 24 ist vorgesehen, um das Schließen des Ventils 19 festzustellen, wobei sein Ausgang an die Steuereinheit 6 a angeschlossen ist.

Nachstehend wird das Verfahren zum Auskleiden oder Reparieren der Rohrleitung näher beschrieben. Das Ventil 19 ist normaler­ weise geöffnet. Ein Meßgerät, das am Ende des Zweigrohres 18 vorgesehen ist, um die Menge an verbrauchtem Gas zu messen, wird abgetrennt, das normalerweise offene Ventil 19 wird an dem Ende angebracht, und das Ankopplungsteil 2 wird über den Flansch 3 angeschlossen. Das Dreiwegventil 13 wird so eingestellt, daß der Harzinjektor 4 mit Druckluft beaufschlagt wird, das Magnetventil 7 wird geschlossen, und das Magnetventil 5 wird in Abhängigkeit von Signalen von der Steuereinheit 6 a geöffnet.

Die Verschiebungsplatte 15 wird durch die Druckluft nach unten bewegt, um von dem Auskleidungsharz A eine vorgegebene Menge des Auskleidungsharzes A in flüssigem Zustand bei konstantem Druck in das Ankopplungsteil 2 zu injizieren. Somit wird ein Teil des Ankopplungsteiles 2 mit dem Harz gefüllt. Anschließend wird das Dreiwegventil 13 betätigt, um das Steuersystem 6 mit Luft zu beaufschlagen, das Magnetventil 5 wird geschlossen, und das Magnetventil 7 wird geöffnet.

Druckluft mit niedrigem Druck vom Luftkompressor 12 wird der endseitigen Öffnung des Ankopplungsteiles 2 über das Strömungs­ steuerventil 11, den Luftströmungsmesser 9 und das Magnetventil 7 zugeführt. Die Druckluft schiebt eine Masse oder Menge des Auskleidungsharzes A von hinten und sorgt dafür, daß das Harz A in die Rohrleitung 1 fließt, wobei ein Eingangsbereich der Rohr­ leitung 1 mit dem Harz geladen oder gefüllt wird.

Wenn die Masse des Auskleidungsharzes A durch die Rohrleitung 1 hindurchgeht, so haftet ein Teil des Harzes A an der Innenwand des Rohres und bildet eine Auskleidung A′ mit vorgegebener Dicke. Aufgrund der hohen Viskosität und des Haftungsvermögens des Harzes A hat die Auskleidung A′ eine im allgemeinen gleichförmige Dicke.

Die Dicke der Auskleidung A′ hängt vom Strömungsdurchsatz sowie der Viskosität des Harzes A ab. Nimmt man beispielsweise an, daß der Strömungsdurchsatz V des Harzes A gleich ist, wenn ein Harz mit niedriger Viskosität verwendet wird, so ist die Hinterkante der Harzmasse konkav, wie es Fig. 2 zeigt. Infolgedessen ergibt sich eine dicke Auskleidung. Wenn andererseits ein Harz mit hoher Viskosität verwendet wird, so wird sich eine vertikale Kante der Harzmasse einstellen, wie es Fig. 3 zeigt, so daß eine dünne Auskleidung gebildet wird.

Wenn andererseits die Viskosität gleich ist, so wird dann, wenn ein hoher Druck P auf das Harz A einwirkt, um den Strömungsdurchsatz zu erhöhen, eine dicke Auskleidung gebildet, wie es Fig. 2 zeigt. Wenn der Druck P reduziert wird, um den Strömungsdurchsatz zu verringern, so ergibt sich eine dünne Auskleidung, wie es Fig. 3 zeigt. Damit läßt sich experimentell und theoretisch bestätigen, daß die Dicke der Auskleidung in Abhängigkeit von der Viskosität und dem Strömungsdurchsatz des Harzes A bestimmt ist.

Wenn daher eine Pipeline oder Rohrleitung ausgekleidet wird, so wird die Dicke der Auskleidung bestimmt, und der Strömungs­ durchsatz des Harzes wird ebenfalls bestimmt in Abhängigkeit von der gewünschten Dicke und den verschiedenen Auskleidungs­ bedingungen, wie z. B. dem Durchmesser und der Länge des zu reparierenden Rohres sowie der Viskosität des gewählten Harzes.

Gemäß der Erfindung ist der Druck, der vom Luftkompressor 12 auf das Harz A wirkt, etwa 1,5 Bar in einem Ausgangszustand und wird von dem Strömungssteuerventil 16 auf einen niedrigen Druck unter 0,6 Bar verringert, während das Harz A durch die Rohrleitung 1 strömt. Somit wird die Rohrleitung 1 sicher und zuverlässig ausgekleidet, ohne daß ein Austreten von Luft durch Löcher in dem Rohr auftritt.

Während die Auskleidung an der Innenwand des Rohres gebildet wird, wird die Menge des strömenden Harzes A in der Rohrleitung 1 verrinngert, so daß der Strömungsdurchsatz des Harzes zunimmt. Nachstehend wird der Betrieb des Steuersystems 6 beschrieben, um den Strömungsdurchsatz der Harzmasse konstant zu halten.

Der Strömungsdurchsatz der Harzmasse hängt von dem Druck ab, der in dem Rohr herrscht, und der Druck hängt ab von der dem Rohr zugeführten Luftmenge und der Bewegungsstrecke der Harz­ masse, also der Menge des verbleibenden Harzes. Der Zusammen­ hang zwischen der Luftmenge und dem Luftdruck in der Rohrleitung, in welchem die Auskleidung durchgeführt wird, läßt sich folgender­ maßen ausdrücken:

π/4 · d ² · l₁ · P₁ = Q₁ · P₀,

wobei
d=Innendurchmesser der Auskleidung A′
l₁=Wegstrecke der Harzmasse zum Zeitpunkt T₁
P₁=vom Druckmesser 8 gemessener Druck
P₀=vom Druckmesser 10 gemessener Druck
Q₁=Menge der Luftströmung.

Die Menge Q₁ ist eine Differenz zwischen der vom Luftströmungs­ messer 17 gemessenen Menge F₁ und der vom Luftströmungsmesser 9 gemessenen Menge F₂. Somit wird die Wegstrecke l₁ erhalten als

l₁ = Q₁ · P₀/f/4 · d ² · P₁.

Um den Strömungsdurchsatz der Harzmasse festzustellen, wird die Zuführung von Luft für t Sekunden angehalten, und nach der Zeit von t Sekunden wird der Druck P₂ vom Druckmesser 8 gemessen. Dementsprechend kann die Wegstrecke l₂ der Harzmasse nach t Sekunden gemäß der nachstehenden Gleichung berechnet werden:

l₁ · P₁ = l₂ · P₂.

Dementsprechend wird der Strömungsdurchsatz V der Harzmasse gemäß der nachstehenden Gleichung berechnet:

V=(l₂-l₁)/t.

Alternativ dazu kann der Strömungsdurchsatz V berechnet werden, ohne die Luftzuführung zu unterbrechen. Das bedeutet, die Menge Q₂ der Luftströmung wird in Abhängigkeit von den Meß­ werten erhalten, die von den Luftströmungsmessern 9 und 17 zu einem Zeipunkt T₂ gemessen werden, und der Druck P₂ im Rohr wird zu dem Zeitpunkt T₂ gemessen, und die Wegstrecke l₂ wird zum Zeitpunkt T₂ gemessen. Die Wegstrecke l₂ zum Zeitpunkt T₂ wird in Abhängigkeit von der nachstehenden Gleichung berechnet:

π/4 · d₂ · l₂ · P₂ = Q₂ · P₀.

Daraus ergibt sich

l₂ = Q₂ · P₀/π/4 · d ² · P₂.

Damit kann der Strömungsdurchsatz V wie folgt berechnet werden:

V = (l₁ - l₂)/(T₂ - T₁).

Die Steuereinheit 6 a liefert entsprechende Signale für die Strömungssteuerventile 11 und 16 und hält dadurch den Strömungs­ durchsatz V konstant. Infolgedessen kann eine Auskleidung mit gleichmäßiger Dicke erhalten werden.

Am Zweigrohr 18 tritt ein Teil des Harzes in das Zweigrohr ein, wie es Fig. 4 zeigt. Die Fig. 5 zeigt einen Zustand, wo eine Auskleidung a auf einer bereits vorher gebildeten Auskleidung a′ gebildet wird. Durch die Auskleidung des Zweigrohres 18 wird die Menge an Harz in der Rohrleitung 1 reduziert. Die Steuer­ einheit 6 a berechnet die Reduzierungsmenge wie folgt:

L₂=((R₂/R₁) L₁)/(1+R₂²/R₁³),

wobei

R₁=Radius der Rohrleitung 1
R₁=D₁/2
R₂=Radius des Zweigrohres 18
R₂=D₂/2
L₁=Länge der Auskleidung, wenn das Harz das Zweigrohr erreicht,
L₂=Länge des Harzes im Zweigrohr 18.

Wenn beispielsweise die nachstehenden Werte eingesetzt werden:

R₁=25 mm
R₂=12,5 mm
L₁=100 cm,
so ergibt sich L₂=45,6 cm.

Aus der Länge kann die Reduzierungsmenge berechnet werden.

Wenn das Harz das Ende des Zweigrohres erreicht, so strömt Druckluft aus dem Ende heraus, so daß der Luftdruck im Zweigrohr abnimmt. Das automatisch schließende Ventil 19 stellt die Druck­ abnahme fest, und schließt, um das Ausströmen der Luft sowie die Reduierung des Druckes zu verhindern. Somit kann der Auskleidungsvorgang in der Rohrleitung fortgesetzt werden.

Der Detektor 24 stellt das Schließen des Ventiles 19 fest und gibt ein Signal an die Steuereinheit 6 a, welches in der Weise wirkt, daß es das Magnetventil 21 für eine vorgegebene Zeit öffnet. Somit wird Luft aus dem Druckausgleichsbehälter 22 in die Rohrleitung 1 eingeleitet, so daß die Verringerung der Luftmenge ausgeglichen wird, die durch das Ausströmen von Luft aus dem Ende des Zweigrohres hervorgerufen worden war.

Fig. 6 zeigt ein anderes Beispiel für das Auskleiden des Zweigrohres. Ein Druckluftbehälter 25 wird an das Ende des Zweigrohres 18 über ein Reduzierventil 26 nach der Beendigung der Zweigrohrauskleidung angeschlossen. Druckluft wird dem Zweigrohr 18 aus dem Druckluftbehälter 25 zugeführt, um dadurch zu verhindern, daß Harz in das Zweigrohr 18 eintritt.

Wenn die gesamte Länge der Rohrleitung 1 nicht mit einer einzigen Charge von Harz A ausgekleidet werden kann, wird das Harz A auf­ gebraucht, um die Innenwand der Rohrleitung 1 auszukleiden, so daß die Druckluft aus der Rohrleitung ausströmt. Sodann wird eine zusätzliche Charge von Harz bei jedem Einströmen von Luft durch die Rohrleitung zugeführt, bis das Auskleidungsharz A′ das Ende der Rohrleitung 1 erreicht. Wenn die Masse des Harzes auf der Auskleidung A′ mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird, so geht das Harz durch die Auskleidung A′ hindurch, ohne an der Auskleidung zu haften.

Aus den vorstehenden Darlegungen ergibt sich, daß gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Reparieren oder Auskleiden von Rohrleitungen angegeben wird, mit dem eine Rohrleitung sowie Rohrverzweigungen mit konstanter Dicke mit einer Innenbeschich­ tung oder Auskleidung versehen werden können. Außerdem können die Auskleidungsvorgänge in den Zweigrohren sowie der Rohrleitung kontinuierlich durchgeführt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Reparieren oder Auskleiden von Innenbereichen einer Rohrleitung, die gegebenenfalls mindestens ein Zweigrohr aufweist, gekennzeichnet durch

• - Zuführen von verflüssigtem Harz in die Rohrleitung von einem Ende her, um einen Teil der Rohrleitung mit einer Harzmasse zu füllen;
• - Zuführen von Druckluft in die Rohrleitung von dem einen Ende her, um die Harzmasse mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit durch die Rohrleitung hindurchgehen zu lassen, um die Innenwand der Rohrleitung mit dem Harz auszukleiden; und
• - Wiederholung der Zuführung von Harz und Druckluft, bis die Auskleidung der Rohrleitung beendet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein äußeres Ende eines Zweigrohres der Rohrleitung geöffnet wird, um die Harzmasse durch das Zweigrohr strömen zu lassen, und daß das Ende geschlossen wird, wenn die Druckluft aus diesem Ende herausströmt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Druckluft aus einem Tank der Rohrleitung zugeführt wird, wenn Luft aus dem Ende des Zweigrohres ausströmt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Zweigrohr auf einem bestimmten Wert gehalten wird, nachdem seine Auskleidung beendet worden ist, um das weitere Eintreten von Harz in das Zweigrohr zu verhindern.