DE4109663C2 - Verfahren zur Sanierung von Leitungen durch druckdichte Auskleidung mit thermoplastischem Kunststoff - Google Patents
Verfahren zur Sanierung von Leitungen durch druckdichte Auskleidung mit thermoplastischem KunststoffInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Verfahren ist in der nicht vorveröffentlichten EP
0 436 060 A1 beschrieben.
Aus der EP 0 301 697 A2 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Einbringen eines Inliner-Rohres zum Schutz oder zur Wiederherstellung
einer beschädigten Leitung bekannt. Bei diesem Verfahren
wird ein Inliner-Rohr aus Kunststoff mit den gewünschten
Abmessungen, d. h. mit auf den Innendurchmesser der Leitung
abgepaßten Außendurchmesser und gewünschter Wandstärke hergestellt.
Nach der Extrusion wird das Rohr erneut auf eine Temperatur
deutlich unterhalb der Verflüssigungstemperatur erwärmt
und durch seitliches Eindrücken in ein deformiertes Rohr geformt,
dessen Querschnitt U-förmig oder V-förmig erscheint. Das
so deformierte Rohr weist eine Querschnittsausdehnung auf, die
geringer ist als der Innendurchmesser der Leitung, in die das
Inliner-Rohr eingezogen werden soll. In der Leitung wird das
Rohr erneut erwärmt, um die Deformation wieder aufzuheben und zu
der ursprünglichen Rohrform zurückzukehren. Außerdem wird der
Druck im Inneren des Rohres erhöht, um das Rohr gegen die Innenwand
der Leitung anzudrücken.
Bei diesem bekannten Verfahren muß also zunächst ein Inliner-Rohr
mit konstantem Außenradius hergestellt werden, der auf den
Nennwert des Innendurchmessers der zu sanierenden Leitung abgestimmt
ist. Es ist daher nicht möglich, das Inliner-Rohr toleranzbedingten
Schwankungen des Leitungsinnendurchmessers in
befriedigender Weise anzupassen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zur
Sanierung von Leitungen zu schaffen, das eine druckdichte Aus
kleidung der Leitung erreicht und den Ausgleich von Toleranzen der Leitungsinnenform,
insbesondere eine Anpassung an variierende Leitungsinnendurchmesser
ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren gemäß Oberbebgriff
des Anspruchs 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils
dieses Anspruches ausgestaltet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also, ausgehend von
einem Verfahren gemäß dem vorstehend genannten älteren Vorschlag
eine Kunststoffbahn verwendet, deren seitliche Kanten zur Bahnebene
abgeschrägt sind. Dadurch ergeben sich schräge Berührungsflächen,
die eine gute Anpassung an unterschiedliche oder
schwankende Leitungsinnendurchmesser ermöglichen, indem sich die
Kanten entlang der Berührungsflächen verschieben können. Dabei
wird die hergestellte Innenauskleidung erst innerhalb der Leitung
geschlossen und somit in ihren Abmessungen genau an den
Leitungsinnendurchmeser angepaßt.
Als Ausgangspunkt des Verfahrens kann eine plane Kunststoffbahn
dienen, die aufgerollt auf einer Trommel an der Baustelle be
reitsteht. Die von der Trommel abgezogene Bahn muß dann vor dem
Einzug bearbeitet werden, indem sie erwärmt und verformt wird.
Die Verformung kann so erfolgen, daß die äußeren Seitenbereiche
der Bahn umgeschlagen und teilweise überlappend übereinander
gelegt werden, so daß die Ausdehnung der Kunststoffbahn im Querschnitt
kleiner als der Leitungsinnendurchmesser ist.
Es ist jedoch auch möglich, die bereits durch Verformung bearbeitete
Bahn an der Baustelle bereitzustellen und direkt von
einer Trommel abzuziehen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die verformt vorbereitete
Kunststoffbahn unmittelbar vor Einzug in das eine Ende des
Leitungsstücks einer weiteren Bearbeitung unterzogen.
Dabei wird die Bahn erwärmt und mittels eines Kalibers aufgewei
tet und dadurch bereits in eine Rohr- oder Zylinderform mit
leichter Überlappung gebracht, so daß der Außendurchmesser un
terhalb des Leitungsinnendurchmessers bleibt. Dadurch verein
facht sich die Endbearbeitung und Formanpassung innerhalb der
Leitung.
Die zur Formanpassung der in die Leitung eingezogenen Kunst
stoffbahn notwendige Erwärmung kann in vorteilhaften Ausgestal
tungen mittels Heißluft, Dampf oder einem Thermodruckschlauch,
in den heiße, unter Druck stehende Flüssigkeit eingespeist wird,
durchgeführt werden.
Die zum Auseinanderdrücken der eingezogenen Kunststoffbahn und
zur Anpassung ihrer Form an die Leitungsinnenwand erforderliche
Druckeinwirkung kann mechanisch mittels einer molchartigen Vor
richtung, die das Leitungsstück durchfährt, Manipulatoren oder
mittels eines in die Kunststoffbahn eingezogenen Thermodruck
schlauchs durchgeführt werden, wobei mit letzterer Vorrichtung
Druck- und Wärmeeinwirkung verbunden werden.
Die nach Auseinanderdrücken und Formanpassung der Kunststoffbahn
innerhalb des Leitungsstücks zueinander ausgerichteten Berüh
rungsflächen der Bahnseitenkanten können durch verschiedene
bekannte Schweißmethoden miteinander verbunden werden, bei
spielsweise durch Heißluft-, Heizdraht-, Laser- oder Extrusions
schweißen. Die notwendigen Schweißgeräte können an der molch
artigen Vorrichtung angebracht sein, so daß die Verschweißung
unmittelbar auf die Formanpassung folgend durchgeführt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Verschweißung
durch elektrische Heizdrähte, die nahe an den Bahnseitenkanten
in Längsrichtung in die Kunststoffbahn eingearbeitet sind. An
den Seitenkanten werden bei der Herstellung der Kunststoffbahn
jeweils ein oder mehrere elektrische Leiter eingelegt, die die
Kunststoffbahn im wesentlichen parallel zu den Seitenkanten
durchziehen. Durch Stromfluß in den integrierten Heizdrähten
erfolgt eine Erwärmung und Verschweißung der aneinanderliegenden
Seitenkanten innerhalb des Leitungsstücks. Dadurch entfällt die
Notwendigkeit eines gesonderten Schweißgerätes, das die Leitung
auf ganzer Länge durchfährt. Die Verschweißung von Kunststoff
berührungsflächen mittels integrierter Heizdrähte stellt ein
allgemein sehr vorteilhaftes Verfahren dar, dessen Anwendung
nicht auf dem vorliegenden Zusammenhang beschränkt ist und viel
fältige Anwendungsmöglichkeiten bietet.
In vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfah
rens wird als thermoplastisches Kunststoffmaterial Polyethylen
(PE), vernetztes Polyethylen (VPE) oder Polyvinylidenfluorid
(PVDF) verwendet. Die Verschweißfähigkeit der Berührungsfläche
kann dadurch günstig beeinflußt werden, daß die beiden zu ver
schweißenden Seiten aus unterschiedlichen Materialien bestehen,
beispielsweise eine Seite aus PE und die andere aus VPE besteht
oder eine Seite aus PE und die andere aus PVDF besteht. Demgemäß
ist es vorteilhaft, die Kunststoffbahn als Verbundwerkstoff in
der Weise auszuführen, daß die Kunststoffbahn an einem Seiten
bereich aus einem anderen Material als der Rest der Kunststoff
bahn besteht.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
in den Figuren erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Anordnung zur Durchfüh
rung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer alternativen Anordnung
zur Durchführung des Verfahrens;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer weiteren Alternative
einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens;
Fig. 4a bis c verschiedene Ausgestaltungsformen der Bahnseiten
kanten im Querschnitt,
Fig. 4e und f Leitungsquerschnitte mit verformter Kunststoff
bahn und an die Leitungsinnenform angepaßter Ausklei
dung; und
Fig. 5 Kunststoffbahn in verschiedenen Verformungsarten zur
Reduktion der Querschnittsausdehnung.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Darin ist eine
allgemein mit 1 bezeichnete unterirdische Leitung mit einem
ersten Zugangsschacht 16 und einem zweiten Zugangsschacht 18
gezeigt. Das zu sanierende Leitungsstück befindet sich zwischen
den Zugängen 16 und 18, während der Leitungsabschnitt links
davon bereits mit einem Inliner-Rohr versehen ist. Das Kunst
stoffmaterial steht aufgerollt auf einer Trommel 2 bereit und
wird als ebene Kunststoffbahn 4 von dieser abgezogen. Die Kunst
stoffbahn 4 muß vor Einzug in das Leitungsstück durch Verformung
vorbereitet werden. Dies geschieht in den Bearbeitungseinheiten
6 und 8, wobei in der Einheit 6 die Kunststoffbahn erwärmt wird,
um anschließend in der Bearbeitungseinheit 8 verformt zu werden.
Dabei sind verschiedene Verformungsarten möglich, die eine aus
reichende Reduzierung der Querschnittsausdehnung der Kunststoff
bahn liefern. Einige Beispiele möglicher Verformungsarten sind
in Fig. 5 gezeigt. In einer Ausführungsform wird die Kunst
stoffbahn 4 verformt, indem ihre äußeren Seitenbereiche 9 und 11
umgeschlagen und teilweise überlappend übereinandergelegt wer
den, um so eine in ihrer Querschnittsausdehnung reduzierte ver
formte Kunststoffbahn 10 herzustellen. Die verformte Kunststoff
bahn 10 wird über geeignete Umlenkeinrichtungen in den ersten
Zugangsschacht 16 umgelenkt und dort vor dem Einzug in das Lei
tungsstück einer weiteren Bearbeitung in der Bearbeitungseinheit
12 unterzogen. Darin wird die verformte Kunststoffbahn erneut
erwärmt und mit einem runden Kaliber umgeformt, um durch Auf
weitung bereits eine nahe an der endgültigen Rohrform liegende
Form zu erreichen, deren Außendurchmesser durch Überlappung der
Endbereiche geringfügig unter dem Innendurchmesser der Leitung
liegt. Das vorgeformte Rohr 20 wird mittels eines Seilzugs 14
aus der Bearbeitungseinheit 12 in das Leitungsstück bis zum
Leitungsausgang im zweiten Zugangsschacht 18 eingezogen. An
schließend erfolgt die Endbearbeitung in dem Leitungsstück. Dazu
ist zunächst die endgültige Formanpassung an die Leitungsinnen
wand erforderlich.
Zur Formanpassung muß der Kunststoff erneut erwärmt und unter
Druck an die Leitungsinnenwand angepreßt werden. Dies kann auf
verschiedene Weise geschehen, beispielsweise kann eine molch
artige Vorrichtung das Leitungsstück durchfahren, und dabei
jeweils ein Leitungsstück erwärmen und mechanisch nach außen an
die Leitungswand andrücken. Erwärmung und Innendruck kann auch
auf andere Art erzeugt werden, beispielsweise mittels eines
Thermodruckschlauchs, in den unter Druck bestehende, heiße Flüs
sigkeit eingespeist wird.
Durch das Auseinanderdrücken der Kunststoffbahn werden in die
ursprünglichen Bahnseitenkanten einander gegenüberliegend zuein
ander ausgerichtet. Vorteilhaft sind die Bahnseitenkanten 3 und
5 abgeschrägt gestaltet, wie in Fig. 4a gezeigt ist. Dadurch
wird eine schräg zur Rohrachse liegende Berührungsfläche gebil
det, entlang derer sich die Bahnseitenkanten 3 und 5 verschieben
können, um auf diese Weise Leitungsinnendurchmessertoleranzen
auszugleichen. Nach Abschluß der Formanpassung wird die Berüh
rungsfläche der Seitenkanten 3 und 5 verschweißt.
Die Verschweißung der Berührungsfläche kann mittels Heißluft-,
Heizdraht- oder Laserschweißung erfolgen, wobei ein geeignetes
Schweißgerät an einer molchartigen Vorrichtung durch das Lei
tungsstück bewegt wird. Dies kann mittels der gleichen Vorrich
tung durchgeführt werden, die auch Erwärmung und Innendruck zur
Formanpassung erzeugt, so daß zur Endbearbeitung der Kunststoff
auskleidung der Molch nur einmal durch das Leitungsstück bewegt
werden muß.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2
gezeigt. Hier steht die Kunststoffbahn bereits verformt vorbe
reitet, auf eine Trommel 2′ aufgerollt bereit, so daß die vor
bereitenden Bearbeitungsschritte zur Verformung der ebenen
Kunststoffbahn in den Einheiten 6 und 8 aus Fig. 1 entfällt.
Die verformt vorbereitete Kunststoffbahn 10 wird von der Rolle
2′ abgezogen, in den ersten Zugangsschacht 16 eingeleitet und
dort wiederum der Bearbeitungseinheit 12 zugeführt. Die auf
Rohrform mit überlappenden Enden vorgeformte Kunststoffbahn 20
wird dann in gleicher Weise wie in Fig. 1 in das Leitungsstück
eingezogen und dort der beschriebenen Endbearbeitung unterzogen.
Fig. 3 zeigt eine weitere Abwandlung einer verfahrensgemäßen
Anordnung. Wie in Fig. 2 wird hier die bereits verformt vor
bereitete Kunststoffbahn 10 von einer Rolle 2′ abgezogen und in
den ersten Zugangsschacht 16 eingezogen. Im Unterschied zu der
Anordnung aus Fig. 2 erfolgt unmittelbar vor Einzug in das
Leitungsstück keine weitere Umformung, und die Bahn 10 wird
direkt in das Leitungsstück eingezogen. In diesem Fall muß die
Umformung und Aufweitung vollständig innerhalb des Leitungs
stücks erfolgen, wobei Erwärmung und Innendruck wie oben be
schrieben bewerkstelligt werden können.
In den Fig. 4a bis c sind verschiedene Ausgestaltungen der
Kunststoffbahn in bezug auf ihre Seitenkanten gezeigt. In Fig.
4a sind die abgeschrägten Seitenkanten 3 und 5 gezeigt,
die beim zylinderförmigen Zusammenschließen der Kunststoffbahn
eine schräg verlaufende Berührungsfläche, d. h. im Zylinderquer
schnitt eine nicht radial verlaufende Berührungsfläche bilden.
Dadurch können sich die Seitenkanten 3 und 5 in vorteilhafter
Weise gegeneinander verschieben, um Durchmessertoleranzen zu
korrigieren.
In Fig. 4b ist eine Kunststoffbahn mit abgeschrägten Seiten
kanten 3 und 5′′ gezeigt, die als Verbundwerkstoff ausgeführt
ist. Anstelle einer materialeinheitlichen Bahn ist hier ein
Seitenbereich mit unterschiedlichem Material ausgebildet, bei
spielsweise der der Seitenkante 5′′ zugehörige Seitenstreifen aus
VPE gebildet, während die restliche Kunststoffbahn aus PE be
steht. Der Materialübergang an der Berührungsfläche bewirkt
andersartige und günstige Schweißeigenschaften.
In Fig. 4c ist eine
besonders bevorzugte Gestaltung der Kunststoffbahn mit inte
grierten Heizdrähten dargestellt. Elektrische Leiter 24 verlau
fen nahe an den Seitenkanten 3 und 5 in Längsrichtung der Bahn.
Sie werden bereits beim Extrusionsvorgang bei der Herstellung
der Kunststoffbahn in diese eingearbeitet. Durch Anlegen von
Spannung über die Leiter 24, beispielsweise zwischen den Zu
gangsschächten 16 und 18, wird die Erwärmung der Seitenkanten
und ihre Verschweißung an der Berührungsfläche bewirkt, wenn sie
zuvor durch Auseinanderdrücken der Kunststoffbahn richtig zuein
ander ausgerichtet sind.
Fig. 5 zeigt einige Beispiele, wie die Kunststoffbahn durch
Verformung in ihrer Querschnittsausdehnung hinreichend reduziert
werden kann, um so in den Leitungsdurchmesser zu passen. Ausge
hend von einer ebenen Kunststoffbahn 4 werden nach Erwärmung die
etwa 1/3 der Breite ausmachenden Seitenbereiche 9 und 11 umge
schlagen und übereinandergelegt. Durch mehrfaches Umschlagen
entstehen die verformt vorbereiteten Kunststoffbahnen 10′ und
10′′. Der Pfeil deutet die Bearbeitungsfolge an, die von einer
ebenen Kunststoffbahn 4 ausgeht, im Zwischenschritt eine ver
formte Bahn 10, 10′, 10′′ bildet und als Endergebnis ein durch
Verschweißung druckdichtes Innenrohr 22 erhält.
Claims (10)
1. Verfahren zur Sanierung von Leitungen durch druckdichte Auskleidung
mit thermoplastischem Kunststoff, wobei eine Kunststoffbahn
(4), deren Breite näherungsweise dem Innenumfang
der Leitung (1) entspricht und die durch Verformung in der
Weise vorbereitet ist, daß ihre Querschnittsausdehnung kleiner
als der Leitungsdurchmesser ist, durch das eine Ende des
zu sanierenden Leitungsstückes eingezogen wird, die in die
Leitung eingezogene Bahn unter Druck- und Wärmeeinwirkung an
die Form der Leitungsinnenwand angepaßt wird, wodurch sich
die Seitenkanten (3, 5) der Bahn einander überlappend zueinander
ausrichten, und die einander überlappenden Bahnseitenkanten
(3, 5) an ihren Berührungsflächen verschweißt werden
und dadurch eine über den Leitungsumfang geschlossene,
druckdichte Auskleidung (22) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitenkanten (3, 5) der Kunststoffbahn (4)
bezüglich der Bahnebene abgeschrägt ausgebildet werden, so
daß die Seitenkanten (3, 5) beim Umformen der Kunststoffbahn
(4) zur Rohrform eine Berührungsfläche bilden, die im
Querschnitt nicht radial zur Rohrmittelachse verläuft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für
den Einzug in das Leitungsstück eine plane Kunststoffbahn
(4) von einer Trommel (2) abgezogen wird und durch Verfor
mung für den Einzug vorbereitet wird, indem sie erwärmt und
die äußeren Seitenbereiche (9, 11, 9′, 11′) der Bahn umge
schlagen und teilweise überlappend übereinandergelegt wer
den.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von
einer Kunststoffbahntrommel (2′) bereits die durch Umschla
gen der Seitenbereiche verformt vorbereitete Bahn (10, 10′,
10′′) für den Einzug in das Leitungsstück abgezogen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die verformt vorbereitete Kunststoffbahn
(10, 10′, 10′′) unmittelbar vor dem Einzug durch das eine
Ende des Leitungsstücks erwärmt und über ein rundes Kaliber
gezogen wird und rohrförmig aufgeweitet mit einem Außen
durchmesser wenig unter dem Innendurchmesser der Leitung
eingezogen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Erwärmung zur Anpassung der Kunst
stoffbahn an die Form der Leitungsinnenwand mittels Heiß
luft, Dampf oder einem Thermodruckschlauch durchgeführt
wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Druckeinwirkung zur Anpassung der
Kunststoffbahn an die Form der Leitungsinnenwand mechanisch
mittels einer molchartigen Vorrichtung oder mittels eines
unter Druck stehenden Thermodruckschlauchs durchgeführt
wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verschweißung der Berührungsflächen
der Bahnseitenkanten (3, 5) durch Heißluft-, Heizdraht-,
Laser- oder Extrusionsschweißen durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß nahe an den Bahnseitenkanten (3, 5) in
Längsrichtung verlaufende elektrische Heizdrähte (24) in die
Kunststoffbahn (4) eingearbeitet sind und die Verschweißung
der Berührungsfläche der Bahnseitenkanten durch elektrisches
Aufheizen der integrierten Heizdrähte (24) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kunststoffbahn aus Polyethylen (PE),
vernetztem Polyethylen (VPE), oder Polyvinylidenfluorid
(PVDF) besteht.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kunststoffbahn in der Weise als Verbund
werkstoff ausgebildet ist, daß eine Seitenkante (3) voll
ständig aus Polyethylen (PE) besteht, während die gegenüber
liegende Seitenkante (5′′) vollständig aus vernetztem Poly
ethylen (VPE) oder Polyvinylidenfluorid (PVDF) besteht, so
daß die zu verschweißende Berührungsfläche einen PE-VPE-
oder einen PE-PVDF-Übergang bildet.
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Publications (2)
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