DE3727786A1 - Verfahren und vorrichtung zum installieren einer neuen rohrleitung innerhalb einer bestehenden rohrleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Installieren einer neuen Rohrleitung innerhalb einer bereits bestehenden Rohrleitung.

Bislang hat man bereits bestehende, beschädigte Rohrleitungen, wie etwa unterirdische Abwasserleitungen und ähnliches, repariert, indem man eine innere Beschichtung in der Rohrleitung von verschiedenen, im Abstand voneinander befindlichen Punkten aus durchführte, um Schäden zu beheben, ohne die Notwendigkeit, die gesamte Rohrleitung ausgraben zu müssen. Bei einem solchen bekannten Verfahren wird die Rohrleitung mit einem flexiblen Kunststoff ausgekleidet, wie etwa Polyäthylen. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß die Auskleidung den nutzbaren Rohrdurchmesser wesentlich verringert, während außerdem entlang der Rohrleitung in relativ kurzen Abständen Löcher eingegraben werden müssen, um das Polyäthylen einzubringen. Hierdurch wird das Polyäthylenauskleidungsverfahren äußerst kostenaufwendig. Andere Verfahren, die bereits eingesetzt worden sind, werden in der US-PS 39 27 164 und der US-PS 40 64 211 beschrieben, wobei die flexible Rohrleitung mit dem Inneren nach außen gedreht wird, während sie in die bestehende Rohrleitung hinein aufgeblasen werden. Auch dieses Verfahren verursacht hohe Kosten, da eine besondere Ausrüstung erforderlich ist, um die Rohrleitung zu installieren. Angesichts des hohen Kostenaufwandes der bekannten Verfahren konnten sich diese nur in sehr beschränktem Ausmaße durchsetzen. Darüber hinaus wird durch diese Verfahren eine flexible oder halbflexible Beschichtung gebildet, die nicht in der Lage ist, merklichen äußeren hydrostatischen Kräften oder einem Erddruck zu widerstehen. Dementsprechend wird in den meisten Fällen die existierende Rohrleitung nicht ordentlich repariert, da im besonderen dann, wenn ein Teil ausgebrochen ist, die Beschichtung durch den Druck von außen von einer merklichen Größe, wenn er beispielsweise 0,28 kg/cm² überschreitet, zusammenfallen kann.

In Kenntnis dieser Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Installieren einer neuen stabilen Rohrleitung innerhalb einer bereits bestehenden Rohrleitung zu schaffen, die sich wirtschaftlich herstellen läßt und dauerhafter ist, als dies bislang der Fall war. Die Vorrichtung soll relativ kostengünstig zur Verfügung gestellt werden können, während auch die einzusetzende Rohrleitung verfügbar sein soll und sich einfach in das Innere einer existierenden Rohrleitung einbringen lassen soll, mit geringem oder gar keinem Erfordernis für eine Ausgrabung. Darüber hinaus soll die neue Rohrleitung eine hinreichend große Wandstärke besitzen und dicht an der Innenwandung der ursprünglichen Rohrleitung anliegen. Außerdem soll die Lebensdauer der neuen Rohrleitung praktisch unbegrenzt sein und selbst als Leitung dienen, wobei sie äußeren hydrostatischen Kräften und Erddruck widerstehen soll, bis zu einer Größe, der 0,28 kg/cm² bedeutend überschreitet, und zwar auch dann, wenn Teile der ursprünglichen Rohrleitung fehlen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Merkmale, wobei hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen auf die Merkmale der Unteransprüche verwiesen wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein herkömmliches Polyvinylchlorid(PVC)-Rohr oder ein ähnliches starres Kunststoffrohr verwendet, das thermoplastische Eigenschaften besitzt. Dieses wird zunächst einer Erwärmung ausgesetzt, worauf die Querschnittsdimensionen reduziert werden durch Abflachen und/oder Falten. Diese Rohrleitung kann auch hergestellt werden, indem man sogleich die abgeflachte und gefaltete Ausgestaltung bildet. Dieses Produkt wird, während es sich in reduzierter Querschnittsdimension befindet, wieder erhitzt und in einer zu reparierenden Rohrleitung installiert. Bei der ursprünglichen Herstellung der neuen Rohrleitung und für die Bevorratung kann sie in querschnittsreduziertem Zustand auf Rollen aufgewickelt werden. Wenn sie dann in die existierende Rohrleitung eingebracht werden soll, wird sie wieder erhitzt, um sie biegsam zu machen, worauf sie in die existierende Rohrleitung hineingezogen wird. Hierauf wird die querschnittsreduzierte Rohrleitung expandiert, indem man sie erhitzt und eine Expansionskraft in ihr Inneres einwirken läßt.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens und verschiedener Ausführungsformen der Vorrichtung, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Dabei zeigt im einzelnen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine thermoplastische Rohrleitung, wie etwa ein PVC-Rohr,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der thermoplastischen Rohrleitung gemäß Fig. 1, sowie eine Vorrichtung zur Reduzierung der Querschnittsdimension der Leitung,

Fig. 3 einen Querschnitt der thermoplastischen Rohrleitung mit reduziertem Querschnitt als erstem Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, entlang der Schnittlinie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Einbringens der neuen Rohrleitung in eine unterirdische existierende Rohrleitung, wobei die thermoplastische Rohrleitung mit vermindertem Querschnitt auf einer Rolle gespeichert ist und erhitzt wird vor dem Einbringen in die zu reparierende unterirdische Rohrleitung,

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Details des Aufbaues zur Expansion der eingebrachten Rohrleitung und Rückführung in den runden Zustand, zur Bildung einer neuen Rohrleitung, nachdem sie in die existierende unterirdische Rohrleitung eingebracht worden ist, und

Fig. 6 in schematischer Darstellung eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur Rückführung in die runde Form und Expansion der abgeflachten Rohrleitung.

Wie sich zunächst aus Fig. 1 ergibt, ist mit der Bezugsziffer 10 ein Rohrtyp bezeichnet, der eingesetzt wird, um eine unterirdische Rohrleitung oder ähnliches gemäß der Erfindung zu reparieren. Eine Eigenschaft der neuen Rohrleitung 10 liegt darin, daß sie aus einem thermoplastischen Material besteht, wobei es sich im besonderen um ein Material handelt, das normalerweise starr und dickwandig ist und biegsam gemacht werden kann, indem man es erwärmt. Nachdem es erstarrt ist, kann es erneut durch Wiedererwärmen biegsam gemacht werden, während es beim Erkalten wieder erstarrt und eine starre Rohrleitung bildet. Ein herkömmlicher und handelsüblich verfügbarer Rohrleitungstyp dieser Art besteht aus Polyvinylchlorid (PVC) mit dem Standarddimensionsverhältnis

im Bereich von 13 bis 65, der gegenwärtig auch verfügbar ist für Untergrundleitungen, wie Abwasserleitungen, Frischwasserleitungen usw.

Die Fig. 2 zeigt die Vorrichtung für die Formgebung der herkömmlichen Rohrleitung 10 gemäß der Erfindung, während Fig. 3 den Querschnitt der Rohrleitung wiedergibt in der reduzierten Querschnittsform. Im einzelnen wird das PVC-Rohr 10 erhitzt, und zwar in einer herkömmlichen Weise, wie etwa durch eine Heizeinrichtung 11 a auf eine hinreichend hohe Temperatur, um es biegsam zu machen. Es wird dann abgeflacht und/oder gefaltet mittels einer herkömmlichen Vorrichtung 11, wodurch die Gesamtquerschnittsdimension so weit reduziert wird, daß es in eine unterirdische Rohrleitung oder ähnliches mit dieser reduzierten Querschnittsform eingezogen werden kann. Die neue Rohrleitung kann auch in dieser reduzierten Querschnittskonfiguration hergestellt werden. Das Rohr mit der reduzierten Querschnittsdimension ist mit der Bezugsziffer 10 a versehen und, obwohl es in einem durch einen Verfahrensschritt abgeflachten Zustand eingesetzt werden kann, bevorzugt man, es zunächst abzuflachen mit einer doppelten Wandstärke, wobei die Längskanten einander gegenüberliegen und sie dann erneut zu falten entlang einer Faltlinie in Längsrichtung, die zwischen den Seitenkanten liegt, wie dies in Fig. 3 wiedergegeben ist, so daß die breiteste Querschnittsdimension beträchtlich geringer ist als die original runde Form.

Die Rohrleitung 10 a mit reduzierten Dimensionen kann entweder in ihrem abgeflachten oder gefalteten Zustand aufbewahrt werden, wobei sie vorzugsweise auf Rollen 12 aufgewickelt wird, während sie sich noch in ihrem biegsamen Zustand befindet. Die Fig. 4 zeigt die Installation der neuen Rohrleitung gemäß der Erfindung, wie nachfolgend noch im einzelnen erläutert werden soll.

Die Ausrüstung zur Installation des querschnittsreduzierten Rohres in einer existierenden unterirdischen Rohrleitung 14 oder ähnlichem, mit im Abstand voneinander angeordneten Mannlöchern 16 umfaßt ein Gehäuse oder eine Abdeckung 18 mit einer herkömmlichen Einrichtung zur drehbaren Abstützung einer Rolle 12 mit der hierauf aufgewundenen querschnittsreduzierten Rohrleitung. Das Gehäuse 18 kann sich auf einem Transportfahrzeug 20 befinden und ist mit einer nach unten gerichteten Röhre 22 versehen, durch welche die querschnittsreduzierte Rohrleitung beschickt werden kann. Das Fußende der Röhre ist mit einer Führungsrolle 23 versehen, um in effizienter Weise die neue querschnittsreduzierte Rohrleitung einzuführen. Das Gehäuse 18 ist mit einer Heizeinrichtung 24 versehen, die herkömmlich ausgestaltet sein kann und die Rolle 12 aufzuheizen vermag, bis die Rohrleitung in einen biegsamen Status überführt ist, so daß das Rohr 10 a abgewickelt werden kann.

Gemäß der Erfindung wird das Gehäuse 18 zu einer Zugangsöffnung, wie etwa zu dem Mannloch 16 transportiert, welches einen zu reparierenden Rohrabschnitt 14 begrenzt. Das Ende der querschnittsreduzierten Rohrleitung 10 a wird mit einem Zugseil 26 verbunden, das von einer angrenzenden Öffnung in der existierenden Rohrleitung, wie etwa einem weiteren Mannloch, herangeführt ist, wobei eine Verbindung zum freien Ende des neuen Rohres über eine Klammer 28 hergestellt wird. Die neue Rohrleitung wird über die Heizeinrichtung 24 biegsam gemacht, wobei mittels des Zugseils 26 das Rohr durch die bestehende Rohrleitung hindurchgezogen wird. Nachdem das neue querschnittsreduzierte Rohr eingezogen ist, wird es erhitzt und zu einer runden, oder im wesentlichen runden Querschnittsform expandiert, um eine Rohrleitung zur Verfügung zu stellen, die zu einer dickwandigen starren oder halbstarren Struktur aushärtet.

Die Fig. 5 erläutert eine Art und Weise des Expandierens der Querschnittsdimension reduzierten Rohrleitung, nachdem sie in die ursprüngliche zu reparierende Rohrleitung eingezogen ist. Hierfür ist ein Paar von Pfropfen 30 und 32 an einander gegenüberliegenden Enden der querschnittsreduzierten Rohrleitung installiert, wobei der Pfropfen 30 an einem abgeschnittenen Teil des neuen Rohres installiert ist, während der Pfropfen 32 am Führungsende oder Zugseilende installiert ist, nachdem das Zugseil gelöst worden ist. Jeder der Pfropfen 30 und 32 ist mit einer sich über den Umfang erstreckenden Dichtung 34 versehen, wodurch ein lösbarer Dichtungseingriff mit dem ursprünglichen Rohr 14 und dem neuen Rohr 10 a gebildet wird, und zwar über Druckleitungen 36, wobei es sich um pneumatische Leitungen handeln kann, die zu einer oberirdischen Steuerung führen. Der Pfropfen 30 besitzt eine Einlaßleitung 38 zur Einleitung eines expandierenden Materials, wie etwa Dampf oder heißes Wasser, wobei diese Leitung mit einem Steuerventil 40 versehen ist, wie auch mit einem Manometer 42 sowie einem Entlastungsventil 44. Der Pfropfen 32 ist mit einer Ablaßleitung 46 versehen, die mit dem Bereich zwischen den beiden Pfropfen in Verbindung steht und mit einem Ventil 48 versehen ist. Durch das Schließen des Ventils 48 in dem Pfropfen 32 wird Dampf oder heißes Wasser durch den Pfropfen 30 eingeleitet, um eine Expansion der querschnittsreduzierten Rohrleitung durchzuführen, bis sich hieraus ein neues rundes Rohr bildet.

Die Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung zur Expandierung der querschnittsreduzierten Rohrleitung. Diese Vorrichtung umfaßt einen Dorn 50 mit einer Heizeinrichtung 52, die hierin angeordnet ist, um das neue Rohr durch Erhitzen in einen biegsamen Zustand zu überführen. Der Dorn 50 besitzt eine Verbindung zu einem Zugkabel 54 oder einer anderen Einrichtung, mittels welcher er durch die ursprüngliche Rohrleitung gezogen werden kann. Nach entsprechender Erwärmung des Dornes und dem Durchziehen durch die ursprüngliche Rohrleitung expandiert das neue Rohr auf den gewünschten Durchmesser.

Ein drittes Verfahren zum Erhitzen, wieder in die runde Querschnittsform bringen und Expandieren des neuen Rohres umfaßt das Einbringen von heißem Wasser oder Dampf durch die zu reparierende Rohrleitung entlang der gefalteten neuen Rohrleitung, bis die gewünschte Temperatur am stromabwärtigen Ende erreicht ist. Nachdem die angestrebte Temperatur einmal erreicht ist, wird das neue Rohr mit heißem Wasser unter Druck gesetzt, wobei es bis zum Anpassen an die existierende Rohrleitung unter dem Druck expandiert.

Bei einem besonderen Rohrwiederaufbauverfahren verwendet man ein herkömmliches PVC-Rohr, dessen Außendurchmesser etwa 12,7 mm kleiner ist als der Innendurchmesser des wiederaufzubauenden existierenden Rohres, wobei das neue Rohr selbst Standarddimensionsverhältnisse der Wandstärke zum Außendurchmesser aufweist, wie dies bereits oben ausgeführt wurde. Die PVC-Rohrleitung wird auf etwa 99°C aufgeheizt und auf die in Fig. 3 dargestellte Form reduziert. Obwohl das neue Rohr möglicherweise eingesetzt werden kann, indem es lediglich in einer Ebene abgeflacht wird, wie dies weiter oben ausgeführt wurde, flacht man es bevorzugt zunächst ab und führt dann eine Doppelfaltung aus, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, zur Herabsetzung seiner Gesamtdimensionen. Das querschnittsreduzierte Rohr kann dann auf große Spulen aufgewickelt werden, so daß man es zum Einsatzort transportieren kann. Beim Einbringen in die ursprüngliche Rohrleitung wird das neue Rohr erneut erhitzt, so daß es biegsam wird und durch die wieder aufzubauende Rohrleitung hindurchgezogen werden kann. Hierauf wird es erwärmt, wieder in die runde Form gebracht und, falls erwünscht, expandiert. Das Wieder-in-die-runde-Form-bringen und die Expansion werden erreicht, indem man abgedichtete Bereiche schafft, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, eine physikalische Expansion mittels eines Dornes 50 ausführt, entsprechend der Darstellung in Fig. 6, oder durch Erhitzen und unter Druck setzen, entsprechend der obigen Beschreibung. Das wieder in die runde Form gebrachte Rohr bildet somit eine Rohrleitung innerhalb einer bestehenden Rohrleitung und vermag äußerem Druck zu widerstehen, der beträchtlich 0,28 kg/cm² überschreitet.

Es soll an dieser Stelle noch einmal ausdrücklich angegeben werden, daß es sich bei der vorangehenden Beschreibung lediglich um eine solche beschreibenden Charakters handelt, und daß verschiedene Abänderungen und Modifikationen, im besonderen auch hinsichtlich der Form des zusammengelegten Rohres, möglich sind, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Installieren einer neuen, stabilen Rohrleitung innerhalb einer bereits bestehenden Rohrleitung unter Einsatz eines thermoplastischen Elementes, dadurch gekennzeichnet, daß man
das steife thermoplastische Element, dessen Querschnitt geringer als derjenige der bestehenden Rohrleitung ist, durch Erwärmen in einen biegsamen Zustand überführt,
das Element in seinem biegsamen Zustand durch die bereits existierende Rohrleitung hindurchzieht und
anschließend das Element innerhalb der existierenden Rohrleitung expandiert, während es sich in einem biegsamen Zustand befindet, und abkühlt unter Bildung einer starren, selbsttragenden inneren Rohrleitung, die in der Lage ist, äußeren hydrostatischen Kräften und Erddruck zu widerstehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Element mit reduzierten Querschnittsdimensionen zunächst auf doppelte Wandstärke abflacht mit einander gegenüberliegenden Längskanten und anschließend eine Faltung entlang einer in Längsrichtung verlaufenden Faltlinie ausführt, die zwischen den beiden Längskanten verläuft.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Element mit reduziertem Querschnitt auf eine Rolle aufwickelt, während es sich in einem biegsamen Zustand befindet, und vor dem Abwickeln von der Rolle und Einziehen in die bestehende Rohrleitung wieder in den biegsamen Zustand überführt.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man einen thermoplastischen Hohlkörper verwendet, dessen Verhältnis von Wandstärke zu Außendurchmesser etwa 13 : 65 beträgt, und der in der Lage ist, in installiertem Zustand einem hydrostatischen Druck oder einem Erddruck von mindestens 0,28 kg/cm² zu widerstehen, und als ersten Schritt diesen Hohlkörper so weit erwärmt, daß er von dem starren in einen biegsamen Zustand überführt wird,
worauf man den Körper abflacht, während er sich in dem biegsamen Zustand befindet, zur Verminderung seiner Gesamtquerschnittsdimension,
anschließend den Hohlkörper durch eine existierende Rohrleitung zieht, während er sich in einem biegsamen, flachen Zustand befindet, und
schließlich den flachen Hohlkörper wieder in seine runde Querschnittsform bringt und so weit ausdehnt, daß er als selbsttragende Leitung an der Innenwandung der bestehenden Rohrleitung anliegt und in erstarrtem Zustand äußeren hydrostatischen Kräften und Erddruck standzuhalten vermag.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man
eine abgeflachte und zusammengefaltete thermoplastische Rohrleitung herstellt, die in kaltem Zustand starr ist,
die thermoplastische Rohrleitung so weit erwärmt, daß sie in den biegsamen Zustand übergeht,
die abgeflachte Rohrleitung im biegsamen Zustand durch eine existierende Rohrleitung zieht, und
schließlich die im biegsamen Zustand befindliche thermoplastische Rohrleitung in der existierenden Rohrleitung expandiert, zur Bildung einer neuen inneren Rohrleitung, die äußeren hydrostatischen Kräften und Erddruck zu widerstehen vermag.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
eine erste Heizeinrichtung (11 a) zur Überführung der thermoplastischen Rohrleitung (10 a) in einem biegsamen Zustand,
eine Formgebungseinrichtung (11), mittels welcher die biegsame Rohrleitung (10 a) in eine Form mit reduziertem Querschnitt überführbar ist,
eine Installiereinrichtung (18, 22, 23) zur Einführung der plastischen Rohrleitung (10 a) in eine existierende Rohrleitung (14),
wobei die Installiereinrichtung eine Heizeinrichtung (24) zur Überführung der thermoplastischen Rohrleitung in den biegsamen Zustand umfaßt,
eine Einrichtung (26) zum Einziehen der thermoplastischen Rohrleitung (10 a) in die existierende Rohrleitung (14) sowie
eine Einrichtung (38) zum Expandieren der thermoplastischen Rohrleitung (10 a) innerhalb der ursprünglichen Rohrleitung (14), wobei in starrem Zustand die neue Rohrleitung äußerem hydrostatischem Druck und Erddruck zu widerstehen vermag.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (38, 40) zur Einführung eines heißen, unter Druck stehenden Fluids in das Innere der thermoplastischen Rohrleitung (10 a) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Expandiereinrichtung einen erhitzten Dorn (50) umfaßt, der durch die thermoplastische Rohrleitung (10 a) hindurchziehbar ist.