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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren und eine
Struktur zum Auskleiden von unterirdisch verlegten Rohren wie Abwasserrohre. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Struktur,
welche besonders für mannhohe
runde oder ovale Rohre geeignet ist, aber nicht darauf beschränkt ist.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Abwasserrohre
werden oft verstopft oder strukturell beschädigt auf Grund von Rohrkorrosion durch
Wasserstoffsulfid, allgemeinen Abbau, organischen Bewuchs und Eindringen
von Wurzeln. Als Folge kann der Abwasserfluss verstopft werden oder das
Abwasserkanalrohr kann zusammenbrechen. Ein beschädigtes Abwasserkanalrohr,
auch wenn es nicht verstopft ist, kann Grundwasser eindringen lassen,
wodurch ohne Notwendigkeit der Flüssigkeitsfluss zur Kläranlage
erhöht
wird.
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Die
Kosten, die mit dem Austausch von Abwasserrohren in Verbindung gebracht
werden, können
außerordentlich
hoch sein und die Unterbrechung des Straßenverkehrs kann nicht tragbar
sein. Daher werden Abwasserrohre oft eher ausgekleidet als ausgetauscht.
Um die oberirdischen Störungen während der
Abwasserrohrauskleidung zu minimieren, werden Abwasserrohre oft
unter Einsatz von Technologie ausgekleidet, welche kein Graben einer Künette über dem
Abwasserrohr erfordert.
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Das
Auskleiden von Abwasserrohren kann durch Einbauen einer Schicht
von weichmacherfreiem/starrem Polyvinylchlorid (uPVC) erzielt werden, um
eine neue innere Oberfläche
in bestehenden Rohren auszubilden. Ein ringförmiger Spalt kann zwischen
der inneren Oberfläche
des bestehenden Rohrs und der äußeren Oberfläche der
neuen Auskleidung geschaffen werden. Vergussmörtel kann dann in diesen ringförmigen Spalt
eingespritzt werden, um die neue Auskleidung zu verstärken und
zu stützen,
wie in den US-Patentschriften Nr. 5,388,929, 5,145,281 und 4,678,370
besprochen.
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Wenn
ein Auskleide- und Ausgießverfahren in
mannhohen Rohren ausgeführt
wird, zum Beispiel in Rohren, welche Durchmesser von 91 cm (36'') und größer aufweisen, muss die innere
Kunststoffauskleidung dem Zuflussdruck des Vergussmörtels standhalten,
wie er in den Ring zwischen dem Rohr und der Kunststoffauskleidung
hineingepumpt wird. Außerdem
kann, da die Schwerkraft den Vergussmörtel auf den Boden des Rings
drückt,
die Auskleidung auf dem Vergussmörtel
aufschwimmen, der sich auf dem Boden des Ringraums sammelt.
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Um
die Durchbiegung der Auskleidung auf Grund des hydraulischen Zuflussdrucks
und das Aufschwimmen zu verhindern, wird Vergussmörtel üblicherweise
in aufeinander folgenden Schritten oder "Pumpschüben" eingespritzt. Die einzelnen Vergussmörtelpumpschübe können nicht
eingespritzt werden, bevor der vorhergehende Pumpschub nicht ausreichend
ausgehärtet
ist, um nicht den hydraulischen Druck auf jenen Abschnitt der PVC-Auskleidung
zu übertragen,
mit dem er in Kontakt steht. Des Weiteren verankert der vorhergehende
Vergussmörtelpumpschub
die PVC-Auskleidung und widersteht dem hydraulischen Druck, der
versucht, die Auskleidung zu verbiegen, was dazu führen könnte, dass sich
die Auskleidung aus dem teilweise ausgehärteten Vergussmörtel herauszieht
oder dass die Auskleidung und der Vergussmörtel gemeinsam weg von der Rohrwand
gezogen werden, indem die Bindung zwischen Vergussmörtel und
Rohrwand überwunden wird.
Entsprechendes Aushärten
kann von bis zu 12 bis zu 24 Stunden dauern. Dies begrenzt die Rate, mit
welcher Vergussmörtel
während
des Vergießvorgangs
eingespritzt werden kann, und erhöht die Gesamtzeit für den Auskleidevorgang.
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Ein
anderes Verfahren, um die Durchbiegung der Auskleidung auf Grund
von übergroßen hydraulischen
Zuflussdrücken
zu verhindern, besteht darin, die Steifigkeit der Auskleidung zu
erhöhen.
Die Fähigkeit
der Kunststoffauskleidung, hydraulischem Zuflussdruck ohne deutliche
Durchbiegung zu widerstehen, hängt
von der Biegesteifigkeit oder dem Steifigkeitsfaktor der Kunststofftafeln
der Auskleidung ab. Biegesteifigkeit wird mathematisch als das Produkt
des Biegeelastizitätsmoduls
(E) des Materials und seines Trägheitsmoments
(I) ausgedrückt.
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Eine
Biegesteifigkeit des Materials kann durch die geometrische Form
des Materials beeinflusst werden. Zum Beispiel besteht eine allgemeine Form
zur Erhöhung
der Biegesteifigkeit eines Materials darin, eine große Menge
an Material an einem Abstand zur neutralen Achse anzuordnen, z.B.
wie in "I"-Trägern.
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Das
Auskleidungsmaterial wird üblicherweise
in flachen Streifen oder in standardgroßen runden Rollen hergestellt
und an die Baustelle geliefert. Das Auskleidungsmaterial muss dann
geformt werden, um sich der Rohrform anzupassen, und muss biegsam
und leicht genug sein, um von Hand aus verformt zu werden. Diese
Einschränkungen
bestimmen den Maximalwert der Biegesteifigkeit des Materials. Zum
Beispiel weist eine Auskleidung, die 31 cm (12'') breit
mit 13 mm (1/2'') hohem Profil ist,
hergestellt aus steifem PVC, einen EI-Wert von 1600 auf. Für dieses Material
wird geschätzt,
dass die Vergussmörtelpumpschübe mit ungefähr 15 bis
31 cm (6 bis 12'') vertikalem Hub
begrenzt werden müssen,
um übermäßige Tafeldurchbiegung
zu vermeiden. Die begrenzte Größe dieser
Pumpschübe
erhöht
deutlich die Gesamtzeit und die Gesamtkosten des Vergießvorgangs.
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US-A-4,585,371
offenbart den Einsatz von länglichen
Auskleideelementen, welche in einer Seite-an-Seite verriegelten
Konfiguration innerhalb des Rohrs angeordnet sind. Solche Auskleideelemente weisen
Abstandhalterelemente auf, um eine Verbindung zwischen den Auskleideelementen
bereitzustellen und solche Auskleideelemente im Abstand zur inneren
Wand des Rohrs zu halten, um diese Räume mit Vergussmörtel zu
füllen.
Die Auskleideelemente umfassen eine Aushöhlung, in welche eine abbindfähige Mischung
eingespritzt wird, um die Auskleideelemente zu verstärken, wenn
sie abgebunden ist.
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Jedoch
auch wenn verstärkt,
werden die Auskleideelemente nicht ausreichend verstärkt, um eine
Menge an Vergusspumpschub zu tragen, die ausreicht, um die Gesamtzeit
und die Gesamtkosten des Vergießvorgangs
zu senken.
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Auf
Grund der Begrenzungen, die oben besprochen sind, besteht ein Bedarf
für ein
Verfahren und eine Struktur, welche in mannhohen Rohren verwendet
werden können
und schnelleres und ökonomischeres
Auskleiden und Vergießen
durch Verringern der Anzahl von aufeinander folgenden ausgehärteten Pumpschüben erlauben.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, um ein Verfahren und eine
Struktur zum Verstärken
einer Auskleidung bereitzustellen, um in Abwasserrohren relativ
großen
Durchmessers verwendet zu werden.
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Die
vorliegende Erfindung zielt auf eine Struktur zum Auskleiden einer
inneren Oberfläche
eines Rohrs ab. Die Struktur umfasst eine längliche Auskleidetafel, welche
wenigstens eine Außenwand aufweist,
wobei eine Mehrzahl von Auskleidetafeln entlang einer Innenoberfläche des
Rohres positioniert ist, um eine Mehrzahl von benachbarten Wandabschnitten
zu bilden, welche sich durch das Rohr erstrecken. Die Auskleidetafel
umfasst des Weiteren eine Mehrzahl von T-förmigen Flanschen, welche sich
senkrecht zur Außenwand
der Auskleidetafel und entlang dieser erstrecken. Das nächstliegende
Dokument des Stands der Technik ist US-A-4,585,371 gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1. Gemäß der Erfindung
umfasst die Struktur ein Mittel zum Aussteifen der Auskleidetafel,
welches wenigstens zwischen ausgewählten Paaren einer Mehrzahl
von T-förmigen
Flanschen eingeschoben und positioniert wird und welches Mittel
zum Aufnehmen und Halten von Vergussmörtelmaterial darin umfasst.
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In
einem Aspekt der Erfindung umfassen die Mittel zum Aussteifen der
Auskleidetafel einen länglichen
Hauptkanalabschnitt, welcher einen ersten länglichen Hohlraum, darin definiert,
zum Aufnehmen und Halten von Vergussmaterial aufweist. Der längliche
Hauptkanalabschnitt ist fest zwischen einem Paar von benachbarten
T-förmigen
Flanschen positioniert.
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In
einem weiteren Aspekt umfassen die Mittel zum Aussteifen der Auskleidetafel
einen länglichen
Hauptkanalkörper,
welcher eine Mehrzahl von Eingriffskanälen aufweist, die auf einer
Innenwand definiert sind und die sich in Längsrichtung entlang des Hauptkanalkörpers erstrecken.
Jeder der Mehrzahl von Eingriffskanälen ist ausgebildet, um mit
einem entsprechenden T-förmigen
Flansch auf der länglichen
Auskleidetafel in Eingriff zu stehen. Der Hauptkanalkörper umfasst
einen äußeren Kanalabschnitt
und eine Mehrzahl von inneren Kanalabschnitten, welche durch die
Mehrzahl der Eingriffskanäle
definiert sind. Der äußere Kanalabschnitt
und die inneren Kanalabschnitte sind fest miteinander mittels einer
Mehrzahl von entsprechenden länglichen
Verbindungsschenkeln, die ebendort dazwischen ausgebildet sind,
verbunden, wobei jeder der inneren Abschnitte fest zwischen entsprechenden Paaren
von benachbarten T-förmigen
Flanschen positioniert ist, wobei der äußere Kanalabschnitt über der
Mehrzahl der T-förmigen
Flansche positioniert ist, wenn er im Eingriff mit den T-förmigen Flanschen steht. Jeder
der Mehrzahl von Verbindungsschenkeln weist, darin definiert, einen
Verbindungskanal auf, welcher kommunizierend einen entsprechenden
inneren Kanalabschnitt mit dem äußeren Kanalabschnitt
verbindet.
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Die
vorliegende Erfindung zielt auf ein Verfahren zum Verstärken einer
Auskleidetafel ab, welche zum Auskleiden einer inneren Oberfläche eines Rohres
verwendet wird. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens
einer länglichen
Auskleidetafel, welche wenigstens eine Außenwand aufweist, wobei die
Auskleidetafel entlang der inneren Oberfläche des Rohres positioniert
wird, um so eine Mehrzahl von benachbarten Wandabschnitten zu bilden,
welche sich durch das Rohr erstrecken. Der Schritt des Bereitstellens
der länglichen
Auskleidetafel umfasst das Ausbilden einer Mehrzahl von T-förmigen Flanschen,
welche sich senkrecht zu und entlang der äußeren Wand der Auskleidetafel
erstrecken und um sich des Weiteren in Längsrichtung entlang der Auskleidetafel
zu erstrecken. Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte des Positionierens
von wenigstens einer Versteifungstafel zwischen einem ausgewählten Paar
der Mehrzahl von T-förmigen
Flanschen und des Zuführens
von Vergussmaterial in die wenigstens eine Versteifungstafel.
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Andere
Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen augenscheinlich
aus der folgenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
hervor.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird weiter in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen
beschrieben, wobei:
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1 eine
Querschnittansicht einer Auskleidetafel ist, welche gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung aufgebaut ist;
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2 eine
Querschnittansicht eines Verriegelungsmechanismus ist, gesehen entlang
der Linien 2-2' aus 1;
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3 eine
Querschnittansicht eines Bügels ist,
welcher gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung aufgebaut ist;
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4 eine
Querschnittansicht eines zusammengefügten Verriegelungsmechanismus
ist, welcher gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung aufgebaut ist;
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5 eine
Draufsicht eines hinteren Stopfens ist, welcher gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung aufgebaut ist;
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6 eine
Seitenansicht eines hinteren Stopfens ist, welcher gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung aufgebaut ist;
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7 eine
stirnseitige Ansicht eines hinteren Stopfens ist, welcher gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung aufgebaut ist;
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8 eine
Draufsicht eines Mehrfachverteilers ist, welcher gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung aufgebaut ist;
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9 eine
Seitenansicht eines Mehrfachverteilers ist, welcher gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung aufgebaut ist;
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10 eine
stirnseitige Ansicht eines Mehrfachverteilers ist, welcher gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung aufgebaut ist;
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11 eine
Querschnittansicht einer Versteifungstafel gemäß einer ersten Ausführungsform davon
zeigt;
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12 eine
Querschnittansicht der Versteifungstafel gemäß 11 zeigt,
welche an der Auskleidetafel der vorliegenden Erfindung angewendet ist,
dargestellt in einer geschnittenen Teilansicht;
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13 eine
Querschnittansicht der Versteifungstafel gemäß einer zweiten Ausführungsform
davon zeigt;
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14 eine
Querschnittansicht der Versteifungstafel gemäß 13 zeigt,
welche an der Auskleidetafel der vorliegenden Erfindung angewendet ist,
dargestellt in einer geschnittenen Teilansicht; und
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15 eine
Querschnittansicht der Versteifungstafel gemäß einer dritten Ausführungsform
davon und an einer Auskleidetafel der vorliegenden Erfindung angewendet
zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Mit
Bezugnahme auf die Figuren, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche
Elemente durch alle Ansichten hindurch kennzeichnen, und insbesondere mit
Bezugnahme auf 1 weist eine Tafel 10 einen länglichen,
ebenen Körper 11,
eine glatte innere Oberfläche 15 und
ein anfängliches
und ein abschließendes
Anschlussende auf. Eine Mehrzahl von T-förmigen
Schenkeln oder Flanschen 20 erstreckt sich senkrecht von
einer äußeren Oberfläche 25 des
Körpers 11 weg.
Bei Einbau, wie unten beschrieben, versteifen die T-förmigen Flansche 20 die
Tafel 10 durch Erhöhen
der Biegesteifigkeit der Tafel 10 und können auch die Tafel 10 mit
einer Vergussschicht (nicht gezeigt) verankern.
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Parallel
und benachbart zur äußeren Oberfläche 25 ist
eine ebene Wand 35, welche eine innere Wandoberfläche 36 und
eine äußere Wandoberfläche 37 aufweist.
Die ebene Wand 35 ist einstöckig mit den äußeren Oberflächen der
T-förmigen
Flansche 20 ausgebildet und erstreckt sich über die
ganze Breite der Tafel 10. Auf diese Weise ist eine Anzahl
von inneren Kanälen 45 durch
die äußere Oberfläche 25,
die ersten und zweiten T-förmigen
Flansche 20 und durch die innere Wandoberfläche 36 begrenzt.
Die inneren Kanäle 45 erstrecken
sich über die
Länge der
Tafel 10.
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Mit
Bezugnahme auf 2 umfassen die gegenüberliegenden
Kanten der Tafel 10 einen Verriegelungsmechanismus 50.
Der Verriegelungsmechanismus 50 umfasst einen Rückhalter 55,
welcher einen allgemein U-förmigen
Querschnitt aufweist, und ein Anschlussende 60. Das Anschlussende 60 umfasst
einen gepfeilten Rückhalteflansch 65,
welcher eine kleine Strecke in Richtung einer gegenüberliegenden
Seitenwand des Rückhalters 55 vorragt.
Der Rückhalter 55 kann
aus der horizontalen Ebene versetzt sein, die durch die innere Oberfläche 15 der
Tafel 10 definiert wird, wodurch eine Kerbe 70 entsteht.
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Bei
Einbau, wie unten besprochen, können die
Kanten von zwei benachbarten Tafeln 10 durch einen Fügestreifen 75 festgemacht
werden. Mit Bezugnahme auf 3 ist der
Fügestreifen 75 in
einem länglichen
Streifen ausgebildet und umfasst ein horizontales Element 80 mit
zwei vertikalen Elementen 85, welche an gegenüberliegenden
Seiten einer vertikalen Mittellinie 86 angeordnet sind,
wodurch das horizontale Element 80 in zwei Abschnitte geteilt wird.
Jedes vertikale Element 85 steht allgemein senkrecht zum
horizontalen Element 80 und umfasst eine Rückhalteklammer 90,
welche in Richtung der vertikalen Mittellinie 86 vorragt.
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Wie
in 4 dargestellt, wird der Einbau zweier Tafeln 10 durch
Positionieren zweier Tafeln 10 zueinander benachbart und
durch Zwängen
jedes vertikalen Elements 85 des Fügestreifens 75 über einen
Rückhalteflansch 65 eines
Verriegelungselements 50 durchgeführt. Auf diese Weise wirken
die Rückhalteklammern 90 und
die Rückhalteflansche 65 zusammen,
um jede Tafel 10 zu verriegeln und zu befestigen. Außerdem passt
ein horizontales Element 80 des Fügestreifens 75 in
die Kerbe 70 der inneren Oberfläche 15, was zu einer
glatten und ununterbrochenen inneren Oberfläche über die gesamte Länge der
Rohrauskleidung führt.
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Im
bevorzugten Aufbau wird die Tafel 10, welche den Körper 11,
die T-förmigen
Flansche 20, die Wand 35, den Verriegelungsmechanismus 50 und
den Fügestreifen 75 umfasst,
aus extrudiertem weichmacherfreiem Polyvinylchlorid (uPVC) oder hochdichtem
Polyethylen hergestellt, obwohl jedes geeignet biegsame und haltbare
Material ebenfalls eingesetzt werden kann.
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Vorzugsweise
weist Vergussmörtel
eine geringe Viskosität
vor dem Abbinden auf und sollte in der Lage sein, frei durch relativ
enge Kanäle
zu fließen.
Vergussmörtel
sollte auch chemisch mit dem Material, aus dem die Tafel 10 ausgebildet
ist, verträglich
sein. Wenn abgebunden, sollte der Vergussmörtel einen Elastizitätsmodul
aufweisen, welcher viel größer ist
als jener des Materials, aus dem die Tafel 10 ausgebildet
ist (größer als
27,6 kbar (400.000 psi)). Der Vergussmörtel sollte vorzugsweise aus
weit verbreiteten und billigen Materialien wie Portlandzement, Flugasche
oder Kalk, Wasser und Superplastizitätsmitteln hergestellt sein.
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Die
Rohre können
mit einer Lage Tafeln 10 in einer Anzahl von unterschiedlichen
Konfigurationen ausgekleidet werden. Zum Beispiel kann starke Rohrbeschädigung die
Auskleidung der gesamten inneren Oberfläche eines Rohres erforderlich
machen. Alternativ kann weniger fortgeschrittene Rohrbeschädigung das
Auskleiden nur eines Abschnitts der inneren Oberfläche eines
Rohres erfordern. Diese zwei Alternativen werden unten für veranschaulichende
Zwecke besprochen.
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Um
die gesamte innere Oberfläche
eines Rohres auszukleiden, kann eine größere Länge der Tafel 10 durch
eine geeignete Öffnung
im Rohr eingebracht werden. Die Tafel 10 kann dann entlang
der inneren Oberfläche
des Rohres in einer fortlaufenden Spirale so gebogen werden, dass
die Anschlussenden 40 der T-förmigen Schenkel 20 (1)
der inneren Oberfläche
des Rohres zugewandt sind. Benachbarte Kanten jeder Wicklung der
Tafel 10 werden aneinander befestigt, wie oben beschrieben,
wodurch sich eine glatte und ununterbrochene Auskleidung ergibt,
welche im wesentlichen der inneren Oberfläche des Rohres entspricht.
In einer tatsächlichen
Anwendung würde
eine größere Länge der
Tafel 10 normalerweise aus 61 m-Längen (200 Fuß) bestehen, welche
im Rohr miteinander verspleißt
werden. Solche Spleiße
müssen
den Fluss von Vergussmörtel
erlauben, welcher in die gesamte Auskleidung gepumpt werden muss.
Solche Spleiße
würden
daher eine Mehrzahl von einzelnen Kupplungen umfassen, die als Düsen an beiden
Enden ausgeformt sind. (Siehe 9, 110,
und 6, 96).
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Im
Anschluss an den Einbau der Tafel 10 werden die freiliegenden
Enden des inneren Kanals 45, welche an einem abschließenden Anschlussende der
Tafel 10 angeordnet sind, mit einem hinteren Stopfen 95 geschlossen.
Mit Bezugnahme auf 5 bis einschließlich 7 umfasst
der hintere Stopfen 95 Fortsätze 96, welche komplementär zum hinteren Anschlussende
der Tafel 10 konfiguriert sind, und dichtet die entsprechenden
Enden jedes inneren Kanals 45 ab. Der hintere Stopfen 95 umfasst
auch ein Entlüftungsventil 100,
um es der Luft zu ermöglichen, aus
jedem inneren Kanal 45 auszuströmen, wenn der Vergussmörtel eingespritzt
wird, wie unten beschrieben.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann das Entlüftungsventil 100 ein
Abschlusshahn sein, welcher die Luft aus den inneren Kanälen 45 ausströmen lässt und
welcher händisch
geschlossen werden kann, um den Vergussmörtel daran zu hindern auszufließen, wenn
die inneren Kanäle 45 mit
Vergussmörtel
gefüllt
sind und keine Luftblasen im Vergussmörtelstrom beobachtet werden.
Alternativ kann das Entlüftungsventil 100 ein
Stopfen oder eine Kappe sein, welche komplementär zum hinteren Ende der Tafel 10 konfiguriert
ist. Diese Version des Entlüftungsventils 100 wird
eingebaut, nachdem der Vergussmörtel
jeden inneren Kanal 45 vollständig angefüllt hat.
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Der
Vergussmörtel
wird in die inneren Kanäle 45 im
Anschluss an den Einbau des hinteren Stopfens 95 eingespritzt.
Der Vergussmörtel
wird in die inneren Kanäle 45 mittels
eines Mehrfachverteilers 105 eingespritzt. Wie in 8 bis
einschließlich 10 gezeigt,
umfasst der Mehrfachverteiler 105 die Düsen 110, welche so
konfiguriert sind, um eng in ein vorderes Anschlussende der Tafel 10 zu
passen, und welche mit jedem inneren Kanal 45 in kommunizierender
Verbindung stehen. Der Mehrfachverteiler 105 umfasst des
Weiteren ein aufnehmendes Rohr 115 zum Ankuppeln eines
biegsamen Schlauches (nicht gezeigt), durch welchen der Vergussmörtel gepumpt
wird.
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Der
Vergussmörtel
wird von einem äußeren Behälter durch
den biegsamen Schlauch und durch den Mehrfachverteiler 105 in
jeden inneren Kanal 45 gepumpt, bis jeder innere Kanal 45 vollständig mit Vergussmörtel aufgefüllt ist.
Wenn jeder innere Kanal 45 vollständig aufgefüllt worden ist, wird der Mehrfachverteiler 105 an
Ort und Stelle belassen oder durch einen vorderen Stopfen ersetzt,
um das Auslaufen des Vergussmörtels
aus jedem der inneren Kanäle 45 zu
verhindern. Der vordere Stopfen ist ähnlich dem hinteren Stopfen 95 konfiguriert,
außer dass
der vordere Stopfen keine Entlüftungsvorrichtung
aufweist. Der Vergussmörtel
lässtman
dann abbinden, d.h. sich verfestigen und hart werden.
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Auf
diese Weise wird das gesamte Rohr mit einer glatten und ununterbrochenen
uPVC-Lage ausgekleidet, welche eine innere Schicht aus Vergussmörtel aufweist.
Außerdem
wird ein Ringraum zwischen der inneren Oberfläche des Rohres und der äußeren Wandoberfläche 37 der
Wand 35 ausgebildet. Eine zusätzliche Schicht aus Vergussmörtel kann
dann in den Ringraum zwischen der inneren Oberfläche des Rohres und der äußeren Wandoberfläche 37 eingespritzt
werden. Die T-förmigen Flansche 20 werden
in dieser zweiten Vergussmörtelschicht
verankert und die Tafel 10 wird dadurch fest positioniert.
Der hydraulische Zuflussdruck dieser zweiten Vergussmörtelschicht
wird durch die erste Vergussmörtelschicht
getragen und das Gewicht der ersten Vergussmörtelschicht erhöht ebenfalls
den zulässigen
vertikalen Anstieg der ersten Schicht des zweiten Vergussmörtels ohne "Aufschwimmen" der Auskleidung.
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Im
Gegensatz zur Auskleidung der gesamten inneren Oberfläche, wie
oben besprochen, kann es auch erstrebenswert sein, nur Abschnitte
der inneren Oberfläche
des Rohres auszukleiden. Um einen Abschnitt der inneren Oberfläche eines
Rohres auszukleiden, wird zuerst eine Anzahl von Segmenten der Tafel 10 auf
eine vorbestimmte Länge
abgeschnitten. Jedes Segment wird dann (am Umfang) um die innere
Oberfläche
des Rohres so herum gebogen, dass die Anschlussenden 40 der
T-förmigen Flansche 20 der
inneren Oberfläche
des Rohres zugewandt sind. Die Enden dieser Segmente werden dann
an den unteren Enden des Abschnitts des Rohres, welcher ausgekleidet
werden soll, mittels Befestigungsmitteln, d.h. mechanische Anker,
Nägel,
J-Haken oder mittels beliebiger anderer Mittel zum Halten der Segmente,
befestigt. Benachbarte Kanten jedes Tafelsegments 10 werden
aneinander befestigt, wie oben beschrieben, was zu einer glatten
und ununterbrochenen Auskleidung innerhalb des Rohres führt. Abhängig vom
Typ des Befestigungsmittels, das verwendet wird, um die Tafeln 10 zu
verankern, sollten die notwendigen Schritte, wie sie dem Fachmann
auf diesem Gebiet der Technik bekannt sind, unternommen werden,
um die Unversehrtheit des Ringraums der Tafeln 10 zu erhalten.
Anders gesagt, sollten ausreichende Maßnahmen getroffen werden, um
zu verhindern, dass die Tafeln 10 von den Befestigungsmitteln
durchlöchert
werden oder, wenn durchlöchert, der
Ringraum der Tafeln 10 abgedichtet wird, so dass Vergussmörtel nicht
aus den Tafeln 10 ausfließt.
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Im
Anschluss an den Einbau der Auskleidung wird das hintere Anschlussende
jedes Tafelsegments 10 mit dem hinteren Stopfen 95 verschlossen, wie
oben beschrieben. Der Vergussmörtel
wird dann in jedes Tafelsegment 10 eingespritzt und ausgehärtet, wie
oben beschrieben. Der Mehrfachverteiler 105 kann auch durch
den vorderen Stopfen ersetzt werden. Auf diese Weise wird ein Abschnitt
der inneren Oberfläche
des Rohrs mit einer glatten und ununterbrochenen uPVC-Schicht ausgekleidet.
Wiederum wird ein Spalt zwischen der inneren Oberfläche des Rohrs
und der Wandaußenoberfläche 37 ausgebildet.
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Eine
zusätzliche
Schicht Vergussmörtel
kann dann zwischen der inneren Oberfläche des Rohrs und der Wandaußenoberfläche 37 eingespritzt
werden. Die T-förmigen
Flansche 20 werden in dieser zweiten Vergussmörtelschicht
verankert und die Auskleidung wird dadurch fest positioniert. Der
hydraulische Zuflussdruck dieser zweiten Vergussmörtelschicht
wird durch die erste Vergussmörtelschicht aufgefangen.
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Auf
diese Weise wird eine Auskleidung für eine innere Oberfläche eines
Rohrs ausgebildet, welche eine glatte innere Oberfläche aufweist,
welche T-förmige
Flansche 20 aufweist, die sich senkrecht von der äußeren Oberfläche 25 weg
erstrecken, und welche eine Anzahl von inneren Kanälen 45 aufweist. Außerdem wird
eine Ausnehmung zwischen der inneren Oberfläche des Rohres und der Wandaußenoberfläche 37 ausgebildet.
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Diese
Auskleidung kann innere Kanäle 45, welche
mit Vergussmörtel
aufgefüllt
sind, und vordere und hintere Anschlussenden aufweisen, welche durch
den vorderen Stopfen beziehungsweise den hinteren Stopfen 95 abgeschlossen
sind. Außerdem kann
die Auskleidung auch den Ringraum zwischen der inneren Oberfläche des
Rohres und der Wandaußenoberfläche 37 aufweisen,
welcher mit Vergussmörtel
gefüllt
ist. Schließlich
kann die Auskleidung vordere und hintere Anschlussenden aufweisen,
welche durch eine Modifikation des vorderen Stopfens. und des hinteren
Stopfens 95 abgeschlossen sind.
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Um
die einzelnen Tafeln zu verstärken,
welche für
Auskleidung eines Rohres verwendet werden, wie dies die extrudierten
Kunststoffstreifen, offenbart in den US-Patentschriften Nr. 4,585,371, 4,963,211
oder 5,145,281, oder die oben beschriebenen Auskleidetafeln 10,
sind, werden Versteifungstafeln gemäß der Erfindung zwischen den
dazwischenliegenden Flanschen der extrudierten Kunststoffstreifen
aus den '211 oder '281 Patenten oder
zwischen den T-förmigen
Schenkeln oder Flanschen 20 der Tafel 10 eingeschoben.
Nur für
die Zwecke der Beschreibung der Struktur und der Anwendung der Versteifungstafeln
stützt
sich die folgende Beschreibung auf das Anbringen der Versteifungstafeln
an der Tafel 10, welche innere Kanäle 45 aufweist, wie
oben beschrieben. Jedoch kann die Versteifungstafel der vorliegenden
Erfindung für
den Einsatz mit den extrudierten Kunststoffstreifen, offenbart in
den US-Patentschriften Nr. 4,585,371, 4,963,211 oder 5,145,281,
verwendet und angewendet werden, wobei keine inneren Kanäle für Vergussmörtel in
den Streifen oder andere ähnliche
Strukturen auf dieselbe Weise und mit gleicher Wirksamkeit eingebaut sind.
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Wie
in 11 gezeigt, umfasst eine erste Ausführungsform
eines Versteifungselements 200 gemäß der vorliegenden Erfindung
einen hohlen Hauptkanalabschnitt 201, welcher allgemein
quadratisch oder rechteckig in seiner Form ist, um so der Form und
den Abmessungen des Raums, welcher durch die T-förmigen Flansche 20,
die Anschlussenden 40 und die Wandaußenoberflächen 37 einer Tafel 10 definiert
ist, angeglichen zu sein, in welchen das Versteifungselement 200 eingeschoben
werden soll. Des Weiteren ist der Hauptkanalabschnitt 201 so ausgebildet,
um sich über
die Länge
der Tafel 10 oder auch kürzer zu erstrecken. Für zusätzliche(n) Halt/Steifigkeit
oder für
das Verankern im umgebenden Vergussmörtel kann wahlweise ein T-förmiger Flansch 203 entlang
einer oberen Oberfläche 205 des
Hauptkanalabschnitts 201 ausgebildet sein und die Länge des
Hauptkanalabschnitts wird damit erstreckt.
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In
der Anwendung der Versteifungstafel 200, wie in 12 gezeigt,
wird eine Mehrzahl von solchen Tafeln in die Räume, welche durch die T-förmigen Flansche 20,
die Anschlussenden 40 und die Wandaußenoberflächen 37 einer Tafel 10 definiert sind,
eingeschoben (durch Einpressen oder Krafteinpressen). Wenn richtig
positioniert, sind die oberen Eckabschnitte 207a, 207b des
Hauptkanalabschnitts 201 unter den Anschlussenden 40 der
T-förmigen Flansche 20 eingepasst,
wobei der Hauptkanalabschnitt 201 jeder Versteifungstafel 200 fest
in der Tafel 10 positioniert ist. Vergussmörtel kann
in den hohlen Hauptkanalabschnitt unter Einsatz herkömmlicher
Techniken oder sogar des Mehrfachverteilers 105, dargestellt
in 8–10, zugeführt werden, bevor
oder nachdem jede Versteifungstafel 200 mit der Tafel 10 verbunden
ist.
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In
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung, wie in 13 gezeigt, umfasst die Versteifungstafel 200' auch einen
hohlen Hauptkanalabschnitt 201, welcher allgemein quadratisch
oder rechteckig in seiner Form ist, um so der Form und den Abmessungen
des Raums, welcher durch die T-förmigen Flansche 20,
die Anschlussenden 40 und die Wandaußenoberflächen 37 einer Tafel 10 definiert
ist, angeglichen zu sein, in welchen das Versteifungselement 200 eingeschoben
werden soll. Außerdem
ist ein hohler oberer Kanalabschnitt 209 fest über dem
Hauptkanalabschnitt 201 positioniert. Der obere Kanalabschnitt 209 ist
ebenfalls quadratisch oder rechteckig in der Form. In der dargestellten
Ausführungsform
ist der Hauptkanalabschnitt 201 quadratisch, während der
obere Kanalabschnitt 209 rechteckig ist. Jedoch wären auch
andere Kombinationen in Abhängigkeit
von der Struktur und/oder den Abmessungen der Tafel 10 und
der besonderen Anwendung möglich,
wie jedem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist. Der Hauptkanalabschnitt 201 und der
obere Kanalabschnitt 209 gemeinsam sind so ausgebildet,
um sich über
die Länge
der Tafel 10 oder kürzer
zu erstrecken. Ebenfalls in der besonderen dargestellten Ausführungsform
sind die Hohlräume 201a, 209a,
welche innerhalb des Hauptkanalabschnitts 201 beziehungsweise
des oberen Kanalabschnitts 209 definiert sind, mittels
eines Verbindungskanals 211 verbunden, welcher im Verbindungsschenkel 213 ausgebildet
ist. In anderen Abänderungen
dieser zweiten Ausführungsform
können
der Hauptkanalabschnitt 201 und der obere Kanalabschnitt 209 so
ausgebildet sein, dass ihre jeweiligen Hohlräume geschlossen und von einander
getrennt sind, wobei der Verbindungsschenkel 213 einfach
ein Vollmaterialschenkelelement (nicht gezeigt) ist, welches fest
die zwei Abschnitte miteinander verbindet.
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Wie
bei der ersten Ausführungsform
wird in der Anwendung der Versteifungstafel 200' gemäß dieser
zweiten Ausführungsform
eine Mehrzahl von solchen Tafeln, wie in 14 gezeigt,
in die Räume, welche
durch die T-förmigen
Flansche 20, die Anschlussenden 40 und die Wandaußenoberflächen 37 einer
Tafel 10 definiert sind, eingeschoben (durch Einpressen
oder Krafteinpressen). Wenn richtig positioniert, sind die oberen
Eckabschnitte 207a, 207b des Hauptkanalabschnitts 201 unter
den Anschlussenden 40 der T-förmigen Flansche 20 eingepasst, wobei
der Hauptkanalabschnitt 201 jeder Versteifungstafel 200 fest
in der Tafel 10 verbunden ist. Der obere Kanalabschnitt 209 ist über den
Anschlussenden 40 der T-förmigen Flansche 20 positioniert.
Vergussmörtel
kann in den hohlen Hauptkanalabschnitt 201, den oberen
Kanalabschnitt 209 oder in beide unter Einsatz herkömmlicher
Techniken oder sogar des Mehrfachverteilers 105, dargestellt
in 8–10,
zugeführt
werden, bevor oder nachdem jede Versteifungstafel 200 in
die Tafel 10 eingepasst ist. Wenn ein Verbindungskanal 211 in
jeder Versteifungstafel 200' ausgebildet
ist, würde
das Auffüllen
eines der Kanalabschnitte automatisch die anderen Abschnitte mit
Vergussmörtel
auffüllen.
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Jede
Versteifungstafel 200 oder 200' kann unter Einsatz von extrudiertem
PVC-Material oder anderen ähnlichen
Materialien hergestellt sein. Um jede Tafel abzudichten, nachdem
sie mit Vergussmörtel
aufgefüllt
worden ist, werden Endstopfen (nicht gezeigt) verwendet, welche
der Form der Enden der Versteifungstafeln 200 oder 200' entsprechen.
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Wenn
in Verbindung mit den extrudierten Kunststoffstreifen, offenbart
in den US-Patentschriften Nr. 4,963,211 und 5,145,281, verwendet,
wird der Hauptkanalabschnitt 201 im Allgemeinen quadratisch
oder rechteckig in seiner Gestalt ausgebildet, um so der Form und
den Abmessungen des Raums angeglichen zu sein, welcher durch die
T-förmigen Flansche und
den Boden des extrudierten Kunststoffstreifens definiert ist, in
welchen das Versteifungselement 200 eingeschoben wird.
Des Weiteren ist der Hauptkanalabschnitt 201 so ausgebildet,
um sich über
die Länge
des Streifens oder kürzer
zu erstrecken.
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Wie
bei den zwei vorangehenden Ausführungsformen,
welche oben beschrieben sind, kann ein T-förmiger Flansch 203 für zusätzliche(n) Halt/Steifigkeit
oder zum Verankern im umgebenden Vergussmörtel wahlweise entlang einer
oberen Oberfläche 205 des
Hauptkanalabschnitts 201 ausgebildet werden und die Länge des
Hauptkanalabschnitts wird verlängert.
Alternativ kann ein hohler oberer Kanalabschnitt 209 fest über dem
Hauptkanalabschnitt 201 positioniert werden. Die Hohlräume 201a, 209a, welche
innerhalb des Hauptkanalabschnitts 201 beziehungsweise
des oberen Kanalabschnitts 209 definiert sind, können mittels
eines Verbindungskanals 211 verbunden sein, welcher im
Verbindungsschenkel 213 ausgebildet ist, oder der Hauptkanalabschnitt 201 und
der obere Kanalabschnitt 209 können so ausgebildet sein, dass
ihre jeweiligen Hohlräume
geschlossen und von einander getrennt sind, wobei der Verbindungsschenkel 213 einfach
ein Vollmaterialschenkelelement ist, welches die zwei Abschnitte fest
miteinander verbindet.
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In
der Anwendung der Versteifungstafel 200 oder 200' wird eine Mehrzahl
von solchen Tafeln in die Räume,
welche durch die T-förmigen
Flansche 20 und den Boden der extrudierten Kunststoffstreifen definiert
sind, eingeschoben (durch Einpressen oder Krafteinpressen). Wenn
richtig positioniert, sind die oberen Eckabschnitte 207a, 207b des
Hauptkanalabschnitts 201 unter den T-förmigen Flanschen 20 eingepasst,
wobei der Hauptkanalabschnitt 201 jeder Versteifungstafel
fest im extrudierten Kunststoffstreifen positioniert ist.
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In
einem beispielhaften Vorgang des Anwendens der Versteifungstafel 200 oder 200' mit einem extrudierten
Kunststoffstreifen oder einer Tafel 10 kann die Anzahl
der Stellen für
Versteifungstafeln, die in einem Streifen verwendet werden, in Abhängigkeit von
den Erfordernissen der besonderen Anwendung variieren. Zum Beispiel
können
auch nur zwei Versteifungstafeln, welche mit einem Streifen oder
einer Tafel zu Anwendung kommen, die Steifigkeit um einen Faktor 10 erhöhen, während der
Einsatz von drei Versteifungstafeln die Steifigkeit um zusätzliche
50% erhöht.
Die Versteifungstafel 200 oder 200' kann in jedem anderen Raum zwischen
den T-förmigen
Flanschen 20 positioniert werden, was von der Anzahl der Räume abhängt, welche
auf einem Streifen oder einer Tafel definiert sind.
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Wenn
die angestrebte Anzahl von Versteifungstafeln auf dem Streifen oder
der Tafel angebracht ist, wird Vergussmörtel in die Versteifungstafeln
eingepumpt/gegossen/zugeführt
und die Versteifungstafeln werden anschließend mit den Endstopfen abgedichtet.
Der Streifen oder die Tafel wird dann unmittelbar im Rohr, das ausgekleidet
werden soll, positioniert und in die Form oder Krümmung geformt, welche
für die
Anwendung angestrebt wird, wobei der Vergussmörtel Gelegenheit bekommt in
der Position auszuhärten.
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Wenn
die Anwendung strenge Maßstäbe in Bezug
auf Position, Abmessung oder Form verlangt, kann der Streifen oder
die Tafel mit angebrachten Versteifungstafeln 200 alternativ
zuerst in der für
die Anwendung gewünschten
Form oder Krümmung ausgebildet
oder verankert und dann mit Vergussmörtel aufgefüllt werden. Nachdem der Vergussmörtel ausgehärtet ist,
kann der versteifte Streifen oder die versteifte Tafel in die gewünschte Position
transportiert und als eine Auskleidung im Rohr eingebaut werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist eine Versteifungstafel 200'',
wie in 15 gezeigt, aus einem einzelnen
Hauptkanalkörper 215 zusammengesetzt,
welcher so ausgebildet ist, um sowohl sich sowohl über die
Breite einer Tafel 10 als auch über die Länge der Tafel 10 oder
kürzer
zu erstrecken. Entlang einer inneren Wand 217 des Hauptkanalkörpers 215 ist
eine Mehrzahl von Kanälen 219,
welche sich über
die Länge
der Versteifungstafel 200'' erstrecken,
so definiert, um der Mehrzahl der T-förmigen Flansche 20 der
Tafel 10 zu entsprechen und mit dieser in Eingriff zu stehen.
Insbesondere, wenn die Versteifungstafel 200'' in
die Räume, welche
durch die T-förmigen Flansche 20 definiert sind,
(durch Einpressen oder Krafteinpressen) eingeschoben wird, werden
die oberen Eckabschnitte 221a, 221b der inneren
Kanalabschnitte 221 unter den Anschlussenden 40 der
T-förmigen
Flansche 20 eingepasst, wobei die inneren Kanalabschnitte 221 des
Hauptkanalkörpers 215 fest
mit dem Streifen oder der Tafel verbunden sind. Der äußere Kanalabschnitt 223 ist über den
Anschlussenden 40 der T-förmigen Flansche 20 positioniert.
Die inneren Kanalabschnitte 221 und der äußere Kanalabschnitt 223,
welcher im Hauptkanalkörper 215 definiert
sind, sind mittels Verbindungskanälen 225 verbunden,
welche in den Verbindungsschenkeln 227 ausgebildet sind.
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Vergussmörtel kann
in den hohlen Hauptkanalkörper 215 zugeführt werden.
Um jede Tafel 200'' abzudichten,
nachdem sie mit Vergussmörtel
aufgefüllt
worden ist, werden Endstopfen (nicht gezeigt) verwendet, welche
der Form der Enden der Versteifungstafeln 200'' entsprechen. Für zusätzliche(n) Halt/Steifigkeit
oder zum Verankern im umgebenden Vergussmörtel ist eine Mehrzahl von
T-förmigen Flanschen 229 entlang
einer äußeren Oberfläche 231 des äußeren Kanalabschnitts 223 ausgebildet und
die Länge
des Hauptkanalkörpers 215 wird
verlängert.