DE4445166C2 - Aushärtbarer Schlauch und Verfahren für die Sanierung von Rohrleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen aushärtbaren Schlauch für die Sanierung von Rohrleitungen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die mit Harz getränkten oder imprägnierten textilen Zwischenlager werden auch als "Armierungsschichten" bezeichnet.

Die Rohrleitungen bzw. Abwasserkanäle haben im allgemeinen unregel­ mäßige Innenoberflächen, sei es aufgrund von Schäden, sei es aufgrund von Richtungsänderungen oder Änderungen im Durchmesser, sei es durch das Vorhandensein seitlicher Abzweigungsleitungen. Die für die Sanierung eingesetzten Schläuche werden in die betreffenden zu sanierenden Rohrleitungen eingezogen und dann durch einen Innendruck auf den Enddurchmesser gebracht, was mittels Druckluft oder Druckwasser geschehen kann. Hierbei verursachen die vorstehend beschriebenen Änderungen Probleme, weil die bekannten Schläuche nicht zur Anpassung an die Innenoberflächen von Rohrleitungen gebracht werden können.

Durch die CH 675 704 A5 ist es bekannt, maßgeschneiderte Schläuche vor­ zufertigen, die den geometrischen Gegebenheiten in der zu sanierenden Rohrleitung Rechnung tragen. Von Nachteil ist hierbei jedoch, daß zu diesem Zweck die betreffende Rohrleitung mit allen Unregelmäßigkeiten ausgemessen werden muß. Der maßgeschneiderte Schlauch ist dann nur für die vermessene Rohrleitung verwendbar. Dadurch gestaltet sich das Sanierungsverfahren außerordentlich aufwendig.

Durch die DE 41 30 459 A1 ist es bekannt, zwischen einer Außenfolie und einer Innenfolie eine einzige imprägnierte textile Bahn vorzusehen, deren Enden - in Umfangsrichtung gesehen - einander überlappen. Dabei dient die textile Bahn bzw. das Gewebevlies zum Einwickeln der Innenfolie. Mit dem bekannten Verfahren wird jedoch der Nachteil erkauft, daß die Dickenunterschiede der textilen Bahn, die je nach dem Enddurchmesser eine Dicke zwischen etwa 3 und 20 mm haben, auf dem Umfang sehr unterschiedlich ist, und zwar in dem Dickenverhältnis 1 : 2. Da die textile Bahn stets im Hinblick auf die Gesamtbelastung auszulegen ist, entsteht im Überlappungsbereich eine ganz erhebliche Materialanhäufung, nämlich genau die doppelte Dicke. Dadurch wird das Gesamtgewicht des Schlauches, das bereits bei kleineren Leitungsdurchmessern je nach deren Länge mehrere 100 Kilogramm betragen kann, unnütz vergrößert, und außerdem wird die Relativverschiebung im Überlappungsbereich vergrößert, weil dieser entsprechend groß gewählt werden muß. Es darf nämlich unter keinen Umständen der Fall eintreten, daß sich die beiden Längskanten voneinander unter Bildung eines Abstandes entfernen, weil ein solcher Schlauch keine Festigkeit mehr hätte, denn die Innenfolie und die Außenfolie haben praktisch keine mechanische Festigkeit. Durch das Maß der Überlappung und den Innendruck beim Aufblasen wird die Ausdehnung des Schlauchs unnötig behindert.

Durch die gattungsgemäße EP 0 510 306 A1 ist es bekannt, durch unver­ bundene Überlappungsbereiche mehrerer Faser- und Vliesschichten die radiale Ausdehnung derartiger Schläuche zu begünstigen.

Dabei erstreckt sich jedoch jede einzelne Faser- und Vliesschicht auf mehr als 360 Grad auf dem Umfang des Folienschlauchs, da jeweils ein Überlappungsbereich gebildet werden muß. Dieses Herumfalten um jeweils mehr als 360 Grad gilt auch für alle Folgeschichten. Die Überlappungen sind von Schicht zu Schicht gegeneinander versetzt und insbesondere gleichmäßig über den Umfang des Schlauches verteilt. Dies hat die Wirkung, daß jeweils eine Überlappungsstelle zwischen zwei unmittelbar benachbarten Faserschichten verläuft, die an dieser Stelle keine Unterbrechung bzw. keinen Überlappungsbereich aufweisen. Da bei der Verarbeitung eines solchen Schlauches dieser durch Druckluft aufgeblasen und gegen die Wandungen der zu sanierenden Rohrleitung gepreßt wird, werden die Überlappungsstellen, die die radiale Ausdehnung des Schlauches begünstigen sollen, zwischen zwei an diesen Stellen ununterbrochenen Faserschichten gewissermaßen "eingeklemmt", so daß die Ausdehnung behindert wird, und zwar auch dann, wenn man dem Harz in seinem noch fließfähigen Zustand eine gewisse Schmierwirkung zuschreibt.

Auch bei dem Gegenstand der nicht vorveröffentlichten DE 44 27 633 C2 besitzt jede Bahn auf ihrem Umfang jeweils nur eine Überlappung, was sich daraus ergibt, daß für jede Schlauchlage zu einer Formstation gleichzeitig mehrere Materialbahnen in voller Breite zugeführt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen aushärtbaren Schlauch der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, bei dem während seiner radialen Ausdehnung Unterschiede in der Wandstärke des Schlauchs und Behinderungen durch Reibung weniger störend in Erscheinung treten.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs angegebenen Schlauch erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Da sich nunmehr die Ausdehnung in radialer und in Umfangsrichtung auf mehrere Überlappungsbereiche verteilt, können die Verschiebebereiche bei gleicher Ausdehnung entsprechend verkleinert werden. Dadurch wird auch das Problem der Behinderung der Verschiebung entsprechend reduziert.

Beim Erfindungsgegenstand kann der Überlappungsbereich sehr viel kleiner gehalten werden, da es nicht weiter störend ist, wenn sich die Enden einer jeden Bahn im erweiterten Zustand nicht mehr überlappen, denn es verbleibt durch den Versatz in Umfangsrichtung stets ein Restquerschnitt mindestens einer textilen Bahn, so daß die Festigkeit des Schlauches nicht auf Null abfallen kann. Vielmehr trifft beim Erfindungsgegenstand eine statistische Dickenverteilung auf. Je größer die Zahl der einzelnen textilen Bahnen ist, um so geringer sind die Dickenunterschiede.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Schlauch kann sich leichter den gegebenen Unstetigkeiten oder Unregelmäßigkeiten der Rohrleitung bei der Durchmesservergrößerung anpassen, so daß zwischen dem fertig ausgehärteten Schlauch und der sanierten Rohrleitung keine Hohlräume unzulässiger Größe ausgebildet werden. Die sanierte Rohrleitung und der an deren Innenfläche nahezu lückenlos anliegende Schlauch unterstützen sich mithin wechselseitig im Hinblick auf ihre statischen Eigenschaften.

Durch die erfindungsgemäße Flexibilität hinsichtlich des Schlauchdurch­ messers bilden sich im Schlauch auch solche Unregelmäßigkeiten der inneren Oberfläche der Rohrleitung ab, die durch seitliche Abzweigungs­ leitungen, Schächte etc. bedingt sind, ohne daß sich das betreffende Flächenelement des Schlauches unzulässig weit in die Abzweigungsleitung oder den Schlauch hinein verformt. Es ist dadurch möglich, in dem ausge­ härteten Schlauch eine Öffnung zu erzeugen, indem man den schwach ver­ formten Flächenbereich des Schlauches durch Fräsen heraustrennt und da­ durch die erforderliche Öffnung wieder freilegt. Dies ist auch dann der Fall, wenn zwei im wesentlichen waagrechte Kanalabschnitte durch einen senk­ rechten Schacht verbunden sind und der Schlauch durch diesen Schacht hindurchgeführt ist. In diesem Fall entsteht an der Oberseite des ausgehärteten Schlauchs eine schwach bombierte Kalotte, die von innen her ohne weiteres erkennbar und heraustrennbar ist.

Die Zahl der verwendeten textilen Bahnen ist dabei nach oben hin nicht be­ grenzt. In besonders zweckmäßiger Weise verwendet man dabei eine größere Zahl möglichst dünner textiler Bahnen, wodurch sich Unterschiede in der Wandstärke des Schlauches weniger störend bemerkbar machen.

Die einzelnen textilen Bahnen können dabei ausgebildet sein als Vliese oder Filze, Gewebe, Geflechte, Rovings oder Gelege, wobei unter dem Ausdruck "Gelege" ein Flächengebilde verstanden wird, das aus kleineren Abschnitten der vorstehend genannten textilen Materialien gebildet ist, die nach Zufall verteilt sind. Es ist selbstverständlich möglich, innerhalb eines Schlauchs unterschiedliche Textilbahnen der vorstehend angegebenen Beschaffenheit einzusetzen und auch einzelne der Textilbahnen untereinander zu vernadeln. Als Material für die besagten Textilbahnen werden in besonders vorteilhafter Weise Glasfasern oder Glasfäden verwendet; es ist aber durchaus möglich, auch organische Fäden oder Fasern einzusetzen.

Als Material für die Außen- und für die Innenhülle wird dabei bevorzugt Folienmaterial verwendet, auch solches, das aus mehreren Schichten aufge­ baut ist. In besonders vorteilhafter Weise werden dabei Folien aus Polyester und Polyamid verwendet, die bis zu 30% dehnbar sind. Zwischen diesen Folien sind die textilen Bahnen und das Harz eingeschlossen. In flach­ liegendem und gefaltetem Zustand läßt sich ein solcher Schlauch problemlos transportieren, nach dem Entfalten in die zu sanierende Rohrleitung einziehen und alsdann durch einen Innendruck aufblasen, wobei sich der betreffende Schlauch geschmeidig an die Innenwand der Rohrleitung anlegt.

Als Harze werden dabei sogenannte "Reaktionsharze" verwendet, die mittels Wärme oder UV-Strahlung aushärtbar sind. Derartige Reaktionsharze enthalten Zusätze wie Initiatoren, Beschleuniger, Sensibilisatoren und gegebenenfalls auch Füllstoffe. Bewährte Reaktionsharze dieser Art werden von der Firma BASF unter der Bezeichnung "Palatal" vertrieben. Der Ausdruck "Reaktionsharze" ist ein stehender Begriff, der in dem Kunststoff-Lexikon von Stoeckhert, 7. Auflage, 1981 ausführlich erläutert ist.

Solange das Reaktionsharz nicht ausgehärtet ist, wirkt es als Schmier- oder Gleitmittel zwischen den einzelnen Lagen der textilen Bahnen und gegenüber der Innen- und der Außenhülle. Die Durchmesservergrößerung wird also nicht durch die Reibung zwischen den einzelnen textilen Bahnen und den besagten Hüllen unzulässig behindert.

Es ist dabei besonderes vorteilhaft, wenn die Kanten einer jeden Bahn in nicht erweitertem Zustand einander überlappen. In zweckmäßiger Weise wird man den Aufweitevorgang dahingehend begrenzen, daß die Überlappung auch am Ende des Aufweitevorganges nicht restlos aufgehoben wird. Auf diese Weise entsteht ein ausgehärteter Schlauch mit besonders guten statischen Eigenschaften.

Bei Verwendung einer besonders großen Zahl einzelner textiler Bahnen, die besonders dünn sind, ist es auch möglich, auf eine Überlappung zu ver­ zichten, da auf die genannte Weise gleichfalls eine ausreichende statische Festigkeit erzielt wird.

Um das Reaktionsharz an einem Austreten zu hindern, ist es besonders vor­ teilhaft, wenn sowohl die Außenhülle als auch die Innenhülle aus auf dem Umfang geschlossenen Folien bestehen. Die beiden Hüllen können dabei nahtlos extrudiert sein, es ist jedoch auch möglich, auch die Hüllen aus Folienbahnen herzustellen, die durch eine Längsnaht dicht miteinander ver­ bunden sind. In beiden Fällen ist es erforderlich, Hüllen aus einem dehnbaren Material zu verwenden, was bereits weiter oben erläutert wurde.

Es ist aber ohne weiteres möglich, für die Hüllen auch nicht dehnbares Folienmaterial zu verwenden, sofern die Hüllen mit Mitteln zur Begrenzung der Aufweitung versehen sind. Dies kann beispielsweise durch eine oder mehrere Falten geschehen, die in Längsrichtung der Hüllen verlaufen.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Sanieren von Rohrleitungen mit einem solchen Schlauch. Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß so verfahren, daß man den Schlauch mit nicht ausgehärtetem Harz in die Rohrleitung einzieht, ihn unter Verschiebung der Kanten aller textilen Bahnen relativ zueinander durch Innendruck im Durchmesser vergrößert und anschließend das Harz aushärtet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Radialschnitt durch einen Schlauch und

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einer Außenhülle mit einer Falte zur defi­ nierten Begrenzung des Aufweitevorgangs.

In Fig. 1 ist ein Schlauch 1 gezeigt, dessen Außenhülle 2 aus einer auf dem Umfang geschlossenen Folie besteht, die durch Füllstoffe und/oder durch eine Beschichtung gegenüber einer Härtungsstrahlung undurchlässig gemacht ist. Zwischen der Außenhülle 2 und einer Innenhülle 3 befinden sich insgesamt acht textile Bahnen 4a, 4b; 5a, 5b; 6a, 6b und 7a, 7b, die jeweils eine Innenkante K1 und eine Außenkante K2 besitzen und die sich nur über etwas mehr als 180 Grad des Umfangs erstrecken. Zwischen diesen Kanten K1 und K2, die in Längsrichtung des Schlauches 1 verlaufen, existiert für jede textile Bahn ein Überlappungsbereich 8, der so bemessen ist, daß die Überlappung auch bei maximaler Aufweitung des Schlauches 1 nicht aufgehoben wird. Der Ausdruck "in Längsrichtung des Schlauches" besagt nicht notwendigerweise, daß die Kanten K1 und K2 parallel zur Schlauchachse verlaufen; vielmehr können diese Kanten auch entlang von Schraubenlinien verlaufen, die mit großer Steigung um die Schlauchachse A herumgeführt sind.

Die Innenhülle 3 besteht aus einem für die Härtestrahlung durchlässigen Folienwerkstoff. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist im Zentrum des Schlauches 1 eine Strahlungsquelle L angeordnet, die beispielhaft aus einem UV-Strahler besteht. Die radialen Pfeile sollen die Ausbreitung der Strahlung andeuten. Die Strahlungsquelle L ist naturgemäß nicht Bestandteil des Schlauches; sie wird während des Aushärtevorgangs in Richtung der Schlauchachse A durch den Schlauch hindurchbewegt.

Die Radiusdifferenz zwischen der Außenhülle 2 und der Innenhülle 3 ist extrem übertrieben dargestellt, um die Anordnung der textilen Bahnen und deren Überlappungsbereiche 8 deutlicher darstellen zu können. Es ist insbe­ sondere ersichtlich, daß die Kanten K1 und K2 einer jeden textilen Bahn und der dadurch definierte Überlappungsbereich 8 auf dem Umfang versetzt an­ geordnet sind. Das gesamte Volumen zwischen der Außenhülle 2 und der Innenhülle 3 ist mit einem der weiter oben beschriebenen Reaktionsharze ausgefüllt, mit dem gleichzeitig die einzelnen textilen Bahnen imprägniert bzw. getränkt sind.

Wird nun nach dem Einziehen des Schlauches 1 in die zu sanierende Rohr­ leitung, die nicht dargestellt ist, in der Innenhülle 3 ein Druck "P" erzeugt, so wird der gesamte Schlauch 1 infolge der Inkompressibilität des Reaktions­ harzes gegen die Innenwand der zu sanierenden Rohrleitung gepreßt, und zwar gemäß den einleitenden Ausführungen unter zumindest weitgehender Berührung der inneren Oberfläche der Rohrleitung. Es versteht sich, daß für diesen Zweck die beiden Hüllen 2 und 3 ein entsprechendes Dehnungsver­ halten aufweisen, während die textilen Bahnen 4a, 4b; 5a, 5b; 6a, 6b und 7a, 7b, die in sich nur allenfalls in untergeordnetem Maße elastisch verformbar sind, dieser Durchmesservergrößerung durch Verkleinerung der Überlappungsbereiche 8 folgen. Unter der Wirkung der Strahlungsquelle L wird der beschriebene Verbund irreversibel ausgehärtet und bildet einen erstarrten Schlauch mit hoher statischer Festigkeit.

Während Fig. 1 jeweils einen Überlappungsbereich 8 zwischen den Kanten K1 und k2 zweier textiler Bahnen zeigt ist es durchaus möglich, jede dieser textilen Bahnen auch nochmals zu unterteilen und dadurch auf dem Umfang eine noch größere Zahl von Überlappungsbereichen 8 vorzusehen.

In jedem Fall sind sowohl die beiden Hüllen 2 und 3 als auch die textilen Bahnen so ausgelegt, daß die definierte Endausdehnung des Schlauches größer ist als der im Verarbeitungsbereich vorliegende maximale Rohrdurch­ messer. Es ist aber gleichfalls dafür Sorge zu tragen, daß die Endaus­ dehnung nicht sehr viel größer ist, da vermieden werden soll, daß ent­ sprechende Wandelemente des Schlauches allzu tief in Abzweigungs­ leitungen, Schächte etc. hineingepreßt werden.

Während die Fig. 1 nahtlose Hüllen 2 und 3 zeigt, ist es denkbar, diese auf dem Umfang mit Längsnähten zu versehen, d. h. aus Folienbahnen herzu­ stellen.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß der erfindungsgemäße Schlauch auch wesentlich leichter zu verlegen ist, wenn die zu sanierende Rohrleitung bzw. der Abwasserkanal Richtungsänderungen aufweist. Die bei nicht flexiblen Schläuchen in solchen Fällen zu beobachtende Faltenbildung unterbleibt beim Erfindungsgegenstand zumindest weitgehend.

Fig. 2 zeigt nun eine Variante der Außenhülle 2 nach Fig. 1, nämlich eine Außenhülle 9, die aus einem Folienwerkstoff besteht, der zumindest nicht wesentlich dehnbar ist. Um auch hierbei eine Durchmesservergrößerung zu ermöglichen, ist die Außenhülle 9 mit einer in Längsrichtung des Schlauches verlaufenden Falte 10 versehen, die gewissermaßen einen geschlossenen Überlappungsbereich darstellt. Der im Überlappungsbereich liegende Ab­ schnitt 9a der Außenhülle 9 ermöglicht eine Zunahme des Umfangs der Außenhülle 9 in der Größe des Maßes ΔU und damit eine entsprechende Zunahme des Durchmessers. Durch entsprechende Auswahl des Folienwerkstoffes der Außenhülle 9 ist es in diesem Falle möglich, die Durchmesserzunahme definiert zu begrenzen. Es ist auch in diesem Falle möglich, auf dem Umfang der Außenhülle 9 mehrere, entsprechend kleinere, Falten 10 vorzusehen, d. h. auch mehrere Abschnitte 9a mit einem entsprechend verringerten Maß ΔU.

Je größer die Anzahl der Überlappungen, um so kleiner können die Über­ lappungsbereiche gehalten werden, und um so leichter läßt sich der Schlauch im Durchmesser vergrößern.

Claims (3)

1. Aushärtbarer Schlauch für die Sanierung von Rohrleitun­ gen, insbesondere von Abwasserkanälen, mit zwei gegen härtbare Harze undurchlässigen Hüllen (2, 3) und mit einer Zwischenlage, die aus mehreren, relativ zueinander verschiebbaren, mit dem härtbaren Harz getränkten texti­ len Bahnen (4a/4b, 5a/5b, 6a/6b, 7a/7b) besteht, deren in Längsrichtung des Schlauches (1) verlaufende Kanten (K1, K2) zwecks Vergrößerung des Schlauchdurchmessers durch einen Innendruck nicht miteinander verbunden sind, wobei die Bahnen (4a/4b, 5a/5b, 6a/6b, 7a/7b) jeweils zwei Kanten (K1, K2) aufweisen und auf dem Umfang des Schlau­ ches (1) gegeneinander versetzt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnen (4a/4b, 5a/5b, 6a/6b, 7a/7b) auf dem Umfang des Schlauches mehrfach unterteilt sind.

2. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (K1, K2) einer jeden Bahn (4a/4b, 5a/5b, 6a/6b, 7a/7b) im nicht erweitertem Zustand einander nicht überlappen.

3. Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülle (3) und/oder die Außenhülle (2) mit Mitteln (9a, 10) zur Begrenzung der Aufweitung versehen ist/sind.