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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Sanieren von Abwasserkanälen mittels eines harzgetränkten schlauchartigen Liners aus Faserverbundwerkstoff, der unter Verwendung von Druckluft an die Innenwandfläche des Abwasserkanals gedrückt und an dieser zur Aushärtung gebracht wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Ein derartiges Verfahren wird (ohne Vorliegen eines druckschriftlichen Beleges) als bekannt vorausgesetzt. Dabei wird ein schlauchartiger Körper, ein sogenannter Schlauchliner, der aus einem mattenförmigen Faserverbundwerkstoff hergestellt und mit einem duroplastischen Kunstharz getränkt ist, in einen zu reparierenden Kanal eingebracht, an dessen innere Wandfläche gedrückt und dort ausgehärtet. Üblicherweise wird zum Tränken der Faser- bzw. Gewebematten ein Polyesterharz verwendet, das unter Energiezufuhr aushärtet. Bei den derzeitigen marktüblichen Verfahren werden die Schlauchliner in einen Abwasserkanal eingezogen und mit Druckluft leicht aufgestellt. Ein Roboter verfährt innerhalb des Schlauchliners und führt UV-Lampen mit sich, deren Strahlung das Polyesterharz aushärtet. Da das Harz flüssig ist, ist der Schlauch innen und außen in einer Folie eingepackt. Schlauchliner sind z. B. 80 Meter lang und haben eine Wandstärke von z. B. 6 mm. Das Herstellverfahren ist aufwändig. Bei der üblichen Aushärtung mittels UV-Strahlung kann kein Epoxidharz eingesetzt werden, da dieses mittels UV-Strahlung nicht ausgehärtet werden kann. Auf diese Weise können Kanalrohre mit Durchmessern bis zu 1200 mm saniert werden. Bei größeren Rohrdurchmessern werden die Schlauchliner mit einem Heißwasserverfahren ausgehärtet, das deutlich aufwändiger als das UV-Verfahren ist Auch ist eine Aushärtung mittels Wasserdampf bekannt, dieses Verfahren hat sich am Markt jedoch nicht etablieren können.
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Bei den derzeit üblichen Systemen ist die Innenfolie notwendig, damit der Aushärteroboter innerhalb des Schlauchliners verfahren werden kann, da das klebrige Harz ansonsten die Funktionsfähigkeit des Roboters verhindern würde. Daneben wird durch die Innenfolie auch eine glatte Innenwand des Fertigrohres gebildet.
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Bei derzeitigen Systemen besteht auch ein Problem darin, dass die volumenprozentige Zusammensetzung aus Harz- und Faseranteil schwierig zu gewährleisten ist, da sich das Harz während des Transports und der Installation verschieben kann, woraus Schwankungen der Eigenschaften folgen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereit zu stellen, mit dem/der der Aufwand bei den Sanierungsarbeiten verringert wird.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 7 gelöst.
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Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass der Liner mittels Heißluft ausgehärtet wird. Auf diese Weise kann für den Aushärtungsprozess das Luftzufuhrsystem genutzt werden, das auch zum Aufstellen bzw. Andrücken des Schlauchliners verwendet wird. Zudem ergeben sich weniger aufwändige Installationsmaßnahmen und eine effiziente Energienutzung mit guter Steuerbarkeit oder Regelbarkeit. Als Vorteil kann auch eine verbesserte Statik erreicht werden.
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Bei der Vorrichtung ist vorgesehen, dass in dem an die Kanalwand gepressten Liner eine Heißluftzuführvorrichtung eingebracht ist, mit der zum Aushärten des Harzes der Liner mit Heißluft beaufschlagbar ist. Hierbei ergeben sich entsprechende Vorteile wie bei dem Verfahren.
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Vorteile bei den Installationsarbeiten bzw. beim Sanieren werden auch dadurch erhalten, dass als Tränkharz ein Epoxidharz verwendet wird, das vorteilhaft durch Wärmezufuhr ausgehärtet werden kann und z. B. auch eine Vorreaktion für eine teilweise Aushärtung ermöglicht und darüber hinaus vorteilhafte mechanische und chemische Eigenschaften besitzt. Epoxidharz ist außerdem styrolfrei.
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Eine vorteilhafte Wirkungsweise wird dadurch erzielt, dass innerhalb eines zu sanierenden Kanalabschnitts mittels zweier beabstandeter verlagerbarer Zonenbegrenzungselemente, insbesondere aufblasbare Balge oder Ballone, fortschreitend vom Anfang bis zum Ende des Kanalabschnitts, Zonen von höchstens 10 Meter Länge gebildet werden, in denen die Heißluft zum Aushärten zugeführt wird.
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Weitere Vorteile für die Durchführung des Verfahrens ergeben sich dadurch, dass das Epoxidharz vor Einbringen des Liners in den Kanal zum Verringern seiner Klebrigkeit bis auf eine Restklebrigkeit, so dass eine in den Liner eingesetzte Heißluftzuführvorrichtung darin verfahren werden kann, durch vorübergehende Anwärmung vorreagiert wird.
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Die Installationsmaßnahmen werden auch dadurch begünstigt, dass in den Liner zuvor ein Zugseil als Hilfsseil eingelegt wird, um z. B. einen Druckluftschlauch problemlos einzuziehen.
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Für den Aufbau und den Einsatz des Schlauchliners sind des Weiteren die Maßnahmen von Vorteil, dass beim Herstellen des schlauchartigen Liners ein auf einem Rohr aufgezogener Folienschlauch unter Rotation des Rohres mit dem Folienschlauch mit einem harzgetränkten Prepreg mehrlagig schräg bewickelt, und der umwickelte Folienschlauch unter leichter Innendruckbeaufschlagung auf einer Schlauchtrommel aufgewickelt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung zum Einbringen eines Liners in einen Kanalabschnitt,
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2 eine schematische Ansicht zum Anbringen und Aushärten eines Liners an einer Kanalinnenwand und
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3 Herstellungsschritte bei der Fertigung eines Liners.
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1 zeigt eine prinzipielle Vorgehensweise beim Einbringen eines schlauchartigen Liners 1 von einer Schlauchtrommel 10 über eine Einbringseite 5 in einen Abschnitt eines Kanals 6 z. B. mittels eines an den Liner 1 angekoppelten Ziehseils 7', das auf eine ausgangsseitige Zugseiltrommel 11 aufgewickelt wird. An den Enden des Kanalabschnitts sind vorteilhaft Umlenkglieder, wie z. B. Umlenkwalzen 12 angeordnet, um den Liner 1 und das Ziehseil 7' ungehindert zu führen. Zum Einführen von Installationsmitteln, wie z. B. eines Druckluftschlauches, in den Liner 1 kann in diesen zuvor ein Zugseil 7 eingelegt werden, der an das Installationsmittel angebunden und anschließend ausgangsseitig aus dem Liner 1 gezogen wird.
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Wie der in 2 gezeigte Ausschnitt des Kanals 6 mit dem eingebrachten Liner 1 zeigt, wird dieser mittels über einen Druckluftschlauch 2 bzw. eine Druckluftleitung eingeleiteter Druckluft aufgeblasen und an die Kanalinnenwandung gedrückt, wozu eine Luftzuführvorrichtung mit einem Roboter 3 und Luftaustrittsöffnungen 30 verwendet wird. Ein Reaktionsraum 4 als Zone innerhalb des Kanalabschnittes ist mit zwei im Inneren des Liners 1 beabstandet angeordneten, aufgeblasenen Ballonen B1 und B2 gebildet. Ferner befinden sich an den beiden Endbereichen des Liners 1 ein Ventil 2, eine eingangsseitige Öffnung V4, eine ausgangsseitige Öffnung V3 bzw. ein Verschluss V5.
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Bei dem gezeigten System mit dem gezeigten Verfahren bzw. der gezeigten Vorrichtung wird Epoxidharz verwendet, da es gegenüber Polyesterharzen deutliche mechanische und chemische Vorteile hat. Damit zusammenhängend werden auch ein anderer Aufbau der Vorrichtung und ein anderer Aushärteprozess durchgeführt als bisher üblich. Anstelle von UV-Strahlung wird bei vorliegendem System die Energie für das Aushärten durch Heißluft übertragen. Dieses Verfahren führt zu einem verringerten Aushärteaufwand und ist sehr wirtschaftlich. Die Energiezufuhr ist vorteilhaft regelbar und das Aufstellen, Anpressen und die Aushärtung des Liners 1 im Kanal erfolgten vorteilhaft über dasselbe Luftzuführungssystem, das also die Druckluft und die Warmluft bzw. Heißluft für die Aushärtung bereitstellt.
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Ist der zu sanierende Kanalabschnitt relativ lang und ergibt sich über die gesamte Länge des Liners 1 ein für die Aushärtung ungünstiges Temperaturgefälle, so dass am Schlauchanfang des Liners 1, wo die Energie mittels Heißluft eingebracht wird, die Harzaushärtung schnell erfolgt, so kann am Schlauchende des Liners 1 die Luft möglicherweise soweit abgekühlt sein, dass sie unter der Härtetemperatur liegt Dies könnte mit großen Mengen an Heißdruckluft verhindert werden, die mit hoher Geschwindigkeit durch den Liner 1 geblasen wird.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung zur Vermeidung dieses Problems besteht darin, dass die Vorrichtung mit einer Zonenaushärtevorrichtung bzw. das Verfahren mit einem Zonenaushärteverfahren ausgebildet ist. Hierbei verfährt der Roboter der Luftzuführvorrichtung beim Aushärten nur innerhalb einer vorgegebenen Zone, die den Reaktionsraum 4 darstellt. Zum Bilden der Zone, die z. B. höchstens 10 Meter lang ist, beispielsweise zwischen 3 und 6 Metern beträgt und nach den jeweiligen Gegebenheiten geeignet festgelegt werden kann, werden vor und hinter einem verfahrbaren Wagen des Roboters und den betreffenden Aufbauten für die Luftzuführung verlagerbare Zonenbegrenzungselemente, wie z. B. Teflon-Ballone, eingebracht, die an betreffender Stelle aufgespannt werden können und den Reaktionsraum 4 abgrenzen. Damit kann mit relativ kleinen Luftmengen der Liner 1 abschnittsweise ausgehärtet werden, ohne dass sich ein nennenswertes Temperaturgefälle einstellt.
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Ferner können Epoxidharze vorreagiert werden (B-Zustand). Dabei wird eine Härtungsreaktion angestoßen, aber gleich wieder gestoppt. Das Epoxidharz hat dann nur noch eine Restklebrigkeit, ist aber nicht mehr flüssig wie im Urzustand oder bei heutiger Verwendung üblich. Für den späteren Aushärtungsprozess ist dann nur noch ein reduzierter Energieaufwand nötig, der mit der eingebrachten Heißluft eingetragen wird. Der Roboter kann nach Vorreaktion des Epoxidharzes im Inneren des Liners 1 problemlos verfahren werden, ohne dass eine Innenfolie erforderlich ist, da die Restklebrigkeit so gering ist, dass Verklebungen und Verschmutzungen des Robotersystems vermieden werden. Der Liner 1 kann z. B. mit einem Luftdruck Von ca. 5 bar an die Altrohrwand des Kanals gepresst werden, wodurch eine ausreichend ebene Innenfläche erzielt wird.
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Außerdem ist durch Vorreaktion des Epoxidharzes die Verteilung der Harz/Faseranteile gleichbleibend homogen, wobei die prozentuale Zusammensetzung geeignet gewählt werden kann.
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Beim Einziehen des Liners 1 in den Kanal mittels des Zugseils 7 sind die Linerenden verschlossen. Bei der Herstellung wurde ein relativ dünnes Zugseil 7 in das Innere des Liners 1 eingelegt, um diesen vorzuziehen.
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Nach Einbringen des Liners 1 wird an dessen Eingangsseite die Öffnung V4 zum Einführen des Druckluftschlauchs 2 mit zugfester Ummantelung und Befestigung am Zugseil 7 freigegeben und danach wieder verschlossen. Hierbei wird das Durchziehen des Druckluftschlauchs 30 mittels einer leichten lippenartigen Radialdichtung ermöglicht und es wird ein Innendruck in dem Liner 1 aufgebaut. Sodann wird die Öffnung V3 am ausgangsseitigen Ende des Liners 1 freigegeben und das Zugseil 7 entnommen. Die Öffnung V3 ist ebenfalls mit einer leichten Lippendichtung versehen. In dem Liner 1 wird über das Ventil V2 der leichte Innendruck erzeugt. Der Druckluftschlauch 2 wird bis zum Ausgang des Liners 1 mittels des Zugseils 7 durchgezogen. Zur Entnahme des Druckluftschlauchs 2 wird der Verschluss V5 geöffnet, der Roboter angekoppelt und eingebracht, wobei die Ballone B1 und B2 nicht aufgeblasen sind, und anschließend der Verschluss V5 verschlossen.
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Anschließend wird heiße Druckluft mit leichtem Vordruck und bei Aufwärmtemperaturen von z. B. ca. 70°C durch das Ventil V2 eingebracht. Das Epoxidharz hat üblicherweise eine Aushärtetemperatur von ca. 80°C, so dass das Epoxidharz bei ca. 70°C homogen aufgewärmt werden kann. Bei abweichenden Harzsystemen sind entsprechend abgestimmte andere Temperaturen zu wählen.
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Anschließend wird das Ventil V2 geschlossen, die Ballone B1, B2 werden z. B. ebenfalls mittels des Druckluftschlauchs 2 aufgeblasen, innerhalb des Reaktionsraums 4 wird Heißluft bei einer Temperatur von ca. 120°C zum Austritt gebracht. Der Innendruck der Ballone B1 und B2 kann dabei derart gesteuert werden, dass der Ballon B2 weniger gut abdichtet als der Ballon B1, so dass ein Überstrom von Heißluft aus dem Reaktionsraum 4 über den Ballon B2 zu der Ausgangsseite mit der freigebbaren Öffnung V3 möglich ist, wobei die Öffnung V3 regelbar ist. Dadurch kann kontinuierlich und mengengesteuert Heißluft durchgesetzt werden.
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Am Anfang des Reaktionsprozesses verflüssigt sich das Epoxidharz geringfügig. Die Ballone B1, B2 und der Reaktionsraum 4 werden dabei kurzzeitig mit einem Druck von ca. 5 bar beaufschlagt, um den Liner 1 zu dehnen, an die alte Rohrinnenwand des Kanals zu pressen und die Innenseite zu glätten. Danach erfolgt die Aushärtung des betreffenden Linerabschnitts bei z. B. ca. 0,5 bar.
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Sodann wird der Reaktionsraum 4 nach einer festgelegten Zeit unter Verfahren des Roboters mit den Ballonen B1, B2 verschoben, deren Druck entsprechend verringert werden kann. Schließlich wird der Roboter nach Freigeben der eingangsseitigen Öffnung V4 über diese entnommen.
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Mit der genannten Vorgehensweise können Kanäle beliebigen Durchmessers saniert werden, wobei die eingangs genannte Beschränkung wie bei UV-Verfahren nicht gegeben ist.
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Bei der Linerherstellung, wie sie in 3 schematisch anhand zweier verschiedener Ausführungsvarianten gezeigt ist, werden sogenannte Prepregs P aus Glasfasermatte verwendet, die mit Epoxidharz getränkt und vorreagiert (B-Zustand) und auf einer Rolle H1 aufgehaspelt sind. Durch die Vorreagierung ist nur noch eine Restklebrigkeit vorhanden, so dass das betreffende Prepreg P ohne Schwierigkeit abrollbar ist.
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Die Wickelaufnahme besteht aus einem axial drehbaren, angetriebenen Rohr H2. Über das Rohr H2 wird ein z. B. ca. 80 m langer Folienschlauch H3 gestülpt, der rohrausgangsseitig verschlossen ist. Der Folienschlauch H3 wird mit Druckluft aufgeblasen. Bei der weiteren Vorgehensweise sind zwei Varianten A oder B vorgesehen.
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Bei der Variante A ist der Folienschlauch H3 mit um 180° versetzten, auf der Innenseite liegenden Verdickungen versehen. Das Rohr H2 besitzt um 180° versetzte Abplattungen H4. Die Durchmessertoleranzen von Folienschlauch H3 und Rohr H2 sind eng. Durch Passmaße und Formgebung wird ein Verdrehen des Folienschlauchs H3 auf dem Rohr H2 verhindert, während der Folienschlauch H3 axial auf dem Rohr H2 verschoben werden kann. Alternativ zu den Abplattungen H4 können am Schlauch zwei dünne Rippen und am Rohr H2 zwei daran angepasste schmale, tiefe Einkerbungen H5 ausgebildet sein.
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Der Folienschlauch H3 ist formschlüssig über das Rohr H2 gestülpt, während das Rohr H2 und der Folienschlauch H3 um deren Achse mit einem rotierenden Antrieb H6 gedreht werden. Das Prepreg P wird gleichzeitig abgehaspelt und schräg auf den Folienschlauch H3 aufgebunden gemäß einer Schrägführung H7. Der Folienschlauch H3 wird gleichzeitig mit entsprechender Geschwindigkeit von dem Rohr H2 unter einem Zug H8 gezogen, so dass sich auf dem Folienschlauch H3 ein Aufwickelmuster H9 ergibt, wie bei dem Griffband eines Tennisschlägers. Es soll eine Mehrlagigkeit, beispielsweise Fünflagigkeit, der Wicklung erzielt werden, wobei das Prepreg P eine Dicke von ca. 1 mm besitzt, während die Enddicke des Liners 1 ca. 5 mm betragen soll. Der unter leichtem Innendruck stehende Folienschlauch H3 wird zusammen mit der Bewicklung auf einer großen Schlauchtrommel 10, ähnlich einer Kabeltrommel, aufgewickelt. Da der Folienschlauch H3 nicht prall mit Luft gefüllt ist, stellen die Schlauchquerschnitte auf der Schlauchtrommel 10 eine liegende Ellipse dar. Bei einer Trommelbreite von 2 m und einem Trommeldurchmesser von 1,5 m werden auf der Trommel vier Lagen benötigt, um 80 m aufzutrommeln (DN 400).
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Bei der Variante B ist der Folienschlauch H3 in seinem Umfang homogen, das Rohr H2 hingegen besteht in seiner gesamten Länge aus zwei Rohr-Halbschalen, die spreizbare Rohrhälften H11 bilden. Die Rohrhälften H11 können wenige mm auseinander gespreizt werden. Der aufgezogene Folienschlauch H3 kann damit festgespannt werden, bei Lösen der Verspannung wird er schiebbar.
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Der Folienschlauch H3 wird über das Rohr H2 gestülpt und verspannt. Das Rohr H2 wird samt dem Folienschlauch 3 axial gedreht, während das Prepreg P aufgewickelt wird. Im Gegensatz zur Variante A wird nicht der Folienschlauch H3 kontinuierlich von dem Rohr H2 abgezogen, sondern das Rohr H2 und der Folienschlauch H3 sind axial verfahrbar. Dieses Verfahren bei gleichzeitigem Rotieren und Aufwickeln führt zu dem genannten Wickelmuster des Tennisschlägers. Nach festgelegtem Verfahrweg wird der Gesamtprozess kurzzeitig gestoppt, die Rohrinnenspannung wird gelöst, wobei der dann axial bewegliche Folienschlauch H3 unter Zugspannung in Richtung Schlauchtrommel 10 steht. Das Rohr H2 wird in seine anfängliche Position zurückgefahren, während der umwickelte Folienschlauch H3 in seiner Position verharrt. Der Umwickelprozess beginnt von vorne.
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Bei beiden Varianten kann der Folienschlauch H3 vor oder bei der Kanalsanierung entnommen werden, falls für das Einbringen der Heißluft erwünscht.
