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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten einer undichten Stelle, insbesondere einer Muffenverbindung, in einer nichtbegehbaren, unterirdisch verlegten Rohrleitung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einer Fernsehkamera zum Auffinden und Lokalisieren der schadhaften Stelle.
Während das Abdichten begehbarer Rohrleitungen im allgemeinen keine besonderen Probleme bildet, da solche Leitungen regelmässig inspiziert und allfällig auftretende Schäden sofort behoben werden können, bereitet das Abdichten nichtbegehbarer Leitungen grössere Probleme. Dabei gehört der grösste Teil der verlegten Rohrleitungen zu der letzteren Gattung ; der Durchmesser variiert beispielsweise für Abwasserleitungen zwischen 30 und 60 cm.
Die Abdichtung von solchen Rohrleitungen, insbesondere von Abwasserleitungen, ist von einiger Bedeutung ; es ist nicht so sehr die Gefahr der Verunreinigung des Grundwassers durch das durch die Leitung fliessende Abwasser als vielmehr das Eindringen von Niederschlagswasser (sogenanntes Meteorwasser) in die Rohrleitungen, so dass die hindurchfliessende Menge bedeutend zunimmt und damit beispielsweise eine Kläranlage am Ende der Rohrleitung überfüllen kann. Dieses eindringende Meteorwasser steht meist unter einem wesentlich höheren statischen Druck als das durch die Rohrleitung fliessende Abwasser.
Bisher war es lediglich bekannt, eine Fernsehkamera, die auf einem Wagen montiert war, durch die Rohrleitung zu schicken. Man konnte dann wenigstens von aussen her die schadhaften Stellen ausfindig machen. Dann blieb aber nichts anderes übrig, als diese Stellen genau zu lokalisieren und hierauf die Rohrleitung an diesen Stellen auszugraben, abzudichten, neu zu verlegen und die entstandene Grube wieder zuzuschütten. Abgesehen von den hohen Kosten solcher Arbeiten kommen auch noch allfällige Behinderungen des Verkehrs hinzu, da solche Leitungen namentlich in Städten meist unter den Strassen verlaufen.
Es wurde schon vorgeschlagen, zwecks Vermeidung des Freilegens die schadhaften Stellen dadurch auszubessern, dass man vorerst den betreffenden Rohrabschnitt mit Hilfe zweier Elemente in axialer Richtung zu isolieren trachtete. Jedes dieser Elemente besteht aus einem aufblasbaren Ringschlauch, der an seiner einen Stirnseite durch einen Deckel verschlossen ist, so dass also jedes Element als eine Art Schüssel oder offener Topf betrachtet werden kann. Durch Aufblasen legen sich diese Elemente dann an die Innenseite der Rohrleitung an. Durch einen der Deckel hindurch führt eine Leitung, die im Innern des nunmehr gebildeten Hohlraumes zwischen den beiden Elementen abgewinkelt ist und mit welcher nun Dichtungsmaterial gegen die defekte Stelle an der Rohrwand gespritzt werden kann.
Dieses Verfahren hat jedoch verschiedene Nachteile, namentlich bei Abwasserableitungen.
Diese Leitungen bestehen aus Zement, und dieser wird durch die hindurchfliessenden Abwässer in einem Ausmass korrodiert, dass von einer glatten Oberfläche, welche Voraussetzung für eine einwandfreie Abdichtung durch die Ringschläuche wäre, keine Rede mehr sein kann. Tiefe Krater und über längere Distanzen sich erstreckende poröse Stellen, die sich nach einiger Zeit infolge der aggressiven Substanzen in den Abwässern bilden, sind ein typisches Erscheinungsbild.
Auch bei relativ hohen Drücken, auf welche die Ringschläuche aufgepumpt werden, dringt daher ein beachtlicher Teil des eingespritzten Dichtungsmaterials durch die genannten Krater und porösen Stellen an den Ringschläuchen vorbei, womit die Abdichtung der schadhaften Stelle illusorisch wird. Auch die Verwendung anderer Materialien für die Abwasserleitungen schafft keine Abhilfe, da praktisch kein Material über längere Zeit einer chemischen Aggressivität widersteht.
Ausserdem tritt ein weiterer Nachteil auf. Wie ersichtlich, kann dieses Verfahren die Rohrleitungen nur von innen her abdichten, falls überhaupt eine Abdichtung zustande kommt. Nun wurde aber bereits darauf hingewiesen, dass der hydrostatische Druck meist von aussen nach innen wirkt. Das Dichtungsmaterial muss also an der Rohrleitung äusserst gut haften, wenn es nicht von diesem Druck abgesprengt oder weggedrückt werden soll. Daher müsste das Dichtungsmaterial so angebracht werden, dass es durch den Druck auf die Unterlage aufgedrückt wird. Im vorliegenden Fall bedeutet dies, dass die Abdichtung an der Rohraussenseite durchzuführen ist, die noch weniger zugänglich ist als die Rohrinnenseite, da sie im umliegenden Erdreich, gegebenenfalls in einer Kiesschicht, liegt.
Auf den ersten Blick scheint dies ohne eine kostspielige und zeitraubende Freilegung der Rohrleitung nicht möglich zu sein.
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Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht nun aber gerade diese Abdichtung an der
Aussenseite der Rohrleitung. Es eignet sich insbesondere zum Abdichten von durchgehenden Ringspal- ten. Diese sind namentlich an den Übergangsstellen zweier angrenzender Rohre, also an den sogenannten Muffenverbindungen, vorhanden, da diese Muffenverbindungen keine Dichtungen aufweisen, und daher Zwischenräume vorhanden sein können, die entlang des Umfanges der
Rohrleitung von wenigen Zehntel- bis zu einigen Millimetern variieren können.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in die Rohrleitung vom
Rohrinnern her ein Loch durch die Rohrwand hindurch entweder an der schadhaften Stelle selbst oder mindestens in deren Nähe gebohrt wird, und dass hierauf durch dieses Bohrloch hindurch in das die Rohrleitung umgebende Erdreich ein Dichtungsmaterial eingespritzt wird, das sich an der Aussenseite des Rohres in Umfangs- und in Axialrichtung der Rohrleitung verbreitet, und so an der genannten Stelle eine Abdichtung bildet.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist gekennzeichnet durch einen oder mehreren auf einem
Wagen angebrachten, quer zur Bewegungsrichtung des Wagens beweglichen Bohrer (n), durch eine das Dichtungsmaterial auf dem Wagen laufend aus seinen Komponenten herstellende und es wegfördernde Einrichtung, durch wenigstens einen diese Einrichtung mit dem bzw. den Bohrer (n) verbindenden Leitungsstrang zum Eingeben des Dichtungsmaterials in das Bohrloch und durch eine Blockiervorrichtung zum Arretieren des Wagens während des Bohrens und des Eingebens des Dichtungsmaterials.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens näher erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist ; es zeigen Fig. l schematisch einen Querschnitt durch eine Rohrleitung mit der darin befindlichen Vorrichtung bei Beginn des Verfahrens, Fig. 2 eine Phase in der Durchführung des Verfahrens, Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Rohrleitung, mit in derselben angeordneter Vorrichtung, wobei sich ihre Steuerzentrale oberhalb des zur Rohrleitung führenden Schachtes befindet, Fig. 4 eine Längsansicht, teilweise im Schnitt, des Geräteteiles der Vorrichtung, und Fig. 5 eine stark vereinfachte Stirnansicht dieses Geräteteiles, zwecks Darstellung des Zylinderkolbenaggregates zur begrenzten Verdrehbarkeit der Hohlwelle, Fig. 6 eine Stirnansicht einer Einrichtung zum Spachteln der Rohrleitung, und Fig.
7 einen Längsschnitt durch diese Einrichtung entlang der Linie VII-VII in Fig. 6.
Fig. l zeigt eine Rohrleitung --1--, die im Boden oder Erdreich --2-- verläuft, und in welcher stark vereinfacht die Vorrichtung zur Abdichtung der Rohrleitung --1-- dargestellt ist ; hier sind nur diejenigen Teile dargestellt, die zum unmittelbaren Verständnis des nun zu erläuternden Verfahrens notwendig sind.
Die Rohrleitung-l-weist an irgendeiner Stelle eine oder mehrere undichte Stellen auf, von denen eine stark vergrössert dargestellt und mit --3- bezeichnet ist, und die nun durch das erfindungsgemässe Verfahren abgedichtet werden sollen. Zu diesem Zweck wird die Vorrichtung, die einen Wagen --4-- auf Rädern --5-- umfasst, bis zur betreffenden Stelle entlang der Rohrlei- tung-l-gefahren. Die Vorrichtung enthält ferner vier Bohrköpfe --6--, die in ebenfalls noch darzustellender Weise an radial abstehenden Stangen --7-- geführt sind. Die Stangen --7-sind auf einer Hohlwelle --8-- montiert. Jedem Bohrkopf --6-- ist ferner ein bogenförmiger Abdichtschild --9-- zugeordnet, der mit dem Bohrkopf --6-- radial verschiebbar ist.
Ist die schadhafte Stelle --3-- bzw. sind diese Stellen erreicht (meistens liegen sie wie erwähnt im Bereich einer Muffenverbindung und somit praktisch in einer Ebene senkrecht zur Rohrleitungsachse, also in der Zeichnungsebene), werden die Bohrköpfe --6-- radial ausgefahren. Die Bohrer --10-- bohren nun durch die Rohrleitungswand --11-- hindurch je ein radiales Bohrloch --12--, bis sie ins Erdreich --2-- hineinstossen, u. zw. entweder an den schadhaften Stellen - oder wenigstens in deren Nähe. Wenn die Bohrlöcher --12-- gebohrt sind, haben auch die Abdiehtschilde-9-die Rohrleitungswand-11-erreicht und legen sich an deren Innenseite so an, dass sie einen geschlossenen Ring bilden, wie dies in Fig. 2 zu erkennen ist.
Um den Bohrvorgang stabil durchführen zu können, sind eine obere und eine untere Andrückplatte-13, 14-als Blockiervorrichtung vorgesehen, die durch entsprechende Hydraulikzylin- der --15, 16-- ausführbar sind, bis sie sich dank ihrer gekrümmten Oberfläche an die Rohr-
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--11-- anlegenreich --2-- gepresst werden. Das Dichtungsmaterial dringt in das Erdreich --2-- ein und breitet sich um jedes Rohrloch --12-- herum nach allen Richtungen aus. Es ist vorzugsweise so beschaffen, dass es nach kurzer Zeit, gegebenenfalls unter Verbindung mit dem Erdreich, erstarrt.
Besonders geeignet für diesen Zweck ist ein Kunststoff-Gel. Das erstarrte Dichtungsmaterial bildet um jedes Bohrloch --12-- herum eine pilzförmige Abdichtung --18--. Die schadhaften Stellen --3-- sind damit abgedichtet.
Man erkennt nun auch die Bedeutung der Abdichtschilde --9--. Wären diese nicht vorhanden, würde der grösste Teil des Dichtungsmaterials wegen des hohen Druckes durch das Bohr- loch --12-- zurücklaufen und im Rohrinneren verspritzen.
Nun lässt sich allerdings nicht feststellen, ob die Abdichtungen --18-- sich derart ausgebreitet haben, dass sie einen zusammenhängenden Dichtungsmantel rings um den gesamten Rohrumfang herum bilden. Wenn dies nämlich nicht der Fall ist, wie in Fig. l dargestellt, so besteht namentlich an den Verbindungsstellen der Rohre die Gefahr, dass das im Erdreich --2-- vorhandene Meteorwasser die Abdichtungen --18-- an ihren Rändern zu unterwandern beginnt, so dass es schliesslich doch bis zur schadhaften Stelle --3-- vordringen kann. Deshalb wird aus Sicherheitsgründen nochmals eine Anzahl Löcher gebohrt, die zwischen die bereits gebohrten zu liegen kommen ; sie sind in Fig. 2 nicht dargestellt.
Zu diesem Zweck werden die Bohrer --10-- aus den ersten Bohrlöchern --12-- zurückgezogen und hierauf in einer Ebene vertikal zur Rohrleitungsachse, also in der Zeichnungsebene, um einen begrenzten Winkelbereich durch Rotieren der Hohlwelle --8-- verschwenkt. Der Winkelbereich beträgt zweckmässigerweise 450. Nunmehr können die weiteren Löcher gebohrt werden, durch die dann in derselben Weise Dichtungsmaterial gepresst wird. Die neu gebildeten Abdichtungen wachsen dann mit den bereits bestehenden zu einem Ring zusammen, der eine vollständige Abdichtung gewährleistet.
Man ersieht daraus, dass der grosse Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens vor allem darin besteht, dass das Dichtungsmaterial nicht an der Innenseite der schadhaften Rohrlei-
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musste es mit der Rohrleitung sehr gut verbunden sein, um nicht durch den Wasserdruck abgelöst zu werden.
Fig. 3 zeigt nun den Einsatz der Vorrichtung. Die Rohrleitung-l-ist im Längsschnitt dargestellt und weist an einer Stelle einen zur Oberfläche des Erdreiches --2-- führenden Kontrollschacht --19-- auf. Durch diesen kann die gesamte Vorrichtung hinuntergelassen werden. Zuerst wird ein kleiner Wagen --20-- hinuntergelassen, der eine Fernsehkamera --21-- und eine nicht dargestellte Lichtquelle trägt. Anschliessend daran folgt der Geräteteil der Vorrichtung mit dem
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nun durch eine Kupplung --22-- miteinander verbunden.
Weil die Rohrleitung-l-wegen ihres geringen Durchmessers nicht begehbar ist, muss das gesamte Abdichtverfahren, also das Hinfahren an die schadhaften Stellen, das Bohren und das Einspritzen des Dichtungsmaterials ferngesteuert erfolgen. Wegen der Feuchtigkeit (die Abdichtung kann unter Umständen sogar dann vorgenommen werden, wenn noch etwas Wasser durch die Rohrleitung hindurchfliesst) werden hydraulische Antriebe bevorzugt ; einzig für die Beleuchtung und die Fernsehkamera --21-- wird ein elektrisches Kabel --23-- benötigt. Die Fernsteuerung erfolgt von einem Fahrzeug --24-- aus, welches die Vorrichtung an Ort und Stelle gebracht hat ; dieses enthält in seinem Inneren einen Fernsehmonitor, eine hydraulische Druckerzeugungsgruppe und ein Steuerpult.
Diese Anlagen sind insgesamt mit --25-- bezeichnet und durch Schläuche --26-- mit der Vorrichtung in der Rohrleitung-l-verbunden. Die Schläuche --26-- müssen natürlich genügend lang sein, um einen Betrieb über ein längeres Rohrstück zu ermöglichen. Zweckmässig ist es, lediglich zwei Schläuche --26-- vorzusehen und auf dem Geräteteil entsprechende Ventile vorzusehen, durch welche das Hydraulikmittel nach Bedarf zum einen
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The invention relates to a method for sealing a leak, in particular a socket connection, in an inaccessible, underground pipe, and a device for carrying out the method, with a television camera for locating and locating the damaged location.
While the sealing of walkable pipelines generally does not pose any particular problems, since such pipes can be inspected regularly and any damage that occurs can be remedied immediately, the sealing of non-accessible pipes creates major problems. The majority of the pipelines laid belong to the latter category; for sewage pipes, for example, the diameter varies between 30 and 60 cm.
The sealing of such pipelines, especially sewage pipes, is of some importance; it is not so much the danger of contamination of the groundwater by the wastewater flowing through the pipe as the penetration of rainwater (so-called meteor water) into the pipes, so that the amount flowing through increases significantly and can, for example, overfill a sewage treatment plant at the end of the pipe . This penetrating meteor water is usually under a significantly higher static pressure than the wastewater flowing through the pipeline.
Until now it was only known to send a television camera, which was mounted on a cart, through the pipeline. You could at least find the damaged spots from the outside. Then there was nothing else to do but to pinpoint these locations and then dig the pipeline at these locations, seal it, relocate it and fill the pit again. In addition to the high cost of such work, there may also be traffic disabilities, since such lines mostly run under the streets, especially in cities.
To avoid exposure, it has already been proposed to repair the damaged areas by initially isolating the pipe section in question in the axial direction with the aid of two elements. Each of these elements consists of an inflatable ring tube, which is closed at one end by a lid, so that each element can be viewed as a kind of bowl or open pot. By inflating, these elements then lay against the inside of the pipeline. A pipe runs through one of the covers, which is angled inside the cavity now formed between the two elements and with which sealing material can now be injected against the defective point on the pipe wall.
However, this method has several disadvantages, particularly in the case of wastewater discharge.
These pipes consist of cement, and this is corroded by the wastewater flowing through to such an extent that there can no longer be any question of a smooth surface, which would be a prerequisite for a perfect seal by the ring hoses. Deep craters and long-distance porous spots that form after a while due to the aggressive substances in the waste water are a typical appearance.
Even at relatively high pressures to which the ring hoses are inflated, a considerable part of the injected sealing material therefore penetrates the ring hoses through the aforementioned craters and porous locations, making the sealing of the damaged area illusory. The use of other materials for the sewage pipes does not provide a remedy, since practically no material can withstand chemical aggressiveness over a long period of time.
There is also another disadvantage. As can be seen, this method can only seal the pipes from the inside, if a seal is ever achieved. However, it has already been pointed out that the hydrostatic pressure mostly acts from the outside in. The sealing material must adhere extremely well to the pipeline if it is not to be blown off or pushed away by this pressure. Therefore, the sealing material would have to be attached so that it is pressed onto the surface by the pressure. In the present case, this means that the seal must be carried out on the outside of the pipe, which is even less accessible than the inside of the pipe, since it lies in the surrounding earth, possibly in a layer of gravel.
At first glance, this does not seem to be possible without an expensive and time-consuming exposure of the pipeline.
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However, the method according to the invention enables this sealing on the
Outside of the pipeline. It is particularly suitable for sealing continuous annular gaps. These are present, in particular, at the transition points between two adjacent pipes, that is to say at the so-called socket connections, since these socket connections have no seals, and therefore there may be gaps along the circumference of the
Pipeline can vary from a few tenths to a few millimeters.
The method according to the invention is characterized in that from
Inside the pipe, a hole is drilled through the pipe wall either at the damaged point itself or at least in the vicinity thereof, and that a sealing material is then injected through this hole into the soil surrounding the pipe, which is circumferentially attached to the outside of the pipe. and spread in the axial direction of the pipeline, thus forming a seal at the location mentioned.
The device according to the invention is characterized by one or more on one
Carriage-mounted drill (s) movable transversely to the direction of movement of the carriage, by means of a device which continuously produces the sealing material on the carriage from its components and transports it away, by means of at least one wiring harness connecting this device to the drill (s) for inputting the Sealing material into the borehole and by a blocking device for locking the carriage during drilling and entering the sealing material.
The invention is explained in more detail below on the basis of a preferred exemplary embodiment of the device for carrying out the method, which is illustrated in the drawings; 1 schematically shows a cross section through a pipeline with the device located therein at the beginning of the method, FIG. 2 shows a phase in the implementation of the method, FIG. 3 shows a longitudinal section through the pipeline with the device arranged in the same, with its Control center is located above the shaft leading to the pipeline, Fig. 4 is a longitudinal view, partly in section, of the device part of the device, and Fig. 5 is a greatly simplified front view of this device part, for the purpose of showing the cylinder-piston unit for limited rotatability of the hollow shaft, Fig. 6 is an end view a device for filling the pipeline, and Fig.
7 shows a longitudinal section through this device along the line VII-VII in FIG. 6.
Fig. L shows a pipeline --1--, which runs in the ground or soil --2--, and in which the device for sealing the pipeline --1-- is shown in a highly simplified manner; only those parts are shown here that are necessary for an immediate understanding of the method that is now to be explained.
At some point, the pipeline-1-has one or more leaky points, one of which is shown in a greatly enlarged form and is designated by --3- and which are now to be sealed off by the method according to the invention. For this purpose, the device, which comprises a carriage --4-- on wheels --5--, is driven to the relevant point along the pipeline-1-. The device also contains four drill heads --6--, which are also guided in a manner to be shown on radially projecting rods --7--. The rods --7-are mounted on a hollow shaft --8--. Each drill head --6-- is also assigned an arcuate sealing plate --9--, which can be moved radially with the drill head --6--.
If the damaged point is --3-- or if these points have been reached (as mentioned, they usually lie in the area of a socket connection and thus practically in a plane perpendicular to the pipe axis, i.e. in the plane of the drawing), the drill heads --6-- become radial extended. The drills --10-- now drill through the pipe wall --11-- through a radial borehole --12-- until they push into the ground --2--, u. between either the damaged areas - or at least in the vicinity. When the drill holes --12-- have been drilled, the shielding plates-9-have reached the pipe wall-11-and lie on the inside so that they form a closed ring, as can be seen in FIG. 2.
In order to be able to carry out the drilling process stably, an upper and a lower pressure plate-13, 14-are provided as a blocking device, which can be carried out by means of corresponding hydraulic cylinders - 15, 16 - until, thanks to their curved surface, they come into contact with the pipe -
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--11-- rich in investment --2-- pressed. The sealing material penetrates into the ground --2-- and spreads around every pipe hole --12-- in all directions. It is preferably designed in such a way that it solidifies after a short time, possibly with connection to the ground.
A plastic gel is particularly suitable for this purpose. The solidified sealing material forms a mushroom-shaped seal --18-- around each borehole --12--. The damaged areas --3-- are sealed.
You can now see the meaning of the sealing shields --9--. If these were not available, most of the sealing material would run back through the borehole --12-- due to the high pressure and splash inside the pipe.
However, it cannot be determined whether the seals --18-- have spread so that they form a coherent sealing jacket around the entire circumference of the pipe. If this is not the case, as shown in Fig. 1, there is a risk, especially at the connection points of the pipes, that the meteor water in the ground --2-- begins to infiltrate the seals --18-- at their edges , so that it can finally reach the damaged point --3--. For safety reasons, therefore, a number of holes are drilled again, which come to lie between those already drilled; they are not shown in FIG. 2.
For this purpose, the drill bits --10-- are withdrawn from the first drill holes --12-- and then pivoted in a plane vertical to the pipe axis, i.e. in the drawing plane, by a limited angular range by rotating the hollow shaft --8--. The angular range is expediently 450. Now the further holes can be drilled, through which sealing material is then pressed in the same way. The newly formed seals then grow together with the existing ones to form a ring that ensures complete sealing.
It can be seen from this that the great advantage of the method according to the invention is above all that the sealing material is not on the inside of the damaged pipe
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it had to be very well connected to the pipeline in order not to be detached by the water pressure.
Fig. 3 shows the use of the device. The pipeline-l-is shown in longitudinal section and has at one point a control shaft --19-- leading to the surface of the soil --2--. This allows the entire device to be lowered. First, a small car --20-- is lowered, which carries a television camera --21-- and a light source, not shown. This is followed by the device part of the device with the
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now connected by a coupling --22--.
Because the pipeline cannot be walked on due to its small diameter, the entire sealing process, i.e. moving to the damaged areas, drilling and injecting the sealing material must be carried out remotely. Hydraulic drives are preferred because of the moisture (the sealing can sometimes be carried out even if some water still flows through the pipeline); only for the lighting and the TV camera --21-- an electrical cable --23-- is required. Remote control is from a vehicle --24-- that has brought the device in place; inside this contains a television monitor, a hydraulic pressure generation group and a control panel.
These systems are designated as a total of --25-- and connected by hoses --26-- to the device in the pipeline-l-. The hoses --26-- must of course be long enough to allow operation over a longer piece of pipe. It is advisable to provide only two hoses --26-- and to provide appropriate valves on the device part through which the hydraulic medium can be used as required
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