DE102009025528A1

DE102009025528A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Reinigen von Rohren und Kanälen

Info

Publication number: DE102009025528A1
Application number: DE200910025528
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr. Rothenberger
Original assignee: Rothenberger AG
Current assignee: Rothenberger AG
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2010-12-30
Also published as: WO2010145737A3; DE112010002584A5; WO2010145737A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen von Rohren und Kanälen mittels Druckwasser und drehbaren Werkzeugen (11), mit einem Anschlussteil (2) für eine Druckwasserleitung, das ein Drehlager (5a) aufweist und das mit einem gegenüber dem Drehlager (5a) drehbaren Werkzeugkopf (6) versehen ist, der durch Rotationsdüsen in Drehung versetzbar ist. Zur Lösung der Aufgabe, innerhalb des Systems keine Energie durch absichtliche Verwirbelung und/oder Reibung zu vernichten und ggf. einen Druckschlauch mit oder ohne einer/eine Federwelle zu verwenden und trotzdem Verstopfungen aufbohren zu können, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Anschlussteil (2) mit Schubdüsen (3) und der Werkzeugkopf (6) an seinem Frontende mit einem Kupplungsteil (10) für die Befestigung von in Achsrichtung vorstehenden drehbaren Werkzeugen (11) versehen ist bzw. wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von Rohren und Kanälen mittels Druckwasser und drehbaren Werkzeugen, mit einem Anschlussteil für eine Druckwasserleitung, das ein Drehlager aufweist und das mit einem gegenüber dem Drehlager drehbaren Werkzeugkopf versehen ist, der durch Rotationsdüsen in Drehung versetzbar ist.
Durch die US-PS 3 370 599 ist es bekannt, am Ende einer Kombination aus einer Federwelle und einem darin geführten Druckschlauch verdrehfest einen Arbeitskopf für das Aufbrechen von Verunreinigungen in Abwasserleitungen anzuordnen, wie bespielsweise von eingedrungene Pflanzenwurzeln. Der Arbeitskopf besitzt ausser Rotationsmessern eine axial nach vorn gerichtete Reinigungsdüse und drei schräg nach hinten gerichtete Vorschubdüsen, die den Vorschub durch die Federwelle unterstützen sollen, aber wegen ihrer Anordnung in achsparallelen und radialen Ebenen keine Rotation unterstützen können. Der Druckschlauch und die Federwelle können aus etwa 30 m langen Abschnitten bestehen, die mittels Kupplungen zusammengesetzt werden. Die Vorratshaltung und der Antrieb bedingen eine Trommel mit einer sehr komplexen Kupplung für die Zufuhr von Druckwasser und einen Aufbau mit einem Rotationsantrieb auf einem Fahrzeuganhänger. Der wesentliche Unterschied des Erfindungsgegenstandes ist der, dass keine Federwelle mit Rotationskupplungen und keine Trommel benötigt werden, dass die Rotation des Arbeitskopfes aus schliesslich hydraulisch durch Düsen mit Rückstosskomponenten in Umfangsrichtung erfolgt und dass am Ende des Arbeitskopfes über eine Kupplung unterschiedliche Räumwerkzeuge befestigt werden können.
Durch die US-PS 5 933 903 ist eine ähnliche Anordnung mit einer Kombination aus Druckschlauch und Federwelle bekannt, bei der am vorderen Ende eines durch die Federwelle synchron angetriebenen Düsenkopfes ein auswechselbares Schneidwerkzeug und zwei dem Vorschub entgegen gerichtete Strahldüsen angeordnet sind, die das Aufbrechen der Verunreinigung und das Zurückspülen der Partikel begünstigen sollen.
Die vorstehenden Lösungen bedingen jedoch zwangsweise einen synchronen Antrieb von Federwelle und Düsenkopf, bei dem die Federwelle eine entscheidende Rolle spielt. Sie hat nämlich unvermeidbar die Wirkung eines Gewindes bzw. einer Schraube, deren Gänge durch ihre Rotation in die Rohrleitung und gegen deren Verunreinigung gepresst wird. Das ”Gegengewinde” bilden dabei ein komplexer Vorschubmechanismus an der Antriebsmaschine sowie Kanten und andere Unregelmässigkeiten innerhalb der Rohrleitung, an denen sich die Federwelle abstützt. Dies kann bis zum Bruch der Federwelle innerhalb der Rohrleitung führen, so dass eine Bedienungsperson den Lauf der Federwelle optisch und mechanisch durch Abtasten und Führen von Hand verfolgen muss.
Durch die EP 1 886 733 A1 ist es bei einer hydraulischen Reinigungsvorrichtung bekannt, eine Druckwasserleitung mit einem Düsenkörper zu verbinden, an dem mittels einer Welle ein drehbarer Düsenkopf gelagert ist, der an seinem Umfang mit Düsen versehen ist, deren schräg stehende Achsen Wasserstrahlen mit Kraftkomponenten in Umfangsrichtung erzeugen. Zur Reduzierung der Drehzahl ist dabei zwischen der Welle und dem Düsenkörper eine Reibungsbremse angeordnet, die aus mindestens zwei hydraulisch gegeneinander gepressten Ringen besteht. Dabei wird von der Aufgabe ausgegangen, die Drehzahl vom Flüssigkeitsdruck unabhängig zu machen. Die Wirkung soll u. a. auf einer Verwirbelung des Wassers beruhen, wobei natürlich zwangsläufig ein Teil der Strömungsenergie für die hydraulische Reinigung in Wärme umgesetzt und damit vernichtet wird. Dabei soll eine der Bremsscheiben sogar aus Keramik bestehen und aufgeraut sein. Der Druckbereich soll zwischen 50 und 300 bar liegen, und die Reibungsbremse soll auch eine Dichtfunktion besitzen. Mechanische Reinigungswerkzeuge sind hierbei nicht angesprochen, und ein Rückstosseffekt für den Düsenvorschub wird durch die Drosselwirkung der Bremsringe gleichfalls minimiert, und lediglich überschüssiges Druckwasser strömt durch Kanäle rückwärts ab. Auch über die Verwendung einer Federwelle findet sich kein Hinweis.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, bei denen keine Energie durch absichtliche Verwirbelung und/oder Reibung vernichtet wird, und die nicht auf einen mechanischen Antrieb durch eine Federwelle angewiesen sind, wobei es wahlweise möglich ist, einen Druckschlauch mit oder ohne eine Federwelle zu verwenden, und mit denen Verstopfungen aufgebrochen und ausgespült werden können wie z. B. Ablagerungen durch Bauabfälle aus Bindemitteln und durch Fugen eingedrungene Pflanzenwurzeln. Auch sollen die Rotationen des Räumwerkzeugs von ggf. eingesetzten Federwellen mechanisch entkoppelt werden, so dass es ggf. möglich ist, Verstopfungen durch Rotation ”auf der Stelle” zu zerstören.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs angegeben Vorrichtung erfindungsgemäss dadurch, dass das Anschlussteil mit Schubdüsen und der Werkzeugkopf an seinem Frontende mit einem Kupplungsteil für die Befestigung von in Achsrichtung vorstehenden drehbaren Werkzeugen versehen ist.
Es ist im Zuge weiterer Ausgestaltungen der Vorrichtung besonders vorteilhaft, wenn – entweder einzeln oder in Kombination-:

– das Anschlussteil einen Hohlaum besitzt, der spaltfrei mit einer Kupplung für die Anschlussleitung in Verbindung steht und von dem die Schubdüsen mit einer axialen Schubkomponente zum Vortrieb des Werkzeugs ausgehen,
– das Anschlussteil einen Rohrstutzen besitzt, auf dem drehbar ein Zwischenstück mit einer Ringkammer gelagert ist, in die Druckwasser aus dem Rohrstutzen einleitbar ist, und wenn von der Ringkammer Rotationsdüsen ausgehen, durch die das Zwischenstück in Drehung versetzbar ist,
– das Zwischenstück verdrehfest mit dem Werkzeugkopf verbunden ist,
– der Rohrstutzen über radiale Bohrungen mit der Ringkammer verbunden ist,
– das Zwischenstück durch einen Lagerring und eine Verschraubung drehbar auf dem Rohrstutzen gelagert ist,
– der Werkzeugkopf an seinem Frontende mit einem Kupplungsteil versehen ist,
– das Kupplungsteil einen T-förmigen Fortsatz für das radiale Aufschieben einer Führung am Werkzeug versehen ist, und/oder, wenn
– der Werkzeugkopt und das Zwischenstück eine trennbare Funktionseinheit bilden.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Reinigen von Rohren und Kanälen mittels Druckwasser und drehbaren Werkzeugen, wobei das Druckwasser über eine Druckwasserleitung einem Anschlussteil mit einem Drehlager zugeführt wird, und wobei auf einen gegenüber dem Drehlager drehbaren Werkzeugkopf ein Drehmoment übertragen wird.
Zur Lösung der gleichen Aufgabe und Erzielung der gleichen Vorteile ist ein solchen Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass Verunreinigungen in den Rohren und Kanälen mittels eines am Frontende des Werkzeugkopfes angebrachten Werkzeugs in Partikel zerlegt und mittels des Druckwassers weggespült werden, und dass das Werkzeug durch aus dem Anschlussteil mit einer axialen Kraftkomponente nach hinten austretendes Druckwasser weiter gegen die Verunreinigungen vorgeschoben wird.
Es ist im Zuge weiterer Ausgestaltungen des Verfahrens besonders vorteilhaft, wenn – entweder einzeln oder in Kombination-:

– das Druckwasser im Anschlussteil in einen Hohlaum eingeleitet wird, der spaltfrei mit der Kupplung für die Anschlussleitung in Verbindung steht, und von dem Hohlraum in die Schubdüsen eingeleitet wird, die eine axiale Schubkomponente zum Vortrieb des Werkzeugs (11) erzeugen,
– das Druckwasser aus dem Anschlussteil in einen Rohrstutzen eingeleitet und aus diesem einem Zwischenstück mit einer Ringkammer zugeführt und aus dieser Rotationsdüsen zugeführt wird, die das Zwischenstück in Drehung versetzen, und/oder, wenn
– das Druckwasser aus dem Rohrstutzen über radiale Bohrungen in die Ringkammer eingeleitet wird.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und dessen Wirkungsweisen und weitere Vorteile werden nachfolgend anhand der 1 und 2 näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Axialschnitt durch ein vollständiges Reinigungswerkzeug und
2 einen Radialschnitt entlang der Ebene E-E in 1 in vergrössertem Massstab.
In den 1 und 2 ist mit 1 eine Kupplung für ein Schlauchende, gegebenen falls umhüllt von einer Federwelle bezeichnet, die an sich bekannt sind und daher nicht dargestellt werden. Die Kupplung 1 ist mit einem Anschlussteil 2 verbunden, das einen Hohlraum 2a besitzt. Von diesem gehen mindestens zwei äquidistant auf den Umfang verteilte Schubdüsen 3 aus, deren Achsen unter dem gleichem spitzen Winkel zur Achse A ausge richtet sind und durch die Wasserstrahlen 4 ausgestossen werden. Das Anschlussteil 2 geht in einen koaxialen Rohrstutzen 5 über, der ein Drehlager 5a für einen drehbaren Werkzeugkopf 6 bildet. Zwischen dem Anschlussteil 2 und dem Werkzeugkopf 6 befindet sich ein Zwischenstück 7, das drehfest mit dem Werkzeugkopf 6 verschraubt ist und eine koaxiale Ringkammer 7a besitzt, in die zweiradiale Bohrungen 5b im Rohrstutzen 5 einmünden (2). Die axiale Führung des Zwischenstücks 7 erfolgt durch einen Lagerring 8 und eine Verschraubung 9. Der Werkzeugkopf 6 besitzt ein erstes Kupplungsteil 10 mit einem T-förmigen Fortsatz 10a, auf den in diametraler Richtung und auswechselbar ein Werkzeug 11 mit einer entsprechenden Führung 11a aufgeschoben ist.
Alle Teile links von einer Trennfuge 12 sind gemeinsam drehbar auf dem Rohrstutzen 5 gelagert, und zwar aufgrund von Wasserstrahlen 13, die aus Rotationsdüsen 14 austreten, deren Achsen mit einer tangentialen Richtungskomponente ausgerichtet und – äquidistant auf dem Umfang verteilt – in der radialen Schnittebene E-E angeordnet sind.
Das Werkzeug 11 ist hier als Blattbohrer ausgeführt; es kommt aber je nach Art der Verstopfung eine Vielzahl von Werkzeugen infrage, wie beispielsweise Kreuzblattbohrer, Schaufelradbohrer, Wurzelschneider, Sägezahn-Schneidköpfe, Kugelfräser und Ketten-Schleuderköpfe, um hier nur einige zu nennen. Solche Werkeuge und ihre Funktionen sind – für sich genommen – bekannt.
Zur Wirkung und Funktion des Erfindungsgegenstandes wird folgendes ausgeführt: Sobald der Druck aus der Druckwasserleitung in den Hohlräumen des Anschlussteils 2 ansteht, teilt sich dieser den Schubdüsen 3 und den Rotationsdüsen 14 des Werkzeugkopfes 6 mit. Soweit die hydraulischen Kräfte zu beachten sind, hängen diese dabei von der Summe der Querschnitte der Düsen und der Summe der Gegendrücke (Staudrücke) aus der verunreinigten Flüssigkeit ausserhalb des Reinigungswerkzeugs ab, also von den Druckdifferenzen und den Richtungen der austretenden Wasserstrahlen 4 und 13, jeweils unter Berücksichtigung der Bewegungsrichtung. Dies sind bei den Vorschubdüsen 3 die Komponenten der Druckdifferenzen in Richtung der Dreh- und Rohrachse und bei den Rotationsdüsen 12 die Komponenten der Druckdifferenzen in Umfangsrichtung. Entgegengesetzt wirken dabei die mechanischen Bremskräfte des jeweiligen Werkzeugs 11 beim Abbau der Verstopfungen und der hydraulischen Gegenkräfte durch die Verwirbelung des Rohrinhalts am Werkzeug 11.
Dadurch ergibt sich ein Kombinationseffekt, der nicht durch interne Zwangsbremsungen mit hoher Wärmeentwicklung beeinträchtigt ist, sondern sich mit einem hohen Wirkungsgrad automatisch einstellt, der aber durch die Auswahl der austauschbaren Werkzeuge 11 beeinflussbar ist. Die hierdurch beeinflussbare mechanische Bremswirkung kann dadurch optimiert werden. Sollte trotzdem ein Festgehen des Werkzeugs 11 erfolgen, so kann dies durch einen Zug am Druckschlauch und/oder durch eine Druckunterbrechung aufgehoben werden, da hierbei nur die Kraft der Vorschubdüsen 3 überwunden werden muss. Die Drehzahl erhöht sich wieder, so dass der Räumvorgang an der Verstopfung wieder beginnt. Die volle Leistung aus Drehzahl und Drehmoment steht jetzt wieder zur Verfügung.

1: Kupplung
2: Anschlussteil
2a: Hohlraum
3: Schubdüsen
4: Wasserstrahlen
5: Rohrstutzen
5a: Drehlager
5b: Bohrungen
6: Werkzeugkopf
7: Zwischenstück
7a: Ringkammer
8: Lagerring
9: Verschraubung
10: Kupplungsteil
10a: Fortsatz
11: Werkzeug
11a: Führung
12: Trennfuge
13: Wasserstrahlen
14: Rotationsdüsen
A: Achse
E-E: Ebene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 3370599 [0002]
- US 5933903 [0003]
- EP 1886733 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung zum Reinigen von Rohren und Kanälen mittels Druckwasser und drehbaren Werkzeugen (11), mit einem Anschlussteil (2) für eine Druckwasserleitung, das ein Drehlager (5a) aufweist und das mit einem gegenüber dem Drehlager (5a) drehbaren Werkzeugkopf (6) versehen ist, der durch Rotationsdüsen (14) in Drehung versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (2) mit Schubdüsen (3) und der Werkzeugkopf (6) an seinem Frontende mit einem Kupplungsteil (10) für die Befestigung von in Achsrichtung vorstehenden drehbaren Werkzeugen (11) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (2) einen Hohlaum (2a) besitzt, der spaltfrei mit einer Kupplung (1) für die Anschlussleitung in Verbindung steht und von dem die Schubdüsen (3) mit einer axialen Schubkomponente zum Vortrieb des Werkzeugs (11) ausgehen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (2) einen Rohrstutzen (5) besitzt, auf dem drehbar ein Zwischenstück (7) mit einer Ringkammer (7a) gelagert ist, in die Druckwasser aus dem Rohrstutzen (5) einleitbar ist, und dass von der Ringkammer (7a) Rotationsdüsen (14) ausgehen, durch die das Zwischenstück (7) in Drehung versetzbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (7) verdrehfest mit dem Werkzeugkopf (6) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrstutzen (5) über radiale Bohrungen (5b) mit der Ringkammer (7a) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (7) durch einen Lagerring (8) und eine Verschraubung (9) drehbar auf dem Rohrstutzen (5) gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (6) an seinem Frontende mit einem Kupplungsteil (10) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsteil (10) einen T-förmigen Fortsatz für das radiale Aufschieben einer Führung (11a) am Werkzeug (11) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopt (6) und das Zwischenstück (7) eine trennbare Funktionseinheit bilden.
Verfahren zum Reinigen von Rohren und Kanälen mittels Druckwasser und drehbaren Werkzeugen (11), wobei das Druckwasser über eine Druckwasserleitung einem Anschlussteil (2) mit einem Drehlager (5a) zugeführt wird, und wobei auf einen gegenüber dem Drehlager (5a) drehbaren Werkzeugkopf (6) ein Drehmoment übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass Verunreinigungen in den Rohren und Kanälen mittels eines am Frontende des Werkzeugkopfes (6) angebrachten Werkzeugs (11) in Partikel zerlegt und mittels des Druckwassers weggespült werden, und dass das Werkzeug (11) durch aus dem Anschlussteil (2) mit einer axialen Kraftkomponente nach hinten austretendes Druckwasser weiter gegen die Verunreinigungen vorgeschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckwasser im Anschlussteil (2) in einen Hohlaum (2a) eingeleitet wird, der spaltfrei mit der Kupplung (1) für die Anschlussleitung in Verbindung steht, und von dem Hohlraum (2a) in die Schubdüsen (3) eingeleitet wird, die eine axiale Schubkomponente zum Vortrieb des Werkzeugs (11) erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckwasser aus dem Anschlussteil (2) in einen Rohrstutzen (5) eingeleitet und aus diesem einem Zwischenstück (7) mit einer Ringkammer (7a) zugeführt und aus dieser Rotationsdüsen (14) zugeführt wird, die das Zwischenstück (7) in Drehung versetzen.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckwasser aus dem Rohrstutzen (5) über radiale Bohrungen (5b) in die Ringkammer (7a) eingeleitet wird.