DE102020004265A1

DE102020004265A1 - Verfahren für die Kanalsanierung

Info

Publication number: DE102020004265A1
Application number: DE102020004265.1A
Authority: DE
Inventors: Alfred Hradil
Original assignee: Cure 44 GmbH
Current assignee: Cure 44 GmbH
Priority date: 2020-05-25
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2021-11-25

Abstract

Beschichtungsvorrichtung (1) zum Aufbringen einer Beschichtung eines härtbaren Harzes auf die Innenseiten von Rohrleitungen (51) mit einem dichtenden, vor Aushärtung fließfähigem mit Karbonfasern verstärkten und mit Ausrichtung der Karbonfasern zur mechanischen und abrasiven Stabilisierung beaufschlagtem Beschichtungsmaterial, die• eine Versorgungsvorrichtung (3), die die härtbare Beschichtung enthält• eine Fördervorrichtung mit einem Austritt für das härtbare Beschichtungsmaterial zum Beschichten der Innenseite eines Rohrkanals (51)• eine Vorrichtung zum Ausrichten der Karbonfasern (32.5) und (23.3)• eine Pumpe zum Transport des härtbaren Beschichtungsmaterials zum Auslass• eine Auftragevorrichtung (2) zum Auftragen des Beschichtungsmaterials auf eine Rohrleitungsinnenwand (51)• eine Mediumsleitung (32.2) zur Leitung des Beschichtungsmaterials von einer Versorgungsvorrichtung (3) außerhalb der Auftragevorrichtung (2) zu dieser• eine Mediumsleitung (32.6) zur Leitung der Ausrichtung der Karbonfasern von einer Verriegelungsvorrichtung (32.7) außerhalb der Auftragevorrichtung (2) zu dieser erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Versorgungsvorrichtung über die Mediumsleitung der Auftragevorrichtung zugeführte Beschichtungsmaterial als eine fertige karbonfaserverstärkte mit ausgerichteten Karbonfasern versehene Komponente zubereitet ist und der Auslass beweglich für verschiedene Winkeleinstellungen in Bezug auf die Rotationsachse ist und das härtbare Beschichtungsmaterial unter verschiedenen Winkeln bezüglich der Rotationsachse austritt.Die Erfindung stellt eine neuartige Technologie basierend auf einem härtbaren, faserverstärkten Harz vor, bei dem der Harz auf die Innenwandfläche des Abwasserkanals aufgetragen und an dieser zur Aushärtung gebracht wird. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Technik bereitzustellen, die eine einfache und genaue Sanierung von Rohrleitungskanälen mittels eines faserverstärkten Harzes ermöglicht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Innenbeschichtung von Rohrleitungen mit einem dichtenden, fließenden Beschichtungsmaterial (Harz) zum Auftragen auf eine Rohrleitungsinnenwand und einer Mediumsleitung zum Transport des Beschichtungsmaterials von einer Versorgungseinrichtung außerhalb der Auftragevorrichtung zur Auftragevorrichtung und eines mit ausgerichteten Fasern verstärkten Harzes.
Die Sanierung von beschädigten, im Boden oder in einem wandverlegten Kanal- bzw. Rohrleitungssystemen führt oft zu einem hohen Aufwand. Beispielsweise sind rohrförmige Frischwasser- oder Abwasserleitungskanäle oder dergleichen oft schwer zugänglich eingebaut, z. B. unter Straßenbelägen oder als Zuleitungen zu Gebäuden im Erdreich. In Gebäuden sind diese meistens in Wänden eingebaut.
Bei eingebauten Rohrleitungen kommt es im Laufe der Zeit häufig zu Beschädigungen, wie beispielsweise durch Korrosion oder Einwuchs von Wurzelwerk in den Rohrleitungsinnenbereich, was wiederum zu Undichtigkeiten führen kann. Die Sanierung erfordert einen Austausch der beschädigten Leitungsbereiche. Diese ist mit einem hohen baulichen Aufwand und entsprechenden Kosten verbunden.
Zur Vermeidung des hohen Aufwands sind unterschiedliche Vorrichtungen und Verfahren zur Abdichtung einer bestehenden Rohrleitung in einem beschädigten Bereich bekannt. Ein marktübliches Verfahren ist in der WO 92/01552 A1 beschrieben. Hierbei wird ein schlauchartiger Körper, der als Schlauchliner bezeichnet und aus einem mattenförmigen Faserverbundwerkstoff hergestellt wird, der in einen härtbaren Harz getränkt, in eine zu reparierenden Kanal eingebracht, an dessen innere Wandfläche gedrückt und dort ausgehärtet wird. Der Schlauch wird im Kanal aufgeblasen, die Temperatur auf 40° C - 45° C erhöht, um den Harz zu verflüssigen und nach unten geflossener Harz wird durch entsprechend erhöhtem Druck wieder nach oben gedrückt, um danach durch weitere Temperaturerhöhung der Luft auf über 80° C auszuhärten. Die vorgestellten Maßnahmen sind energie- und arbeitsaufwändig, dabei sind weitere Schwierigkeiten eine gleichmäßige Harzverteilung sowie die Aushärtung.
Ähnliche Vorgehensweisen sind in der WO 2004/046606 A1 , der DE 42 15 926 A und der DE 10 2010 024 902A1 zu finden.
In WO 002013/095143 A1 wird eine Vorrichtung mit einem Auftragekopf zum Auftragen von härtbarem Kunststoff auf die Innenwand einer Rohrkonstruktion gezeigt. Dabei wird der Auftragekopf durch einen Kanal bewegt und in einer unmittelbar vorgelagerten Zufuhrkammer der härtbare Kunststoff in zwei Komponenten getrennt zugeführt. Die beiden Komponenten werden in der Zufuhrkammer vermischt und danach über den Auftragekopf auf die Rohrleitungsinnenwand zur Ausbildung einer dichtenden Beschichtung aufgetragen. Aufgrund der getrennten Zufuhr beider Komponenten ergibt sich ein relativ hoher Bereitstellungsaufwand. Dabei sind Rohrleitungsinnendurchmesser nur im Bereich von 80 bis 1200 mm möglich. Der Anwendungsbereich ist somit eingeschränkt auf kleine Rohrdurchmesser. Weitere Schwierigkeiten sind die gleichmäßige Harzverteilung und die mechanische und abrasive Belastbarkeit der Beschichtung. Ebenso ist der Reinigungs-prozess der mit dem Gemisch beaufschlagten Bauteile aufgrund der Aushärtung der vermischten Komponenten innerhalb kurzer Zeit, typischerweise innerhalb von 4 bis 10 Minuten, mit hohem Aufwand verbunden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren für eine möglichst einfache und kostengünstige Sanierung beschädigter Rohrleitungen bereit-zustellen.
Diese Aufgabe wird für die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und für das Verfahren mit Anspruch 19 gelöst. Bezüglich der Vorrichtung ist vorgesehen, dass das von der Versorgungsvorrichtung über die Mediumsleitung zugeführte Beschichtungsmaterial als eine fertige, mit orientierten Karbonfasern verstärkte Komponente zubereitet wird. Hierbei bedeutet fertig zubereitet, dass der Komponente beim Zuführen vor dem Auftragen keine zusätzliche Komponente zugesetzt werden muss. Es ist bei dem Verfahren vorgesehen, dass das Beschichtungsmaterial von einer Versorgungseinrichtung über eine Mediumsleitung der Auftragevorrichtung als eine fertig zubereitete, mit orientierten Karbonfasern verstärkte Komponente zugeführt wird.
Das Beschichtungsmaterial wird als eine faserverstärkte Komponente zugeführt. Daraus ergibt sich der Vorteil einer einfachen Bereitstellung des Beschichtungsmaterials für die Auftragung über die Auftragevorrichtung, da ein Vorratsbehälter an Beschichtungsmaterial ausreichen kann. Ferner genügt eine Leitung zur Förderung des Beschichtungsmaterials in der Mediumsleitung. Des weiteren wird der Reinigungsprozess von beispielsweise der mit dem Beschichtungsmaterial beaufschlagten Auftragevorrichtung nach dem Beschichtungsvorgang erleichtert, da es typischerweise zu keinem relativ schnellen Aushärten innerhalb weniger Minuten kommt, wie es z.B. durch Anstoßen einer chemischen Reaktion durch einen Mischprozess bei getrennter Zufuhr zweier Komponenten vorkommen kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist vorgesehen, das die Auftragevorrichtung einen Verteilerkopf zum Auftragen des Beschichtungsmaterials mittels Sprühen enthält. Vorstellbar ist dabei eine rotierbare Anordnung zumindest eines Teils der Auftragevorrichtung um eine Mittellängsachse mit einer oder mehreren Verteilerdüsen, wobei die Rotation einen gleichmäßigen Auftrag des Beschichtungmaterials unterstützen kann. Eine bevorzugte Variante des Verteilerkopfs weist jedoch mehrere, auf dem kreisförmigen Umfang angeordnete Verteilerdüsen zum Sprühen des Beschichtungmaterials auf die Rohrleitungsinnenwand auf, wobei auf eine Rotationsbewegung und somit drehende Teile der Auftragevorrichtung verzichtet werden kann. Hierbei können die Verteilerdüsen im Winkel bezogen auf die Mittellängsachse geneigt sein, so dass beispielsweise die zentrale Sprührichtung eine Geschwindigkeitskomponente in Bewegungsrichtung der Auftragevorrichtung aufweist. Für einen gleichmäßigen Auftrag ist es vorteilhaft, wenn die Verteilerdüsen z. B. in gleichen Winkelabständen in Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnet sind. Der Sprühkegel kann hierbei überlappend eingestellt sein, folglich wird der Innenrohr-Umfang eine geschlossene Beschichtung erhalten. Die Berücksichtigung der Sprüh-Indikatrix des Sprühkegels bzw. der sich daraus ergebenden besprühten Fläche wird vorzugsweise bei der Überlappung berücksichtigt und aufeinander abgestimmt, insbesondere hinsichtlich der Materialverteilung auf der Sprühfläche. Des weiteren kann es von Vorteil sein, wenn die Verteilerdüsen auch nachträglich noch bezüglich bestimmter Parameter wie z. B. Neigungswinkel bezüglich der Mittellängsachse anpassbar sind. Zur Gewährleistung eines gleichmäßigen Sprühauftrags ist es darüber hinaus vorteilhaft, wenn die Düsen möglichst gut auf die Viskosität des Beschichtungsmaterials abgestimmt sind. Beim Sprühvorgang sollte für das Beschichtungsmaterial ein ausreichend hoher Druck der Auftragevorrichtung zugeführt werden. Dabei ist zu beachten, dass der Druck systemabhängig ist. Nach dem Stand der Technik ist bekannt, wie die Auslegung eines Druckniveaus bezogen auf ein Leitungssystem erfolgt. Damit ist sichergestellt wie beispielsweise Druckverluste über die Verteilerdüsen oder andere Druckverluste beherrscht werden können und ein Sprühkegel mit einer gleichmäßigen Zerstäubung hergestellt werden kann.
In einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist es vorgesehen, die Auftragevorrichtung mit einem rotierbar ausgebildeten Verteilerkopf zum Auftragen des Beschichtungsmaterials mittels Schleudern zu versehen. Dabei kann ein relativ geringer Förderdruck des Beschichtungsmaterials von Vorteil und ausreichend sein, da für den Auftrag zusätzlich die bei der Rotationsbewegung entstehende Fliehkraft genutzt werden kann.
Wird die Rotation des Verteilerkopfes durch einen Antrieb über Druckluft hervorgerufen, kann auf eine mechanische Kopplung des Verteilerkopfes mit einer außerhalb der Rohrleitung befindlichen Antriebseinheit verzichtet werden. Der Mediumsleitung kann hierzu eine separate, Druckluft führende Leitung zugeordnet werden und damit Druckluft von einer der Versorgungsvorrichtung zugeordneten Druckluftbereitstellungseinheit zu dem Antrieb des Verteilerkopfes zu führen. Ebenso wäre vorteilhaft, dass zu Aushärtezwecken an die Auftragevorrichtung geführte Heißluft zusätzlich für den Antrieb verwendet wird. Die Heißluft muss gegebenenfalls einen dafür höheren Druck aufweisen.
Es kann vorteilhaft vorgesehen sein, um Eigenschaften wie beispielsweise die Viskosität des Beschichtungsmaterials weitgehend konstant halten zu können, die Auftragevorrichtung mit einer Temperiervorrichtung zum Beeinflussen der Temperatur des Beschichtungsmaterials, das durch die Auftragevorrichtung strömt und/oder von zumindest Teile des Verteilerkopfes umfasst. Die Temperiervorrichtung kann z.B. mit Wasser betrieben werden und/oder der Kühlung dienen. Hierbei ist der Mediumsleitung vorteilhaft eine zusätzliche Wasserleitung zuzuordnen, mit der das Wasser zu der Temperiervorrichtung befördert wird.
Zum einfachen Betrieb der Beschichtungsvorrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Versorgungsvorrichtung mindestens eine der Baueinheiten Betriebseinheit mit einer Steuerungseinrichtung, Mediumsleitungsgehäuse, Vorratsbehälter für Beschichtungsmaterial, Vorrichtung zur Bereitstellung von Heißluft, Vorrichtung zum Ausrichten der Karbonfasern, Verriegelungsvorrichtung und eine Druckluftzufuhreinheit umfasst. Es kann vorteilhaft sein, für eine kompakte Unterbringung und gute Handhabbarkeit im Betrieb, wenn das Mediumsleitungsgehäuse, die Vorrichtung zur Bereitstellung von Heißluft, die Druckluftzufuhreinheit und/oder der Vorratsbehälter für Beschichtungsmaterial in die Betriebseinheit integriert sind. Hierbei sind die einzelnen Baueinheiten bevorzugt gut zugänglich untergebracht, beispielsweise über Wartungsklappen. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass das Mediumsleitungsgehäuse eine Abrollvorrichtung umfasst, wobei das Abrollen z. B. mittels eines Motors erfolgen kann. Zusätzlich oder alternativ können an der Betriebseinheit Anschlüsse für Medien, z. B. Wasser, (Druck und/ oder Heiß-)Luft und/oder Beschichtungsmaterial vorhanden sein, so dass diese über separate Baueinheiten zuführbar und in der Betriebseinheit gesammelt der Mediumsleitung, aufgeteilt in einzelne Leitungen, zugeführt werden können. Weiterhin kann der Vorratsbehälter für das Beschichtungsmaterial eine Förderpumpe enthalten.
Für einen gleichmäßigen Auftrag ist es zuträglich, wenn die Auftragevorrichtung eine Zentriervorrichtung zur axial zentrierten Positionierung der Auftragevorrichtung in der Rohrleitung aufweist. Auf diese Weise werden die Düsen der Auftragevorrichtung in einem definierten Abstand zur Rohrleitungswand gehalten, wobei insbesondere alle Düsen gleichmäßig von der Wand beabstandet sein können.
Vorteilhaft für eine schnelle Aushärtung des Beschichtungsmaterials ist es, wenn die Auftragevorrichtung eine Aushärtevorrichtung zur Härtung des Beschichtungsmaterials nach dessen Auftragen auf die Rohrleitungsinnenwand umfasst. Des weiteren ist eine Vollaushärtung vorteilhaft, es soll aber zumindest eine Teilhärtung erreicht werden, wobei die vollständige Härtung anschließend erfolgen kann. Ein eventuelles Verfließen der aufgetragenen Beschichtung kann durch den Aushärtevorgang verhindert werden und die Aushärtung der Beschichtung kontrolliert erfolgen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante erfolgt die Ausbildung der Aushärtevorrichtung zur Härtung des Beschichtungsmaterials mittels Heißluft und der Mediumsleitung wird eine mit der Aushärtevorrichtung in Verbindung stehende Heißluftleitung zugeordnet. Dabei kann die Heißluftleitung isoliert sein, so dass ein Wärmeübergang auf andere Leitungen der Mediumsleitung weitgehend verhindert werden kann. Ebenso kann bei einer derartigen Aushärtevorrichtung Wärme und/oder Konvektion zur Härtung des Beschichtungsmaterials beitragen, wobei auch Trocknungsprozesse einbezogen sein können.
Es kann dabei vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Aushärtevorrichtung mehrere, auf einem kreisförmigen Umfang angeordnete Luftverteilerdüsen zum Ausblasen von Heißluft in Richtung der Rohrleitungsinnenwand umfasst. Vorteilhaft können die Düsen derart beabstandet voneinander angeordnet sein, dass sich ihre Luftkegel beim Ausblasen im Bereich der Rohrleitungsinnenwand überlappen, so dass das zu härtende Beschichtungs-material möglichst gleichmäßig mit Heißluft beaufschlagt und so gehärtet wird. Ebenso wäre zu diesem Zweck auch eine rotierende Aushärtevorrichtung denkbar. Des weiteren kann vorzugsweise der Anstellwinkel der Düsen bezüglich der Mittellängsachse des Rohres in einem anderen Winkel als 90° geneigt und/oder verstellbar sein. Beispielsweise kann die Ausblaserichtung der Heißluft genau eingestellt werden, z. B. etwas von der Bewegungsrichtung der Auftragevorrichtung weg, so dass sich der Sprühkegel des Beschichtungmaterials und der Heißluft nicht während des Auslassens aus den jeweiligen Düsen überlappen. Zum Erreichen eines gleichmäßigeren Ausströmen der Heißluft aus allen Luftverteilerdüsen, das einer gleichmäßigen Luftverteilung und so einem gleichmäßigen Härteprozess zuträglich ist, kann ein den Düsen vorgelagertes, ringförmiges Heißluftplenum an der Aushärtevorrichtung von Vorteil sein, so dass eine gleichmäßigere Vordruckverteilung an den Düsen erreicht werden kann.
Für einen kontrollierbaren Trocknungsprozess ist es vorteilhaft, wenn die Aushärtevorrichtung mindestens einen Temperatursensor zur Ermittlung der Heißlufttemperatur aufweist, die Versorgungsvorrichtung auch zur Bereitstellung von Heißluft ausgebildet ist und der Temperatursensor mit der Versorgungsvorrichtung in Datenübertragungsverbindung steht. Es kann zu diesem Zweck beispielsweise ein Datenübertragungskabel in der Mediumsleitung vorgesehen sein, aber auch andere geeignete, wie drahtlose Datenübertragungsmöglichkeiten sind denkbar. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Temperatur der Steuerungseinrichtung zur Anzeige und/oder zur Überwachung zugeführt wird. Ebenso kann eine Regelung vorgesehen sein, die die Heißlufttemperatur automatisch auf einen Sollwert regelt. Als Beispiel dient Heißluft, die im Bereich der Aushärtevorrichtung abgestimmt auf die Eigenschaften des Beschichtungsmaterials und der Umgebung eine Temperatur zwischen 50°C und 120°C aufweisen kann.
Zur Heißluft kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass die Aushärtevorrichtung zur Härtung des Beschichtungsmaterials mittels UV-Licht ausgebildet ist. Ebenso denkbar wäre auch ein wärmendes IR-Licht vorzusehen.
Zur einfachen Reinigung nach Betrieb besteht die Leitung für das Beschichtungsmaterial vorzugsweise innenseitig aus für das Beschichtungsmaterial nicht haftfähigem Material, insbesondere zumindest teilweise aus Teflon. Somit kann nach dem Betrieb die Leitung auf einfache Weise mit einem Medium, vorzugsweise Druckluft oder auch einer Reinigungsflüssigkeit, ausgeblasen werden. Weiter wäre beispielsweise denkbar, für einen Reinigungsvorgang die Verbindung von dem Vorratsbehälter für das Beschichtungsmaterial zu der Mediumsleitung in der Versorgungsvorrichtung zu entkoppeln, stattdessen kann eine Reinigungsvorrichtung, die z. B. ein Verdichter für Luft oder Reinigungsflüssigkeit (mit der entsprechenden Flüssigkeit) sein kann, an die betreffende Stelle der Mediumsleitung angebracht werden. Danach kann das entsprechende Reinigungsmedium durchgeströmt werden. Gleichzeitig können dabei auch die Verteilerdüsen gereinigt werden.
Um nach dem Beschichtungsvorgang/Aushärtevorgang eine Kontrolle der Beschichtungsqualität durchführen zu können, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Auftragevorrichtung eine Prüfvorrichtung zugeordnet wird. Diese Kontrolle kann beispielsweise zur Prüfung der Materialhärte und/oder -dicke dienen und beispielsweise auch eine Kamera aufweisen. Hierbei ist die Prüfvorrichtung zweckmäßig in Bewegungsrichtung hinter der Aushärtevorrichtung angeordnet, so dass bei dem Beschichtungsvorgang ein bestimmter Rohrleitungsabschnitt zunächst von dem Verteilerkopf, dann von der Aushärtevorrichtung und anschließend von der Prüfvorrichtung passiert wird.
Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass eine Fortbewegungsvorrichtung der Beschichtungsvorrichtung zugeordnet ist, aufgrund derer die Auftragevorrichtung in Längsrichtung der Rohrleitung bewegbar ist. Ein außerhalb der Rohrleitung angeordneter Antrieb kann dieser zugeordnet sein, z. B. ein außerhalb der Rohrleitung angeordneter Antrieb, über den die Mediumsleitung in einer definierten Geschwindigkeit in ihrer Länge etwa über eine Abrollvorrichtung variiert werden kann, wobei die Auftragevorrichtung koaxial in der Rohrleitung bewegt wird. Es wäre aber auch denkbar, dass die Auftragevorrichtung selbst einen Antrieb aufweist, mit dem sie sich in der Rohrleitung fortbewegen kann.
Als eine weitere vorteilhafte Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass am Ende des Auftragungsvorgangs ein Aushärtevorgang erfolgt, in dem das aufgetragene Beschichtungsmaterial, insbesondere mittels Heißluft, gehärtet wird. Ebenso ist eine gegebenenfalls zusätzliche Härtung mittels UV- und/ oder IR-Licht denkbar.
Die Erfindung wird anschließend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

1 zeigt eine erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung zur Innenbeschichtung von Rohrleitungen in schematischer Darstellung.

In 1 wird eine schematische Darstellung einer Beschichtungsvorrichtung 1 mit einer Versorgungsvorrichtung 3 außerhalb einer Rohrleitung 5 und einer Auftragevorrichtung 2, die sich während des Betriebs im Innern der Rohrleitung 5 befindet, zum Auftragen einer Beschichtung 52 aus dichtendem Beschichtungsmaterial auf eine Rohrleitungsinnenwand 51 dargestellt. Die Auftragevorrichtung 2 ist über eine Mediumsleitung 4 mit einer Versorgungsvorrichtung 3 verbunden. Dabei weist die Mediumsleitung 4 über ihre Länge eine schützende und/oder bündelnde Ummantelung 41 auf. Im Innern der Ummantelung 41 können verschiedenartige Leitungen der Mediumsleitung 4 verlaufen, im Besonderen eine Leitung zur Versorgung der Auftragevorrichtung 2 mit Beschichtungsmaterial.
Die Auftragevorrichtung 2 weist einen Verteilerkopf 22 auf, hinter dem (bezogen auf die durch einen Pfeil angedeutete Bewegungsrichtung) eine Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung 23 und wiederum bezogen auf die Bewegungsrichtung hinter der Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung 23 eine Prüfvorrichtung 24 angeordnet ist. Dabei ist beispielsweise der Verteilerkopf 22 und die Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung 23 der Auftragevorrichtung in einem axialen Abstand zwischen 2 und 18 cm bezüglich ihrer jeweiligen axialen Mitte zueinander und jeweils koaxial auf einer Mittellängsachse M der Rohrleitung 5 angeordnet. Des weiteren ist die Prüfvorrichtung 24 ist ebenfalls koaxial auf einer Mittellängsachse M der Rohrleitung 5 angeordnet. Dabei weist die Prüfvorrichtung 24 einen vorteilhaft zu Prüfvorrichtung 24 ähnlichen kompakten Aufbau auf. Denkbar wäre zumindest Teile der Prüfvorrichtung 24 wie z. B. eine Kamera, in die Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung 23 zu integrieren. Ebenso können Messsignale der Prüfvorrichtung 24 in dieser selbst oder mindestens teilweise ausgewertet oder weiter an eine von ihr entfernte Bearbeitungseinheit geleitet werden.
Die Auftragevorrichtung 2 weist eine Zentriervorrichtung 21 auf, damit die genannten koaxial angeordneten Elemente der Auftragevorrichtung 2 in der in Bezug auf das Rohr koaxialen Position gehalten werden. Die Zentriervorrichtung 21 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel dem Verteilerkopf 22 vorgelagert. Dabei ist diese soweit beabstandet, dass sie nicht in Reichweite des Beschichtungsmaterials während dessen Auftragung durch den Verteilerkopf 22 liegt. Die Zentriervorrichtung 21 weist hierbei mindestens zwei Roll- oder Gleitkörper 21.1 mit einem abstützenden Kontakt, der mit der Rohrleitungsinnenwand 51 in Kontakt steht, auf, wobei diese sich bei Bewegung der Auftragevorrichtung 2 an der Rohrleitungsinnenwand 51 entlang bewegen. Mittels Zentrierelementen 21.2 und stabilisierenden Stützelementen, z. B. wie Stützstreben 21.3, werden die Roll- oder Gleitkörper 21.1 an den Verteilerkopf 22 angebunden, damit die stützende Kraft der Zentriervorrichtung 21 auf den Verteilerkopf 22 und ggf. die Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung 23 übertragen wird. Dabei können die Stütz-streben 21.3 und/oder die Gleitkörper 21.1 bzw. deren Lagerung federnde Elemente aufweisen, um Unebenheiten der Rohrleitungsinnenwand 51 bei der Bewegung durch die Rohrleitung 5 auszugleichen. Ebenso ist denkbar, die Zentriervorrichtung 21 an einer anderen Stelle oder auch an mehreren verschiedenen Stellen der Auftragevorrichtung 2 anzuordnen. Eine andere Ausführung der Zentriervorrichtung 21 mit dem Zweck der Zentrierung ist möglich, wie beispielsweise einer Integration in den Verteilerkopf 22, die Aushärtevorrichtung 23 und/oder die Prüfvorrichtung 24.
Die Mediumsleitung 4 kann flexibel zwischen dem Verteilerkopf 22 und der Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung 23 weitergeführt werden und kann damit die Beweglichkeit der Auftragevorrichtung 2 insbesondere in Bereichen der Rohrleitung 5 mit engen Biegeradien vorteilhaft gestalten. Ebenso kann auch eine etwas steifere, bis zu einer nicht biegbaren Verbindung der beiden Elemente gewählt werden, um z. B. bei der axialen Zentrierung eines Elements das andere ebenfalls zu zentrieren. Besonders vorteilhaft ist dies bei naher Anordnung der beiden Elemente, z. B. zwischen 2 und 8 cm. Des weiteren kann die Anbindung der Prüfvorrichtung 24 an die Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung 23 aus ähnlichen Gründen zwischen flexibel über etwas steifer bis hin zu nicht biegbar ausgestaltet sein. Bei flexibler Ausbildung kann der Prüfvorrichtung 23 zweckmäßig zusätzlich eine Zentriervorrichtung 21 zugeordnet sein. Ebenso braucht die Mediumsleitung zwischen der Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung 23 und Prüfvorrichtung 24 zweckmäßig nicht mehr alle Leitungen, beispielsweise keine Beschichtungsmaterialleitung oder Luftleitung, mehr zu umfassen.
Auf dem Verteilerkopf 22 sind auf einem Verteilerring 22.2 mit kreisförmigen Außenumfang mehrere Verteilerdüsen 22.1 zum Auftragen des Beschichtungsmaterials auf die Rohrinnenwand 51 angeordnet. Dabei erfolgt die Anordnung der Verteilerdüsen 22.1 umlaufend in gleichen Winkelabständen zueinander, damit ein möglichst gleichmäßiger Auftrag des Beschichtungsmaterials erreicht wird. Es kann im Verteilerring ein Ringplenum für Beschichtungsmaterial vorgesehen sein zur Erreichung eines gleichmäßigen Vordrucks an den Düsen 22.1 und das wiederum kann einen gleichmäßigen Auftrag begünstigen. Hierbei sind die Düsen 22.1 so auf den Viskositätsbereich des Beschichtungsmaterials ausgelegt, so dass ein optimaler Auftrag erzielt werden kann. Ebenso sind andere geeignete Ausführungsformen des Verteilerkopfs 22 denkbar. So kann der Verteilerkopf 22 z.B. die Verwendung mehrerer Düsenreihen und/oder ein rotierbarer Verteilerkopf 22 zum Sprühen oder auch Schleudern des Beschichtungsmaterials auf die Rohrleitungsinnenwand 51 aufweisen. Ebenso kann der Antrieb etwaiger rotierbarer Teile der Auftragevorrichtung 2 durch eine Welle, oder auch vorteilhaft durch Druckluft erfolgen.
Die Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung 23 ist hinter dem Verteilerkopf 22 angeordnet und zum gezielten Beaufschlagen der aufgetragenen Beschichtung 52 mit Heißluft ausgebildet, damit ein schneller Trocknungs- bzw. Aushärtevorgang des Beschichtungsmaterials herbeigeführt werden kann. Ebenso weist die Aushärtevorrichtung 23 einen Luftverteilerring 23.2 auf, auf dessen kreisförmigen Außenumfang Luftverteilerdüsen angeordnet sind. Die Luftverteilerdüsen 23.1 sind in Umfangsrichtung in gleichen Winkelabständen zueinander positioniert, damit eine möglichst gleichmäßige Beaufschlagung der Beschichtung mit Heißluft erreicht wird. Die Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung 23 enthält einen Anschluss zu einer der Mediumsleitung 4 zugeordnetenHeißluftleitung zur Versorgung mit Heißluft. Ebenso enthält die Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung 23 Anschluß zur elektro-magnetischen Ausrichtung der Fasern.
Die Beschichtungsvorrichtung 1 ist zur Versorgung und Bedienung mit der Versorgungsvorrichtung 3 ausgestattet, die beispielsweise außerhalb der Rohrleitung 5 liegen kann. In vorliegendem Beispiel ist der Versorgungsvorrichtung 3 eine Betriebseinheit 32 mit einer Steuerungseinrichtung 32.1, einem Mediumsleitungsgehäuse 32.2 zur Unterbringung der Mediumsleitung 4 und einem Heißluftgenerator 32.3 als Vorrichtung zur Bereitstellung von Heißluft zugeordnet. Durch die Integration verschiedener Baugruppen der Versorgungseinrichtung 3 in der Betriebseinheit 32 ergibt sich eine vorteilhafte kompakte und gut handhabbare Beschichtungsvorrichtung 1. Des weiteren kann die Steuerungseinheit 32.1 ein Bedienfeld oder eine Anzeigeeinheit mit Sichtanzeige zum Bedienen und/oder Überwachen der Beschichtungsvorrichtung 1 beinhalten. In dem Mediumsleitungsgehäuse kann eine Abroll- bzw. Aufrollvorrichtung zum gezielten Verlängern bzw. Verkürzen des ausgezogenen Abschnitts der Mediumsleitung 4 mit einem zugeordneten elektrischen Antrieb vorhanden sein. Ebenso ist auch die, die Einbindung weiterer Komponenten in der Versorgungs-einrichtung 3, die in der Betriebseinheit 32 integriert oder auch separat angeordnet sein können.
Die Versorgungsvorrichtung 3 weist einen Vorratsbehälter 31 mit Beschichtungsmaterial auf, angekoppelt an die Betriebseinheit 32 über eine Zuleitung 31.1 und einen Anschluss 32.4. Das Beschichtungsmaterial wird innerhalb der Betriebseinheit 32 vorzugsweise einer Leitung der Mediumsleitung 4 zugeführt. Über eine Mediumsleitung 32.6 kann die Vorrichtung 32.5 zur Beeinflussung der Ausrichtung der Karbonfasern in Verbindung mit Vorratsbehälter 31 gebracht werden. Des weiteren ist es vorteilhaft zur Förderung des Beschichtungsmaterials durch die Mediumsleitung 4 eine Förderpumpe in z. B. der Betriebseinheit 32 vorzusehen. Durch die separate Anordnung des Vorratsbehälters 31 ergibt sich eine gute Zugänglichkeit und somit kann ein entleerter Beschichtungsmaterialbehälter einfach ausgewechselt werden. Des weiteren können weitere Stoffe oder andere Medien wie Heißluft in andere Leitungen der Mediumsleitung 4 zugeführt werden. Der Mediumsleitung 4 sind auch elektrische Leitungen zugeordnet, beispielsweise eine Datenübertragungsverbindung zwischen Sensoren oder anderen elektrischen Komponenten der Auftragevorrichtung 2 und der Steuerungseinrichtung 32.1 oder der Verarbeitungseinrichtung, die wiederum ein Teil der Steuerungseinrichtung 32.1 sein kann. Dadurch werden die Stoff- bzw. Elektrizitätsleitungen in der Betriebseinheit 32 gebündelt, die an der Auftragevorrichtung 2 zur Verfügung stehen sollen und über die Mediumsleitung 4 der Auftragevorrichtung 2 zugeführt.
Die Auftragevorrichtung 2 wird während eines Beschichtungsvorgangs durch die Rohrleitung 5 in gleichmäßiger Geschwindigkeit hindurch bewegt. Hierbei kann z. B. der Antrieb über die Mediumsleitung 4 erfolgen, wobei deren Länge z. B. über die Abroll-vorrichtung gleichmäßig bewegt werden kann. Zur Steuerung der Schichtdicke an aufgebrachtem Beschichtungsmaterial ist die Geschwindigkeit ein Parameter zum Einstellen der Schichtdicke, neben anderen Parametern wie Sprühstärke. Die Bewegung der Auftrage-vorrichtung erfolgt im vorliegenden Beispiel in Richtung der Mediumsleitung 4 bzw. der Versorgungsvorrichtung 3. Ebenso wäre auch eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung denkbar und somit in von der Mediumsleitung 4 abgewandten Richtung. Hierbei wäre die Reihenfolge der Einheiten Auftragevorrichtung 2 u. U. anzupassen, sodass die nachfolgend beschriebene Reihenfolge innerhalb des Beschichtungsvorgangs eingehalten wird.
Bei der Beschichtung der Rohrleitungsinnenwand 51 wird bei einem Auftragevorgang eine zu beschichtende Stelle von dem Verteilerkopf 22 passiert. Dabei wird das Beschichtungsmaterial auf die Rohrleitungsinnenwand 51 in einer über den Rohrleitungsumfang geschlossenen Schicht möglichst gleichmäßig aufgebracht. Das Beschichtungsmaterial ist bei der Auftragung noch fließfähig. Anschließend passiert eine Orientierungsvorrichtung zur Ausrichtung der Carbonfasern mit einer vorteilhaften elektro-magnetischen Vorrichtung und richtet diese zweckmäßig aus. Daran anschließend passiert Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung 23 die beschichtete Stelle. Danach erfolgt ein Aushärtevorgang, z. B. mittels Heißluft, zu einer festen und/oder flexiblen Schicht. Ein Härten des Beschichtungsmaterials vor Erreichen der Rohrleitungsinnenwand 51 kann durch bevorzugte Einstellung der Sprühkegel der Verteilerdüsen 22.1 und der Ausblaserichtung der Luftverteilerdüsen 23.1 derart erfolgen, dass diese sich nicht überlappen und ein Härten des Beschichtungsmaterials vor Erreichen der Rohrleitungsinnenwand 51 verhindert wird. Insbesondere beeinflussen die Zeit-dauer zwischen Beschichtungsauftrag und Härten die Eigenschaften des Beschichtungs-materials aber auch die Beabstandung, der Einstellung der Sprüh- bzw. Ausblasekegel, der Verteilerdüsen 22.1 von den Luftverteilerdüsen 23.1 und der Geschwindigkeit der Auftrage-vorrichtung 2, mit der diese entlang der Rohrleitungsinnenwand 51 bewegt wird.
Denkbar wäre zwei Schichten eines Beschichtungmaterials im gleichen Beschichtungsvorgang aufzubringen. Hierbei wird in einem ersten Schritt das Beschichtungsmaterial aufgetragen und gehärtet. Anschließend wird im zweiten Schritt bei gleichem Beschichtungsvorgang eine weitere Schicht auf die erste aufgetragen. Dazu wäre es möglich, hinter der Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung 23 einen weiteren Verteilerkopf 22 u.U. gefolgt von einer weiteren Aushärtevorrichtung 23 anzuordnen.
Die Qualität der Beschichtung kann daran anschließend an der betreffenden ausgehärteten Stelle in einem Kontrollvorgang während des Beschichtungsvorgangs mit der an ihr vorüberbewegten Prüfvorrichtung 24 in Bezug z. B. auf ihre Schichtdicke und/oder Härte bzw. mechanische Stabilität geprüft und kontrolliert werden.
Der Vorratsbehälter 31 kann zu Reinigungszwecken der Beschichtungsvorrichtung 1 abgekoppelt und danach an den Anschluss 32.4 z. B. ein Verdichter angeschlossen werden. Dabei kann aufgrund von Druckluft die Leitung des Beschichtungsmaterials der Mediumsleitung 4 und der Verteilerkopf 22 mit hohem Druck durchblasen werden. Es ist vorteilhaft, die Innenseite der entsprechenden Leitung zumindest teilweise mit einem für das Beschichtungsmaterial nicht haftbaren Material, insbesondere Teflon, zu beschichten oder/und die Leitung besteht aus Teflon. Mittels des Durchblasens von Druckluft ist es möglich, dass Beschichtungsmaterial einfach und ohne umweltschädigende Reinigungsmittel aus der Leitung und dem Verteilerkopf 22 zu entfernen.
Die offenbarte Ausführungsform und deren Varianten stellt eine vergleichsweise einfach einzusetzende Beschichtungsvorrichtung 1 mit einem vergleichsweise einfachen, umweltfreundlichen Beschichtungsverfahren dar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 9201552 A1 [0004]
WO 2004/046606 A1 [0005]
DE 4215926 A [0005]
DE 102010024902 A1 [0005]
WO 002013/095143 A1 [0006]

Claims

Beschichtungsvorrichtung (1) zum Aufbringen einer Beschichtung eines härtbaren Harzes auf die Innenseiten von Rohrleitungen (51) mit einem dichtenden, vor Aushärtung fließfähigem mit Karbonfasern verstärkten und mit Ausrichtung der Karbonfasern zur mechanischen und abrasiven Stabilisierung beaufschlagtem Beschichtungsmaterial, die • eine Versorgungsvorrichtung (3), die die härtbare Beschichtung enthält • eine Fördervorrichtung mit einem Austritt für das härtbare Beschichtungsmaterial zum Beschichten der Innenseite eines Rohrkanals (51) • eine Vorrichtung zum Ausrichten der Karbonfasern (32.5) und (23.3) • eine Pumpe zum Transport des härtbaren Beschichtungsmaterials zum Auslass • eine Auftragevorrichtung (2) zum Auftragen des Beschichtungsmaterials auf eine Rohrleitungsinnenwand (51) • eine Mediumsleitung (32.2) zur Leitung des Beschichtungsmaterials von einer Versorgungsvorrichtung (3) außerhalb der Auftragevorrichtung (2) zu dieser • eine Mediumsleitung (32.6) zur Leitung der Ausrichtung der Karbonfasern von einer Verriegelungsvorrichtung (32.7) außerhalb der Auftragevorrichtung (2) zu dieser erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Versorgungsvorrichtung über die Mediumsleitung der Auftragevorrichtung zugeführte Beschichtungsmaterial als eine fertige karbonfaserverstärkte mit ausgerichteten Karbonfasern versehene Komponente zubereitet ist und der Auslass beweglich für verschiedene Winkeleinstellungen in Bezug auf die Rotationsachse ist und das härtbare Beschichtungsmaterial unter verschiedenen Winkeln bezüglich der Rotationsachse austritt.
Beschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragevorrichtung (2) einen Verteilerkopf mit Zuleitung und elektro-magnetischer Vorrichtung zur Orientierung der Karbonfasern zum Auftragen des Beschichtungsmaterials mittels Sprühen aufweist.
Beschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerkopf auf einem kreisförmigen Umfang angeordnete Austrittsöffnung zum Sprühen des Beschichtungsmaterials auf die Rohrleitungswand umfasst.
Beschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilerkopf mehrere, auf einem kreisförmigen Umfang angeordnete Verteilerdüsen (22.1) zum Sprühen des Beschichtungsmaterials auf die Rohrinnenwand aufweist.
Beschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragevorrichtung (2) einen rotierbaren Verteilerkopf (22) zum Auftragen des Beschichtungmaterials durch Schleudern umfasst.
Beschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation des Verteilerkopfes (22) über Druckluft hervorgerufen wird.
Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsvorrichtung (3) mindestens eine der Baueinheiten Betriebseinheit (32) mit einer Steuerungseinrichtung(32.1), Mediumsleitungsgehäuse (32.2), Vorratsbehälter (31) für Beschichtungsmaterial, Vorrichtung zur Bereitstellung von Heißluft und Druckluft-zufuhreinheit, Vorrichtung zum Ausrichten der Karbonfasern (32.5), eine Mediumsleitung (32.6) zur Leitung der Ausrichtung der Karbonfasern und eine Verriegelungsvorrichtung (32.7) aufweist.
Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragevorrichtung (2) eine Zentriervorrichtung (21) aufweist, mit der die axiale Zentrierung der Auftragevorrichtung (2) in der Rohrleitung (5) erfolgt.
Beschichtungsvorrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung (23) zur Härtung des Beschichtungmaterials nach dem Auftragen enthalten ist.
Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung (23) mittels Heißluft ausgebildet ist und die Mediumsleitung (4) mit der Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung (23) über eine Heißluftleitung in Verbindung steht.
Beschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung (23) mehrere Luftverteilerdüsen auf einem kreisförmigen Umfang angeordnet und zum Ausblasen von Heißluft in Richtung Rohrleitungsinnenwand (51) ausgerichtet sind.
Beschichtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung (23) zur Messung der Heißlufttemperatur mindestens einen Temperatursensor enthalten, der Temperatursensor mit der Versorgungsvorrichtung (3) in einer Datenübertragungsverbindung steht und die Versorgungsvorrichtung (3) für die Bereitstellung von Heißluft ausgelegt ist.
Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Heißluft im Bereich der Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung (23) eine Temperatur zwischen 50°C und 140°C aufweist.
Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Härtung des Beschichtungsmaterials in der Aushärtevorrichtung mit Faserorientierungsvorrichtung (23) erfolgt.
Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite der Mediumsleitung (4) mit einem für das Beschichtungsmaterial nicht haftfähigem Material ausgestattet ist.
Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragevorrichtung (2) mit einer Prüfvorrichtung (24) versehen ist.
Beschichtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auftragevorrichtung (2) eine Fortbewegungsvorrichtung zugeordnet, mit der die Auftragevorrichtung (2) in Längsrichtung der Rohrleitung (5) bewegt werden kann.
Verfahren zur Innenbeschichtung von Rohrleitungen (5) mit einem dichtenden Beschichtungsmaterial durch eine Beschichtungsvorrichtung (1), bei dem im Beschichtungsvorgang über einen Antrieb eine Auftragevorrichtung (2) koaxial in einer Rohrleitung (5) bewegt wird und aufgrund eines Sprüh- oder Schleudervorgangs Beschichtungsmaterial auf eine Rohrleitungsinnenwand (5) aufgebracht wird dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial als eine fertig zubereitete Komponente von einer Versorgungsvorrichtung (3) über eine Mediumsleitung (4) der Auftragevorrichtung (2) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass während des Beschichtungsvorgangs ein Aushärtevorgang zur Aushärtung des Beschichtungsmaterials stattfindet, in dem das aufgetragene Beschichtungsmaterial gehärtet wird, auch unter Verwendung von Heißluft.