Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das Kanalnetz der Bundesrepublik Deutschland weist zunehmend Sch\u00e4den auf, die zu einer erheblichen Umweltgef\u00e4hrdung durch Exfiltration von Abwasser in das umgebende Erdreich f\u00fchren. Herk\u00f6mmliche Sanierungsverfahren in offener Bauweise sind aufgrund ihrer prinzipbedingten Nachteile (Stilllegung von Kanalabschnitten, Verkehrsbehinderungen, Sanierungsdauer) und der damit verbundenen Kosten f\u00fcr die \u00f6ffentlichen und privaten Kanalnetzeigner meist nicht finanzierbar.
\nAuswege aus dieser Problematik bieten vor allem die in den letzten Jahren zunehmend zum Einsatz kommenden Inspektions- und Sanierungstechniken, basieren auf den in Kanalrohre einf\u00fchrbare Sanierungsrobotern und Reliningsystemen. Erheblicher Bedarf besteht f\u00fcr die Entwicklung von Sanierungssystemen f\u00fcr die von den Abwassersammelleitungen abzweigenden Hausanschlussleitungen. Diese weisen einen geringeren Durchmesser auf (< 200 mm), f\u00fcr die die bestehenden Systeme entweder anzupassen oder durch neuartige Konstruktionen zu erg\u00e4nzen sind.\nDie Firma Kanaltechnik Geiger & Kunz wollte innerhalb des Projektes ein Rohrinspektions- und Sanierungsger\u00e4t f\u00fcr Rohrleitungen des Hausanschlussbereichs mit Rohrdurchmesser von 100 - 200 mm f\u00fcr die Sanierung in geschlossener Bauweise entwickeln. Die Sanierung sollte hierbei die Lokalisierung der Schadstelle, die Beseitigung von Hindernissen verschiedenster Art und die Ausbesserung von Schadstellen durch Verspachtelung oder Verpressen sowie die Vor- und Nachbearbeitung bei Inlining-Sanierungen umfassen.\n\n\nDarstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Entwicklung des Rohrsanierungsger\u00e4tes war durch eine starke Miniaturisierung gegen\u00fcber bisheriger Ger\u00e4te gekennzeichnet. Ein Schwerpunkt lag in der Integration von Mikrosystemtechnik-Bauteilen, sowohl in den Einzelkomponenten, als auch in das Gesamtsystem zum Erhalt einer hohen Funktionalit\u00e4t und zur Optimierung des gesamten Sanierungsprozesses. Die Entwicklung gliederte sich in die Arbeitsschritte: Konzeption, Auswahl, Ausarbeitung und Umsetzung. Am Ende sollte ein funktionsf\u00e4higes Labormuster zur Erprobung in einem Musterkanal zur Verf\u00fcgung stehen.\n\n\nErgebnisse und Diskussion\n\nEs wurde ein Kanalsanierungsroboter entwickelt, der als Satellit von einem gro\u00dfen Roboter im Hauptkanal in den Hausanschlusskanal mit minimal 100 mm Durchmesser abgesetzt werden kann und dort Fr\u00e4sarbeiten verrichten soll. Zun\u00e4chst wurden intensiv verschiedene Konzepte erarbeitet und bewertet und daraus die am besten geeigneten Komponenten ausgew\u00e4hlt. Auf Basis der daraus erstellten Fertigungszeichnungen wurde ein Prototyp gebaut, der zun\u00e4chst ohne Anschluss an einen Hauptroboter in Betrieb genommen und getestet wurde. Der Roboter ist im Handbetrieb funktionsf\u00e4hig und kann sich so-wohl mit Hilfe eines Schubrohres als auch selbstst\u00e4ndig durch hydraulisch\/pneumatischen Antrieb in einem Rohr bewegen.\nDie Tests haben bewiesen, dass das System die Anforderungen erf\u00fcllt. Die Hauptschwierigkeit war die \u00dcberwindung des 90\u00b0-Bogens im 100 mm Rohr. Dazu m\u00fcssen extrem kleine Komponenten mit hoher Leistungsdichte verwendet werden. Es konnte gezeigt werden, dass der Roboter den 90\u00b0-Bogen \u00fcberwindet. Allerdings sind die Vorschubkr\u00e4fte relativ gro\u00df, was sich auf den Verschlei\u00df der Gummibel\u00e4ge, die notwendigen Kr\u00e4fte an den Hydraulikzylindern und die Reaktionskr\u00e4fte am Hauptkanalroboter negativ auswirkt. Abhilfe schafft nur eine noch weitere Verkleinerung der Modulbaul\u00e4ngen. Dies ist mit Standardmotoren jedoch nicht m\u00f6glich. Deshalb ist es erforderlich, zusammen mit Motorherstellern optimierte Antriebe zu entwickeln. Im Prototyp wird der Roboter mit dem Vorschubmodul nach vorne geschoben und zur\u00fcckgezogen. Dieses Konzept hat den Nachteil, dass der Vorschub des Systems \u00fcber mehrere Module hinweg auf den Fr\u00e4ser erfolgen muss und damit das Fr\u00e4sergebnis negativ beeinflussen kann. Ein zweites, fr\u00e4skopfnahes Vorschubsystem in Form eines hydraulischen Ringzylinders k\u00f6nnten diesen Nachteil beseitigen.\nEine Weiterentwicklung des Satellitenroboters auf der Basis des vorgestellten Prototyps zu einem Vorserienprodukt erscheint sehr sinnvoll. Dazu w\u00e4ren folgende Teilaufgaben zu bearbeiten:\n-\tErmittlung der Vorschub-\/Reaktionskr\u00e4fte auf den Hauptroboter durch die Vorschubbewegung und den Schlauchtransport, Abstimmung\/Tests f\u00fcr den Anschluss eines 70 m-Kabelstranges, Konzept-studie zur Kr\u00fcmmungsanpassung der Schlauchabschnitte; \n-\tEntwicklung neuer, optimierter Motoren f\u00fcr den Fr\u00e4santrieb und die Fr\u00e4skopfbewegung mit Motorenherstellern, Steifigkeitsoptimierung der Schl\u00e4uche, Auswahl besserer Schlauchschellen; Schlauchschutzsystem, Gummibalgoptimierung mit unterschiedlichen H\u00e4rten, Gewebeeinlagen und Kunststoffeinlagen, Kamera und Beleuchtung (Infrarot), Geschwindigkeitsoptimierung der Pneumatik mit Schnellentl\u00fcftern und Ventilen, Auswahl geeigneter Hydraulikventile zur optimalen Positionierbarkeit, Geometrieoptimierung der Module f\u00fcr optimale Rohrg\u00e4ngigkeit; \n-\tEntwicklung\/Prototypenbau eines Ringzylinders f\u00fcr beidseitigen Vorschub, Einsatz und Programmierung einer SPS zur programmgesteuerten Vor-\/R\u00fcckw\u00e4rtsbewegung, kleine transportable \u00d6lanlage.\nDes Weiteren wurde die Idee verfolgt, z. B. Zylinder zu verwenden, die statt mit \u00d6l mit Wasser arbeiten. Dies h\u00e4tte gro\u00dfe Vorteile bei m\u00f6glichen Leckagen durch Schlauchbesch\u00e4digungen. Probleme bereiten dabei insbesondere die Dichtungen, die keine entsprechende Schmierung mehr erhalten. Daher w\u00e4re ein System ohne elektrische Komponenten nur aus einem wasserbetriebenen hydraulischen Fr\u00e4smotor und wasserbetriebenen Hydraulikzylindern zur Fr\u00e4skopfverstellung w\u00fcnschenswert. Dazu m\u00fcssten ein spezieller Hydraulikmotor und geeignete Zylinder entwickelt werden.\nDer Satellitenroboter kann prinzipiell in zwei Bereichen eingesetzt werden: im Handbetrieb, z. B. bei Zugang \u00fcber Revisionssch\u00e4chte und Dachrinnen, oder im Satellitenbetrieb durch den Hauptkanalroboter. F\u00fcr den Satellitenbetrieb ist ein Adapter am Hauptkanalroboter notwendig, der den Roboter in die Hausanschlusskan\u00e4le einschiebt, diesen \u00fcber das Schubrohr in geraden Rohrsegmenten schnell vorschieben kann und freigibt, wenn der Satellit sich selbst fortbewegt. Au\u00dferdem ist eine Kabeltrommel am Versor-gungsfahrzeug erforderlich, die den 70 Meter langen Kabelstrang synchron zur Roboterbewegung auf- bzw. abrollt. Zur Synchronisation der Kabeltrommel und des Hauptkanalroboters mit der Vorschubbewe-gung des Satelliten muss eine Regelung entwickelt werden.\n\n\n\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation\n\nAbschlussbericht; Pr\u00e4sentation der Projektergebnisse auf der ifat 2008 in M\u00fcnchen; \nKurzbericht auf der Homepage der Kanaltechnik Geiger & Kunz GmbH u. Co. KG\n\n\nFazit\n\nDie Sanierung von Hausanschlusskan\u00e4len ist nach wie vor ein wichtiges Thema. Aktuelle Untersuchungen und die Erfahrungen der Firma Geiger & Kunz best\u00e4tigen, dass die Schadensh\u00e4ufigkeit im Bereich der Hausanschlusskan\u00e4le auf privaten oder gewerblichen Grundst\u00fccken wesentlich h\u00f6her ist wie bei den \u00f6ffentlichen Abwasserkan\u00e4len. Daher ist die Weiterentwicklung der Kanal-\/Rohrsanierung wichtig und \u00f6kologisch und \u00f6konomisch sinnvoll. Mit dem F\u00f6rderprojekt wurde dazu ein wichtiger Betrag geleistet. Die Tests mit dem Prototypen waren erfolgreich. K\u00fcnftig m\u00fcsste eine Weiterentwicklung bis zur Serienreife erfolgen.\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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