DE19909377A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden und Abtragen von Hindernissen und Ablagerungen in nichtbegehbaren und begehbaren Rohren oder Kanälen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden und Abtragen von Hindernissen und Ablagerungen in nichtbegehbaren und begehbaren Rohren oder Kanälen

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden und Abtragen von Hindernissen und Ablagerungen in nichtbegehbaren und begehbaren Rohren oder Kanälen (K), bei dem in die Rohre oder Kanäle (K) Werkzeugträger (25) eingefahren werden, die ein Werkzeug (26) zum Schneiden und Abtragen und gegebenenfalls eine Kamera zur Überwachung tragen. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß das Schneiden und Abtragen mittels eines Wasserabrassivsuspensionsstrahles erfolgt, der unter Verwendung der Pumpen von Kanalreinigungsfahrzeugen erzeugt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden und Abtragen von Hindernissen und Ablagerungen in nichtbegehbaren und begehbaren Rohren oder Kanälen, bei dem in die Rohre oder Kanäle Werkzeugträger eingebracht werden, die ein Werkzeug zum Schneiden und Abtragen und gegebenenfalls eine Kamera zur Überwachung tragen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Nichtbegehbare Rohre und Kanäle für Abwasser können eine Vielzahl von Schäden aufweisen wie Wurzeleinwucherungen, verhärtete Ablagerungen, Einbrüche, unsachgemäß ausgeführte Seitenanschlüsse und Korrosion. Es ist bekannt, diese Hindernisse und Ablagerungen durch spanende Werkzeuge, beispielsweise Fräswerkzeuge, zu beseitigen, die man auf einem Werkzeugträger, der auch eine Überwachungskamera tragen kann, in das Rohr oder den Kanal einbringt. Weniger harte Ablagerungen werden auch mittels Hochdruckwasserstrahls abgetragen. Während Fräswerkzeuge im Rohr oder im Kanal schwierig handhabbar sind, bleibt der reine Hochdruckwasserstrahl bei verhärten Ablagerungen und Hindernissen teilweise wirkungslos; teilweise beschädigt er die Rohrwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schneiden und Abtragen von Hindernissen und Ablagerungen in nichtbegehbaren und begehbaren Rohren oder Kanälen, bei dem in die Rohre oder Kanäle Werkzeugträger eingebracht werden, die ein Werkzeug zum Schneiden und Abtragen und gegebenenfalls eine Kamera zur Überwachung tragen, zu schaffen, das leichte Handhabbarkeit mit hoher Effektivität verbindet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 2 und 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bei dem Verfahren zum Schneiden und Abtragen von Hindernissen und Ablagerungen in nichtbegehbaren und begehbaren Rohren oder Kanälen werden in die Rohre oder Kanäle Werkzeugträger eingebracht, die ein Werkzeug zum Schneiden und Abtragen und gegebenenfalls eine Kamera zur Überwachung tragen. Das Schneiden und Abtragen erfolgt erfindungsgemäß mittels eines Wasserabrasivstrahles, der unter Verwendung von auf Kanalreinigungsfahrzeugen angeordneten Pumpen mit Mindestdrücken von 100 bar erzeugt wird, bzw. mittels eines Wasserabrasivsuspensionsstrahles.
Dazu wird eine unter Druck stehende Wasser-Abrasivmittel- Suspension außerhalb der Rohre oder Kanäle erzeugt und durch eine Schlauchleitung an das in den Rohren oder Kanälen befindliche und als Düse ausgebildete Werkzeug herangeführt und durch dieses als Wasserabrasivsuspensionsstrahl hindurchgeführt.
Zur Erzeugung einer unter Druck stehenden Wasser- Abrasivmittel-Suspension wird Wasser komprimiert und in einen Hauptstrom und einen Bypassstrom aufgeteilt, der nach dem Durchgang durch einen mit Abrasivmittel gefüllten Hochdruckbehälter wieder mit dem Hauptstrom vereinigt wird.
Der Hochdruckbehälter wird aus einem drucklosen Behälter mit Wasser und Abrasivmittel gespeist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schneiden und Abtragen von Hindernissen und Ablagerungen in nichtbegehbaren und begehbaren Rohren oder Kanälen weist einen in die Rohre oder Kanäle einbringbaren Werkzeugträger auf, der ein Werkzeug zum Schneiden und Abtragen und gegebenenfalls eine Kamera zur Überwachung trägt, wobei das Werkzeug eine Wasserabrasivstrahldüse ist, die über eine Schlauchleitung mit einer außerhalb des Rohres oder Kanals angeordneten Einrichtung zur Erzeugung einer unter Druck stehenden Wasser-Abrasivmittel-Suspension in Verbindung steht.
Die Einrichtung zur Erzeugung einer unter Druck stehenden Wasser-Abrasivmittel-Suspension umfaßt eine Hochdruckpumpe zum Komprimieren des Wassers, einen Verteiler zum Aufteilen des unter Druck stehenden Wassers in einen Hauptstrom und einen Bypassstrom, einen in den Bypassstrom geschalteten Hochdruckbehälter mit Abrasivmittel und ein Mischstück zum Zusammenführen des Haupt- und Bypassstromes, dessen Druck in unmittelbarer Nähe der Wasserabrasivstrahldüse mittels Druckaufnehmer meßbar ist. Im Haupt- und/oder Bypass- Volumenstrom sind Durchflußmesser und/oder Druckaufnehmer, im Haupt-Volumenstrom Drosseln zur Beeinflussung des Bypass- Volumenstroms angeordnet.
Zwischen dem Ausgang des Hochdruck-Abrasivmittelbehälters und dem Mischstück befindet sich ein Kugelhahn, vor dessen Betätigung ein zwischen dem Verteiler und dem Eingang des Hochdruck-Abrasivmittelbehälters angeordnetes Absperrventil 8 schließbar ist.
Dem Hochdruckbehälter ist ein druckloser Behälter für Wasser und Abrasivmittel und der Hochdruckpumpe eine Sekundärpumpe zugeordnet, mit der sich der Druck des Wasserabrasivstrahles vervielfachen läßt. Die Sekundärpumpe kann entweder der Hochdruckpumpe nachgeschaltet sein und im Haupt-Volumenstrom liegen oder von der Hochdruckpumpe ausgehen und direkt auf den Hochdruck-Abrasivmittelbehälter wirken.
Die Einrichtung zur Erzeugung einer unter Druck stehenden Wasser-Abrasivmittel-Suspension und gegebenenfalls der Vorratsbehälter und die Sekundärpumpe sind vorzugsweise auf einem Fahrzeug angeordnet.
Die Hochdruckpumpe der Einrichtung ist vorzugsweise die Pumpe eines Kanalreinigungsfahrzeuges, was immense Kosteneinsparungen zur Folge hat.
Mit der Hochdruckpumpe ist ein Druck von mindestens 100 bar erzeugbar.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den zugehörigen schematischen Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine Anlage zum Schneiden und Abtragen von Hindernissen und Ablagerungen in nichtbegehbaren Rohren und Kanälen mittels Wasserabrasivsuspensionsstrahls und
Fig. 2 eine Anlage gemäß Fig. 1 mit Erweiterungen.
Die in Fig. 1 gezeigte Anlage umfaßt die Hochdruckpumpe 1 eines Kanalreinigungsfahrzeugs KRF, eine darauf anordenbare und durch die Hochdruckpumpe beaufschlagbare portable Einrichtung E zur Erzeugung einer Wasser-Abrasivmittel- Suspension und eine Schneideinrichtung S mit Vortriebsaggregat V, Düsenträger 25, Düse 26 und nichtdargestelter Steuerung mit Joystick.
An den Ausgang der vom Wasserbehälter W des Kanalreinigungsfahrzeugs KRF gespeiste Hochdruckpumpe 1 ist über eine Rückschlagklappe 2 ein Hochdruckschlauch 3 angeschlossen ist, der über einen Durchflußmesser 4 für den Haupt-Volumenstrom an ein T-Stück 5 führt, von dem neben der Hauptleitung H eine Bypassleitung B ausgeht.
In der Bypassleitung B liegen in Reihenfolge ein Durchflußmesser 6 und ein Feindosierventil 7 zur Messung und Regulierung des Bypass-Volumenstromes, ein Absperrventil 8, eine Rückschlagklappe 9, ein T-Stück 11, Winkelstücke 15 und 16, ein Hochdruck-Abrasivmittelbehälter 17 und ein Kugelhahn 18 zur Freigabe des Abrasivmitteltransportes. Damit der Kugelhahn 18 keine fließende Suspension schalten muß, läßt sich der Bypass-Volumenstrom mittels Absperrventil 8 absperren. Vom T-Stück 11 geht über ein Entlastungsventil 12 zur Druckentlastung bei Betriebsstörungen ein Niederdruckschlauch 13 zur Druckentlastung aus. Vor Eintritt in den Hochdruck-Abrasivmittelbehälter 17 ist in der Bypassleitung B ein Blindstopfen 16a vorgesehen, der zur Entlüftung beim Befüllen dient. An der Oberseite des Hochdruck-Abrasivmittelbehälters 17 befindet sich ein Blindstopfen 16b zur trockenen Befüllung mit nichtdargestelltem Schütttrichter.
In die Hauptleitung H ist ein Drosselsatz 21, der einen hinreichenden Bypass-Volumenstrom gewährleistet, und eine Rückschlagklappe 22 geschaltet.
Die Bypassleitung B vereinigt sich mit der Hauptleitung H in einem 45-Grad-Mischstück 19, an dessen Ausgang ein Hochdruckschlauch 23 angeschlossen ist, der an einen Düsenhalter 25 mit einer Düse 26 führt. Am Düsenhalter 25, der eine nichtdargestellte Kamera tragen kann, befindet sich ein Druckaufnehmer zur Aufnahme des an der Düse wirkenden Druckes.
Außer der Einrichtung E zur Erzeugung der Wasser- Abrasivmittel-Suspension ruht auf dem Kanalreinigungsfahrzeug KRF auch eine den Hochdruckschlauch 23 aufnehmende nichtdargestellte Schlauchhaspel. Der Hochdruckschlauch 23 läßt sich samt Düsenhalter 25, Düse 26 und nichtdargestellter Kamera in das zu sanierende Rohr oder den zu sanierenden Kanal K einführen. Dazu ist der Düsenhalter 25 an einem Vortriebsaggregat V, beispielsweise einem Roboter, einem fernsteuerbaren Fahrzeug, einer Schreiteinrichtung oder einer mit Wasserrückstoß arbeitenden Einrichtung angeordnet.
Die Wirkungsweise ist folgende:
Nach dem Transport der Anlage an den Sanierungsort (oder der Einrichtung E zur Erzeugung der Wasser-Abrasivmittel- Suspension und der Schneideinrichtung S zu einem am Sanierungsort befindlichen Kanalreinigungsfahrzeug KRF) wird das Vortriebsaggregat V an den Eingang des Kanals K gebracht und in Richtung Kanalinneres in Gang gesetzt. Auf seinem Weg, der durch die mitgeführte Kamera überwacht werden kann, zieht das Vortriebsaggregat V den Hochdruckschlauch 23 hinter sich her. Wurden im Kanal K Hindernisse oder Ablagerungen ausgemacht, läßt sich die Düse 26 mittels nichtdargestellter Steuereinrichtungen auf oder mit dem Düsenhalter 25 in Richtung dieser Hindernisse oder Ablagerungen ausrichten.
Um eine unter Druck stehende Wasser-Abrasivmittel- Suspension an die Düse 26 heranzuführen, wird mit der Hochdruckpumpe 1 Wasser komprimiert und über die Rückschlagklappe 2, den Hochdruckschlauch 3 und den Durchflußmesser 4 an das T-Stück 5 transportiert, das es in den in der Hauptleitung H fließenden Haupt-Volumenstrom und den in der Bypassleitung B fließenden Bypass-Volumenstrom aufteilt.
Der Haupt-Volumenstrom wird mit Hilfe des Drosselsatzes 21 soweit gedrosselt, daß in der Bypassleitung B ein genügend großer Bypass-Volumenstrom fließen kann.
Der mittels Durchflußmesser 6 erfaßte und mittels Feindosierventil 7 feinabgestimmte Bypass-Volumenstrom wird durch den Hochdruck-Abrasivmittelbehälter 17 hindurchgeführt, wobei das darin befindliche Abrasivmittel durch Impulsaustausch mit dem Bypass-Volumenstrom aus dem Hochdruck-Abrasivmittelbehälter herausbefördert wird und sich nach Freigabe durch den Kugelhahn 18 im Mischstück 19 zu einer unter Druck stehenden schneidfähigen Wasser- Abrasivmittel-Suspension vereinigt, die über den Hochdruckschlauch 23 an die Düse 26 gelangt und dort durch die Querschnittsverengung derart beschleunigt wird, daß sie als Wasserabrasivsuspensionsstrahl aus der Düse 26 austritt und das anvisierte Hindernis wegschneidet oder abträgt.
Im Gegensatz zu Fräswerkzeugen läßt sich ein solcher gesteuerter Strahl insbesondere in nichtbegehbaren Rohren oder Kanälen leicht an weitere Hindernisse oder Ablagerungen heranführen. Aber auch in begehbaren Rohren oder Kanälen oder außerhalb von ihnen bietet ein automatisch oder handgeführter Wasserabrasivsuspensions­ strahl Handhabungsvorteile gegenüber spanenden Werkzeugen.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Anlage ist neben dem Hochdruck-Abrasivmittelbehälter 17, durch den der Bypass- Volumenstrom hindurchgeführt wird, ein Behälter (Hopper) 31 mit Wasser und Abrasivmittel vorgesehen, der dem Befüllen dient und ein höhenverstellbares Saugrohr 32 aufnimmt, das mit dem Hochdruck-Abrasivmittelbehälter 17 zum Zwecke der Abrasivmittelzufuhr über einen Niederdruckschlauch 33, einen Kugelhahn 34 und einen Hochdruckschlauch 35 verbunden ist. In die Bypassleitung B ist zwischen dem T-Stück 11 und dem Winkelstück 15 ein T-Stück 14 geschaltet, das mit dem Behälter 31 zum Zwecke des Absaugens von verdrängtem Wasser über einen Hochdruckschlauch 27, einen Kugelhahn 29 und einen Niederdruckschlauch 28 in Verbindung steht, wobei in letzterem eine Membranpumpe 30 angeordnet ist, die beim Befüllen zum Erzeugen von Unterdruck im dient. Schließlich mündet im Behälter 31 auch der Niederdruckschlauch 13 zur Druckentlastung.
Sowohl die Bypassleitung B als auch die Hauptleitung H sind mit Druckaufnehmern 10 bzw. 20 versehen, wobei ersterer zwischen der dem Schutz der Ventile 7 und 8 dienenden Rückschlagklappe 9 und dem T-Stück 11 und letzterer zwischen dem T-Stück 5 und dem Drosselsatz 21 angeordnet ist.
Mit dieser erweiterten Vorrichtung kann nicht nur der Haupt- und Bypass-Volumenstrom und der Druck unmittelbar vor der Düse bestimmt (siehe auch Fig. 1), sondern auch der Druck in der Haupt- und Bypassleitung erfaßt, der Bypass- Volumenstrom geregelt und die Befüllung des Hochdruck- Abrasivmittelbehälters ermöglicht werden (siehe nur Fig. 2).
In beiden Anlagen kommt eine Hochdruckpumpe zum Einsatz, die einen Volumenstrom von 140 l/min bei einem Druck von 140 bar liefert. Bei maximalem Volumenstrom ergibt sich ein Düsendurchmesser von 3,6 mm und Schlauchdurchmesser von 16 oder 20 mm. Dagegen sind bei einem Volumenstrom von 41 l/min und einem zugehörigen Druck von 350 bar Düsen mit einem Durchmesser von 1,8 mm und Schläuche mit Durchmessern von 12 oder 16 mm vorgesehen. Insgesamt liegt der Druckbereich etwa zwischen 100 und 700 bar. Wollte man vergleichbare Schneidleistungen mit einem Wasserabrasivinjektorstrahl erzielen, wären Hochdruckpumpen für Drücke von 2000 bis 4000 bar erforderlich, was die Kosten beträchtlich erhöhen würde.
Als Abrasivmittel können Sande, Metallschrot oder Walzzunder verwendet werden.
Insgesamt wurde mit der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden und Abtragen von (Abfluß)Hindernissen und Ablagerungen in nichtbegehbaren Rohren oder Kanälen geschaffen, die leichte Handhabbarkeit mit hoher Effektivität verbinden und aufgrund der Nutzung der Pumpen (und einiger anderer Einrichtungen) von Kanalreinigungsfahrzeugen außerordentlich preiswert sind.

Claims (17)

1. Verfahren zum Schneiden und Abtragen von Hindernissen und Ablagerungen in nichtbegehbaren und begehbaren Rohren oder Kanälen (K), bei dem in die Rohre oder Kanäle (K) Werkzeugträger (25) eingebracht werden, die ein Werkzeug (26) zum Schneiden und Abtragen und gegebenenfalls eine Kamera zur Überwachung tragen, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneiden und Abtragen mittels eines Wasserabrassivstrahles erfolgt, der unter Verwendung von auf Kanalreinigungsfahrzeugen angeordneten Pumpen mit einem Mindestdruck von 100 bar erzeugt wird.
2. Verfahren zum Schneiden und Abtragen von Hindernissen in nichtbegehbaren und begehbaren Rohren oder Kanälen, bei dem in die Rohre oder Kanäle Werkzeugträger eingebracht werden, die ein Werkzeug zum Schneiden und Abtragen und gegebenfalls eine Kamera zur Überwachung tragen, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneiden und Abtragen mittels eines Wasserabrasivsuspensionsstrahles erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine unter Druck stehende Wasser- Abrasivmittel-Suspension außerhalb der Rohre oder Kanäle(K) erzeugt und durch eine Schlauchleitung (23) an das in den Rohren oder Kanälen (K) befindliche und als Düse ausgebildete Werkzeug (26) herangeführt und durch dieses als Wasserabrasivsuspensionsstrahl hindurchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser komprimiert und in einen Hauptstrom und einen Bypassstrom aufgeteilt wird, der nach dem Durchgang durch einen mit Abrasivmittel gefüllten Druckbehälter (17) wieder mit dem Hauptstrom zu einer unter Druck stehenden Wasser- Abrasivmittels-Suspension vereinigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbehälter (17) aus einem drucklosen Behälter (31) mit Abrasivmittel und Wasser gespeist wird.
6. Vorrichtung zum Schneiden und Abtragen von Hindernissen und Ablagerungen in nichtbegehbaren und begehbaren Rohren oder Kanälen (K), mit einem in die Rohre oder Kanäle (K) einbringbaren Werkzeugträger (25), der ein Werkzeug (26) zum Schneiden und Abtragen und gegebenenfalls eine Kamera zur Überwachung trägt, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche von 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (26) eine Wasserabrasivstrahldüse ist, die über eine Schlauchleitung (23) mit einer außerhalb der Rohre oder Kanäle (K) angeordneten Einrichtung zur Erzeugung einer unter Druck stehenden Wasser-Abrasivmittel-Suspension in Verbindung steht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer unter Druck stehenden Wasser-Abrasivmittel-Suspension eine Hochdruckpumpe (1) zum Komprimieren des Wassers, einen Verteiler (5) zum Aufteilen des unter Druck stehenden Wassers in einen Haupt- Volumenstrom und einen Bypass-Volumenstrom, einen in den Bypass-Volumenstrom geschalteten Hochdruckbehälter (17) mit Abrasivmittel und ein Mischstück (19) zum Zusammenführen des Haupt- und Bypass-Volumenstromes aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserabrasivstrahldüse (26) ein Druckaufnehmer (24) zugeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Haupt- und/oder Bypass-Volumenstrom Durchflußmesser (4, 6) und/oder Druckaufnehmer (20, 10) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche von 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Haupt-Volumenstrom ein Drosselsatz (21) zur Beeinflussung des Bypass-Volumenstroms angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche von 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Hochdruck-Abrasivmittelbehälters (17) und dem Mischstück (19) ein Kugelhahn zur Freigabe der Wasser-Abrasivmittel- Suspension und zwischen dem Verteiler (5) und dem Eingang des Hochdruck-Abrasivmittelbehälters ein Absperrventil angeordnet ist, mit dem der Bypass-Volumenstrom während der Betätigung des Kugelhahns unterbrechbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche von 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verteiler (5) und dem Eingang des Hochdruck-Abrasivmittelbehälters (17) ein Feindosierventil angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche von 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Hochdruckbehälter (17) ein druckloser Behälter (31) für Wasser und Abrasivmittel zugeordnet.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche von 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckpumpe (1) eine Sekundärpumpe nachgeschaltet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche von 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer unter Druck stehenden Wasser-Abrasivmittel-Suspension und gegebenenfalls der drucklose Behälter (31) und die Sekundärpumpe auf einem Fahrzeug angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche von 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckpumpe (1) der Einrichtung zur Erzeugung einer unter Druck stehenden Wasser-Abrasivmittel-Suspension die Pumpe eines Kanalreinigungsfahrzeuges (KRF) ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche von 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Hochdruckpumpe (1) ein Druck von mindestens 100 bar erzeugbar ist.
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