CH684898A5

CH684898A5 - Verfahren zum Einsetzen eines neuen Rohres in einen bestehenden Leitungsabschnitt.

Info

Publication number: CH684898A5
Application number: CH3508/89A
Authority: CH
Inventors: Campbell H Jun Steketee
Original assignee: Nu Pipe Inc
Priority date: 1988-09-26
Filing date: 1989-09-26
Publication date: 1995-01-31
Also published as: AU4449696A; AU636118B2; DE3932106A1; AT401558B; FR2637042B1; GR890100612A; SE9203742D0; DE3932106C2; NO180504B; IT1232246B; GB2223559B; NO893801L; KR900005115A; GB2260181B; AU4172889A; IT8948403A0; RU2052705C1; GB2223559A; SE8903126D0; GB9225414D0

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Einsetzen eines neuen Rohres in einen bestehenden Leitungsabschnitt. Die erfindungsge-mässen Verfahren sind in den Ansprüchen definiert.

Verschiedene Verfahren und Vorrichtungen wurden vorgeschlagen für die Reparatur von Untergrundleitungen, wie Abwasserleitungen und dergleichen, wobei die bestehenden Leitungen an ihrer Stelle unter Grund verbleiben, bei welchen eine biegsame Membran oder ein Futter aus Kunststoff in den bestehenden Leitungsabschnitt eingeführt wird oder ein neues Kunststoffrohr in die bestehende Leitung eingeführt wird.

In einem bekannten Verfahren werden Leitungen mit einem biegsamen Kunststoff, wie Polyäthylen, ausgekleidet. Gemäss diesem Verfahren wird die Auskleidung durch Zugangsöffnungen in Abständen entlang der Leitung angepasst, was das Verfahren teuer gestaltet.

Gemäss einem anderen Verfahren (U.S. Patente No. 3 927 164 und No. 4 064 211 ) wird ein biegsamer Schlauch von innen nach aussen gekehrt, wenn er aufgeblasen und von einem Ende des Abschnittes her in einem Leitungsabschnitt geblasen wird. Dieses Verfahren ist kostspielig, weil es besondere Vorrichtungen, teures Erhitzen und teure Materialien erfordert.

Die oben erwähnten Verfahren und die meisten anderen verwenden eine biegsame oder halbbiegsame Auskleidung, welche nicht befähigt ist, einem merklichen äusseren hydrostatischen oder Erddruck zu widerstehen. So kann die bestehende Leitung nicht richtig repariert werden, da, wenn ein Teil davon abgebrochen ist, die Auskleidung möglicherweise durch den äusseren Druck jeglicher Höhe kollabieren kann, wie z.B. Drucke, welche etwa 2 kg/ cm2 (4 psi) übersteigen.

Sowohl Thomas et al. (U.S. Patent No. 4 394 202) wie Harper et al. (U.S. Patent No. 2 794 758) offenbaren ebenfalls Verfahren zum Einsetzen biegsamer Schläuche in eine bestehende Leitung als Auskleidungsmembran für diese Leitung. Thomas beschreibt ein Verfahren zur Befestigung des biegsamen Schlauches an die bestehende Leitung unter Verwendung eines ausdehnbaren kurzen Abschnittes von mit Klebstoff beschichtetem starkem Kunststoff. Sowohl das Thomas- wie das Harper-Verfah-ren weisen denselben Nachteil auf wie bereits oben inbezug auf andere bekannte Verfahren erwähnt, welche biegsames Memrbranmaterial verwenden, indem ihnen die notwendigen Umfangsfestigkeit fehlt, um dem äusseren Erd- und hydraulischen Druck zu widerstehen.

Andere haben vorgeschlagen, einen starken Schlauch in die zu reparierende bestehende Leitung einzuführen. Beispielsweise wird in der veröffentlichten britschen Anmeldung No. 2 084 686 ein überdimensionierter, runder, steifer Kunststoffschlauch abgeflacht oder auf andere Weise an der Arbeitsstelle querschnitt reduziert und dann kalt und steif durch eine grosse Ausgrabung an einem Mannsloch angesetzt. Nach Einführung wird der Kunststoffschlauch expandiert unter Anwendung von Wärme und innerem Druck. Der Kunststoffschlauch ist dann gegen die bestehende Leitung hin expandiert.

Gemäss dem britischen Patent No. 1 580 438 wird eine bestehende Untergrundleitung mit einem Kunststoff-Auskleidungsschlauch ausgekleidet, welcher aus einem Kunststoffmaterial, wie Polyäthylen oder Polypropylen hergestellt ist, welches eine plastische Erinnerung besitzt. Der Auskleidungsschlauch wird in einer nicht-runden (im Querschnitt) «U »-Gestalt hergestellt, um in das Innere der bestehenden Leitung zu passen, dann in seiner nicht-runden Gestalt in die bestehende Leitung eingesetzt und dann gegen die bestehende Leitung unter Wärme und Druck zu einem runden Zustand expandiert.

Die veröffentlichte EP-Patentanmeldung 0 000 576 schlägt vor, einen halbstarken Kunststoffschlaucheinsatz in ein bestehendes Rohr einzuführen. Der haibstarke Kunststoffschlauch weist eine genügende Umfangfestigkeit auf, um die ganzen oder mindestens einen Teil der äusseren Drucke, welche bereits zur Einwirkung gelangen können, zu überstehen.

Ausserdem offenbaren die veröffentlichte britische Patentanmeldung No. 2 018 384 A, veröffentlicht am 17. Oktober 1979, und das britische Patent No. 1 039 836, veröffentlicht am 24. August 1966, das Konzept des Durchführens eines wandernden Balles durch eine biegsame Rohrauskleidung innerhalb einer bestehenden Leitung unter Flüssigkeitsdruck, um die Auskleidung gegen die inneren Wände der bestehenden Leitung zu expandieren und die Auskleidung mit einem auf der Auskleidung befindlichen Klebstoff an die Leitung zu binden. Solche Vorveröffentlichungen berücksichtigen jedoch den Bedarf an Hitze, um ein gefaltetes, normalerweise starkes thermoplastisches Rohr biegsam zu gestalten und ein solches Rohr zu entfalten, zu runden und gegen die Wände einer bestehenden Leitung zu expandieren und das Rohr anschliessend zu kühlen, so dass es im expandierten Zustand härtet, nicht. Auch berücksichtigen sie die Notwendigkeit, ein steifes, gefaltetes Rohr vor dem Ball zu erhitzen und biegsam zu gestalten, indem ein Teil der erhitzten Druckflüssigkeit hinter dem Ball vor-beifliessen gelassen wird, nicht. Solche Vorveröffentlichungen berücksichtigen auch nicht die Regulierung der Laufgeschwindigkeit des Balls durch das sich entfaltende neue Rohr, um sicherzustellen, dass die richtige Erhitzung und Biegsamgestaltung des neuen Rohres vor dem Ball erfolgt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es die oben genannten Schwierigkeiten, welche bei der Durchführung der bekannten Verfahren angetroffen wurde, zu beheben. Dies gelang mit Hilfe der in den Ansprüchen 1, 14, 18, 19 und 20 definierten Verfahren und deren besonderen Ausführungsformen, wie sie in den abhängigen Ansprüchen definiert sind.

Die Erfindung ermöglicht die Lösung der Probleme im Zusammenhang mit (1) der Haltung von thermoplastischen Rohren von besonders grossen Durchmessern und langen Abschnitten in einem erhitzten und biegbaren Zustand während ihres Einsetzens in Untergrundleitungsabschnitte und insbe5

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sondere solchen Leitungsabschnitten, welche stehendes Wasser und andere Fluide, die das thermoplastische Rohr während des Einführungsverfahren kühlen können, enthalten; (2) der Entfernung von stehenden oder fliessenden Fluiden, welche innerhalb einer bestehenden Leitung gefunden werden, und die Verhütung des Eindringens weiterer Fluide in die bestehene Leitung; (3) das Runden und Aufweiten (im folgenden auch Expandieren genannt) des thermoplastischen Rohres aus seinem gefalteten Zustand nach Einsatz, so dass das neue Rohr glatt und dicht in die inneren Wände in der bestehenden Leitung hineinpasst ohne Einschiuss von Gasblasen oder Flüssigkeiten zwischen dem bestehenden und dem neuen Rohr und ohne Faltenbildung an Unregelmässigkeiten im bestehenden Rohr zu bewirken; (4) Lösung der Längsspannungen im neuen Rohr nachdem es erhitzt und gegen die Wände der bestehenden Leitungen expandiert wurde, um Spannungsbrüche zu verhindern, insbesondere wo Löcher in das neue Rohr geschnitten wurden für den Anschluss eines seitlichen Servicerohrs; (5) Verbindung eines neuen Rohres innerhalb eines bestehenden Hauptleitungsabschnitts und eines neuen Rohres innerhalb einer bestehenden Serviceleitung, welche die Hauptleitung schneidet; (6) rasche und durchgehende Erhitzung einer Spule des gefalteten thermoplastischen Rohres für die Einführung an eine Arbeitsstelle, um es biegsam zu machen zwecks Abspulung und Einführung in eine Leitung und Aufrechterhalten der hohen Temperatur und Biegsamkeit des Rohres, nachdem dieses abgespult ist und während es in lange Abschnitte von Untergrundleitungen eingeführt wird; und (7) reparieren verhältnismässig kurzer Abschnitte einer langen Untergrundleitung, welche von einer Zutrittsöffnung entfernt liegen.

Die Kennzeichen und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser ersichtlich aus der folgenden Spezialbeschreibung, welche unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erfolgt.

In den beiliegenden Zeichnungen stellt

Fig. 1 schematisch einen bestehenden Untergrundleitungsabschnitt und das Verfahren zum Einsetzen eines neuen steifen thermoplastischen Rohres in den Leitungsabschnitt unter Verwendung eines Wärmespeicherschlauches,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen kurzen Abschnitt der bestehenden Leitung aus Fig. 1, welche das neue thermoplastische Rohr gerundet und expandiert innerhalb der Leitung und im Wärmespeicherschlauch in Stellung zeigt,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die bestehende Leitung von Fig. 3, entlang der Linie 3-3 von Fig. 1, vor der Expansion des neuen Rohres innerhalb des Wärmespeicherschlauches,

Fig. 4 einen Schnitt ähnlich Fig. 3 aber nachdem das neue Rohr gerundet und expandiert wurde, um den Wärmespeicherschlauch gegen die innere Wand des bestehenden Leitungsabschnittes zu zwingen, um eine Dichtung zwischen dem neu installierten Rohr und dem bestehenden Leitungsabschnitt zu bilden,

Fig. 5 schematisch das Verfahren unter Verwendung eines wandernden Pfropfens in einem gefalteten thermoplastischen Rohr innerhalb eines Leitungsabschnitts, um das Rohr zunehmend zu runden und zu expandieren gegen die innere Wand des bestehenden Leitungsabschnittes, einschliesslich der Verwendung von Dampf unter Druck hinter dem Pfropfen, um diesen durch das Rohr zu stossen, und die Verwendung eines Bremskabels, um die Wandergeschwindigkeit des Pfropfens durch das Rohr zu regulieren,

Fig. 6 schematisch den Spannungsabbau eines frisch installierten, gerundeten und expandierten thermoplastischen Rohres innerhalb eines bestehenden Untergrundleitungsabschnitts,

Fig. 7, 8 und 9 schematisch und progressiv ein Verfahren zur Verbindung eines neuen thermoplastischen Rohres, welches in einem bestehenden Hauptleitungsabschnitt installiert ist, und eines neuen thermoplastischen Rohres, welches in einer bestehenden Serviceleitung installiert ist,

Fig. 10 einen schematischen Schnitt durch ein Dichtungsgerät zur Durchführung des Verfahrens aus den Fig. 7 bis 9,

Fig. 11 eine schematische Ansicht eines Schneidwerkzeuges zur Durchführung des Verfahrens der Fig. 7 bis 9,

Fig. 12 einen schematischen Aufriss einer tragbaren Kombination von Spulenhalter und Spule, wie sie im Verfahren verwendet werden kann,

Fig. 13 ein schematischer Seitenaufriss der Kombination aus Fig. 12,

Fig. 14 einen schematischen seitlichen Aufriss eines Dampfzeltes zur Verwendung im Zusammenhang mit der Spulenhalter-Kombination aus den Fig. 12 und 13,

Fig. 15 einen schematischen Seitenaufriss einer Spule mit einer besonderen Achse, welche eine innere Dampfkammer zur Verwendung bei der wirksamen Erhitzung einer Spule aus gefaltetem thermoplastischem Rohr während des Abspulens und der Einführung und während der Einführung des Rohres in einen bestehenden Leitungsabschnitt,

Fig. 16 einen schematischen Aufriss eines Abschnittes vom gefalteten neuen Rohr mit einer auf der ganzen Länge aufblasbaren Blase im Inneren und einem angeschlossenen Luftschlauch zur Verwendung in einem Verfahren zum Reparieren kurzer Abschnitte bestehender Leitungen,

Fig. 17 eine schematische Ansicht ähnlich Fig. 16, aber umfassend einen Wärmespeicherschlauch, welcher die Kombination von Fig. 16 umgibt zur Verwendung zur Durchführung eines Verfahrens zum Reparieren kurzer Abschnitte bestehender Leitungen, dar.

Gemäss Fig. 1 erstreckt sich ein bestehender Untergrundleitungsabschnitt 10 zwischen Mannlöchern 12, 13, welche Zugang zur Leitung vom Niveau der Umgebung aus ermöglichen. Ein wärmehaltendes Glied 16 erstreckt sich von einem Luftgebläse 18 bei einem Rohrende 19 abwärts durch das Mannloch 12, längs durch die bestehende Leitung 10 und aufwärts durch das Mannloçh 13 zu einem geschlossenen oder hinreichend verengten entgegengesetzten Ende 20.

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Ein Abschnitt von steifem thermoplastischem Rohr 22, jedoch in erhitztem, biegbarem und gefaltetem Zustand, wird in den bestehenden Leitungsabschnitt durch das Rohr 16 gezogen, und zwar mittels eines Zugkabels 30, das mit einer Kabel-wintsch in der Umgebung des Mannlochs 13 verbunden ist. Der gefaltete Zustand des thermoplastischen Rohres 22 ist in Fig. 3 dargestellt im Innern der Leitung 10 und des wärmehaltenden Gliedes 16. Das thermoplastische Rohr 22 ist in seinem gerundeten und expandierten Zustand in Fig. 4 dargestellt. In typischer Weise wird das Rohr 22 beheizt und flexibel gemacht für die Einführung in die Leitung, indem eine Spule 24 von gefaltetem Rohr im Innern eines Gehäuses 25 auf einem Fahrzeug 26 beheizt wird.

Das wärmehaltende Glied 16 ist eine dünne, flexible, rohrförmige Membran, weiche aus irgendeinem Werkstoff hergestellt werden kann, das stark faltbar, luft- und wasserdicht ist und das fähig ist, lebendigem Dampf mit hohen Temperaturen bis zu etwa 120°C (250°F) und wesentlichen Innendrücken zu widerstehen. Als geeignete Membrane für diesen Zweck wurde ein nylonverstärktes Polyäthylen gefunden mit einer Dicke von 0,152 mm (6 mils), obwohl zweifellos auch andere geeignete Werkstoffe genügen würden, mit Dicken im Bereich von ca. 0,07-0,3 mm (3 bis 20 mils).

Das wärmehaltende Rohr dient mindestens sechs wichtigen Zwecken. Erstens erleichtert es das Beheizen und Warmhalten des gefalteten thermoplastischen Rohres nach dessen Einführung in die zu rekonstruierende Leitung. Zweitens verhindert es, dass Wasser und andere Fluide in der bestehenden Leitung das thermoplastische Rohr berühren und abkühlen können, wobei effizientes Heizen des Rohres gefördert und Wärmeverluste des letzteren verhindert werden. Drittens hindert das wärmehaltende Rohr Dampf oder andere heisse Fluide, welche zur Beheizung des Kunststoffrohres gebraucht werden daran, aufwärts durch die Zufuhrrohre oder durch Bruchstellen der bestehenden Leitung zu entweichen. Viertens verhindert das wärmehaltende Rohr, dass bestehende oder anschliessende Rohre durch Dampf beschädigt werden. Fünftens kann das wärmehaltende Rohr ummantelt werden von einer oder mehreren Schichten eines zusammendrückbaren Abdicht-Werkstoffes; dadurch kann bei der Rundung und Expandierung des thermoplastischen Rohres zwecks Anpressung des wärmehaltenden Rohres gegen die Wandung der bestehenden Leitung eine durchgehende Abdichtung längs der wiederhergestellten Rohrleitung zwischen der bestehenden Leitung und dem neuen thermoplastischen Rohr erreicht werden. Sechstens kann, wo Kühlmittel in der bestehenden Leitung befindlich sind oder in diese fliessen, das wärmehaltende Rohr unter Druck gesetzt und unter genügendem Druck gehalten werden, so dass Fluide aus einer solchen Leitung herausgedrückt und andere Fluide am Eintritt gehindert werden.

Das Verfahren, ein neues Rohr einzusetzen, unter Verwendung eines wärmehaltenden Gliedes ist wie folgt:

Zuerst wird das wärmehaltende Glied durch einen Teil der bestehenden Leitung von einem Mannloch 12 zum nächsten Mannloch 13 gezogen, mit etwas Zusatzlänge am Glied 16, welche sich von jedem Ende der zu rekonstruierende Leitung aus erstreckt. Der Durchmesser des Gliedes ist vorzugsweise mindestens so gross oder grösser als der Innendurchmesser der bestehenden Leitung.

Wenn sich das Glied 16 längs der Gesamtlänge der Leitung 10 erstreckt, so wird sein Ende 19 zeitweilig mit dem Gebläse 18 verbunden, und Luft wird durch das Glied geblasen, um es aufzuweiten. Ist es aufgeweitet, so wird das gefaltete Rohr 22 heiss und biegbar durch das wärmehaltende Glied gezogen mittels der Wintsch 28 und des Kabels 30.

Befindet sich das gefaltete Rohr 22 an seinem Platz innerhalb des wärmehaltenden Gliedes, wie es in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist, so wird ein heisses Fluid, vorzugsweise Dampf, ins Ende 19 des Gliedes eingebracht, während sein gegenüberliegendes Ende 20 geschlossen oder verengt wird. Wenn es nötig ist, Fluide aus der bestehenden Leitung zu entfernen oder am Eintritt in die letztere zu hindern, so wird Dampf oder ein Gemisch aus Dampf und Luft in das wärmehaltende Glied injiziert und zwar in einer genügenden volumenmässigen Menge, um genügend Druck im Glied aufrecht zu erhalten, damit solche (unerwünschte) Fluide daraus entfernt oder am Eintritt gehindert werden. Verwendet man Dampf, so wird ein mit einer (nicht dargestellten) Dampfquelle verbundener Dampfschlauch an das Ende 19 des Gliedes angeschlossen und das andere Ende 20 kann dicht verschlossen werden. Der Dampf strömt zwangsweise abwärts durch die Länge des Rohres an der Aussenseite des gefalteten Rohres 22 und dann zurück in entgegengesetzter Richtung durch das Glied, aber im Innern des gefalteten Rohres 22. Alternativ ist es auch möglich, den Dampf zuerst in ein Ende des gefalteten Rohres 22 einzuleiten und ihn dann in entgegengesetzter Richtung ausserhalb des (gefalteten) Rohres 22 aber im Innern des wärmehaltenden Gliedes 16 zurückzuführen. Eine andere Alternative besteht darin, das Glied am Ende 20 zu verengen aber dem heissen Fluid zu erlauben, aus diesem letzteren (verengten) Ende auszutreten, während zusätzliches heisses Fluid im Innern sowohl des Gliedes wie auch des Kunststoffrohres beim Ende 19 zugeführt wird. Jedes Durchleiten von Dampf bewirkt rasche und wirkungsvolle interne und externe Erhitzung des Rohres 22 auf seiner gesamten Länge.

Ist das thermoplastische Rohr 22 im Innern des wärmehaltenden Gliedes 16 in heissem, flexiblen Zustand, so wird das erstere gerundet und expandiert in einer von verschiedenen Weisen, wie sie weiter oben bei früheren entsprechenden Anwendungen beschrieben wurden, oder in einer anderen Weise, welche für die vorliegende Anwendung beschrieben werden wird. Wenn das wärmehaltende Glied mit einer Ummantelung von zusammendrückbarem Dichtungsmaterial versehen ist, so wird eine durchgehende Dichtung zwischen der Innenwand der bestehenden Leitung und der Aussenwand des gerundeten und expandierten Rohres 22 gebildet.

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Vefahren und Vorrichtung zum fortschreitenden Runden und Weiten von thermoplastischem Rohr im Innern einer bestehenden Leitung

Fig. 5 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum progressiven Runden und Erweitern des aufgefalteten thermoplastischen Rohres 22 im Innern des bestehenden Leitungsabschnitts 10, nachdem das Rohr in gefaltetem Zustand in die Leitung gebracht wurde. Der Zweck des Verfahrens besteht in der Rundung und Aufweitung des aufgefalteten Kunststoffrohres 22 progressiv vom einen zum anderen Ende des Leitungsabschnittes, derart, dass jegliche Fluide, die in der bestehenden Leitung sein können, daraus entfernt werden bevor das Kunststoffrohr entfaltet bzw. abgewickelt wird, damit sie nicht im Laufe des Rundungs- und Aufweitungsvorganges in Blasenform gefangen werden zwischen dem Kunststoffrohr und der bestehenden Leitung. Das Verfahren zum progressiven Runden und Aufweiten hilft auch, das neue Rohr mit einer glatten Innenwandung zu versehen, wenn es trotz möglichen Unregelmässigkeiten in der bestehenden Leitung gerundet wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens schliesst ein durchschiebbares Endteil 32, auch als Schiebepfropfen bezeichnet, ein, dessen Abmessungen so sind, dass es in einen gerundeten Endbereich 33 des aufgefalteten thermoplastischen Rohres 22 eingebracht werden kann. Ein solches Endteil weist einen Durchlass 34 auf, in welchem eine Eintrittsröhre 35 aufgenommen ist, an welche ein Zufuhrrohr 36 für Dampf oder ein anderes heisses Fluid angeschlossen ist, die ihrerseits mit einer entfernt liegenden (nicht dargestellten) Quelle eines solchen heissen Fluids verbunden ist. Durch den Durchlass 34 des Endteils 32 kann auch ein dünnes Kabel 42 frei gleiten, für einen Zweck, der noch zu beschreiben ist. Ein gleitender Ball oder Pfropfen 40 ist so bemessen und ausgebildet, dass er durch das gefaltete Kunststoffrohr geschoben werden kann, wobei er dieses während seiner Verschiebung entfaltet bzw. entwickelt, rundet und aufweitet. Der Pfropfen 40 ist vorzugsweise ein aufblasbarer Gummibail bzw. eine Blase mit (äusserli-chen) länglichen Ausnehmungen, durch welche von hinten eingeleiteter heisser Dampf oder anderes heisses Fluid in gewissen Mengen am Ball vorbeiströmen kann und dabei in das davorliegende aufgefaltete Rohr eintreten und dieses dadurch vorheizen kann, damit es genügend flexibel wird, um sich gleich zu entfalten, wenn sich der Ball nähert.

Der Pfropfen 40 kann entweder durch den Druck des Fluids von hinten oder durch ein (nicht dargestelltes) Zugkabel, das an der Vorderfläche des Balls befestigt ist, verschoben werden. Im in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Pfropfen 40 durch unter Druck stehendes Fluid vorgetrieben, welches durch das Endteil 32 wirkt. Der Pfropfen 40 bewirkt einen genügend hohen auswärts auf die Wandungen des sich entfaltenden Kunststoffrohres 22 gerichteten Druck, um diese, wenn sie erhitzt und flexibel sind, dicht an die (inneren) Wandungen der bestehenden Leitung zu drücken, mittels des von hinten durch das Fluid ausgeübten Druckes.

Trotzdem weist der sich verschiebende Pfropfen 40, der als aufblasbarer Gummiball ausgebildet ist, genügend Flexibilität auf, um während seiner Verschiebung in der bestehenden Leitung vorhandene Unregelmässigkeiten auszugleichen. Der Ball mit seiner mit nutenförmigen Ausnehmungen versehenen Aussenfläche ist so bemessen, dass der Durchfluss des heissen Fluids, von dem er von hinten beaufschlagt wird, soweit gehemmt wird, dass der Ball durch das Rohr vorgetrieben wird. Dennoch erlaubt der Ball einer genügenden Menge dieser Druckflüssigkeit, über seine mit den nutenförmigen Ausnehmungen versehene Aussenfläche und in das aufgefaltete Kunststoffrohr an der Ball-Vorder-seite zu strömen, um den vor dem Ball liegenden Bereich des Kunststoffrohres zu erhitzen und es dem Ball zu ermöglichen, seine Rundungs- und Expansionswirkung auszuüben.

Eine Schleppfläche des Balls 40 weist ein an ihr befestigtes Schubkabel 42 auf. Das Kabel 42 wird durch die Öffnung 34 des Endteils 32 zu einer Schubwintsch oder einem anderen geeigneten Schubmechanismus 44 geführt, um die Geschwindigkeit des Balls zu steuern und die Verschiebung des Balls durch das Rohr anzuzeigen.

Bei der Durchführung des Verfahrens wird das aufgefaltete Rohr in voller Länge längs der zu reparierenden Leitung 10 eingebracht, gemäss einer der Methoden, die bei diesem oder früheren Anwendungen beschrieben wurden. Anschliessend wird der Endbereich 33 des Rohres 22 erhitzt und gerundet, so dass der sich verschiebende Ball 40 mit dem daran befestigten Schubkabel 42 in ein solches Ende eingeführt werden kann. Nach dem Einführen des Balls 40 wird das Endteil 32 in den Endbereich 33 des Rohres 22 eingeschoben, um diesen Endbereich zu verschliessen.

Als nächstes wird Heizfluid, zum Beispiel heisser Dampf, unter Druck durch das Rohr 36 und den Durchlass 34 des Endteils 32 in den gerundeten Endbereich des Rohres 22 injiziert. Während der anfänglichen Injektion des heissen Druckfluids wird der verschiebbare Ball 40 durch das Kabel 42 zurückgehalten, um seine Vorwärtsbewegung zu verhindern. Dies gibt dem Dampf die Möglichkeit, das Kunststoffrohr 22 sowohl hinter als auch vor dem Ball gründlich zu erhitzen als Vorbereitung für die gesteuerte Bewegung des Balls durch das Rohr.

Wenn das Rohr 22 genügend erhitzt ist, so wird dem Ball 40 erlaubt, mit einer gesteuerten Geschwindigkeit durch das gefaltete Rohr vorzudringen und es dabei progressiv zu runden und aufzuweiten. Der Pfropfen 40 bewegt sich unter der Druckkraft des Druckfluids, das von hinten drückt oder auch durch eine Zugkraft eines nicht dargestellten Zugkabels, welches an der Vorderseite des Balls befestigt ist. In beiden Fällen wird der Druck hinter dem Ball 40 aufrechterhalten, um das Rohr 22 in aufgeweitetem Zustand zu halten, bis es abgekühlt ist, besonders wenn das Rohr 22 in aufgefaltetem Zustand hergestellt worden ist, so dass es die Neigung hat, in diesen Zustand zurückzukehren, wenn es erhitzt und flexibel ist. Dieser Druck hinter dem Bail kann erhalten bleiben, nachdem die volle Länge des Rohres aufgeweitet wurde, indem man

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durch den Endteil 32 ein unter Druck stehendes Kühlfluid einbringt. Das Fortschreiten des beweglichen Balls 40 durch das Rohr 22 wird gesteuert und angezeigt durch das Schubkabel 42.

Bei dem beschriebenen Verfahren wird jegliches Wasser oder anderes Fluid, das sich im Innern der bestehenden Leitung 10 befindet, vor dem (sich verschiebenden) Ball aus der Leitung 10 entfernt. Die entstehenden ausgeweiteten Innenflächen des Kunststoffrohres 22 sind glatt und eben (bzw. nicht zerknittert).

Verfahren und Vorrichtung zum Vermindern von Längsspannungen in einem zuvor eingebauten thermoplastischen Rohr

Fig. 6 stellt ein Verfahren dar, um Längsspannungen in einem zuvor eingebauten thermoplastischen Rohr 22 im Innern einer bestehenden Leitung 10 zu verhindern, welche über Mannlöcher 12, 13 unterhalb des Umgebungsniveaus 14 erreichbar ist. Längsspannungen entwickeln sich häufig im Rohr 22 während seinem Einbau, wenn das aufgefaltete Rohr von ca. 21 °C (70°F) auf ca. 104°C (220°F) für seinen Einbau erhitzt, gerundet, gegen die Wandung der bestehenden Leitung aufgeweitet und dann an Ort gekühlt wird. Typische thermoplastische Rohre, welche für solche Einrichtungen gebraucht werden, verlängern sich um ca. 138 mm (5, 4 Zoll) pro 30 m (100 Fuss) infolge ihrer thermischen Ausdehnung. Wenn ein solches Rohr gerundet und aufgeweitet wird, wird es physikalisch in die bestehende Leitung geschlossen, insbesondere bei den Verbindungsstellen zwischen den Endbereichen der Leitung. Darauffolgende Abkühlung des thermoplastischen Rohres bewirkt Kräfte, durch welche sich das Rohr zusammenzieht und somit Längsspannungen entstehen. Solche Spannungen können so stark sein, dass das Rohr springen, reis-sen oder brechen kann, besonders an Stellen, an welchen Löcher für Anschlussrohre geschnitten werden.

Entsprechend dem vorliegenden Verfahren kann eine Verminderung solcher Längsspannungen erreicht werden, in dem Segmente des vorher gerundeten und aufgeweiteten Kunststoffrohres progressiv wieder erhitzt werden, während angrenzende Bereiche des Kunststoffrohres in kaltem Zustand gehalten werden. Die Wiedererhitzung genügt, um das erhitzte Segment zu piastifizieren, so dass physikalische Kontraktion der benachbarten kühlen Rohrbereiche durch physikalische Dehnung des erhitzten Segmentes eintritt.

Dieses Verfahren der Spannungsverminderung oder Spannungsvernichtung wird gemäss Fig. 6 wie folgt durchgeführt: Zwei dehnbare oder aufblasbare verschiebbare Pfropfen 46, 48 sind mittels eines fesselnden Verbindungsteiles wie eines Trassees 50 miteinander verbunden, wobei zwischen ihnen ein fester bestimmter Zwischenraum 52 liegt. Die sich verschiebenden Pfropfen werden in das vorher aufgeweitete Kunststoffrohr 22 gezogen durch geeignete Mittel, wie das Zugkabel 54, das mit einer (nicht dargestellten) Wintsch im Bereich des Mannlochs 13 verbunden ist.

Ein Dampfschlauch 56 ist am hinteren Pfropfen 48 befestigt und erstreckt sich durch ihn hindurch, um Dampf in den Zwischenraum 52 zwischen den Pfropfen 46 und 48 zu injizieren. Eine Dampfquelle (die nicht dargestellt ist), ist im Bereich des Mannloches 12 vorgesehen. Dampf wird unter Druck von der Dampfquelle durch den Dampfschlauch 56 und den hinteren Pfropfen 48 in den Zwischenraum 52 eingeblasen, um diesen zu erhitzten, wobei das aufgeweitete Rohr im Bereich dieses Zwischenraumes erhitzt und dadurch plastisch oder flexibel wird.

Ein Wasserschlauch 58 ist ebenfalls mit dem hinteren Pfropfen 48 verbunden, so dass dessen Düse einen gleichbleibenden Fluss von Kühlwasser in den Raum 60 hinter dem hinteren Pfropfen 48 einspritzt. Dieser Raum 60 wird mit unter geeignetem Druck stehendem Wasser gefüllt, so dass jedes erhitzte Kunststoffrohr, welches exponiert wird, während sich der Pfropfen langsam fortbewegt (in Fig. 6 nach rechts) in rundem Zustand gehalten wird, während es sich abkühlt. Während dieses Prozesses und bei der Verschiebung der Pfropfen 46, 48 durch das gerundete Kunststoffrohr 22 wird der Druck im beheizten Zwischenraum 52 zwischen den Pfropfen etwas höher gehalten als der Druck im Raum 60 hinter dem hinteren Pfropfen, um zu gewährleisten, dass im Zwischenraum 52 keine Kühlung erfolgt. Das Ausmass der Verschiebung der Pfropfen durch das Rohr muss genügend klein sein, um eine durchgehende Erhitzung und Plastifi-zierung von jedem Segment des Kunststoffrohres zu erlauben, bevor dieses wieder gekühlt wird.

Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden eines neuen thermoplastischen Rohres im Innern einer Hauptleitung und eines kreuzenden neuen thermoplastischen Rohres im Innern einer Service- bzw. Bedienungsleitung

Die Fig. 7, 8 und 9 stellen ein Verfahren dar, um ein neu eingesetztes thermoplastisches Rohr 22 im Innern einer Hauptleitung und ein neu eingesetztes thermoplastisches Rohr 22a im Innern einer kreuzenden Serviceleitung 10a zu verbinden.

Gemäss Fig. 7 wird das Hauptrohr 22 in eine bestehende Hauptleitung 10, wie ein Hauptkanal, eingesetzt, mittels eines Verfahrens wie es für diese und frühere Anwendungen beschrieben worden ist. Das Servicerohr 22a für die bestehende Serviceleitung 10a wird ebenfalls gemäss einem der oben beschriebenen Verfahren für diese oder verwandte Anwendungen eingesetzt. Im allgemeinen beinhalten solche Verfahren das Lokalisieren der verbindenden Serviceleitung 22a, das Zugänglichmachen der Serviceleitung durch ihre Abdeckung bei einer Serviceöffnung 62 im Abstand von der Abzweigstelle von der Hauptleitung 10, und das Einschieben einer aufgefalteten Länge von erhitztem und flexiblem Rohr 22a in die Serviceleitung 10a, oder anders, den Einsatz eines solchen Rohres, bis sein unteres Ende das neue Hauptrohr 22 erreicht oder in dessen Bereich gelangt bei der bestehenden Mündungsstelle der Serviceleitung mit der Hauptleitung. Das aufgefaltete Servicerohr 22a wird dann gerundet und expandiert gegen die Innenwand der

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bestehenden Serviceleitung gemäss dem üblichen Verfahren, welches für verwandte Anwendungen beschrieben worden ist.

Dann wird gemäss Fig. 8 ein besonderes Stopfwerkzeug 64, das ein aufblasbares Element 66 aufweist, abwärts durch das gerundete Kunststoff-Ser-vicerohr 22a geschoben von der Zugangsöffnung 62, bis dieses Stopfwerkzeug so nahe wie möglich beim Endteil des Servicerohres 22a und dessen Mündungsstelle in das Hauptrohr 22 ist. Das aufblasbare Element 66 des Stopfwerkzeuges wird aufgeblasen, um das Stopfwerkzeug am Ort der Abzweigstelle zu verankern. Das Stopfwerkzeug enthält ein Dichtungsmaterial im Innern einer zylinderförmigen Patrone und Mittel, um das Dichtungsmaterial unter Druck aus der Patrone in Zwischen-und Hohlräume zwischen dem Ende des Servicerohres 22a und der angrenzenden Wandung des Hauptrohres 22 zu injizieren. Das Dichtungsmaterial kann ein beliebiges chemisches Dichtungsmaterial, vorzugsweise des schäumenden oder expandierenden Typs und wasseraktiviert sein, wie das Dichtungsmaterial No. 202 oder No. 220, hergestellt durch die Firma 3M-Company. Dieses Material wird in alle Sprünge, Verbindungsteile oder ringförmige Räume gedrückt, um die neu eingebauten Kunststoffrohre 22 und 22a bei ihrer Verzweigungsstelle gegeneinander abzudichten. Nachdem das Dichtungsmaterial abgebunden hat, wird das Stopfwerkzeug durch die Zugangsöffnung 62 aus dem Servicerohr 22a zurückgezogen.

Dann wird gemäss Fig. 9 ein Bohrwerkzeug 68 durch die Zugangsöffnung 62 abwärts durch das Servicerohr 22 geschoben bis zur abgedichteten (bzw. verschlossenen) Abzweigstelle vom Hauptrohr 22. Das Bohrwerkzeug wird verwendet, um ein volles Loch durch das Dichtungsmaterial und die Wandung des Rohres 22 zu schneiden und dabei eine Flüssigkeitsverbindung vom Servicerohr 22a zum Hauptrohr 22 herzustellen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 10 und 11, die das Stopfwerkzeug 64 und das Bohrwerkzeug 68 schematisch darstellen, werden diese genauer beschrieben.

Das Stopfwerkzeug 64 weist ein röhrenförmiges Gehäuse 72 aus Metall oder aus einem anderen steifen Material auf, das sich an seinem hinteren Ende befindet und dessen Durchmesser etwa halb so gross ist wie der Durchmesser der Serviceleitung 22a. Ein aufschraubbarer Deckel 73 ver-schliesst das ihr gegenüberliegende obere bzw. hintere Ende des Gehäuses 72. Der Deckel 73 weist eine durchgehende Öffnung auf, durch welche sich eine Austrittstülle 74 eines zylindrischen Behälter 75 erstreckt, der im Innern des Gehäuses 72 befindlich ist. Der Behälter 75 ist entfernbar und enthält Dichtungs- oder Vergussmaterial, das für den Abdichtungsvorgang verwendet wird.

Das aufblasbare Element 66 ist eine röhrenförmige Gummimanschette, die dicht am Äusseren des Gehäuses 72 anliegt, wenn sie nicht aufgeblasen ist, und welche auf der Innenwandung des Servicerohres 22 aufliegt und an dieser angreift, wenn sie aufgeblasen ist. Der Behälter 75 weist einen Stopfen 76 auf, der sich anfänglich an seinem hinteren

Ende befindet, der unter Druck eines Fluides vorwärtsgeschoben wird, um Dichtungs- oder Vergussmaterial 74 in die zu dichtenden Räume abzugeben.

Ein Luftschlauch 78, dessen eines Ende mit dem Innern des aufblasbaren Endes und dessen anderes Ende mit einer in einem gewissen Abstand in der Umgebung der Zugangsöffnung 62 angeordneten Druckluftquelle verbunden ist, bläst das Element 66 auf bzw. dient zum Aufblasen desselben. Ein anderer Schlauch 80 ist verbunden mit der Luftquelle oder mit einer Quelle von Wasser oder einem anderen unter Druck stehenden Fluid (nicht dargestellt) und mit dem Innern des Behälters 75 hinter dem Stopfen 76, um diesen vorwärts durch den Behälter zu schieben, damit das Dichtungsmaterial durch die Tülle 74 ausgestossen wird.

Das Bohr- bzw. Schneidwerkzeug 68 der Fig. 11 weist einen wasserdichten Motor 82 mit kleinem Durchmesser auf, der mittels hydraulischem Fluid, Luft oder Strom betrieben werden kann. Ein ringförmiges drehbares Scheideblatt 84 mit Sägezähnen ist auf einer Antriebswelle 83 des Motors befestigt und dreht sich, wenn der Motor betrieben wird. Ein starker, verhältnismässig unflexibler Schlauch 86 ist mit einem Ende 87 am Motor 82 angeschlossen. Der Schlauch führt vom Motor durch das Servicerohr 22a zur Zugangsöffnung 62. Er wird verwendet, um das Schneidwerkzeug in das Servicerohr und bis zu dessen Mündungsstelle im Hauptrohr zu schieben. Er wird ebenfalls gebraucht, um das Schneideblatt 84 während des Schneidevorganges zu halten und zu positionieren. Im Innern dieses Positionierungsschlauches 86 verlaufen Kraftleitungen, welche je nach Bedarf entweder als Schläuche oder Drähte 88, 89 ausgebildet sind und Kraft von einer entfernten (nicht dargestellten) Kraftquelle zum Motor 82 leiten.

Verbesserungen für das Heizen von Spulen von aufgefaltetem thermoplastischem Rohr zur Einführung in bestehende Leitungen

In typischer Weise wird das steife thermoplastische Rohr in aufgefalteter Form aufgespult während es im Laufe des Fabrikationsvorganges flexibel ist und es wird abgespult während des Einführungsvorganges. Dieses Entfernen (von dem Spulenkörper) erfordert, dass die Spule in einem Behälter auf eine hohe Temperatur gebracht wird. Weil viele Lagen des Rohres auf der Spule von darüberliegenden Lagen bedeckt sind, und weil das gesamte aufgewickelte Rohr von aussen im Behälter erhitzt wird, muss der Heizvorgang so lange dauern, bis alle Lagen genügend erhitzt und flexibel werden, damit sie bei der Einführung abgespult werden können. Die im folgenden beschriebenen Mittel und Methoden sind vorgesehen, um die Erhitzung einer Spule eines solchen Rohres zu beschleunigen und um das Rohr in beheiztem flexiblem Zustand zu halten während des Abspulens und anschliessend während seiner Einführung in einen bestehenden unterirdischen Leistungsabschnitt. Das Verfahren und die Mittel ermöglichen es, das Rohr in lange Abschnitte der Leitung einzuschieben, während es auf seiner ganzen Länge erhitzt und flexibel bleibt.

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Gemäss den Fig. 12 und 13 ist ein gewichtsmäs-sig leichter und preisgünstiger tragbarer Ständer 90 dafür vorgesehen, eine Spule 92 aufzunehmen. Die Spule 92 weist einen mittigen zylindrischen Träger 94 auf, auf welchem ein (nicht dargestellter) Vorrat an thermoplastischem Rohr in gefaltetem, flexiblem Zustand aufgewunden und bis zum Gebrauch aufbewahrt werden kann. Der Ständer weist eine ebene metallische Grundplatte 96 auf mit einander gegenüberliegenden aufrechtstehenden Rahmenteilen 97. Diese Rahmenteile 97 sind röhrenförmig und nehmen teleskopartig verlängerbare Arme 98 auf, die an ihren oberen Enden Wiegen 99 zur Aufnahme der Achse 100 von Spulen (bzw. Spulenkörpern) aufweisen. Die Achse 100 erstreckt sich durch den Träger 94 der Spule 92, um die letztere auf dem Ständer zu tragen. Die verlängerbaren Arme 98 können ausgefahren bzw. zurückgeschoben werden aus dem bzw. in die Rahmenteile 97 in einstellbare Stellungen mit Hilfe einer kleinen (nicht dargestellten) Hebevorrichtung oder durch fluidbetä-tigte Hydraulikzylinder, welche im Innern der Rahmenteile 97 vorgesehen werden können. Fixierstifte 91, welche sich in indexierte Öffnungen in den Rahmenteilen 97 und den Armen 98 erstrecken können, dienen zum Festhalten der Arme in den eingestellten Positionen. Somit können die Arme 98 die Spule 92 heben und senken in ihrer Auflagerung. Beim Heben der Spule vom Niveau der Grundplatte 96 kann dieser erlaubt werden, sich zu drehen, wodurch es möglich wird, aufgefaltetes bzw. aufgewickeltes thermoplastisches Rohr von der Spule abzuwickeln.

Fig. 14 zeigt eine Dampf-Zelt-Umhüllung 101 zum Aufnehmen und Aufbewahren der Vorrichtung, bestehend aus dem Ständer bzw. Träger und der Spule, wie sie unter Bezugnahme auf die Fig. 12 und 13 beschrieben worden sind, oder vergleichbarer Vorrichtungen. Das Dampf-Zelt ist eine Umhüllung, welche zur Aufnahme von heissem Dampf zum Erhitzen der umhüllten Spule 92 mit thermoplastischem Rohr dient, um das letztere flexibel zu machen für seine Einschiebung in eine bestehende Leitung. Das Dampf-Zelt wird aus nylonverstärktem Vinyl, Segeltuch oder anderen ähnlichen Werkstoffen hergestellt, die leicht, flexibel und luftdicht sind und fähig sind, den hohen Temperaturen des Dampfes zu widerstehen.

Die Dampf-Zelt-Umhüllung wird mit Öffnungen angefertigt, die nötig sind, um sie um eine Spule und deren Ständer anzuordnen und neues, thermoplastisches Rohr zwecks Einführung (in eine bestehende Leitung) aus ihr abzuziehen. Das Zelt muss ausserdem mit einer Zufuhröffnung für Frischdampf verbunden sein. Die Öffnungen sind mit Reissverschlüssen versehen, wie es mit Bezug auf die Rohreintrittsöffnung 103 dargestellt ist, oder weisen andere geeignete Schliessvorrichtungen auf, welche so gesichert werden können, dass der eingeleitete Dampf mit minimaler Leckage im Zelt verbleibt.

Gemäss Fig. 15 weist die Spule 92 (bzw. der Spulenkörper) zur Aufnahme von Wicklungen eines aufgefalteten bzw. aufgewickelten thermoplastischen Rohres 22 den vorher beschriebenen Träger 94 auf. Der Träger enthält eine innere Dampfkammer 102, die eine drehbare Verbindungsstelle an ihrem Ende aufweist, um die Kammer über einem Dampfschlauch 108 mit einer Dampfquelle 106 zu verbinden. Ein Durchlass 110 erstreckt sich von der Kammer 102 zu einer Oberflächenanschlussstelle des Trägers 94 und zu einem kurzen Abschnitt eines flexible Dampfschlauches 114. Das freie Ende des Schlauches 114 ist verbunden mit dem gerundeten führenden Ende 116 einer Länge (bzw. eines Längenabschnittes) von aufgefaltetem thermoplastischen Rohr im Zustand, wie es aus dem Fabrikationsvorgang kommt, heiss, flexibel und bereit, aufgespult zu werden. Während also das Rohr 22 aufgespult wird, bleibt sein führendes Ende 116 mit der Dampfkammer 102 verbunden und kann somit über die drehbare Verbindung 104 mit der Dampfquelle verbunden sein.

Wenn das aufgespulte und aufgefaltete Rohr 22 bereit ist, in eine bestehende unterirdische Leitung eingesetzt zu werden, so wird die Spule an die Arbeitsstelle verbracht und über den Dampfschlauch 108 mit der Dampfquelle 106 verbunden. Während dies stattfindet, wird Dampf in die inneren Passagen der Spule des gefalteten Rohres aus der Dampfkammer 102 und dem flexiblen Schlauch 114 zugeführt, um das aufgespulte Rohr 22 über seine ganze Länge zu heizen und flexibel zu machen in rascher und wirkungsvoller Weise. Die Injektion von Dampf und damit die Aufheizung von aufgespultem Rohr 22 wird fortgesetzt, wenn das Rohr vom Träger 94 abgewickelt und in die unterirdische Leitung eingeschlossen wird. Sogar wenn das Rohr 22 gezogen, geschoben oder anderweitig durch eine im grossen Abstand von der Spule 94 befindliche Untergrundleitung bewegt wird, wird es stetig mit Frischdampf nachgefüllt. Es bleibt daher während des ganzen Installationsvorganges flexibel.

Das oben beschriebene Verfahren des Injizierens von heissem Dampf in aufgespultes und gefaltetes thermoplastisches Rohr bewirkt: (1) dass aufgespultes Rohr hinreichend erhitzt wird, bevor man versucht, es von der Spule zu entfernen; (2) eine Beschleunigung der Beheizung der aufgespulten und gefalteten Rohre; (3) dass gefaltetes Rohr nach der Entfernung von der Spule und während des Einführens in eine bestehende unterirdische Leitung beheizt wird; und (4) ergibt es die folgenden bedeutenden Vorteile, dass (1) alle Lagen des aufgewickelten Rohres hinreichend beheizt worden sind, bevor man den Versuch macht, sie von der Spule zu entfernen; (2) die Beheizung des aufgespulten und gefalteten Rohres beschleunigt wird; (3) das gefaltete Rohr nach dem Abzug von der Spule und während des Einführens in eine bestehende unterirdische Leitung beheizt werden kann; und ergibt (4) ein lückenlos (d.h. vollständig) weiches faltbares Rohr während des Installationsvorganges. Dieser letzte Vorteil schützt das wärmehaltende Rohr, falls gebraucht, vermindert die Kräfte zum Ziehen des Rohres durch bestehende Leitungen und erlaubt es, längere Durchzüge durch Leitungen zu machen. Natürlich ermöglicht ein solcher Heizvorgang, dass das thermoplastische Rohr durch Mannlöcher oder um Kurven in Rohrleitungen gezogen werden kann, wo das Rohr Richtungsänderungen der bestehenden Leitung folgen muss.

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Verfahren und Vorrichtung zum Reparieren kurzer Teilstücke bestehender Untergrundleitungen von entfernten Zugangsöffnunaen aus

In den Fig. 16 und 17 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reparieren kurzer Teilstücke langer bestehender Leitungen unter Verwendung des oben beschriebenen thermoplastischen Rohres 22 illustriert. Das Verfahren ist nützlich zur Durchführung von örtlichen Reparaturen in einer bestehenden Leitung, in welcher das zu reparierende Teilstück verhältnismässig kurz ist im Vergleich zur Gesamtlänge der Leitung. Das Verfahren kann jedoch auch zum Reparieren von Teilstücken von fast jeder gewünschten Länge verwendet werden.

Zuerst wird ein Abschnitt eines gefalteten thermoplastischen Rohres 22 in der Länge entsprechend der Länge des zu reparierenden Teilstückes der Leitung von der Vorratsspule oder einer anderen Quelle des thermoplastischen Rohres abgeschnitten. Der Abschnitt 22 wird erwärmt und biegbar gemacht und anschliessend in einer der zuvor beschriebenen Arten von dieser oder verwandten Anmeldungen gerundet. Wenn das Rohr 22 gerundet ist, wird eine in der ganzen Länge aufblasbare Blase 120 in das Innere des Rohres verbracht. Das Rohr 22 wird sodann wieder erhitzt und wieder gefaltet mit der darin befindlichen entleerten Blase.

Ein Abschnitt des wärmehaltenden Gliedes bzw. Schlauches 16a, welcher länger ist als die Kombination von Blase und Rohr, wird beschafft und die Blasen-Rohr-Kombination in das wärmehaltende Glied verbracht, wie in Fig. 17 dargestellt. Das wärmehaltende Glied wird an seinem vorderen Ende 122 geschlossen und ein Zugkabel 124 an dieses Ende befestigt.

Ein Luftschlauch 126 wird an das Innere der aufblasbaren Blase 120 am hinteren Ende des wärmehaltenden Gliedes angeschlossen. Ein Dampfschlauch 130 wird in das hintere Ende des wärmehaltenden Gliedes eingeführt, und das hintere Ende 128 des Schlauches wird geschlossen und um die Luft- und Dampfschläuche befestigt.

Dampf wird sodann in das wärmehaltenden Glied durch den Dampfschlauch 130 eingeführt, wodurch das thermoplastische Rohr 22 innen erhitzt wird und weich und biegbar gemacht wird. In diesem Zeitpunkt wird die ganze Kombination, einschliesslich des wärmehaltenden Gliedes in die bestehende Leitung und zu dem zu reparierenden Teilstück der Leitung gezogen unter Verwendung des Zugkabels 124, welches von einem flussab-wärts liegenden Mannsloch oder einer anderen Zugangsöffnung (nicht dargestellt) her gezogen wird.

An der Reparaturstelle in der Leitung wird wiederum Dampf in das wärmehaltende Glied durch den Dampfschlauch 130 gepumpt, um das thermoplastische Rohr 22 im Innern wieder zu erhitzen und biegbar und weich zu gestalten. Wenn das Kunststoffrohr genügend heiss und biegbar ist, wird die Blase 120 im Innern des Rohres 22 mit Luft durch den Luftschlauch 126 von einer entfernten Quelle an einer Zugangsöffnung (nicht dargestellt) aufgeblasen. Das Aufblasen der Blase rundet und expandiert das Rohr 22, wodurch es dicht gegen die inneren Wände des zu reparierenden Teilstückes der bestehenden Leitung geformt wird. Der Dampfzu-fluss wird sodann abgestellt, und das gerundete und expandierte Rohr 22 wird abkühlen gelassen, während die Blase aufgeblasen bleibt, um weiterhin inneren Druck auf das Rohr 22 auszuüben.

Wenn das Rohr 22 abgekühlt und in seiner gerundeten Form gehärtet ist, ist es fest am Ort innerhalb der bestehenden Leitung verankert. Wenn daher das Zugkabel 124 gezogen wird, reisst es das Ende 122 von dem wärmehaltenden Glied. Wenn der Dampfschlauch 130 gezogen wird, reisst er das gegenüberliegende Ende 128 von dem wärmehaltenden Glied. Die aufblasbare Blase wird entleert und von dem gerundeten Rohr 22 abgezogen, indem man am Luftschlauch 126 zieht. Der Rest des wärmehaltenden Gliedes bleibt am Ort, eingepresst zwischen den äusseren Wänden des expandierten Rohres 22 und den inneren Wänden des reparierten Leitungsabschnittes, wodurch eine Dichtung zwischen dem Rohr und der Leitung gebildet wird. Falls erwünscht, kann das wärmehaltende Glied mit einem Dichtungsmaterial beschichtet sein, um eine wasserdichte Abdichtung am reparierten Rohrteilstück zu ergeben.

Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten Rohrabschnittes zur Verstärkung eines bestehenden Rohrabschnittes

Das gefaltete, steife, thermoplastische Rohr 22, welches zuvor beschrieben wurde, kann auch verwendet werden, um bestehende Rohre zu verstärken durch Bildung eines neuen zusammengesetzten Rohres mit dem bestehenden Rohr. Das zusammengesetzte Rohr weist eine grössere Widerstandskraft gegen äussere und innere Kräfte auf als die ursprünglich vorhandene Leitung oder das thermoplastische Rohr allein.

Um diese Eigenschaft zu erzielen, wird das gefaltete thermoplastische Rohr im Innern der vorhandenen Leitung erhitzt und expandiert. Das thermoplastische Rohr wird so ausgewählt, dass sein normaler gerundeter äusserer Durchmesser etwas kleiner ist als der innere Durchmesser der zu verstärkenden bestehenden Leitung. Mit dem innerhalb des zu verstärkenden Abschnittes der Leitung eingesetzten Rohr wird das Rohr gerundet und expandiert. Das neue Rohr wird eng gegen die inneren Wände der bestehenden Leitung expandiert, so dass es genau in diese Leitung passt. Als Resultat entsteht ein zusammengesetztes Rohr, welches die äussere bestehende Leitung und das innere thermoplastische Rohr enthält. Die strukturelle Fähigkeit des thermoplastischen Rohres, zerschlagenden Belastungen, wie Erdbelastungen, überlagerten Lasten usw. zu widerstehen, wird wesentlich erhöht infolge der durch das bestehende Rohr gelieferten Seiten-wandunterstützung. Ausserdem ist die strukturelle Fähigkeit des zusammengesetzten Rohres, sowohl äusseren wie inneren Kräften zu widerstehen, stark erhöht, weil die beiden Rohre als eine strukturelle Einheit funktionieren.

Die Bedeutung der vorstehenden Feststellung liegt darin, dass das thermoplastische Rohr zur

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Verstärkung einer bestehenden Leitung verwendet werden kann, wo die bestehende Leitung strukturell nicht genügen könnte oder wo Dämme, Gebäude oder andere überlagerte Belastungen aufgesetzt wurden, für welche die bestehende Leitung nicht vorgesehen war, oder wo eine bestehende Leitung, die zuvor als Falleitung vorgesehen war, in eine Druckleitung umgewandelt wird.

Die vorstehende Feststellung ist auch wichtig, weil sie die Verwendung eines verhältnismässig dünnwandigen thermoplastischen Rohres zur Erhöhung der wirksamen Festigkeit des bestehenden Rohres ermöglicht. Das thermoplastische Rohr braucht in einer solchen Situation nicht ausgebildet zu sein, um dem ganzen inneren Druck des Systems zu widerstehen, in welchem es verwendet wird. Stattdessen kann die zu reparierende Leitung als zusammengesetztes Rohr ausgebildet werden, das aus der bestehenden Druckleitung und dem neu installierten, dünnwandigen thermoplastischen Rohr besteht.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Einsetzen eines neuen Rohres (22) in einen bestehenden Leitungsabschnitt (10), dadurch gekennzeichnet, dass man ein biegbares, rohrförmiges Glied (16) in den Abschnitt (10) der auszukleidenden bestehenden Leitung einführt, so dass mindestens eines der gegenüberliegenden Enden (19) des rohrförmigen Gliedes (16) an einem Ende des Leitungsabschnittes (10) zugänglich ist, das rohrförmige Glied (16) zu einem mindestens teilweise gerundeten Zustand aufweitet, einen Abschnitt eines unter Raumbedingungen im wesentlichen steifen thermoplastischen neuen Rohres (22) in kollabiertem Zustand erhitzt, um das Rohr (22) biegbar zu gestalten, das Rohr (22) derart in das rohrförmige Glied (16) einführt, dass es sich über den Abschnitt des auszukleidenden Leitungsabschnitts (10) erstreckt, in welchem das rohrförmige Glied (16) in der Leitung (10) eingeführt ist, wobei mindestens ein Ende (20) des rohrförmigen Gliedes (16) mit dem darin befindlichen kollabierten steifen thermoplastischen Rohr (22) verengt ist, und ein heisses Fluid in das rohrförmige Glied (16) und das kollabierte Rohr (22) vom anderen zugänglichen Ende (19) des ringförmigen Gliedes (16) hineinzwingt, um das thermoplastische Rohr (22) innen und aussen über seine ganze Länge zu erhitzen, so dass das unter Raumbedingungen steife kollabierte thermoplastische Rohr (22) biegbar ist, und einen inneren Expansionsdruck auf das thermoplastische Rohr (22) zur Anwendung bringt, während dieses biegbar ist, um das Rohr (22) zu der inneren Form (10) der Leitung aufzuweiten, wobei das rohrförmige Glied (16) zwischen dem aufgeweiteten Rohr (22) und der Leitung (10) verbleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Rohr (22) gekühlt wird, während der innere Expansionsdruck innerhalb des Rohres (22) aufrechterhalten wird, so dass das Rohr (22) seine gerundete Gestalt innerhalb der Leitung (10) beibehält, wenn der Expansionsdruck entfernt wird und das Rohr (22) erkaltet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Expansionsdruck zur Einwirkung gebracht wird, indem ein heisses Fluid unter Druck durch das thermoplastische Rohr (22) geleitet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Expansionsdruck zur Einwirkung gebracht wird, indem man einen Gleitpfropfen (40, 46, 48) durch das gefaltete Kunststoffrohr (22) innerhalb des rohrförmigen Gliedes (16) hindurchbewegt, während das Rohr (22) heiss und biegbar ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das steife thermoplastische Rohr (22) erhitzt und biegbar gemacht wird vor und während seiner Einführung in den Abschnitt der Leitung (10).

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Glied (16) zuerst in den Abschnitt der Leitung (10) eingeführt und mindestens teilweise zu einem gerundeten Zustand expandiert wird, und dann das thermoplastische Rohr (22) in das rohrförmige Glied (16) eingeführt wird, während das rohrförmige Glied (16) in seinem expandierten Zustand vorliegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein rohrförmiges Glied (16) verwendet wird, welches aus einem biegbaren, verstärkten Kunststoffmembranmaterial mit einer Dicke im Bereich von 0,076 bis 0,51 mm besteht.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein rohrförmiges Glied (16) verwendet wird, welches einen Überzug aus elastischem, komprimierbarem Dichtungsmaterial aufweist, und das thermoplastische Rohr (22) zu einer gerundeten Dimension expandiert wird, welche genügt, um das Dichtungsmaterial des rohrförmigen Gliedes (16) dazu zu veranlassen, alle ringförmigen Zwischenräume zwischen dem Rohr (22) und der Leitung (10) abzudichten.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das biegbare rohrförmige Glied (16) in expandiertem Zustand einen gerundeten äusseren Durchmesser aufweist, welcher mindestens so gross ist wie der innere Durchmesser der Leitung (10).

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

9, dadurch gekennzeichnet, dass das biegbare rohrförmige Glied (16) unter innerem Druck zu einem gerundeten Durchmesser aufblasbar ist, welcher mindestens so gross ist wie der innere Durchmesser des bestehenden Leitungsabschnitts (10), und das Rohr (22) unter innerem Druck expandiert wird, um das rohrförmige Glied (16) gegen die innere Wand der Leitung (10) zu pressen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (10) der Leitung einen mindestens teilweise kollabierten Teil aufweist und das rohrförmige Glied (16) einem genügenden inneren Druck unterworfen wird, um den kollabierten Teil zum im wesentlichen übereinstimmenden Zustand mit dem Rest des Leitungsabschnitts (10) zurückzubilden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

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11, dadurch gekennzeichnet, dass das biegbare rohrförmige Glied (16) an einem Ende versiegelt ist und innerlich vom anderen Ende her unter genügendem Druck unter Druck gesetzt wird, um das rohrförmige Glied (16) gegen die inneren Wände des Leitungsabschnittes (10) zu zwingen und dadurch das thermoplastische Rohr (22) innerhalb des rohrförmigen Gliedes (16) von Fluiden ausserhalb des rohrförmigen Gliedes abzudichten.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, dass das im wesentlichen steife thermoplastische Rohr (22) in einen abgeflachten und aufgefalteten Zustand hergestellt ist.

14. Verfahren zum Einsetzen eines neuen Rohres (22) in einen bestehenden Leitungsabschnitt (10), dadurch gekennzeichnet, dass man einen Abschnitt eines unter Raumbedingungen im wesentlichen steifen thermoplastischen Rohres (22) in kolla-biertem Zustand mit reduziertem Durchmesser in den auszukleidenden Leitungsabschnitt (10) einführt, mindestens an einem Endteil des kollabierten Rohres (22) erhitzt, um es biegbar zu machen, diesen Anteil aufweitet und einen Gleitpfropfen (40, 46, 48) in den aufgeweiteten Endteil einführt, wobei dieser Gleitpfropfen den eingeschränkten Durchgang von unter Druck stehendem Fluid hinter und durch das kollabierte Rohr (22) ermöglicht, die Bewegung des Gleitpfropfens durch das thermoplastische Rohr (22) vom gerundeten Endteil her verhindert, ein heisses Fluid unter Druck in diesen Endteil einspritzt, bis ein Abschnitt des kollabierten thermoplastischen Rohres (22) vor dem Gleitpfropfen erhitzt und biegbar wird, und den Gleitpfropfen mit regulierter Geschwindigkeit durch das Rohr (22) vom gerundeten Endteil her bewegt, während weiter heisses Fluid unter Druck in das Rohr (22) hinter und nach dem Gleitpfropfen eingespritzt wird, um das Rohr (22) in erhitztem, biegbaren Zustand zu halten, und nach und nach den Abschnitt des Rohres (22) zu einer gerundeten Gestalt zurückzufor-men, wenn der Gleitpfropfen durch das Rohr (22) wandert.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Rohr (22) in kollabiertem Zustand hergestellt ist und in kolla-biertem Zustand verbleibt, wenn es erhitzt und biegbar ist, und dass der Fluiddruck hinter dem Gleitpfropfen (40) genügend hoch gehalten wird, um die aufgeweitete Gestalt des thermoplastischen Rohres zu halten, während das aufgeweitete Rohr gekühlt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Rohr (22) in kollabiertem Zustand hergestellt ist und ein Gedächtnis für den kollabierten Zustand besitzt, wenn es erhitzt und biegbar ist, und der Fluiddruck hinter dem Gleitpfropfen (40) genügend hoch gehalten wird, um die aufgeweitete Gestalt des thermoplastischen Rohres zu halten, während das aufgeweitete Rohr gekühlt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitgeschwindigkeit des Gleitpfropfens (40) durch das thermoplastische Rohr (22) durch ein Kabel (42) reguliert wird, das an dem Pfropfen befestigt ist und eine zurückhaltende Kraft in Gegenrichtung zur Gleitrichtung des Pfropfens durch das Rohr ausübt.

18. Verfahren zum Einsetzen eines neuen Rohres (22) in einen bestehenden Leitungsabschnitt (10), dadurch geliennzeichnet, dass man einen Abschnitt eines unter Raumbedingungen im wesentlichen steifen thermoplastischen Rohres (22) in kollabiertem Zustand mit vermindertem Durchmesser in die auszukleidende Leitung (10) einführt, das kollabierte Rohr zu einem gerundeten Zustand zurückführt und das gerundete Rohr (22) gegen die inneren Wände des Leitungsabschnittes (10) aufweitet durch Anwendung von innerer Hitze und Druck auf das Rohr (22), das gerundete und aufgeweitete Rohr (22) in seiner gerundeten und aufgeweiteten Form abkühlen lässt, so dass es diesen Zustand beibehält und dann die Spannung vom gerundeten und aufgeweiteten Rohr (22) entfernt, indem man Segmente des Rohres nach und nach wieder erhitzt und dann wieder abkühlt, wobei an einem Ende davon begonnen wird, während das Rohr (22) in seinem aufgeweiteten und gerundeten Zustand gehalten wird.

19. Verfahren zum Einsetzen und zum Verbinden neuer unter Raumbedingungen im wesentlichen steifer thermoplastischer Rohre (22, 22a) in einen bestehenden unterirdischen Hauptleitungsabschnitt (10) und in eine kreuzende unterirdische Serviceleitung (10a), dadurch gekennzeichnet, dass man ein erstes neues thermoplastisches Rohr (22) in den bestehenden Hauptleitungsabschnitt (10) einführt, während das erste Rohr (22) in einem kollabierten und gefalteten Zustand vorliegt, und dann von innen Wärme und Druck auf das erste Rohr (22) anwendet, um es gegen die inneren Wände des Hauptleitungsabschnitts (10) zu runden und aufzuweiten, aus einer Zugangsöffnung (62) in der Serviceleitung (10a), welche von dem Hauptleitungsabschnitt (10) entfernt liegt, ein zweites thermoplastisches Rohr (22a) in die bestehende Serviceleitung (10a) einführt, während das zweite Rohr (22a) in einem kollabierten und gefalteten Zustand vorliegt, und die Einführung fortsetzt, bis das führende Ende des zweiten Rohres (22a) das erste Rohr (22) im wesentlichen an der Mündungsstelle der Serviceleitung (10a) in den Hauptleitungsabschnitt (10) erreicht, und dann von innen Wärme und Druck auf das zweite Rohr (22a) anwendet, um es zu runden und gegen die inneren Wände der bestehenden Serviceleitung (10a) aufzuweiten, durch das zweite neue Rohr (22a) in der Serviceleitung (10a) von der Zugangsöffnung bis in die Nähe der Mündungsstelle eine Portion eines Dichtungsmittels transportiert und diese Portion in dieser Nähe verankert, die Portion des Dichtungsmittels unter Druck in die Mündungsstelle einspritzt, um alle Hohlräume zwischen den ersten und zweiten Rohren (22, 22a) an der Mündungsstelle abzudichten, und das Dichtungsmittel erhärten lässt, und eine Schneidvorrichtung (68) in das zweite Rohr (22a) einführt von der Zugangsöffnung her, und die Schneidvorrichtung (68) zum entfernten Ende des zweiten Rohres transportiert und ein Loch durch die Dichtung, welche das entfernte Ende versiegelt, und durch eine Wand des ersten Rohres (22) bei der Mündungs-

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20. Verfahren zum Einsetzen eines neuen Rohres (22) in einen bestehenden Leitungsabschnitt (10), dadurch gekennzeichnet, dass man einen Abschnitt eines unter Raumbedingung im wesentlichen steifen, gefalteten, thermoplastischen Rohres (22), welches der Länge des zu reparierenden Abschnittes entspricht, wählt, wobei das Rohr (22) einen kollabierten und gefalteten Gedächtniszustand aufweist, wenn es erhitzt und biegbar ist, das Rohr (22) erhitzt und rundet und das Rohr (22) in seinem aufgeweiteten und gerundeten Zustand kühlt, eine in der ganzen Länge aufblasbare Blase (120) in das Rohr (22) einführt, wenn es gerundet ist, und das Rohr (22) mit der nicht aufgeblasenen Blase (120) wieder erhitzt, um zu kollabieren und sich wieder zu falten mit der darin befindlichen, nicht aufgeblasenen Blase (120), das Rohr (22) mit darin enthaltener Blase (120) in ein biegbares, wärmehaltendes rohrförmiges Glied (16a) einführt, ein führendes Ende (122) dieses wärmehaltenden Gliedes (16a) schliesst und ein Zugkabel (124) an dieses geschlossene Ende (122) befestigt, einen Luftdruckschlauch (126) an die Blase (120) anschliesst und den Luftschlauch (126) von einem geschlossenen hinteren Ende des Gliedes (16a) her erstreckt, eine Dampfleitung (130) an das Innere des Gliedes (16a) anschliesst und die Dampfleitung (130) vom geschlossenen hinteren Ende (128) her erstreckt, Dampf durch die Dampfleitung (130) in das Glied (16a) einspritzt, um dieses zu erhitzen und biegbar zu machen, das Glied (16a) und das darin befindliche biegbare Rohr (22) mit der Blase (120) mit Hilfe des Zugkabels (124) in die Leitung und zu dem zu reparierenden Abschnitt zieht, Dampf in das Glied (16a) an diesem Abschnitt einspritzt, um das Rohr (22) zu erhitzen und biegbar zu machen, und dann die Blase (120) über den Luftschlauch (126) aufzublasen, um das Rohr (22) zu runden und gegen den Abschnitt aufzuweiten, das gerundete und aufgeweitete Rohr (22) sodann kühlt, während der Luftdruck in der aufgeblasenen Blase (120) aufrechterhalten wird, um das Rohr (22) in seinem gerundeten und aufgeweiteten Zustand zu versteifen, dann die Blase (120) entleert und an den Luft- und Dampfschläuchen (126, 130) und dem Zugkabel (124) zieht, um die Enden (122, 128) des Gliedes (16a) zu entfernen, um die offenen Enden des Rohres (22) freizulegen und die Blase (120) zu entfernen.

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CH 684 898 A5

stelle schneidet, wodurch eine Fluidverbindung zwischen den ersten und zweiten Rohren (22, 22a) an der Schnittstelle entsteht.