DE3940321A1

DE3940321A1 - Verfahren zum grabenlosen sanieren von erdverlegten rohren, insbesondere von metallrohren, und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3940321A1
Application number: DE19893940321
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl Ing Preussner; Otto Meininger
Original assignee: Paul Speeck & Co KG GmbH
Current assignee: Paul Speeck & Co KG GmbH
Priority date: 1989-06-14
Filing date: 1989-12-06
Publication date: 1990-12-20
Also published as: DE3940321C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum grabenlosen Sanieren von erdverlegten Rohren, insbesondere von Metallrohren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Unterirdische Rohrleitungssysteme bestanden früher fast aus schließlich aus Gußrohren. Später wurden auch Stahlrohre ver wendet. Heutzutage kommen häufig Kunststoffrohre zum Einsatz, da diese widerstandsfähiger gegen Abwässer und sonstige ag gressive Stoffe sind und außerdem leichter und damit auch kostengünstiger herstellbar und verlegbar sind.

Um nun Rohrleitungen zu sanieren, müssen die alten Rohre aus dem Erdreich entfernt oder in die defekten Rohre neue (Kunst stoff-) Rohre eingezogen werden. Da ersteres bisher in einer grabenlosen Bauweise nicht möglich ist und sich beim Einziehen eines neuen Rohres der Durchmesser des Rohrleitungssystems an den sanierten Stellen verringern würde, was nicht gewollt ist, werden bei der Sanierung von Gußrohren diese durch eine Vor richtung, wie sie bspw. in der EP-PS 00 53 480 beschrieben werden bei der Sanierung von Gußrohren diese durch eine Vor richtung wie sie bspw. in der EP-PS 00 53 480 beschrieben ist, aufgerissen und aufgeweitet und unmittelbar daran zuerst ein neues Schutzrohr und danach ein Produktenrohr in das Schutzrohr eingeführt. Die dabei bereits seit vielen Jahren verwendete Vorrichtung wird häufig als Erdrakete bezeichnet. Bei diesem Verfahren verbleiben die zerstörten Gußrohrteile im Erdreich und stellen damit eine Umweltbelastung dar.

Der Einsatz einer Erdrakete bei einem Stahlrohr ist nur be dingt möglich, da sich das Stahlrohr durch seine Elastizität beim Durchtreiben der Erdrakete verformt und durch die Zähig keit des Stahles ein zu großer Widerstand entgegengesetzt wird. Außerdem sind die früher verlegten Stahlrohre sogenannte Muffenrohre, d.h. ein Rohr wird in das am Ende aufgeweitete andere Rohr hineingesteckt und durch eine Kehlnaht ver schweißt. Danach weisen, je nach Baulänge der Rohre, diese Stellen doppelte Wandstärken auf, teilweise sogar noch mit einem Luftspalt dazwischen. Aber auch andere, früher an oder auf der Rohrleitung angebrachte Einbauteile, wie Anbohr schellen, Stützenabgänge, Reparaturschellen u.a. stoppen unweigerlich den Vortrieb der Erdrakete.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum grabenlosen Sanieren von erdverlegten Rohren, insbesondere von Metallrohren, zu schaffen, mit denen Rohrleistungsabschnitte von mehr als 20 m, vorzugsweise von mehr als 40 oder 50 m in einem Arbeitsgang saniert herden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohre durch Plasmaschneiden in Längsrichtung durchtrennt werden, daß die durchtrennten Rohre aufgeweitet werden und neue Schutz- und/oder Produktenrohre eingeführt werden. Es hat sich gezeigt, daß sich ein solches Verfahren, bei dem die Rohre durch Plasmaschneiden in zwei Halbschalen zerlegt werden, problemlos bis zu Längen von 40 bis 50 m unterirdisch durchführen läßt. Aber auch größere Arbeitslängen lassen sich erreichen, wenn die Geräte, insbesondere die Schneidstromver sorgung, die Hochspannungsversorgung und die Luftzufuhr für das Plasmaschneiden entsprechend modifiziert werden.

Insbesondere für das Aufweiten des Rohres ist es vorteilhaft, wenn das Rohr erfindungsgemäß an einander gegenüberliegenden Seiten durchtrennt wird. Damit braucht die Aufweitvorrichtung für beide Rohrhälften nur etwa die halbe Kraft aufzuwenden.

Besonders einfach läßt sich das Verfahren durchführen, wenn das Durchtrennen der Rohre durch Plasma-Preßluftschneiden erfolgt. Dabei wird als Plasmagas lediglich trockene Preßluft benötigt, die auf einer Baustelle leicht aus einem Kompressor entnommen werden kann.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß das Rohr an min destens zwei Stellen gleichzeitig durchtrennt wird. Damit braucht die Plasma-Schneideinrichtung nur einmal durch das Rohr zu fahren.

In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß die Plasmaschneidbrenner der Plasma-Schneideinrichtung ständig darauf überwacht werden, ob die Brenner arbeiten, und daß bei Ausfall eines Plasmaschneidbrenners alle Brenner stillgesetzt werden. Ohne diese erfindungsgemäße Überwachung kann das nicht bemerkte Aussetzen eines Brenners zu erheb lichen Problemen führen, da die Vorrichtung die von dem einen Brenner nicht bearbeitete Strecke vollständig zurückfahren und erneut bearbeiten muß. Dabei ist nicht gewährleistet, daß ein nahtloser Anschluß an die alte Trennlinie gefunden wird. Wird der alte Schnitt jedoch getroffen, zündet der Brenner nicht, da kein Metall vorhanden ist.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird von einer Vorrichtung zum grabenlosen Sanieren von erdverlegten Rohren, insbesondere zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, dadurch gelöst, daß eine Plasma-Schneideinrichtung mit insbesondere zwei Plasmaschneidbrennern vorgesehen ist, wobei die Plasma schneidbrenner auf einem Wagen, insbesondere in entgegenge setzte Richtungen zeigend, angeordnet sind, und daß zusätz liche Versorgungsmittel für die Plasma-Schneideinrichtung vor gesehen sind. Bei einer derartigen Vorrichtung läßt sich ein Rohr über lange Strecken in zwei Hälften teilen, so daß die Rohre danach aufgeweitet und neue Schutz- und/oder Produkten rohre eingeführt werden können.

Damit die Plasmaschneidbrenner während der Vorschubbewegung der Plasma-Schneideinrichtung nicht zu großen Temperaturen ausgesetzt sind, sind diese erfindungsgemäß schräg nach vorne zur Längsachse des Rohres hin geneigt angeordnet. Dadurch, daß die Plasmaschneidbrenner in entgegengesetzte Richtungen zeigen, stützen sie sich hinsichtlich ihres Rückstoßes während eines Schneidvorganges gegenseitig ab, so daß keine aufwendi gen Führungen notwendig sind. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß der Neigungswinkel der Plasmaschneidbrenner etwa 65° beträgt.

Die Plasma-Schneideinrichtung läßt sich besonders einfach in einem Rohr fortbewegen, wenn der Wagen für die Plasmaschneid brenner auf Stützrollen geführt ist, die in einem Winkel zueinander angeordnet sind. Zweckmäßigerweise beträgt dieser Winkel etwa 80°. Damit kann sich der Wagen mit den Plasma schneidbrennern sicher in dem Rohr abstützen. Als zusätzliche Führungshilfe kann in Fortbildung dieses Erfindungsgedankens vorgesehen sein, daß der Wagen eine federgelagerte Führungs rolle aufweist. Die Führungsrolle ist zu den Stützrollen des Wagens vorteilhafterweise so angeordnet, daß die drei Rollen etwa ein gleichschenkliges Dreieck bilden.

Als Versorgungsmittel für die Plasma-Schneideinrichtung sind erfindungsgemäß zwei Plasmageräte vorgesehen, die über ein Plasmaschlauchpaket mit den auf dem Wagen montierten Plasma schneidbrennern verbunden sind. Die Plasmageräte können damit oberirdisch auf der Baustelle aufgestellt werden, während die Plasmaschneidbrenner in dem zu durchtrennenden Rohr bewegt werden. Das Plasmaschlauchpaket sorgt dafür, daß die Energie versorgung für die Plasmaschneidbrenner auch bei unwirtlichen Gegebenheiten gewährleistet bleibt.

Damit unterschiedliche Rohrlängen mit der gleichen Vorrichtung bearbeitet werden können, ist die Schneidstromversorgung, die Hochspannungsversorgung und die Luftzufuhr für die Plasmage räte an die jeweiligen Gegebenheiten variabel anpaßbar.

Um einen Ausfall eines Plasmaschneidbrenners in einem Rohr sofort feststellen zu können, ist erfindungsgemäß eine Warn anlage zur Anzeige des Ausfalls eines Plasmaschneidbrenners vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe, eine grabenlose Sanierung von erdverlegten Rohren großer Länge, insbesondere von Metall rohren, problemlos durchführen zu können, läßt sich auch dadurch erreichen, daß als Schneideinrichtung eine Wasser hochdruck-Schneideinrichtung vorgesehen ist, deren Schneid düsen auf einem Wagen, in entgegengesetzte Richtungen zeigend, angeordnet ist.

Um ein neues Schutz- und/oder Produktenrohr in das durch trennte alte Rohr einziehen zu können, muß dieses aufgeweitet werden. Dennoch kann es passieren, daß das neue Rohr, das häufig aus Kunststoff besteht, an der aufgeschnittenen Kante des alten Rohres, das überwiegend aus Metall, insbesondere aus Stahl oder duktilem Guß besteht, beschädigt wird. In Weiter bildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, am Umfang der zur Aufweitung des alten Rohres vorgesehenen Erdrakete eine Bördeleinrichtung anzubringen. Diese ist vorteilhafterweise an einem Ende der Erdrakete, insbesondere an dessen Ende, an geordnet. Es ist aber auch möglich, die Bördeleinrichtung am vorderen Teil der Erdrakete anzubringen. Die Bördeleinrichtung besteht erfindungsgemäß aus einem Bördelkeil mit einer Bördel nut. Die Bördelkeile werden zweckmäßigerweise so am Umfang der Erdrakete angeordnet, daß jeder Schnittkante des durchtrennten Rohres ein Bördelkeil derart zugeordnet ist, daß die Bördelnut an der Schnittkante angreift.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung näher dar gestellt ist. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bild lich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kom bination den Gegenstand der Erfindung unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer und teilweise geschnittener Dar stellung eine Vorrichtung zum grabenlosen Sanieren von erdverlegten Rohren im Betrieb,

Fig. 2 eine Ansicht von oben auf eine erfindungsgemäße Plasma-Schneideinrichtung,

Fig. 3 eine Ansicht von der Seite auf die in Fig. 2 darge stellte Plasma-Schneideinrichtung,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Plasma-Schneideinrichtung,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Erdrakete mit aufge schweißten Bördelkeilen und

Fig. 6 eine Teilansicht auf eine Erdrakete in Richtung des Pfeiles A in Fig. 5 ohne das aufzubördelnde Rohr.

Fig. 1 zeigt den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Sanierung von erdverlegten Rohren, insbesondere von Metallrohren. Um die Rohre 1 einer unter der Erde verlegten Rohrleitung durch neue Rohre ersetzen zu können, wird an einer Stelle 2 ein Teil der Rohrleitung freigelegt. Gleiches ge schieht an einer zweiten Stelle 3, die bis zu 50 m oder mehr Meter von der ersten Stelle 2 entfernt liegt. An der Stelle 2 wird eine Plasma-Schneideinrichtung 4 in das Rohr 1 einge bracht und über ein Plasmaschlauchpaket 5 mit zwei Plasma geräten 6 und 7 verbunden. Die Plasmageräte 6 und 7 werden von zwei Stromerzeugern 8 und 9 und einem Kompressor 10 versorgt. Die Plasmageräte 6 und 7 sind über Erdungsklemmen 11 und 12 mit dem Rohr 1 verbunden.

An der zweiten Stelle 3, an der das Rohr 1 ebenfalls freige legt wurde, ist eine hand- oder motorbetriebene Winde 13 eingebracht, mittels der die Plasma-Schneideinrichtung 4 durch das Rohr 1 gezogen wird. Die Plasma-Schneideinrichtung 4 besteht im wesentlichen aus einem Wagen 14, auf dem zwei Plasmaschneidbrenner 15 und 16 montiert sind (Fig. 4).

Der Wagen 14 bewegt sich in dem Rohr 1 auf vier Stützrollen 17, 18, 19 und 20. Die Stützrollen 17 und 19 sind zu den Stützrollen 18 und 20 in einem Winkel von etwa 80° angeordnet. Auf ihnen ruht der die Plasmaschneidbrenner 15 und 16 tragende Wagen 14. Der Wagen 14 wird durch eine Führungsrolle 21 sicher in dem Rohr 1 geführt. Die Führungsrolle 21 ist in einer Gabel 22 federnd gelagert. Dadurch, daß die Gabel 22 in der Höhe verstellbar und die Führungsrolle 21 federnd in der Gabel 22 gelagert ist, ist eine ständige Anlage der Führungsrolle 21 an der Innenwandung des Rohrs 1 und damit eine sichere Führung des Wagens 14 im Rohr gewährleistet. Die beiden Plasmaschneid brenner 15 und 16 sind durch Schellen oder ähnliche Befesti gungsmittel 23 sicher an dem Wagen 14 befestigt.

Die Funktionsweise der Plasma-Schneideinrichtung ist folgende:
Nachdem die Plasma-Schneideinrichtung 4 an der Stelle 2 in das Stahlrohr 1 eingesetzt ist, wird sie zum einen über das Plas maschlauchpaket 5 mit den beiden Plasmageräten 6 und 7 und zum anderen über ein Seil mit der Winde 13 verbunden. Die Plasma schneidbrenner 15 und 16 werden so eingestellt, daß das Rohr 1 in der vorher festgelegten Weise in zwei Halbschalen geschnit ten wird. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Plasma schneidbrenner 15 und 16 in einem Neigungswinkel von etwa 65° zur Längsachse des Rohrs 1 nach vorne symmetrisch auszurich ten. Durch die symmetrische Ausrichtung stützen sich die Plasmaschneidbrenner 15 und 16 hinsichtlich ihres Rückstoßes gegeneinander ab. Die Ausrichtung schräg nach vorne hat den Vorteil, daß die Plasmaschneidbrenner nicht zu heiß werden und damit eine längere Standdauer haben.

Nachdem die Führungsrolle 21 justiert ist, wird die Plasma- Schneideinrichtung 4 über die Winde 13 durch das Rohr 1 ge zogen. Eine nicht dargestellte Warnanlage zeigt an, wenn einer der beiden Brenner ausfällt. Eine Steuerung sorgt dafür, daß dann automatisch der Schneidvorgang unterbrochen wird.

Versuche haben ergeben, daß die Verwendung einer Plasma-Preß luft-Schneideinrichtung für den vorliegenden Einsatzzweck besonders vorteilhaft ist. Bei dem Plasmaschneiden können sich keine hochexplosiven Gase (Knallgas) bilden, wie es beim Schneiden mit Acetylen und Sauerstoff möglich ist. Außerdem ist beim normalen Gas-Schneiden überhaupt keine Kontrolle und bei Ausfall von Brennern keine "Fernzündung" möglich.

Anstatt einer Plasma-Schneideinrichtung kann aber auch eine Wasserhochdruck-Schneideinrichtung vorgesehen sein, die in ähnlicher Weise wie die beschriebene Plasma-Schneideinrichtung montiert ist.

Um ein neues Schutz- und/oder Produktenrohr in das durch trennte alte Rohr 1 einziehen zu können, muß dieses aufge weitet werden. Damit das neue Rohr dabei nicht an der Trenn kante 24 des alten Rohres 1 beschädigt wird, wird diese umge bördelt. Hierfür ist eine in den Fig. 5 und 6 gezeigte Auf bördeleinrichtung 25 vorgesehen, die am Ende einer als Auf weiteinrichtung dienenden Erdrakete 26 angebracht ist. Die Aufbördeleinrichtung 25 besteht aus einem Bördelkeil 27, der eine Bördelnut 28 aufweist. Die Bördelkeile 27 sind so am Umfang der Erdrakete 26 angeordnet, daß jeder Trennkante 24 des durchtrennten Rohres 1 ein Bördelkeil 27 derart zugeordnet ist, daß die Bördelnut 28 an der Trennkante 24 angreift. Die Aufbördeleinrichtung kann auch an jedem anderen Teil der Aufweiteinrichtung, insbesondere am vorderen Teil der Erd rakete 26, angebracht sein.

Bezugszeichenliste:

1 Rohr
2 Stelle
3 Stelle
4 Plasma-Schneideinrichtung
5 Plasmaschlauchpaket
6 Plasmagerät
7 Plasmagerät
8 Stromerzeuger
9 Stromerzeuger
10 Kompressor
11 Erdungsklemme
12 Erdungsklemme
13 Winde
14 Wagen
15 Plasmaschneidbrenner
16 Plasmaschneidbrenner
17 Stützrolle
18 Stützrolle
19 Stützrolle
20 Stützrolle
21 Führungsrolle
22 Gabel
23 Befestigungsmittel
24 Trennkante
25 Aufbördeleinrichtung
26 Erdrakete
27 Bördelkeil
28 Bördelnut

Claims

1. Verfahren zum grabenlosen Sanieren von erdverlegten Rohren, insbesondere von Metallrohren dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre durch Plasmaschneiden in Längsrichtung durchtrennt werden, daß die durchtrennten Rohre aufgeweitet werden und neue Schutz- und/oder Produktenrohre eingeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr an einander gegenüberliegenden Seiten durchtrennt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchtrennen der Rohre durch Plasma-Preßluftschneiden erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchtrennen der Rohre durch Wasserhochdruckschneiden erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß das Rohr an mindestens zwei Stellen gleich zeitig durchtrennt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmaschneidbrenner der Plasma- Schneideinrichtung ständig darauf überwacht werden, ob die Brenner arbeiten, und daß bei Ausfall eines Plasmaschneid brenners alle Brenner stillgesetzt werden.

7. Vorrichtung zum grabenlosen Sanieren von erdverlegten Rohren, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5 und 6, gekennzeichnet durch eine Plasma-Schneideinrichtung (4) mit insbesondere zwei Plasmaschneidbrennern (15, 16), die auf einem Wagen (14), insbesondere in entgegengesetzte Richtungen zeigend, ange ordnet sind, und mit Versorgungsmitteln (5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) für die Plasma-Schneideinrichtung (4).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmaschneidbrenner (15, 16) schräg nach vorne zur Längs achse des Rohres (1) geneigt angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Plasmaschneidbrenner (15, 16) etwa 65° beträgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (14) für die Plasmaschneidbrenner (15, 16) auf Stützrollen (17, 18, 19, 20) geführt ist, die in einem Winkel zu einander angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Stützrollen (17, 18, 19, 20) einen Winkel von etwa 80° einschließen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (14) eine federgelagerte Führungsrolle (21) auf weist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrolle (21) mit den Stützrollen (18, 17, 19, 20) etwa ein gleichschenkliges Dreieck bildet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasma-Schneideinrichtung (4) zwei Plasmageräte (6, 7) aufweist, die über ein Plasmaschlauchpaket (5) mit den auf dem Wagen (14) montierten Plasmaschneidbrennern (15, 16) verbunden sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmageräte (6, 7) über eine anpaßbare Schneidstromver sorgung, Hochspannungsversorgung und Luftzufuhr verfügen.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Warnanlage zur Anzeige des Ausfalls eines Plasmaschneidbrenners (15, 16) vorgesehen ist.

17. Vorrichtung zum grabenlosen Sanieren von erdverlegten Rohren, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Schneideinrichtung eine Wasserhochdruck-Schneideinrichtung vorgesehen ist, deren Schneiddüsen auf einem Wagen, in ent gegengesetzte Richtungen zeigend, angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Aufweitung eine Erdrakete vorgesehen ist, dadurch gekenn zeichnet, daß am Umfang der Erdrakete (26) eine Aufbördel einrichtung (25) für das durchtrennte Rohr (1) angebracht ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufbördeleinrichtung (25) an einem Ende der Erdrakete (26) angeordnet ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeich net, daß die Aufbördeleinrichtung (25) aus einem Bördelkeil (27) mit einer Bördelnut (28) besteht.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Bördelkeile (27) so am Umfang des Rohres (1) angeordnet sind, daß jeder Schnittkante (24) des Rohres (1) ein Bördel keil (27) derart zugeordnet ist, daß die Bördelnut (28) an der Schnittkante (24) angreift.