DE3904524C3 - Spreizvorrichtung zum Auskleiden von Rohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spreizvorrichtung zum Auskleiden von Rohrleitungen.

Rohrleitungen, die im Erdreich verlegt sind, oder Rohr­ leitungen, die von Mauerwerk oder Beton umgeben sind, sind im Fall von Beschädigungen in der Regel schwer zu reparieren. Die Abwasserkanalnetze der Kommunen sind häufig in erheblichem Maße sanierungsbedürftig, weil sie Schäden durch mechanische Einflüsse und durch ag­ gressive Abwässer erlitten haben. Solche Beschädigungen der Abwasserkanalnetze haben zur Folge, daß aus dem Abwasser schädliche Stoffe in das Erdreich eindringen und zu Umweltbelastungen führen können. Während die Reparatur von begehbaren Abwasserkanälen unproblematisch ist, sind Reparaturen an engeren Kanälen außerordentlich schwierig und aufwendig.

US 4 496 499 beschreibt ein Verfahren zur Auskleidung von Rohrleitungen, bei dem in die Rohrleitung ein Schlauch eingezogen wird, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der Rohrleitung. Der aus Polyethylen bestehende Schlauch wird in der Rohrleitung dadurch aufgeweitet, daß bei einer Temperatur von 82°C eine konische Spreizvorrichtung durch den Schlauch hindurchgezogen wird, die insgesamt starr ist. Hierbei wird der Schlauch zwar aufgeweitet und gegen die Rohrwand gepreßt, jedoch wird durch die Spreizvorrichtung eine erhebliche Axialkomponente auf den Schlauch ausgeübt, so daß dieser zugleich in axialer Richtung gereckt wird und sich in dem in Bewegungsrichtung vorne liegenden Schlauchabschnitt Materialstauchungen ergeben.

GB 2 188 695 A beschreibt ein Rohrauskleidungsverfahren, bei dem ebenfalls eine Spreizvorrichtung durch den in der Rohrleitung liegenden Schlauch hindurchgezogen wird. Hierbei wird jedoch die Spreizvorrichtung abschnittsweise angehalten, an den Enden durch aufblasbare Bälge abgedichtet und dann wird der Zwischenbereich durch Einführung eines Druckmediums aufgeweitet, so daß dort der Schlauch gegen die Rohrwand gepreßt wird. Das Einführen eines solchen Druckmediums erfordert jedoch viel Zeit. Insbesondere werden Druck und Wärme im Aufweitungsbereich so lange aufrechterhalten und im Druckmedium gespeichert, bis das Schlauchmaterial fest geworden ist. Eine solche Vorrichtung erlaubt daher nur eine langsame Betriebsart. Aus derselben Schrift ist es bekannt, einen Aufweitungskörper, der eine Heizvorrichtung enthält, durch den Schlauch hindurchzuziehen. Hierbei tritt aber ebenfalls das schon erwähnte Problem der Reckung des Schlauchs in axialer Richtung auf.

NL-PS 124 170 beschreibt eine Einrichtung zum Aufweiten eines Rohres von innen, wobei ein Dorn in das Rohr hineingedrückt wird, der am vorderen Ende schräggestellte drehbare Rollen aufweist, die mit einem Innendorn nach außen gedrückt werden können. Der Dorn wird nicht durch das Rohr hindurchgezogen, sondern von einer Seite her hineingedrückt. Eine derartige Vorrichtung ist zum Aufweiten von Auskleidungen in langgestreckten Rohrleitungen ungeeignet.

Zum Verformen thermoplastischer Rohre ist es schließlich aus US 3 991 150 bekannt, das Rohr in ein Formwerkzeug einzulegen und in das Rohr eine Aufweitungsvorrichtung einzubringen, die rotierende Rollen hat, welche mit einem Konuskörper nach außen gedrückt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spreizvorrichtung zum Auskleiden von Rohrleitungen zu schaffen, mit der ein Schlauch unter Vermeidung von Längsverformungen schnell und einfach innerhalb der Rohrleitung ausgedehnt und an die Rohrleitungswand gepreßt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Die erfindungsgemäße Spreizvorrichtung hat einen Spreizschirm, der entweder kontinuierlich oder intermittierend in dem Schlauch weiterbewegt wird und durch mechanisches Recken das Aufweiten des Schlauchs bewirkt. Der Spreizschirm ist drehend angetrieben und er weist zur Reibungsverringerung Rollkörper auf, welche bei der Drehung an der Innenseite des Schlauchs abrollen.

Da bei kontinuierlichen Fortbewegungen des Spreizschirms erhebliche Längskräfte auf den Schlauch einwirken, wird bevorzugt eine Spreizvorrichtung benutzt, die während des radialen Reckens im Schlauch stillsteht, sich anschließend zuammenzieht und im zusammengezogenen Zustand im Schlauch für den nächsten Schritt weitertransportiert wird. Eine solche Spreizvorrichtung besteht aus einer mechanischen Reckvorrichtung, die derart ausgebildet ist, daß sie "atmen" kann, d. h. sich über ihre gesamte Länge gleichmäßig radial zusammenzieht und radial ausdehnt. Die Spreizvorrichtung ist mit einer Heizvorrichtung ausgestattet, um das Anwenden von Wärme während des Spreizvorganges zu ermöglichen. Die Wärmeaufbringung kann durch ein Wärmeträgermedium oder durch Wärmestrahlung erfolgen.

Die erfindungsgemäße Spreizvorrichtung eignet sich insbesondere für die Sanierung von Abwasserrohren, die im Erdreich verlegt sind, sie ist jedoch für alle Arten von Versorgungs- und Entsorgungsrohren anwendbar, beispielsweise für Hausinstallationsrohre und auch für Gasleitungen.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeich­ nungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläu­ tert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Anwendung der Vorrichtung,

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab die Spreizvorrichtung zum Recken des Schlauchs innerhalb der Rohr­ leitung,

Fig. 3 einen Schlauch mit außen umlaufenden Wülsten in gerecktem Zustand in einer Rohrleitung,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 3,

Fig. 5 einen doppelwandigen Schlauch vor dem Recken,

Fig. 6 die Spreizvorrichtung zur ausschließlich ra­ dialen Spreizung des Schlauchs, ohne axiale Komponente, mit eingezogenem Spreizschirm und

Fig. 7 die Spreizvorrichtung nach Fig. 5 im aufgewei­ teten Zustand.

Fig. 1 zeigt eine im Erdboden verlegte Rohrleitung 10, die beispielsweise aus Betonrohren besteht. Die Rohr­ leitung 10 ist an vertikale Schächte 11, 12 angeschlos­ sen. In die Rohrleitung 10 ist der Schlauch 13 einge­ zogen, dessen Durchmesser geringer ist als der Durch­ messer der Rohrleitung 10, so daß der Schlauch 13 ohne Schwierigkeit in den Kanal eingebracht werden kann. Im allgemeinen reicht es aus, wenn der Durchmesser des Schlauchs 13 um etwa 10-20% kleiner ist als derjenige der Rohrleitung 10. In der Zeichnung ist der Schlauch 13 zur besseren Darstellung mit übertrieben kleinem Durchmesser dargestellt.

In den Schlauch 13 wird die Spreizvorrichtung 14 ein­ gezogen. Diese Spreizvorrichtung 14 wird dabei durch ein Seil 15, das durch den ungereckten Schlauch 13 hin­ durch verläuft, gezogen. Das Seil 15 wird von einer Winde 16, die oberhalb des Schachts 11 angeordnet ist, angetrieben.

Ein weiteres Seil 17 ist am rückwärtigen Ende der Spreizvorrichtung 14 befestigt, um die Spreizvorrich­ tung erforderlichenfalls auch zurückziehen zu können. Für den Antrieb des Seiles 17 ist eine Winde 18 vor­ gesehen. Diese Winde ist an einem Arbeitsfahrzeug 19 angebracht. Von dem Arbeitsfahrzeug 19 verlaufen Ver­ sorgungskabel 20 durch den Schacht 12 hindurch zur Spreizvorrichtung 14.

Fig. 2 zeigt die Spreizvorrichtung während des Hin­ durchziehens durch die Rohrleitung 10. In der Rohrlei­ tung 10, die aus aneinandergesetzten Betonrohren be­ steht, sind Schadstellen 10a angedeutet.

Die Spreizvorrichtung 14 weist ein rohrförmiges Gehäuse 21 auf, das außen mit Kufen 22 oder Rollen versehen ist, welche sich über den gereckten Schlauch 13a an der Rohrleitung 10 abstützen, um eine exakte Führung und Ausrichtung des Gehäuses 21 innerhalb der bereits be­ schichteten Rohrleitung zu gewährleisten. Aus dem vor­ deren Ende des Gehäuses 21 erstreckt sich ein Rohr 23, dessen vorderes Ende in eine Stange 24 mündet, an der das Seil 15 befestigt ist. Die Stange 24 trägt den Spreizschirm 25 zum radialen Aufweiten des Schlauches 13 und das Rohr 23 trägt eine Glätt- und Andrückvor­ richtung 26.

Im Gehäuse 21 befindet sich ein Elektromotor 27, der über ein Ritzel 28 einen Ring 29 treibt, welcher ko­ axial auf dem Rohr 23 sitzt. An dem Ring 29 sind zahl­ reiche, schräg nach vorne abstehende Streben 30 ge­ lenkig befestigt. Jede dieser Streben 30 trägt an ihrem Ende Rollkörper 31, die von innen her gegen die Hülse bzw. den aufgeweiteten Schlauch 13a drücken und somit diesen Schlauch fest gegen die Rohrwand drücken. Jede der Streben 30 ist durch eine separate Feder 33 derart vorgespannt, daß die Federn 33 die Rollkörper 31 gegen die Hülse 13a, also radial nach außen, drücken. Dadurch werden die Rollkörper 31 individuell nach außen ge­ drückt, so daß jeder Rollkörper der Rohrwandkontur se­ parat folgen kann. Die Federn 33 sind an dem Ring 29 abgestützt. Die Rollkörper 31 rollen beim Drehen der Scheibe 29 an der Rohrwand ab. Sie laufen also um die Achse der Rohrleitung um und bewirken gewissermaßen die Endbearbeitung des zuvor gereckten Schlauchs zur exakten Anpassung an die Rohrkontur.

Das Recken selbst erfolgt durch den Spreizschirm 25, der eine insgesamt konische Struktur hat und als Spreizelemente Rollen 32 und/oder Streben 25a aufweist, welche den Schlauch 13 beim Vorwärtsbewegen der Spreizvorrichtung 14 konti­ nuierlich aufweiten. Dabei sollte der Konuswinkel des Spreizschirms und die Reibung dieses Spreizschirms mit dem Schlauchmaterial möglichst gering sein, damit die auf den Schlauch ausgeübte axiale Kraftkomponente klein ist. Die auf den Schlauch ausgeübten Reckkräfte sollten um ein Vielfaches größer sein als die Axialkräfte.

Das Rohr 23 ist im Innern des Gehäuses 21 an ein Ge­ bläse 34 angeschlossen, welches Luft aus dem bereits beschichteten Teil der Rohrleitung 10 ansaugt und diese Luft über eine Heizvorrichtung 35 in das Rohr 23 bläst. Am vorderen Ende des Rohres 23 befinden sich Ausström­ öffnungen 36, durch die die Warmluft in den Bereich des Spreizschirms 25 gelangt, wo sie mit dem Schlauch 13 in indirekten Kontakt kommt. Die Temperatur der Warmluft liegt unterhalb der Erweichungstemperatur des thermo­ plastischen Materials des Schlauchs 13.

Aus dem Bereich des Spreizschirms 25 strömt die Warm­ luft an der Glätt- und Andrückvorrichtung 26 entlang und außerhalb des Gehäuses 21 zurück in die Rohrlei­ tung. Erforderlichenfalls kann hinter der Glätt- und Andrückvorrichtung 26 Kaltluft gegen die gereckte Schlauchwand geblasen werden, um Rückstellungen des Reckvorgangs zu vermeiden.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Schlauch 13 und somit auch die gereckte, selbsttragende Hülse 13a in regelmäßigen Abständen nach außen ab­ stehende, ringförmig umlaufende Wülste 37 aufweist. Diese Wülste 37 bilden Ringdichtungen, in denen das Hülsenmaterial besonders fest an dem Rohr 10 anhaftet. Sollten sich im Bereich einer Rohrabzweigung oder einer Schadstelle 10a Ablösungen des Kunststoffmaterials von dem Rohr ergeben, so kann Wasser zwischen das Rohr 10 und die Hülse 13a gelangen. Die Wülste 37 dienen dazu, Ausdehnungen solcher Wassereinschlüsse in axialer Rich­ tung zu vermeiden. Der Schlauch 13 der Fig. 3 und 4 ist doppelwandig, wobei der Innenmantel 131 die Trag­ struktur bildet. Der Außenmantel 132, dem die Wülste 37 einstückig angeformt sind, besteht aus einem ela­ stischen Dichtmaterial, das sich abdichtend an die Rohrwand anschmiegt.

Es ist auch möglich, einen solchen elastischen abdich­ tenden Außenmantel ohne umlaufende Wülste vorzusehen.

Gemäß Fig. 5 ist der Schlauch 13 doppelwandig ausge­ bildet. Dabei besteht der Innenmantel 131 aus einem hochwertigen Copolymerisat aus 95-70% Ethylen und 5-30% Vinylacetat oder (Meth)-acrylestern, während der Außenmantel 132 aus einfachem Polyethylen oder Poly­ propylen besteht.

Gemäß Fig. 1 sind die sich an den zu sanierenden Teil der Rohrleitung 10 anschließenden Rohrleitungsabschnit­ te mit aufgeblasenen Kissen 40 abgedichtet, so daß der zu sanierende Abschnitt frei von Abwasser ist.

Der Schlauch 13 ist, obwohl er zum Einlegen in die Rohrleitung gebogen werden kann, formstabil. Seine Festigkeit und seine Wandstärke sind darüber hinaus so bemessen daß der Schlauch auch noch nach seiner Auf­ weitung formstabil ist, d. h. daß die Hülse 13a keine Abstützung an der Wand der Rohrleitung 10 benötigt, sich aber dennoch vollflächig an diese Rohrleitung an­ schmiegt.

In den Fig. 6 und 7 ist eine bevorzugte Ausführungs­ form der Spreizvorrichtung 14 mit im wesentlichen zy­ lindrischem Spreizschirm 25 dargestellt, wobei der Spreizschirm ausschließlich radial, ohne axiale Kompo­ nente, aufweitbar ist. Der Spreizschirm 25 weist mehre­ re Segmente 41 auf, die umfangsmäßig verteilt angeord­ net sind und von denen jedes Segment 41 mehrere frei drehbar gelagerte Rollen 32 trägt. Die Segmente 41 sind gelenkig mit Lenkern 42 verbunden. Die inneren Enden der Lenker sind gelenkig mit Muffen 43 verbunden, wel­ che drehbar auf einer Stange 44 gelagert sind, wobei die Stange 44 Flansche 45 aufweist, die die Muffen 43 axial an der Stange 44 festhalten. Die Segmente 41 des Spreizschirms 25 sind ferner über weitere Lenker 46 an einem Rotor 47 abgestützt, der im Gehäuse 21 auf der Stange 44 drehbar gelagert ist. Wenn die Stange 44 in das Gehäuse 21 hineingezogen wird, spreizen sich die Segmente 41 auf, d. h. der Durchmesser des Zylinders, an dessen Innenseite die Rollen 32 abrollen, vergrößert sich. Wird dagegen die Stange 44 aus dem Gehäuse 21 herausgeschoben, so wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, dann nimmt der Spreizschirm 25 seinen kleinen Durch­ messer an. Die Stange 44 ist an dem Gehäuse 21 unver­ drehbar befestigt, während der Rotor 47 von einem Motor 48 angetrieben ist.

Eine im Gehäuse 21 abgestützte Feder 49 treibt die Stange 44 nach vorne, so daß die Feder 49 bestrebt ist, den Spreizschirm 25 einzuziehen. An der Stange 44 greift ein Zugseil 50 an, das aus dem rückwärtigen Ende des Gehäuses 21 herausgeführt ist und an dem gezogen werden kann, um die Stange 44 in die in Fig. 7 gezeigte Rückzugsposition zu bringen, in der der Spreizschirm 25 aufgespreizt wird. Während an dem Zugseil 50 gezogen wird, ist das am vorderen Ende der Spreizvorrichtung befestigte Zugseil 15 gespannt.

Im Gehäuse 21 ist ferner eine Elektronik 51 unterge­ bracht, die unter anderem die jeweilige Position der Stange 44 relativ zum Gehäuse feststellt und somit den jeweiligen Spreizzustand des Spreizschirms 25 an das Kontrollfahrzeug meldet.

Am vorderen Ende der Stange 44 ist vor dem Spreizschirm 25 ein kegelförmiger Führungskörper 52 befestigt, des­ sen dickeres Ende über ein Universalgelenk 53 mit der Stange 44 verbunden ist. An dem dem Spreizschirm 25 zugewandten rückwärtigen Ende des Führungskörpers 52 sind Wärmestrahler 54 angebracht, die Wärmestrahlung in den den Spreizschirm 25 enthaltenden Raum des Rohres 13 bzw. der aufgeweiteten Hülse 13a aussenden. Anstelle der Wärmestrahler 54 kann auch eine Warmluftheizung vorgesehen sein.

Die Spreizvorrichtung 55 wird mit dem Zugseil 15 schrittweise weiterbewegt. In einem ersten Schritt wird der eingezogene Spreizschirm 25 gemäß Fig. 6 in den engen Teil des Schlauchs 13 eingezogen, während das Gehäuse 21 im Bereich der aufgeweiteten Hülse 13a ver­ bleibt. Dann wird, während die Vorrichtung im Rohr 10 stillsteht, der Spreizschirm 25 gemäß Fig. 7 aufgewei­ tet, während dieser Spreizschirm durch den Motor 48 und den Rotor 27 in ständiger Drehung um den Schaft 44 he­ rum gehalten wird. Nachdem auf diese Weise ein Schlauchabschnitt gereckt worden ist, wird der Spreiz­ schirm 25 wieder eingezogen und die gesamte Spreizvor­ richtung 14 wird in eine neue Position gemäß Fig. 6 gezogen.

Anstelle des Zugseils 50 ist es auch möglich, an der Spreizvorrichtung 14 einen zusätzlichen elektrischen oder hydraulischen Antrieb zum Bewegen der Stange 44 vorzusehen.

Claims (5)

1. Spreizvorrichtung zum Auskleiden von Rohrleitungen, zum Aufweiten eines in die Rohrleitung (10) eingeführten Schlauchs (13) aus einem unvernetzten Kunststoff bei einer Temperatur, die unterhalb der Erweichungstemperatur des Kunststoffs liegt, mit einer Spreizvorrichtung (14), die durch den Schlauch gezogen werden kann und eine Heizvorrichtung zum Erwärmen des Schlauchs aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizvorrichtung (14) einen Spreizschirm (25) mit Spreizelementen (32, 25a), die den Schlauch während der axialen Bewegung der Spreizvorrichtung oder bei deren Stillstand aufweiten, aufweist, daß mindestens ein Teil des Spreizschirms (25) um die Achse der Spreizvorrichtung (14) drehend angetrieben ist und daß der Spreizschirm Rollkörper (32) aufweist, welche bei der Drehung an der Innenseite des Schlauchs (13) abrollen.

2. Spreizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkörper des Spreizschirms (25) oder einer Glätt- und Andrückvorrichtung einzeln nach außen vorgespannt sind.

3. Spreizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung einen Warmluftkanal aufweist, der in den Spreizschirm (25) derart einmündet, daß die Warmluft an die Innenseite des Schlauchs gelangt.

4. Spreizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung eine an dem Spreizschirm (25) angebrachte Strahlungsheizvorrichtung (54) aufweist.

5. Spreizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizschirm (25) radial ausfahrbare Segmente (41) aufweist, die sich jeweils parallel zueinander erstrecken, und daß das Ausfahren der Segmente nur bei stillstehendem Spreizschirm durchführbar ist.