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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein System zum Auskleiden
von erdverlegten Abwasserrohren. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auskleiden großer erdverlegter
Kanalisationsrohre, ohne den Schmutzwasserabfluss durch das Rohr während des
Auskleidungsprozesses umzuleiten.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Erdverlegte
Kanalisationsrohre werden sich mit der Zeit baulich verschlechtern
als Folge von Korrosion aufgrund des Vorhandenseins bestimmter Chemikalien
(z.B. Schwefelwasserstoff) und dem Aussetzen von Naturkräften (z.B.
jahreszeitliche Temperaturänderungen,
Schwingungen und Druck von Aktivitäten über dem Boden, Verschiebung
im umgebenden Erdreich und dem Fließen von Wasser, Abfallchemikalien
und anderem abgelegten Schutt). Außerdem können die Kanalisationsrohre
durch organisches Wachstum, das Eindringen von Pflanzenwurzeln oder
den sedimentären
Aufbau von Gestein verstopft werden. Möglicherweise kann der Abwasserstrom
blockiert werden oder das Rohr selbst kann brechen. Außerdem kann
ein Rohr, das baulich beeinträchtigt
ist, dazu führen,
dass Grundwasser in den Abfluss eindrigt, so dass die in eine Abwasserbehandlungsanlage
fließende
Materialmenge zunimmt. Solche Zunahmen der zu verarbeitenden Materialmenge
können
den Betrieb der Abwasserbehandlungsanlage unnötig überlasten.
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Wie
an sich bekannt ist, müssen
alle erdverlegten Abwasserrohre, insbesondere die im fortgeschrittenen
Stadium der Beeinträchtigung
oder der Verstopfung, schließlich
ersetzt oder repariert werden. Jedoch ist das Ersetzen von erdverlegten
Kanalisationsrohren kostspielig und kann die normalen Aktivitäten, die
in den Bereichen über
dem Rohr stattfinden (z.B. Straßenverkehr,
Fußgängerverkehr
Handelstätigkeit)
erheblich stören.
Folg lich ist das Reparieren der Rohre die bevorzugte Alternative,
um das Problem der beeinträchtigten/verstopften
Rohre zu lösen.
Wie im Stand der Technik bekannt ist, ist das erneute Auskleiden
der Rohre das bevorzugte Reparaturverfahren, um Kosten zu reduzieren
und den Grad der Unterbrechung gegenüber den Aktivitäten an der
Oberfläche
möglichst
gering zu halten. Ein bekanntes Verfahren zum erneuten Auskleiden
eines Rohrs umfasst das Einbauen eines Zylinders aus Auskleidungsmaterial,
um eine neue Innenfläche
für das
beeinträchtigte
Rohr zu formen. Dieser Zylinder aus Auskleidungsmaterial kann gebildet
werden, indem ein Streifen aus Hart-Polyvinylchlorid (uPVC) spiralförmig zusammengewickelt
wird. Der sich ergebende Zylinder aus Auskleidungsmaterial wird
bei seiner Bildung durch das Rohr geschoben, so dass dadurch ein
neuer Durchlass erzeugt wird, durch den Abwasser fließen wird.
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Aufgrund
der verschiedenen Möglichkeiten durch
die ein Rohr wie oben beschrieben beeinträchtigt werden kann, haben Kanalisationsrohre
jedoch oft zahlreiche Hindernisse, die in ihr Inneres hineinragen.
An diesen Hindernissen kann die Führungskante des Auskleidungszylinders
hängen
bleiben und festgehalten werden, wenn er durch die Rohre geschoben
wird. Ein herkömmliches
Verfahren zum Bewegen der Führungskante
des Zylinders hinter irgendwelchen Hindernissen besteht darin, die
Führungskante
des Zylinders zu ziehen anstatt zu schieben. Der Zylinder kann anschließend, nachdem
die Führungskante
des Zylinders durch den verstopften Bereich gezogen wurde, weiter
durch das Rohr geschoben werden.
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Wenn
ein erdverlegtes Rohr einem normalen Auskleidungsprozess unterzogen
wird, kann der Standort der zum Wickeln und Schieben des Auskleidungszylinders
durch das zu reparierende Rohr eingesetzten Ausrüstung selbst zum Hindernis
des Schmutzwasserabflusses werden. Zum Beispiel können Rohre
mit Durchmessern von 36 Zoll oder weniger durch das Vorhandensein
einer normalen Ausrüstung
zum Einbetten von Auskleidung fast völlig blockiert werden.
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Folglich
muss in Verbindung mit der Nutzung vieler allgemein bekannter Auskleidungssysteme
bei eigentlichen Reparaturen an den Abwasserohren der Schmutzwasserabfluss
in ein benachbartes oder paralleles Rohr umgeleitet werden oder
muss aus den Abwasserkanälen
in eine behelfsmäßige Rohrleitung an
der Oberfläche
und zurück
in die Abwasserkanäle, die
sich stromabwärts
der zu reparierenden Rohren befinden, ge pumpt werden. Das Umleiten
des normalen Schmutzwasserabflusses in einer solchen Weise ist teuer,
zeitaufwändig,
unansehnlich und störend
für die
normalen Aktivitäten
in dem umgebenden Bereich. Außerdem
betrifft jede Störung
an einer beliebigen Komponente des Umleitungs- und Pumpsystems,
wie zum Beispiel eine Beschädigung
der Pumpen oder an der behelfsmäßigen Rohrleitung, nicht
nur das Umleitungs- und Pumpsystem sondern auch den gesamten Reparaturvorgang,
der sich verzögert
oder in eventuell katastrophalem Grade ausfällt. Bei Rohren mit großem Durchmesser
können solche
Verfahren, den Schmutzwasserabfluss vorbeizuführen, auch unmöglich sein,
wenn die Geschwindigkeit und/oder das Volumen des Schmutzwasserabflusses
durch die Rohre extrem hoch sind.
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Das
US-Patent Nr. 5101 863 beschreibt ein Verfahren zum Sanieren von
erdverlegten Rohren mit einer Auskleidung, die eine spiralförmig gewickelte
Auskleidungsröhre
aus Kunstharz aufweist. Das Verfahren umfasst die Schritte Wickeln
eines Streifens aus Kunstharz zu einer Spiralform um einen virtuellen
Zylinder, so dass die Seitenkanten des gewickelten Streifens miteinander
ständig
in Eingriff gebracht werden, indem die spiralförmig gewickelte Auskleidungsröhre in ein
erdverlegtes Rohr eingeführt
wird, während
die Auskleidungsröhre
im Inneren des erdverlegten Rohrs vorgeschoben wird.
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JP-A-62
116 130 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Spiralrohrs
mit einer kostengünstigen
Vorrichtung, während
das Spiralrohr glatt geführt wird,
ohne die Außenfläche des
Rohrs mit irgendeiner Substanz in Berührung zu bringen. Das beschriebene
Verfahren schließt
die Abstützung
des Spiralrohrs an seinem Ende mit einem Führungsdraht ein, der sich durch
den Mittelpunkt der Setzvorrichtung bewegt und es ermöglicht,
das Rohr zu schwenken und nach vom zu bewegen. Das Spiralrohr wird
mit einer Vortriebskraft bewegt, die beim Herstellungsprozess erzeugt
wird, und bewegt sich entlang eines einzusetzenden Führungsdrahtes,
ohne mit der Innenfläche
des vorhandenen verbrauchten Rohrs in Berührung zu kommen.
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Angesichts
von allem oben erwähnten
besteht an sich Bedarf an einem System, das die Probleme überwindet,
die mit gegenwärtigen
Systemen und Verfahren verbunden sind. Insbesondere besteht Bedarf
an einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Auskleiden eines Rohrs,
die es ermöglichen, dass
Abwasser ununterbrochen durch das Rohr fließt während es ausgekleidet wird.
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In
Verbindung damit besteht Bedarf an einem System, welches das Problem
von Hindernissen, die in das Innere des Rohrs hineinragen und das
fortschreitende Auskleiden des Rohrs behindern, überwindet. Speziell besteht
der Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung, die das Positionieren
eines Zylinders aus Auskleidungsmaterial durch ein Rohr und um Hindernisse
herum, die innerhalb des Rohrs angeordnet sind, unterstützen.
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Abriss der
Erfindung
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Eine
erste Aufgabe nach der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Systems, das die Probleme bei der Auskleidung eines Rohrs überwindet,
ohne den Schmutzwasserabfluss dahin durch zu unterbrechen, wie es
bei den gegenwärtigen
Systemen und Verfahren vorkommt.
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Eine
andere hauptsächliche
Aufgabe nach der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Systems, welches das Problem von Hindernissen, die in das Innere
des Rohrs vorstehen und die fortschreitende Auskleidung des Rohrs
verhindern, überwindet.
Insbesondere ist eine weitere hauptsächlich Aufgabe nach der vorliegenden
Erfindung die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung,
um das Positionieren eines Zylinders aus Auskleidungsmaterial durch
ein Rohr und um Hindernisse herum, die innerhalb des Rohrs angeordnet
sind, zu unterstützen.
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Eine
zusätzliche
Aufgabe nach der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines
Verfahrens und einer Vorrichtung zum fortschreitenden Auskleiden
des Rohrinneren, die eine Einrichtung zum Drehen der Auskleidung
enthält,
wenn die Auskleidung gebildet wird und sich durch das Rohr bewegt.
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Eine
weitere Aufgabe nach der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines Verfahrens und einer Vorrichtung, um das Innere eines Rohrs
fortschreitend auszukleiden, die eine Einrichtung enthält, um ein
zusätzliches
Anziehmoment der Auskleidung zu bewirken, wenn die Auskleidung gebildet wird
und sich durch das Rohr bewegt.
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Diese
Aufgaben werden erfindungsgemäß durch
das im Anspruch 1 definierte System und durch das im Anspruch 12
definierte Verfahren erfüllt.
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Spezielle
Ausführungen
sind Gegenstand der entsprechenden abhängigen Ansprüche.
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Folglich
ist die vorliegende Erfindung in all ihren Aspekten die Herstellung
von längeren
Auskleidungen und/oder vollständigen
Auskleidungen durch Biegungen und Kurven, bei denen der anwachsende Reibungswiderstand
den Auskleidungsvorgang ohne das zusätzliche Anziehmoment der Auskleidungs-Naben-Baugruppe
gestoppt hätte.
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Andere
Aufgaben und Merkmale nach der vorliegenden Erfindung werden aus
der folgenden ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Ausführung deutlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen weiter
beschrieben, in denen:
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1 veranschaulicht
ein allgemeines Blockbild des gesamten Vollflusswickelmaschinensystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 stellt
eine allgemeine Vorderansicht der Auskleidungs-Wickelbaugruppe nach
der vorliegenden Erfindung dar;
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3 zeigt
eine ausführliche
Seitenansicht der Auskleidungs-Wickelbaugruppe nach der vorliegenden
Erfindung;
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4 zeigt
ein Blockbild, das die Komponenten des Antriebs- und Verriegelungsmechanismus
darstellt, die in der Auskleidungs-Wickelbaugruppe nach der vorliegenden
Erfindung enthalten sind;
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5A zeigt
eine Teilansicht der Auskleidungs-Wickelbaugruppe nach der vorliegenden
Erfindung, um die darin befindliche Streifenführung weiter zu veranschaulichen;
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5B zeigt
eine weg geschnittene Ansicht der Streifenführung wie sie in das Innere
der Auskleidungs-Wickelbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung
einbezogen wäre;
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6 stellt
die Vorderansicht einer ersten Ausführung der Auskleidungs-Naben-Baugruppe gemäß der vorliegenden
Erfindung dar;
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7 stellt
eine Seitenansicht der ersten Ausführung der Auskleidungs-Naben-Baugruppe gemäß der vorliegenden
Erfindung dar;
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8 stellt
die Vorderansicht einer zweiten Ausführung der Auskleidungs-Naben-Baugruppe gemäß der vorliegenden
Erfindung dar;
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9 veranschaulicht
eine Seitenansicht der zweiten Ausführung der Auskleidungs-Naben-Baugruppe gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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10 zeigt
die ausführliche
Teilansicht einer Ausführung
für die
spiralförmige
Klauenkupplung, die in der Auskleidungs-Naben-Baugruppe nach der
vorliegenden Erfindung enthalten ist;
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11 zeigt
die ausführliche
Teilansicht einer zweiten Ausführung
für die
spiralförmige
Klauenkupplung, die in der Auskleidungs-Naben-Baugruppe nach der
vorliegenden Erfindung enthalten ist;
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12 veranschaulicht
eine Seitenansicht der Wagenbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung;
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13 veranschaulicht
eine weg geschnittene, seitliche Teilansicht der Wagenbaugruppe
nach der vorliegenden Erfindung;
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14 zeigt
eine ausführliche,
weg geschnittene Teilansicht des Radstrebenaufbaus der Stabilisierungsvorrichtung,
die in der Wagenbaugruppe nach der vorliegenden Erfindung enthalten
ist;
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15A bis 15C veranschaulichen
ein verallgemeinertes Schema für
drei Ausführungen des
Aufbaus der Stabilisierungsvorrichtung der Wagenbaugruppe; und
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16A bis 16C zeigen
weg geschnittene Teilansichten für
zwei Ausführungen
der Positionierspindel-Rückführvorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
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Mit
Bezug auf die Abbildungen werden gleiche Bezugszeichen verwendet,
um durchweg in den einzelnen Ansichten gleiche Elemente anzugeben. Wie
in der 1 gezeigt ist, besteht ein Vollflusswickelmaschinensystem 10 nach
der vorliegenden Erfindung aus drei primären Unterbaugruppen: eine Auskleidungs-Wickelbaugruppe 12 zum
Formen einer Auskleidungsröhre
A, eine Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 und eine Wagenbaugruppe 16. Jede
dieser Unterbaugruppen wird nachstehend ausführlich erörtert.
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In 2 ist
die Auskleidungs-Wickelbaugruppe 12 dargestellt, die im
Allgemeinen einen Antriebs- und Verriegelungsmechanismus 18,
eine Streifenführung 20 und
einen aus vier oder mehreren Rahmensektionen 241 bis 244 zusammengesetzten Rahmen 24 enthält. Wie
in 3 dargestellt ist, sind die Rahmensektionen miteinander
verriegelbar verbunden, indem zum Beispiel Klemmmuttern und -bolzen
verwendet werden, so dass der Rahmen 24 die Streifenführung 20 sowie
den Antriebs- und Verriegelungsmechanismus 18 tragen kann.
In gleicher Weise sind die Streifenführung 20 und der Antriebs- und Verriegelungsmechanismus 18 aufgebaut,
damit sie von der gesamten Baugruppe abnehmbar sind. Und dieses
Merkmal zu realisieren, enthalten Streifenführung 20 und Antriebs-
und Verriegelungsmechanismus 18 Befestigungseinrichtungen
wie sie an sich bekannt sind, die es ihnen ermöglichen würden, wiederholt befestigt
und voneinander gelöst
zu werden. Solche Befestigungseinrichtungen umfassen zum Beispiel
Gelenke, die durch die Verwendung von Muttern und Bolzen verbunden
werden, Gelenke mit entsprechenden mit Gewinde versehenen Verbindungen
sowie zwischen Komponenten befindliche Sperrhakenklinken. Die Verwendung
getrennter Sektionen des Rahmens 24 sowie der anderen trennbaren
Komponenten ist beabsichtigt, um die Auskleidungs-Wickelbaugruppe 12 leicht
durch Bereiche transportieren und darin aufstellen zu können, die
im Allgemeinen für
große
Ausrüstungsteile
unzugänglich
sind, d.h. durch eine Einstiegsöffnung
mit einem Durchmesser von 18 Zoll. Bei einer Montage wird die Auskleidungs-Wickelbaugruppe 12 in
der richtigen Lage wie zum Beispiel an den Innenwänden der
Einstiegsöffnung
mechanisch verankert.
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In
der bevorzugten Ausführung
sind die Rahmensektionen 241 bis 244 so aufgebaut,
dass sie um ein im Wesentlichen kreisförmiges Kanalisationsrohr herum
verankert werden und einen im Wesentlichen kreisförmigen Innendurchmesser
bilden. Jedoch können
die Rahmensektionen so zugeschnitten sein, dass sie innerhalb von
Rohren mit anderen Querschnittsformen passen. Zum Beispiel kann
der Außendurchmesser
des Rahmens 24 so ausgebildet sein, dass er innerhalb eines
rechteckigen Kanalisationsrohrs verankert wird, während der
Innendurchmesser des Rahmens im Wesentlichen kreisförmig ist,
um die kreisförmige
Auskleidung zu formen.
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Ebenfalls
in der bevorzugten Ausführung sind
Rahmensektionen 241 bis 244 aus rostfreiem Stahl
gebildet und besitzen wegen der Struktursteifigkeit einen L-förmigen Querschnitt
(siehe 3). An beiden Enden jeder Rahmensektion sind Befestigungsflansche 245 ausgebildet,
so dass angrenzende Rahmensektionen miteinander verriegelbar befestigt
werden können.
Wie oben angegeben ist, enthält
eine Ausführung
zum Befestigen der Rahmensektionen Klemmmuttern und Bolzen, die
angrenzende Befestigungsflansche 245 miteinander befestigen durch
Aufnahmelöcher
(nicht gezeigt), die in den Flanschen ausgebildet sind.
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Wie
in 4 gezeigt ist, enthält der Antriebs- und Verriegelungsmechanismus 18 einen
Antriebsmotor 181, eine Führungswalze 182 und
eine Antriebswalze 183. Die Streifenführung 20 ist ein zylindrisches
Element, das mit dem Innendurchmesser des Rahmens 24 (siehe 5A und 5B)
positioniert wird. Spezieller ist die Streifenführung 20 über ein
Befestigungselement 26 befestigt, so dass die Streifenführung 20 in
einem Winkel α relativ
zur Ebene des Rahmens 24 positioniert wird. Um die Streifenführung gegen
den Strom von Wasser oder Abwasser durch das Rohr festzuhalten,
umfasst das Befestigungselement 26 einen äußeren Rahmen
aus rostfreiem Stahl oder eine Abdeckung 26a, die mindestens
340° des äußeren Umfangs
der Streifenführung 20 umgibt.
Wie in 5A dargestellt ist, bildet der äußere Rahmen
innerhalb des durch den äußeren Rahmen 26 nicht
bedeckten Bereiches von 20° ein
Fenster 26b, durch welches das Auskleidungsstreifenmaterial
zugeführt
wird. Die Streifenführung 20 wird
anschließend am
Befestigungselement 26 befestigt, indem ein normales Befestigungssystem wie
es an sich bekannt ist, z.B. Kombinationen von Muttern und Schrauben,
verwendet wird.
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In
der bevorzugten Ausführung
ist die Streifenführung 20 aus
einem elastischen Streifen aus Polyäthylenmaterial gebildet, dessen
Enden zusammengelegt werden, um ihre zylindrische Form zu bilden.
Die Streifenführung 20 kann
jedoch auch aus rostfreiem Stahl, Aluminium oder anderen festen
und leichten Werkstoffen gebildet werden. In solchen Ausführungen
würde die
Streifenführung 20 eine Vielzahl
von Sektionen umfassen, die so ausgelegt sind, dass sie sich verriegelnd
befestigen, wenn sie am Rahmen 24 montiert werden.
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Wie
in 5B dargestellt ist, wird die Streifenführung 20 innerhalb
des äußeren Rahmens 26a in
einem Winkel α relativ
zum Rahmen 24 montiert, so dass sie das Auskleidungsstreifenmaterial
genau führt,
wie es nachstehend erläutert
werden wird. Entlang der Innenfläche
der Streifenführung 20 ist
eine Vielzahl von Einschnitten 201 ausgebildet, wobei sich jeder
Einschnitt um den gesamten Umfang der Innenfläche der Streifenführung herum
erstreckt. Die mehreren Einschnitte 201 bilden zusammen
eine Reihe von Ausnehmungen 202, die komplementär zu der Ausführung von
Vorsprüngen,
die auf einer Seite des Auskleidungsstreifenmaterials ausgebildet
sind, im Abstand angeordnet sind. Die Struktur der Ausnehmungen 202 in
der Streifenführung 20 steht
mit den Ausnehmungen der Walzen im Einklang, die in dem Rohrwickelsystem
enthalten sind, das im US-Patent Nr. 4 963 211 für Allen et al. beschrieben
ist.
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Der
Antriebs- und Verriegelungsmechanismus 18 ist so auf dem
Rahmen 24 positioniert, dass er mit dem Fenster 201 der
Streifenführung 20 fluchtet,
so dass die Antriebswalze 182 und die Führungswalze 183 parallel
zu dem Fenster 201 und den Einschnitten 202 liegen.
Dies ermöglicht
es, dass das Auskleidungs-Streifenmaterial zwischen der Antriebswalze 182 und
der Führungswalze 183 sowie durch
das Fenster 201 eingeleitet wird, um mit den Ausnehmungen 202 in
Eingriff zu kommen wie es bei der Arbeitsweise nach der Erfindung
nachstehend erörtert
werden wird.
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Die
Maße,
d.h. der Durchmesser der Streifenführung 20, sind durch
den Durchmesser der Auskleidung, die zu erzeugen beabsichtigt ist,
festgelegt. Des Weiteren wird auch der Winkel α durch den Durchmesser der zu
erzeugenden Auskleidung bestimmt. Im All gemeinen werden die Abmessungen der
Streifenführung 20 ausgewählt, so
dass das durch das Fenster 201 zugeführte Auskleidungs-Streifenmaterial
eine volle Umdrehung innerhalb der Streifenführung 20 durchlaufen
wird. Dies wird es ermöglichen,
dass das bereits zu einer Auskleidung gewickelte Auskleidungs-Streifenmaterial mit
dem Auskleidungs-Streifenmaterial, das durch das Fenster 201 konstant
zugeführt
wurde, genau ausgerichtet und verbunden wird. Die Berechnung der
Abmessungen der Streifenführung
und des Wertes des Winkels α würden dem
Fachmann ohne weiteres bekannt sein. Typische Werte von α liegen im Bereich
von 1 bis 5°.
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In
der bevorzugten Ausführung
nach der Erfindung ist der Antriebsmotor 181 ein normaler
Hydraulikmotor, der mindestens die Antriebswalze 183 oder
die Führungswalze 182 rotiert.
Die Antriebswalze 183 besitzt eine allgemein zylindrische
Form wie es in 4 dargestellt ist, mit einer
Beschichtung 184 von hoher Reibung an ihrer Außenfläche. Die
Beschichtung 184 mit hoher Reibung kann aus Gummi oder
anderen Werkstoffen, die ähnliche
Reibungseigenschaften zeigen, bestehen.
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Die
Antriebswalze 183 mit ihrer Beschichtung 184 wird
mit dem zwischen ihr und der Führungswalze 182 eingeleiteten
Auskleidungs-Streifenmaterial im Reibkontakt gehalten. Wie oben
angegeben ist, befindet sich die Führungswalze 182 neben und
parallel zu der Antriebswalze 183 und dem Fenster 201.
Wenn zwischen der Antriebswalze 183 und der Führungswalze 182 Auskleidungs-Streifenmaterial
zugeführt
wird, rotieren die beiden Walzen gegenläufig zueinander. Die Führungswalze 182 ist
so angebracht, dass sie relativ zur Antriebswalze 182 beweglich
einstellbar ist, was dem Benutzer ermöglicht, die Druckgröße auf das
zwischen ihnen zugeführte Auskleidungs-Streifenmaterial
zu steuern. Typische Abstände
zur Einstellung zwischen der Antriebswalze 183 und der
Führungswalze 182 liegen
im Bereich zwischen 0,15 cm (60/1000 Zoll) bis 0,31 cm (120/1000
soll). Die Führungswalze 182 ist
im Wesentlichen zylindrisch mit einer Anzahl von Umfangsnuten 185.
Der Aufbau der Führungswalze 182 steht auch
mit den Walzen im Einklang, die in dem Rohrwickelsystem, das im
US-Patent Nr. 4 962 211 für
Allen et al. beschrieben wird, enthalten sind.
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Was
die Walzen im '211-Patent
für Allen
et al. und die Streifenführung 20 anbelangt,
sind, wie oben erörtert,
die Ausnehmungen 185 komplementär zur Ausführung der Vorsprünge im Abstand
angeordnet, die auf einer Seite des Auskleidungs-Streifenmaterials ausgebildet
sind. Des Weiteren enthält
der Antriebs- und Verriegelungsmechanismus 18 einen Sperrmechanismus
(nicht gezeigt), um benachbarte Windungen des Auskleidungs-Streifenmaterials
zu verbinden, wenn das Material seine eine Umdrehung in der Streifenführung 20 vollendet.
Eine Ausführung für den auf
die vorliegende Erfindung anwendbaren Sperrmechanismus ist im '211-Patent offenbart.
In dieser Ausführung
leitet der Verriegelungsmechanismus einen Sperrsttreifen ein, der
seitliche Flansche entlang der Längskanten
der sich gegenüber
liegenden, benachbarten Abschnitte des Auskleidungs-Streifenmaterials
verbindet. Der Sperrmechanismus ist neben einer der Führungswalze 182 ähnlichen
Führungswalze
und einer dem Fenster 201 ähnlichen Öffnung angeordnet. Diese Anordnung
ermöglicht
es dem Sperrstreifen, den seitlichen Flansch des Auskleidungs-Streifenmaterials,
das mit dem gegenüber
liegenden seitlichen Flansch aus gewickeltem Auskleidungs-Streifenmaterial,
das als Auskleidungsröhre
A austritt, zu verbinden. Wie der gewöhnliche Fachmann jedoch verstehen
würde, wären andere
Mechanismen und Verfahren zur Verbindung des Auskleidungs-Streifenmaterials,
wie es in der vorliegenden Erfindung gewickelt wird, anwendbar.
Zum Beispiel sind thermisches Schweißen, chemisches Schweißen und
Klebstoffe einige der technischen Ausführungsarten, die anwendbar
sein können.
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Bei
Betrieb ist die Auskleidungs-Wickelbaugruppe 12 innerhalb
einer Einstiegsöffnung
eines auszukleidenden Kanalisationsrohrs fest verankert. Zwischen
der Antriebswalze 183 und der Führungswalze 182 wird
Auskleidungs-Streifenmaterial zugeführt. Der Hydraulikmotor 181 treibt
die Antriebswalze 183 an, so dass der Reibungskontakt der
Reibbeschichtung 184 mit dem Auskieidungs-Streifenmaterial
dieses in das Fenster 201 der Streifenführung 20 einleitet.
Die Flansche und andere Vorsprünge
auf der einen Seite des Auskleidungs-Streifenmaterials kommen mit
den Umfangsnuten 185 in Eingriff, so dass das Auskleidungs-Streifenmaterial
zu dem Fenster 201 geführt
wird. Wenn das Auskleidungs-Streifenmaterial durch das Fenster 201 eintritt,
kommen die Ausnehmungen 202 der Streifenführung ebenfalls
mit den Flanschen und anderen Vorsprüngen des Auskleidungs-Streifenmaterials
in Eingriff.
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Die
Antriebskraft des Antriebsmotors 181 durch die Antriebswalze 183 und
die Kraft der Streifenführung 20 gegen
das Auskleidungs-Streifenmaterial beim Eintritt des Materials in
die Streifenführung 20 bewirken,
dass sich das Auskleidungs-Streifenmaterial entlang der Innenwand
(nicht gezeigt) der Streifenführung 20 spiralförmig ausbildet.
Wenn Auskleidungs-Streifenmaterial in die Streifenführung 20 zugeführt wird,
entwickelt sich die spiralförmige
Gestaltung des Materials zu einer Auskleidungsröhre A, die sich fortschreitend
aus der Auskleidungs-Wicklungsbaugruppe 12 bewegt. Wie
oben angegeben ist, bewegt sich das Auskleidungs-Streifenmaterial
in einer einzigen Umdrehung innerhalb der Streifenführung 20.
Am Ende dieser einzigen Umdrehung beginnt sich das Auskleidungs-Streifenmaterial
angrenzend an das Auskleidungs-Streifenmaterial, das gerade durch
das Fenster 201 eingetreten ist, spiralförmig auszurichten.
An diesem Punkt verbindet, wie oben erörtert, ein Sperrmechanismus
(nicht gezeigt) die gegenüber
liegenden Längskanten
von benachbarten Teilen des jetzt spiralförmigen Auskleidungs-Streifenmaterials.
Die Folge ist, dass wenn spiralförmiges
Auskleidungs-Streifenmaterial aus der Auskleidungs-Wicklungsbaugruppe 12 austritt,
das Material bereits die voll ausgebildete und zusammengebaute Auskleidungsröhre A ist.
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Wenn
das Auskleidungs-Streifenmaterial spiralförmig in die Streifenführung 20 eingeleitet
wird, dreht sich die Auskleidungsröhre A, die fortschreitend geformt
wird, auch selbst mit der Geschwindigkeit wie das Auskleidungs-Streifenmaterial
zugeführt wird.
Dieses Wickeln, eine Drehbewegung, erzeugt sowohl ein Drehmoment
als auch eine Kraft in Vorwärtsrichtung,
die die Auskleidungsröhre
A bei der Bewegung nach unten in das Kanalisationsrohr unterstützt. Das
Drehmoment und die Kraft verhindern, dass die Auskleidungsröhre A hängen bleibt
oder durch Gestein, Beschädigungen,
Ausbisse oder andere Hindernisse im Kanalisationsrohr unterbrochen wird.
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Die
in 6 und 7 dargestellte Auskleidungs-Nabenbaugruppe 14 enthält ein Wellen-/Kupplungsgehäuse 141,
einen Strebenaufbau 142 und mindestens zwei Stützstreben 143, 144.
In dieser ersten Ausführung
bestehen die Stützstreben aus
der oberen Strebe 143 und der unteren Strebe 144.
Die Stützstreben 143, 144 sind
jeweils an den oberen und unteren Teilen des Wellen-/Kupplungsgehäuses 141 fest
angeordnet. Das Wellen-/Kupplungsgehäuse 141 besteht aus
einem hohlen, zylindrischen Führungsteil 141a mit
einer spiralförmigen Klauenkupplungsfläche 141b an
dessen einem Ende, d.h. das linke Ende des zylindrischen Führungsteils 141a.
Die Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 enthält außerdem einen
Strebenaufbau 142, der in dieser Ausführung aus Trägerstreben 142a bis 142d besteht,
die zwischen den Stützstreben 143, 144 und den
linken und rechten Strebarmen 142e, 142f verbunden
sind. Der Strebenaufbau 142 wird genutzt, um die oberen
und unteren Streben 143, 144 fest zu unterstützen.
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In
einer zweiten Ausführung
der Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 zeigen die 8 und 9 ein
Wellen-/Kupplungsgehäuse 141,
den Strebenaufbau 142 sowie die Stützstreben 143 bis 146. In
dieser Ausführung
enthalten die Stützstreben
die obere Strebe 143, die untere Strebe 144, die
linke Strebe 145 und die rechte Strebe 146. Wie
in der ersten Ausführung
umfasst das Wellen-/Kupplungsgehäuse 141 ein
hohles zylindrisches Führungsteil 141a mit
einer spiralförmigen
Klauenkupplungsfläche 141b an
dessen einem Ende, d.h. das linke Ende des zylindrischen Führungsteils 141a.
In dieser zweiten Ausführung
enthält
der Strebenaufbau 142 jedoch Trägerstreben 142a bis 142d,
die zwischen den Stützstreben 143 bis 146 fest
verbunden sind.
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Bei
Betrieb ist die Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 fest an
dem vorderen Ende der Auskleidungsröhre A, die sich fortschreitend
in das Kanalisationsrohr bewegt, wenn die Röhre durch die Auskleidungs-Wicklungsbaugruppe 12 ausgebildet
wird. Folglich rotiert die Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 mit
der Auskleidungsröhre
A, wenn sie sich durch das Kanalisationsrohr windet. Die Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 kann
befestigt werden, indem eine von vielfältigen herkömmlichen Befestigungsvorrichtungen
ausreichender Festigkeit verwendet wird, um zu verhindern, dass
die Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 sich
von dem der Auskleidungsröhre
A während
des Aufbaus der Röhre
abhebt. Solche Vorrichtungen enthalten Mutter-/Bolzenkombinationen.
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Wie
in 10 oder 11 dargestellt
ist, besteht die spiralförmige
Klauenkupplungsfläche 141b, die
an dem zylindrischen Führungsteil 141a befestigt ist,
aus einem Basisabschnitt 141s, der fest mit dem zylindrischen
Führungsteil 141a und
ein Drehmoment aufnehmenden Kupplungszähnen 141d verbunden
ist. Durch das zylindrische Führungsteil 141a und
die spiralförmige
Klauenkupplungsfläche 141b ist
eine Bohrung 141e ausgebildet. Beim Betrieb der Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 wird
eine Positionierspindel 161 von der Wagenbaugruppe 16 durch die
Bohrung 141e des zylindrischen Führungsteils 141a und
der spiralförmigen
Klauenkupplungsfläche 141b eingeleitet.
Die zweite spiralförmige
Klauenkupplungsfläche 162,
die zu der ersten spiralförmigen
Klauenkupplungsfläche 141b passt,
wird anschließend
an ihrem Basisabschnitt 162a fest mit dem Ende 161a der
Positionierspindel 161 verbunden. Insbesondere ist eine
Bohrung 162c durch die zweite spiralförmige Klauenkupplungsfläche 162 gebildet
und geformt, um die Positionierspindel 161 aufzunehmen.
Zähne 162b der
zweiten spiralförmigen Klauenkupplungsfläche 162 zur Übertragung
eines Drehmoments sind auf der Seite der Kupplungszähne 141d angeordnet,
so dass die Kupplungszähne der
spiralförmigen
Klauenkupplungsflächen 141b, 162 eingreifend
passen und miteinander verriegelt sind, wenn die Positionierspindel 161 teilweise
zurückgezogen
wird. Die Folge ist, dass, wenn ein Drehmoment auf die Positionierspindel 161 aufgebracht
wird, dieses Drehmoment dann von der Positionierspindel durch die
Kupplungszähne 162b auf die
Kupplungszähne 141d und
anschließend
auf die Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 übertragen
wird. Die Positionierspindel 161 ist sonst innerhalb der Bohrung 141e frei
beweglich.
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Wenn
von der Positionierspindel 161 ein Drehmoment auf die Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 übertragen
wird, wird diese anfangen zu rotieren. Folglich wird ein durch die
Rotation der Auskleidungs-Naben Baugruppe 14 erzeugtes
Drehmoment anschließend
auf die an der Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 befestigte
Auskleidungsröhre
A übertragen
und diese drehen.
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In
beiden bevorzugten Ausführungen
der Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 können das Wellen-/Kupplungsgehäuse 141 und
die spiralförmige
Klauenkupplungsfläche 141b zum
Beispiel durch Verwendung von rostfreiem Stahl gebildet werden. Ebenso
können
der Strebenaufbau 142 und die Stützstreben 143 bis 146 durch
Verwendung von rostfreiem Stahl gebildet werden. Es können jedoch auch
andere Werkstoffe und Verfahren, die zur Herstellung einer beliebigen
dieser Komponenten der Auskleidungs-Naben-Baugruppe geeignet und an sich bekannt
sind, eingesetzt werden. Insgesamt ist die Auswahl von Werkstoffen
zum Aufbau der Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 darauf gerichtet
zu verhindern, dass Naturkräfte
und Umwelt, die im erdverlegten Rohr präsent sind, die Auskleidungs-Naben-Baugruppe
(d.h. Korrosion) beschädigen
sowie das Gewicht der Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 zu
optimieren, so dass die Kraft des sich durch das Rohr bewegenden
Materials nicht die Position oder Bewegung der Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 unterbricht.
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Wie
in 10 dargestellt ist, enthält eine Ausführung der
zweiten spiralförmigen
Klauenkupplungsfläche 162,
die an ihrem Basisabschnitt 162a fest mit dem Ende 161a der
Positionierspindel 161 verbunden ist, die Struktur einer
Keilnut 161b, die längs
einer Außenfläche der
Positionierspindel 161 definiert ist, und einer Keilnut 162d,
die längs
einer inneren Bohrungsfläche
von mindestens dem Basisabschnitt 162a der zweiten spiralförmigen Klauenkupplungsfläche 162 definiert
ist. Beide Keilnuten 161b und 162d sind parallel
zur Längsachse
der Positionierspindel 161 ausgebildet. Die Positionierspindel 161 wird
durch die Bohrung 162c der spiralförmigen Klauenkupplungsfläche 162 eingeleitet,
so dass die Keilnuten 161b, 162d gegenüberliegend
zueinander ausgerichtet sind, um einen Keilhohlraum 163 zu bilden.
Anschließend
wird in die hohlraumförmige Ausnehmung 163 ein
Keil 164 eingesetzt, so dass dieser zumindest eine Drehbewegung
zwischen der Positionierspindel 161 und der zweiten spiralförmigen Klauenkupplungsfläche 162 verhindert.
In dieser Ausführung
kann eine axiale Bewegung der zweiten spiralförmigen Klauenkupplungsfläche relativ
zur Positionierspindel 161 verhindert werden, indem der Hohlraum 163 außerdem entweder
in der zweiten spiralförmigen
Klauenkupplungsfläche 162 oder
der Positionierspindel 161 ausgebildet wird, so dass der Keil 164 an
der Verwendungsstelle gehalten wird. Alternativ dazu kann im Keil 164 eine
Befestigungsvorrichtung enthalten sein, die den Keil 164 fest
mit der Positionierspindel 161 so verbinden würde, wie
es im Stand der Technik bekannt wäre.
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Eine
weitere Ausführung
zur Verbindung zwischen der Positionierspindel 161 und
der zweiten spiralförmigen
Klauenkupplungsfläche 162 ist
in 11 dargestellt. Wie gezeigt ist, besitzt sowohl
die Positionierspindel 161 als auch die zweite spiralförmige Klauenkupplung 162 Bohrungen 161c und 162e,
die jeweils senkrecht zu ihren Längsachsen
ausgebildet sind. Wenn die Positionierspindel 161 durch
die Bohrung 162c eingeleitet wird, werden die Bohrungen 161c und 162e ausgerichtet,
so dass ein Stift 164a fest in die ausgerichteten Bohrungen
eingesetzt wird. Der Stift 164a verhindert sowohl eine
drehende als auch axiale Bewegung der zweiten spiralförmigen Klauenkupplungsfläche 162 relativ
zur Positionierspindel 161.
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Die
Wagenbaugruppe 16 in einer ersten Ausführung enthält, wie es in 12 und 13 dargestellt
ist, das vordere Ende der Positionierspindel 161, einen
Hauptträgerkörper 165,
erste und zweite Stabilisierungsstrukturen 166, 167 sowie
ein Ziehsystem 168. Die Positionierspindel 161 enthält außerdem eine
Anschlagscheibe 161d, die an dieser befestigt ist. Die
relativen Positionen der Anschlagscheibe 161d und der zweiten
spiralförmigen
Klauenkupplungsfläche 162 längs der
Positionierspindel 161 sind festgelegt, so dass, wenn die
Positionierspindel 161 verschiebbar positioniert wird,
um die Anschlagscheibe 161d gegen ein vorderes Ende des Wellen-/Kupplungsgehäuses 141 in
Anlage zu bringen, die ersten und zweiten spiralförmigen Klauenkupplungsflächen 141, 162 voneinander
ausgerückt werden.
Umgekehrt wird die Anschlagscheibe 161d von dem Wellen-/Kupplungsgehäuse 141 weg
positioniert, wenn die Positionierspindel 161 verschiebbar angeordnet
wird, um die erste spiralförmige
Klauenkupplungsfläche 141b und
die zweite spiralförmige Klauenkupplungsfläche 162 in
Eingriff zu bringen.
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Die
Positionierspindel 161 wird verschiebbar durch das Hauptgehäuse 165 eingeleitet.
Die Stabilisierungsstrukturen 166, 167 sind so
aufgebaut, dass sie die Räder 166a, 167a mit
der Innenfläche
des Kanalisationsrohrs nachgiebig in Eingriff bringen, so dass sich
die Räder 166a, 167a während des
Betriebes in ständigem
Kontakt mit den Innenwänden
befinden. In dieser ersten Ausführung
enthält
die Wagenbaugruppe, wie in 15A dargestellt
ist, zwei Stabilisierungsstrukturen 166, 167,
die 180° voneinander
entfernt sind, so dass sie sich in ständigem Kontakt mit den Boden-
und Deckenbereichen der Innenwände
befinden. Als andere Möglichkeit
kann die Wagenbaugruppe 16 drei Stabilisierungsstrukturen enthalten,
die 120° voneinander
entfernt sind, wie es in 15B dargestellt
ist, oder vier Stabilisierungsstrukturen enthalten, die 90° voneinander
entfernt sind, wie es in 15C dargestellt
ist. In der Ausführung
von 15B würden sich die Stabilisierungsstrukturen
mit dem Deckenbereich und unteren Seitenwandbereichen der Innenwände in Kontakt
befinden. In der Ausführung
von 15C würden sich die Stabilisierungsstrukturen
mit dem Bodenbereich, dem Deckenbereich und Seitenwandbereichen
der Innenwände
in Kontakt befinden.
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Wie
in 13 gezeigt ist, besteht der Hauptkörper 165 aus
einem zylindrischen Außengehäuse 165a mit
einem zylindrischen Innengehäuse 165b, das
darin über
Distanzlager 165c befestigt ist. Das Außengehäuse 165a und das Innengehäuse 165b sind
außerdem
durch eine Verriegelungsvorrichtung (nicht gezeigt) miteinander
befestigt, die eine begrenzte relative geradlinige Bewegung zwischen dem
Außengehäuse 165a und
dem Innengehäuse 165b durch
die Lager 165c ermöglicht,
jedoch die eigentliche Trennung zwischen den beiden Gehäusen verhindert.
Das Außengehäuse 165a und
das Innengehäuse 165b können zum
Beispiel aus verzinkten Stahlrohren mit einem Durchmesser von 3
Zoll bzw. 2 Zoll gebildet sein. Folglich würde die Positionierspindel 161 aus
einer Welle aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 3,81
cm (1,5 Zoll) gebildet sein. Die Distanzlager können ebenfalls aus rostfreiem
Stahl gebildet sein. Beispiele von an sich bekannten Verriegelungsvorrichtungen,
die einer solchen Funktion dienen, umfassen einen Keil- und Keilnutaufbau
sowie einen Stift- und Lochaufbau.
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Die
Positionierspindel 161 wird, wie oben angegeben, durch
das Hauptgehäuse 165 und
das Innengehäuse 165b eingeleitet.
Die Positionierspindel 161 ist verschiebbar und drehbar
auf den Spindellagern 168 an beiden Enden im Inneren des
Innengehäuses 165 angeordnet.
Außerdem
wird die Positionierspindel 161 durch eine Spindelmutter 169 eingeleitet,
die fest im Inneren des Innengehäuses 165b angeordnet
ist. Die Positionierspindel weist einen Gewindeabschnitt 161e auf,
der an ihrer Außenfläche gebildet
ist und mit der Positionierspindelmutter 169 in Eingriff
kommt. Damit sich die Positionierspindel 161 verschiebbar
durch das Hauptgehäuse 165 hin
und her bewegt, dreht sich die Positionierspindel 161 relativ
zu dem Hauptgehäuse 165 durch
den Eingriff des Gewindeabschnitts 161e mit der Positionierspindelmutter 169.
Wie weiter unten erläutert
wird, wird eine lineare Zugkraft auf die Positionierspindel 161 in
Drehmoment auf die Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 und
folglich auf die Auskleidungsröhre
A übertragen.
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Die
Stabilisierungsstrukturen 166, 166 sind auf der
Außenfläche des
Innengehäuses 165b befestigt
und stehen aus dem Außengehäuse 165a durch mit
Schlitzen versehene Öffnungen 178, 179 hervor, die
parallel zur Längsachse
des Hauptgehäuses 165 und
dessen gegenüber
liegenden Seiten gebildet sind, so dass die Stabilisierungsstrukturen 166, 167 sich
180° voneinander
weg, d.h. von der oberen und der unteren Fläche des Hauptgehäuses 165,
erstrecken.
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Wie
oben angegeben ist, sind die Stabilisierungsstrukturen 166, 167 so
aufgebaut, dass die Räder 166a, 167a mit
der Innenfläche
des Kanalisationsrohrs in Eingriff kommen, so dass die Räder 166a, 167a in
ständigem
Kontakt mit den Innenwänden
gehalten werden. Gemäß 12 und 14 enthält jede
Stabilisierung eine Radstrebe 170 und eine Stiftführung 171,
die fest an der äußeren Fläche des
Innengehäuses 165b angebracht
sind. Das Basisende 172a des Schwenkarms 172 ist
drehbar gelenkig an der Radstrebe 170 angeordnet. An der
Stiftführung 171 ist
ein Stiftschlitz 171a parallel zur Längsachse des Hauptkörpers 165 gebildet.
Das Basisende 173a des Gleitarms 173 ist auf dem
Stiftschlitz 171a durch einen Stift 173c drehbar
und verschiebbar angebracht. Zwischen dem Stift 173c und
einer Verankerung 175, die am Innengehäuse 165b angebracht
ist, ist eine Feder 174 fest verbunden.
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Das äußere Ende 173b des
Gleitarms 173 ist drehbar gelenkig an einem Gelenkpunkt 173d mit dem
Mittelabschnitt 172c des Schwenkarms 172 angeordnet.
Die Feder 174 ist so ausgebildet und die Verankerung 175 so
angeordnet, dass das Basisende 173a des Gleitarms 173 vorwärts treibend
in Richtung des vorderen Endes der Wagenbaugruppe 16 verschoben
wird. Zum Beispiel kann, wie in 14 dargestellt,
die Verankerung 175 zu einem hinteren Ende der Wagenbaugruppe 16 und
einem äußeren Ende
der Stiftführung 171 angeordnet
werden. Die Feder 174 ist so ausgelegt, dass sie das Basisende 173a vorwärts treibend
in Richtung des vorderen Endes der Wagenbaugruppe 16 verschiebt.
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Die
Gleitbewegung des Gleitarms 173 und die Funktion der Feder 174 bewirken,
dass das äußere Ende 173b den
Schwenkarm 172 nach außen schiebt
und diesen dadurch dreht. Die Kraft der Feder 174 hält den Schwenkarm 172 vorwärts treibend in
Außenstellung.
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Das äußere Ende 172b des
Schwenkarms 172 ist drehbar gelenkig am Radbasisarm 176 angeordnet.
Die Räder 166a und 167a sind
an beiden Enden 176a, 176b des Radbasisarms 176 angeordnet. Durch
die auf der Feder basierenden Druckbewegung des Schwenkarms 172 werden
die Räder 166a oder 167a auf
dem Radbasisarm 176 in Kontakt mit der Innenwand des Kanalisationsrohrs
gehalten.
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In
einer bevorzugten Ausführung
der Wagenbaugruppe 16 können
die verschiedenen Armkomponenten der Stabilisierungsstrukturen 166, 167 aus rostfreiem
Stahl gebildet sein. Die Feder 174 kann aus Federstahl
gebildet sein, der speziell für
die raue chemische Umgebung des erdverlegten Rohrs behandelt ist.
Die Räder 166a, 167a an
den Radbasisarmen 176 können
aus Hartgummi oder anderen Werkstoffen mit genügend hohen Reibungskoeffizienten
gebildet sein, um einen Reibkontakt mit den Wänden des Rohrs ungeachtet des
Vorhandenseins korrodierender und/oder hoch schmierender Werkstoffe
aufrechtzuerhalten.
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Das
Ziehsystem 168 wird eingesetzt, um die Wagenbaugruppe 16 durch
das Kanalisationsrohr zu ziehen. Im Allgemeinen würde dies
nur dann auftreten, wenn das vordere Ende der aufzubauenden Auskleidungsröhre A im
Kanalisationsrohr hängen
bleibt. Der Eingriff des Ziehsystems 168 ergreift die Wagenbaugruppe 16,
um eine Zugkraft zu be wirken, die in ein Drehmoment auf die Auskleidungsröhre A umgewandelt
wird, um sie davon zu befreien, dass sie an irgendeinem Hindernis
im Kanalisationsrohr hängen bleibt.
In der in 12 dargestellten Ausführung enthält das Ziehsystem
ein Kabel 177, das mit dem vorderen Ende des Hauptkörpers 165 fest
verbunden ist. Das Kabel wird anschließend an einer Winde (nicht gezeigt)
befestigt, die sich weiter unten von dem Kanalisationsrohr befindet,
um an dem Ziehsystem 168 zu ziehen.
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Bei
Betrieb wird die Wagenbaugruppe 16 mit der Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14 durch
die Verbindung der Positionierspindel 161 zwischen diesen
in Eingriff gebracht. Während
die Auskleidungsröhre
A geformt wird und sich durch das Kanalisationsrohr fortschreitend
windet, befindet sich die Wagenbaugruppe 16 vor dem vorderen
Ende der Auskleidungsröhre
A. Die Räder 166a, 167b der
Stabilisierungsstrukturen 166, 167 werden mit
den oberen und unteren Innenwänden
des Kanalisationsrohrs in Eingriff gebracht, so dass sich die Wagenbaugruppe 16 nach
vom entlang des Kanalisationsrohrs bewegen kann. In einer Ausführung der
Arbeitsweise nach der Erfindung wird die Wagenbaugruppe 16 durch
die Vorwärtsbewegung
der Auskleidungsröhre
A infolge der Anschlagscheibe 161d der Positionierspindel 161,
die am vorderen Ende des Wellen-/Kupplungsgehäuses 141 anliegt,
transportiert. Gleichzeitig windet sich die Auskleidungsröhre A durch
das Kanalisationsrohr und die Auskleidungs-Naben-Baugruppe 14,
in deren Folge sie sich relativ zur Wagenbaugruppe 16 dreht.
Ein besonderes Merkmal der Wagenbaugruppe 16 ist, dass
sie dazu dient, die im Rohr zentrierte Auskleidungsröhre A von
den Rohrwänden,
wo Hindernisse auftreten, weg zu halten.
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Wenn
die Auskleidungsröhre
A mit einem Hindernis in Kontakt kommt, das verhindert, dass sie sich
weiter bewegt, wird das Ziehsystem 168 aktiviert, die Wagenbaugruppe 16 weiter
nach vom zu ziehen. Die Vorwärtsbewegung
der Wagenbaugruppe 16 bringt die erste spiralförmige Klauenkupplungsfläche 141b und
die zweite spiralförmige
Klauenkupplungsfläche 162 miteinander
in Eingriff. Wenn das Ziehsystem 168 das Ziehen an der
Wagenbaugruppe 16 fortsetzt, wird die Auskleidungsröhre A durch
die Auskleidungs-Naben Baugruppe 14 ebenfalls nach vom
gezogen. Des Weiteren wird der Eingriff zwischen dem Gewindeabschnitt 161e der
Positionierspindel 161 mit der Positioniermutter 169 bewirken,
dass die Positionierspindel 161 relativ zur Wagenbaugruppe 16 rotiert.
Dies wird ein Drehmoment von der Positionierspindel 161 durch
die miteinander in Eingriff gebrachten ersten und zweiten spiralförmigen Klauenkupplungsflächen 141b, 162 und auf
die Auskleidungsröhre
A erzeugen. Folglich wird die gemeinsame Kombination von Drehmoment
der Positionierspindel, Drehmoment aus der Formung der Auskleidungsröhre A, Zugkraft
des Ziehsystems 168 und Schubkraft aus der Formung der
Auskleidungsröhre
A diese von dem Hindernis befreien.
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Wie
oben angegeben ist, bewirkt die auf der Feder basierende, vorwärts treibende
Bewegung des Schwenkarms 172, dass die Räder 166a oder 167a am
Radbasisarm 176 den Kontakt mit der Innenwand des Kanalisationsrohrs
aufrechterhalten. Da zwischen dem Außengehäuse 165a und dem Innengehäuse 165b durch
die Lager 165c dennoch eine begrenzte relative Versetzung
auftritt, wenn zum Drehen der Auskleidungsröhre A höhere Zugkräfte aufgebracht werden, wird
eine relative Versetzung zwischen Außengehäuse 165a und Innengehäuse 165b zunehmen,
so dass die Feder 174 in jeder der Stabilisierungsstrukturen
zusammengedrückt
wird. Die Kompression der Federn erzeugt wiederum größere Kräfte auf
die Räder
der Stabilisierungsstrukturen gegen die Innenwand.
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Sobald
die Auskleidungsröhre
A freigegeben ist und sich weiter durch das Kanalisationsrohr winden
kann, wird das Ziehsystem 168 deaktiviert werden, so dass
die erste spiralförmige
Klauenkupplungsfläche 141b und
die zweite spiralförmige
Klauenkupplungsfläche 162 voneinander
ausrücken.
Die Wagenbaugruppe 16 wird anschließend zurückfallen und sich erneut mit
der Bewegung der Auskleidungsröhre
A aufgrund der Anschlagscheibe 161d der Positionierspindel 161,
die am Wellen-/Kupplungsgehäuse 141 anliegt,
fort bewegen.
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In
einer weiteren Ausführung
der Wagenbaugruppe 16 enthält das Hauptgehäuse 165 an
dessen vorderem Ende, wie in 16A dargestellt,
eine Positionierspindel-Rückführvorrichtung 178,
die zwischen dem Hauptgehäuse 165 und
der Positionierspindel 161 wirksam verbunden ist. Die Rückführvorrichtung 178 ist
als Mechanismus ausgebildet, um die Positionierspindel 161 automatisch
in eine Ausgangsposition zurückzuführen, nachdem
das Ziehsystem 168 außer
Eingriff gebracht wurde. Beim Vorgang der Nutzung des Ziehsystems 168,
um eine Auskleidungsröhre
von Hindernissen im Rohr freizugeben, kann die Drehbewegung der
Positionierspindel 161 relativ zu der Positionierspindelmutter 169 dazu
führen,
dass die Positionierspindel 161 ihren Weg drehend ausarbeitet,
so dass die vorderste Begrenzung des Gewindeabschnitts 161e nach
oben gegen die Positionsspindelmutter 169 läuft. Mit
anderen Worten, die Positionierspindel 161 kann bei dem Vorgang,
die Auskleidungsröhre
von einem Hindernis frei zu ziehen, ihre äußerste linke Begrenzung der Schiebebewegung
relativ zur Positionierspindelmutter 169 erreichen und
dadurch jede weitere Drehbewegung in der Positionierspindel 161 verhindern. Dies
würde wiederum
verhindern, dass das System die Auskleidungsröhre von allen weiteren Hindernissen
im Rohr während
ihres Aufbaus freigibt.
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Um
zu verhindern, dass diese Situation auftritt, drückt die Rückführvorrichtung 178 die
Positionierspindel 161 automatisch, um sie von dieser äußersten
linken Begrenzung der Bewegung zu versetzen, wenn das Ziehsystem 168 außer Eingriff
kommt. In einer Version, wie in 16 dargestellt,
enthält
die Rückführvorrichtung 178 ein
Gehäuse 178a,
das am vorderen Ende des Hauptgehäuses 165 befestigt
ist. Eine Wickelfeder 178b ist an einem Basisende mit dem
Gehäuse 178a und
an einem mit Keil versehenen Ende mit der Positionierspindel 161 fest
verbunden. In der Längsachse
der Positionierspindel ist eine Keilnut 161f zum Verschieben
der Feder ausgebildet. Das mit Keil versehene Ende der Wickelfeder 178b ist
mit der Keilnut 161f verschiebbar in Eingriff gebracht.
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Während das
Ziehsystem 168 eingerückt
ist und sich die Positionierspindel 161 längs der
Positionierspindelmutter 169 dreht, um die Auskleidungsröhre A freizugeben,
wird die Drehbewegung der Positionierspindelmutter 161 die
Wickelfeder 178b durch Wickeln zusammendrücken und
in ihr eine Federspannung aufbauen. Wenn sich die Positionierspindel 161 in
Richtung ihrer äußersten
linken Begrenzung versetzt, verschiebt sich das mit einem Keil versehene
Ende der Wickelfeder 178b längs der Keilnut 161f,
so dass die Wickelfeder 178b ihren Zusammenhalt aufrechterhalten
und das Zusammendrücken
und Aufbauen einer Federspannung fortsetzen kann. Wenn das Ziehsystem 168 ausgerückt ist
und die Wagenbaugruppe 16 beginnt, zurückzufallen und sich mit der
Bewegung der Auskleidungsröhre
A fort zu bewegen, wird die aufgebaute Federspannung in der Wickelfeder 178b nachlassen,
so dass die Wickelfeder 178b die Positionierspindel 161 zur
Drehung in die Richtung zwingen wird, die der Federspannung entgegengesetzt
ist, und sich dadurch nach vom relativ zur Positionierspindelmutter 169 versetzen.
Folglich wird die Positionierspindel 161 in einer Startposition
belassen, um das Ziehsystem 168 erneut in Eingriff zubringen.
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In
einer weiteren Version der Rückführvorrichtung 178 kann
anstelle der Wickelfeder ein Motor 179, wie in 16C gezeigt, eingesetzt werden, um die Positionierspindel 161 in
einer Richtung zu drehen, die der entgegengesetzt ist, wenn das
Ziehsystem 168 eingerückt
wird. Zum Beispiel kann, wenn ein Elektromotor verwendet wird, der
Motor 179 mit der Positionierspindel über ein Getriebesystem, ein Keilriemensystem
oder eine andere herkömmliche Antriebsübertragungsvorrichtung,
wie sie an sich bekannt wäre,
verbunden werden. Der Motor 179 wird eingeschaltet, wenn
das Ziehsystem 168 ausrückt und
die Wagenbaugruppe 16 beginnt, sich mit der Bewegung der
Auskleidungsröhre
fort zu bewegen. Die den Motor 179 einschaltenden Signale
können durch
eine bordeigene Steuerschaltung 180 erzeugt werden, welche
die Zustände
detektiert, zum Beispiel, ob (1) das Ziehsystem 168 eingerückt ist,
um die Auskleidungsröhre
A von Hindernissen zu befreien; (2) die Positionierspindel 161 ihre äußerste linke Begrenzung
der Versetzung erreicht hat; und (3) das Ziehsystem 168 ausgerückt ist,
nachdem die Auskleidungsröhre
A freigegeben ist. Der Strom für
den Motor 179 kann durch eine bordeigene Batteriestromversorgung
(nicht gezeigt) oder durch Stromversorgungsdrähte (nicht gezeigt), die ihren
Ursprung außerhalb
des Rohrs haben, bereitgestellt werden. Der Aufbau und die Funktion
des Reglerschaltkreises 180 und jedes Stromversorgungssystems
würden
mit an sich bekannten Vorrichtungen im Einklang stehen.
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Alternativ
dazu können
die den Motor 179 einschaltenden Signale durch Übertragung
von einem entfernten Bedienfeld erzeugt werden. Die Signale vom
Bedienfeld würden
durch eine Schnittstellenschaltung 180' an dem Motor 179 empfangen
werden. Die Schnittstellenschaltung 180' würde folglich den Motor anschließend einschalten.
Bei Betrieb würde
ein Benutzer beobachten, wann das Ziehsystem 168 in Eingriff
kommt, um die Auskleidungsröhre A
freizugeben und wenn das Ziehsystem außer Eingriff kommt. Der Benutzer
könnte
jederzeit, nachdem das Ziehsystem außer Eingriff gekommen ist,
den Motor 179 durch das Bedienfeld und die Schnittstellenschaltung 180' aktivieren.
Als andere Möglichkeit könnte der
Benutzer, wenn er beobachten sollte, dass die Positionierspindel 161 noch
nicht ihre äußerste linke
Begrenzung der Versetzung erreicht hat, auch nachdem das Ziehsystem 168 verwendet
wurde, die Aktivierung des Motors bis spätestens verzögern, nachdem
das Ziehsystem 168 erneut verwendet wurde. Unter dieser
Bedingung würde
der Benutzer bestimmen, wenn die Positionierspindel 161 erneut
auszulösen
ist.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit deren bevorzugten Ausführungen
mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen vollständig beschrieben
worden ist, soll angemerkt werden, dass sich dem Fachmann verschiedene Änderungen
und Modifizierungen erschließen
werden. Zum Beispiel kann rostfreier Stahl durch andere Werkstoffe
ersetzt werden solange die ausgewählten Werkstoffe die Eigenschaften
sichern, (1) kodierenden Einwirkungen der Naturelemente und der
Umwelt in den erdverlegten Rohren standzuhalten; (2) ausreichendes
Gewicht zu besetzen, um einer Beschädigung oder einer Verschiebung
durch die Bewegungskraft der fließenden Materialien zu widerstehen;
und (3) genügend
stabil und nachgiebig zu sein, um einer Beschädigung durch die verschiedenen
Kräfte
von Aufprall, Reibung, mechanischer Spannung oder Beanspruchung
und Moment während
des Betriebes standzuhalten. Es soll zu verstehen sein, dass solche Änderungen
und Modifizierungen im Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie
durch die angefügten
Ansprüche
definiert ist, enthalten sind.