WO2003022117A2 - Reinigungswerkzeug für kanäle - Google Patents

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WO2003022117A2
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Franz-Joseph Püttmann
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Tracto-Technik Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto 
    • B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
    • B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
    • B08B9/04—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes
    • B08B9/043—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved by externally powered mechanical linkage, e.g. pushed or drawn through the pipes
    • B08B9/0436—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages using cleaning devices introduced into and moved along the pipes moved by externally powered mechanical linkage, e.g. pushed or drawn through the pipes provided with mechanical cleaning tools, e.g. scrapers, with or without additional fluid jets

Definitions

  • the invention relates to a cleaning tool for channels and a method for cleaning channels and claims the priority of German patent application 101 44 962.3, to which reference is made in terms of content.
  • Above-ground and underground channels which serve to transport media, in particular liquid media, are subject to contamination by deposits on the channel walls after a certain period of use.
  • Water channels in particular, tend to deposit a lot of lime, so that the inside diameter of such a channel decreases sharply over time.
  • the devices described presuppose a homogeneous inner wall of the pipe, since the cleaning tools provided are not suitable for cleaning or passing through extended pipe sections or, for example, pipe sections narrowed by repair sleeves.
  • the cleaning tools in such devices have a certain flexibility, for example in order to be able to overcome constricted pipe sections, this is at the expense of the cleaning effect, since a certain maximum contact pressure is not exceeded.
  • thermal cleaning methods are known, as described in DD 284 616 A5 or rotating devices with brushes, as described in GB 2 159 911 A or in US Pat. No. 4,345,350.
  • One idea of the invention is to insert a new pipe or a new line directly behind a cleaning device into an old sewer. Another idea of the invention is to provide a cleaning device suitable for different channel diameters.
  • Another idea of the invention is to fill the annular gap between the new line and the old sewer with a medium, preferably a mixture of dissolved deposits and water.
  • a rinsing medium is preferably introduced into the channel in the area of the cleaning tool in order to detach contaminants such as incrustations from the channel wall. It is particularly advantageous if the flushing medium is first used to dissolve impurities and then to get into the annular gap between the channel and the line, since the flushing medium can perform a damping and stabilizing function in the annular gap.
  • the method according to the invention can be carried out by first cutting open a channel and inserting a thrust and / or traction drive, as is also used for horizontal drilling, into the cut channel. A drill string can then be inserted into the channel and, after the drill string has been introduced, a cleaning tool can be attached to the drill string. The new line can then be fastened behind the cleaning tool and the rods can be pulled back through the channel, the channel being cleaned and the new line being drawn into the channel.
  • the invention also provides a cleaning tool which is particularly suitable for pulling in a new line while simultaneously cleaning an old sewer.
  • the cleaning tool can have a line adapter for connecting to the line to be drawn in.
  • the cleaning tool preferably has cleaning elements which are movably arranged on the outside of the cleaning tool and can be set to a larger or smaller diameter depending on the diameter of the channel to be cleaned. This can be achieved, for example, with cleaning elements, each of which can be pivoted about a pivot axis between a position lying colinear to the channel or tool axis into a position which allows the cleaning tool to be used even for larger channel diameters.
  • the smallest suitable channel diameter is determined by the tool body with adjacent cleaning elements.
  • the largest channel diameter is determined by the maximum pivoting position of the cleaning elements. This can theoretically be achieved at an angle of 90 ° with respect to the channel or tool axis. However, cleaning positions of 10 ° to 45 ° are preferred.
  • the cleaning elements preferably consist of segment scrapers which are pivotable on an arm about a pin axis on the tool body are arranged and have scraping or scraping elements arranged over the arm length.
  • the cleaning elements can be pressed against the channel wall by spring means or also by pneumatic or hydraulic means.
  • An adjustable configuration is preferred. This allows the diameter of the cleaning tool and / or the contact pressure of the cleaning elements to be adjusted as required.
  • the cleaning tool has nozzles with which a cleaning medium can be introduced into the channel.
  • the nozzles can be oriented counter to the direction of advance in order to allow the cleaning medium to enter the annular gap between the new line and the old sewer.
  • this allows removed contaminants to be removed and, on the other hand, leads to the formation of a damping and stabilizing medium between the new line and the old sewer.
  • the cleaning tool with new line can be e.g. a carriage and a drill string of a horizontal drilling drive are moved through the channel.
  • a coating device can also be provided which lines the channel with cement, for example.
  • Rollers which preferably have a hydraulic or pneumatic drive, can also be provided as cleaning elements of the cleaning tool.
  • the new line also serves as a supply line for the cleaning tool or its nozzles for the cleaning medium.
  • the nozzles can over it can also be used to coat the inner wall of the duct.
  • channel in the sense of the present invention encompasses any type of earth borehole, including rock borehole or underground pipe, as well as underground or above-ground pipeline, which can be expanded, destroyed, cut open or cleaned using an appropriate tool.
  • line in the sense of the present invention encompasses any type of long body, in particular pipeline or cable lines.
  • FIG. 1 shows a cleaning tool according to the invention in a side view
  • FIG. 2 shows a section through the axis of the cleaning tool of FIG. 1.
  • Fig. 3 shows a section along the line III - III and
  • Fig. 4 shows a section along the line IV - IV.
  • the cleaning tool 1 has a body 10 with a nozzle ring 20 and cleaning elements in the form of segment scrapers 30.
  • the segment scraper 30 is pivotally arranged on the body 10, in which the foot 35 of the segment scraper, which has a through-bore, is arranged in a pin carrier 50 fixed to the body and is pivotably fixed in the pin carrier by means of a pin 60.
  • the segment scraper 30 is mounted on a spring 70 which ensures a constant contact pressure against the inner wall of the channel.
  • nozzles 90 with cleaning supply medium or water.
  • the line has an adapter 100 for a new line 110, so that the nozzles can also be supplied with cleaning medium via the new line.
  • the cleaning medium can also be provided under pressure.
  • An adapter 120 for attaching a pull / push rod or rope is arranged in the front area of the tool.
  • further nozzles are provided for removing part of the deposit in the inner wall of the channel and are oriented in the direction of the advance.
  • channels with inhomogeneous diameters such as in the area of sockets and repair points or with pipe inlets / outlets, can be effectively cleaned.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Reinigungswerkzeug (1) zum Reinigen von Kanälen, mit einem Leitungsadapter zum Einziehen von Leitungen.

Description

"Reinigungswerkzeug für Kanäle"
Die Erfindung betrifft ein Reinigungswerkzeug für Kanäle und ein Verfahren zum Reinigen von Kanälen und nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung 101 44 962.3 in Anspruch, auf die inhaltlich Bezug genommen wird.
Oberirdische und unterirdische Kanäle, die zum Transport von Medien, insbesondere flüssigen Medien dienen, unterliegen nach einem gewissen Nut- zungszeitraum der Verschmutzung durch Ablagerungen an den Kanalwandungen. Insbesondere Wasserkanäle tendieren zu einer starken Kalkablagerung, so daß sich der Innendurchmesser eines solchen Kanals mit der Zeit stark verringert.
Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Reinigungs- und Spülvorrichtungen zur Reinigung von derart verschmutzten Kanälen bekannt. So sind in der DE 36 00 210 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen eines Rohres beschrieben. Bei einer relativ komplizierten Ausgestaltung wird die innere Rohrwandung mit einer Sandstrahlvorrichtung gereinigt. Zum Entfernen von groben Verschmutzungen sieht die Offenlegungsschrift eine Kratzeinrichtung vor, die mit Hilfe eines Drahtseils an einem Führungsrahmen durch das Rohr gezogen wird. Die beschriebene Kratzeinrichtung besteht aus einer elastischen Metallplatte, die in Rückwärtsrichtung konkav ausgebildet ist und an der inneren Rohrwandung anliegt. Eine andere Kratzeinrichtung ist in der US-Patentschrift 4 271 556 beschrieben. In der genannten US-Patentschrift sind mehrere tellerartige Kratzelemente hintereinander angeordnet, um Ablagerungen verschiedener Größe von der Kanalinnenwandung lösen zu können. Die Funktion der tellerartigen Kratzelemente wird dabei durch rotierende Messer ergänzt. Eine weitere Vorrichtung mit tellerartigen Kratzelementen ist in der GB 2 141 201 A beschrieben. Die beschriebenen Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, daß sie, wie die DE 36 00 210 A1 und die GB 2 141 201 A für Rohre mit wechselndem Innendurchmesser und unterschiedlichem Ablagerungsdurchmesser wenig geeignet sind oder wie die US-Patentschrift 4 271 556 eine aufwendige Kon- struktion erfordern. In allen Fällen setzen die beschriebenen Vorrichtungen eine homogen verlaufende Rohrinnenwandung voraus, da die vorgesehenen Reinigungswerkzeuge nicht geeignet sind, erweiterte Rohrabschnitte oder beispielsweise durch Reparaturmuffen verengte Rohrabschnitte zu reinigen oder zu passieren. Soweit bei solchen Vorrichtungen die Reini- gungswerkzeuge eine gewisse Flexibilität aufweisen, um beispielsweise verengte Rohrabschnitte überwinden zu können, geht dies zu Lasten der Reinigungswirkung, da eine bestimmte Maximalanpreßkraft dabei nicht überschritten wird.
Darüber hinaus sind thermische Reinigungsverfahren bekannt, wie in der DD 284 616 A5 oder Bürsten aufweisende rotierende Vorrichtungen wie in der GB 2 159 911 A oder in der US-Patentschrift 4 345 350 beschrieben.
Im Stand der Technik ist es außerdem bekannt, Rohre oder Leitungen in Alt- kanäle einzuziehen, ohne letztere zu zerstören. Hierzu ist es bekannt, entweder Rohre mit geringerem Durchmesser als der des Altrohres bzw. Altkanals zu verwenden, wobei jedoch ein Ringspalt zwischen dem Alt- und dem Neurohr verbleibt. Daneben ist es bekannt, Rohre zu verwenden, die einen größeren Außendurchmesser aufweisen als der Innendurchmesser des Alt- rohres. Um ein solches Rohr in den Altkanal einzuziehen, wird dessen Durchmesser während des Einziehens thermisch reduziert. Bei einem anderen Verfahren wird ein solches Rohr mit größerem Durchmesser so weit verformt, daß es sich trotz des größeren Durchmessers in die Altleitung einziehen läßt. In allen Fällen wird jedoch das Altrohr zunächst gereinigt, bevor das Neurohr in einem zweiten Schritt eingebracht wird. Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine verbesserte Reinigungsvorrichtung zu schaffen. Des weiteren liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Einziehen von Neurohren oder -lei- tungen in Altkanäle zu schaffen.
Das Problem der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ein Gedanke der Erfindung besteht darin, ein Neurohr oder eine neue Leitung unmittelbar hinter einer Reinigungsvorrichtung in einen Altkanal einzubringen. Ein weiterer Gedanke der Erfindung besteht darin, eine für unterschiedliche Kanaldurchmesser geeignete Reinigungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Ein weiterer Gedanke der Erfindung besteht darin, den Ringspalt zwischen Neuleitung und Altkanal mit einem Medium, vorzugsweise einem Gemisch aus gelösten Ablagerungen und Wasser, auszufüllen.
Besonders vorteilhaft ist es, das erfindungsgemäße Verfahren zum Einziehen von Neurohren oder Leitungen mit dem erfindungsgemäßen Reinigungswerkzeug durchzuführen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise ein Spülmedium im Bereich des Reinigungswerkzeugs in den Kanal eingeleitet, um Verunreinigungen wie Inkrustierungen von der Kanalwandung zu lösen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Spülmedium zunächst verwendet wird, um Verunreinigungen zu lösen, um dann in den Ringspalt zwischen Kanal und Leitung zu gelangen, da das Spülmedium in dem Ringspalt eine Dämp- fungs- und Stabilisierungsfunktion ausüben kann. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ausgeführt werden, indem zunächst ein Kanal aufgeschnitten und ein Schub- und/oder Zugantrieb, wie er auch zum Horizontalbohren verwendet wird, in den aufgeschnittenen Kanal eingesetzt wird. Dann kann ein Bohrgestänge in den Kanal eingebracht und nach dem Einbringen des Bohrgestänges ein Reinigungswerkzeug an dem Gestänge befestigt werden. Hinter dem Reinigungswerkzeug kann dann die Neuleitung befestigt und das Gestänge durch den Kanal zurückgezogen werden, wobei der Kanal gereinigt und die Neuleitung in den Kanal eingezogen wird.
Die Erfindung stellt auch ein für das Einziehen einer Neuleitung bei gleichzeitigem Reinigen eines Altkanals besonders geeignetes Reinigungswerkzeug zur Verfügung. Das Reinigungswerkzeug kann einen Leitungsadapter zum Verbinden mit der einzuziehenden Leitung aufweisen. Vorzugsweise besitzt das Reinigungswerkzeug Reinigungselemente, die bewegbar an der Außenseite des Reinigungswerkzeuges angeordnet sind und sich je nach Durchmesser des zu reinigenden Kanals auf einen größeren oder kleineren Durchmesser einstellen lassen. Dies läßt sich beispielsweise mit Reinigungselementen erreichen, die jeweils um eine Schwenkachse zwischen einer kolinear zur Kanal- bzw. Werkzeugachse liegenden Stellung in eine Stellung schwenkbar sind, die es erlaubt, das Reinigungswerkzeug auch für größere Kanaldurchmesser einzusetzen. Der kleinste geeignete Kanaldurchmesser ist durch den Werkzeugkorpus mit anliegenden Reinigungselementen bestimmt. Der größte Kanaldurchmesser ist durch die maximale Ausschwenkposition der Reinigungselemente festgelegt. Dies läßt sich theoretisch bei einem Winkel von 90° in bezug auf die Kanal- bzw. Werkzeugachse erreichen. Bevorzugt sind aber Reinigungsstellungen von 10° bis 45°.
Die Reinigungselemente bestehen vorzugsweise aus Segmentschabern, die auf einem Arm um eine Bolzenachse schwenkbar an dem Werkzeugkorpus angeordnet sind und über die Armlänge angeordnete Schabe- oder Kratzelemente aufweisen.
Die Reinigungselemente können durch Federmittel oder auch durch pneu- matische oder hydraulische Mittel gegen die Kanalwandung gedrückt werden. Bevorzugt ist dabei eine verstellbare Ausgestaltung. Dies erlaubt es, den Durchmesser des Reinigungswerkzeugs und/oder den Anpreßdruck der Reinigungselemente den Bedürfnissen entsprechend einzustellen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Reinigungswerkzeug Düsen aufweist, mit denen ein Reinigungsmedium in den Kanal eingebracht werden kann. Die Düsen können entgegen der Vortriebsrichtung ausgerichtet sein, um einen Eintritt des Reinigungsmediums in den Ringspalt zwischen Neuleitung und Altkanal zu ermöglichen. Dies erlaubt einerseits den Abtransport von abgelösten Verunreinigungen und führt andererseits zur Ausbildung eines Dämpfungs- und Stabilisierungsmediums zwischen der Neuleitung und dem Altkanal.
Das Reinigungswerkzeug mit Neuleitung kann mit Hilfe z.B. einer Lafette und eines Gestängestrangs eines Horizontalbohrantriebs durch den Kanal bewegt werden.
Darüber hinaus kann auch eine Beschichtungsvorrichtung vorgesehen sein, die den Kanal beispielsweise mit Zement auskleidet.
Als Reinigungselemente des Reinigungswerkzeugs können auch Rollen vorgesehen sein, die vorzugsweise einen hydraulischen oder pneumatischen Antrieb aufweisen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient die Neuleitung gleichzeitig als Versorgungsleitung für das Reinigungswerkzeug bzw. dessen Düsen für das Reinigungsmedium. Die Düsen können darüber hinaus auch zur Beschichtung der Innenwandung des Kanals eingesetzt werden.
Der Begriff "Kanal" im Sinne der vorliegenden Erfindung erfaßt jede Art von Erdbohrung einschließlich Felsbohrung oder Erdleitung sowie unterirdischer oder oberirdischer Rohrleitung, die sich durch Einsatz eines entsprechenden Werkzeugs aufweiten, zerstören, aufschneiden oder reinigen läßt. Der Begriff "Leitung" im Sinne der vorliegenden Erfindung erfaßt jede Art von Langkörpern, insbesondere Rohrleitung oder Kabelleitungen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Reinigungswerkzeug in der Seitenansicht;
Fig. 2 einen Schnitt durch die Achse des Reinigungswerkzeug der Fig. 1 ;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III - III und
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV - IV.
Das Reinigungswerkzeug 1 weist einen Korpus 10 mit einem Düsenring 20 und Reinigungselementen in Form von Segmentschabern 30 auf. Die Segmentschaber 30 sind schwenkbar an dem Korpus 10 angeordnet, in den der eine Durchgangsbohrung aufweisende Fuß 35 des Segmentschabers in einem an dem Korpus fixierten Zapfenträger 50 angeordnet und mittels eines Zapfens 60 schwenkbar in dem Zapfenträger fixiert ist. An seinem in Bezug auf den Zapfenträger distalen Ende ist der Segmentschaber 30 auf einer Feder 70 gelagert, die einen konstanten Anpreßdruck an die Kanalinnenwandung gewährleistet. Über eine Leitung 80 werden Düsen 90 mit Reini- gungsmedium oder Wasser versorgt. Die Leitung weist einen Adapter 100 für eine Neuleitung 110 auf, so daß die Versorgung der Düsen mit Reinigungsmedium auch über die Neuleitung erfolgen kann. Das Reinigungsmedium kann auch Druckbeaufschlagt bereitgestellt werden.
Im vorderen Bereich des Werkzeugs ist ein Adapter 120 zum Befestigen eines Zug-/Schubgestänges oder Seils angeordnet.
Beim Vortrieb des Reinigungswerkzeugs durch den Altkanal werden die In- krustrierungen und Ablagerungen durch den Segmentschaber wirkungsvoll entfernt. Das aus den Düsen heraustretende Wasser unterstützt diesen Prozeß und schwemmt die Verschmutzungen in den Ringspalt zwischen Altkanal und Neuleitung. In diesem Ringspalt dient das Wasser mit den Verschmutzungen dann als Dämpfungsmedium.
Bei einer anderen Ausführungsform sind weitere Düsen zum Abtragen eines Teils der Ablagerung in der Kanalinnenwandung vorgesehen und in Richtung des Vortriebs ausgerichtet.
Mit den beschrieben Reinigungswerkzeugen lassen sich insbesondere Kanäle mit inhomogenen Durchmessern, wie beispielsweise im Bereich von Muffen und Reparaturstellen bzw. mit Rohrzu-/Abführungen, wirkungsvoll reinigen.

Claims

Patentansprüche
1. Reinigungswerkzeug zum Reinigen von Kanälen, gekennzeichnet durch einen Leitungsadapter zum Einziehen von Leitungen.
2. Reinigungswerkzeug mit Reinigungselementen zum Reinigen von Kanälen, gekennzeichnet durch verschiebbare oder verschwenkbare Reinigungselemente (30).
3. Reinigungswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungselemente (30) in einer Ebene, die die Kanalachse schneidet, verschwenkbar oder verfahrbar an der Außenseite des Werkzeugs angeordnet sind und sich je nach dem Durchmesser des zu reinigenden Kanals auf einen größeren oder kleineren Durch- messer einstellen lassen.
4. Reinigungswerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungselemente (30) jeweils um eine Schwenkachse zwischen einer colinear zur Kanal- bzw. Werkzeugachse liegenden Stellung und einer Stellung schwenkbar gelagert sind, bei der ein Winkel > 0° zwischen dem Reinigungselement und der Kanal- bzw. Werkzeugachse aufgespannt wird.
5. Reinigungswerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungselemente als um einen an dem Werkzeug (1) angeordneten Bolzen schwenkbar angeordneten Schaber (30) ausgebildet sind, welche an dem in bezug auf die Schwenkachse distalen Ende Kratzelemente besitzen.
6. Reinigungswerkzeug nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, welche eine Ausschwenkkraft auf die Reinigungselemente ausübt.
7. Reinigungswerkzeug nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Federelement (70) zum Ausüben der Ausschwenkkraft.
8. Reinigungswerkzeug nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine hydraulische oder pneumatische Hubeinrichtung zum Ausüben der Aus- schwenkkraft.
9. Reinigungswerkzeug zum Reinigen von Kanälen nach einem der vorher- gehenden Vorrichtungsansprüche, gekennzeichnet durch Düsen (90) für ein Reinigungsmedium.
10. Reinigungswerkzeug zum Reinigen von Kanälen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (90) in bezug auf die Vortriebs- richtung vor den Reinigungselementen angeordnet und/oder entgegen der Vortriebsrichtung ausgerichtet sind.
1 1. System zum Reinigen eines Kanals bei gleichzeitigem Einzug einer Neuleitung mit einem Reinigungswerkzeug mit Düsen, dadurch ge- kennzeichnet, daß den Düsen (90) ein Reinigungs-, Spül- oder Be- schichtungsmedium über die Neuleitung (110) zugeführt wird.
12. System zum Reinigen eines Kanals nach Anspruch 11 mit einer Vorrichtung mit einem Schub-/Zugantrieb, einem Schub-/Zuggestänge.
13. System zum Reinigen eines Kanals nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungselemente als profilierte Rotationskörper ausgebildet sind.
14. System nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen hydraulischen oder pneumatischen Antrieb der Rotationswerkzeuge.
15. Verfahren zum Einziehen einer hinter einem Werkzeug angeordneten Leitung in einen verschmutzten Altkanal, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (1 ) als Reinigungswerkzeug ausgebildet ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Reinigungswerkzeugs (1 ) ein Spülmedium in den Kanal eingeleitet wird, um Verunreinigungen zu lösen.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Medium in den Ringspalt zwischen Kanal und Leitung (80) eingeleitet wird.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche mit folgenden Schritten:
• Aufschneiden eines Kanals
• Einsetzen eines Schub- und/oder Zugantriebs
• Einbringen eines Schub-Zugmittels in den Kanal mit Hilfe des Antriebs • Verbinden eines Reinigungswerkzeugs mit dem eingezogenen
Gestänge
• Zurückziehen des Gestänges durch den Kanal.
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