BESCHREIBUNG
Das vorliegend beschriebene Verfahren betrifft das Vakuumtränken eines Mehrschichtenschlauches mit einem Photopolymer-Harz und das Aushärten des harzgetränkten Schlauches in einer Wasserleitung zwecks unterbrechungsfreier und gleichförmiger Ausbesserung derselben.
Die ökologischen Probleme, welche durch Undichtheiten in verlegten Wasserleitungen entstehen können, sind bekannt. Zugleich werden auch die gesetzlichen Vorschriften in diesem Gebiet immer zwingender (Verursacherhaftung). Es ist daher kaum erstaunlich, wenn sofort eine Anzahl Patentanmeldungen zu diesem Gebiet eingereicht werden.
Eine wichtige Technologie im genannten Gebiet beruht auf dem Einlegen eines mit Reaktivharz getränkten textilen Schlauches in die defekte Leitung und, nach Anpressen des Schlauches an die Innenwand, auf dem Aushärten des Schlauches.
Im EP-Gesuch, Anmeldung Nr. 86 810 615, werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sanierung von verlegten Rohrleitungen gelehrt und beansprucht. Die mehrlagigen Ausbesserungsschläuche werden über Rollen bei Normaldruck durch eine Wanne geführt, sie sollen darin mit Reaktivharz getränkt werden. Nach Verlegen des getränkten Schlauches in die auszubessernde Leitung wird er unter Druck gesetzt und mittels di rekter UV-Bestrahlung oder mittels einer Durchlaufvorrichtung, die energiereiche Strahlung abgibt, ausgehärtet. Dem Einbringen des Schlauches wird besondere Achtung geschenkt, dieser Verfahrensschritt kann gemäss dem hier besprochenen EP-Gesuch auf mindestens zwei verschiedene Arten ausgeführt werden.
Der Auswahl der dabei wirklich relevanten Verfahrensschritte, d.h. der genügend gleichmässigen Tränkung des Schlauches und der gleichförmigen Aushärtung des Harzes unter Temperaturkontrolle zur Erreichung einer qualitativ einwandfreien Ausbesserung, wird in dieser Schrift keine spezielle Beachtung zuteil.
In der FR-Patentanmeldung Nr. 75 01 834 (Ver. Nr.
2 258 581) wird ein Verfahren zum Einbringen eines flexiblen Schlauches zur Abdichtung von verlegten Gasleitungen gelehrt.
Der flexible, gasdichte Schlauch wird oben mittels Leim an die obere Innenseite der Leitung geklebt. Eine Imprägnierung des gesamten Schlauches und auch eine Aushärtung des Schlauches an der Innenwand der Leitung finden nicht statt. Der eingezogene flexible Kunststoffschlauch wird anscheinend durch den Gasdruck an die Leitung angepresst.
Die FR-Patentanmeldung 83 03 991 (Ver. Nr. 2 542 416) beschreibt und beansprucht einen speziellen, mehrlagigen, dichten Schlauch zur Ausbesserung von bestehenden Leitungen. Eine Lage des Schlauches enthält eine thermisch polymerisierbare Masse und eine andere elektrisch leitende Fasern oder Gewebe.
Nach dem Einbringen des flexiblen Schlauches in die Leitung wird derselbe aufgeblasen, die elektrisch leitende Lage mit Strom beschickt und so die Polymerisation, d.h. die Versteifung der Schlauchwand herbeigeführt. Der Schlauch liegt üblicherweise nicht an der Leitungsinnenseite an; die Undichtheit muss speziell abgedichtet werden. Diese von Schlauchaufbau und Betriebssystem her doch wesentlich aufwendige Methode schafft, innerhalb einer bestehenden, eine eigentlich neue Leitung; die kann auch nicht nur auf einen beliebigen Leitungsabschnitt beschränkt angewendet werden.
Dem Verfahren gemäss EP-Gesuch, Ver. Nr. 0 082 212, liegt ein Schlauch, der unter Luftdruckeinwirkung in eine auszubessernde Leitung eingestülpt wird, zugrunde. Der Schlauch weist eine Filzlage auf, die beim Umstülpvorgang evakuiert wird. Am gleichen Ort liegt - vor dem Schlauch in Bewegungs richtung - die Harzmasse für die gesamte Tränkung und Belegung vor und es wird ständig Harz in die evakuierte Filzmasse eingezogen, und auch in dem Rand zwischen Schlauch und Leitung gepresst. Die Filzlage enthält den Katalysator zur Beschleunigung der Aushärtung des Harzes.
Dieses Verfahren scheint vor allem für senkrechte Leitungen zur Ausbesserung von unten nach oben geeignet und die Kontrolle in situ der Filztränkung ohne direkte Einsichtmöglichkeit und bei an sich voneinander unabhängigen Einstülpgeschwindigkeit des Schlauches und Evakuierungsleistung am Filz führt anscheinend zu keinen Schwierigkeiten.
Schliesslich lehrt und beschreibt das EP-Gesuch, Ver. Nr.
0 168 053, ein Verfahren zur Aushärtung eines in eine Leitung eingestülpten Schlauches, der in einer Filzlage eine photopolymerisierbare Harzmasse enthält. Am inneren Ende des eingestülpten und aufgeblasenen oder mit Wasser gefüllten Schlauches befindet sich eine Rolle, an der ein Zug für Belichtungsvorrichtungen befestigt wird. Wesentlich scheint die wasserdichte Ausführung der Belichtungsvorrichtung zu sein.
Keine der genannten Schriften lehrt oder legt nahe die wesentliche Kombination der kontrollierten, getrennten Tränkung des Ausbesserungsschlauches und der mehrmaligen, gleichmässigen Aushärtungsbestrahlung unter Temperaturkontrolle.
Gemäss den Einsichten der Verantwortlichen für diese Erfindung sind es aber diese beiden Verfahrensschritte, die für den anwendungsmässigen Erfolg des neuen Verfahrens verantwortlich sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Vakuumtränken eines Mehrlagenschlauches mit Photopolymer-Harz und zur Aushärtung des Harzes im Schlauch in einer Leitung zwecks unterbrechungsfreier und gleichförmiger Ausbesserung derselben ist im vorangestellten Patentanspruch 1 charakterisiert.
Beim genannten Verfahren kann der Druckausgleich gleichzeitig mit dem Beschicken des Behälters mit dem Harz, jedoch ohne Luftzutritt zum Schlauchwickel geschaffen werden. Es ist auch möglich, nach dem Erzeugen des Unterdruckes im Behälter den Schlauchwickel abzuwickeln und das Schlauchende durch eine Unterdrucksicherung in eine das Photopolymer Harz enthaltende Wanne zu führen, worauf wie oben weiter verfahren wird.
Das genannte photopolymerisierbare Harz ist vorteilhafterweise ein Polyesterharz, welches bei der Uv-induzierten Aushärtung mehrheitlich nach Polykondensationsmechanismen aushärtet.
Die maximale Temperatur in der Leitung an der Aushärtestelle sollte 900 C nicht übersteigen.
In den ebenfalls vorangestellten Patentansprüchen 7 und 8 sind zwei Vorrichtungen zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens charakterisiert.
Das erfindungsgemässe Verfahren beruht also vor allem auf der Kombination der beiden optimierten Verfahrensschritte der Vakuumtränkung des Schlauchvlieses und der Aushärtung desselben unter kontrollierten Bedingungen, vor allem unter Beachtung einer maximalen Temperatur. Erst dadurch wird, gemäss Erkenntnissen der Erfinder, die unterbrechungsfreie und gleichförmige Innenausbesserung der Leitung ermöglicht. Die Temperaturkontrolle kann dabei mittels verschiedener, unter anderen kombinierter Methoden erfolgen:
Da das auszubessernde Rohrstück unter Druck steht, kann die Temperatur der austretenden Luft kontrolliert werden.
Falls das Rohr freiliegt, kann (zudem) die Temperatur an der Rohraussenwand an der bestrahlten Stelle gemessen werden.
Die Bestrahlungsvorrichtung kann mit einer handelsüblichen Temperatursonde ausgerüstet werden, deren Signal gegebenfalls mit der Zug- oder Positionierleine zum Anzeigegerät herausführt wird.
Wichtig ist hierzu auch folgendes: Vor der Aufnahme einer eigentlichen Revision sind oft Vorbereitungsarbeiten, gegebenenfalls an einem gleichen, jedoch freiliegenden Rohr, auszuführen. Dabei können in Kleinversuchen die Temperaturen bei gegebener Harzzusammensetzung, Harzschichtdicke, Durchlaufgeschwindigkeit, Wärmeableitung usw. genügend genau vorausbestimmt werden. Diese Temperaturen werden dann während der eigentlichen Revision durch die genannten Parameter bestimmt.
Als Illustration des erfindungsgemässen Verfahrens wird nun die Revision einer verlegten Abwasserleitung aus Gussei senröhren, ¯; 40 cm, kurz beschrieben.
Vorerst wurden dazu Versuche an einem 8 m langen PVC Rohr des gleichen Innendurchmessers durchgeführt. Ein Schlauch von ca. 9 m Länge mit einer Innenlage aus PVC-Folie (0,3 mm; verschweisst), einer mittleren Lage aus Kunststoffvlies (ca. 8 mm dick; verklebt) und einer Aussenlage aus grossgelochter PVC-Folie (0,5 mm, verschweisst) wurde hergestellt und aufgewickelt. Der Wickel wurde in einen 80-1-Autoklaven gege- ben, auf dem, als Aufsatz, der Harzbehälter (ca. 30 1) befestigt war. Der Harzbehälter war über eine 2' ' -Leitung mit dem Autoklaven verbunden. In dieser Verbindungsleitung befanden sich ein Absperr-Kugelventil und eine Absaugleitung auf einer Vakuumpumpe. Der Autoklav wurde auf einen Unterdruck von ca. 0,4 atm ausgepumpt und etwa 10 min lang auf diesem Druck gehalten.
Nach Absperren der Pumpenleitung wurde der Kugelhahn zum Harzbehälter langsam geöffnet. Nachdem das Harz (ein handelsübliches, mittels UV polymerisierbares Polyesterharz) in den Autoklaven geflossen war, verblieb ein Rest davon auf dem Boden des Harzbehälters. Der Schlauch war also ohne Luftzutritt mit dem Harz getränkt worden. Nach einigen Minuten wurde der Behälter geöffnet, und der Schlauch wurde durch eine Rollenpresse abgequetscht.
Das eine Ende des getränkten Schlauches wurde nun auf einer runden Halteplatte befestigt. Diese war mit Luftdurchtrittsstutzen und zentraler, abgedichteter Leinendurchführung versehen. Nach dem Einziehen des Schlauches (am freien Ende) in die Leitung wurde die Bestrahlungsvorrichtung eingeführt und der Schlauch auch am zweiten Ende auf eine Befestigungsplatte (packer) aufgezogen, am Leitungsende festgemacht und aufgeblasen. Mittels der Zugleine wurde die Bestrahlungsvorrichtung, die auf Rädern lief, zum einen Ende der Leitung gebracht und von dort an der Bewegungsleitung (die zugleich auch das Elektrokabel war) mit einer Geschwindigkeit von ca. 3 m/min zum anderen Leitungsende bewegt. Dies wurde 3 mal wiederholt.
Die Temperatur der Leitungsaussenwand stieg dabei nirgends über 60 C. Berechnet wurde eine maximale Temperatur von abbindendem Harz von 85 C. Diese Temperatur würde im verlegten Gusseisenrohr (bei gleichen Verfahrensparameter) also jedenfalls tiefer liegen.
Nach Abbruch der Ausbesserungsvorrichtung ergab die Inspektion der Innenwand der Leitung eine genügend gleichmässi- ge Beschichtung mit festem Harz, das rundherum durchgehend abgehärtet war. Es konnten vor allem keine Vliesteile herausgelöst werden (ungenügende Tränkung), und die Harzschicht war in der Sohle der Leitung einwandfrei ausgehärtet und wies keine Fahrrinne auf.
Schliesslich seien noch kurz zwei Ausführungen der Vorrichtung zur erfindungsgemässen Vakuumtränkung des Schlauches mit Harz anhand der beiliegenden schematischen Darstellung derselben beschrieben:
Die beigelegten Figuren 1 und 2 zeigen Tränkungsanlagen zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens, die Figur 3 3 schematisiert den Aushärtungsvorgang.
Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung mit Druckbehälter 1.1, mit der Verbindungsleitung 1.2, in welcher das Absperrventil 1.3 und die Abzweigungsleitung 1.6 zur Vakuumpumpe angebracht sind. In der Leitung zur Pumpe befinden sich ein weiteres Absperrventil 1.5 und der Manometer 1.4.
Die Vorrichtung gemäss Figur 2 weist ebenfalls einen Druckbehälter 2.1 auf. Auf dem Deckel desselben ist die Unterdrucksicherung 2.2, in Form eines Steigrohres als umgekehrtes U, befestigt. Im aufsteigenden Schenkel ist die Vakuumleitung 2.7 mit Absperrventil 2.8 vorgesehen. Die Unterdrucksicherung endet mit ihrem zweiten Schenkel in der Wanne 2.3 mit dem Harzbad 2.4. In der Wanne sind zwei Umlenkrollen 2.5 und 2.6 vorgesehen.
Die Steuerung und Funktion der Bestrahlungsvorrichtung im ausgelegten Rohr sind in der Figur 3 schematisch dargestellt.
Im verlegten Rohr 10 ist der harzgetränkte Mehrlagenschlauch 11 eingebracht und aufgeblasen. An dessen Enden erlauben die Packer 9 bzw. 14 das Halten des Überdruckes und das Durchführen der Betriebsleitungen für den Bestrahlungsap- parat 12 mit der Uv-Lichtquelle 13. Die Umlenkrollen für die genannten Betriebsleitungen sind mit 15 bezeichnet. Der elektrisch betriebene Kompressor 8 fördert über die Leitung 7 die zum Aufblasen des Schlauches 11 notwendige Druckluft.
DESCRIPTION
The method described here relates to the vacuum impregnation of a multilayer hose with a photopolymer resin and the curing of the resin-impregnated hose in a water pipe for the purpose of uninterrupted and uniform repair thereof.
The ecological problems that can arise from leaks in installed water pipes are known. At the same time, the legal regulations in this area are becoming more and more mandatory (liability for polluters). It is therefore hardly surprising that a number of patent applications in this area are filed immediately.
An important technology in the area mentioned is based on inserting a textile hose impregnated with reactive resin into the defective line and, after pressing the hose against the inner wall, on curing the hose.
In EP application, application no. 86 810 615, a method and a device for the renovation of installed pipelines are taught and claimed. The multi-layer repair hoses are fed through rollers at normal pressure through a trough; they are to be soaked in reactive resin. After laying the soaked hose in the line to be repaired, it is pressurized and cured by means of direct UV radiation or by means of a continuous device which emits high-energy radiation. Particular attention is paid to the insertion of the hose, this process step can be carried out in at least two different ways in accordance with the EP application discussed here.
The selection of the really relevant process steps, i.e. In this document, no special attention is given to the sufficiently uniform impregnation of the hose and the uniform hardening of the resin under temperature control to achieve a qualitatively perfect repair.
In FR patent application No. 75 01 834 (Ver.
2 258 581) teaches a method of inserting a flexible hose for sealing installed gas lines.
The flexible, gas-tight hose is glued to the top inside of the pipe using glue. The entire hose is not impregnated, nor is the hose hardened on the inner wall of the line. The retracted flexible plastic hose is apparently pressed against the line by the gas pressure.
The FR patent application 83 03 991 (Ver. No. 2 542 416) describes and claims a special, multi-layer, tight hose for the repair of existing lines. One layer of the tube contains a thermally polymerizable mass and another electrically conductive fiber or fabric.
After the flexible hose has been introduced into the line, it is inflated, the electrically conductive layer is supplied with current and the polymerization, i.e. stiffened the hose wall. The hose is usually not on the inside of the line; the leak must be specially sealed. This method, which is essentially complex in terms of hose construction and operating system, creates an actually new line within an existing one; it cannot be applied to just any line section.
The procedure according to EP application, Ver. No. 0 082 212, is based on a hose that is inserted into a line to be repaired under the influence of air pressure. The hose has a layer of felt that is evacuated during the everting process. At the same place - in front of the hose in the direction of movement - there is the resin mass for the entire impregnation and covering and resin is constantly drawn into the evacuated felt mass and also pressed into the edge between the hose and the line. The felt layer contains the catalyst to accelerate the curing of the resin.
This method seems to be particularly suitable for vertical lines for repair from bottom to top and the control of the impregnation of the felt in situ without direct inspection and with an independent insertion speed of the hose and evacuation performance on the felt apparently does not lead to any difficulties.
Finally teaches and describes the EP application, Ver. No.
0 168 053, a method for curing a hose which is turned into a line and which contains a photopolymerizable resin composition in a felt layer. At the inner end of the tubing that has been inserted and inflated or filled with water, there is a roller to which a cable for exposure devices is attached. The waterproof design of the exposure device seems to be essential.
None of the cited documents teaches or suggests the essential combination of the controlled, separate impregnation of the repair hose and the repeated, uniform curing radiation under temperature control.
According to the insights of those responsible for this invention, it is these two process steps that are responsible for the application success of the new process.
The inventive method for vacuum impregnation of a multi-layer hose with photopolymer resin and for curing the resin in the hose in a line for the purpose of uninterrupted and uniform repair of the same is characterized in the preceding claim 1.
In the method mentioned, the pressure equalization can be created simultaneously with the loading of the container with the resin, but without air access to the hose wrap. It is also possible, after generating the negative pressure in the container, to unwind the hose wrap and to guide the end of the hose through a vacuum safety device into a trough containing the photopolymer resin, which is followed as above.
The photopolymerizable resin mentioned is advantageously a polyester resin which in the case of UV-induced curing mostly cures according to polycondensation mechanisms.
The maximum temperature in the line at the curing point should not exceed 900 C.
Claims 7 and 8, which are also preceded, characterize two devices for carrying out the method according to the invention.
The method according to the invention is therefore based above all on the combination of the two optimized method steps of vacuum impregnation of the tubular fleece and curing it under controlled conditions, above all taking into account a maximum temperature. Only in this way, according to the inventors' findings, is the uninterrupted and uniform interior repair of the line made possible. The temperature control can be carried out using various, among other combined methods:
Since the pipe section to be repaired is under pressure, the temperature of the escaping air can be controlled.
If the tube is exposed, the temperature on the outer wall of the tube can be measured at the irradiated point.
The irradiation device can be equipped with a commercially available temperature probe, the signal of which is optionally led out to the display device with the pulling or positioning line.
The following is also important here: Before starting an actual revision, preparatory work must often be carried out, possibly on the same, but exposed pipe. In small tests, the temperatures for a given resin composition, resin layer thickness, throughput speed, heat dissipation, etc. can be determined with sufficient accuracy. These temperatures are then determined by the parameters mentioned during the actual revision.
As an illustration of the method according to the invention, the revision of a laid sewage pipe from cast iron pipes will now be carried out, ¯; 40 cm, briefly described.
For the time being, tests were carried out on an 8 m long PVC pipe of the same inner diameter. A tube of approx. 9 m in length with an inner layer of PVC film (0.3 mm; welded), a middle layer of plastic fleece (approx. 8 mm thick; glued) and an outer layer of large-perforated PVC film (0.5 mm, welded) was manufactured and wound up. The wrap was placed in an 80-1 autoclave, on which the resin container (approx. 30 l) was attached as an attachment. The resin container was connected to the autoclave via a 2 '' line. In this connecting line there was a shut-off ball valve and a suction line on a vacuum pump. The autoclave was pumped out to a negative pressure of approximately 0.4 atm and held at this pressure for approximately 10 minutes.
After the pump line was shut off, the ball valve to the resin tank was slowly opened. After the resin (a commercially available UV polymerizable polyester resin) flowed into the autoclave, a remainder remained on the bottom of the resin container. The hose was soaked with the resin without air. After a few minutes the container was opened and the tube was squeezed off by a roller press.
One end of the soaked hose was now attached to a round holding plate. This was provided with air passage sockets and a central, sealed line duct. After pulling the tube (at the free end) into the line, the radiation device was inserted and the tube was also pulled onto a fastening plate (packer) at the second end, fastened at the end of the line and inflated. By means of the pull line, the irradiation device, which ran on wheels, was brought to one end of the line and from there to the movement line (which was also the electrical cable) moved to the other end of the line at a speed of approx. 3 m / min. This was repeated 3 times.
The temperature of the outer wall of the pipe never rose above 60 C. A maximum temperature of setting resin of 85 C. was calculated. This temperature would therefore be lower in the cast iron pipe (with the same process parameters).
After the repair device had been broken off, inspection of the inner wall of the line revealed a sufficiently uniform coating with solid resin, which had been completely hardened all around. Above all, no fleece parts could be removed (insufficient impregnation), and the resin layer in the bottom of the pipe was perfectly cured and had no fairway.
Finally, two versions of the device for vacuum impregnation of the hose with resin according to the invention are briefly described with the aid of the attached schematic illustration:
The attached FIGS. 1 and 2 show impregnation systems for carrying out the method according to the invention, and FIGS. 3 3 schematically illustrate the curing process.
1 shows a device with a pressure vessel 1.1, with the connecting line 1.2, in which the shut-off valve 1.3 and the branch line 1.6 are attached to the vacuum pump. There is another shut-off valve 1.5 and the pressure gauge 1.4 in the line to the pump.
The device according to FIG. 2 also has a pressure container 2.1. The vacuum safety device 2.2, in the form of a riser pipe as an inverted U, is attached to the cover of the same. The vacuum line 2.7 with shut-off valve 2.8 is provided in the ascending leg. The vacuum protection ends with its second leg in the tub 2.3 with the resin bath 2.4. Two deflection rollers 2.5 and 2.6 are provided in the tub.
The control and function of the radiation device in the designed tube are shown schematically in FIG.
The resin-impregnated multi-layer hose 11 is introduced and inflated in the laid pipe 10. At its ends, the packers 9 and 14 allow the overpressure to be maintained and the operating lines for the irradiation apparatus 12 to be carried out with the UV light source 13. The deflection rollers for the mentioned operating lines are designated by 15. The electrically operated compressor 8 conveys the compressed air required for inflating the hose 11 via the line 7.