DE102007038197A1

DE102007038197A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Sanieren von Rohrleitungen

Info

Publication number: DE102007038197A1
Application number: DE102007038197A
Authority: DE
Inventors: Christian Noll; Herbert Wind
Original assignee: Brandenburger Patentverwertungs GbR
Current assignee: Brandenburger Patentverwertungs GbR
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2009-02-19
Also published as: WO2009021644A3; WO2009021644A2; EP2191187B1; EP2191187A2; ATE554332T1

Abstract

Ein Verfahren zum Sanieren von Rohrleitungen durch Einführen eines Faserschlauches, der mit einem lichthärtbaren Reaktionsharz getränkt ist, in die Rohrleitung und Härten des Harzes, indem Licht emittierende Dioden (2) durch die Rohrleitung gezogen werden, die an der Umfangsoberfläche eines rohrförmigen oder spiralförmigen Trägers (1) angeordnet sind, zeichnet sich dadurch aus, dass die Dioden (2) auf dem rohrförmigen oder spiralförmigen Träger (1) in mehreren parallelen ringförmigen oder wendelartigen Bereichen (3) angeordnet sind, wobei die Dioden (2) auf den jeweils benachbarten Bereichen (3) horizontal oder umfänglich gegeneinander versetzt sind. Eine zugehörige Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst einen rohrförmigen oder spiralförmigen Träger (1) mit einer Vielzahl von darauf angeordneten UV-Licht emittierenden Dioden (2), welcher durch einen zu strahlenden Hohlraum hindurchführbar ist. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Dioden (2) auf dem Träger (1) in mehreren parallelen ringförmigen oder wendelartigen umfänglichen Bereichen (3) angeordnet sind und dass die benachbarten Dioden (2) zweier aneinander angrenzender Bereiche (3) in Längsrichtung des Trägers (1) betrachtet wechselweise umfänglich zueinander versetzt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sanieren von Rohrleitungen durch Einführen eines Faserschlauches, der mit einem lichthärtbaren Reaktionsharz getränkt ist, in die Rohrleitung und Härten des Harzes durch energiereiche Strahlung von Licht emittierenden Dioden gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 7.
Ein besonders elegantes Verfahren zur Sanierung von erdverlegten Rohrleitungen besteht darin, einen flexiblen, mit lichthärtbarem Harz getränkten Faserschlauch in das Rohr einzuführen, diesen dort zu expandieren und danach das Harz durch Bestrahlen mit UV-Licht auszuhärten. Ein derartiges Verfahren ist z. B. in EP-A 122 246 und EP-A 1 262 708 beschrieben.
Ein Problem bei der Härtung mit UV-Lampen ist es, dass diese eine verhältnismäßig große Wärmemenge entwickeln, so dass durch die dadurch entstehende hohe Temperatur insbesondere bei kleinen Rohrdurchmessern die an der Innenseite des Faserschlauches angebrachte Schutzfolie aus Kunststoff geschädigt werden kann. Bei sehr großen Rohrdurchmessern müssen verhältnismäßig dicke Faserschläuche eingeführt werden, wobei dann zusätzlich zu der Härtung durch UV-Bestrahlung noch eine Peroxidhärtung notwendig wird, um eine vollständige Durchhärtung zu erreichen.
In der EP-A 1 591 470 wird daher vorgeschlagen, bei der Sanierung von Rohrleitungen den lichthärtbaren Folienschlauch durch energiereiche Strahlung von Licht emittierenden Dioden (LEDs) zu härten. Diese LEDs erzeugen ein kaltes Licht, so dass bei der Bestrahlung nur geringe Wärmemengen abgegeben werden. Ein weiterer Vorteil von LEDs besteht darin, dass sich die Wellenlänge des von den LED-Lichtquellen erzeugten Lichts im Gegensatz zu UV-Gasentladungslampen exakt auf die für die Zersetzung der im lichthärtbaren Harz enthaltenen Photoinitiatoren benötigten Wellenlängen einstellen lässt. Außerdem ist die Strahlungseffizienz wesentlich höher als bei UV-Lichtquellen.
Das Verfahren zum Sanieren von Rohrleitungen, z. B. von erdverlegten Abwasserkanälen und von Druckrohren für Wasser, Öl und Gas, unter Einsatz der Lichthärtung ist als solches somit an sich bekannt und z. B. in den genannten Druckschriften beschrieben.
In einer Veröffentlichung in „bi UmweltBau 3/07" ist eine technische Ausführung der LED-Härtung von mit lichthärtbarem Harz getränkten Faserschläuchen beschrieben. Danach sind auf einen Träger mit achteckigem Querschnitt acht ringförmig nebeneinander angeordnete Dioden montiert. Diese Anordnung weist das Problem auf, dass durch die acht Dioden nicht alle Bereiche des Faserschlauches gleichmäßig gehärtet werden, da die LEDs nur einen geringen Streuwinkel besitzen, und zudem beim Ausfall einer einzigen Diode der Stromfluss und damit die gesamte Härtung unterbrochen wird, da die einzelnen Dioden offenbar elektrisch hintereinander geschaltet sind.
Licht emittierende Dioden (LEDs) sind somit ebenfalls bekannt und z. B. in der EP-A 1591 470 und in den dort zitierten Veröffentlichungen beschrieben. Geeignet sind auch organische Licht emittierende Dioden OLED auf Basis von organischen, halbleitenden Polymeren.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein technisch brauchbares Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zur Härtung von mit lichthärtbarem Harz getränkten Faserschläuchen bei der Sanierung von Rohrleitungen bereitzustellen, welche die zuvor beschriebenen Unzulänglichkeiten des Standes der Technik vermeiden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie eine Vorrichtung mit den Mermalen der Ansprüche 1 und 7 gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden hierzu auf einem rohrförmigen bzw. spiralförmigem Träger Dioden in mehreren parallelen Bereichen angeordnet. Dabei sind die Dioden in den jeweiligen benachbarten Bereichen bevorzugt horizontal gegeneinander versetzt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass sich die Streuwinkel der einzelnen, in den ringförmigen bzw. spiralförmigen Bereichen angebrachten Dioden überlappen, wodurch eine gleichmäßige Aushärtung des Faserschlauches gewährleistet wird.
In entsprechender Weise umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens einen rohrförmigen oder spiralförmigen Träger mit einer Vielzahl von darauf angeordneten Licht emittierenden Dioden, welcher z. B. mit Hilfe von Rädern durch eine zu bestrahlende Rohrleitung hindurch geführt werden kann. Die Dioden sind hierbei auf dem Träger erfindungsgemäß in mehreren parallelen ringförmigen oder wendelartigen umfänglichen Bereichen in der Weise angeordnet, dass die benachbarten Dioden zweier aneinander angrenzender Bereiche in Längsrichtung des Trägers betrachtet wechselweise umfänglich zueinander versetzt sind. Der Versatz zwischen zwei benachbarten ringförmigen oder wendelartigen Bereichen beträgt hierbei bevorzugt die Hälfte des Diodendurchmessers.
Der Durchmesser der rohrförmigen bzw. spiralförmigen Träger richtet sich nach dem Durchmesser der zu sanierenden Rohrleitungen. Er kann bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zwischen 1 und 200 cm, vorzugsweise zwischen 5 und 150 cm liegen.
Die Zahl der Dioden auf einem Bereich richtet sich nach dem Durchmesser der Rohrleitungen. Sie ist bevorzugter Weise wenigstens so groß, dass eine ausreichende Überlappung der Streuwinkel der Dioden gewährleistet ist. Auch die Anzahl der mit den Dioden besetzten Bereiche richtet sich bevorzugt nach dem Durchmesser der zu sanierenden Rohrleitungen, sowie nach der Wanddicke des mit dem lichthärtbaren Harz getränkten Faserschlauches. Sie kann z. B. zwischen 2 und 50, vorzugsweise zwischen 4 und 30 Dioden pro Bereich liegen. Insgesamt können somit z. B. mehrere tausend Dioden auf einem Träger sitzen. Der Abstand zwischen den Dioden und dem zu härtenden Faserschlauch kann je nach Intensität der von den Dioden ausgehenden Lichtstrahlung zwischen 1 und 50 cm, vorzugsweise 2 und 20 cm betragen, und kann in vorteilhafter Weise auch veränderbar sein.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Dioden in parallelen, senkrecht zur Mittelachse eines rohrförmigen Trägers ausgerichteten Bereichen angeordnet.
Besonders bevorzugt sind die Dioden dabei auf dem rohrförmigen Träger in einer Vielzahl von parallelen, in Längsrichtung zur Mittelachse des Trägers ausgerichteten Reihen angeordnet, wobei die Dioden innerhalb einer Reihe Lücken aufweisen, in welche die in dem darunter liegenden Bereich angebrachten Dioden so eingepasst sind, dass die Reihen mit jeweils um einen halben Diodendurchmesser gegeneinander versetzt sind. In diesem Fall ist es günstig, wenn die Dioden auf dem Bereich zumindest fast aneinander stoßen.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den ringförmigen Bereichen angeordneten Dioden,
2 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der der Träger spiralförmig ausgestaltet ist,
3 eine Querschnittansicht durch einen Träger nach 1 und 2, und
4 eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltung für die auf einem erfindungsgemäßen Träger angeordneten Dioden.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, umfasst eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einen Träger, der gemäß der Ausführungsform von 1 als ein zylindrischer oder rohrförmiger Träger 1, bzw. gemäß der Ausführungsform von 2 als ein spiralförmiger Träger 1' ausgestaltet ist.
Auf dem Träger 1 bzw. 1' sind eine Vielzahl von Leuchtdioden 2 – nachfolgend auch als Dioden bezeichnet – in Bereichen angeordnet, die bei der Ausführungsform von 1 als nebeneinander liegende ringförmige Bereiche 3, und bei der Ausführungsform von 2 als wendelartige Bereiche 3' ausgeschaltet sind.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung sind die Dioden in den ringförmigen Bereichen entlang von in Längsrichtung zur Mittelachse des Trägers 1 ausgerichteten Reihen 4 angeordnet. Der rohrförmige oder zylinderförmige Träger 1 ist vorzugsweise ein starres Rohr, z. B. aus Kunststoff oder Metall, wie Aluminium oder Kupfer.
Er kann aber auch aus einem flexiblen Material bestehen, z. B. aus Gummi oder einem gut biegsamen Kunststoff, wie z. B. Polypropylen oder Polyamid. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn in der zu sanierenden Rohrleitung Krümmungen vorliegen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des der Erfindung zu Grunde liegenden Gedankens kann der Träger auch aus rechteckigen Teilen zusammengesetzt sein, die miteinander gelenkig verbunden sind.
Bei einer weiteren, in 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind die Dioden 2 auf einem spiralförmigen Träger 1' angeordnet, wobei die Dioden 2 in den einzelnen benachbarten Windungen der wendelartigen Bereiche 3' des spiralförmigen Trägers 1' horizontal, d. h. in Längsrichtung des Trägers betrachtet wechselweise in Umfangsrichtung, gegeneinander versetzt sind. Auch hier kann die Spirale, bzw. der spiralförmige Träger oder Grundkörper 1' starr oder flexibel sein.
Spiralförmige Träger haben den Vorteil, dass der Durchmesser des Trägers durch Aufweiten der Spiralwindungen in Abhängigkeit vom Durchmesser der Rohrleitung veränderbar ist, wozu beispielsweise eine in den Figuren nicht näher gezeigte Verstelleinrichtung vorgesehen sein kann, die z. B. über in radialer Richtung pneumatisch oder mechanisch auseinanderfahrbare Arme auf die Innenseite des spiralförmigen Trägers oder Grundkörpers 1' wirkt, um diesen zu expandieren oder zusammen zu fahren.
Bei beiden in 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen ist es bevorzugt so, dass die einzelnen Dioden 2 – wie in 4 gezeigt – in jedem ringförmigen bzw. spiralförmigen Bereich 3, 3' elektrisch hintereinander (in Reihe), die einzelnen Bereiche hingegen jedoch elektrisch parallel zueinander geschaltet sind. Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass bei Ausfall einer Diode 2 zwar der Bereich 3, 3', in welchem diese angeordnet ist, ausfällt, der Stromfluss in den restlichen Bereichen aber nicht unterbrochen wird. Im einzelnen kann die elektrische Schaltung dabei beispielhaft wie nachfolgend beschriebenen und in 4 gezeigt ausgestaltet sein.
Als Dioden, mit welchen die energiereiche, für die Härtung von lichthärtbaren Harzen notwendige Lichtemission im UV-nahen Wellenlängenbereich von z. B. 450 bis 300 nm erzeugt werden kann, können beispielsweise in diesem Wellenlängenbereich emittierende Leuchtdioden (LEDs) zum Einsatz gelangen, die z. B. 20 mA Durchlassstrom benötigen. Dieser Strom bedingt eine Spannung U an der jeweiligen Diode 2 in Durchlassrichtung von etwa 2 bis 4 V. Schaltet man z. B. acht Dioden 2 für einen Bereich 3, 3' in Reihe, so beträgt die Summenspannung an den acht Dioden z. B. 16 bis 32 V. Zur Einstellung des Stroms auf 20 mA ist demgemäß bevorzugt ein Vorschaltwiderstand oder Vorwiderstand Rv von z. B. 100 Ohm sinnvoll. An ihm fällt bei dem gewählten Strom eine Spannung von 2 V ab. Somit muss in diesem Falle eine Speisespannung in Höhe von 18 bis 34 V angelegt werden.
Die Wirkung des Vorschaltwiderstands Rv wird sinnvoller Weise durch den Einsatz bekannter, zur Strombegrenzung üblicher Vorschaltgeräte realisiert.
Nach einem weiteren der Erfindung zu Grunde liegenden Gedanken werden die Diodenserien mehrerer Bereiche 3, 3' – wie im Schaltbild von 4 prinzipiell dargestellt – parallel geschaltet. Dabei sind mit 2 wieder die einzelnen Dioden und mit 3, 3' die parallel geschalteten Bereiche bezeichnet. Hierbei ist bevorzugt jedem Bereich ein eigener Vorschaltwiderstand Rv zugeordnet, wobei in 4 lediglich zwei Vorschaltwiderstände Rv1 und Rv2 beispielhaft gezeigt sind.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, bei den beiden Ausführungsformen von 1 und 2 den rohrförmigen bzw. spiralförmigen Träger 1, 1' von einer bevorzugt umfänglich geschlossenen rohrförmigen, gegebenenfalls flexiblen Abdeckhülle 5 aus transparentem, vorzugsweise temperaturbeständigem Material, z. B. aus Glas oder aus bei vorzugsweise mindestens 200°C beständigem, transparentem Kunststoff, zu umgeben.
Dadurch kann in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass die Dioden 2, z. B. durch Staub oder Feuchtigkeit verschmutzt werden, was andernfalls zu einem Kurzschluss, bzw. zu einem Leistungsabfall führen kann. Der Abstand zwischen der Innenseite der Abdeckhülle 5 und der Oberfläche der Dioden 2 ist bevorzugter Weise möglichst gering und kann z. B. 0,5 bis 2 mm betragen.
Zweckmäßigerweise sind die Dioden 2 im Material des Trägers 1, 1' etwas versenkt, wozu diese z. B. in entsprechenden Ausnehmungen 6 aufgenommen sein können, wie dies in 3 angedeutet ist. Darin sind wiederum mit 1, 1' der Träger, mit 2 die versenkten Dioden 2 und mit 5 die Abdeckhülle bezeichnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 122246 A [0002]
- EP 1262708 A [0002]
- EP 1591470 A [0004, 0007]

Claims

Verfahren zum Sanieren von Rohrleitungen durch Einführen eines Faserschlauches, der mit einem lichthärtbaren Reaktionsharz getränkt ist, in die Rohrleitung und Härten des Harzes, indem Licht emittierende Dioden (2) durch die Rohrleitung gezogen werden, die an der Umfangsoberfläche eines rohrförmigen oder spiralförmigen Trägers (1, 1') angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dioden (2) auf dem rohrförmigen oder spiralförmigen Träger (1, 1') in mehreren parallelen ringförmigen oder wendelartigen Bereichen (3, 3') angeordnet sind, wobei die Dioden (2) auf den jeweils benachbarten Bereichen (3, 3') horizontal oder umfänglich gegeneinander versetzt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) rohrförmig ausgestaltet ist, und dass die Dioden (2) in parallelen, senkrecht zur Mittelachse des rohrförmigen Trägers (1) ausgerichteten, ringförmigen Bereichen (3) angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dioden (2) auf dem rohrförmigen Träger (1) in einer Vielzahl von parallelen, in Längsrichtung zur Mittelachse des rohrförmigen Trägers ausgerichteten Reihen (4) angeordnet sind, wobei die Dioden (2) innerhalb einer Reihe (4) Lücken aufweisen, in welche die in einem dazu benachbart angeordneten Bereich (3) angeordneten Dioden (2) in der Weise eingepasst sind, dass die Reihen (4) um jeweils einen halben Diodendurchmesser gegeneinander versetzt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dioden (2) auf einem spiralförmigen Träger (1') angeordnet sind, wobei die Dioden in den einzelnen benachbarten Windungen der wendelartigen Bereiche (3') horizontal oder umfänglich gegeneinander versetzt sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem ringförmigen bzw. spiralförmigen Bereich (3, 3') die einzelnen Dioden (2) elektrisch hintereinander geschaltet und einzelnen Bereiche (3, 3') elektrisch parallel geschaltet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) von einer Abdeckhülle (5) aus transparentem, vorzugsweise temperaturbeständigem Material umgeben ist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen rohrförmigen oder spiralförmigen Träger (1, 1') mit einer Vielzahl von darauf angeordneten Licht emittierenden Dioden (2), welcher durch eine zu bestrahlende Rohrleitung hindurchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dioden (2) auf dem Träger (1, 1') in mehreren parallelen ringförmigen oder wendelartigen umfänglichen Bereichen (3, 3') angeordnet sind, und dass die benachbarten Dioden (2) zweier aneinander angrenzender Bereiche (3, 3') in Längsrichtung des Trägers (1, 1') betrachtet umfänglich zueinander versetzt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der umfängliche Versatz zwischen zwei benachbarten Bereichen (3, 3') im Wesentlichen dem halben Durchmesser einer Diode (2) entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dioden (2) auf einem spiralförmigen Träger (1') angeordnet sind, und dass eine Verstelleinrichtung vorgesehen ist, mit welcher der spiralförmige Träger (1') in radikaler Richtung auseinander- oder zusammenfahrbar ist.