DE3732694A1 - Verfahren und vorrichtung zum auskleiden von kanaelen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Auskleiden von im Erdreich verlegten Kanälen, insbesondere Abwasserrohren, indem ein aus­ härtbarer, zunächst schlaffer Schlauch in den zu sanie­ renden Kanal eingezogen, dieser Schlauch sodann durch Innendruck gegen die Kanalwand gepreßt und schließlich ausgehärtet wird.

Ein derartiges Verfahren ist durch die DE-PS 22 40 153 und die DE-OS 35 13 956 bekannt. Bei der erstgenannten Schrift wird der in flachem Zustand in den Kanal ein­ gebrachte Schlauch durch ein Druckmittel aufgeblasen, damit er sich an die Kanal-Innenwand anlegt. Die Druck­ beaufschlagung ist solange aufrechtzuerhalten, bis der Schlauch in seiner an den Kanalquerschnitt angepaßten Form ausgehärtet ist.

Bei der zweitgenannten Schrift erfolgt das Andrücken des Schlauches an die Kanal-Innenwand durch einen Hilfsschlauch, dessen eingestülptes Ende durch den hydrostatischen Druck einer Wassersäule allmählich herausgestülpt und dadurch in den an die Kanalwand anzudrückenden Schlauch hindurchgedrückt wird. Auch hier ist der hydrostatische Druck solange aufrecht­ zuerhalten, bis der Schlauch ausgehärtet ist.

Da die Aushärtezeit einen wesentlichen Faktor bei diesen Sanierungsmaßnahmen darstellt, ist es auch bekannt, das Anpressen des Schlauches mit heißem Wasser durchzuführen. Dadurch wird die chemische Reaktionsgeschwindigkeit des Härtungsprozesses er­ höht. Der Aufwand hierfür ist jedoch außerordentlich hoch. Zum einen müssen sehr große Wassermengen er­ hitzt werden, denn die mit heißem Wasser zu füllende Kanallänge erstreckt sich im allgemeinen vom einen zum nächsten Inspektionsschacht, also über 50 m. Zum anderen ist der Wärmeverlust durch die Kanalwand hin­ durch und somit die erforderliche Energiezufuhr be­ trächtlich.

Hiervon ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kanalsanierung anzugeben, die sich durch leichtere Handhabung, insbesondere kürzere Aushärtezeiten, aus­ zeichnen.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß zum Anpressen und Aushärten des Schlauches eine zumindest teilweise in Radialrichtung elastische Sonde durch den Schlauch hindurch bewegt wird und diese Sonde zur Aushärtung entweder beheizt wird oder daß die Aushärtung durch in der Sonde erzeugte ioni­ sierende Strahlung oder UV-Strahlung erfolgt.

Die Erfindung beruht also auf dem Grundgedanken, das Anpressen und Aushärten des Schlauches nicht - wie bis­ her - gleichzeitig über die gesamte Streckenlänge zwi­ schen zwei Inspektionsschächten durchzuführen, sondern auf die Sondenlänge zu beschränken. Dadurch wird die pro Zeiteinheit zu beheizende Masse auf einen Bruch­ teil reduziert. Gleichermaßen vermindert sich auch die für den Wärmeverlust verantwortliche Wandfläche des Kanals drastisch. Der Schlauch wird also mit geringe­ rer Wärmeenergie und in kürzerer Zeit als bisher auf­ geheizt.

Durch diese Maßnahmen kann mit wesentlich höheren Re­ aktionstemperaturen als bisher gearbeitet werden. Dies ist deshalb von Bedeutung, weil hohe Starttemperaturen der Härtungsreaktionen eine nochmalige Verkürzung der Aushärtezeit ergeben. Gleichzeitig ergibt sich eine intensivere Vernetzung der Reaktionspartner und schließ­ lich ist das Schlauchmaterial bei den höheren Tempera­ turen flexibler und fließt besser in die Unebenheiten der Kanalwandung.

Für den Fall, daß der Schlauch nur einer minimalen An­ pressung bedarf, kann die Sonde kontinuierlich durch den Schlauch hindurch gezogen werden, wobei die Ge­ schwindigkeit so einzustellen ist, daß die Verweil­ zeit der Sonde an den einzelnen Schlauchquerschnitten für die gewünschte Erwärmung bzw. Härtung ausreicht.

Ist jedoch eine stärkere Anpressung notwendig, so wird die Sonde zweckmäßig absatzweise durch den Schlauch hindurch bewegt und nur bei Bewegungsstillstand an ihn angedrückt.

Dieses Andrücken kann zwar auch mechanisch oder hydrau­ lisch erfolgen. In der Handhabung am einfachsten ist es jedoch, wenn die Sonde mittels Druckluft aufgeweitet wird und sich durch ihre Eigenelastizität wieder zu­ rückzieht, wenn der Überdruck abgebaut wird und die Sonde ein Stück weiter gezogen werden soll.

Erfolgt die Aushärtung thermisch, so empfiehlt es sich, daß die Sonde zumindest lokal auf eine Oberflächen- Temperatur von über 90°C, insbesondere über 120°C, beheizt wird, wobei diese Beheizung zweckmäßig elek­ trisch erfolgt.

Es liegt aber gleichermaßen im Rahmen der Erfindung, den Aushärtevorgang nicht durch Erhitzung, sondern durch Strahlung auszulösen und zu fördern. Je nach den im Schlauch enthaltenen Reaktionspartnern kommt dafür ionisierende Strahlung oder UV-Strahlung in Betracht.

Was die Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschrie­ benen Verfahrens angeht, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Sonde eine etwa zylindrische Form mit in Radialrichtung aufweitbaren, elastischen Zylindermantelzonen aufweist, daß diese Zylinder­ mantelzonen endständig an Querwänden der Sonde festgelegt sind und die Sonde sich im übrigen an ihrem vorderen Ende hin verjüngt, um das zunächst flachliegende Schlauchmaterial allmählich und ohne die Gefahr von Beschädigungen zu öffnen, bis die Schlauchkontur etwa dem Kanal-Querschnitt entspricht. Zur Erleichterung des Letztgenannten kann die Sonde an ihrem vorderen Bereich mit Blasöffnungen versehen werden, die das Aufweiten des Schlauches begünstigen.

Grundsätzlich kann die Sonde hinsichtlich ihres ge­ samten Querschnittes mit Druckluft beaufschlagt wer­ den. Man erhält aber ein schnelleres Ansprechen, wenn die Druckluftbeaufschlagung auf den außenlie­ genden Umfangsbereich der Sonde beschränkt wird, insbesondere auf unterhalb der elastischen Zylin­ dermantelzonen liegende Kammern.

Erfolgt die Beheizung elektrisch, so weist die Sonde an oder nahe ihrer Außenfläche eine elektrische Wi­ derstandsheizung auf. Andernfalls kann sie mit ent­ sprechenden Strahlern versehen werden, wobei ledig­ lich zu beachten ist, daß die Außenhaut der Sonde möglichst wenig Strahlung absorbiert.

Es liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, anstelle einer längeren Sonde mehrere kurze Sonden beweglich aneinander zu koppeln, um ihre Handhabung zu erleichtern. Dabei können die Funktionen des Schlauch-Anpressens und des Aushärtens auch auf ver­ schiedene Teilsonden verteilt werden.

Auch ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur für die Sanierung durchgehender Rohrleitungen, son­ dern auch für die Auskleidung in dem kritischen Be­ reich von in den Kanal einmündenden Anschlußleitun­ gen, insbesondere den Hausanschlüssen geeignet. In diesem Fall ist erfindungsgemäß der als Auskleidung dienende Schlauch in seinem Durchmesser an den der Anschlußleitung angepaßt und er trägt an seinem in den Kanal ragenden Ende einen sich an die Kanalwand anlegenden Kragen. Gleichermaßen ist die Sonde als ein zumindest in Radialrichtung elastischer Stöpsel ausgebildet; dieser Stöpsel wird jedoch nicht durch den Kanal oder die Anschlußleitung durchgezogen, sondern lediglich von der Kanalseite her in die An­ schlußleitung eingesteckt und sodann aufgeweitet, worauf das Aushärten erfolgt.

Das Aufweiten des elastischen Stöpsels braucht nicht nur den Zweck zu verfolgen, das kragenförmige Schlauch­ stück im Mündungsbereich der Anschlußleitung anzupres­ sen, sondern kann auch zur Abstützung des Stöpsels selbst an der der Einmündung gegenüber liegenden Ka­ nalwand dienen. Dies hängt davon ab, mit welcher Art von Roboter der Stöpsel zu seiner Einsatzstelle be­ fördert wird und ob er sich dann an dem Roboter oder an der Kanalwand abstützen soll.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Aus­ führungsbeispieles anhand der Zeichnung; dabei zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Rohrlei­ tung während des Auskleidungsprozesses;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 einen Axialschnitt durch eine sanierte Rohrleitung im Mündungsbereich eines Hausanschlusses und

Fig. 5 den dazu verwendeten Stöpsel.

In Fig. 1 erkennt man zunächst die zu sanierende Rohr­ leitung 1, die im Ausführungsbeispiel aus einer Viel­ zahl gleichartiger Rohrstücke zusammengebaut ist. In diese Rohrleitung münden in bestimmten Abständen, im allgemeinen nach jeweils 50 m, vertikale Inspektions­ schächte 2.

Zur Sanierung der Rohrleitung wird zunächst in an sich bekannter Weise ein aushärtbarer Schlauch 3 in die Rohrleitung eingezogen, beispielsweise mit Hilfe eines Seiles, das über eine Umlenkrolle aus dem Inspektions­ schacht 2 heraus zu einer Motorwinde verläuft.

Bezüglich des Schlauchmaterials kann auf bekannte Kon­ struktionen zurückgegriffen werden, beispielsweise auf die SMC-Typen nach DIN 16 913. Dieser Schlauch kann zu­ nächst in Plattenform vorliegen und wird erst beim Einbringen in die Rohrleitung 1 in die runde Quer­ schnittsform gebracht, wobei sich das Schlauchmaterial an der Stoßstelle auch überlappen kann, etwa um eine gezielte Sohlenverstärkung zu erreichen. Auch kann der Schlauch zunächst innen und/oder außen mit Schutz­ folien versehen sein, die ggf. abziehbar sind.

Damit der Schlauch eine Härtungsreaktion durchführen kann, sind im Schlauchmaterial geeignete, an sich be­ kannte Reaktionspartner vorgesehen; der Schlauch kann damit beispielsweise getränkt oder beschichtet sein. Bei der thermischen Aushärtung empfehlen sich Kunst­ stoffharze mit hoher Anspringtemperatur, also bei­ spielsweise 1.1-Di-tert-Butylperoxicyklohexan mit einer Anspringtemperatur von deutlich oberhalb 100°C. In diesem Fall erfolgt die anschließende Aushärtungsreaktion bereits in wenigen Minuten.

Nach dem Einbringen des zunächst mehr oder weniger schlaffen Schlauchmaterials 3 erfolgt das Aufweiten und schließlich das Aushärten des Schlauches. Zu diesem Zweck wird eine Sonde 4 verwendet, die an ih­ rem vorderen Ende 4 a verjüngt ist und mit Hilfe eines Seiles 5 allmählich stetig oder absatzweise durch den Schlauch 3 hindurchgezogen wird.

Die Sonde 4 besteht aus einem im wesentlichen zylin­ drischen Körper, dessen Durchmesser so gewählt ist, daß er ohne zu klemmen durch die mit dem Schlauch 3 gefüllte Rohrleitung 1 hindurchbewegt werden kann. An seiner Mantelfläche ist er zumindest teilweise mit gummi-elastischen Wandteilen 4 b versehen, die durch Einleitung eines Druckmittels in das Sonden­ innere radial nach außen ausweichen und dadurch den Schlauch 3 gegen die Innenwand der Rohrleitung 1 pressen. Zweckmäßig erstrecken sich diese Wandteile 4 b über den gesamten Umfang der Sonde 4, damit man eine großflächige Anlage zwischen Sonde und Schlauch er­ hält und dementsprechend auch eine hohe Wärmeübertra­ gungsfläche für die thermische Aushärtung. Die Wand­ teile 4 b können also selbst die Form eines elastischen Schlauches aufweisen, dessen Enden an Querwänden 4 c der Sonde festgelegt sind, wie dies in Fig. 1 am rech­ ten Ende der Sonde für zwei Befestigungsbeispiele dargestellt ist.

Bei der thermischen Aushärtung weist die Sonde 4 ne­ ben ihrem Druckluftanschluß 4 d noch eine Stromzufüh­ rung 4 e auf. Letztere dient zur Stromversorgung einer nahe dem äußeren Umfang der Sonde verlegten Wider­ standsheizung.

Die Versorgung mit Druckluft und Strom wird von außen gesteuert. Damit die Temperatur jeweils im vorgegebe­ nen Rahmen bleibt, erfolgt die Stromzufuhr zweckmäßig über eine Regelschaltung.

Ist der im Wirkungsbereich der Sonde liegende Schlauch­ bereich 3 ausgehärtet, so wird der Überdruck aus der Sonde 4 abgelassen, so daß sie sich wieder auf ihren kleineren Durchmesser zurückzieht. Sodann wird mittels des Seiles 5 die Sonde um ihre Arbeitslänge vorgezogen und erneut unter Druck gesetzt. Wenn der neue Schlauch­ bereich ausgehärtet ist, wiederholt sich der Vorgang, bis schließlich der gesamte Schlauch 3 in der aufge­ weiteten Form ausgehärtet ist.

Um die Handhabung der Sonde, insbesondere das Ein- und Ausbringen über die Inspektionsschächte, zu er­ leichtern, kann sie aus mehreren kurzen Teilsonden zusammengesetzt sein. Im Ausführungsbeispiel ist le­ diglich das sich verjüngende vordere Ende 4 a der Sonde als gelenkig angekoppeltes und abnehmbares Teilstück dargestellt. Selbstverständlich sind hier auch andere Aufteilungen über die Sondenlänge mög­ lich.

Je nach der Elastizität der Wandteile 4 b können verschieden große Leitungsdurchmesser mit ein und derselben Sonde behandelt werden.

Schließlich zeigt Fig. 1 noch mehrere am vorderen Sondenende 4 a angebrachte Blasöffnungen 4 f. Sie er­ leichtern das Aufweiten des Schlauches aus dem zu­ sammengefalteten Querschnitt gemäß Fig. 2 in den runden Querschnitt gemäß Fig. 3.

Damit die gummi-elastischen Wandteile 4 b keine nen­ nenswerten Zugkräfte übertragen müssen, empfiehlt es sich, das Seil 5 nicht nur am vorderen Ende der Sonde festzulegen, sondern durch die Sonde hindurch­ laufen zu lassen und auch an deren hinterer Abschluß­ wand 4 c zu befestigen. Dies hat noch den zusätzlichen Vorteil, daß die Sonde keine starren, in Axialrichtung laufenden Bauteile braucht; sie kann also vor und nach dem Gebrauch in Axialrichtung zusammengedrückt werden und in dieser kompakten Form bequem durch den Inspek­ tionsschacht hindurch an den Einsatzort transportiert und auch wieder abtransportiert werden.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Anwendung der Erfin­ dung zur Auskleidung einer Stoßstelle, wie sie bei jedem Queranschluß in die Rohrleitung 1 vorliegt. Diese Stoßstellen sind auch nach der Auskleidung noch ein kritischer Bereich, weil dort die Auskleidung von dem aus der Anschlußleitung 6 kommenden Abwasser all­ mählich unterspült werden kann und sich dann von der Rohrwand 1 lokal abhebt.

Um dies zu verhindern, wird erfindungsgemäß ein aus­ härtbarer Ring 7 mit einem Rechteckprofil verwendet. Dieser Ring 7 wird mit Hilfe eines elastischen Stöpsels 8 sowohl gegen die Innenwand des Schlauches 3 wie auch gegen die Innenwand der Anschlußleitung 6 gedrückt. Zu diesem Zweck ist der Stöpsel 8 zumindest in Radial­ richtung elastisch und ebenso wie die Sonde 4 durch ein Druckmittel aufzuweiten, und er enthält entweder eine Heizquelle oder einen Strahler, um die Härtung des Kunststoffringes 7 herbeizuführen.

Das Material des Kunststoffringes 7 sollte so gewählt werden, daß er bei der Härtungsreaktion auch eine innige Verbindung mit den benachbarten Rohrwänden eingeht, so daß er fest an Ort und Stelle gehalten wird.

Wie die Fig. 5 in gestrichelter Darstellung andeutet, kann der in die Rohrleitung 1 hineinragende Teil des Stöpsels 8 soweit verlängert sein, daß er sich beim Expandieren in der Rohrleitung 1 verspannt. Dadurch wird der Ring 7 nicht nur gegen die Leitung 6, sondern gleichzeitig auch gegen die Leitung 1 bzw. deren Aus­ kleidung gepreßt.

Claims (18)

1. Verfahren zum Auskleiden von im Erdreich verleg­ ten Kanälen, insbesondere Abwasserrohren, indem ein aushärtbarer, zunächst schlaffer Schlauch in den zu sanierenden Kanal eingezogen, dieser Schlauch sodann durch Innendruck gegen die Kanalwand gepreßt und schließlich ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anpressen und Aushärten des Schlauches (3) eine zumindest teilweise in Radialrichtung elastische Sonde (4) durch den Schlauch hindurchbewegt wird und diese Sonde entweder beheizt wird oder die Aushärtung durch in der Sonde erzeugte ionisierende Strahlung, UV-Strahlung oder andere Mikrowellen erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (4) absatzweise durch den Schlauch (3) hindurchbewegt und bei Bewegungsstillstand an ihn angedrückt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sonde (4) mittels Druckluft aufgeweitet und gegen den Schlauch (3) gepreßt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (4) zumindest lokal auf eine Oberflächentemperatur von über 90°C, insbesondere über 120°C beheizt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung der Sonde elektrisch erfolgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (4) etwa zylindrische Form mit in Radial­ richtung aufweitbaren, elastischen Zylindermantel­ zonen (4 b) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die elastischen Zylindermantelzonen (4 b) endständig an Querwänden (4 c) der Sonde (4) festge­ legt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Sonde (4) an ihrem vor­ deren Ende verjüngt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sonde (4) an ihrem vor­ deren Bereich Blasöffnungen (4 f) für das Aufweiten des Schlauches (3) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (4) zumindest teilweise mit Druckluft beaufschlagbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckluftbeaufschlagung auf den außen liegenden Umfangsbereich der Sonde (4) be­ schränkt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckluftbeaufschlagung auf unter­ halb der elastischen Zylindermantelzonen liegende Kammern beschränkt ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sonde (4) nahe ihrer Außenfläche eine elektrische Widerstandsheizung aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (4) aus meh­ reren beweglich aneinander gekoppelten Teilsonden (4, 4 a) besteht.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Funktionen des Schlauch­ anpressens einerseits und des Aushärtens andererseits auf verschiedene Teilsonden verteilt sind.

16. Verfahren nach Anspruch 1, jedoch zur Auskleidung der Stoßstellen von in den Kanal mündenden Anschlüs­ sen, dadurch gekennzeichnet, daß das als Ausklei­ dung dienende Schlauchstück (7) in seinem Durch­ messer an den der Anschlußleitung (6) angepaßt ist und an seinem in den Kanal (1) ragenden Ende einen sich an die Kanalwand anlegenden Kragen (8 a) aufweist, und daß zum Anpressen und Aushärten eine Sonde in Form eines zumindest in Radialrichtung elastischen Stöpsels (8) verwendet wird, der in die Anschlußleitung (6) eingesetzt und sodann auf­ geweitet wird, worauf das Aushärten erfolgt.

17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Stöpsel (8) an seinem dem Einsteckbereich abge­ wandten Ende eine Querschnittserweiterung aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stöpsel (8) ein gummielastischer Hohlkörper ist, der mit einer Heizquelle oder Strah­ lern zur Aushärtung versehen ist.