DE212005000056U1

DE212005000056U1 - Sarnierte Rohrleitung

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Publication number: DE212005000056U1
Application number: DE212005000056U
Authority: DE
Original assignee: Insituform Holdings UK Ltd
Current assignee: Insituform Holdings UK Ltd
Priority date: 2004-11-03
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2015-11-03
Also published as: JP2008518820A; BRPI0517985A; CA2586577A1; WO2006052539A2; HK1123842A1; JP4777997B2; MX2007005359A; NO20072813L; IL182980A0; KR20080002740A; KR101188048B1; NZ554942A; EP1819959A2; US7766048B2; CA2586577C; AU2005305137A1; US20060090804A1; WO2006052539A3; SG157364A1

Abstract

Sanierte Rohrleitung erhältlich durch ein Verfahren zur grabenlosen Sanierung einer bestehenden Rohrleitung mit einem flexiblen, harzimprägnierten Einsatz von einem ersten Zugangspunkt zu einem zweiten Zugangspunkt durch Umstülpen eines flexiblen, harzimprägnierten Einsatzes um den Einsatz an die bestehende Rohrleitung anzupassen und das Harz auszuhärten, umfassend:
Bereitstellen eines Vorrats an flexiblem, harzimprägniertem Einsatz und Einziehen eines Endes des flexiblen Einsatzes in die Rohrleitung von dem ersten Zugangspunkt zum zweiten Zugangspunkt;
Bereitstellen eines Vorrats einer flexiblen, aufblasbaren Blase;
Anbringen eines Auslasses am zurückhängenden Ende der aufblasbaren Blase;
Umstülpen der aufblasbaren Blase mit dem Auslass in das Innere des flexiblen Einsatzes mit Luft, so dass der Auslass am zweiten Zugangspunkt zugänglich wird;
Einbringen von Dampf in das Innere der Blase und Ermöglichen, dass der Dampf durch die Blase fließt und am Auslass austritt; und
Ermöglichen der Aushärtung des Harzes in dem Einsatz.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft den Einbau vor Ort aushärtender Einsätze ("cured-in-place liner") durch Einziehen eines harzimprägnierten Einsatzes in das existierende Rohr, sowie invertieren einer harzimprägnierten aufblasbaren Blase mit Luft und Aushärten des Harzes mittels kontinuierlichem Durchfluss von Dampf ohne Druckverlust, sowie Vorrichtungen zum Ausführen des Verfahrens. Die Vorrichtungen sind insbesondere gut geeignet zum Einbau von vor Ort aushärtenden Einsätze von mittlerem bis großem Durchmesser.
Es ist allgemein bekannt, dass Kanäle oder Rohrleitungen, besonders unterirdische Rohre, wie sanitäre Entwässerungsrohre, Regenwasserrohre, Wasserleitungen und Gasleitungen, die zur Leitung von Flüssigkeiten verwendet werden, häufig auf Grund von Flüssigkeitsverlust oder Verschleiß Reparaturen benötigen. Das Durchsickern kann einwärts aus der Umgebung in das Innere oder in die leitenden Rohrteile erfolgen. Alternativ kann das Durchsickern nach außen aus dem leitenden Teil der Rohrleitung in die umliegende Umgebung erfolgen. In beiden Fällen ist es wünschenswert dieses Durchsickern zu vermeiden.
Die Undichtigkeit kann auf unsachgemäße Installation der ursprünglichen Leitung oder auf den Verschleiß des Rohrs selbst auf Grund normaler Alterung oder der Auswirkung der Beförderung korrosiven oder abrasiven Materials zurückzuführen sein. Risse an oder in der Nähe von Rohrverbindungen können auf Umwelteinflüsse wie Erdbeben oder die Bewegung großer Fahrzeuge auf der darüber liegenden Oberfläche oder ähnlichen natürlichen oder zivilisationsbedingten Vibrationen oder anderen solchen Umständen beruhen. Unabhängig von der Ursache sind solche Undichtigkeiten unerwünscht und können zu einer Vergeudung von der Flüssigkeit resultieren, die innerhalb der Rohrleitung transportiert wird, oder zu einer Schädigung der umliegenden Umgebung und einem möglichen Entstehen eines gefährlichen öffentlichen Gesundheitsrisikos führen. Bleibt die undichte Stelle bestehen, kann das zu strukturellem Versagen des bestehenden Kanals aufgrund von Bodenverlust und seitlicher Stützung des Kanals führen.
Aufgrund der stets wachsenden Arbeits-, Energie- und Maschinenkosten wird es zunehmend schwieriger und weniger ökonomisch unterirdische Rohre oder die Abschnitte, die undicht sein können, durch Aufgraben und Ersetzen der Rohre zu reparieren. Als Folge sind verschiedene Verfahren für die Reparatur vor Ort oder Sanierung bestehender Rohrleitungen entwickelt worden. Diese neuen Verfahren vermeiden die Kosten und Risiken, die mit dem Aufgraben und Ersetzen der Rohre oder Rohrabschnitte verbunden sind, sowie die erheblichen Unannehmlichkeiten für die Öffentlichkeit. Eines der erfolgreichsten Leitungsreparatur- oder grabenlosen Sanierungs-Verfahren, das zur Zeit häufig verwendet wird, heißt Insituform^®-Verfahren. Dieses Verfahren ist in den U.S. Patenten Nr. 4,009,063, 4,064,211 und 4,135,958 beschrieben, die inhaltlich hier miteinbezogen werden.
In der üblichen Ausführung des Insituform-Verfahrens wird ein gestreckter, flexibler rohrförmiger Einsatz aus Filzfasern, Schaumstoff oder ähnlichem harztränkbaren Material mit einer äußeren undurchlässigen Beschichtung, die mit einem wärmeaushärtbaren Harz („thermosetting curable resin") getränkt wurde, innerhalb der bestehenden Rohrleitung installiert. Gewöhnlich wird der Einsatz unter Verwendung eines Umstülpverfahrens installiert, wie in den zwei letztgenannten Insituform Patenten beschrieben. Bei dem Umstülpverfahren presst ein Radialdruck, der an der Innenseite des umgestülpten Einsatzes anliegt, diesen gegen die innere Oberfläche der Rohrleitung und bringt diesen mit der inneren Oberfläche der Rohrleitung in Verbindung. Das Insituform-Verfahren wird jedoch auch durchgeführt, indem ein harzgetränkter Einsatz mit einem Seil oder Kabel in das Rohr gezogen wird und eine separate flüssigkeitsundurchlässige aufblasbare Blase oder ein Einsatz der bzw. die innerhalb des Einsatzes umgestülpt wird, verwendet wird, um zu bewirken, dass der Einsatz gegen die innere Wand der bestehenden Rohrleitung aushärtet. Solche harzgetränkten Einsätze werden gewöhnlich als „cured-in-place-pipes" (vor Ort aushärtende Rohre) oder „CIPP-Einsätze" bezeichnet, und die Installation wird als CIPP-Installation bezeichnet.
Die flexiblen, rohrförmigen CIPP-Einsätze besitzen eine glatte Außenschicht aus einem relativ flexiblen, im Wesentlichen undurchlässigen Polymer, das die Außenseite des Einsatzes in seinem Ausgangszustand überzieht. Beim Umstülpen gelangt diese undurchlässige Schicht auf die Innenseite des Einsatzes, nachdem der Einsatz während der Installation umgestülpt wurde. Wenn der flexible Einsatz vor Ort innerhalb der Rohrleitung installiert ist, wird die Leitung von Innen unter Druck gesetzt, vorzugsweise unter Verwendung eines Umstülpfluids wie Wasser oder Luft, um den Einsatz radial nach Außen zu treiben und diesen so mit der inneren Oberfläche der bestehenden Rohrleitung zu verbinden und an diese anzupassen.
Typischerweise wird ein Umstülpturm am Installationsort errichtet um die nötige Druckhöhe zum Umstülpen des Einsatzes oder einer Blase bereitzustellen. Alternativ:
eine Umstülpeinheit wie in den U.S. Patenten Nr. 5,154,936, Nr. 5,167,901 (RE 35,944) und Nr. 5,597,353 gezeigt und beschrieben, die inhaltlich miteinbezogen werden. Die Aushärtung kann durch Einleiten von heißem Wasser in den umgestülpten Einsatz durch einen Rezirkulationsschlauch, der an das Ende des umgestülpten Einsatzes angeschlossen ist, ausgelöst werden. Das Umstülpwasser wird durch eine Wärmequelle, wie einen Boiler oder Wärmetauscher, rezirkuliert und zu dem umgestülpten Einsatz zurückgeführt bis die Aushärtung des Einsatzes abgeschlossen ist. Das Harz das in das tränkbare Material getränkt ist wird dann ausgehärtet, um einen harten, eng enganliegenden, starren Rohreinsatz innerhalb des bestehenden Rohrs zu formen. Der neue Einsatz verschließt wirksam alle Risse und repariert alle Rohrabschnitts- oder Rohrverbindungsverschleiße, um so weiterem Durchsickern sowohl in die auch aus der bestehenden Rohrleitung vorzubeugen. Das ausgehärtete Harz dient auch der Verstärkung der bestehenden Rohrleitungswand und bietet so zusätzliche strukturelle Unterstützung für die umliegende Umgebung.
Wenn der rohrförmige vor Ort aushärtende Einsatz durch das Einzieh- und Aufblasverfahren installiert wird, wird der Einsatz in gleicher Weise wie bei dem Umstülpverfahren mit Harz getränkt und in einem zusammengelegten Zustand gebracht in die bestehende Rohrleitung. Typischerweise wird ein abfallendes Rohr, ein Aufblasrohr oder ein Kanal mit einer Biegung am unteren Ende in einen bestehenden Einstiegsschacht oder einer Zugangsstelle positioniert und eine umgestülpte Blase durch das abfallende Rohr gegeben, geöffnet und zurück über die Öffnung des horizontalen Teils der Biegung geschlagen. Der zusammengefaltete Einsatz innerhalb des bestehenden Rohrs wird dann über das zurückgeschlagene Ende der aufblasbaren Blase positioniert und an diesem gesichert. Dann wird eine umstülpende Flüssigkeit wie Wasser in das abfallende Rohr gegeben, und der Wasserdruck verursacht, dass die aufblasbare Blase aus dem horizontalen Teil der Biegung herausgedrückt wird, und bewirkt, dass sich der zusammengefaltete Einsatz gegen die innere Oberfläche des bestehenden Kanals ausdehnt. Die Umstülpung der aufblasbaren Blase hält an bis die Blase das Stromabwärts-Einstiegsschacht oder die zweite Zutrittsstelle erreicht und sich dorthinein ausdehnt. Zu diesem Zeitpunkt ist es möglich den Einsatz, der gegen die innere Oberfläche des bestehenden Kanals gepresst ist, auszuhärten. Die Aushärtung wird durch Einleiten von heißem Wasser in die aufblasbare Blase ausgelöst, das zirkuliert, um zu erreichen, dass das Harz in dem getränkten Einsatz aushärtet.
Nachdem das Harz in dem Einsatz ausgehärtet ist, kann die aufblasbare Blase entfernt werden oder vor Ort in dem ausgehärteten Einsatz verbleiben. Wenn die aufblasbare Blase vor Ort belassen wird, wird die Blase gewöhnlich eine sein, die eine relativ dünne harztränkbare Schicht auf der Innenseite der undurchlässigen Außenschicht besitzt. Wie im Stand der Technik bekannt ist, wird in diesem Fall die undurchlässige Schicht nach dem Umstülpen verursachen, dass die Blase an der harzgetränkten Schicht des Einsatzes haftet. In diesem Moment ist der Eintritt in den Einstiegsschacht oder die Zugangsstelle nötig, um den Einsatz zu öffnen, das Wasser, das zum Umstülpen der Blase verwendet wurde, abzulassen und die Enden, die sich in die Einstiegslöcher ausdehnen, abzuschneiden. Wenn die aufblasbare Blase entfernt werden muss, kann sie durch Ziehen am Evasionsende an einem Rückhalteseil, das am laufenden Ende der aufblasbaren Blase befestigt ist und zur Geschwindigkeitskontrolle der Umstülpung verwendet wird, entfernt werden. Dies erfolgt gewöhnlich nach dem Durchstechen der Blase an dem empfangenden Ende, bei der das Wasser freigesetzt wird, das zum Umstülpen der Blase und zum Auslösen der Aushärtung verwendet wurde. Schließlich kann das abfallende Rohr entfernt und der Betrieb durch das ausgekleidete Rohr kann wieder angeschlossen werden. Wenn überschneidende Betriebsverbindungen vorhanden sind, würden diese zuerst wieder geöffnet werden, um den Betrieb über das ausgekleidete Rohr wieder aufzunehmen.
Bei dem bestehenden Wasserumstülpverfahren, das beim Insituform-Verfahren verwendet wird, wird der Einsatz unter Verwendung kalten Wassers umgestülpt. Nachdem der Einsatz komplett in dem bestehenden Kanal umgestülpt wurde, wird aufgeheiztes Wasser durch einen flachliegenden Schlauch zirkuliert, der mit der umstülpenden Seite des Einsatzes verbunden ist. In Leitungen mittleren und großen Durchmessers nimmt mit zunehmendem Leitungsdurchmesser das für die Umstülpung benötigte Wasservolumen drastisch zu. Das gesamte zum Aufblasen des Einsatzes verwendete Wasser – ob Umgestülpt oder Eingezogen und Aufgeblasen – muss während des Heiz- und Aushärtezyklus geheizt werden. Außerdem muss nach Abschluss der Aushärtung das Aushärtungswasser wieder abgekühlt werden, entweder durch Zusatz von kaltem Wasser oder fortgesetzte Zirkulation bis das Aushärtungswasser wieder eine Temperatur aufweist, die in das stromabwärts liegende Rohr abgelassen werden kann nachdem der Einsatz am Ende des Rohrs abgeschnitten wurde, oder das Aushärtungswasser aus der ausgehärteten Auskleidung abgepumpt und in ein akzeptables Abfallsystem verbracht werden kann.
Der Hauptnachteil bei Verwendung dieser Vorrichtungen mit Wasser ist die Menge und Verfügbarkeit des Umstülpwassers. Typischerweise muss das Wasser von 55°F auf 180°F aufgeheizt werden, um die Aushärtung zu bewirken und dann durch den Zusatz weiteren Wassers auf 100°F gekühlt werden, bevor es in ein zulässiges Entsorgungssystem abgelassen werden kann.
Diesen Nachteil kann man durch die Verwendung von Luft anstelle von Wasser zur Erzeugung der umstülpenden Kraft umgehen. Sobald der getränkte Einsatz vollständig umgestülpt ist, kann er mit Dampf ausgehärtet werden. Obwohl Wasser zur Dampfproduktion nötig ist, beträgt die benötigte Wassermenge in Form von Dampf nur 5–10% von der Menge, die für die Wasserumstülpung, Aushärtung und Herunterkühlung benötigt wird. Das bedeutet, dass Dampf zur Aushärtung verwendet werden kann, selbst wenn Wasser vor Ort nicht leicht verfügbar ist. Die drastische Reduzierung der Wassermenge ist das Ergebnis der höheren Energie, die in einem Pfund Wasser in Dampfform gegenüber einem Pfund geheiztem Wasser vorhanden ist. Ein Pfund Dampf, der zu einem Pfund Wasser kondensiert, gibt etwa 1000 BTUs (british thermal unit) ab, während ein Pfund Wasser nur ein BTU für jedes Grad Temperaturabfall abgibt. Dieser verringerte Wasserbedarf plus die virtuelle Eliminierung des Aufheizzyklus reduzieren den Aushärtezyklus und die Installationszeit außerordentlich.
Warum hat die Industrie angesichts dieses offensichtlichen Vorteils in der Verwendung der Luftumstülpung und Dampfaushärtung so lange benötigt, um von der Wasserumstülpung und der Heißwasseraushärtung abzukommen?
Wenn Wasser zum Umstülpen des harzgetränkten Einsatzes verwendet wird, bekommt der nicht umgestülpte Teil des Einsatzes, von dem umstülpenden Ansatz bis zur Umstülpvorrichtung, Auftrieb durch eine Kraft, die der durch den Einsatz verdrängten Wassermenge entspricht. Im Fall der CIPP-Einsätze bedeutet dies, dass das tatsächliche Gewicht des Einsatzes wesentlich verringert wird, sowie die Kraft, die nötig ist um den nicht umgestülpten Einsatz vorwärts zu dem umstülpenden Ansatz zu ziehen. Wenn Luft zur Erzeugung der Umstülpkraft verwendet wird, liegt der nicht umgestülpte Einsatz auf dem Boden des Rohrs und der auf den umstülpenden Ansatz einwirkende Luftdruck muss das volle Gewicht des Einsatzes nach vorn ziehen.
Drei Kräfte müssen überwunden werden, um den CIPP-Einsatz umzustülpen, gleichgültig was zur Erzeugung der Umstülpenergie verwendet wird. Diese Kräfte sind:

1. Die Kraft, die zum Umstülpen des Einsatzes (Umkrempeln des Einsatzes) nötig ist. Diese Kraft variiert mit der Einsatzdicke, der Materialart und dem Verhältnis zwischen Einsatzdicke und -durchmesser.
2. Die Kraft, die nötig ist, um den Einsatz von der umstülpenden Vorrichtung zu dem Umstülpansatz zu ziehen.
3. Die Kraft, die nötig ist, um den Einsatz durch die umstülpende Vorrichtung zu ziehen.

Die Kraft Nummer eins (1) ist im Allgemeinen sowohl für Luft- als auch für Wasserumstülpungen gleich.
Die Kraft Nummer zwei (2) ändert sich stark zwischen Luft und Wasser und kann die Länge der Luftumstülpungen begrenzen. Es gibt eine Grenze wie viel Druck verwendet werden kann, um den Einsatz umzustülpen, ohne die Qualität des installierten CIPP-Einsatzes zu beeinträchtigen und/oder das bestehende Rohr zu beschädigen. Gleitmittel können sowohl für die Wasser- als auch für die Luftumstülpung zur Reduzierung der nötigen Zugkraft verwendet werden.
Die Kraft Nummer drei (3) kann basierend auf der Geräteausführung variieren. In den meisten zur Zeit verwendeten Vorrichtungen wird die Kraft, die nötig ist um den Einsatz durch die Vorrichtung zu ziehen, zunehmen, wenn eine oder beide Kräfte eins und zwei zunehmen. Dies wird durch die Tatsache verursacht, dass zur Erhöhung der verfügbaren Umstülpenergie, typische, heutzutage verwendete Vorrichtungen den Verlust der unter Druck stehenden Flüssigkeit von der Druckkammer unterhalb der Einsatzzugangsstelle in die Vorrichtung und dem zurückgeschlagenen und verbundenen Ende des umzustülpenden Einsatzes beschränken. Diese Beschränkung wird typischerweise durch Erhöhung des Luftdrucks in einer pneumatischen Verschlussblende (sphincter gland) erreicht, oder durch Verwendung einer Verschlussblende (gland), die durch die umstülpende Flüssigkeit betätigt wird. Die Einwärtsbewegung ist in typischen Fällen durch das Verschlussblendenmaterial und die Kompression des umstülpenden CIPP-Einsatzes beschränkt. Dies wiederum verursacht einen Anstieg der Reibung zwischen dem umstülpenden CIPP-Einsatz und der Verschlussblende.
Als Alternative wurde angesichts der Energie welche dieser trägt die Verwendung von Dampf vorgeschlagen. Die Verwendung von Luft zum Aufblasen einer aufblasbaren Blase und durchfließendem Dampf wurde in den Insituform-Patenten Nr. 6,708,728 und Nr. 6,679,293 offenbart, die inhaltlich miteinbezogen werden. Die Verfahren, die in diesen kürzlich erteilten Patenten offenbart werden, verwenden die Einzieh- und Aufblas-Technologie und werden gegenwärtig für Einsätze mit kleinem Durchmesser verwendet. Sie bieten für Einsätze dieser Größe Vorteile gegenüber der Wasserumstülpung. Zudem ist die offen gelegte Verwendung eines Empfangskanisters nicht immer geeignet für Einsätze mit mittlerem und großem Durchmesser. Einsätze mittlerer Größe sind solche mit einem Durchmesser zwischen etwa 21 und 45 Inch. Große Durchmesser sind solche, die einen Durchmesser von etwa 45 Inch überschreiten.
Obwohl die existierenden Verfahren unter Verwendung von Heißwasser zum Aushärten verschiedene Vorteile wie oben angegeben haben, führen deren Nachteile zu einem Anstieg der Energie- und Arbeitskosten und sie beinhalten einen beträchtliche Verbrauch von Wasser, das je nach Art der typischerweise verwendeten Harze einen Styrolgehalt aufweisen kann. Dementsprechend ist es wünschenswert ein Sanierungsverfahren geeignet für CIPP-Einsätze mittleren und großen Durchmessers zur Verfügung zu stellen, wobei der Einsatz mittels einer harzimprägnierten aufblasbaren Blase aufgeblasen wird, die ein integrales Luft-/Dampfablassrohr aufweist mit Luft und das Harz mittels Dampfdurchfluss auszuhärten, um die im Dampf verfügbare Energie vorteilhaft zu nutzen um ein Installationsverfahren zur Verfügung zu stellen das schneller und ökonomisch effizienter als die verschiedenen gegenwärtig praktizierten Sanierungsverfahren ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Allgemein wird gemäß der Erfindung eine sanierte Rohrleitung erhältlich durch ein Verfahren zur Sanierung einer bestehenden Rohrleitung durch Einzieh- und Aufblasinstallation von vor Ort aushärtenden Einsätzen bereitgestellt. Luft wird verwendet um eine harzimprägnierte aufblasbare Blase aufzublasen, und das Harz in dem Einsatz und der Blase wird ohne Druckverlust mittels durchfließenden Dampf ausgehärtet. Ein harzimprägnierter Einsatz wird in die bestehende Rohrleitung, welche repariert werden soll, eingezogen und an den Enden abgeschnitten um sich über die Rohrleitung hinaus zu erstrecken. Eine aufblasbare Blase mit einer Schicht aus harzimprägnierbarem Material und beschichtet mit einer impermeablen Beschichtung wird mit einem Auslass am hinteren Ende eingepasst. Der Auslass umfasst ein offenes Ende mit einer Rückhaltebefestigung. Das entgegengesetzte oder führende Ende mit einem Verschluss mit einem Dampfventil wird in das zurückhängende Ende der aufblasbaren Blase eingesetzt die am zurückhängenden oder Rückhalteende der aufblasbaren Blase angebunden ist.
Ein Rückhalteseil und ein perforierter flachliegender Schlauch werden an der Rückhaltevorrichtung befestigt. Der harzimprägnierte Einsatz wird in das Wirtsrohr eingezogen. Die aufblasbare Blase wird mit einem Inversionsstiefel durch eine unter Druck gesetzte Inversionskammer gezogen. Das nahliegende Ende des Einsatzes wird über die Aufblasbare Blase auf den Inversionsstiefel gebunden. Am Inversionskammerventil wird Druckluft aufgegeben und die Inversionsluft bewirkt, dass sich die Blase umstülpt und den eingezogenen Einsatz aufbläst.
Sobald das Auslassrohr am ferner liegenden Ende des Wirtsrohres sichtbar wird, wird die Inversion abgebrochen. Der perforierte flach liegende Schlauch wird abgeschnitten und das fern liegende Ende wird an einem Dampfschlauch befestigt. Eine Röhrenendbaugruppe wird am nah liegenden Ende des Einsatzes befestigt und die aufblasbare Blase wird umgestülpt um zu ermöglichen, dass der aufblasbare Schlauch in die Endbaugruppe eingreift, und den Auslass freilegt sobald die Umstülpung abgeschlossen ist.
Ein Auslassschlauch wird am ferner liegenden Ende des exponierten Auslasses befestigt. Der am proximalen Ende des flach liegenden Schlauchs befestigte Dampfschlauch wird an einen Boiler angeschlossen. Dampf wird in den flach liegenden Schlauch eingeführt um den Einsatz zu erwärmen, und das Ablassventil am Auslassschlauch wird geöffnet um den Druck innerhalb des Einsatzes aufrecht zu erhalten. Dampf- und Luftströme werden aufrechterhalten bis die Temperatur ausreichend angestiegen ist und die Luft soweit verdrängt und voller Dampf aufgebracht wurde um das Harz auszuhärten. Am Ende des Aushärtungszyklus wird das Dampfventil langsam geschlossen und Luft zugesetzt um den Abkühlprozess zu starten. Die Enden des Einsatzes werden wie bei herkömmlichen Montagen abgeschnitten.
Dem gemäß liegt eine Aufgabe der Erfindung darin eine sanierte Rohrleitung erhältlich durch ein verbessertes Verfahren zur Sanierung einer bestehenden Rohrleitung durch Einbau eines vor Ort aushärtenden Einsatzes durch Einziehen eines harzimprägnierten Einsatzes und Aufblasen durch Umstülpen einer harzimprägnierten Blase unter Verwendung von Luft zum Umstülpen der aufblasbaren Blase bereitzustellen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es eine verbesserte aufblasbare Blase zur Verwendung bei Einbau von vor Ort aushärtenden Einsätzen mit einem Auslassschlauch installiert am zurückhängenden Ende der Blase bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es eine sanierte Rohrleitung erhältlich durch ein verbessertes Verfahren für die Einzieh- und Aufblasinstallation eines vor Ort aushärtenden Einsatzes unter Verwendung von durchfließendem Dampf zur Bewirkung der Aushärtung des Harzes bereitzustellen.
Eine wiederum andere Aufgabe der Erfindung ist es eine sanierte Rohrleitung erhältlich durch ein verbessertes Verfahren zur Installation eines vor Ort aushärtenden Einsatzes durch Einziehen und Aufblasen bereitzustellen, wobei Luft verwendet wird um die Blase umzustülpen und um den Einsatz aufzublasen, und durchfließender Dampf verwendet wird um das Harz in der aufblasbaren Blase und dem eingezogenen Einsatz auszuhärten.
Eine wiederum andere Aufgabe der Erfindung ist es einen im zurückhängenden Ende einer aufblasbaren Blase installierten Auslass bereitzustellen um das Ablassen von Luft und Dampf zu ermöglichen welche durch die aufblasbare Blase und den Einsatz fließen.
Wiederum eine andere Aufgabe der Erfindung ist es eine sanierte Rohrleitung erhältlich durch ein verbessertes Verfahren zur Installation vor Ort aushärtender Einsätze durch Aushärtung mit Dampf bereitzustellen, wobei ein perforierter flachliegender Schlauch verknüpft mit der am zurückhängenden Ende der aufblasbaren Blase verwendet wird um eine regulierte Aufbringung von Dampf über die Länge der Blase zu gewährleisten.
Wiederum andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden teilweise nahegelegt und werden teilweise aus der Beschreibung offensichtlich.
Die Erfindung umfasst dem gemäß verschiedene Schritte, und die Beziehungen eines oder mehrerer derartiger Schritte in Bezug auf die anderen, und die Vorrichtungen welche die Merkmale, Eigenschaften und die Beziehung von Elementen besitzen die in der detaillierten Offenbarung veranschaulicht sind, sowie der Umfang der Erfindung wird in den Ansprüchen angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zum besseren Verständnis der Erfindung wurden Bezüge zu den folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gemacht, welche zeigen:
1 ist eine schematische Querschnittsaufsicht welche das Einziehen eines harzimprägnierten vor Ort aushärtenden Einsatzes in einem typischen Interstate Highway-Kanal von einem stromaufwärts liegenden oder Inversionsende des Kanals zu einem stromabwärts liegenden oder distalen Ende des Kanals zu Beginn des Installationsverfahrens zum Auskleiden des Wirtsrohres zeigt;
2(a), 2(b) und 2(c) sind schematische Querschnittsansichten einer Auslassanordnung wie sie in einer vor Ort aushärtenden aufblasbaren Blase installiert ist;
3 ist eine Draufsicht einer an die Auslassschlauchanordnung der 2 gemäß der Erfindung angebundenen vor Ort aushärtenden aufblasbaren Blase gemäß der Erfindung;
4 ist eine schematische Querschnittsansicht einer unter Druck stehenden Umstülpeinheit für die Luftumstülpung der aufblasbaren Blase der 3 gemäß der Erfindung;
5 ist ein schematischer Querschnitt der umstülpenden Seite der aufblasbaren Blase am distalen Ende des Wirtsrohres während einer Installation mit Inspektionslaschen zum Lokalisieren der Position des Auslassschlauchs gemäß der Erfindung;
6(a) ist ein schematischer Querschnitt der Umstülpseite der aufblasbaren Blase am distalen Ende des Wirtsrohrs wie in 5, mit einem Endverschlussrahmen vor Ort und 6(b) ist ein Querschnitt der aufblasbaren Blase, vollständig invertiert mit der Auslassanordnung durch den Endverschlussrahmen der 7(a) heraushängend;
7(a) ist ein Querschnitt des Endverschlussrahmens der 6(b) entlang der Linie 7a-7a und 7(b) ist ein Schnitt entlang der Linie 7b-7b; und
8(a), 8(b) und 8(c) sind Draufsichten welche die Schritte zum Bilden eines Luftablassventils in der vor Ort ausgehärteten aufblasbaren Blase gemäß der Erfindung zeigen.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die 1 zeigt einen typischen Highway-Abwasserkanal 11 mit einem bestehenden Durchgang 12, der unter dem Highway 13 und 14 kreuzt. Die 1(a) zeigt eine obere Öffnung 16 und eine untere Öffnung 17. Ein harzimprägnierter Einsatz wird an der Arbeitsstelle in einem geeignet gekühlten Lastwagen 19 bereitgestellt und mittels einer Winde 43 am unteren Öffnungsende 17 von der oberen Öffnung 16 her eingezogen. Ein Einsatz 18 ist mit einer Polypropylenhülle umwickelt um Beschädigung zu vermeiden und die Längsdehnung zu steuern.
Ein flexibler vor Ort aushärtender Einsatz des im Stand der Technik allgemein gut bekannten Typs wird aus mindestens einer Schicht aus einem flexiblen, harzimprägnierbaren Material, wie etwa einer Filzschicht, mit einer äußeren, impermeablen Polymerfolienschicht geformt. Die Filzschicht und die Folienschicht werden entlang eines Saumes vernäht um einen rohrförmigen Einsatz zu bilden. Eine kompatible thermoplastische Folie in Form eines Bandes oder extrudierten Materials wird aufgebracht oder über den Saum extrudiert um die Impermeabilität des Einsatzes sicher zu stellen. Derartige Einsätze sind im Detail in den US-Patenten Nr. 6,708,728 und Nr. 6,679,293 beschrieben.
Bei größeren Einsatzdurchmessern können mehrere Schichten aus Filzmaterial verwendet werden. Die Filzschichten können natürliche oder synthetische flexible, harzabsorbierende Materialien sein, etwa Polyester oder Acrylfasern. Die undurchlässige Folie in der äußeren Schicht kann ein Polyolefin sein, etwa Polyethylen oder Polypropylen, ein Vinylpolymer wie etwa Polyvinylchlorid, oder ein Polyurethan wie im Stand der Technik gut bekannt. In den Anfangsschritten bei allen grabenlosen Sanierungsinstallationen wird die bestehende Rohrleitung durch Reinigung und Videoaufzeichnung vorbereitet.
Bezugnehmend auf die 2(a), 2(b) und 2(c) zeigen diese ein Auslassrohr 21 mit einem verkappten Ende 22 und einem Dampfventil 23, das in eine aufblasbare Blase 24 am hinteren Ende eingesetzt ist. Das Auslassrohr 21 wird aus einem Längenstück eines stahlummantelten Dampfschlauchs 26 gebildet und umfasst ein offenes Ende 27 mit einer Rückhaltebefestigung 28. Das gegenüberliegende oder führende Ende 29 des Auslassrohrs 21 wird in das zurückhängende Ende der aufblasbaren Blase 24 eingesetzt, wo es mit Stahlband 31 am zurückhängenden oder Rückhalteende des Auslassrohrs 21 angebunden ist. Das Ablassrohr 21 wird mit einem Plastikfolienschlauch 34 bedeckt, der mit einer Reihe von Kabelbindern 36 herabgebunden ist um ein Reißen der Blase 24 zu verhindern.
Wie in 3 gezeigt wird das verkappte Ende 22 des Auslassrohrs 21 in die aufblasbare Blase 24 eingesetzt und darin mit Bändern 31 befestigt. Ein Rückhaltekabel 32 wird an der Rückhaltebefestigung 28 angebracht. Ein Kondensatrohr 33 ist auch am offenen Ende 27 des Ablassrohrs 21 angepasst.
Die aufblasbare Blase 24 kann auch ein Luftablassventil 81 umfassen wie in 8 gezeigt, gebildet etwa 2 bis 4 Fuß vom Ende der Blase 24. Dies ermöglicht die Austragung von Luft in der Blase 24 bevor diese durch ein Ventil in einem Umstülpgerät beim Umstülpen der Blase 24 hindurchgeführt wird. Das Ventil 81 wird geformt durch Schneiden eines 1/2Inch-Lochs 82 in der oberen Schicht der Blase 24 und Abdecken des Lochs mit einer ersten Abdeckung 83, befestigt an drei Seiten, und dieses mit einer zweiten größeren Abdeckung 84 überlappend, welche auch an drei Seiten befestigt ist, um das Ventil 81 zu bilden. Die Abdeckungen 83 und 84 werden aus Einsatzmaterial mit der undurchlässigen Schicht auf der Außenseite gebildet.
Typische Abmessungen des Luftablassventils 81 sind wie folgt. Die erste Abdeckung 83 ist etwa 3 bis 6 Inches mal etwa 3 bis 6 Inches groß und wird über dem Loch 82 platziert. Typischerweise ist die Abdeckung 83 ein 3 Inch mal 5 Inch großes Rechteck mit den beiden kurzen Kanten und der distalen längeren Kante befestigt an die äußere Schicht der Blase 24. Die zweite Abdeckung 84 sollte geringfügig größer sein und kann von etwa 4 bis 7 Inch mal etwa 4 bis 7 Inch groß sein. Typischerweise ist die Abdeckung 84 etwa 4 Inch mal 5 Inch groß, mit den zwei kurzen Kanten und der längeren Kante an der proximalen Seite befestigt an der äußeren Schicht der Blase 24.
Vor der beginnenden Installation wird gemäß dem Verfahren in Übereinstimmung mit der Erfindung der Filz des Einsatzes 18 mit einem aushärtbaren, wärmehärtenden Harz mittels des sogenannten „wet-out"-Prozesses getränkt. Der wet-out-Prozess beinhaltet gewöhnlich das Einspritzen des Harzes in die Filzschicht durch das Ende oder eine Öffnung, die in der undurchlässigen Filmschicht geschaffen wurde, die Erzeugung eines Vakuums und die Durchführung der getränkten Schicht durch Druckwalzen, wie dies aus der Auskleidungstechnik bekannt ist. Ein Verfahren dieser Vakuumtränkung ist in dem Insituform-US-Patent Nr. 4,366,012 beschrieben, das inhaltlich hier mit einbezogen wird. Eine große Vielzahl von Harzen kann verwendet werden, wie Polyester, Vinylester, Epoxyharze und dergleichen, die wie gewünscht modifiziert werden können. Es ist bevorzugt ein Harz zu verwenden das bei Raumtemperatur relativ stabil ist, aber beim Erwärmen sofort aushärtet.
Der getränkte Einsatz 18 wird etwa 20 Fuß von der oberen Öffnung 16 zum unteren Öffnungsende 17 des Wirtsrohrs 12 platziert. Ein Seil oder Kabel wird vom oberen Öffnungsende 16 zum unteren Betriebsende 17 durchgefädelt. Das Kabel 15 wird dann an einer Einzugswinde 43 befestigt und zur oberen Öffnung 16 gezogen.
Eine Rolle 41 aus Polypropylen 42 oder eine andere geeignete Plastikfolie oder -Hülse wird unter dem Einzieheinsatz 18 platziert und darum gewickelt, während dieser in das Wirtsrohr 12 eintritt. Die Hülse 20 wird über den Einsatz 18 gefaltet und angebunden oder mit Klebeband befestigt, um den Einsatz 18 zu schützen während dieser mit der Winde 43 in das Wirtsrohr 12 eingezogen wird. Das Einziehen des Einsatzes 18 wird fortgesetzt bis das distale Ende 18b des Einsatzes 18 sich in einem erwünschten Abstand vom Ende des Wirtsrohrs 12 befindet. Die Öffnungen 18c sind im distalen Ende 18b geformt um bei der Bestimmung der exakten Position für den Auslass 21 zu assistieren.
Die Blase 24 wird in den Einsatz 18 mit einer Luftumstülpeinheit umgestülpt. In dieser Ausführungsform eine Umstülpeinheit 51 mit mindestens einem Ventil oder einer Verschlussblende zum Eingreifen der Blase 24 während sie mit Luft gefüllt wird. Die Einheit 51 umfasst mindestens ein „sphincter"-Ventil 52 des im US-Patent Nr. 5,154,936 gezeigten Typs und wird am zurückhängenden Ende des Einzieheinsatzes 18 positioniert. Die Einheit 51 umfasst ein Einlassende 53 und ein Auslassende 54 mit einer Umstülpmanschette 56 passend zum Durchmesser der aufblasbaren Blase 24. Luft wird in einem Druckluftventileinlass 57 eingebracht um das Ventil 52 zu betätigen und die aufblasbare Blase eingreifen zu lassen. Die Umstülpmanschette 56 umfasst einen Umstülplufteinlass 58 zum Eindrücken von Luft um die Umstülpung der aufblasbaren Blase 24 zu steuern.
Die aufblasbare Blase 24 wird gefaltet und durch die Umstülpeinheit 51 gezogen bis die Fläche der bündelnden Manschette 51 ausreichend passiert ist. Die Blase 24 wird dann über die Manschette 56 gefaltet und sicher festgebunden. Der Einzieheinsatz 18 wird dann an die Umstülpmanschette 56 über die gebundene aufblasbare Blase 24 angebunden. Umstülpluftschläuche zum Betrieb des „sphincter"-Ventils 52 des Umstülpgeräts 51 und zur Umstülpung der aufblasbaren Blase 24 werden mit der Umstülpeinheit 51 verbunden.
Beim herkömmlichen Einzieh- und Aufblasinstallationsverfahren unter Verwendung eines Wasserumstülpprozesses wird der Druck innerhalb der Blase und dem Einsatz durch die Höhe der Wassersäule innerhalb der abfallenden Röhre aufrechterhalten. Die Aushärtung wird initiiert durch Aussetzen des getränkten Einsatzes an Wärme. Dies wird typischerweise durch Einbringen von warmen Wasser in das Umstülprohr gemacht oder durch Zirkulieren heißen Wassers durch einen Rezirkulationsschlauch der in die umstülpende Blase eingezogen wird mittels eines Zurückhalteseils, das mit dem zurückgezogenen Ende der umstülpenden Blase verbunden ist. Im Allgemeinen braucht die Aushärtung unter Verwendung von heißem Wasser zwischen etwa 3 und 5 Stunden in Abhängigkeit vom gewählten Harz und der Dicke des Einsatzes. Nach der Aushärtung ist der Eintritt in den stromabwärts liegenden Zugangsschacht notwendig um das erwärmte Wasser nach der Aushärtung und vor der Entfernung der aufblasbaren Blase abzulassen.
Dies stellt für Einsätze mittleren und großen Durchmessers erhebliche Probleme dar, besonders beim Wiederauskleiden eines typischen Highway-Abzugskanals, der ein erhebliches Gefälle besitzt, wie in 1 gezeigt. Es wird nicht nur ein großes Wasservolumen benötigt, sondern der zusätzliche Druck durch den vertikalen Abfall würde auch die aufblasbare Blase zerreißen. Um dies zu vermeiden ist die Verwendung von Druckluft zum Aufblasen und Dampf zur Aushärtung wünschenswert. Zusätzlich wird die durch den Dampf getragene Energie den Einsatz schneller und zu geringeren Energiekosten aushärten.
Als Beispiel zeigt die folgende Tabelle 1 einen Vergleich des Energie- und Wasserbedarfs zwischen Wasser- und Dampfaushärtung von 114 Fuß eines vor Ort aushärtenden Einsatzes von 42 Inch Durchmesser bei einem 9,5 Fuß abfallenden Rohr und 3,5 Fuß vom stromabwärts liegenden Ende.
TABELLE 1
4 zeigt eine typische Schlauchinversionsvorrichtung 51 des im US-Patent Nr. 5,154,936 offenbarten Typs, dessen Inhalt hiermit vollständig unter Bezugnahme einbezogen ist um gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet zu werden. Die Umstülpvorrichtung 51 kann horizontal am stromaufwärts liegenden Ende des Wirtsrohrs montiert sein. Verschiedene Anschlüsse wie im '936-Patent sind an der Vorrichtung 51 zum Einbringen von Druckluft und zum Betreiben des „sphincter"-Ventils 52 montiert, sowie zur Bereitstellung von Umstülpluft in das Innere der aufblasbaren Blase 24 und Dampf um die Aushärtung des Harzes in der Blase 24 und dem Einsatz 18 zu bewirken.
Die aufblasbare Blase wird durch das Umstülpgerät 51 geführt und am Umstülpende festgebunden. Das exponierte stromaufwärts liegende Ende des Einsatzes 18 wird über die Blase 24 gebunden. Das Ventil 52 wird unter Druck gesetzt und die Blase 24 wird in den Einstz 18 hinein umgestülpt. Luftdruck wird am Lufteinlass aufgebracht, ausreichend um die Umstülpung zu bewirken. Ein Gleitmittel wird auf der Oberfläche der Blase 24 aufgebracht während diese zugeführt wird, um die Bewegung durch die Blende (gland) während der Umstülpung der Blase 24 zu erleichtern.
Die Zufuhr der Umstülpluft und der Blasendruck wird reguliert um eine einheitliche Umstülprate aufrecht zu erhalten. Die empfohlenen Drücke sind:
Sobald die aufblasbare Blase 24 durch das Umstülpgerät 51 durchgeht und das Rückhalteende die Vorrichtung 51 annähert wird ein perforierter flachliegender Schlauch 71 zum Einbringen von Dampf an der Rückhaltebefestigung 28 befestigt. Sorgfalt ist nötig wenn die Rückhaltebefestigung 28, das Rückhaltekabel 32 und der flach liegende Schlauch 71 in die Umstülpvorrichtung 71 eintreten.
Im Allgemeinen besteht der flach liegende Schlauch 71 aus beliebigem flexiblem Schlauchmaterial das gegenüber den Dampftemperaturen bei minimalen Drücken beständig ist, etwa Kautschuk. Geeignete Kautschuke umfassend Vitonkautschuk, EPDM-Kautschuk und verstärktes nitrilbeschichtetes Polyesterschlauchmaterial. Derartige Schläuche sollten öl- und wasserbeständig sein. Typischerweise ist der flach liegende Schlauch 71 ein Schlauch mit 4''-Durchmesser. Jedoch sind auch 3 Inch und 2 Inch Durchmesser geeignet für die Verwendung in einem Luftumstülp-Dampfaushärtungsinstallationsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung. Nach ihrer Verwendung mit Dampf zeigt sich keine beobachtbare Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften eines nitrilbeschichteten und verstärkten Polyesterschlauchs. Dieser Schlauch wird nicht alleine zum Tragen des Dampfes verwendet, sondern wird innerhalb eines anderen Schlauchs/Einsatzes verwendet, und daher ist der Druck dem der flach liegende Schlauch ausgesetzt ist die Differenz zwischen dem Zufuhrverteilerdruck und dem internen Druck des Schlauchs/Einsatzes der ausgehärtet wird. Diese Druckdifferenz liegt typischerweise zwischen etwa 1,5 psi zu Beginn der Aushärtung bis zu 0,5 psi nahe am Ende des Aushärtungszyklusses.
Der flach liegende Schlauch ist mit Löchern in einem vorgeschriebenen Muster perforiert und am distalen Ende geschlossen. Diese einperforierten Löcher erzeugen Hochgeschwindigkeitsdampfströme und Turbulenz in radialer Richtung um den Temperaturgradienten innerhalb des umgestülpten Einsatzes während der Aushärtung zu verringern, und sie fördern den Wärmeübergang unabhängig von der Position oder einer Verdrehung des flach liegenden Schlauchs 71. Die Größen der einperforierten Löcher können von 1/16 bis 1/4'' Durchmesser betragen, abhängig vom Wirtsrohrdurchmesser und der Länge des auszukleidenden Wirtsrohrs. Ein sich wiederholendes Muster von zwei Löchern orientiert an gegenüberliegenden Seiten des flach liegenden Schlauchs und in Längsrichtung mit 4'' bis 12'' beabstandet wird über die gesamte Länge des flach liegenden Schlauchs angewendet. Die Lochgröße wird so ausgewählt, dass Dampfströme mit ausreichender Geschwindigkeit entlang der gesamten Länge des flach liegenden Schlauchs auftreten und der kombinierte volumetrische Fluss aller Dampfströme der Dampfboilerkapazität entspricht.
Drei bedeutende Ziele werden durch Verwendung eines flach liegenden Schlauchs bei der Installation und Aushärtung des CIPP-Einsatzes wie oben beschrieben erreicht.

1. Die Dampfenergie wird entlang der gesamten Länge des CIPP-Einsatzes eingespritzt, was eine Temperaturschichtung vom proximalen Ende zum distalen Ende verhindert.
2. Die tatsächliche injizierte Dampfmenge aus jedem Loch verringert sich mit Vergrößerung des Abstands des Lochs vom proximalen Ende. Dies bedeutet, dass die durchschnittliche Verweilzeit des eingespritzten Dampfes optimiert wird für die Aushärtung des CIPP-Einsatzes.
3. Die Platzierung des flach liegenden Schlauchs stellt sicher, dass der Boden des CIPP-Einsatzes ausgehärtet wird auch wenn sich in tiefer liegenden Stellen des Wirtsrohres Kondensat ansammelt. Die äußere Temperatur von 200°F des flach liegenden Schlauchs und die einperforierten Dampflöcher welche Dampf in das Kondensat einspritzen stellen eine wirksame Aushärtung sicher.

Die Zufuhr von Dampf in den auszuhärtenden Einsatz auf diese Weise verbessert die Effizienz der Aushärtung im Sinne von Pfund ausgehärtetes Harz pro Pfund eingespritzten Dampfes in den CIPP-Einsatz während des Aushärtungszyklus beträchtlich. Die gleichmäßige Energieverteilung über die Länge des Einsatzes führt auch zu einem gleichmäßigen Beginn der Exothermie von oben nach unten und von den proximalen zu den distalen Enden des Rohres.
Wenn sich die Umstülpung der aufblasbaren Blase 24 fortsetzt und sich dem angepeilten unteren Öffnungsende 17 annähert beginnt das Auslassrohr 21 die sich umstülpende Seite zu verlassen. Die exakte Position kann bestimmt werden durch Einschneiden von Inspektionsöffnungen 18c in das distale Ende 18b des Einsatzes der sich aus der unteren Öffnung 17 erstreckt. Dies ist im größeren Detail in 5 veranschaulicht. Der Luftdruck in der aufblasbaren Blase 24 wird beibehalten sobald die Umstülpung beendet wird. Zu diesem Zeitpunkt ist das Auslassrohr 21 auf eine Endverschlussanordnung 61 wie in 6(a) gezeigt, gerichtet. 6(b) zeigt die aufblasbare Blase 24 vollständig invertiert mit dem Auslassrohr 21 sich durch die Endverschlussanordnung 61 der 7(a) erstreckend. Die Details der Anordnung 61 sind in den 7a und 7b gezeigt. Die Umstülpung wird fortgesetzt bis die aufblasbare Blase 24 durch die Verschlussanordnung 61 gestoppt wird und das Auslassrohr 21 in die Verschlussanordnung 61 eingreift.
Die Verschlussanordnung 61 umfasst eine obere Flachklemme 62 mit einem vergrößerten zentralen Bereich 63 und einer damit kooperierenden unteren flachen Klemme 64 mit einem vergrößerten zentralen Bereich 66 zum Aufnehmen des Auslassrohrs 21 sobald dieses die untere Öffnung 17 verlässt. Sowohl die obere Klemme 62 als auch die untere Klemme 64 werden um das distale Ende des Einsatzes 18 mit einer Reihe von Bolzen 67 miteinander verbunden.
Zu diesem Zeitpunkt wird Dampf in den daran befestigten perforierten flach liegenden Schlauch 71 eingebracht um die Aushärtung des Harzes in dem eingezogenen Einsatz 18 und der aufblasbaren Blase 24 zu starten. In einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist der flach liegende Schlauch 71 ein hochtemperaturbeständiger thermoplastischer Schlauch mit 4 Inch Durchmesser. 1/8 Inch-Öffnungen sind mit Abständen von 1 Fuß jeweils 1/2 Inch von den gefalteten Kanten an gegenüberliegenden Falten gebohrt. Dieses Öffnungsmuster gewährleistet mehr Dampf am proximalen Ende und stellt eine gute Vermischung sicher selbst wenn sich während der Installation der Schlauch 71 verdreht. Dampf wird aus einem Dampfeinlassschlauch bereitgestellt, der mittels eines Ventilverteilers reguliert wird um eine Luft-/Dampfmischung in der Einlassleitung für die Bereitstellung von Dampf bereitzustellen. Der Luft-/Dampffluss wird so eingestellt, dass ein Aushärtedruck von etwa 3 bis 6 psi aufrechterhalten wird bis die kombinierten Luft-/Dampfflusstemperaturen eine erwünschte Temperatur von etwa 170 bis 220°F, gemessen am Auslassschlauch erreichen.
Die empfohlenen Aufwärm- und Aushärtungsdrücke in psig sind wie folgt.
In Abhängigkeit von dem jeweiligen Harz und der Schlauchdicke wird der Dampffluss abgedreht sobald die Aushärtung vollständig ist, während gleichzeitig der Luftfluss so reguliert wird, dass die Aushärtung weiterhin unter Druck verbleibt. Das Auslassventil wird eingestellt während auf etwa 130°F bei der 6 Uhr-Position mindestens bis zu einer Stunde abgekühlt wird.
Sobald die Temperatur auf ein erwünschtes Niveau abgekühlt ist wird der Luftflussdruck auf Null reduziert und das Auslassventil vollständig geöffnet. Jedwedes Kondensat das sich in der Blase 24 angesammelt haben könnte wird über den Kondensatabfluss 33 in der Ablassanordnung 21 entfernt.
Die Luftumstülpungs- und Dampfaushärtungsinstallation von vor Ort aushärtenden Rohreinsätzen (CIPP) wie hierin beschrieben ist eine kostengünstige und wirksame Methode zum Installieren und Aushärten von Einsätzen mit mittleren bis großen Durchmessern (18 Inch bis 24 Inch). Die Verwendung von Dampf zum Aushärten, ohne die Luft aus dem umgestülpten Einsatz abzulassen, erfordert Vorgehensweisen die sich von der eher geläufigen Heißwasseraushärtung von CIPP-Einsätzen mit gleichem Durchmesser deutlich unterscheiden. Bei Vorgehensweisen unter Verwendung von Heißwasseraushärtung wird das heiße Wasser typischerweise zum Boiler zurückgeführt. Im Gegensatz dazu verwendet die Dampfaushärtung ein Einmaldurchflussverfahren um Kondensation und Druckverlust zu vermeiden. Eine derartige Kondensation verursacht auch kühlere Bereiche am Boden des Einsatzes und versagt bei der Bereitstellung der für die Aushärtung erforderlichen Energie. Die Verwendung von Dampfaushärtung für CIPP-Einsätze mittleren und großen Durchmessers erfordert auch eine andere Technologie als diejenige die für die Dampfaushärtung von CIPP-Einsätzen mit kleinem Durchmesser (6 Inch bis 15 Inch) verwendet wird.
Bei sachgerechter Verwendung ist Dampf eine viel umweltfreundlichere Aushärtungsmethode als Wasser da hierbei nur 5 % des Wassers und zwischen etwa 15 bis 30 % der Energie gebraucht werden, welche bei einer Heißwasseraushärtung verwendet werden würden. Frühere Versuche die Verwendung von Dampfaushärtung auf CIPP-Einsätze mit Durchmessern von 18 Inch und darüber auszudehnen führten oft zu unvollständigen Aushärtungen im unteren Teil des installierten CIPP-Einsatzes. Versuche zur Überwindung dieses Aushärtungsproblems durch Verwendung großer Volumina an Dampf und/oder Dampf und Luft waren nur begrenzt erfolgreich. Außerdem führt die Einbringung großer Dampfvolumina dazu die Aushärtungszykluszeit zu verlängern und zu erhöhtem Energieverbrauch. Eine wirksame Aushärtung unter bestimmten Feldbedingungen ist sogar mit dem verlängerten Aushärtungszyklus und zusätzlicher Energie schwierig zu erreichen. Es wird angenommen, dass der Grund hierfür in thermischer Schichtenbildung und der Gegenwart von Kondensationsflächen liegt, wo sich in niedrig liegenden Abschnitten des Rohrs und des aushärtenden Einsatzes Kondensat ansammelt. Die Kondensatansammlung isoliert und verhindert den Wärmeübergang auf das Harzlaminat aus der darüber liegenden Dampfdecke.
Die Heißwasseraushärtung von CIPP-Einsätzen mittleren bis großen Durchmessers erfordert typischerweise zwischen etwa 1.500 bis 2.500 BTU (British Thermal Unit) pro Pfund ausgehärtetem Harz. Im Gegensatz dazu erfordert die Dampfaushärtung von Einsätzen mit 6 Inch bis 12 Inch etwa 700 bis 1.000 BTU pro Pfund ausgehärtetem Harz.
Die beschriebenen Verfahren erreichen konsistent eine vollständige CIPP-Aushärtung mit etwa 300 bis 500 BTU pro Pfund Harz sogar in Bereichen mit Kondensatpfützenbildung im Bodenbereich des CIPP-Einsatzes. Dies ist möglich aufgrund der Verwendung eines Dampfeinspritzverfahrens das die Dampfeinspritzorte kontrolliert um thermische Schichtenbildung und nachteilige Auswirkungen von Kondensatpfützenbildung auf die Aushärtung zu eliminieren. Das Verfahren steuert auch die Menge und den Ort der Dampfeinspritzung entlang der Länge des CIPP-Einsatzes um den Wärmetransfer von jedem Pfund Dampf an das harzgetränkte Filzlaminat zu maximieren, bevor der Dampf am entfernt liegenden Ende des CIPP-Einsatzes als Kondensat oder Wasserdampf abgelassen wird.
Wie hier beschrieben wird der Dampf in einen Schlauch mit geschlossenem Ende injiziert, der im umgestülpten Teil des expandierten CIPP-Einsatzes liegt. Ein unabhängiger Ablassanschluss (Ablassanschlüsse) mit einem Steuerungsventil wird bereitgestellt um das Ablassen des Wasserdampfes und Kondensats aus dem distalen Ende des CIPP-Einsatzes zu steuern. Der Schlauch enthält eine Reihe von Öffnungen (mit bestimmter Größe und voneinander beabstandet) die sich über die volle Länge des Schlauchs erstrecken. Die Anordnung der Öffnungen um den Umfang des Schlauchs sind so gestaltet, dass egal wie sich der Schlauch während der Platzierung in dem CIPP-Einsatz verdreht, eine Reihe von Öffnungen entlang der Länge des Schlauchs in Richtung des Bodens des CIPP-Einsatzes gerichtet sind. Dies erzeugt eine kontinuierliche Dampfeinspritzung in jede Kondensatpfütze während des gesamten Aushärtungszyklusses. Die Dampfeinspritzung in das Kondensat erhitzt das Kondensat auf eine Temperatur hoch genug um eine Aushärtung sicherzustellen.
Das geschlossene Ende des Dampfeinspritzschlauchs ermöglicht, dass der innere Druck in dem Einspritzschlauch höher ist als der innere Aushärtungsdruck in dem CIPP-Einsatz. Mit fortschreitender Bewegung des eingespritzten Dampfes durch die Länge des Schlauchs wird dieser durch die Öffnungen herausgedrückt und bildet eine Dampfdecke innerhalb des CIPP-Einsatzes. Der innere Druckunterschied zwischen dem Dampfeinspritzschlauch und dem inneren Druck im CIPP verringert sich mit der Wegbewegung des Dampfes vom Einspritzende zum Ende des Dampeinspritzschlauchs.
Daher verringert sich das Volumen an eingespritztem Dampf an jeder Öffnung entlang der Länge des Dampfeinspritzschlauchs.
Dies bewirkt drei Dinge:

1. Eine Vergrößerung der Verweilzeit welche die Mehrheit des Dampfes innerhalb des CIPP-Einsatzes verfügbar ist um den Energieübergang in das harzgetränkte Filzlaminat zu maximieren.
2. Es fügt kontinuierlich zusätzliche Energie zur Dampfdecke hinzu während sich diese zum Ablassende des CIPP-Einsatzes bewegt, wodurch die Energieübertragungsgeschwindigkeit höher gehalten wird.
3. Die Dampfeinspritzung in die Dampfdecke bewirkt auch eine Turbulenz, welche thermische Schichtenbildung verhindert und den Energieübergang erhöht.

Die Kenntnis der physikalischen Eigenschaften des CIPP-Einsatzes (Durchmesser, Länge, Dicke, Harz und Katalysatorsystem) und des verfügbaren Boilerausstoßes in BTU pro Stunde ermöglicht die Anpassung der Größe der Öffnungen um sich dem Boilerausstoß anzupassen in Pfund Dampf pro Stunde mit der empfohlenen Aushärtungszykluszeit.
Es kann einfach erkannt werden, dass das Verfahren gemäß der Erfindung auf einfache Weise ermöglicht den Vorteil des Aushärtens eines Harzeinsatzes mit durchfließendem Dampf zu erreichen. Bei der Ausübung des Verfahrens kann ein rohrförmiges Teil einfach durch eine bestehende Rohrleitung umgestülpt werden. Durch Bereitstellung eines selektiv zu öffnenden Ablassventils und eines Ablassschlauchs am zurückhängenden Ende der sich umstülpenden aufblasbaren Blase kann der Druck innerhalb der Blase und dem aufgeblasenen Einsatz aufrechterhalten werden, und Dampf kann am Umstülpzugang eingebracht werden und durch den aushärtenden Einsatz fließen um die im Dampf verfügbare höhere Energie zum Aushärten des Harzes auf beträchtlich schnellere Weise zu nutzen als unter Verwendung von zirkulierendem Heißwasser zur Aushärtung.
Es wird daher erkannt werden, dass die oben dargelegten Aufgaben unter denen jene die aus der vorangegangen Beschreibung ersichtlich wurden wirksam erreicht wurden, und, da bestimmte Änderungen in der Durchführung des obigen Verfahrens und in der dargelegten Konstruktion gemacht werden können, ohne vom Geist und dem Umfang der Erfindung abzuweichen, es beabsichtigt ist, dass alles was in der obigen Beschreibung enthalten und in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist, als Veranschaulichung gedacht ist und nicht auf eine beschränkende Weise interpretiert werden soll.
Es sollte auch verstanden werden, dass es beabsichtigt ist, dass die folgenden Ansprüche alle allgemeinen und speziellen Merkmale der hier beschriebenen Erfindung abdecken, sowie alle Darstellungen des Umfangs der Erfindung, die in sprachlicher Hinsicht darunter fallen könnten.

Claims

Sanierte Rohrleitung erhältlich durch ein Verfahren zur grabenlosen Sanierung einer bestehenden Rohrleitung mit einem flexiblen, harzimprägnierten Einsatz von einem ersten Zugangspunkt zu einem zweiten Zugangspunkt durch Umstülpen eines flexiblen, harzimprägnierten Einsatzes um den Einsatz an die bestehende Rohrleitung anzupassen und das Harz auszuhärten, umfassend: Bereitstellen eines Vorrats an flexiblem, harzimprägniertem Einsatz und Einziehen eines Endes des flexiblen Einsatzes in die Rohrleitung von dem ersten Zugangspunkt zum zweiten Zugangspunkt; Bereitstellen eines Vorrats einer flexiblen, aufblasbaren Blase; Anbringen eines Auslasses am zurückhängenden Ende der aufblasbaren Blase; Umstülpen der aufblasbaren Blase mit dem Auslass in das Innere des flexiblen Einsatzes mit Luft, so dass der Auslass am zweiten Zugangspunkt zugänglich wird; Einbringen von Dampf in das Innere der Blase und Ermöglichen, dass der Dampf durch die Blase fließt und am Auslass austritt; und Ermöglichen der Aushärtung des Harzes in dem Einsatz.
Rohrleitung nach Anspruch 1, wobei die aufblasbare Blase eine Schicht aus harzimprägniertem Material umfasst.
Rohrleitung nach Anspruch 2, wobei das Harz in der aufblasbaren Blase zusammen mit dem Harz in dem Einsatz ausgehärtet wird.
Rohrleitung nach Anspruch 3, wobei der Auslass ein Rohr mit einem ersten verkappten Ende mit einem selektiv zu öffnenden Ventil am verkappten Ende sowie einem offenen zweiten Ende ist.
Rohrleitung nach Anspruch 4, wobei das Auslassrohr am zurückhängenden Ende der aufblasbaren Blase mit dem befestigt ist, wobei sich das verkappte Ende in das Innere der Blase erstreckt.
Rohrleitung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Schritt des Befestigens eines flach liegenden Schlauchs am zurückhängenden Ende der aufblasbaren Blase.
Rohrleitung nach Anspruch 6, wobei Dampf durch den flach liegenden Schlauch in die Blase eingebracht wird.
Rohrleitung nach Anspruch 6, ferner umfassend den Schritt des Befestigens eines Dampfschlauchs am zurückhängenden Ende des flach liegenden Schlauchs vor dem Abschluss der Umstülpung.
Rohrleitung nach Anspruch 6, ferner umfassend den Schritt des Bereitstellens eines flach liegenden Schlauchs mit einer Vielzahl von Öffnungen die durch die flach liegende Basis im flachen Zustand entlang der Länge des flach liegenden Schlauchs geformt sind.
Rohrleitung nach Anspruch 9, wobei die Öffnung alternierend entlang der zwei Kanten des abgeflachten flach liegenden Schlauchs geformt sind.
Rohrleitung nach Anspruch 6, ferner umfassend das Befestigen einer Dampfquelle am zurückhängenden Ende des flach liegenden Schlauchs vor dem Durchführen des zurückliegenden Ende des flach liegenden Schlauchs in das Innere der aufblasbaren Blase.
Rohrleitung nach Anspruch 11, umfassen den Schritt des Umstülpens der aufblasbaren Blase durch eine Umstülpeinheit mit mindestens einem flexiblen „sphincter"-Ventil zum Erzeugen von Druck innerhalb der Blase.
Rohrleitung nach Anspruch 12, wobei die Blase mit Luft umgestülpt wird die in die Umstülpeinheit stromabwärts des „sphincter"-Ventils eingebracht wird.
Sanierte Rohrleitung, erhältlich nach einem Verfahren zur grabenlosen Sanierung einer bestehenden Rohrleitung durch Umstülpen eines flexiblen harzimprägnierten Schlauchs, umfassend: Bereitstellen eines Vorrats an flexiblem, harzimprägniertem Schlauchs; Umstülpen des Schlauchs in den bestehenden Kanal; Befestigung eines perforierten flach liegenden Schlauchs am zurückhängenden Ende des umzustülpenden Schlauchs; Bereitstellung eines Auslasses für Dampf zum Durchfluss durch den umgestülpten Schlauch; Einbringen von Dampf in den flach liegenden Schlauch und das Innere des umgestülpten Schlauchs und Ermöglichen, dass der Dampf durch den Auslass strömt; und Ermöglichen der Aushärtung des Harzes in dem imprägnierten Schlauch.
Rohrleitung nach Anspruch 14, umfassend den Schritt des Formens einer Vielzahl von Öffnungen an alternierenden Kanten des flach liegenden Schlauchs in abgeflachtem Zustand zum Verteilen von Dampf entlang der Länge des umgestülpten imprägnierten Schlauchs.
Rohrleitung nach Anspruch 15, wobei der Dampf in beliebige Kondensatansammlungen die sich am Boden des Schlauchs gebildet haben injiziert wird.
Auslassanordnung für die grabenlose Sanierung einer bestehenden Rohrleitung mit einem harzimprägnierten Einsatz, umfassend: Ein langgestrecktes, hohles, rohrförmiges Teil mit einem selektiv zu öffnenden Ventil an einem ersten Ende und einer Kappe welche das erste Ende der Anordnung verschließt; und wobei das rohrförmige Teil ein zweites offenes Ende aufweist geeignet zum Anbinden innerhalb des zurückhängenden Endes des flexiblen harzimprägnierten Schlauchs, mit dem verkappten Ende des Schlauchabschnitts angeordnet innerhalb des Schlauchs, und dem offenen Ende auf das Ende des Einsatzes zeigend.
Auslassanordnung nach Anspruch 17, ferner umfassend einen Kondensatabfluss befestigt am zweiten offenen Ende.
Auslassanordnung nach Anspruch 17, ferner umfassend eine Rückhaltebefestigung angebracht am zweiten offenen Ende.
Flexible Harzauskleidung, umfassend: Ein Längenstück eines Auskleidungsmaterials aus harzimprägnierbarem Material mit einer äußeren, undurchdringlichen Schicht, geformt zu einem Schlauch; und ein Luftablassventil gebildet am zurückhängenden Ende des Schlauchs, das Ventil gebildet durch ein Loch in der impermeablen Schicht und dem angrenzenden imprägnierbaren Material mit einer Abdeckung aus Auskleidungsmaterial, aufgebracht über dem Loch mit einem Teil in Richtung der Länge des Schlauchs frei von Befestigung, und einem zweiten Abdeckungsteil angeordnet zum Überlappen mit dem ersten Abdeckungsteil und befestigt an der undurchlässigen Schicht mit einem unbefestigten Bereich welcher mit dem unbefestigten Bereich der ersten Abdeckung kooperiert um einen Luftaustritt durch das Loch zu ermöglichen wenn der Schlauch umgestülpt wird.
Flach liegender Schlauch zur Dampfaushärtung eines vor Ort aushärtenden Einsatzes, umfassend: Ein Längenstück eines flexiblen Schlauchs aus einem Material das beständig gegen Dampftemperaturen ist; und eine Vielzahl von Löchern gebildet an den Kanten des Schlauchs in flach liegendem Zustand.
Flach liegender Schlauch nach Anspruch 21, wobei die Löcher an alternierenden Kanten gebildet sind.
Flach liegender Schlauch nach Anspruch 21, wobei das distale Ende des Schlauchs geschlossen ist.
Flach liegender Schlauch nach Anspruch 21, wobei die Löcher in Abständen zwischen 4 und 18 Inch voneinander geformt sind.
Flach liegender Schlauch nach Anspruch 21, wobei der Schlauch aus Kautschuk ist.
Flach liegender Schlauch nach Anspruch 25, wobei der Schlauch ein Polyesterverstärkter nitrilbeschichteter Abflussschlauch ist.
Rohrleitung nach Anspruch 1, umfassend den Schritt des Befestigens einer Rückhaltevorrichtung am zurückhängenden Ende der invertierten aufblasbaren Blase.
Rohrleitung nach Anspruch 14, umfassend den Schritt des Befestigens einer Rückhaltevorrichtung am zurückhängenden Ende des Umstülpschlauchs.
Rohrleitung nach Anspruch 14, umfassend den Schritt des Einziehens eines harzimprägnierten Einsatzes und umstülpen des imprägnierten Schlauchs in den eingezogenen Einsatz.
Sanierte Rohrleitung erhältlich durch ein Verfahren zur grabenlosen Sanierung einer bestehenden Rohrleitung mit einem flexiblen, harzimprägnierten Einsatz von einem ersten Zugangspunkt zu einem zweiten Zugangspunkt durch Umstülpen eines flexiblen, harzimprägnierten Einsatzes um den Einsatz an die bestehende Rohrleitung anzupassen und das Harz auszuhärten, umfassend: Bereitstellen eines Vorrats an flexiblem, harzimprägniertem Einsatz und Einziehen eines Endes des flexiblen Einsatzes in die Rohrleitung von dem ersten Zugangspunkt zum zweiten Zugangspunkt; Bereitstellen eines Vorrats einer flexiblen, aufblasbaren Blase; Umstülpen der aufblasbaren Blase in das Innere des flexiblen Einsatzes mit Luft; Befestigung eines perforierten flach liegenden Schlauchs am zurückhängenden Ende der aufblasbaren Blase; Einbringen von Dampf in den perforierten flach liegenden Schlauch und Ermöglichen, dass der Dampf durch die Blase strömt; und Ermöglichen der Aushärtung des Harzes in dem Einsatz.
Rohrleitung nach Anspruch 30, umfassend den Schritt des Befestigens einer Rückhaltevorrichtung am zurückhängenden Ende der umgestülpten Blase.