DE4039757C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Rohren mit Innenauskleidung aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Herstellung von Rohren mit Innenaus­ kleidung aus Kunststoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Rohre mit einer aus Kunststoff bestehenden Innen­ auskleidung sind unabhängig von dem Werkstoff der Rohre nach außen gas- und wasserdicht und außerdem gegen nachteilige Einflüsse des in den Rohren fließenden Mediums auf den Werkstoff der Rohre ge­ schützt, weil der verwendete Kunststoff praktisch inert ist. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich deswegen zur Herstellung von Rohrleitungen für Gase oder Flüssigkeiten. Insbesondere ist das neue Verfahren für erdverlegte Rohrleitungen geeignet, worunter neben Erdgas- und Erdölleitungen Wasser­ leitungen und auch Abwasserleitungen fallen. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich unabhängig von der Länge der Rohre durchführen und kann deswegen auf Rohre oder Rohrleitungen angewandt werden, die bereits verlegt sind. In diesen Fällen besteht der Innenzylinder der Rohre, der zur Anlage des Kunst­ stoffmaterials dient, meistens aus dem Werkstoff, aus dem das ganze Rohr besteht. Bei solchen Rohr­ leitungen wird das erfindungsgemäße Verfahren vor­ zugsweise zur Sanierung angewandt, d. h. wenn die erforderliche Dichtigkeit nicht mehr gegeben ist. Sanierungsbedürftig sind vor allem Abwasserleitun­ gen, insbesondere die Abwasserleitungen der kommu­ nalen Abwasserentsorgung. Das erfindungsgemäße Ver­ fahren und die zu seiner Durchführung geeignete erfindungsgemäße Vorrichtung werden daher im fol­ genden anhand dieses Anwendungsbeispieles der Erfindung näher erläutert.

Die Sanierung solcher Abwasserleitungen ist beson­ ders schwierig. Das ist einerseits eine Folge der mannigfaltigen Schäden, die sich in ihrer Art und Ausdehnung voneinander unterscheiden, andererseits aber der Tatsache, daß die Sanierung einer Haupt­ leitung dann nicht ausreicht, wenn in diese Neben­ leitungen einmünden, wie das bei normalen Abwasser­ leitungen wegen ihrer zahlreichen Abzweige und Hausanschlüsse die Regel ist. Die Sanierung solcher Leitungen ist einem vollständigen Neubau der Lei­ tung vorzuziehen, wenn die Rohre zwar beschädigt, aber noch hinreichend standfest sind und daher le­ diglich abgedichtet werden müssen.

Hierzu ist ein Verfahren bekannt (PCT-A-WO 90/03 260), das von einem Schlauch ausgeht, der mit einem Mantel aus einer faserigen Matrix umgeben ist, durch die mit Hilfe einer Aufweitvorrichtung Kunstharze von innen nach außen gepreßt werden, so­ bald die Aufweitung den Schlauch dem Innenzylinder des Rohres angelegt hat. Dieses vorbekannte Verfah­ ren verursacht in der Praxis bereits durch das Auf­ weiten des Schlauches erhebliche Probleme, die u. a. durch die Rückstellfähigkeit des Schlauch­ kunststoffes hervorgerufen werden. Es kommt hinzu, daß der Innenzylinder des Rohres in den seltensten Fällen als glatte durchgehende Fläche angetroffen wird. Sanierungsbedürftige Rohrleitungen zeigen im Inneren häufig abgeplatzte Bereiche, Risse, beschä­ digte Ringdichtungen und auch Rückstände aus Scher­ ben oder Teilen des Rohrmaterials. In diesen Fällen wird der Schlauch häufig beschädigt oder erreicht den Innenzylinder nicht, so daß zwischen Innenzy­ linder und Schlauch ein Zwischenraum verbleibt, der die Quelle neuer Beschädigungen und sogar Ver­ stopfungen durch abgelöstes Schlauchmaterial bil­ det. Es ist außerdem häufig schwierig, den Schlauch über lange Rohrstrecken vorschriftsmäßig einzuzie­ hen, so daß er in einem folgenden Verfahrensschritt faltenfrei aufgeweitet und dem Rohrzylinder ange­ legt werden kann.

Eine weitere Schwierigkeit besteht an den erwähnten Abzweigungen der Rohrleitung. Diese werden durch den eingezogenen Schlauch verschlossen. Wird der Abzweig geöffnet, so besteht die Gefahr, daß sich an dieser Stelle das Schlauchmaterial löst und zwi­ schen Schlauch und Rohrinnenzylinder Fremdstoffe eindringen.

Es ist ferner ein Verfahren bekannt, mit dem der von einer Tunnelvortriebsmaschine freigelegte Gebirgsstoß mit einem von einer Kunststoffrohrfertigungsmaschine extrudierten Kunststoffrohr ausgebaut wird (DE-PS 33 17 025). Hierbei wird die aus der Tunnelvortriebsmaschine und der Kunststoffrohrfertigungsmaschine bestehende Maschinenkombination durch das Gebirge mit Hilfe der Reaktionskraft des Druckes vorgetrieben, der zum Extrudieren des Kunststoffrohres aufgebracht werden muß. Das setzt das Extrudieren eines vergleichsweise dicken Kunststoffrohres voraus, um die hohen Vortriebskräfte zu den Maschinenkombinationen zu erzeugen und am Gebirge abzustützen. Außerdem muß der Kopf des Extruders in die Vortriebsrichtung weisen, so daß der Extruder das plastifizierte Rohrmaterial befahren muß. Die Kalibrierung des Rohrdurchmessers setzt deswegen einen glatten Gebirgsstoß voraus, der keine Entsprechung im Innenzylinder sanierungsbedürftiger Rohrleitungen hat.

Auch ist es bekannt (DE-PS 34 46 201), die aus Tunnelvortriebsmaschine und Kunststoffrohrfertigungsmaschine bestehende Maschinenkombination nicht nur mit der Reaktionskraft des Extruders, sondern zusätzlich noch mit einem erhöhten Luftdruck vorzutreiben, der in einem hinter dem Extruder mit einer Abdichtung gegen die bereits aufgefahrene Tunnelstrecke und den dort herrschenden Normaldruck abgedichteten Raum erzeugt wird. Aber auch in diesem Fall ist es erforderlich, mit der Kunststoffrohrfertigungsmaschine das den Ausbau des glatten Gebirgsstoßes bildende Kunststoffrohr kurz nach dem Ausbringen des Plastifikates aus dem Extruder zu befahren und damit zu belasten.

Selbst noch in einem älteren, d. h. nicht zum druckschriftlichen vorveröffentlichten Stand der Technik gehörigen Vorschlag (DE-OS 40 18 574), der zur Reparatur von Kanälen einen mobilen Schmelzofen zur Bereitstellung schmelzbarer Materialien für die Auskleidung der Kanalrohre vorsieht, muß das frisch eingebrachte Auskleidungsmaterial mit den Rädern oder Rollen einer Maschinenkombination befahren werden, die im wesentlichen aus dem Schmelzofen, einer an diesem angeschlossenen Rohrfertigungsanlage und einem Heißluftgebläse sowie einem Antrieb besteht.

Die Erfindung geht deshalb von einem anderen, zum druckschriftlich vorveröffentlichten Stand der Technik gehörigen Vorschlag aus (DE-OS 31 23 376), der ebenfalls die Fertigung der Innenauskleidung in den Rohren vorsieht. Hierbei wird ein Beschichtungsgerät durch die Rohre gezogen, welches das Beschichtungsmaterial ausbringt und auf die Rohre austrägt, die Beschichtung kalibriert und die Oberfläche glättet. Auch hierbei muß das fertig beschichtete Rohr mit dem Beschichtungsgerät belastet werden, da das Spritzgerät vorläuft und die anschließenden Fertigungseinheiten nachlaufen.

Die Erfindung geht demgegenüber einen anderen Weg, der im Anspruch 1 wiedergegeben ist. Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Da erfindungsgemäß der Extruder sich auf dem Material der sanierungsbedürftigen Rohrleitung abstützt und zurückgezogen wird, belastet er die fertige Innenauskleidung nicht. Da ferner erfindungsgemäß das plastifizierte Kunststoffmaterial mit Hilfe von Stützluft zur allseitigen Anlage gebracht wird, ist zur Anlage und Befestigung der Auskleidung kein Maschinenaggregat erforderlich, so daß auch die dadurch bedingte Belastung der fertigen Auskleidung erfindungsgemäß vermieden ist. Ferner ist das erfindungsgemäß vorgesehene Extrudieren des Kunst­ stoffmaterials mit einer Plastifizierung des Schlauches im Rohr verbunden, so daß sich der Schlauch allen Unebenheiten des Rohrzylinders und anderen Unregelmäßigkeiten im Rohrinneren anpaßt, aber gleichzeitig auch mit zunehmender Erstarrung mit dem Innenzylinder des Rohres verbindet.

Da erfindungsgemäß das Verfahren außerdem so geführt wird, daß die durch das Extrudieren erfolgende Schlauchbildung und damit in enger zeitlicher und örtlicher Verbindung stehende Anlage des Plastifikates des Schlauches an den Innenzylinder des Rohres fortlaufend, d. h. von einem Startpunkt aus erfolgt, ist das Verfahren relativ einfacher als das normale Extrudieren von Schläuchen oder Rohren, die normalerweise durch eine Kalibriervorrichtung in ein Kühlbett laufen. Bei der Erfindung werden diese Vorgänge mit der Anlage des Schlauches an den Innenzylinder des Rohres und durch fortlaufendes Extrudieren des Kunststoffmaterials ersetzt.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß alle Unebenhei­ ten des Rohrzylinders und sogar etwa nach einer vorausgehenden Rohrreinigung liegengebliebene Ver­ unreinigungen die Abdichtung der Rohrleitung mit Hilfe ihrer Innenauskleidung nicht beeinträchtigen. Das Verfahren läßt sich über erhebliche Leitungs­ längen ohne Unterbrechung durchführen. Bei Leitungsabzweigen bildet das Plastifikat infolge der Wirksamkeit der Stützluft des Extruders eine Ausbeulung in den Leitungsabzweig hinein. Diese kann später geöffnet werden, worauf ihre Ränder als Übergangsauskleidung in den Abzweig gestülpt und dort befestigt werden können. Da das Plastifikat anders als ein kalt gereckter Kunststoffschlauch keine Rückstellkräfte entwickelt, ermöglicht die Erfindung die Vermeidung ausgedehnter Hohlräume zwischen der Rohrauskleidung und dem Rohrzylinder, so daß sich der im wesentlichen zylindrische Ver­ lauf des ursprünglichen Rohrinnenzylinders auch nach seiner Auskleidung und über beliebige Zeiträume danach erhalten bleibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Ein­ haltung einer Innenauskleidung mit einer vorgegebe­ nen Wandstärke, weil die Bewegung, der das Extru­ dieren und Anlegen des Schlauches in der Rohrlei­ tung unterliegt, einen Parameter für die Bestimmung der Wandstärke der Innenauskleidung bilden kann. Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens nach dem Anspruch 2 wird die Wandstärke ge­ regelt, wobei die eingebrachte Granulatmenge, wel­ che hinreichend genau nach Zeit und Volumen gemes­ sen werden kann, die Führungsgröße für die Steuerung der Geschwindigkeit bildet, mit der ex­ trudiert und angelegt wird.

Diese Regelung kann gemäß der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie sie im Anspruch 3 wiedergegeben ist, zu einem weiten Bereich von Wandstärken führen, die sich jeweils wählen lassen. Im Einzelfall verändern sich die Wandstärken u. a. gemäß den jeweils angetroffenen lichten Rohrdurch­ messern.

In vielen Fällen reicht die beim Extrudieren ent­ stehende und im Extrudat noch vorhandene Temperatur des Plastifikates aus, um eine hinreichend feste Verbindung des Kunststoffmaterials mit der Rohrin­ nenwand herbeizuführen. Allerdings läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch dort anwenden, wo das nicht der Fall ist. Hierfür eignet sich die Ausführungsform nach dem Anspruch 4. In diesen Fäl­ len wird nämlich die Rohrinnenwand auf die Innen­ auskleidung entsprechend vorbereitet, indem man vor dem Extrudieren einen Haftprimer aufbringt, der die Haftverbindung der Innenauskleidung mit dem Rohr herbeiführt. Insbesondere eignen sich für die be­ schriebenen Ausführungsformen des Verfahrens Granu­ late aus Polyäthylen und Primer aus einem Polyäthylenschaumstoff.

Zum besseren Verständnis des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens wird im folgenden eine Ausführungsform einer zu seiner Durchführung geeigneten Vorrichtung näher erläutert, die in den Figuren der Zeichnung wiedergegeben ist. Es zeigen

Fig. 1 schematisch und im Längsschnitt die erfin­ dungsgemäße Vorrichtung anhand der bevorzug­ ten Anwendung der Erfindung auf die Sa­ nierung einer erdverlegten Rohrleitung und

Fig. 2 schematisch den Aufbau eines Extruders, der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird.

Gemäß der Darstellung in der Fig. 1 wird eine un­ terhalb der Erdoberfläche (1) verlegte Abwasser­ rohrleitung (2) mit je einer Baugrube (3, 4) vorge­ richtet. Die Sohle (5) der Baugrube ist mit dem un­ teren Bogen der zylindrischen Rohrleitung (2) niveaugleich. Die Baugrube (3) dient zur Montage eines Extruders (6), der in die Rohrleitung einge­ bracht wird. Der Extruder (6) ist allgemein rohr­ förmig und zeigt mit seinem Kopf (7), hinter dem das Formwerkzeug angebracht ist, in das Innere der Baugrube (3). Das Extruderrohr ist mit einem Gleit­ werk versehen, welches einen vorderen und einen rückwärtigen Kufenstern aufweist und sich deshalb jeweils auf Sektoren des Innenzylinders der Rohr­ leitung (2) abstützen kann. Die Kufensterne (8 und 9) sind so bemessen, daß sich der Extruder etwa längs der Mittelachse der Rohrleitung (2) fortbewe­ gen kann, die bei (10) gezeichnet ist.

Am rückwärtigen Ende des Extruderrohres befindet sich ein Seilwirbel (11) zum Anschluß eines Zugsei­ les (12), welches bei (14) von einer mobilen Seil­ winde aufgetrommelt wird. Eine reibungsarme Seil­ führung wird durch einen unteren Rollenbock (15), der in der Baugrube (4) oberhalb der Rohrleitung (2) angeordnet ist und durch eine Umlenkrolle (16) eines Auslegers (17) gewährleistet, der auf dem Untergestell eines Lkw (18) zusammen mit der Seil­ winde (14) aufgebaut ist.

Dem Extruder wird Granulat durch eine Förderleitung (19) zugeführt. Die Förderleitung besteht aus einem flexiblen Schlauch, welcher über Rollen des Rollen­ bockes (15) und über Rollen eines weiteren Rollen­ bockes (20), der ebenfalls in der Baugrube (4), je­ doch an derem oberen Ende angeordnet ist, aus der Rohrleitung (2) und der Baugrube (4) nach außen ge­ führt ist. Der Schlauch läuft über eine Schlauch­ trommel (21), von der der Schlauch (19) abgewickelt werden kann, wenn der Extruder (6) angeschlossen werden soll und die den Schlauch (19) vorzugsweise automatisch, d. h. entsprechend der Bewegung des Extruders durch die Rohrleitung (2) aufwickelt.

In der Schlauchtrommel (21) wird das Kunststoff­ granulat aus einem Fülltrichter mit darüberliegen­ den Silo (22) fortlaufend zugeführt. Dazu dient eine Zellenradschleuse (23), die das Granulat in die von einem Gebläse (24) angesaugte Förderluft einstreut. Die beschriebenen, der Granulatzuführung dienenden Teile sind auf einem gemeinsamen Fahrwerk (25) aufgebaut.

Zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehört ferner ein Drucklufterzeuger (26), der gemäß dem darge­ stellten Ausführungsbeispiel elektrisch betrieben wird. Ihn verbindet ein mit einer selbsttätigen Auf- und Abwickelvorrichtung (27) versehener Druck­ luftschlauch (28) mit dem Extruder, so daß dieser mit der Stützluft versorgt ist.

Die schematische Darstellung der Fig. 2 zeigt, daß gemäß dem Ausführungsbeispiel der Extruder im Inne­ ren eine Förderschnecke (29) aufweist, mit der das Granulat (30) in dem Schneckenrohr (31) zunächst gefördert und schließlich über eine Heizung (32) plastifiziert wird. Am Ende der Förderschnecke wird das Material mastifiziert und gelangt in das Form­ werkzeug (33), dem die Stützluft bei (34) zugeführt wird. Aus dem Kopf (7) tritt dann ein folienartig dünner Kunststoffschlauch (35) aus, dessen freies Ende bei (36) abgebunden wird. Im Schlauchinneren (37) herrscht ein Überdruck gegenüber dem atmosphärischen Druck, welcher in der Rohrleitung (2) aufrechterhalten wird. Infolgedessen legt sich der Schlauchmantel dem Rohrinnenzylinder (38) der Rohrleitung (2) an, sobald die Seilgeschwindigkeit der Winde (14) mit der Granulatmenge gesteuert wird, welche über die Schleuse (23) in die Förder­ leitung eingestreut wird. Auf diese Weise wird das im Rohrinneren in den Extruder eingebrachte Kunst­ stoffgranulat als Schlauch extrudiert und mit Hilfe der Stützluft zur Anlage gebracht, wobei die Ver­ bindung mit dem Rohrzylinder (38) und mit dem beim Extrudieren entstehenden Plastifikat hergestellt wird. Dies erfolgt fortlaufend ausgehend von der Baugrube (3) bis zur Baugrube (4) über die gesamte Rohrlänge (2).

Die dargestellte Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Extruder die fertige Innenauskeidung der Rohrleitung (2) nicht berührt, weil er zurückgezo­ gen wird und sich auf dem Material der Rohrleitung (2) abstützt. Da man mit Hilfe des gesteuerten Druckes der Stützluft eine allseitige Anlage des Schlauches gewährleisten kann, läßt sich im all­ gemeinen mit dem atmosphärischen Druck in der Rohr­ leitung (2) auskommen. In bestimmten Fällen kann es jedoch zweckmäßig sein, die Rohrleitung an der Bau­ grube (4) zu verschließen und im Inneren der Rohr­ leitung einen Unterdruck von ca. 0,5 bar aufrecht­ zuerhalten, um das Anlegen des Schlauches (35) an den Rohrzylinder (38) zu begünstigen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Sanierung von Rohren, bei dem eine Auskleidung mit Hilfe eines Beschichtungsgerätes ausgebracht, dem Innenzylinder der Rohre angelegt und mit diesem verbunden wird, indem das Beschichtungsgerät durch die Rohrleitung geschleppt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das als Extruder ausgebildete Beschichtungsgerät sich auf der Rohrleitung abstützt und beim Schleppen zurückgezogen wird, wobei das im Rohrinneren als Granulat eingebrachte Kunststoffmaterial in Form eines Schlauches extrudiert und mit Hilfe von Stützluft allseitig in der Anlage an den Innenzylinder der Rohre gebracht sowie mit dem beim Extrudierenn entstehenden Plastifikat mit dem Innenzylinder des Rohres verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Geschwindigkeit, mit der der Fort­ gang des Extrudierens und Anlegens des Schlauches über die Rohrlänge erfolgt, nach der eingebrachten Granulatmenge geregelt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die durch die Regelung der Geschwindigkeit nach der jeweils eingebrach­ ten Granulatmenge gesteuerte Wandstärke des Schlauches zwischen ca. 3 mm und ca. 10 mm eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß auf dem Rohrzylinder ein Haftprimer aufgebracht und mit dessen Hilfe eine Haftverbindung des Plastifikates beim Ex­ trudieren hergestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß für das Granulat ein Polyäthylen und für den Primer ein Polyäthylen­ schaumstoff verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß der Rohrinnenzylinder vor dem Schlauch abgedichtet und in dem Rohr­ zylinder ein Unterdruck erzeugt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der in dem Rohrzylinder erzeugte Unter­ druck ca. 0,5 bar beträgt.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen mobilen Extruder (6) mit einem Antrieb (14) und einer Förderleitung (19) für Kunststoffgranulat (30), welcher eine ortsfeste Granulat- und Förderstation (23, 24) mit dem Extruder (6) verbindet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Extruder (6) bestehend aus Granulatzuführung (25), Plastifiziereinrichtung (30, 32) und Formwerkzeug (33), sowie Stützluft­ zuführung (34) als rohrförmiges Aggregat mit einem Fahr- oder Gleitwerk (8, 9) etwa in der Achse (10) des Rohres (2) beweglich ist und über ein flexibles Zugmittel an seinen als stationäre Winde (14) ausgebildeten Antrieb angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Granulatförderlei­ tung (19) als Schlauchleitung ausgebildet ist, die über eine Schlauchtrommel (21) mit Auf- und Abwickeleinrichtung an die Granulat- und Förder­ station (23, 24) angeschlossen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, ge­ kennzeichnet durch eine Drucklufterzeugungsanlage (26) mit einer Schlauchverbindung (28) zu dem mobilen Extruder (6) über eine selbsttätige Auf- und Abwickeleinrichtung (27).