DE4416721C2 - Einrichtung und Verfahren zur Reinigung und Entschichtung von erdverlegten Rohrleitungen, wie Gas-, Wasser- und Abwasserleitungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Reinigung und Entschichtung von erdverlegten Rohr­ leitungen, wie Gas-, Wasser- und Abwasserleitungen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 5.

Rohrleitungen verschmutzen bekanntermaßen nach längerer Be­ triebsdauer, und müssen daher bei zu starker Verschmutzung ge­ reinigt werden, um Verschmutzungen der durchströmenden Medien bzw. Strömungsverluste zu vermeiden. Des weiteren ist nach län­ gerer Betriebsdauer auch eine meist vorhandene Innenbeschichtung, z. B. aus Bitumen, zu entfernen, um die Rohrleitung mittels einer neuen Beschichtung sanieren zu können. Zur Durchführung dieser Reinigungs- und Entschichtungsarbeiten sind verschiedene Ver­ fahren und Einrichtungen bekannt. So können die Rohrleitungen beispielsweise mechanisch gereinigt, sandgestrahlt oder aber mit Wasserhöchstdruck gespült werden.

Bei einem bekannten Wasserhöchstdruck-Spülverfahren werden Rotationswasserfräsen eingesetzt. Diese bestehen aus einem Trag­ körper und einer Drehdurchführung, die über auswechselbare Ro­ tationsfräsköpfe für unterschiedliche Rohrnennweiten verfügt. Auf dem Umfang der Rotationsfräsköpfe sind Hochdruckwasserdüsen verteilt, die nach hinten und in Umfangsrichtung geneigt sind.

Zur Durchführung der Reinigung bzw. Entschichtung wird an den Tragkörper ein Wasserhochdruckschlauch angeschlossen, der mit einer mobilen Wasserhöchstdruckanlage verbunden ist. Des weiteren wird an die Fräse ein Zugseil eingehängt, das von einer Seilwinde abläuft. Nach dem Einschalten des Wasserhöchstdruckes arbeitet sich die Fräse selbsttätig in die Rohrleitung hinein, wobei der Vortrieb über das Zugseil und die Seilwinde gesteuert wird. Die auf dem Fräskopf angebrachten Düsen dienen gleichzeitig als Rei­ nigungs- (Fräs-), Rotations- und Vortriebsdüsen.

Das von der Rohrinnenwandung abgelöste Material und das Schmutzwasser werden durch die mit sehr hoher Geschwindigkeit aus den Düsen des Fräskopfes austretenden Wasserstrahlen zum Teil nach hinten aus dem zu reinigenden Rohrleitungsabschnitt ausge­ tragen, bleiben zum Teil aber auch mit zunehmender Entfernung vom Einsetzpunkt der Rohrfräse in der Rohrleitung liegen. Wenn die Fräse am Ende des zu reinigenden Rohrleitungsabschnittes ange­ kommen ist, wird der verwendete Rotationsfräskopf durch einen neuen Rotationsfräskopf ersetzt. Dessen Durchmesser ist auf die Rohrnennweite bzw. auf die durch den ersten Arbeitsgang geschaf­ fene lichte Weite der Rohrleitung angepaßt.

Nach dem Auswechseln des Rotationsfräskopfes wird der Wasser­ höchstdruck wieder eingeschaltet und die Fräse mittels der Seil­ winde entgegen der Düsenvortriebsrichtung durch die Rohrleitung zurückgezogen. Dabei wird weiteres Material von der Rohrinnenwan­ dung abgestrahlt und das im ersten Arbeitsgang bereits abgelöste Material unter der Wirkung der Höchstdruckwasserstrahlen aus der Rohrleitung hinausgefördert.

Diese Reinigungs- bzw. Entschichtungsarbeitsgänge werden so oft wiederholt, bis die Verschmutzung bzw. die Beschichtung von der Rohrinnenwandung entfernt ist.

Bei dieser Reinigungs- bzw. Entschichtungsarbeit verbleibt ein beträchtlicher Anteil des abgelösten Materials sowie des Schmutzwassers in der Rohrleitung. Diese Ablagerungen müssen aus der Rohrleitung entfernt werden, da sie den Erfolg der nachfol­ genden Sanierungsarbeiten beeinträchtigen. Im Anschluß an die Fräsarbeiten werden daher die Ablagerungen und das Reststehwas­ ser aus der Rohrleitung abgesaugt. Das geschieht mittels Saug­ schläuchen oder dadurch, daß im gesamten, gereinigten Rohrlei­ tungsabschnitt ein Vakuum erzeugt wird. Nachteilig an diesen be­ kannten Vorgehensweisen ist, daß aufgrund der Länge des Saug­ schlauches bzw. der Länge des Rohrleitungsabschnitts der erziel­ bare Unterdruck nicht ausreicht, um die in der Rohrleitung ver­ bliebenen Rückstände zu beseitigen.

Hier soll die vorliegende Erfindung Abhilfe schaffen, deren Aufgabe darin besteht, die Entfernung von Reststehwasser mit Feststoffanteilen nach erfolgter Reinigung und Entschichtung zu vereinfachen und gleichzeitig effektiver zu gestalten.

Gelöst wird diese Aufgabe mittels einer Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die erfindungsgemäß dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß an den Fräskopf über eine starre, nicht rotie­ rende Achse eine Luftschleuse angekoppelt ist, die den freien Rohrquerschnitt im Abstand vom Fräskopf abdrosselt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Luftschleuse erge­ ben sich aus den Unteransprüchen.

Die Einrichtung wird gemäß dem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5 derart eingesetzt, daß an den zur Endreinigung verwendeten Fräskopf eine Luftschleuse angekoppelt ist bzw. wird, und daß die Rotationswasserfräse nach dem Einschalten des Wasser­ höchstdruckes zusammen mit der angehängten Luftschleuse entgegen der Düsenvortriebsrichtung mittels der Seilwinde durch die Rohr­ leitung zurückgezogen wird.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Injektorwirkung der mit Höchstgeschwindigkeit aus den Düsen des Fräskopfes austreten­ den Wasserstrahlen ausgenutzt. Die im Abstand vom Fräskopf bzw. den Wasserdüsen angeordnete Schleuse dichtet die Rohrleitung im ausreichenden Maße ab, so daß zwischen der Rotationswasserfräse und der Schleuse ein Vakuum aufgebaut wird, was mit dem konti­ nuierlichen Zurückziehen des Fräskopfes zunimmt. Dadurch entsteht eine starke Sogwirkung zur Fräse hin, durch die der größte Teil des hinter der Fräse zurückgebliebenen Reststehwassers und der Feststoffe vor die Wasserdüsen des Fräskopfes gelangen, und dann durch die direkte Wirkung der Wasserstrahlen vor der Fräse her aus der Rohrleitung befördert wird.

Aufgrund der vorliegenden Erfindung sind externe Vakuumquel­ len mit den oben geschilderten Nachteilen nicht mehr erforder­ lich, sondern die ohnehin erforderliche Rotationswasserfräse wird als Vakuumquelle genutzt. Im Ergebnis liegt eine saubere, troc­ kene für die nachfolgenden Sanierungsarbeiten bestens präparierte Rohrleitung vor.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spieles näher erläutert. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Gesamtschema einer nach der vorliegenden Er­ findung durchgeführten Gasrohrreinigung,

Fig. 2 schematisch einen Vorreinigungsarbeitsgang, und

Fig. 3 schematisch einen Endreinigungsarbeitsgang.

Je nach Verschmutzungsgrad sind in der Regel zwei Arbeits­ gänge erforderlich, ein Vorreinigungsarbeitsgang und ein End­ reinigungsarbeitsgang. In beiden Arbeitsgängen werden Rotations­ wasserfräsen eingesetzt. Diese bestehen aus einem Rotations­ fräskopf 2, einer Drehdurchführung 3 sowie einem Tragkörper 4. Auf dem Umfang des Rotationsfräskopfes 2 symmetrisch verteilt sind Hochdruckwasserdüsen, die zum Tragkörper 4 hin und in Um­ fangrichtung des Rotationsfräskopfes 2 geneigt sind. Der Tragkör­ per 4 der Rotationswasserfräse ist mit einem Anschluß für ei­ nen Wasserhochdruckschlauch 5 versehen. Wie am besten aus Fig. 1 hervorgeht, ist dieser Schlauch 5 mit einer mobilen Wasser­ höchstdruckanlage 6 verbunden, wobei er über eine Schlauchtrommel 7 geführt ist. Der Tragkörper 4 der Rotationswasserfräse 1 be­ sitzt weiterhin eine Aufhängung für ein Zugseil 8, das mit einer Seilwinde 9 verbunden ist.

Aufgrund der symmetrischen Anordnung der gleichstarken Düsen am Rotationsfräskopf 2 erfolgt automatisch eine Zentrierung des Rotationsfräskopfes 2 in der Rohrseele. Jedoch lastet durch den am Tragkörper 4 angeschlossenen Wasserhochdruckschlauch 5 und das Zugseil 8 eine einseitige Last an der Rotationswasserfräse 1, die durch ein koaxial angebrachtes Gleitschlittensystem aufgefangen wird. Die Kufen dieses Gleitschlittensystems können den jewei­ ligen Rohrnennweiten bzw. dem aufgrund der Verschmutzungen noch vorhandenen Innendurchmesser der Rohrleitung angepaßt werden. Dieses Gleitschlittensystem entspricht dem Stand der Technik und ist daher nicht weiter dargestellt.

Zur Beseitigung der Ablagerungen 10 in einem Vorreinigungs­ arbeitsgang wird die Rotationswasserfräse 1 in die Rohrleitung eingesetzt. Der Durchmesser des Rotationsfräskopfes 2 bzw. der gesamten Rotationswasserfräse 1 ist dabei auf den durch die Ver­ schmutzung noch verbliebenen Innendurchmesser der Rohrleitung an­ gepaßt. Nach dem Einschalten des Wasserhöchstdruckes arbeitet sich die Rotationswasserfräse 1 ohne Fremdschub in die zu reini­ gende Rohrleitung hinein. Die kontinuierliche Arbeitsgeschwin­ digkeit wird durch die neben der Hochdruckschlauchtrommel 7 in der Nähe der Reinigungsöffnung stationierte Seilwinde 9 gesteu­ ert.

Der Vorteil der Wasserhöchstdruckstrahlen liegt darin, daß diese an die verschiedenen Anforderungen und Zielsetzungen des Abtragens angepaßt werden können. Das erfolgt durch

• - Regulierung der Motordrehzahl des Pumpenantriebs
• - Abstand der Düsen zur Rohrinnenwandung
• - Anzahl der Düsen
• - Veränderung der Drehgeschwindigkeit durch Verstellung der Düsenwinkel
• - Änderung der Verweildauer bzw. des Vorschubs der Rota­ tionswasserfräse.

Das durch die Arbeit der Rotationswasserfräse 1 abgelöste Ma­ terial und das Schmutzwasser werden durch die Wirkung des Hoch­ geschwindigkeitsstrahls zum Teil nach hinten gefördert, und dort in einer Auffangwanne 11 aufgefangen. Von dort wird das aufge­ fangene Material über einen Saugschlauch 12 einer Wasseraufbe­ reitungsanlage 13 zugeführt.

Wenn die Rotationswasserfräse 1 nach Beendigung des Vorrei­ nigungsarbeitsganges am Ende der Rohrleitung, an dem ebenfalls eine Auffangwanne 11 angeordnet ist, angelangt ist, wird der Wasserhöchstdruck abgestellt. Der im Vorreinigungsarbeitsgang verwendete Rotationsfräskopf 2 wird dann durch einen neuen Ro­ tationsfräskopf 2 ersetzt, dessen Durchmesser so gewählt ist, daß der Abstand seiner Wasserdüsen zur Rohrinnenfläche möglichst ge­ ring und somit der Wirkungsgrad bis fast zu 100% genutzt werden kann. An diesem Fräskopf 2 ist über einen Wirbel 20 und eine starre Achse 14 eine Luftschleuse 15 angekoppelt. Der Abstand dieser Luftschleuse 15 zum Rotationsfräskopf 2 beträgt etwa 1- 1,5 m.

Die Rotationsschleuse 15 besteht aus zwei voneinander beab­ standeten flexiblen Tellern 16, die ortsfest auf der Achse 14 be­ festigt sind. Die beiden Teller 16 der Luftschleuse 15 sind mit Gleitkufen 17 versehen. Aus der Darstellung nach Fig. 3 ist zu erkennen, daß die beiden Teller 16 an ihren unteren Enden abge­ flacht sind, so daß sich dort eine bevorzugte Luftströmung aus­ bilden kann.

Zur Durchführung des Endreinigungsarbeitsganges wird die mit der angehängten Luftschleuse 15 versehene Rotationswasserfräse 1 in die Rohrleitung eingesetzt, und der Wasserhöchstdruck wieder eingeschaltet. Mittels der Seilwinde 9 und des Zugseils 8 wird die Rotationswasserfräse 1 nun entgegen der Düsenvortriebsrich­ tung stufenlos durch die Rohrleitung zurückgezogen. Aufgrund der Injektorwirkung der mit sehr hoher Geschwindigkeit aus den Düsen austretenden Wasserstrahlen baut sich dabei in dem Raum zwischen der Rotationswasserfräse 1 und der Luftschleuse 15 ein Unterdruck auf. Dieser Unterdruck bewirkt, daß hinter der Rotationswasser­ fräse 1 zurückbleibendes Material sowie Schmutzwasser in dem Be­ reich der Wasserdüsen des Rotationsfräskopfes 2 gelangen, und unter der Wirkung der Hochdruckwasserstrahlen vor der Rotations­ wasserfräse 1 her aus der Rohrleitung in die Auffangwanne 11 ge­ spült werden.

Die bereits oben erwähnten Abflachungen an den Tellern 16 der Luftschleuse 15 bewirken, daß sich am Boden der Rohrleitung, also dort, wo sich die Ablagerungen befinden, eine bevorzugte starke Luftströmung ausbilden kann. Durch diese Luftströmung werden nicht nur die zwischen der Rotationswasserfräse 1 und der Luft­ schleuse 15 verbliebenen Rückstände vor die Rotationswasserfräse 1 gefördert, sondern auch die hinter der Luftschleuse 15 noch verbliebenen Rückstände, so daß das Rohr völlig trocken zurück­ bleibt.

Der Erfolg der Reinigung und Entschichtung der Rohrleitung wird mittels eines Kamerawagens 19 mit Rohrkamera überwacht. Die Aufzeichnung der Kamerabilder erfolgt in einem Servicewagen 18.

Das bei der Reinigung aufgefangene Schmutzwasser und die Feststoffe werden in einem Wasserbehälter der Wasseraufberei­ tungsanlage 13 gepumpt. Die Feststoffe werden aussedimentiert und in Endpacksäcke verpackt. Das Schmutzwasser wird gefiltert und steht als Brauchwasser wieder zur Verfügung bzw. kann in die Kanalisation als solches abgeleitet werden.

Claims (5)

1. Einrichtung zur Reinigung und Entschichtung von erdverlegten Rohrleitungen, wie Gas-, Wasser- und Abwasserleitungen, die eine Rotationswasserfräse (1) aufweist, bestehend aus einem Tragkör­ per (4), an den ein Wasserhochdruckschlauch (5) und ein Zugseil (8) anschließbar sind, und einem über eine Drehdurchführung (3) mit dem Tragkörper (4) verbundenen, auswechselbaren Fräskopf (2), auf dessen Umfang verteilt Hochdruckwasserdüsen mit einer Neigung nach hinten zum Tragkörper (4) hin und mit einer Neigung in Um­ fangsrichtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß an den Fräskopf (2) über eine starre, nicht rotierende Achse (14) eine Luftschleuse (15) ankoppelbar ist, die den freien Rohrquerschnitt im Abstand vom Fräskopf (2) abdrosselt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftschleuse (15) aus zwei auf der starren Achse (14) ortsfest angeordneten flexiblen Tellern (16) besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teller (16) an ihren Unterseiten abgeflacht sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Teller (16) mit Gleitkufen (17) versehen sind.

5. Verfahren zur Reinigung und Entschichtung von erdverlegten Rohrleitungen, wie Gas-, Wasser- und Abwasserleitungen, unter Verwendung einer Einrichtung nach Anspruch 1, wobei in einem Vor­ reinigungsarbeitsgang eine im Durchmesser auf die lichte Weite der zugesetzten Rohrleitung angepaßte Rotationswasserfräse (1) in die Rohrleitung eingesetzt wird, die über einen Wasserhochdruck­ schlauch (5) mit einer mobilen Wasserhöchstdruckanlage (6) und über ein Zugseil (8) mit einer Seilwinde (9) verbunden ist, und sich nach dem Einschalten des Wasserhöchstdrucks unter der Wir­ kung der aus den Düsen des Fräskopfes (2) austretenden Hochge­ schwindigkeitsstrahlen selbsttätig in die Rohrleitung hineinar­ beitet, wobei der Vortrieb über das Zugseil (8) und die Seilwinde (9) gesteuert wird, bis die Rotationswasserfräse (1) am Ende des Rohrleitungsabschnitts angekommen ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Vorreinigungsarbeitsganges der Fräskopf (2) durch einen anderen, in seinem Durchmesser auf die Rohrnenn­ weite abgestimmten ersetzt wird, an den eine Luftschleuse (15) angekoppelt ist bzw. wird, und daß die Rotationswasserfräse (1) nach dem Einschalten des Wasserhöchstdruckes zusammen mit der angehängten Luftschleuse (15) entgegen der Düsenvortriebsrichtung mittels der Seilwinde (9) durch die Rohrleitung zurückgezogen wird.