DE2248201B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Verlegen von Rohren - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Verlegen von Rohren

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Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verlegung einer Rohrleitung aus Kunststoff sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wie es im Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. im Oberbegriff des Anspruches 2 beschrieben und beispielsweise aus der britischen Patentschrift 12 31 445 bekannt ist. Danach wird eine Folie von einer Vorratsrolle abgezogen und spiralförmig zur Bildung der Rohrleitung gewickelt und anschließend verlegt Damit lassen sich jedoch nur Rohre relativ kleinen Durchmessers vor dem Verlegen herstellen, weil sonst die radiale Festigkeit des Rohres den auf tretenen Belastungen nicht standhält
Aus der US-Patentschrift 34 22 631 ist die Unterflurverlegung eines Rohres in der Weise beschrieben, daß das nach außen umgestülpte vordere Ende einer Kunststoffbahn an der Außenseite der ausgehobenen öffnung verankert und durch Druckmittel das umgestülpte vordere Ende des Kunststoffes durch den Stollen getrieben wird. Die Anwendung dieses Verfahrens setzt eine genügende Festigkeit des Erdreiches oder der sonstigen Masse voraus, da sonst das Erdreich angehoben oder so durch das Druckmittel verändert wird, daß ein zylindrischer Kanal sich nicht herstellen läßt
Die französische Patentschrift 13 41 403 beschreibt die Herstellung eines Metallrohres durch Aufbiegen der Längsränder einer Metallfolie und Verbinden der Stoßfuge zu dem geschlossenen Rohr. Dieses Verfahren ist insofern nachteilig, als die radiale Belastung des fertigen Rohres wegen der durchlaufenden Schweißnaht relativ gering ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Metall durch einen Kunststoff ersetzt wird, weil mit dem Verschweißen des Kunststoffes an der Stoßfuge häufig auch eine Veränderung der Wandstärke und damit Minderung der Belastbarkeit einhergeht
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Verlegen einer Rohrleitung aus Kunststoff zu schaffen, die ein kontinuierliches Verlegen auch von Rohren großen Durchmessers und großer Längen zuverlässig ermöglichen.
Die im Anspruch 1 bzw. Anspruch 2 gekennzeichnete Lösung dieser Aufgabe ermöglicht die kontinuierliche Herstellung von Rohrleitungen großer Länge ohne Beschränkung auf bestimmte Durchmesserbereiche der gewünschten Rohrleitung, wobei die fertige Rohrleitung eine ausgezeichnete Gleichmäßigkeit in der radialen Belastbarkeit und Robustheit besitzt
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Im einzelnen zeigt
F i g. 1 einen Querschnitt durch eine mit den Merkmalen der Erfindung ausgestattete Vorrichtung; und
F i g. 2 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 1 von einer v/eiteren Ausführungsform der Erfindung.
Gemäß F i g. 1 weist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung einen Wagen 1 mit Rädern 2 auf, auf dem eine Aufspultrommel 3, eine Zuführvorrichtung 4, eine Aufweitvorrichtung 5 sowie eine Härte- und Formeinrichtung 9 angeordnet sind.
Die Aufspultrommel 3 ist mit Flanschen an beiden Seiten ihrer Drehachsen ausgerüstet, und ein weicher, tubusförmiger Körper, der nach einer entsprechenden Behandlung härtbar ist, ist auf sie in im wesentlichen glatter Form aufgewickelt. Die Zuführvorrichtung ist für die Abgabe eines eben geformten Körpers vorgesehen und hält die Aufweitvorrichtung 5 im wesentlichen durch magnetische Kräfte fest. Die Aufweitvorrichtung 5 dient zum Aufweiten des ebenen, weichen, tubusförmigen Körpers und ist magnetisch. Die Aufweitvorrichtung 5 besitzt einen sich nach rückwärts erstreckenden Schaft 7 sowie Formeinrichtungen 8 und 8' die unmittelbar hinter der Aufweitvorrichtunff sowie am
Auslaß der Härte- und Fonneinrichtung, die noch beschrieben wird, angeordnet sind; dadurch wird die Form des durchlaufenden tubusförmigra Körpers in einer gewünschten Gestalt beibehalten. Nach der Aufweitvorrichtung ist die Härteeinrichtung 9 zum Härten des weichen tubusfönnigen Körpers angeordnet und enthält einen Sprühmechanismus 9' sowie einen Aufnahmebehälter 9" für das versprühte Material, etwa in Form von öl, Wasser oder Heißluft, und härtet den weichen, lubusförmigen Körper. Der weiche, tubusförmige Körper kann durch das umlaufende, versprühte Medium gehärtet werden, das über eine Rohrleitung 10, eine Fördereinrichtung U und einen Behälter 12 umläuft Die Strömungsmittel-Fördereinrichtung 11 führt das Strömungsmittel nach Beendigung der is Härteoperation zurück und entwickelt hinreichenden Druck, der ein Versprühen des Strömungsmittels ermöglicht Der Behälter 12 weist einen Einlaß für das Strömungsmittel sowie eine Steuereinrichtung für die Temperatur des Strömungsmittels auf, so daß die Temperatur des zu versprühenden Strömungsmittels je nach den Umständen eingestellt werden kann.
Der härtbare, weiche Körper härtet aus aufgrund der quantitativen oder qualitativen Veränderung des enthaltenen Weichmachers, und ein Aushärten durch Reduzierung eines gewissen Weichmachergehaltes durch öl oder dergleichen ist am einfachsten. In einem anderen Fall wäre beispielsweise ein Gehalt an warmhärtbarem Weichmacher möglich, so daß das Aushärten durch Erwärmen bewirkt werden kann. x>
Der geeignet zugerüstete tubusförmige Körper wird nach vollem Aushärten in den Graben hinter dem Wagen 1 über Rollen 15 verlegt die für ein geeignetes Abgleiten des Körpers vorgesehen sind. Selbstverständlich kann der eben beschriebene Mechanismus ohne Abweichung von dem Erfindungsgedanken im einzelnen ausgestaltet werden, und solche Ausgestaltung ~m im einzelnen unterfallen ebenfalls der Erfindung, wie sie beispielsweise durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Wenn ein hartes Rohr unter Flur verlegt wird, wobei die Vorrichtung nach der Erfindung benutzt wird, wird zuerst durch einen Grabenbagger oder dergleichen ein Graben ausgehoben, sodann wird ein aufgewickelter, weicher Körper von der Ausgabetrommel 3 abgewunden und von der Aufweitvorrichtung aufgeweitet dann durch die Härteinrichtung 9 für das Härten geführt und schließlich in den Graben nach Abrollen über die Rollen 15 ausgelegt, und am Ende mit Erdreich oder dergleichen abgedeckt Die Temperatur des von der Härteinrichtung versprühen Mediums wird geeignet gewählt, was im einzelnen von der Zusammensetzung und der gewünschten Härte des zu formenden und zu härtenden weichen Körpers abhängt, üblicherweise jedoch in einem Bereich von 1600C bis 2000C liegt. Die Ausgabegeschwindigkeit des weichen Körpers hängt von der Aufenthaltszeit in der Härteinrichtung 9 ab, die zur Erzielung der gewünschten Härte notwendig ist.
Es bietet sich üblicherweise an, daß der Abdeckvorgang mit Erdreich oder dergleichen gleichzeitig ausgeführt wird, und im solchen Fall ist eine geeignete Erdreichabdeckvorrichtung am hinteren Abschnitt des Wagens 1 vorgesehen.
Die Erfindung kann jedoch nicht nur für das Unterflurverlegen von Rohren, sondern auch für das *>5 Auslegen von Rinnen oder dergleichen in dem Graben während ihrer Härtung benutzt werden.
Der weiche Körper käü>i auf die Vorraisirommci am
Anfang unter üblichen Bedingungen durch Einebnen aufgewickelt werden, da der weiche Körper eine hinreichende Flexibilität besitzt Das weiche Material Ist seiir lang und kann etwa 70 bis etwa 300 m lang sein.
Gemäß der Erfindung ist ein weiches und langes röhrenförmiges Produkt auf einer Abwickeltrommel aufgewickelt und wird weich, geladen auf einem Formund Härtwagen, von der Vorratstrommel durch die Ausgabevorrichtung 4 abgewickelt während es schrittweise gehärtet wird, und wird dann unter Flur verlegt und vergraben als harter, tubusförmiger Körper. Folglich entstehen keinerlei solche Beschwernisse, wie sie mit dem Transport von steifen Rohren gemäß dem üblichen Veriegeverfahren verbunden sind. Im Gegenstiz zur üblichen Verlegung, bei der der Transport auf kurze Rohre von bestimmter, vorgeschriebener Länge beschränkt ist ermöglicht die Erfindung den Transport von langen röhrenförmigen Produkten. Weiterhin wird Mühe und Zeit für das Verbinden der Rohre beim Unterflurverlegen und Vergraben gespart so daß die Wirtschaftlichkeit der Unterflur-Rohrverlegung wesentlich verbessert wird. Die Härtebehandlung wird unmittelbar nach dem Grabenausheben ausgeführt, und die Erfindung ermöglicht das Auslegen der Rohre und ihr Vergruben sofort, nachdem der Graben ausgehoben wurde, so daß die Arbeitszeit insgesamt erheblich reduziert wird, und die Rationalisierung der Untergrundverlegung wird bedeutend verbessert, da das ausgeworfene Erdreich aus dem Graben nicht liegenbleibt Schließlich ist von Vorteil, daß die Härteinrichtung gemäß der Erfindung auf einem fahrbaren Wagen montiert ist so daß sie überall schnell und leicht einsatzfähig ist Schließlich werden Arbeitskräfte zur vollständigen Ausführung des Verlegens im bedeutenden Umfang eingespart
F i g. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Das Bezugszeichen 54 bezeichnet allgemein den Führungswagen mit auf ihm befestigter Abspulwalze, die in zwei in Querrichtung Abstand aufweisenden Lagerarmen 53 mit ihrer Drehachse 52 gelagert ist Auf der Drehachse 52 ist eine kompakte Spule von relativ weicher Leitung 51 in flacher Lage aufgewickelt Natürlich kann die Leitung 51 auch eine Rinne oder ein anderer Artikel sein. Die Leitung 51 härtet in ihren festen, steifen Zustand nach Erwärmung aus und wird vorteilhafterweise von einem synthetischen, organischen Polymer-Harz gebildet das einen durch Wärme aktivierbaren Vernetzungszusatz als wärmehärtbaren Auslöser oder Katalysator enthält, der beispielsweise in der US-Patentanmeldung 181 146, eingereicht am 16.9.1971 sowie in der US-Patentanmeldung 2 05 278, eingereicht am 6.12.197t beschrieben ist oder aus einem anderen geeigneten weichen, härtbaren Material besteht.
Ein zweiter Wagen 65 ist an den ersten Wagen 54 gekoppelt und trägt beispielsweise ein Antriebsaggregat beispielsweise einen Dieselmotor, der über ein geeignetes Getriebe 67 ode.· dergleichen mit den Rädern 66 des Wagens 65 gekoppelt ist. Auf dem Wagen 65 ist ferner ein Wärmetauscher-Ofen oder eine andere Wärmeeinheit 63 befestigt, deren Einlaß von eirer Pumpe 62 versorgt wird.
Eine Leitungs-Aufweiteinheit 71 ist auf dem nächsten Wagen 72 montiert, der an den Wagen 65 gekoppelt ist, und weist eine Kammer auf, die in Längsrichtung auf den vorderen Einlaß und den hinteren Auslaß ausgerichtet ist, wobei die noch zusammengelegte und am Einiaß eintretende Leitung geöffnet und von zwei in
vertikaler Richtung Abstand aufweisenden Rollen geführt wird und durch eine Auslaßöffnung austritt Ein Paar in Längsrichtung Abstand aufweisende Toroide oder Kugeln 74 zur Aufweitung der Leitung sind in der vorgeschobenen Leitung in Vorwärtsrichtung bezüglich der Führungsrollen angeordnet und sind durch eine sich in Längsrichtung erstreckende Klammer oder dergleichen verbunden. Die Kugeln 74 werden durch ein geeignet befestigtes Toroid 73, das die aufgeweitete Leitung zwischen den Kugeln 74 umgibt, in Stellung gehalten, wobei der Innendurchmesser des Toroids 73 geringfügig kleiner als der Außendurchmesser der Kugeln 74 ist.
Auf den folgenden Wagen 84 und 84', die untereinander und mit dem Wagen 72 gekuppelt sind, sind Behandlungstanks 81 und 81' montiert deren Öffnungen 87 und 87' für den Durchsatz der aufgeweiteten Leitung in Längsrichtung ausgerichtet sind. An der oberen Innenseite der Tanks 81 und 81' sind perforierte Tropfbehälter 85 und 85' positioniert, die über Rohre 61 und 6Γ sowie weitere zugeordnete Leitungen mit dem Auslaß der Flüssigkeit-Heizereinheit 63 verbunden sind. Die Böden der Tanks 81 und 8Γ sind Ober Rohre 88 und 88' sowie zugeordnete Leitungen mit dem Einlaß der Pumpe 62 verbunden, wo das ablaufende Wasser oder die Ab-Flüssigkeit aus den Tanks 81 und 81' durch die Heizereinheit 63 wieder den Tropfbehälter 85 und 85' zugeführt wird. Eine geeignete StOtzstange 82 erstreckt sich von der Kugel 74 koaxial durch die aufgeweitete Leitung 61 in die Tanks 81 und 81' und ist mit in Längsrichtung versetzten, kreisförmigen Formern 83 versehen.
Nach unten und rückwärts aus dem unteren Rand der hinteren Tanköffnung 87' erstreckt sich eine geeignete Führung 92, die auf ihre Oberseite mit drehbaren Führungsrollen ausgerüstet ist Die Seitenwand der gehärteten oder zugerüsteten Leitung 91 wird von einem Fühler 93 bei ihrem Vorbeilaufen an der Führung 92 ertastet wobei der Fühler 93 die Härte, die Temperatur oder einen anderen Parameter der Leitung 91 feststellt und über eine geeignete Rückkopplungseinrichtung einen der Operationspa -ameter, wie beispielsweise die VorschubgeschwindigKeit der Vorrichtung, bewirkt durch das Antriebsaggregat 64 und 67 oder die Temperatur der behandelnden Flüssigkeit geregelt durch die Heizereinheit 63, oder die Fördergeschwindigkeit der Pumpe 62 oder dergleichen steuert.
Im Normalbetrieb der Vorrichtung wird die weiche, flexible Leitung 51 von der Vorratstrommel abgezogen, wobei der Vorschub der Vorrichtung durch das Antriebsaggregat 64, 67 bewirkt wird, und wenn die weiche Leitung durch die Aufweiteinheit 71 läuft wird sie auf ihren voilen kreisförmigen Querschnitt durch die Innenkugeln 74 aufgeweitet.
Die weiche, aufgeweitete Leitung passiert dann die
Tanks 81 und 81', in denen sie durch die aus den Tropfbehältern 85 und 85' fallende heiße Flüssigkeit, beispielsweise ein Kohlenwasserstofföl, auf eine Temperatur aufgewärmt wird, die das Aushärten und Zurüsten der Leitung 51 bewirkt, und zwar aufgrund der Aktivierung dos Vernetzmittels oder des Katalysators oder auf andere, oben erwähnte Weise gehärtet wird. Die mindestens teilweise gehärtete Leitung wird über die Führung in einen vorgeformten Graben geleitet, in welchem sie ihre endgültige Form und Lage annimmt und wegen der in ihr enthaltenen latenten Wärme weiter aushärtet bis zum endgültigen steifen Zustand. Durch Einstellung der Empfindlichkeit des Fühlers 93 sowie der durch ihn bewirkten Steuerung der Pararneter, die mit der Zusammensetzung der Leitung zusammenhängen, kann die vorübergehende und endgültige Steifheit der Leitung gesteuert werden.
In einer speziellen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wurde die Vorrichtung etwa 30 m pro Stunde vorgeschoben, wobei die weiche Leitung einen Innendurchmesser von 200 mm, eine Wandstärke von 3,5 mm und eine Länge von 100 m sowie eine Härte bei 20° C von D-250 shore hatte. Das vorgeschobene, aufgeweitete Rohr wurde mit einem Kohlenwasserstofföl bei 1700C behandelt und die Härte des fertigen, steifen Rohres bei 200C betrug D-82 shore.
Die Erfindung ist selbstverständlich auf die oben beschriebene Ausführungsform nicht beschränkt. Beispielsweise kann ein automatischer Grabenausheber an den Wagen 84 gekoppelt werden, so daß der Graben, in dem die Leitung verlegt werden soll, automatisch mit dem Vorschub der Vorrichtung und der Bearbeitung sowie dem Auslegen der Leitung ausgehoben wird.
Insgesamt wurde eine Verlegevorrichtung für Rohre
oder dergleichen beschrieben, bei der ein oder mehrere untereinander verbundene Wagen durch ein regelbares Kraftaggregat vorschiebbar sind und nacheinander eine Vorratsrolle einer weichen, aufbereitbaren (härtbar) organischen Polymerleitung oder -Rinne in einem kompakten, eben ausgelegten Zustand, eine Aufweitvorrichtung zum Aufweiten der vorgeschobenen Leitung in einem ausgedehnten Zustand, eine Behandlungseinrichtung für Wärme- oder andere Behandlung des aufgeweiteten Rohres oder der aufgeweiteten Rinne zum Aushärten des vorgeschobenen Gegenstandes, sowie eine Führung für das mindestens teilweise gehärtete, aufgeweitete Rohre tragen, wobei das mindestens teilweise gehärtete, aufgeweitete Rohr am rückwärtigen Ende der Vorrichtung synchron mit dem Vorschub der Vorrichtung ausgegeben wird. Das Heizen und Zurichten des aufgeweiteten Rohres wird dadurch erreicht daß das aufgeweitete Rohr durch Kammern geführt wird, in denen eine durch eine Heizeinheit umlaufende Flüssigkeit gesprüht wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 Patentansprüche:
1. Verfahren zum Verlegen einer Rohrleitung aus Kunststoff, z. R Polymerharz, insbesondere von Leitungen großen Durchmessers, von einem Fahrzeug aus, bei dem ein bevorrateter Rohling nach der Entnahme zu einer langen, in sich stabilen Rohrleitung vorgegebenen Durchmessers geformt und dann durch Weiterbewegung des Fahrzeuges verlegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als >o Rohling ein flach zusammengelegter weicher Rohrrohling aus härtbarem Kunststoff bevorratet wird, der nach der Entnahme aufgeweitet und in diesem Zustand in einer Kammer über ein heißes Strömungsmittel ausgehärtet bzw. erhärtet wird. '5
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den: Anspruch 1, mit einem auf einem Fahrzeug bevorrateten Rohling aus Kunststoff, z. B. Polymerharz, einer Einrichtung zur Entnahme des Rohlings vom Fahrzeug, einer Einrichtung zum Fördern des Rohlings während der Weiterbewegung des Fahrzeuges und zur Formung des Rohlings zu einer langen, in sich stabilen Rohrleitung vorgegebenen Durchmessers und einer Einrichtung zur Verlegung der Rohrleitung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Formung eines aus einem zunächst weichen, jedoch härtbaren Kunststoffes bestehenden flach bevorrateten Rohrrohlings nach der Entnahme eine Aufweiteinrichtung (5), sich daran anschließende Formgebungselemente (8,8', 74) und eine Härteeinrichtung (9, 81, 81') für den im aufgeweiteten Zustand gehaltenen Rohrleitungsabschnitt vorgesehen ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Härtevorrichtung mindestens eine Kammer aufweist, durch die die aufgeweitete Leitung vorgeschoben wird, wobei mehrere Düsen (85,85') einen heißen Strömungsmittelstrom auf die vorgeschobene Leitung richten und eine Umwälzvorrichtung (11) das abfließende Strömungsmittel durch die Heizvorrichtung (12) zurück zu den Düsen fördert
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweitevorrichtung Formteile (8, 8'; 74, 83), die innerhalb der vorgeschobenen Leitung positioniert sind, sowie eine Begrenzereinrichtung (7; 73,82) für das Verhindern der Längsverschiebung der Formteile aufweist
5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Antriebsaggregat (64,67) für den Vorschub des Wagens.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Fühler (93) für die Härte der aufgeweiteten und aus dem Wagen ausgegebenen Leitung sowie eine auf den Fühler ansprechende Einrichtung zur Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit des Wagens.
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