DE19804619C1

DE19804619C1 - Vorrichtung und Verfahren zur Rückverformung von Rohren

Info

Publication number: DE19804619C1
Application number: DE1998104619
Authority: DE
Inventors: Darius Peter Gatys; Wolfgang Edenberger
Original assignee: MUEHLIN MICHAEL 41564 KAARST DE; ROOS RAINER 85591 VATERSTETTEN DE
Current assignee: MUEHLIN MICHAEL 41564 KAARST DE; ROOS RAINER 85591 VATERSTETTEN DE
Priority date: 1998-02-05
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 1999-08-05
Anticipated expiration: 2018-02-06

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Rückverformung von Rohren. Insbesondere Kunststoffrohre, können durch von außen einwirkenden Druck im Bereich ihrer Wandung radial einwärts eingedrückt werden, wodurch sich der freie Fließquerschnitt im Rohr verringert.

Bei einer herkömmlichen Reparatur eines derart eingedrückten Rohres muß das zumeist in der Erde verlegte Rohr zunächst freigelegt werden, dann muß das Rohr abgesperrt und entleert werden, woraufhin das eingedrückte Rohrstück aus der Rohrlei tung herausgetrennt und ein entsprechendes Ersatzstück in die Rohrleitung eingebaut wird. Danach muß die Sperre der Rohr leitung wieder aufgehoben und das Rohr entlüftet werden. Schließlich ist das zur Freilegung des Rohrs abgetragene Erd reich wieder aufzufüllen und Oberflächenarbeiten, beispiels weise Straßenbauarbeiten oder Gärtnerarbeiten müssen folgen.

Aus der DE 37 20 584 A1 ist eine Vorrichtung zum Aufweiten definierter Bereiche eines Rohres bekannt, die einen zylin drischen Körper aufweist, der am vorderen Teil seines Umfangs mit einer elastischen, ausdehnbaren Umhüllung versehen ist, die über Kanäle im Inneren des Körpers mit Hilfe eines Druck fluids radial ausdehnbar ist. Diese bekannte Vorrichtung dient lediglich zum Aufweiten verengter Rohrbereiche und ist nicht für die nachhaltige Reparatur von Rohrschäden geeignet.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen es möglich ist, bereichsweise eingedrückte Rohre zu sanieren, ohne daß eine Freilegung des Rohrs erforderlich ist und ohne daß unnötig lange Betriebunterbrechungen der Rohrleitung, zu der das Rohr gehört, erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird gemäß Patentanspruch 1 durch eine Vorrichtung zur Rückformung von Rohren mit einem rohrförmigen Stützkörper, mit dem Stützkörper verbundenen und in Radialrichtung hervorstehenden Führungsmitteln, um die Vorrichtung in einem Rohr zu führen und an der Wandung des Rohrs abzustützen, und mit einem am Außenumfang des Stützkörpers vorgesehenen Druckkörper, der zwischen einem im wesentlichen drucklosen und am Stützkörper anliegenden Ruhezustand und einem druckbeaufschlagten Expansionszustand, in dem der Druckkörper in Radialrichtung ausgedehnt ist, verfahrbar ist, wobei der Druckkörper eine radial innere, dem Stützkörper zugewandte Innenwandung und eine radial äußere, vom Stützkörper abgewandte Außenwandung aufweist, die über seitliche Faltenwandungen miteinander verbunden sind, gelöst.

Durch die spezielle Ausbildung der axialen Wandungen des Druckkörpers als Faltenwandungen ist es möglich, den Druckkörper im wesentlichen so auszudehnen, daß die Innenwandung und die Außenwandung auch im ausgedehnten Zustand des Druckkörpers im wesentlichen parallel liegen. Eine ballonartige Verformung der Außenwandung wird dadurch vermieden. Somit ist es möglich, über die gesamte Länge des Druckkörpers Radialkräfte gleicher Größe auf eine den Druckkörper umgebende Rohrwandung auszuüben; im Gegensatz zu einer ballonartigen Verformung, wo im Mittelbereich hohe radial nach auswärts wirkende Kräfte ausgeübt werden und in den axialen Randbereichen gar keine oder nur sehr geringe radiale Kräfte wirken. Durch diese erfinderische Lösung ist eine gleichmäßige und damit äußerst wirksame Rückverformung eines Rohrs möglich.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung sind in den Patentansprüchen 2 bis 13 angegeben, wobei insbesondere die Ausbildung der Wandungen des Druckkörpers mit einem dehnbaren hochfesten Material aus Kohlefasergewebe oder Kohlefasergeflecht eine wirksame Rückverformung gestatten.

Um in einen eingedrückten Rohrbereich einfahren zu können, darf die Vorrichtung in ihrer maximalen Radialabmessung nur so groß sein, daß sie auch dort, wo das Rohr eingedrückt ist, noch so weit axial in das Rohr hineinfahrbar ist, daß sie in Radialrichtung gesehen neben der eingedrückten Wandung zu liegen kommt. Hieraus ergibt sich andererseits das Erfordernis, daß die Vorrichtung um ein Vielfaches ihres Ruhezustands-Duchmessers ausdehnbar sein muß, damit sie im ausgedehnten Zustand im wesentlichen den ursprünglichen, unverformten Rohrdurchmesser wieder erreichen kann; der Druckkörper muß also äußerst dehnbar sein. Gleichzeitig muß der Druckkörper hohe Drücke aushalten, da zur Rückverformung eines eingedrückten Rohres Drücke von beispielsweise 10 bis 12 bar im Inneren des Druckkörpers aufgebracht werden müssen. Diese hohe Dehnbarkeit in Verbindung mit der hohen Druckfestigkeit wird auf besonders vorteilhafte Weise durch das Vorsehen der Faltenwandungen in Verbindung mit dem vorgenannten besonderen Material der Wandungen des Druckkörpers erzielt.

Der das Verfahren betreffende Teil der Aufgabe wird gemäß Patentanspruch 14 mittels einer Vorrichtung gemäß der Ansprüche 1 bis 13 gelöst, wobei die folgenden Schritte durchgeführt werden:

- Bereitstellen einer im wesentlichen rohrförmigen, radial ausdehnbaren Schale (18),
- Aufbringen der Schale (18) auf den Außenumfang des im Ruhezustand befindlichen Druckkörpers (5) der Vorrichtung (1) zur Rückverformung,
- Einführen der mit der Schale (18) versehenen Vorrichtung (1) in ein zu sanierendes Rohr (20),
- Verfahren der mit der Schale (18) versehenen Vorrichtung (1) im Rohr (20) bis zu einem nach innen eingedrückten Rohrabschnitt (23), derart, daß sich die mit der Schale (18) versehene Vorrichtung (1) in Radialrichtung neben dem eingedrückten Rohrabschnitt (23) befindet,
- Einleiten eines Druckfluids in den Druckkörper (5), so daß sich der Druckkörper (5) mit der Schale (18) radial ausdehnt und den eingedrückten Rohrabschnitt (23) radial auswärts in Richtung auf den ursprünglichen unverformten Rohrdurchmesser zurückdrückt.

Durch dieses Verfahren kann auf besonders kostengünstige und wirksame Weise eine Reparatur eines eingedrückten Rohres vorgenommen werden, ohne daß das Rohr freigelegt und aufgetrennt werden muß. Die am Außenumfang der Vorrichtung aufgebrachte Schale dient dabei einerseits dazu, den vom Druckkörper ausgeübten Druck noch gleichmäßiger auf die Rohrwandung zu verteilen und schützt andererseits die Wandung des Druckkörpers vor scharfkantigen Fremdkörpern, die beispielsweise an Bruchstellen der zu sanierenden Rohrwandung auftreten können.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 15 und 16 angegeben, wobei gemäß Anspruch 15 durch Aufbringen von aushärtbarem Harz oder Laminat auf den Außenumfang der Schale nach erfolgtem Rückverformen des zu sanierenden Rohrs auf dessen Innenumfang eine Abdichtung und statische Versteifung der Reparaturstelle geschaffen wird.

Wird gemäß Anspruch 16 die Schale nach dem Ausdehnen und dem Zurückdrücken des Rohrabschnitts in ihrer radial ausgedehnten Stellung arretiert, so kann die Schale als verlorene Schalung im zu sanierenden Rohr zurückbleiben und zusätzlich für eine statische Verstärkung des sanierten Rohrabschnitts sorgen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1. eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2. eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem zu sanierenden Rohrabschnitt.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Rückverformung von Rohren in ihrem nicht ausgedehnten Ruhezustand gezeigt.

Die Vorrichtung 1 weist einen rohrförmigen Stützkörper 2 auf, der einen zylindrischen Mantel 4 umfaßt, welcher an seinen axialen Enden jeweils mit einem sich in Radialrichtung erstreckenden sternförmigen Stützgerüst 6 versehen ist. Das Stützgerüst 6 dient einerseits zur radialen Versteifung des Mantels 4 und andererseits zur Halterung von Führungsmitteln 8, die im in Fig. 1 gezeigten Beispiel durch Rollen 10 gebildet sind, welche an Lagerböcken 12 drehbar gelagert sind, wobei die Lagerböcke 12 mit den jeweiligen Speichen 7 des sternförmigen Stützgerüsts 6 verbunden sind. Die Rollen 10 sind jeweils so angeordnet, daß die Rollenachse 11 rechtwinklig auf einer gedachten Radialebene stehen.

In Fig. 1 sind an jedem Axialende der Vorrichtung 1 drei Führungsmittel 8 vorgesehen, die jeweils in einem Winkel von 120° zueinander versetzt über den Umfang der Vorrichtung 1 versetzt angeordnet sind. Die gedachten Radialebenen der drei Führungsmittel schneiden sich somit in der Mittelachse 3 der Vorrichtung 1. Die radiale Erstreckung der einzelnen Führungsmittel 8 ist derart gewählt, daß der radial äußerste Punkt 10' der jeweiligen Rollen 10 in seiner Radialerstreckung über den Außenumfang eines auf den Mantel 4 des Stützkörpers 2 aufgebrachten Druckkörpers 5 hervorsteht.

Der Druckkörper 5 besitzt eine im wesentlichen ringzylindrische Gestalt und weist eine im wesentlichen zylindrische, radial innere, dem Stützkörper 2 zugewandte Innenwandung 13, eine im wesentlichen zylindrische, radial äußere, vom Stützkörper 2 abgewandte Außenwandung 14 sowie an jedem axialen Ende eine die Innenwandung 13 mit der Außenwandung 14 abdichtend verbindende Faltenwandung 15 auf. Die jeweilige Faltenwandung 15 ist im Fig. 1 gezeigten Ruhezustand, in dem der Druckkörper 5 nicht aufgeblasen ist, zum Innenraum des Druckkörpers 5 hin einwärts gefaltet.

Obwohl die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zylindrisch ausgebildet ist, kann sie jede beliebige in sich geschlossene Querschnittskontur annehmen, wobei die Querschnittskontur der Vorrichtung 1 an die Querschnittskontur des zu sanierenden Rohrs angepaßt ist.

In Fig. 1 ist weiterhin zu erkennen, daß an jeder Stirnseite der Vorrichtung 1, der Mittelachse 3 benachbart, eine Zugöse 9 am sternförmigen Stützgerüst 6 angebracht ist. Die Zugöse 9 dient zum Anbringen eine Zugseils 21, 21' zum Verfahren der Vorrichtung 1 in einer Rohrleitung 20, wie weiter unter beschrieben ist. Weiterhin sind in Fig. 1 ein Druckanschluß 16 sowie eine Druckleitung 17 zu erkennen, wobei der Druckanschluß 16 am sternförmigen Stützgerüst angebracht ist und die Druckleitung 17 vom Druckanschluß 16 zu einem nicht gezeigten Druckeinlaß des Druckkörpers 5 führt.

Durch die rohrförmige Ausgestaltung des Mantels 4 und die sternförmige Ausgestaltung des Stützgerüstes 6 in Form von Speichen 7 wird in Axialrichtung der Vorrichtung 1 eine Durchflußmöglichkeit für in der zu sanierenden Rohrleitung enthaltenes Fluid geschaffen, so daß ein Entleeren der Rohrleitung nicht erforderlich ist. Beim Verfahren der Vorrichtung 1 in der Rohrleitung tritt das Fluid an einer Axialseite durch die Öffnungen 7' im sternförmigen Stützgerüst 6 in den Innenraum des Stützkörpers 2 ein, durchströmt den Mantel 4 und tritt an der anderen Axialseite durch die dort vorgesehenen Öffnungen 7' wieder aus.

Fig. 2, zeigt den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Rückverformen einer deformierten Rohrleitung 20. Die Vorrichtung 1 wurde dazu im in Fig. 1 gezeigten Ruhezustand, das heißt mit nicht aufgeblasenen Druckkörper 5, mittels an beiden axialen Stirnseiten der Vorrichtung 1 an den Zugösen 9 angebrachten Zugseilen 21, 21' an jenen Ort der im wesentlichen gerade verlaufenden Rohrleitung 20 verfahren, an dem die Wandung 22 der Rohrleitung 20 radial einwärts eingedrückt ist, wie bei 23 zu sehen ist. Die Positionierung der Vorrichtung 1 wird dabei mit nicht gezeigten Kanalinspektionskameras überwacht.

Über einen nach außen geführten Druckschlauch 24 wird Druckluft durch den Druckanschluß 16 und die Druckleitung 17 in den Druckkörper 5 eingeleitet, so daß sich dieser radial ausdehnt. Der Druckkörper 5 ist von einer Schale 18 umgeben, die vorzugsweise aus Metall besteht und spiralmantelförmig um den Druckkörper gelegt ist, so daß sie sich radial ausdehnen kann.

Beim Aufblasen des Druckkörpers 5 geraten jene Rollen 10, die ursprünglich die Vorrichtung 1 auf der Innenseite der Rohrwandung 22 abgestützt hatten, außer Eingriff mit der Rohrwandung und gleichzeitig gerät die Schale 18 mit der Rohrwandung in Eingriff. Die Ausdehnung des Druckkörpers 5 erfolgt im wesentlichen widerstandsfrei bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Schale 18 den radial innersten Abschnitt des eingedrückten Bereichs 23 der Rohrwandung 22 berührt. Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt.

Ein weiteres Aufblasen des Druckkörpers 5 mit Drücken bis zu 12 bar führt zum Aufbringen einer Radialkraft auf den eingedrückten Bereich 23, die den eingedrückten Bereich 23 der Rohrwandung 22 wieder radial nach außen verformt bis er im wesentlichen den ursprünglichen Durchmesser des Rohrs 20 wieder erreicht. Bei diesem Rückverformungsprozess wird das außerhalb des Rohrs 20 gelegene Erdreich 19 neben dem eingedrückten Rohrbereich 23 verdrängt oder verdichtet.

Die Schale 18, die an ihrer Außenseite mit einem Harz oder einem Laminat 18' versehen ist, wie in Fig. 2 nur schematisch dargestellt ist, wird von der Vorrichtung 1 radial nach außen gedrückt, bis die Schale 18 arretiert ist bzw. bei statischen Erfordernissen das Harz oder Laminat 18' ausgehärtet ist. Dann wird der Druck aus dem Druckkörper 5 abgelassen, wobei die Luft durch den Druckschlauch entleert wird, so daß der Druckkörper schließlich wieder den in Fig. 1 gezeigten Ruhezustand einnimmt.

Die Schale 18 ist so ausgebildet, daß sie sich in der maximal aufgeweiteten Position selbst arretiert und ebenfalls im Rohr 20 verbleibt. Nach dem Herausziehen der Vorrichtung 1 aus der Rohrleitung 20 besitzt das Rohr an der sanierten Stelle wieder nahezu den ursprünglichen freien Querschnitt, wobei an der sanierten Stelle eine Sandwichkonstruktion entstanden ist aus (von innen nach außen) der arretierten Schale, dem Harz beziehungsweise dem Laminat aus mit Harz getränkten Fasermatten und der zurückverdrängten Rohrwandung. Diese Sandwichbauweise bewirkt, daß sich zum einen das Rohr nicht wieder in seinen verformten Zustand zurückbewegt und zum anderen die statische Belastbarkeit des rückverformten Rohres wieder hergestellt wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Rückverformung von Rohren mit

1. einem rohrförmigen Stützkörper (2),
2. mit dem Stützkörper (2) verbundenen und in Radialrichtung hervorstehenden Führungsmitteln (8), um die Vorrichtung (1) in einem Rohr (20) zu führen und an der Wandung (22) des Rohrs (20) abzustützen, und
3. mit einem am Außenumfang des Stützkörpers (2) vorgesehenen Druckkörper (5), der zwischen einem im wesentlichen drucklosen und am Stützkörper (2) anliegenden Ruhezustand und einem druckbeaufschlagten Expansionszustand, in dem der Druckkörper (5) in Radialrichtung ausgedehnt ist, verfahrbar ist,
4. wobei der Druckkörper (5) eine radial innere, dem Stützkörper (2) zugewandte Innenwandung und eine radial äußere, vom Stützkörper (2) abgewandte Außenwandung (14) aufweist, die über seitliche Faltenwandungen (15) miteinander verbunden sind.

2. Vorrichtung zur Rückverformung von Rohren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (2) zylindrisch ausgebildet ist,

3. Vorrichtung zur Rückverformung von Rohren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (2) an seinen axialen Enden offen ist.

4. Vorrichtung zur Rückverformung von Rohren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel (8) jeweils an den axialen Enden des Stützkörpers (2) angeordnet sind.

5. Vorrichtung zur Rückverformung von Rohren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem axialen Ende des Stützkörpers (2) zumindest drei über den Umfang verteilt angeordnete Führungsmittel (8) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung zur Rückverformung von Rohren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel (8) durch Rollen (10) gebildet sind.

7. Vorrichtung zur Rückverformung von Rohren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkörper (5) den Stützkörper (2) über dessen Umfang umgreift.

8. Vorrichtung zur Rückverformung von Rohren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Druckkörpers (5) im wesentlichen der axialen Länge des Stützkörpers (2) entspricht.

9. Vorrichtung zur Rückverformung von Rohren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltenwandung (15) des Druckkörpers (5) im Ruhezustand zum Innenraum des Druckkörpers (5) hin einwärts gefaltet ist.

10. Vorrichtung zur Rückverformung von Rohren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung (13) des Druckkörpers (5) aus einem dehnbaren, hochdruckfesten Material gebildet ist.

11. Vorrichtung zur Rückverformung von Rohren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwandung (14) des Druckkörpers (5) aus einem dehnbaren, hochdruckfesten Material gebildet ist.

12. Vorrichtung zur Rückverformung von Rohren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faltenwandungen (15) des Druckkörpers (5) aus einem dehnbaren, hochdruckfesten Material gebildet sind.

13. Vorrichtung zur Rückverformung von Rohren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dehnbare hochfeste Material ein Kohlefasergewebe oder ein Kohlefasergeflecht umfaßt.

14. Verfahren zur Rückverformung von Rohren, deren Wandung bereichsweise nach innen eingedrückt ist, mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, mit den Schritten:

1. Bereitstellen einer im wesentlichen rohrförmigen, radial ausdehnbaren Schale (18),
2. Aufbringen der Schale (18) auf den Außenumfang des im Ruhezustand befindlichen Druckkörpers (5) der Vorrichtung (1) zur Rückverformung,
3. Einführen der mit der Schale (18) versehenen Vorrichtung (1) in ein zu sanierendes Rohr (20),
4. Verfahren der mit der Schale (18) versehenen Vorrichtung (1) im Rohr (20) bis zu einem nach innen eingedrückten Rohrabschnitt (23), derart, daß sich die mit der Schale (18) versehene Vorrichtung (1) in Radialrichtung neben dem eingedrückten Rohrabschnitt (23) befindet,
5. Einleiten eines Druckfluids in den Druckkörper (5), so daß sich der Druckkörper (5) mit der Schale (18) radial ausdehnt und den eingedrückten Rohrabschnitt (23) radial auswärts in Richtung auf den ursprünglichen unverformten Rohrdurchmesser zurückdrückt.

15. Verfahren zur Rückverformung von Rohren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (18) vor dem Einführen in das Rohr an ihrem Außenumfang mit einem aushärtbaren Harz oder Laminat (18') versehen wird.

16. Verfahren zur Rückverformung von Rohren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (18) nach dem Ausdehnen und dem Zurückdrücken des Rohrabschnitts (23) in ihrer radial ausgedehnten Stellung arretiert wird.