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Die
Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung
zum Wickeln von Rohren aus einem langen Streifen.
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Es
ist bekannt, Leitungen durch das Einbringen eines spiralförmig gewickelten
Rohres von kleinerem Durchmesser als demjenigen des korrodierten und
beschädigen
Teiles zu reparieren. Der ringförmige
Abstand zwischen dem neuen Rohr und der alten Leitung wird mit einer
Vergussmasse, üblicherweise einer
zementartigen Vergussmasse, gefüllt.
Eines der Probleme dieses Verfahren ist, dass das ausgekleidete
Rohr einen kleineren Durchmesser als die ursprüngliche Leitung hat. Weiter
ist eine auszukleidende Leitung meistens unzureichend ausgerichtet und
hat Wellungen und Kurven, was bedeutet, dass das Auskleidungsrohr,
das zu bilden ist, noch kleiner im Durchmesser sein muss, um derartigen
Wellungen und Fehlausrichtungen zu entsprechen.
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Auch
wenn ein Loch direkt in den Boden eingebracht wird, erfordert die
Ausgestaltung derartiger Löcher
wegen der Reibung, die zwischen dem Erdreich und dem eingebrachten
Auskleidungsrohr erzeugt wird, ein Auskleidungsrohr von einem Durchmesser,
der erheblich kleiner ist, als der Durchmesser des Lochs selbst.
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Es
ist bereits bekannt, Rohre durch Wickeln eines mit Rippen versehenen
Kunststoffmaterials und Verbinden der Ränder der Wicklungen des Streifens
zur Bildung eines spiralförmig
aufgewickelten Rohres der erforderlichen Länge zu erstellen. Frühere Patente
desselben Erfinders beziehen sich auf die Form des Streifens, das
Bilden des Streifens, die besonderen Verbindungsmittel für benachbarte
Ränder, das
Verstärken
des Streifens durch gemeinsam aufgewickelte Verbindungselemente
und dergleichen und die Ausbildung der Maschine zum Aufwickeln derartiger
Streifen in einen rohrförmigen
Aufbau.
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Ein
Rohr dieser Art wurde an Ort und Stelle in einer Leitung aufgewickelt.
Eine der besonderen Nutzen und Vorteile eines solchen Rohres ist,
dass es zu einer Leitung durch Anordnen der Maschine an Ort und
Stelle an dem Ende der Leitung gewickelt werden kann, was unterhalb
des Bodens erfolgen kann und das Rohr kontinuierlich fortschreitend
um die erforderliche Strecke bildet. Ein solches System wurde zum
Auskleiden von Abwasserleitungen und anderen Leitungen verwendet.
Im allgemeinen wurde das Rohr an Ort und Stelle vergossen, da es
nicht möglich
war, das Rohr auf einen Durchmesser aufzuwickeln, das eng an der
Innenwandung der Leitung anliegt.
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Ein
System wurde von demselben Erfinder erdacht, das als „expanda
pipe" bekannt ist,
bei dem bei dem Bilden des Rohres durch Wickeln in der normalen
Art und Weise und deren Fortschreiten in dem Rohr, das Rohr auf
einen größeren Durchmesser
expandiert wurde, um die Wandung der Leitung zu ergreifen. Ein solches
System ist Gegenstand der internationalen Patentanmeldung PCT/AU
87/0069 (WO-A-87-05677),
das die Grundlage für
den Oberbegriff des Anspruchs 6 bildet.
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Obwohl
das „expanda
pipe"-System für manche
Anwendungen sehr nützlich
ist, hat es manche Einschränkungen.
Eine Einschränkung
ist die Begrenzung bezüglich
der Länge
des Rohres, das zwischen Fugen hergestellt werden kann. Diese Begrenzung
ergibt sich aufgrund der Reibung gegen die Drehung des Rohres, die,
nachdem eine bestimmte Rohrlänge
aufgewickelt worden ist, zu groß wird.
Die Begrenzungen der „expanda
pipe" wird noch
problematischer, wenn der Rohrdurchmesser zunimmt und kann praktisch
nicht mehr bei Durchmessern von mehr als einem Meter überwunden
werden. Die weitere Begrenzung des „expanda pipe"-Systems besteht
darin, dass eine besondere Art von Profilen mit Verriegelungsrippen
erforderlich ist, was die Kosten der Herstellung erhöht.
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Übliche Leitungsauskleidungsverfahren,
einschließlich
des „expanda
pipe"-Systems erfordern es,
dass die auszukleidende Leitung nicht in Betrieb ist, umgelenkt
wird oder „übergepumpt" wird. Aus der Leitung
müssen
Flüssigkeiten
abgeführt
werden, während
der Auskleidungsvorgang stattfindet. Bei vielen Anwendungen kann
diese Unterbrechung Schwierigkeiten für die Abwasserleitungen oder
Betreiber eines Überflutungssystems.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu schaffen, die wenigstens einige der Probleme des Standes der
Technik überwinden.
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Nach
einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Wickeln
eines sonst bei einem Streifen spiralförmig gewickelten Rohres geschaffen,
mit quer auf dem Streifen mit Abstand voneinander angeordneten Verbindungselementen,
die dazu eingerichtet sind, in einander zu Greifen, wenn der Streifen
in einer spiralförmigen
Bahn gewickelt wird und benachbarte Randabschnitte des Streifens einander überlappen,
mit den folgenden Schritten:
- – Einführen des
Streifens zwischen wenigstens einem in der spiralförmigen Bahn
angeordneten Paar von Antriebswalzen;
- – Antreiben
des Streifens um die Außenseite
einer Mehrzahl von auf einem Kreisumfang voneinander beabstandeter
Führungswalzen,
die eine Führung
bildend angeordnet sind und es dem Streifen ermöglichen, der spiralförmigen Bahn
zu folgen; und
- – Herbeiführen des
Ineinandergreifens der benachbarten Randabschnitte des Streifens
nur aufgrund der auf den angetriebenen Streifen wirkenden Kräfte und
der Gegenkraft aus der Spannung der benachbarten Wickelung oder
der benachbarten Wicklungen des Streifens.
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Vorzugsweise
werden die radialen Positionen der Führungswalzen während des
Wickelns des Streifens eingestellt, wodurch der Kreisumfang des spiralförmigen Rohrs
variiert wird.
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Vorzugsweise
werden die radialen Positionen der Führungswalzen gleichförmig eingestellt.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Maschine zum Wickeln
einer spiralförmig gewickelten
Rohres aus einem Streifen, mit zusammen gehörigen, sich entlang deren gegenüberliegenden
Randabschnitten erstreckenden Verbindungselementen und die zum Ineinandergreifen
einrichtet sind, wenn der Streifen spiralförmig gewickelt wird, vorgeschlagen,
mit:
- – einem
Rahmen mit wenigstens drei auf einem Kreisumfang beabstandeten Führungswalzen zum
Drücken
gegen die innere Peripherie des gewickelten Rohrs, wobei die Walzen
eine Führung bilden,
um es zu ermöglichen,
dass der Streifen der spiralförmigen
Bahn folgt, entlang der der Streifen geführt wird, wenn die Maschine
in Benutzung ist;
- – am
Rahmen ansitzenden Streifenantriebswalzenmitteln zum Antreiben des
Streifens um die Außenseiten
der Walzen, um der spiralförmigen Bahn
zu folgen und zu bewirken, dass die benachbarten Randabschnitte
der benachbarten Wickelungen des Streifens in einander greifen, und
- – am
Rahmen ansitzenden Antriebsmitteln zum Antreiben der Streifenantriebswalzenmittel,
dadurch
gekennzeichnet, dass
die Streifenantriebswalzenmittel vollständig im
Inneren der spiralförmigen
Bahn angeordnet sind und dass keine Unterstützungsmittel zum Gegenhalten gegen
die äußere Peripherie
des aufgewickelten Rohrs vorgesehen sind, um das Ineinandergeifen
der benachbarten Randabschnitte des Streifens zu bewirken.
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Vorzugsweise
sind Einstellmittel zum Einstellen der radialen Position der Führungswalzen
vorgesehen.
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Weiter
bevorzugt sind Einstellmittel zum Einstellen der Winkel der Achsen
der Führungsmittel,
relativ zur Längsachse
der Maschine vorgesehen.
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Die
Rohrwickelmaschine ist drehbar beweglich gegenüber dem neu gebildeten festen
spiralförmigen
Rohr, so dass sie axial fortschreitet, wenn das Rohr gewickelt wird.
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Besondere
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden jetzt in einigen weiteren Einzelheiten unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Diese Ausführungsbeispiele
sind nur beispielhaft, es ergibt sich aus diesen keine Einschränkung des
Schutzbereichs der Erfindung. Dabei zeigt:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer Rohrwickelmaschine nach der Erfindung in einer perspektivischen
Ansicht,
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2 die
Rohrwickelmaschine von 1 in einer Vorderansicht,
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3 eine
schematische, weggeschnittene Ansicht einer unterirdischen Leitung,
wobei die Wickelmaschine von 1 in Betrieb
ist und das Rohr auskleidet,
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4 eine
schematische Ansicht, die das Abgeben des Rohres von einer Trommel über Vorbiegewalzen
an die Rohrwickelmaschine nach der Erfindung verdeutlicht,
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5 ein
zweites Ausführungsbeispiel
der Rohrwickelmaschine nach der Erfindung in perspektivischer Ansicht
(von vorne),
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6 eine
Vorderansicht der Maschine von 5,
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7 eine
rückwärtige Ansicht
der Maschine von 6,
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8 ein
drittes Ausführungsbeispiel
einer Rohrwickelmaschine nach der Erfindung in perspektivischer
Ansicht (von vorne),
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9 dieselbe
perspektivische Ansicht, wie in 8, mit der
Ausnahme, dass sie die Maschine in der Verwendung zeigt, wobei der
Streifen 112 in die Maschine eingeführt wird,
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10 eine
rückwärtige Ansicht
der Maschine von 8,
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11 eine
teilweise Vorderansicht der Maschine von 8 gemeinsam
mit teilweise aufgewickeltem Streifenmaterial 112,
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12 eine
rückwärtige Ansicht
der Maschine von 18,
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13 eine
perspektivische Ansicht eines teilweise gewickelten Streifens mit
komplementären Rippen-
und Kerbenausbildungen, die sich entlang der gegenüberliegenden
Ränder
erstrecken,
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14 eine
Teilanordnung der Maschine von 8 einschließlich des
Rahmens und einer einzigen Walze aus einer rückwärtigen perspektivischen Ansicht,
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15 die
Unteranordnung von 14 in einer Seitenansicht,
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16 die
Unteranordnung von 14 in einer Stirnansicht,
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17 die
zweite Unteranordnung der Maschine von 8 in einer
Stirnansicht,
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18 eine
weitere Unteranordnung der Maschine von 8,
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19 eine
perspektivische Ansicht der Unteranordnung von 8 und
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20 und 21 eine
schematische Ansicht der Maschine von 8 in einer
Endansicht, die in das Innere einer auszukleidenden Leitung eingebracht
ist.
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Die
Rohrwickelmaschine 10 nach dem ersten Ausführungsbeispiel
ist in 1 gezeigt. Die Schlauchwickelmaschine 10,
die in den 1 und 2 gezeigt
ist, ist dazu in der Lage, ein spiralförmiges Rohr durch Führen eines
vorgespulten Streifens eines gerippten Kunststoffs entlang einer
spiralförmigen
Bahn und ineinandergreifend benachbarter Randabschnitte benachbarter
Vorsprünge
des Streifens 12 zu erzeugen ohne das Erfordernis extern
angeordneter Verbindungsrollen oder Stützflächen – wie dies in 2 am
deutlichsten gezeigt ist.
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Bei
dieser Verwendung ist die Rohrwickelmaschine gegen das gerade geformte,
feste spiralförmige
Rohr drehbar beweglich und schreitet axial nach vorne vor, während das
Rohr gewickelt wird. Die Rohrwickelmaschine ist innerhalb einer
auszukleidenden Leitung angeordnet und hat die Funktion, ein langes
Stück des
Streifens aufzunehmen und dieses gegen die innere Wandung der Leitung
zur Bildung eines spiralförmigen
Schlauchs oder Rohrs mit Kraft anzulegen, wodurch die Leitung ausgekleidet wird.
Dieser Vorgang ist in der Schnittansicht von 3 dargestellt.
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3 zeigt
eine im Untergrund verlaufene Leitung 5, die durch Zugangsöffnungen 3 und 4 zugänglich sind.
Die Rohrwickelmaschine 10 ist bei Verwendung innerhalb
der Leitung 5 gezeigt. Der Streifen 12 wird von
einem überirdischen
Streifendispenser 60 durch ein Zugangsloch 3 zu
der Wickelmaschine 10 geführt. Von einer hydraulischen
Kraftquelle 50 über
hydraulische Schläuche 51 liefern
Antriebseinheiten innerhalb der Rohrwickelmaschine 10 die
Bewegungskraft zum kontinuierlichen Wickeln des Streifens 12 direkt
auf die Innenwand der Leitung 5 zur Herstellung eines spiralförmigen Rohres 6.
Bei diesem Vorgang dreht sich die Rohrwickelmaschine 10 um
die Längsachse
der Leitung 5 und das spiralförmige Rohr 6 dreht
sich nicht relativ zu der Rohrleitung 5. Elektrische Antriebseinheiten
können
statt der hydraulischen Antriebseinheiten verwendet werden.
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Die
Rohrwickelmaschine 10 nach den 1 und 2 hat
einen Rahmen mit fünf über den
Umfang beabstandeten Stützen
in der Form von Führungswalzen 17a, 40a, 19a, 20a und 29.
Die Außenflächen dieser
fünf Walzen
bilden eine spiralförmige Bahn
für den
Streifen 12. Ein Paar von Druckwalzen 27 und 28 sind
auf einem sich radial erstreckenden Arm 16 befestigt. Ein
hydraulischer Hauptmotor 26 treibt eine Welle 28 an,
die mit den Druckwalzen 27 und einem Antriebsgetriebe 30 verkeilt sind.
Das Antriebsgetriebe 30 treibt ein angetriebenes Getriebe 31 an,
das auf einer Welle befestigt ist, die die Druckwalze 28 antreibt.
Auf derselben Welle ist eine freilaufende Walze 28, die
bei Verwendung gegen die Innenwandung der Leitung drückt. Die
Primärantriebseinheit 25 ist
von dem sich radial erstreckenden Arm 16 zurückgeneigt
(unter einem Winkel α wie
in 2 gezeigt). Dies bewirkt, dass der Streifen 12,
der nach außen
zwischen den Druckwalzen 27 und 28 gezwungen wird,
die vorangehende Wicklung des Streifens 12 und die Innenwandung
der Leitung 5 unter einem steileren Winkel, als es sonst
tun würde,
ergreift, und zum Drücken
des Streifens gegen die Innenwandung der Leitung 5 beiträgt. Diese
Wirkung kann am besten in 2 erkannt
werden.
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Eine
zweite Antriebseinheit 40 ist auf einem sich radial erstreckenden
Arm 18 befestigt. Diese zweite Antriebseinheit 40 ist
optional. Sie ist nützlich bei
Anwendungen, wo hohe Kräfte
erforderlich sind, um eine Leitung auszukleiden. Die Position der
zweiten Antriebseinheit 40 kann unterschiedlich sein. Beispielsweise
kann sie an den Enden der sich radial erstreckenden Arme 17, 19 oder 20,
wie in 1 gezeigt, angeordnet sein, sie muss also nicht
an den Enden des sich radial erstreckenden Arms 18 angeordnet
sein.
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Sich
radial erstreckende Arme 16, 17, 18, 19 und 20 sind
gleitend an einer Nabe 15 befestigt. Sie sind radial nach
außen
mittels Federn oder (nicht gezeichnet) hydraulischer Betätigungselemente
vorgespannt. Die Gleitverbindung erlaubt es, den Stützwalzen 19a, 40a, 17a, 20a und 29 sich
radial nach innen oder nach außen
zu bewegen. Dies ermöglicht
es der Rohrwickelmaschine 10, Bereiche der Leitung zu überqueren,
die Eindrückungen
haben. Es erlaubt auch eine einzige Auskleidemaschine 10 in
Leitungen mit unterschiedlichen Durchmessern zu verwenden.
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Flanschverbindungen 16J, 17J, 18J, 19J und 20J (in 1 gezeigt)
erlauben eine Änderung der
Achse der Walzen 29, 17a, 40a, 19a und 20a bezüglich der
Achse, um die sich die Auskleidemaschine 10 dreht. Die
Einstellbarkeit, die durch diese Flanschverbindungen geschaffen
wird, erlaubt es, die Achse der Walze entsprechend dem Winkel der Spirale
des herzustellenden spiralförmigen
Auskleiderohres einzustellen. Dies erlaubt es, mit anderen Worten,
die Achse jeder Walze senkrecht zu den Kanten des Streifens auf
dem oder benachbart zu dem sie rollt, einzustellen. Die Wirkung
dieser Maßnahme
ist, dass die Maschine 10 spiralig entlang der ausgekleideten
Leitung voranschreitet, wenn die Walzen um die Längsachse der Leitung drehen. Wenn
ein Streifen mit integralen Verbindungsmitteln verwendet wird, werden
kleine Abweichungen der Auskleidemaschine von dem korrekten Spiralwinkel, der
dem neuen ausgekleideten Schlauch entspricht durch Kräfte korrigiert,
die erzeugt werden, wenn der Streifen zwangsweise auf die Innenwandung
der Leitung 5 aufgelegt wird.
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Bei
einer Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels
der Erfindung werden die Stützwalzen 19a, 40a, 17a, 20a und 29 auf
nachlaufenden Armen, die hinter den sich radial erstreckenden Armen
nachlaufen (die einen ähnlichen
Aufbau wie die sich radial erstreckenden Arme 16, 17, 18, 19 und 20 haben)
gestützt.
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Bei
der Verwendung wird ein sich längliche erstreckender
Streifen von einem Dispenser 60 durch Vorbiegewalzen 70 abgezogen,
und durch eine Zugangsöffnung 3 zu
einer Rohrwickelmaschine 10, wie in 3 und 5 gezeigt,
geführt.
Die Rohrwickelmaschine 10 wird von einer überirdischen
Hydraulikpumpe 50 über
einen Hydraulikschlauch 51 mit Hydraulikflüssigkeit
versorgt. Der längliche
Streifen 12 wird in die Druckwalzen 27 und 28 der
Maschine 10 geführt,
wie in 4 gezeigt. Die beiden Druckwalzen drücken den
Streifen gegen die Innenwandung der Leitung 5 in einer
Richtung, die leicht gegenüber
der Senkrechten zu der Längsachse
der Leitung geneigt ist, so dass der Streifen den Rand der vorangehenden
Wicklung des Streifens 12 ergreift und mit Kraft spiralförmig gegen
die Innenwandung zur Bildung eines Rohres mit einer wesentlichen
an der Innenwandung der Leitung 5 anliegenden Rohr. Während dieses
Vorgangs drehen sich die beiden Druckwalzen 27 und 28 selbst
um die Längsachse
der Leitung 5, so dass der Abstand zwischen dem Druckpunkt
und dem Streifenkontaktpunkt 14 auf der Innenwandung der
Leitung im wesentlichen konstant bleibt, wenn das Rohr kontinuierlich
gewickelt wird (s. 2).
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Zu
Beginn des Wickelns des Rohres muss der Streifen 12 manuell
zwischen die Druckwalzen 27 und 28 geführt werden
und die erste Wicklung des Streifens muss nach außerhalb
der Walzen, die zu 17a, 40a, 19a, 20a und 29a geführt werden,
wie in 2 gezeigt. Wenn der hinzukommende Streifen 12 mit
den ihm benachbarten Wicklungen in Eingriff gekommen ist, wie dies
in 2 gezeigt ist, kann die Maschine 10 automatisch
und kontinuierlich arbeiten.
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Eine
(von dem Hydraulikmotor 41 angetriebene) zweite Antriebseinheit 40,
die an dem sich radial erstreckenden Arm 18 befestigt ist,
bildet einen zusätzlichen
Antrieb, der die Arbeit reduziert, die von der ersten Antriebseinheit 26 benötigt wird.
Die Antriebskraft, die von der ersten Antriebseinheit erzeugt wird,
ist größer als
diejenige, die von der zweiten Antriebseinheit 40 erzeugt
wird, um eine Kompression des Streifens 12 zwischen seinem
Druckpunkt zwischen den Walzen 27 und 28 und zwischen
seiner Kompression zwischen der Innenwandung der Leitung 5 durch
die Walze 40a. Diese Kompression des Streifens 12 trägt dazu
bei, dass die Wandungen des hergestellten spiralförmigen Rohres 6 an
der Wandung 5 anliegen oder nahezu anliegen. Diese Kompressionswirkung
kann sowohl durch Variieren der Relativkräfte, die von der ersten und
der zweiten Antriebseinheit erzeugt werden und durch Variieren des Winkels
unter dem die Antriebseinheit 25 befestigt wird. Unterschiedliche
Rohrgrößen und
unterschiedliche Streifenprofile erfordern ein unterschiedliches Ausmaß der Streifenkompression.
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Der
Streifendispenser 60 mit integralen Vorbiegewalzen 70,
wie in 5 gezeigt, hat zwei wichtige Funktionen. Zunächst wickelt
er den Streifen 12 derart ab, dass die spiralförmige Wicklung,
die in die Leitung 5 eingeführt wird optimal geformt ist,
um von der Maschine 10 kontinuierlich aufgenommen zu werden.
Zweitens stellt sie sicher, dass der Streifen derart vorgebogen
wird, dass die Antriebseinheiten 25 und 40 nicht überlastet
werden. Dies ist besonders bei Anwendungen wichtig, die den ein
Streifen mit hoher Festigkeit erforderlich ist.
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Bei
dem Betrieb drehen sich sowohl die Haspel 61 als auch der
Arm 62, um den Streifen 12 der Maschine 10 zuzuführen. Die
relative Drehgeschwindigkeit der Haspel 61 und des Arms 62 wird
variiert, um ein optimales Abgeben des spiralförmigen Streifens an die Auskleidemaschine 10 zu
bewirken.
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Die
Rohrwickelmaschine 10 und das Verfahren zum Auskleiden
der Leitung hat viele Vorteile gegenüber vorhandenen Rohrwickelmaschinen
und Verfahren. Die Rohrwickelmaschine 10, wie sie in den 1 und 2 gezeigt
ist, kann kontinuier lich Leitungen über sehr große Längen auskleiden,
ohne das Erfordernis anzuhalten und Rohrverbindungen herzustellen.
Die Maschine ist auch dazu in der Lage, teilweise zusammengebrochene
oder beschädigte Bereiche
der Leitungen zu überbrücken. Dies
ist möglich,
da die Stützwalzen 40a, 19a, 20a, 29 und 17a alle
auf sich radial erstreckenden Armen befestigt sind, die dazu in
der Lage sind, sich radial zurückzuziehen.
Wenn innerhalb einer auszukleidenden Leitung große Löcher vorhanden sind, wird es
im allgemeinen nicht notwendig sein, ein Band über das Loch aufzubringen,
damit die Maschine fortsetzen kann, da die Maschine dazu in der
Lage ist, eine freistehende Auskleidung zu wickeln.
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Die
Streifenwickelmaschine 10 kann hydraulische Betätigungselemente
haben, die an die sich radial erstreckende Arme 16, 17, 18, 19 und 20 angesetzt
sind, die dazu in der Lage sind, gesteuert einen Druck auf bestimmte
Bereiche der Innenwandung der auszukleidenden Leitung aufzubringen.
Die Wirkung ist, dass teilweise zusammengebrochene Leitungen von
der Maschine nach außen
erweitert werden können.
Die Maschine ist dann dazu in der Lage, die Leitung in der weiteren
Form mit dem Streifen 12 auszukleiden, um ein inneres Rohr
mit größerem Durchmesser
zu bilden, als dies sonst möglich
wäre. Da
dies ein einstufiger Vorgang ist, wird die expandierte Leitung sofort
durch das neu gewickelte Rohr an einem erneuten Kollabieren gehindert.
Dieselben hydraulischen Betätigungselemente
können
auch gemeinsam mit den hydraulischen Motoren 26 und 41 so
kontrolliert werden, dass das spiralförmige Rohr daran gehindert
werden, in seinem Durchmesser anzusteigen, wenn es Löcher in
der ausgekleideten Leitung passiert.
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Die
oben beschriebenen Maschinen und das Verfahren können mit einer großen Vielzahl
unterschiedlicher Streifenprofile verwendet werden. Wenn ein gesonderter
Verbindungsstreifen verwendet wird, um die benachbarten Ränder des
Streifens zu verriegeln, stößt die Auskleidemaschine
gegen die benachbarten Ränder
für ein
nachfolgendes Verbinden durch den Verbindungsstreifen. Vorzugsweise
wird ein Verbindungsstreifen mit einem großen Verriegelungsquerschnitt
verwendet. Die Kraft, die durch die Druckwalzen 27 und 28,
die gegen die zweite Antriebseinheit 40 wirken, ausgeübt wird,
kann ausreichend sein, um das Verriegeln eines derartigen Streifens
an seinen Rändern
zu bewirken, sobald der Streifen die Innenwandung der Leitung berührt.
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In
Fällen,
wo diese Kraft unzureichend ist, bewirken Walzen 17a die
Verriegelungsfunktion. Bei Anwendungen, bei denen eine spiralförmiges Rohr 6 für hohe Lasten
erforderlich ist, beispielsweise zum Auskleiden von Leitungen mit
großem
Durchmesser und für
Leitungen, die eine Verstärkung
benötigen, kann
ein mit Stahl verstärkter
Kunststoffstreifen verwendet werden. Ein derartiger Streifen wird
im allgemeinen zunächst
auf einen Durchmesser, der geringfügig geringer ist als der Durchmesser
des erforderlichen spiralförmigen
Rohres 6, gewickelt. Der Streifendispenser 60 (wie
in 5 gezeigt) führt
dieselbe Funktion aus, bevor der Streifen in die Leitung 5 herabgeführt wird.
Die Leitungsauskleidungsmaschine wickelt sodann den Durchmesser
auf, wenn es den Streifen gegen die Innenwandung 5 des
Rohres drückt,
wie vorangehend beschrieben.
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Verschiedene
hydraulische Flüssigkeiten, einschließlich Wasser,
können
verwendet werden. Wenn Wasser verwendet wird, kann ein System eingesetzt
werden, in dem die Hydraulikflüssigkeit (Wasser)
dazu verwendet werden, kontinuierlich zu reinigen.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den 5 bis 7 gezeigt.
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Die
Streifenwickelmaschine 100, die in 5 gezeigt
ist, ist dazu in der Lage, ein spiralförmiges Rohr durch Antreiben
eines Materialstreifens zu erzeugen, von einer Position im Inneren
des Innenumfangs des zu bildenden Rohrs, zu einer Position benachbart
zu der vorangehenden Wicklung des Streifens. Zur Verdeutlichung:
Der Streifen ist in den 5 – 7 nicht
gezeigt, er folgt jedoch einer ähnlichen
Bahn wie der der Streifens 12 und 212, wie in 2 des
ersten Ausführungsbeispiels
gezeigt bzw. in den 9, 11 und 12 des
zweiten Ausführungsbeispiels.
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Die
Rohrwickelmaschine 10 kann entweder ortsfest sein, wobei
das hergestellte streifenförmige Rohr
von der Maschine in einem kontinuierlichen Vorgang austritt, oder
aber kann gegenüber
dem neu gebildeten fixierten streifenförmigen Rohr beweglich sein.
Die folgende Beschreibung der Maschine und deren Arbeitsweise basiert
auf dem letztgenannten Vorgang (einer bewegliche Maschine) innerhalb
einer Leitung (beispielsweise einer beschädigten Abwasserleitung).
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Es
wird jetzt auf 5 Bezug genommen. Die Rohrwickelmaschine 100 hat
einen Arm 120 zum Stützen
von acht über
den Umfang beabstandeten Führungsrollen 166, 168, 176, 178, 186, 188, 196 und 198.
Die äußeren Flächen dieser
acht Walzen bilden einen spiralförmigen
Weg für
den Streifen. Eine Draufsicht auf das vordere Ende der Maschine 100,
die 6 wiedergibt, zeigt die beabstandete Positionierung
dieser Walzen. Die Paare von Antriebswalzen sind innerhalb eines
Druckkastens 124 montiert, der im Inneren des Umfangs des
zu bildenden spiralförmigen
Rohres befestigt ist. Der Druckkasten 124 ist an einem
Rahmen 120 befestigt und hat zwei Paare von gegensätzlich drehenden
Walzen 4, die von dem Hydraulikmotor 126 gedreht
wird, der den Streifen in eine Position benachbart zu der vorangehenden
Wicklung des Streifens gegen die Reaktionskraft, die durch die Spannung
der benachbarten Wicklung oder benachbarten Wicklungen des Streifens
erzeugt wird, was die benachbarten Ränder des Streifens veranlasst,
miteinander zu verriegeln. Da dies ein kontinuierlicher Vorgang
ist, bewirkt er, dass der zu rollende Streifen zu einem kontinuierlichen spiralförmigen Rohr
um die Wickelmaschine 100 wird.
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Der
Druckkasten 124 ist in dem Rahmen 120 derart befestigt,
dass er eine Einstellung seines Winkels bezüglich des Rahmens 120 erlaubt.
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Um
die radiale Einstellung der Walzen 160, 176, 178, 186, 188, 196 und 198 zu
bewirken und es damit der Maschine 100 zu erlauben, mit
unterschiedlichen Wickelrohrdurchmessern zu arbeiten, sind zwischen
dem Rahmen 120 und den vorgenannten Walzen Paare von sich
radial erstreckenden Armen 116F und 116C, 117F und 117C, 118F und 118C und 119F und 119C vorgesehen
(lediglich die Arme 117F, 117C und 117R sind
in 5 angegeben – die 6 und 7 zeigen
Arme 116F und 116R, 117F und 117R, 118F und 118R und 119F und 119R).
Die Anordnung dieser Arme relativ zu dem Rahmen 120 ist
am deutlichsten in 5 gezeigt. Der Rahmen 120 stützt vier
Sätze von
Armen 116F, C und R, 117F, C und R, 118F,
C und R und 119F, C und R.
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Es
wird jetzt auf 5 Bezug genommen. Mit den distalen
Enden der radialen Arme 119F und 119C sind Schwenkarme 190F bzw. 190C verbunden.
Die distalen Enden dieser Schwenkarme stützen eine Rolle 198.
Bei einer ähnlichen
Ausführung sind die
freien Enden von sich radial erstreckenden Armen 119F und 119C Schwenkarme 192F und 192C,
die eine Stütze
für die
Walze 196 bilden. Die Schwenkbewegung des Armpaares 190F und 190C bzw. 192F und 192C werden
von Aktuatoren 194 und 195 gesteuert. Diese Aktuatoren
ermöglichen
die Steuerung der Radialpositionen der Walzen 196 und 198.
Eine ähnliche
Anordnung von Schwenkarmen und Aktuatoren sind mit den freien Enden
jedes der anderen drei radialen Armpaare 116F und 116C, 117F und 117C und 118F und 118C verbunden,
wie in 5 gezeigt.
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Durch
Erstrecken der Aktuatoren 194 und 195 und der
entsprechenden Aktuatoren, die mit den genannten anderen Schwenkarmen
verbunden sind, kann die Umfangslänge des spiralförmig, aufgewickelten
Rohres geändert
werden. Jeder dieser Aktuatoren wird hydraulisch betätigt und
ist mit derselben hydraulischen Druckquelle verbunden. Sie bringen daher
eine konstante Kraft auf die jeweiligen Walzen. Durch Erhöhen des
hydraulischen Drucks bei dem Aufwickeln des Rohres kann der Durchmesser
des Rohres vergrößert werden.
Umgekehrt kann der Durchmesser des Rohres verringert werden durch Reduzieren
des hydraulischen Drucks.
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Bei
einer Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels
ist der Druck jedes Aktuators unabhängig variabel, um die Radialpositionen
jedes der acht Walzen 166, 168, 176, 178, 186, 88, 196 und 198 zu steuern.
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Hinter
den Walzen 168, 178, 188 und 198 sind
Maschinenstützwalzen 169, 179, 189 bzw. 199. Jede
dieser vier Walzen ist an dem Rahmen 120 in einer ähnlichen
Weise mit entsprechenden Walzen 168, 178, 188 und 198 verbunden.
Die radialen Anne 118C (gezeigt in 5) und 117R (gezeigt
in 7) stützen
beispielsweise Schwenkarme 170C und 170R (beide
in 5 gezeigt), die wiederum Maschinenstützwalzen 179 tragen.
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Die
Maschinenstützwalzen 179 und 199 werden
durch Hilfsantriebseinheiten 140 bzw. 145 angetrieben
(die Maschinenstützwalzen 169 und 189 werden
nicht angetrieben). Der Antrieb wird über Zähne und Ketten (die Zähne 146 und 141 sind
in 7 gezeigt) übertragen.
Diese Hilfsantriebseinheiten unterstützen die Drehung der Maschine
um das Innere des zu bildenden spiralförmigen Rohres und reduzieren die
Last auf den Druckwalzen innerhalb des Druckkastens 124.
Diese Hilfsantriebs einheiten sind optional, da die Maschine sich
nur durch die Kraft, die von den Druckrollen in dem Druckkasten 124 befinden, drehen
wird und einem spiralförmigen
Weg folgen wird, unter der Voraussetzung, dass ein ausreichend starker
Hydraulikmotor 126 verwendet wird.
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Die
radiale Positionen der Maschinenstützwalzen 169, 179 189 und 199 können durch
Aktuatoren (beispielsweise 197 in 7) geändert werden, um
dem Durchmesser des jeweils gewickelten spiralförmigen Rohres zu entsprechen.
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Zusätzlich zu
dem Einstellen der Radialpositionen der Walzen 166, 168, 169, 178, 179, 186, 188, 189, 196, 198 und 199 ist
auch der Winkel der Achse bezüglich
der Längsachse
der Maschine 100 veränderlich.
Diese Winkel sind in vier Gruppen einstellbar:
- – 166, 168 und 169
- – 176, 178 und 179
- – 186, 188 und 189
- – 196, 198 und 199
aufgrund
ihrer jeweiligen Befestigung an Platten 156, 157, 158 und 159,
wie in 6 gezeigt. Jede dieser Platten ist an einem Ende
angelenkt und ist an dem anderen Ende mit einem Einstellring verbunden,
wie in 7 gezeigt. Durch eine Drehung der Welle 149 kann
der Einstellring 150 gedreht werden. Durch ihre Verbindung
mit jedem der vier Befestigungsplatten 156, 157, 158 und 159 verursacht
eine Drehung des Rings 150 eine gleichzeitige Einstellung
aller der oben genannten vier Gruppen von Walzen. Auf diese Weise
kann die Maschine für
einen geeigneten Spiralwinkel für
das aufzuwickelnde Rohr eingestellt werden.
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Die
Rohrwickelmaschine 100 kann, wie oben erwähnt, auch
verwendet werden, um ein freistehendes Rohr oberhalb des Modems
oder einem Graben herzustellen. Bei einer Verwendung auf diese Weise muss
der Streifen einen Verriegelungsabschnitt haben, wie denjenigen,
der in 13 gezeigt ist. Das Verriegelungsprofil
der vorangehenden spiralförmigen
Wicklung bildet eine Fläche,
gegen die der Streifen hin eingedrückt werden kann durch die Druckrollen
gegen die Gegenkraft, die durch die Spannung in den benachbarten
Wicklungen des Streifens geschaffen wird.
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den 8 bis 12 und 14 bis 21 gezeigt. 13 zeigt
ein Streifenprofil 212, das bei diesem Ausführungsbeispiel
verwendet wird.
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Die
Rohrwickelmaschine 200, wie sie in 8 gezeigt
ist, ist dazu in der Lage, ein spiralförmiges Rohr durch Führen des
Materialstreifens von einer Position im Inneren des zu bildenden
spiralförmigen
Rohrs in eine Position benachbart zu der vorangehenden Wicklung
des Rohres 212 zu erzeugen, wie dies am deutlichsten in 11 gezeigt
ist (siehe auch 9).
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Die
Rohrwickelmaschine 20 kann entweder ortsfest sein, wobei
das hergestellte spiralförmige Rohr
die Maschine kontinuierlich verlässt
oder kann gegenüber
dem neu gebildeten ortsfesten spiralförmigen Rohr beweglich sein.
Die folgende Beschreibung der Maschine und deren Arbeitsweise basiert auf
dem letztgenannten Vorschlag (einer beweglichen Maschine), die innerhalb
einer Leitung (beispielsweise einer beschädigten Abwasserleitung) arbeitet.
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Es
wird jetzt auf 8 Bezug genommen. Die Rohrwickelmaschine
hat einen Rahmen 220, der sieben über den Umfang beabstandet
angeordnete Führungsrollen 266, 276, 278, 286, 288, 296 und 298 stützt. Die äußeren Flächen dieser
fünf Walzen
bilden eine spiralförmige
Bahn für
den Streifen 212. Eine rückwärtige Ansicht der Maschine 200,
die in 12 dargestellt ist, zeigt die
beabstandete Positionierung dieser Walzen. Ein Paar von Antriebswalzen
sind innerhalb eines Druckkastens 224 befestigt, der im
Inneren des jeweils gebildeten spiralförmigen Rohres montiert ist
(siehe 9). Der Druckkasten 224 ist an dem Rahmen 220 befestigt
und hat zwei gegensinnig rotierende Walzen, die den Streifen 212 in
eine Position benachbart zu der vorangehenden Wicklung des Streifens 212 zwingt,
was die benachbarten Kanten des Streifens 212 veranlasst,
ineinander zu greifen. Da dies ein kontinuierlicher Vorgang ist,
bewirkt es, dass der Streifen 212 in ein kontinuierliches
spiralförmiges
Rohr um die Wickelmaschine 20 gerollt wird, wie dies in 9 gezeigt
ist. Die über den
Umfang beabstandet angeordneten Walzen 266, 276, 278, 286, 288, 296 und 298 stützen die
Maschine 200 gegen das Innere des neu gebildeten spiralförmigen Rohres,
wie in 9 gezeigt.
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Vier
führende
Führungsrollen 301, 302, 303 und 304 sind
an der Vorderseite der Maschine vorgesehen, hauptsächlich zur
Stabilisierung der Maschine, wenn diese in die auszukleidende Leitung
eingebracht wird. Wenn die Maschine 200 verwendet wird, um
ein freistehendes oder in einen Graben zu verlegendes Rohr zu bilden,
sind die Führungsrollen 301, 302, 303 und 304 nicht
erforderlich.
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Hydraulische
Kraft wird der Rohrwickelmaschine 200 über einen Hydraulikschlauch 251 zugeführt, wie
er in 8 gezeigt ist. Der hydraulische Schlauch 251 ist
mit der Maschine 200 unter Verwendung einer hydraulischen
Drehkupplung 252 gekoppelt. Der hydraulische Motor 226 treibt
ein Getriebe 255 an, das wiederum die gegendrehenden Antriebswellen 230 und 231 antreibt.
Diese Antriebswellen sind mit den Walzen in dem Druckkasten 224 verbunden,
um die innere Druckwalze 227 und die äußere Druckwalze 228 anzutreiben.
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Der
Druckkasten 224 ist an dem Rahmen 220 derart befestigt,
dass er eine Einstellung seines Winkels bezüglich des Rahmens 220 erlaubt.
Die Antriebswellen 230 und 231 sind teleskopisch
und haben ein Universalgelenk, das in jedem seiner Enden befestigt
ist, um die genannte Einstellung des Druckkastens 224 zu
ermöglichen.
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Um
eine radiale Einstellung der Walzen 266, 276, 278, 286, 288, 296 und 298 zu
bewirken und es der Maschine 200 so zu erlauben, Rohre
mit unterschiedlichen Durchmessern der Wicklung zu erstellen, sind
zwischen dem Rahmen 220 und den genannten Walzen Paare
von einstellbaren radialen Armen 216F und 216R, 217F und 217R, 218F und 218R und 219F und 219R angeordnet.
Die Anordnung dieser Arme relativ zu dem Rahmen 200 ist
am besten in 14 gezeigt. Der Rahmen 220 besteht aus
einer vorderen Nabe 215F und einer hinteren Nabe 215R,
die über
eine Welle 221 miteinander verbunden sind. Die vordere
Nabe trägt
vier Arme 216F, 217F, 218F und 219F.
Diese Arme sind in der Form von Kolbenstangen, die hydraulisch aus
der Nabe 215F herausgedrückt werden. Die rückwärtige Nabe 215R ist ähnlich konstruiert
wie die Nabe an der vorderen Seite, wie in 14 gezeigt.
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Mit
den distalen Enden der sich radial erstreckenden Arme 216F, 217F, 218F und 219F sind
vordere Anschläge 260F, 270F, 280F bzw. 290F verbunden
(siehe 10). Die Anschläge 260F und 260R tragen
Walzen 266, wie in 14 gezeigt.
Die verbleibenden Anschläge
unterstützen
Kipparme 272F und 272R, 282F und 282R und 292F und 292R.
Diese Kipparme sind verschwenkbar an den jeweiligen Anschlägen befestigt,
wie dies in 10 gezeigt ist (Anschlag 270F und
Anschlag 270R sind in dieser perspektivischen Ansicht deutlich
erkennbar). Walzen 276, 278, 286, 288, 296 und 298 sind
drehbar durch ihre jeweiligen Kipparme getragen, wie es in 10 gezeigt
ist. Schwenkträger 274F und 274R, 284F und 284R und 294F und 294R erlauben
es den jeweiligen Kipparmen sich zu verschwenken und erlauben es
den Walzen daher, dass diese mit einem gewissem Freiheitsgrad stützen, und
es diesen somit ermöglichen,
in Berührung
mit dem zu bildenden Rohr zu bleiben, wie dies in 12 gezeigt
ist.
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Die
Walzen 266, 276, 278, 286, 288, 296 und 298 sind
vorzugsweise in Gruppen von Walzen auf derselben Achse mit Breiten,
die derjenige des zu wickelnden Streifens entsprechen, aufgeteilt.
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Es
wird jetzt auf 15 Bezug genommen. Es ist erkennbar,
dass die vordere Nabe 215F bezüglich der hinteren Nabe 215R geneigt
ist. Infolgedessen sind die Walzen 266, 276, 278, 286, 296 und 298 bezüglich des
Zylinders 221 geneigt. Bei der Verwendung wird der Winkel
so eingestellt, dass die Maschine 200 dem richtigen spiralförmigen Weg
folgt, um der Spirale zu entsprechen, die sich aus einer gegebenen
Streifenbreite und dem Rohrdurchmesser ergibt.
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Es
wird jetzt auf 17 Bezug genommen. Die sich
radial erstreckenden Arme 216, 217, 218 und 219 sind
alle mit dem Kolbenstange 241 über jeweilige Zahnstangen 240 verbunden.
Diese Zahnstangen- und Kolbenverbindung stellt sicher, dass das
Ausmaß jedes
der radial erstreckenden Arme relativ zu dem Kolben gleich ist.
Weiter ist diese Anordnung für
die vordere Nabe 215F und die hintere 215R identisch
mit der Ausnahme, dass die Zahnstange an gegenüberliegenden Naben 215F und 215R gegenüberliegende
Seiten ihrer Kolbenstange 241 ergreifen. Diese Trennung
der Kolbenstange und ihrer entsprechenden Kolben gemeinsam mit der
winkligen Anordnung der Naben 215F und 215R in
Richtung aufeinander, wie in den 14, 15 und 16 gezeigt,
bewirkt eine Konvergenz der vorderen und rückwärtigen Verdickungen 260F und 260R, 270F und 270R, 280F und 280R und 290F und 290R,
da die radialen Armstücke 216F und 216R, 217F und 217R, 218F und 218R und 219F und 219R erstreckt sind.
Die entsprechende Kolbenstangen 241F und 241R sind
mechanisch über
eine Welle 225 verbunden, wie in 8 gezeigt.
Dies stellt sicher, dass die acht sich radial erstreckenden Arm 216F und 216R, 217F und 217R, 218F und 218R und 219F und 219R alle
gleichförmig
sind und alle zu jedem Zeitpunkt den selben Abstand von der entsprechenden
Kolbenstange 241 haben.
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Die
Arme werden durch hydraulischen Druck nach außen getrieben und werden durch
Drehung der die Kolbenstangen 41 antreibenden Zahnstangen 40 nach
innen gezogen. Die Kolbenstangen 41 sind über die
Welle 225 verbunden, die mit einen Ende der Spiralfeder 222 verbunden,
wie dies in 18 gezeigt ist. Das andere Ende
der Spiralfeder 222 ist mit dem Zylinder 221 verbunden.
Während der
Montag des Rahmens 220 wird die Feder 222 vorgespannt,
um sicherzustellen, dass die radialen Arme dann, wenn kein hydraulischer
Druck aufgebracht wird, durch die Federspannung zurückgezogen
werden.
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Der
Versatz zwischen der vorderen Nabe 215 und der hinteren
Nabe 215 kann durch eine Drehung der Zylinderverbindung 223 geändert werden, wie
in 18 gezeigt. Unterschiedliche Winkel werden für Streifenprofile
unterschiedlicher Breite erforderlich sein. Wenn der Winkel einmal
für eine
bestimmte Streifenbreite eingestellt ist, kann die Rohrwinkelmaschine 200 für einen
Bereich von Rohrdurchmessern verwendet werden. Wenn die sich radial
erstreckenden Arme sich gleichförmig
nach außen
bewegen, variiert der Winkel der Walzen 266, 276, 278, 286, 288, 296 und 298 bezüglich der Längsachse
der Maschine, um, aufgrund der oben beschriebenen Geometrie, dem
Spiralwinkel des zu winkelnden Rohres zu entsprechen. Dies ist in
den 14, 15 und 16 gezeigt.
Dies geschieht automatisch ohne dass der Verwender eingreifen muß.
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Die
Wickelmaschine 200 kann, wie oben erwähnt, auch verwendet werden,
um ein oberhalb des Bodens freistehendes Rohr oder ein Rohr in einem Graben
zu erstellen. Wenn es auf diese Weise verwendet wird, muss der Streifen
einen Verriegelungsabschnitt aufweisen. Das Verriegelungsprofil
der vorgenannten spiralförmigen
Wick lung bildet eine Fläche,
gegen die der Streifen in den Druckrollen gegen die Widerstandskraft,
die durch die Spannung der vorangehenden Wicklungen des Streifens 212 erzeugt wird
(in den 11 und 12 gezeigt),
gedrückt werden
kann.
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Die
vorliegende Erfindung wurde anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
und eines bevorzugten Verfahrens erläutert, um das bessere Verständnis der
Erfindung zu erlauben. Es versteht sich, das vielfältige Abwandlungen
möglich
sind, ohne den Schutzbereich der Erfindung, der sich aus den beiliegenden
Ansprüchen
ergibt, zu verlassen.