Projekt 13939/01

Entwicklung und Bau einer Kunststoff-Extrusionsanlage zur Auskleidung schadhafter Abwasserkanäle und Feldversuche mit dem Prototypen (hier: 1 Stufe: Konstruktive und rechnerische Auslegung; 2. Stufe: Entwurf und Konkretisierung der Versorgungseinrich[…]

Projektdurchführung

Kuhne GmbH
Einsteinstr. 20
53757 Sankt Augustin

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Gesamtprojektes war es, ein System zur Auskleidung undichter Kanalrohre unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten zu entwickeln, welches die sanierungsbedürftigen Abwasserrohre von innen durch Direktextrusion mit einer neuen Kunststoffhülle auskleidet. Das Verfahren sollte Rohre mit einem Durchmesser größer DN 500 dauerhaft durch Verwendung eines speziellen Kunststoffes, der den Praxisanforderungen einer Abwasserableitung besonders entspricht, vollständig abdichten können. Der verwendete Kunststoff sollte sich durch die Eigenschaften: Abriebfestigkeit, Chemikalien- und Witterungsbeständigkeit sowie Elastizität auszeichnen. Zwei erste Arbeitspakete befassten sich zunächst mit der technischen Machbarkeit und der zu
erwartenden Ökonomie des Verfahrens.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenNach umfassender Analyse der Randbedingungen sowie der Vor- und Nachteile bereits bestehender Kanalsanierungssysteme wurden die Anforderungen an das neue Sanierungssystem festgelegt. Die hier zu entwickelnde Auskleidungsextrusionsanlage stellt vom Prinzip her eine Umkehrung der bekannten statio-närer Rohrextrusion dar, so dass auf einige ihrer Grundelemente zurückgegriffen werden konnte. Alle Bauteile der neuen Anlage werden durch Anwendung des methodischen Konstruierens auf die Bedingungen für eine robuste und wirtschaftliche Kanalauskleidung angepasst. Dabei ist zu beachten, dass im Kanal mit Feuchtigkeit und Wassereinbruch und ggfs. mit giftigen Gasen gerechnet werden muss. Die Extrusionsanlage soll für die Handhabung in den räumlich engen Kontrollschächten in drei Baueinheiten aufgeteilt werden: Antriebseinheit, Plastizifierungseinheit und Ausform- und Kalibriereinheit.
Folgende Arbeitsschritte waren vorgesehen:
- Transport aller zum Betrieb der Auskleidungsanlage erforderlichen Maschinen, Geräte, Versorgungseinrichtungen und Rohstoffe;
- Einrichtung der Baustelle;
- Einbringung der Auskleidungsextrusionsanlage in den Kanal und Herrichtung aller Versorgungseinrichtungen;
- Inbetriebnahme der Anlage;
- Laufende Überwachung aller für die Rohrextrusion entscheidenden Parameter.
Zum Vergleich mit anderen Sanierungsverfahren wurden die Produktionsmenge und die vom Rohrdurchmesser und der Wanddicke abhängigen Rohrextrusionsgeschwindigkeiten berechnet.


Ergebnisse und Diskussion

Dem im Forschungsprojekt zu entwickelnden Verfahren lag folgendes Konzept zugrunde:
- Grabenlose Einbringung der Auskleidungsanlage,
- Direktextrusion der Rohrauskleidung im Kanal,
- mobile Bereitstellung der Rohstoffe und Versorgungsmedien und
- Zusammenbau der Anlage im Baukastenprinzip, wodurch ein geringerer Platzbedarf an der Baustelle als bei anderen Sanierungsverfahren benötigt wird.
Vor der Sanierung sollten die Kanalhaltung mit Hochdruck gereinigt, der Zustand des Altrohres mit Hilfe einer TV-Kamera festgestellt, die Durchgängigkeit mit Hilfe eines Kalibrierrohres kontrolliert und etwaige Seitenanschlüsse abgedichtet werden. Die Bauelemente der Auskleidungsextrusionsanlage sollten mit Hilfe eines am Sanierungsfahrzeug befestigten Auslegers in den Kontrollschacht (Startschacht) herabgelassen und dort zusammengesetzt werden.
Die benötigten Versorgungsleitungen:
- Stromleitung für Antriebsmotor und Heizbänder,
- Granulatförderleitung- Wasserleitungen für Zylinder- und Sprühkühlung,
- Luftleitung zur Rohrstützung
Sollten zuvor vom Zielschacht bis zum Startschacht durchgezogen und dort an die Extrusionsanlage angeschlossen werden.
An die Kalibrierung mussten besondere Anforderungen gestellt werden. Für sie waren zunächst zwei Systeme vorgesehen, die alternativ eingesetzt werden können. Zum einen ein hitzefester Ballon, der dem Rohrwerkzeug folgt und die aus dem Einspritzkopf kommende Kunststoffschmelze gegen die Kanalwand drückt. Zu diesem Zweck verfügte der Ballon über eine Beschichtung, die ein Festkleben der neu extrudierten Rohrwandung am Kalibrierballon verhindert. Dies sollte auch durch die Sprühkühlung unterstützt werden. Durch entsprechende Luftzu- oder abfuhr sollte der Ballon auf unterschiedliche Rohrdurchmesser bzw. auf kleinere Unebenheiten der zu sanierenden Rohrwandung angepasst werden können. Eine andere Möglichkeit der Rohrkalibrierung ist über eine Fächerkalibrierung möglich. Hierbei sind über den Umfang mehrere Federlamellen verteilt, die in zwei Reihen hintereinander versetzt für mehrere Durchmesser sich über einen mittig angebrachten Stellring selber justieren.
Die geringen Platzverhältnisse im Kanal erlauben keinen eigenen Fahrantrieb der Auskleidungsextrusionsanlage, daher sollte sie mit Hilfe einer Seilwinde durch die Haltung gezogen werden. Die Seilwinde und die anderen vom Wickel ablaufenden Versorgungsleitungen würden sich über dem Zielschacht befinden. Die Sanierungszeit auch hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens setzt sich zusammen aus der Vorbereitungszeit des Altkanals, der Einbringung und Inbetriebnahme der Auskleidungsextrusionsanlage, der Extrusionsdauer, der Entnahme des Aggregates und der Inspektion der fertigen Kanalstrecke.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Kontaktadressen:
Kuhne GmbH, Einsteinstraße 20, 53757 Sankt Augustin, Tel. 02241 / 902112, Fax -180, Anprechpartner: Herr Peter Kuhne; kuR Forschung und Engineering GmbH, Siemensring 79, 47877 Willich, Ansprechpartner: Herr Eisenburger, Tel. 02154/9251-0, Fax -51; Firma Kuchem GmbH, Kleinscheiderstrasse 2, 47877 Willich.
Aufgrund des Projektabbruchs wurden keine Veröffentlichungen getätigt.
Die Kooperationspartner hielten eine Präsentation erst für geeignet, wenn die Baueinheiten fertiggestellt und funktionsfähig gewesen wären.


Fazit

Im Abschlussbericht werden die technischen Schwierigkeiten nachvollziehbar dargestellt. Die in der Phase I gewonnenen Erkenntnisse rechtfertigen die Weiterführung des Vorhabens nicht. Das ursprüngliche Ziel, ein Kanalsanierungsverfahren für Durchmesserbereiche von DN 150 bis DN 300 unter Einsatz von Standardbauteilen zu entwickeln, ist nicht zu realisieren. Die Beendigung des Vorhabens an dieser Stelle wird aus fachlicher Sicht begrüßt.