DE102020119463A1

DE102020119463A1 - Verlegeverfahren und Verlegemaschine

Info

Publication number: DE102020119463A1
Application number: DE102020119463.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Herlitzius; André Grosa; Mario Henke; Jens Kluge
Original assignee: Technische Universitaet Dresden; Doppelacker GmbH
Current assignee: Technische Universitaet Dresden; Doppelacker GmbH
Priority date: 2020-07-23
Filing date: 2020-07-23
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2040-07-24
Also published as: DE102020119463B4

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das eine zügige flächige Verlegung von Rohrleitungen oder Kabeln im Boden auf große Tiefe (1,6 - 2,2 m) ermöglicht. Das Verfahren sieht vor, dass ein Verlegewerkzeug in der Art eines Kabelpfluges das Einführen in bzw. das Ausleiten des zu verlegenden Mediums aus dem Boden mittels Schwenks des Kabelpfluges realisiert. Weiterhin gestattet es das erfindungsgemäße Verfahren Hindernisse im Boden ohne Abtrennung des zu verlegenden Mediums zu vermeiden. Weiterhin werden eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung und ein Verlegewerkzeug offenbart.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das eine zügige flächige Verlegung von Rohrleitungen oder Kabeln im Boden auf große Tiefe (1,6 - 2,2 m) ermöglicht. Weiterhin werden eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung und ein Verlegewerkzeug offenbart.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Fräs- (Bodenschlitz erzeugend) und Pflugverfahren (Boden verdrängend) zum Einbringen von Rohren oder Kabeln in den Boden, unterhalb der Erdoberfläche, bekannt. Verlegepflüge, sogenannte Kabelpflüge, verdrängen den Boden beim Verlegevorgang nur temporär, arbeiten aushubfrei, verändern damit die vertikale Bodenschichtung nicht und sind damit effizient, Boden schonend und somit besonders geeignet. Verlegepflüge werden insbesondere bei der Verlegung von Meliorationsleitungen oder Fernmelde- bzw. Datenkabeln eingesetzt. Kennzeichnend für diese Anwendungen ist, dass einzelne Leitungen oder Kabel über längere Strecken unterirdisch eingezogen werden. Dabei wird die Leitung bzw. das Kabel kontinuierlich einem im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Werkzeug - dem Verlegewerkzeug (auch Verlegeschwert genannt) zugeführt, an dessen unterem, in Verlegerichtung gesehen, hinteren Ende die Leitung oder das Kabel im Boden austritt. Weiterentwicklungen dieser Verlegewerkzeuge sind geeignet, gleichzeitig mehrere Kabel oder Rohrleitungen in vertikaler Schichtung (in übereinander liegenden Ebenen) auszubringen. Ein Vertreter dieser Bauformen ist bspw. in der US 3,395,545 A beschrieben.
Die Nutzung/ Erschließung von Umweltwärme aus oberflächennahen Bodenschichten erfordert, Rohrleitungen großflächig in den Boden einzubringen. Diese Rohrleitungen werden mit einem Wärmeträgermedium beaufschlagt, dass geeignet ist, Wärme (oder Kälte) aus dem Boden zur Nutzung auszutragen bzw. in diesen zur Speicherung einzubringen. Die dabei genutzten Rohrleitungen werden zueinander beabstandet und im Wesentlichen parallel, in einer Tiefe verlegt, die die oberen Bodenschichten für eine weitere Nutzung, insbesondere für die Landwirtschaft, frei hält.
Die Ausbringung der parallelen Stränge, die bei einer flächigen Verlegung notwendig ist, ist die Maschine (Trägermaschinensystem) mit dem Verlegewerkzeug nach dem Verlegen der ersten Länge zu wenden und in entgegengesetzte Richtung zu steuern oder rückwärts mit einer Leerfahrt zum Ausgangspunkt zurückzukehren. Um einen effektiven Wärmetransport in bzw. aus dem die Rohrleitungen umgebenden Erdreich zu gewährleisten, werden die Rohrleitungen im Stand der Technik an den jeweiligen Enden in Sammelleitungen zusammengefasst, an denen dann die Medienzuführungen für das Wärmeträgermedium angeschlossen sind. Das dabei übliche Vorgehen sieht das Anlegen eines Kopfgrabens vor, in dem die Sammelleitungen verlaufen. Ein entsprechendes Vorgehen ist der EP 2 256 255 B1 zu entnehmen. Dabei hat es sich als problematisch erwiesen, den Aushub des Kopfgrabens und den Verlegeprozess zu koordinieren. Häufig müssen die verlegten Rohrleitungen am Ende des Verlegefeldes gekappt werden, die Verlegemaschine gewendet und am Kopfgraben neu angesetzt werden. Danach ist das gekappte Ende durch separate Aushubarbeiten in den Kopfgraben einzubringen. Der dazu notwendige Aufwand ist erheblich.
Lösungen für den Fall, dass ein Kopfgraben oder eine Ausschachtung zum Ansetzen des Verlegepfluges in der geplanten Verlegetiefe vermieden werden soll, sind hingegen nicht bekannt. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, das Verlegewerkzeug anzuheben und abzusenken (US 2002/ 0 157 285 A1), sowie in seiner Neigung in bzw. entgegen der Verlegerichtung zu verändern ( US 4,142,817 B).
Weitere Probleme ergeben sich, wenn das Verlegewerkzeug während des Verlegevorganges auf ein unterirdisches Hindernis stößt. In vielen Fällen muss gegenwärtig der Verlegevorgang abgebrochen und das Verlegewerkzeug ausgefahren werden. Die verlegte Rohrleitung wird dabei beschädigt, muss verworfen oder abgetrennt und nach der Beseitigung des Hindernisses wieder angesetzt werden. An der Verbindungsstelle der abgetrennten und wieder angesetzten Rohrleitung besteht erhöhte Bruchgefahr und es entsteht Mehraufwand beim Wiederansetzen und Muffen der Leitung.
Zur Unterstützung des Schneid- und Verdrängungsvorganges im Boden ist es bekannt, das Verlegewerkzeug mit Vibrationen zu beaufschlagen (US 2002/ 0 157 285 A1). Problematisch ist dabei, dass die Vibrationsvorrichtung am oberen Ende des Verlegewerkzeuges (Schwertes) angeordnet ist und sich so ein Großteil der Vibrationen auf das Zuggestänge der Verlegemaschine (Trägermaschine) überträgt.
Es stellt sich somit die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung (Verlegemaschinensystem) vorzuschlagen, das neben einer bekannten Streckenverlegung auch zur Flächenverlegung geeignet ist und die Flexibilität aufweist, bei Hindernissen im Boden eine zügige Fortsetzung des Verlegevorganges zu ermöglichen. Weiterhin sollen der Schneid- und Verdrängungsvorgang im Boden verbessert werden und eine möglichst langlebige Vorrichtung dafür vorgeschlagen werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Vorgehensweisen sind in den rückbezogenen Unteransprüchen offenbart. Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung ist in Anspruch 11 dargestellt. Ein geeignetes Verlegewerkzeug ist in Anspruch 17 offenbart. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung bzw. dieses Verlegewerkzeugs sind den rückbezogenen Unteransprüchen zu entnehmen.
Das Verlegewerkzeug ist an einem Verlegemaschinensystem angeordnet, das das Verlegewerkzeug sowohl in Verlegerichtung durch den Boden bewegt als auch dessen Bewegung inner- und außerhalb des Bodens realisiert. Die Vorrichtung ist bspw. als Traktor oder als Raupe ausgeführt. Die Verlegevorrichtung weist dabei ein Chassis mit den entsprechenden Fahrwerken (Räder oder Raupenketten), mindestens einen Antrieb, eine Aufnahme für den Vorrat an zu verlegender Rohrleitung bzw. zu verlegendem Kabel, sowie einen Ausleger auf. Alternativ zur Aufnahme des Vorrats an Verlegemedien (Rohrleitungen oder Kabel) kann der zu verlegende Verlegemedienstrang auch bereits neben der Fahrspur auf dem Baufeld ausgelegt sein. Damit ist eine Mitnahme des Verlegemedienvorrates nicht zwingend erforderlich. Ebenso kann der Verlegemedienvorrat von einem zweiten Fahrzeug, etwa von einem Rohrtrommeltransporter aus, dem Verleger zugeführt werden. Unter „Aufnahme“ für den Vorrat an Verlegemedien ist dann die Vorrichtung zu verstehen, die das Verlegemedium vom Boden her aufnimmt oder von einem zweiten Fahrzeug her übernimmt. Der Ausleger ist mehrteilig ausgeführt; vorzugsweise in mindestens zwei Segmente aufgeteilt, die gegeneinander und gegenüber dem Chassis bewegt werden können. Die Bewegung der Segmente erfolgt dabei vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene, die senkrecht zum Boden ausgerichtet ist. Ein erstes Ende des Auslegers (Hauptträger) ist dabei auf dem Chassis befestigt. Der Hauptträger ist vorzugsweise zwei- oder mehrteilig ausgeführt und ermöglicht über eine vertikale Achse Schwenkbewegungen um den Winkel α (Lenkwinkel) zur besseren Lenkbarkeit. Optional ist eine Schwenkachse längs zur Trägermaschine (φ) vorgesehen, die beim Verlegen in Schichtlinie (Längs zum Hang) unabhängig von der Neigung des Trägermaschinensystems eine vertikale Stellung des Verlegewerkzeuges ermöglicht. Am zweiten Ende des Auslegers ist eine Koppelvorrichtung für das Verlegewerkzeug angeordnet. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Schnellkupplung aus dem Stand der Technik. Diese Schnellkupplung realisiert neben der Übertragung aller Koppelkräfte- und Momente auch die Übergabe und automatische Absperrung beim Abkoppeln für die Energie- (Strom) und Medienleitungen (Hydraulik, Pneumatik etc.), die das Verlegewerkzeug versorgen. Vorteilhaft ist so ein schnelles An- oder Abkoppeln des Verlegewerkzeuges möglich. Optional ist die Koppelvorrichtung über ein Gelenk mit dem zweiten Segment des Auslegers verbunden und so schwenkbar. Auch hier ist die Schwenkbarkeit in der Ebene der Bewegung der Segmente des Auslegers bevorzugt. Dies ermöglicht ein Verkippen des Verlegewerkzeuges in Verlegerichtung.
Optional kann die Bewegung des Werkzeugs durch das Gelenk zwischen der Koppelvorrichtung und dem zweiten Segment des Auslegers jedoch auch aus dieser Ebene herausführen. Derartiges ermöglicht vorteilhaft ein seitliches Verkippen des Schwertes, senkrecht zur Verlegerichtung (Kippwinkel φ).
Als Alternative zu einer drehbaren Plattform ist eines der Segmente, vorzugsweise das am Chassis befestigte, mit einem Gelenk versehen, das einen horizontalen Schwenk gestattet. So ist vorteilhaft eine Lenkbewegung des Verlegewerkzeuges möglich. Die Lenkbewegung wird auch hier bevorzugt durch hydraulische Zylinder oder einen sonstigen Antrieb realisiert (Schwenkwinkel a).
Optional weist das Verlegemaschinensystem oder das Verlegewerkzeug eine Datenverarbeitungseinrichtung auf, die die Steuerung und Koordinierung der Antriebe zur Bewegung des Verlegewerkzeuges und optional auch des Verlegemaschinensystems selbst, übernimmt.
Die Steuerung des Auslegers erfolgt bevorzugt zeitgleich zu und in Abhängigkeit von einer Messung des Bodenwiderstandes in Verlegerichtung. Die dazu notwendigen Sensoren sind am Verlegewerkzeug bzw. am Ausleger angeordnet. Die maschinenseitige Protokollierung der Sensordaten erlaubt die vorteilhafte Erhebung variierender Bodenmechanik in der Verlegezone und gestattet eine bodenmechanische Verlaufsdiagnostik. Vorteilhaft erfolgt eine Erkennung von Hindernissen im Boden, aufgrund des sprunghaft ansteigenden Bodenwiderstandes. Die Erkennung von Hindernissem (bspw. durch das Überschreiten kritischer Werte des Bodenwiderstandes) kann durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung erfolgen, die entsprechende Massnahmen auslöst visueller/akkustischer Alarm, Stoppen des Verlegevorganges, Protokollierung der Position etc.
Bevorzugt weist das Verlegemaschinensystem ein Positionserfassungssystem (RTK GPS, Real Time Kinematic - Global Position System) mit hoher Genauigkeit (+/- 2cm) auf. Dies wird im Zusammenspiel mit der Datenverarbeitungseinheit bevorzugt genutzt, um den exakten Ort (Oberflächenkoordinaten und Verlegetiefe) der Verlegemedienablage (Rohrleitung/ Kabel) im Boden, in Zusammenspiel mit den Funktionsgruppen des Verlegemaschinensystems (Maschine , Ausleger, Verlegewerkzeug), möglichst exakt zu bestimmen und während der Verlegung zu dokumentieren. Die Daten werden optional gespeichert und können nachträglich zu weiterführenden Dokumentationszwecken genutzt werden.
In Verbindung mit Bewegungen der Segmente des Auslegers kann das Verlegewerkzeug in verschiedene Positionen gebracht werden. Der Begriff „im Wesentlichen“ bedeutet im Zusammenhang mit den Positionsangaben des Verlegewerkzeuges, dass die Längsachse (Achse der größten Ausdehnung parallel zur Schneide des Verlegewerkzeuges) des Verlegewerkzeuges bevorzugt weniger als 45°, besonders bevorzugt weniger als 30° und ganz besonders bevorzugt weniger als 15° von der angegebenen Richtung abweicht. Bei den verschiedenen Positionen handelt es sich um:

Bereitschaftsposition: In der Bereitschaftsposition befindet sich das Verlegewerkzeug im Wesentlichen in einer von der Verlegerichtung abgewandten Position. D.h. das Verlegewerkzeug ist im Wesentlichen parallel oder in einem Winkel zum Boden, jedoch bereits entlang der Verlegerichtung, ausgerichtet, wobei das Ende des Verlegewerkzeugs, aus dem die zu verlegende Rohrleitung bzw. das zu verlegende Kabel austritt, vom Chassis abgewandt ist.

Verlegeposition: In dieser Position ist das Verlegewerkzeug im Wesentlichen senkrecht zur Bodenoberfläche ausgerichtet. Das Verlegewerkzeug taucht dabei bis zur Verlegetiefe in den Boden ein. An seinem oberen Ende, das aus dem Boden herausragt, wird die zu verlegende Rohrleitung bzw. das zu verlegende Kabel zugeführt. Am unteren Ende tritt in der Verlegetiefe die zu verlegende Rohrleitung bzw. das zu verlegende Kabel entgegen der Verlegerichtung aus. Optional können mehrere Rohrleitungen oder Kabel gleichzeitig verlegt werden. Diese treten bevorzugt voneinander beabstandet (in der Ebene des Werkzeugs oder senkrecht zur Werkzeugebene) aus dem Verlegewerkzeug aus.
Endposition: In der Endposition ist das Verlegewerkzeug mit seiner Längsachse im Wesentlichen in Verlegerichtung ausgerichtet. Das Verlegewerkzeug ist wieder im Wesentlichen parallel oder in einem Winkel zum Boden ausgerichtet, wobei die Ausrichtung jedoch entgegengesetzt zur Bereitschaftsposition ist. Das Verlegewerkzeug befindet sich dabei zumindest teilweise unterhalb des Chassis in einer dafür vorgesehenen Aussparung im Chassis. Alternativ oder in Kombination kann die Aussparung auch durch eine entsprechende Bodenfreiheit des Chassis realisiert werden. In einer weiteren Ausführungsform befindet sich das Verlegewerkzeug in der Endposition hinter dem Chassis. Noch eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Chassis eine entgegen der Verlegerichtung geöffnete U-förmige Aussparung aufweist, in der das Verlegewerkzeug in der Endposition zur Ruhe kommt.
Der Winkel des Verlegewerkzeugs ist definiert mit einer vertikalen Achse (Längsachse) (w) durch das Verlegewerkzeug und dessen Position zur Bodenoberfläche. In der Position 2 (Arbeitsposition) steht diese Achse orthogonal zur Bodenoberfläche (181). Ein Verkippen um 10° nach vorn (Winkel δ1) bzw. 10° nach hinten (Winkel δ3) ist in dieser Position sinnvoll um das Werkzeug im Boden zu steuern. Die Bewegung des Auslegers mit seinen beiden Segmenten vollzieht sich um die Drehpunkte A bzw. B. Die Bewegung des Gesamten Auslegers erfolgt um einen Momentanpol (sich verändernden horizontalen Drehpunkt). Mit dieser Kinematik und den voneinander unabhängig steuerbaren Antrieben (3,4) ist es möglich, jeden Punkt im Bereich der Arbeitstiefe des Verlegewerkzeuges frei anzufahren.
Um das Werkzeug aus der Arbeitsposition (Pos2) in die Pos.3 (Endposition) zu Schwenken liegt der Winkel δ3 zwischen 0 und 50 ° und beim Einschwenken des Werkzeugs aus Pos 1 in Position 2 liegt der Winkel δ1 zwischen 80 ° und 0°. Damit ergibt sich ein bevorzugter Arbeitsschwenkbereich von δ 0 ... 130°. Der Gesamtschwenkwinkel (γ) des Auslegers ist jedoch um einiges größer. Pos. 0 beschreibt hier die obere Totpunktlage und Pos. 4 die untere Totopunktlage des Auslegers. Zwischen diesen Endlagen kann der Gesamtschwenkwinkel γ einen Bereich von 0 ... 210° überdecken.
Die Winkeldefinitionen sind in 8 für alle beschriebenen Positionen dargestellt. Der Winkel Delta bezeichnet hier den vorzugsweisen Arbeitsbereich (Bewegungsraum) des Auslegers. Gamma gibt den gesamten Bewegungsraum des Auslegers an. Besonders das Druchschwenken nach Pos 4 kann für eine vereinfachte Aufnahme/Ablage und Montage des Verlegewerkzeuges genutzt werden, da sich hier das Werkzeug, parallel zur Bodenoberfläche (Achse w || zu 181) befindet.
Das Verlegewerkzeug berührt sowohl in der Bereitschaftsposition als auch in der Endposition den Boden nicht.
Die Auslegersegmente sind somit geeignet, mindestens Bewegungen auszuführen, die das Verlegewerkzeug aus der Endposition in die Bereitschaftsposition, aus der Bereitschaftsposition in die Verlegeposition und aus der Verlegeposition in die Endposition bewegen. Das zu verlegende Rohr kann bei den Schwenkbewegungen im Verlegewerkzeug verbleiben. Schnitte sind nunmehr lediglich nach jedem Ende einer Verlegung notwendig, so dass bei hinreichend langen Verlegestrecken vorteilhaft eine gesamte Rolle von Verlegematerial (Rohre oder Kabel) ohne Schnitt verlegt werden kann.
Die Auslegersegmente werden gegeneinander und gegenüber dem Chassis mittels Antriebskräften des Antriebs und/oder hydraulischer/elektrischer Antriebe aus dem Stand der Technik bewegt.
Das Verlegewerkzeug ist bezüglich seiner Außenkontur analog zu bekannten Ausführungsformen von Kabelpflugwerkzeugen aus dem Stand der Technik gestaltet. Es weist einen schwertartigen Körper auf (Schwertkörper), der an seiner Vorderkante, die in Verlegerichtung ausgerichtet ist, über eine Schneide verfügt. Optional ist die Schneide in Verlegerichtung beweglich gegenüber dem Körper des Verlegewerkzeuges ausgeführt Insbesondere kann die Schneide vibrierende/oszilierende Bewegungen in Verlegerichtung ausführen. Die Schneide wird dazu optional durch einen oder mehrere Vibrationserzeuger mit Vibrationen beaufschlagt. Dabei sind die Vibrationserzeuger im Körper des Verlegewerkzeuges angeordnet. Vorzugsweise sind die Vibrationserzeuger im unteren Teil des Körpers des Verlegewerkzeugs angeordnet. Besonders bevorzugt in jenem Teil des Schwertes, in dem die zu verlegenden Rohre eine Krümmung aus der im wesentlichen vertikalen Zuführung in die horizontale Verlegerichtung ausbilden. Hier entsteht ein Hohlraum, der vorteilhaft für die Annordnung der Vibtrationserzeuger genutzt wird. Bei den Vibrationserzeugern handelt es sich vorzugsweise um elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetriebene Erreger. Die steuertechnische Modulierung der Vibrationsbeaufschlagung in Frequenz und Amplitude unterstützt vorteilhaft das bodenphysikalisch angepasste Schneiden bzw. Verdrängen des Erdraumes.
Der Körper des Verlegewerkzeuges ist vorzugsweise als Hohlstruktur ausgebildet. In der Hohlstruktur sind die Kanäle zum Führen der Rohleitungen/ Kabel vollständig integriert. In der Hohlstruktur sind bevorzugt alle Elemente zur Vibrationserzeugung (beispielhaft Zylinder, Ventiltechnik, Leitungen) integriert.
In einer Ausführungsform ist die Schneide in mehrere, entlang der Längserstreckung des Verlegewerkzeuges angeordnete Segmente unterteilt ist, die einzeln mit Vibrationen beaufschlagt werden können.
Optional weist das Verlegewerkzeug an seinem unteren Ende eine Spitze auf, die in Verlegerichtung ausgerichtet ist. Diese Spitze kann in einer Ausführungsform ebenfalls mit Vibrationen beaufschlagt werden, wobei auch hier der zur Erzeugung der Vibrationen notwendige Aktuator (Vibrationserzeuger) vorteilhaft im Körper des Verlegewerkzeuges angeordnet ist.
Optional weist das untere Ende des Verlegewerkzeuges eine Vertikalklappe auf, die einstellbar (Winkel β) ist und die Tiefensteuerung des Verlegewerkzeugs unterstützt.
Durch die Anordnung der Vibrationserzeuger in dem Körper des Verlegewerkzeuges wird die Vibrationsenergie vorteilhaft unmittelbar auf die Schneide übertragen. Sie wird daher unmittelbar an ihrem Verwendungsort wirksam. Darüber hinaus wird die Vibration, die im Körper des Verlegewerkzeuges fortgeleitet wird, in den Bodenschichten gedämpft, so dass nur wenig oder nur unschädliche Mengen an Vibrationsenergie an der Koppelvorrichtung und dem Ausleger anlangen, wo sie ansonsten negative Folgen (Materialermüdung, Lockerung von Verbindungselementen) verursacht. Die Vibrationsfrequenz liegt stets über der Eigenfrequenz des Bodens, vorzugsweise im Bereich von 10 Hz bis 50 Hz, besonders bevorzugt im Bereich von 15 Hz bis 35 Hz.
Die vorzugsweise Arbeitstiefe (Ausbringtiefe der zu verlegenden Rohre) liegt im Bereich von 1,6 - 2,2 m. Die bevorzugte Baulänge (in Verlegerichtung) der erfindungsgemäßen Verlegevorrichtung beträgt im Schaft vorzugsweise max. 1/3 der Verlegetiefe und die Baulänge bis zur Spitze in Verlegerichtung vorzugsweise max. 1/2 der Verlegetiefe. Um diese Werte erreichen zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn bevorzugt

- die Hohlstruktur sich über den gesamten Schwertkörper, mit Ausnahme der Schneide, erstreckt,
- das zu verlegende Rohr über weite Bereiche unmittelbar hinter der Schneide in die Tiefe geführt wird, so dass die minimal zulässigen Rohrbiegeradien genutzt werden können,
- die Breite des Verlegewerkzeuges ca. 2 x Rohraussendurchmesser entspricht,
- zur Gewährleistung der Steifigkeit mindestens 3 vertikale Schottbleche, im Rohrkörper als Rohrkanalbegrenzung sowie als tragende Elemente vollständig verschweißt, vorgesehen werden.
- die Abmessungen der so entstehenden, integrierten, quadratischen Rohrkanäle 1,1 - 1,2 x Rohraussendurchmesser betragen.

Vorzugsweise existiert für jeden Rohraussendurchmesser ein entsprechend dimensioniertes Verlegewerkzeug.
Das Ein- und Ausschwenken, wie im erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, funktioniert mit dem beschriebenen kurz bauenden Verlegewerkzeug mit definierten Abmessungen und spezieller Herstellung besonders gut. Die langen Verlegewerkzeuge mit in Werkzeugebene nachgeschalteten Verlegekästen aus dem Stand der Technik sind für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren, aufgrund der durch die große Länge begrenzten Schwenkbarkeit, weniger geeignet.
Erfindungsgemäß wird das Verfahren zum Verlegen von Rohrleitungen oder Kabeln im Boden unter Einsatz eines Verlegewerkzeuges wie folgt durchgeführt:

Das Verlegewerkzeug wird aus der Bereitschaftsposition herausgeschwenkt. Dies erfolgt um eine horizontale Querachse mit Eintauchen des Verlegewerkzeuges in den Boden in die Verlegeposition, bei der das Verlegewerkzeug im Wesentlichen senkrecht zur Bodenoberfläche ausgerichtet ist,

Beim Verlegen der Rohrleitungen oder Kabel bewegt sich das Verlegemaschinensystem (z.B. Traktor oder Raupe) mit dem Verlegewerkzeug in Verlegerichtung. Dem Verlegewerkzeug wird dabei oberirdisch kontinuierlich die Rohrleitung oder das Kabel zugeführt. Im Boden wird die Rohrleitung oder das Kabel auf der der Verlegerichtung abgewandten Seite des Verlegewerkzeuges ebenso kontinuierlich ausgebracht. Die zugeführte Länge der Rohrleitung oder des Kabels entspricht dabei dem zurückgelegten Weg in Verlegerichtung. Dies verhindert, dass Verlegemedium gestreckt wird, was zu einer einer Beschädigung führen könnte.
Optional erfolgt ein aktives unterstütztes Hindurchschieben (Rohrvorschub), insbesondere größerer Rohrleitungen/ Kabel (mit Durchmessern >30 70 mm), durch das Verlegewerkzeug in den Boden mittels einer Schubkraft. Die Schubkraft wird auf die Belastungsgrenzen des Verlegemediums limitiert und kontinuierlich überwacht (automatische Schubkraftlimitierung). Erfindungsgemäß erfolgt dies beispielhaft über die Begrenzung des Eingangsdruckes und damit Antriebsmomentes im Rohrvorschub. Der Rohrvorschub verhindert erfindungsgemäß einen Mehrbedarf an Zugkraft (für das Hindurchziehen des Rohres) und kann in gewissen Grenzen (Rohrbelastbarkeit) anteilig zusätzlichen Vortrieb/ Schub auf das Verlegewerkzeug übertragen. Erfahrungsgemäß beträgt der zusätzliche Schub maximal 10% des Gesamtzugkraftbedarfes.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Rohrvorschubes wird die Rohrleitung oder das Kabel bei seinem Eintritt in das obere Ende des Verlegewerkzeuges mit einer Kraft angetrieben, die die Kräfte, die im Inneren des Verlegewerkzeuges aufgrund der mechanischen Führung (Reibung) oder von der Umlenkung des Verlegemediums in Verlegerichtung entstehen, entspricht. Die Kraft wird dabei bevorzugt mit mindestens einem Paar gegenläufig rotierender Elemente z.B. Walzen, Bändern oder Ketten, deren Form der äußeren Form des Verlegemediums entspricht, kraftschlüssig auf dieses übertragen. Die gegenläufig rotierenden Elemente weisen dabei einen eigenen Antrieb (bspw. Hydraulik- / Elektromotor) auf oder sind an den zentralen Antrieb der Verlegevorrichtung angekoppelt. Bei einer Ankopplung an den zentralen Antrieb der Verlegevorrichtung ist die Synchronisation der zugeführten Kabellänge mit dem zurückgelegten Weg in Verlegerichtung erleichtert. Optional kann der Rohrvorschub mit einer Kraft erfolgen, die die inneren Kräfte auf das Rohr im Verlegewerkzeug übersteigt. Dies resultiert in einer zusätzlichen Vorschubkraft, die am Austritt des Rohres in den Boden wirksam wird und die Verlegung unterstützt. Diese Kraft ist (vorzugsweise mittels der Steuerung über den Borcomputer) auf einen Wert begrenzt, der eine Beschädigung durch Stauchen oder Quetschen oder ein Einknicken des verlegten Rohres vermeidet.
Die vortriebswirksame Leistungsverteilung von Antriebskraft (Motor), Rohrvorschubkraft (Rohrvorschubeinheit) und Schneidsegment-/Werkzeugspitzenvibration (Bodenwerkzeug) ist im Verlegeprozess in ihren Anteilen kombinierbar und variierbar. Damit ist bei heterogener Bodenstruktur ein Wechsel dieses Zusammenwirkens oder anteiliges Auskoppeln (Ausnahme Motor) im Verlegeprozess vorteilhaft möglich. Die Leistungsverteilung wird vorteilhaft ebenfalls von der Datenverarbeitungsvorrichtung (Bordcomputer) gesteuert.
Am Ende des vorgesehenen Verlegeweges erfolgt ein Schwenk des Verlegewerkzeuges aus der Verlegeposition mit Austreten des Verlegewerkzeuges aus dem Boden in die Endposition. Dabei wird die verlegte Rohrleitung oder das Kabel aus der Verlegetiefe kreisbogenförmig an die Bodenoberfläche geführt. Hier kann die verlegte Rohrleitung bzw. das Kabel problemlos am Eintritt in das Verlegewerkzeug oder, bevorzugt, am Austritt aus dem Verlegewerkzeug abgetrennt werden. Die abgetrennten Rohrleitungen bzw. Kabel können dann an Sammelleitungen bzw. Anschlussvorrichtungen angeschlossen werden, die alle oder einige Enden der Rohrleitungen oder Kabel zusammenfassen. An den Sammelleitungen kann bei Rohrleitungen bspw. ein Wärmeträgermedium eingeleitet werden. Der Austritt des Wärmeträgermediums erfolgt dann bevorzugt über die Sammelleitung am entgegengesetzten Ende des Verlegefeldes. Selbstverständlich sind beliebige Verschaltungen der Enden der Rohrleitungen untereinander möglich. Es ist möglich für Montagezwecke, die Sammelleitungen oberirdisch zu belassen. Optional können zusätzliche Bauteile (z. B. Sensoren oder Positionsmarken) an den verlaufenden Rohrenden und/oder den Sammelleitungen vorgesehen und angebracht werden. Dieses Vorgehen sieht vor, die Sammelleitungen später in einen zusätzlich ausgehobenen Graben zu betten und diesen zu verschließen. Dies ermöglicht die oberirdische Montage der Sammelleitungen, erlaubt jedoch die spätere geschützte Unterbringung im Boden.
Das Verlegemaschinensystem kann nach dem Abtrennen des Verlegemediums problemlos wenden und eine weitere Verlegefahrt, vorzugsweise parallel zu der vorhergehenden und/oder in entgegengesetzter Richtung durchführen.
Der Schwenk des Verlegewerkzeuges aus der Endposition und/oder in die Bereitschaftsposition kann während des Stillstandes oder der Bewegung des Verlegemaschinensystem erfolgen.
Der Schwenk des Verlegewerkzeuges aus der Bereitschaftsposition in die Verlegeposition, von der Verlegeposition in die Endposition sowie zurück in die Bereitschaftsposition kann während des Stillstandes des Verlegemaschinensystem erfolgen. Alternativ ist es möglich, die Schwenkungen auch während der Verlegefahrt durchzuführen. Es kann dabei vorteilhaft sein, dabei die Verlegegeschwindigkeit zu verringern. Da bei der Schwenkung eine gleichzeitige Bewegung um mehrere (mindestens zwei) horizontale Achsen erfolgt, entsteht eine Bewegung um einen resultierenden Momentanpol, der seine Lage, abhängig von den Einzelbewegungen um die Achsen, verändert.
In der Praxis hat es sich als problematisch erwiesen, dass das Verlegewerkzeug während der Verlegung auf unterirdische Hindernisse (bspw. große Steine) treffen kann. Bisher war es schwierig, diese Hindernisse zu beseitigen, ohne den verlegten Rohrstrang zu zerstören oder aufzugeben. Zumeist ging dies einer Abtrennung der zu verlegenden Rohrleitung oder des Kabels einher, um die Verlegevorrichtung (Werkzeug) vom Hindernis entfernen zu können. Häufig wurden die Hindernisse daher umfahren, oder Hindernisbereiche von der Verlegung ausgespart. Dies ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, wenn eine flächige Verlegung mehrerer paralleler Rohrleitungen oder Kabel erfolgen soll.
Ein verbessertes Vorgehen für den Fall, dass das Verlegewerkzeug während des Verlegens auf ein unterirdisches Hindernis trifft, sieht vor, die das Verlegewerkzeug bewegenden Vorrichtung (Trägermaschinensystem) zu stoppen. Anschließend wird das Verlegewerkzeug mittels der Schnellkoppelvorrichtung vom Ausleger getrennt, verbleibt jedoch an seiner Position im Boden. Wesentlich ist dabei, dass die zu verlegende Rohrleitung oder das zu verlegende Kabel nicht abgetrennt wird. Vielmehr bleibt die Verbindung erhalten. Das Verlegemaschinensystem bzw. die Vorrichtung, welche die Rohrtrommel bzw. den Vorrat an zu verlegendem Kabel trägt, wird ohne Abtrennung des Rohrs bzw. Kabels vom Standort des unterirdischen Hindernisses entfernt. Dazu reicht es meist aus, das Verlegemaschinensystem gerade oder in einem seitlichen Bogen aus der Verlegerichtung herauszufahren. Anschließend kann das unterirdische Hindernis beseitigt werden. Dazu wird es bevorzugt mittels Hilfstechnik ausgegraben oder an seinem Standort zertrümmert, beseitigt und abtransportiert. Anschließend wird die ggf. entstandene Bodenvertiefung wieder geschlossen. Das Verlegemaschinensystem fährt zurück vor das immer noch in Verlegeposition im Boden befindliche Verlegewerkzeug und koppelt über die Schnellkupplung dieses wieder an den Ausleger an. Danach wird der Verlegevorgang fortgesetzt. Die während des Abkoppelns und Wegfahrens des Verlegemaschinensystems von der Rohr- bzw Kabeltrommel abgezogene Länge kann optional wieder auf die Trommel aufgehaspelt werden.
Optional ist am Ende des Auslegers bzw. über dem Verlegewerkzeug, jedoch vor Eintritt der zu verlegenden Rohrleitung oder des zu verlegenden Kabels in das Verlegewerkzeug, eine aktive Förderung zur Zufuhr der zu verlegenden Rohrleitung oder des zu verlegenden Kabels in das Verlegewerkzeug vorgesehen. Diese Förderung führt dem Verlegewerkzeug die zu verlegenden Rohrleitung oder das zu verlegende Kabel in einer Länge zu, die dem vom Austrittsende des Verlegewerkzeuges zurückgelegten Weg entspricht.
Figurenliste

1 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Vorgehen. Im gezeigten Fall werden zwei Leitungen gleichzeitig verlegt.
2 zeigt schematisch mögliche Bewegungen des Verlegewerkzeuges im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Teilfigur a) erläutert die Zeichnungselemente, Teilfiguren b) zeigen die Eintauchbewegung des Verlegewerkzeuges bei b1) Stillstand des Verlegemaschinensystems, b2) vertikalem Absenken des Verlegewerkzeuges bei gleichzeitiger Vorwärtsbewegung des Verlegemaschinensystems, b3) Einklappen des Verlegewerkzeuges in Verlegeposition bei gleichzeitiger Vorwärtsbewegung des Verlegemaschinensystems- Die c) zeigen in c1) den Verlegevorgang in konstanter Tiefe, c2) den Verlegevorgang mit Tiefenreduzierung durch Anheben des Verlegewerkzeuges, c3) den Verlegevorgang mit Tiefenreduzierung durch Neigen des Verlegewerkzeuges gegen die Verlegerichtung, c4) das Verfahren beim Auftreten eines unterirdischen Hindernisses. Die d) zeigen die die Austrittsbewegung des Verlegewerkzeuges bei d1) Stillstand des Verlegemaschinensystems, d2) vertikalem Anheben des Verlegewerkzeuges und gleichzeitiger Vorwärtsbewegung des Verlegemaschinensystems, b3) Einklappen des Verlegewerkzeuges in Endposition und gleichzeitiger Vorwärtsbewegung des Verlegemaschinensystems.
3 zeigt schematisch die Anordnung des Verlegewerkzeuges 12 an dem Verlegemaschinensystem 13, den Ausleger 51 und seine Segmente (1, 2), seine Aktuatoren (3, 4, 5) sowie die Bewegung des Verlegewerkzeugs 12 aus der Bereitschaftsposition (Pos 1) in die Verlegeposition (Pos 2).
4 zeigt schematisch die Bewegung des Verlegwerkzeugs 12 aus der Verlegeposition (Pos 2) in die Endposition (Pos 3).
5 zeigt schematsich die Bewegung des Verlegewerkzeugs 12 aus der Endposition (Pos 3) in die Bereitschaftsposition (Pos 1).
6 zeigt schematsich die beim Verlegevorgang wirkenden Kräfte und die dabei resultierende Kraft.
7 zeigt schematisch die Anordnung des Verlegewerkzeuges am Ausleger und dessen Segmente sowie einige Aspekte des Verlegewerkzeuges selbst.
8 erläutert die Winkelangaben des Verlegewerkzeugs in fünf Positionen Pos 0 bis Pos 4 (Pos 0 und Pos 4 als Extremlagen, die der Ausleger einnehmen kann).

Ausführungsbeispiele
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in 1 veranschaulicht. Das Verlegemaschinensystem (Trägermaschinensystem 13), hier ein Raupenfahrzeug, trägt an seiner Frontseite eine Trommel (15) mit dem Verlegemedium (11), hier flexiblen Rohrleitungen. Im vorliegenden Beispiel werden zwei flexible Rohrleitungen parallel in den Boden eingebracht. Diese Rohrleitungen dienen als Kollektorrohre (17), durch die ein Wärmeträgermedium (Wasser) geleitet werden kann. Die Kollektorrohre (17) sind an ihren Enden in Stammrohren (16) zusammengefasst. Die Stammrohre (16) dienen als Verteilerrohre. Das Einbringen der Kollektorrohre (17) in den Boden erfolgt mittels des Verlegewerkzeugs (12). Die Zuführung des Verlegemediums (11) zum oberen Ende des Verlegewerkzeuges erfolgt mittels einer Vorschubeinrichtung (6). Dieser gewährleistet, dass das Verlegemedium (11) ohne mechanische Zugspannungen durch das Verlegewerkzeug in den Boden eingebracht wird. Die gebogenen Leitungsenden deuten an, wie die Kollektorrohre (17) aufgrund des Schwenkens des Verlegewerkzeuges beim Ein- in bzw. Austreten aus dem Boden verlaufen. Gegenüber dem einfachen Anheben des Verlegewerkzeuges, wie es bspw. In 2 c2) dargestellt ist, wird eine Knickgefahr der Kollektorrohre (17) minimiert.
In der 1 ist das Verlegewerkzeug in Verlegeposition dargestellt. Die in der 1 gezeigten soeben verlegten Rohre mit Krümmung von der Bodenoberfläche in die Verlegetiefe entstehen bei der Schwenkbewegung des Verlegewerkzeuges aus der Bereitschaftsposition in die Verlegeposition und/oder bei gleichzeitiger geringer Bewegung des Verlegemaschinensystems in Verlegerichtung, hier dargestellt ist das Einschwenken im Stand, ohne Bewegung des Verlegemaschinensystems. Die Verlegerichtung verläuft in der Darstellung der Figuren 1, sowie 3 und 6 in Richtung der Trommel (15) mit Verlegemedium. In der Darstellung von 1 wird eine Verlegefahrt durchgeführt, bei der zwei Kollektorrohre (11) parallel zu den bereits verlegten Kollektorrohren (17) ausgebracht werden. Am Ende der Verlegestrecke wird das Verlegewerkzeug (12) so in Richtung auf das Verlegemaschinensystem (das Trägermaschinensystem, 13) in die Endposition geschwenkt, dass eine Krümmung der Kollektorrohre (11) aus der Verlegetiefe zur Bodenoberfläche (nicht dargestellt) analog zu der dargestellten Krümmung am Beginn der Verlegefahrt, jedoch entgegengesetzt zur Edoberfläche hin gekrümmt, ausgebildet wird. Danach werden die Kollektorrohre (11) abgetrennt und das Trägermaschinensystem (13) wendet. Das Verlegewerkzeug wird aus der Endposition in die Bereitschaftsposition geschwenkt. Das Trägermaschinensystem (13) mit dem Verlegewerkzeug (12) ist dann bereit, zwei weitere Kollektorrohrleitungen (11) in Gegenrichtung zu verlegen.
Für den Fall, dass während der Verlegefahrt ein Hindernis im Boden erkannt wird, dass nicht ohne Weiteres umfahren werden kann (Situation 2 c4)), weil bspw. die Ausdehnung des Hindernisses zu groß ist, wird dieses Hindernis ohne Abtrennung des Verlegemediums (11) beseitigt. Dazu wird das Verlegemaschinensystem gestoppt und das Verlegewerkzeug (12) an dem Schnellwechsler (7 Schnellkupplung) abgetrennt. Das Verlegemedium (11) wird hierbei jedoch nicht abgetrennt. Das Verlegemaschinensystem entfernt sich nunmehr von dem noch im Boden befindlichen Verlegewerkzeug. Dabei wird bei Bedarf weiteres Verlegemedium (11) von der Trommel (15) abgewickelt, jedoch nicht weiter in den Boden eingebracht. Das abgewickelte Verlegemdium (11) verschafft dem Verlegemaschinensystem das notwendige Manövrierspiel. Vorteilhaft wird das Verlegemaschinensystem in einem Bogen, aus der Verlegerichtung heraus oder gerade vom Hindernis weg gefahren, wobei auch das Verlegemedium (11) mit aus dem unmittelbaren Bereich oberhalb des unterirdischen Hindernisses herausgeführt wird. Nunmehr wird mit Vorgehensweisen nach dem Stand der Technik das Hindernis beseitigt. Dies kann bspw. erfolgen, indem das Hindernis mit einem Bagger ausgegraben und einem Kran herausgehoben oder aber an seiner Position zertrümmert und/oder danach entfernt wird. Anschließend kann der erfolgte Bodenaushub wieder eingebracht werden. Das Verlegemaschinensystem fährt zurück in die Position vor dem Verlegewerkzeug, der mittels des Schnellwechslers 7 wieder angekoppelt wird. Bei Bedarf wird überschüssiges Verlegemdium (11) wieder auf die Trommel (15) aufgehaspelt und der Verlegevorgang in Verlegrichtung fortgesetzt.
Die Figuren 3 bis 6 zeigen schematisch eine Vorrichtung, die geeignet ist, zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt zu werden. Das Verlegemaschinensystem (Trägermaschinensystem 13) weist an seinem vorderen Ende den Vorrat an Verlegemedium auf. Hier als Trommel (15) mit Verlegemedium dargestellt. Die Trommel (15) mit Verlegemedium kann mittels der Hubvorrichtung (14) aufgenommen und angehoben werden. Das Verlegemedium (11) wird oberhalb des Trägermaschinensystems (13) zur Vorschubeinheit (6) geführt, wo es am oberen Ende des Velegewerkzeugs in dieses eingeführt wird. Die Vorschubeinrichtung (6) fördert die Länge an Verlegemedium 11 in das Verlegewerkzeug, die dem durch das untere Ende des Verlegewerkzeuges, an dem das Verlegemdium in den Boden austritt, zurückgelegten Weg entspricht. Auf diese Weise liegt das Verlegemedium (11) als Kollektorrohr (17) ohne mechanische Spannungen im Boden.
Das Verlegewerkzeug (12) wird von einem segmentierten Ausleger (51) gehalten. Ein erstes Ende des Auslegers ist an dem Verlegemaschinensystem (13) angeordnet, wo es um eine horizontale, senkrecht zur Verlegerichtung ausgerichtete Achse (durch Drehpunkt A) schwenkbar ist. Die Schwenkbarkeit wird durch einen Hauptträgerzylinder (3, hydraulischer Zylinder) realisiert, der sich an dem Verlegemaschinensystem der Verlegevorrichtung 13 abstützt und am Hauptträger (1), dem ersten Segment des Auslegers, angreift. Am zweiten Ende des Auslegers ist ein Schnellwechsler (7, Schnellkkupplung) angeordnet, der das Verlegewerkzeug lösbar hält und auch die Verbindung der ggf. notwendigen Medienleitungen (Druckluft, Öl, elektrische Energie) herstellt bzw. beim Lösen absperrt. Der segmentierte Ausleger weist in der dargestellten Ausführungsform drei Segmente auf. Die ersten beiden Segmente werden von dem zweiteiligen Hauptträger (1) gebildet. Der Hauptträger (1) ist an einer vertikalen Achse getrennt, die eine seitliche Lenkbarkeit des Verlegewerkzeuges im Boden realisiert. Zur seitlichen Lenkbarkeit ist ein Lenkzylinder 5 (hydraulischer Zylinder) vorgesehen, der am zweiten Segment angreift und am ersten Segment widergelagert ist und den Lenkwinkel (a) bildet. Der Lenkwinkel (a) des Auslegers wird über den Lenkzylinder (5) eingestellt. Um Rückwirkungen auf die Arbeitstiefe des Verlegewerkzeuges bei Lenkbewegungen zu vermeiden, wird, vorzugsweise durch eine Datenverarbeitungsvorrichtung, die Einstellung des Stielzylinders nachgeführt. Am Ende des Hauptträgers (1) ist, um eine horizontale Achse (durch Drehpunkt B) schwenkbar, der Werkzeugstiel (2) als drittes Segment des Auslegers angeordnet. Zum Werkzeugstiel (2) gehört ein Hebelarm, der die vertikale Bewegung des Werkzeugstiels (2) realisiert. Der Hebelarm wird dazu durch den Stielzylinder (4, hydraulischer Zylinder) bewegt. Der Stielzylinder (4) ist am ersten Segment widergelagert. Durch das Zusammenwirken der Bewegungen der Segmente des Auslegers kann das Verlegewerkzeug aus der Bereitschaftsposition in die Verlegeposition und von dort in die Endposition sowie aus der Endposition zurück in die Bereitschaftsposition bewegt werden. Darüber hinaus ist eine Steuerung der Arbeitstiefe des Verlegewerkzeuges möglich.
Das Verlegewerkzeug weist an seinem oberen Ende, dem Ende, mit dem er in dem Schnellwechsler (7) gehalten wird, eine Vorschubeinrichtung (6) auf. Diese weist mindestens ein Rollen- oder Zugmittelpaar je zu verlegendem Verlegemedium (11) auf, zwischen dem das Verlegemedium (11) kraftschlüssig gefördert wird. Durch die Vorschubeinrichtung (6) wird das Verlegemedium ins Innere des Verlegewerkzeuges bis zu dessen unterem Ende geführt. Dort tritt es aus dem Verlegewerkzeug entgegen der Verlegerichtung aus. Das Verlegewerkzeug weist an seinem unteren Ende weiterhin eine Vertikalklappe (10) auf, die beim Einstellen, Aufrechterhalten und Verändern der Arbeitstiefe bzw. der Neigung im Boden (Schwenkwinkel γ - siehe 8) des Verlegewerkzeuges unterstützend wirkt. Die Vertikalklappe (10) ist in der Einstellung ihres Vertikalklappenwinkels (β) steuerbar.
Das Verlegewerkzeug ist als Hohlstruktur ausgeführt. Die Kanäle für das zu verlegende Medium sind integriert. Für entsprechende Außendurchmesser des zu verlegenden Mediums sind verschiedene Baugrößen (Breite und Kanalquerschnitt) vorgesehen. In der Hohlstruktur sind Funktionsbauteile, Energie- und Signalleitungen integriert.
Das in 7 dargestellte Verlegewerkzeug weist weiterhin eine bewegliche (aktive) Werkzeugschneide (8) auf. Diese kann mit Vibrationen beaufschlagt werden, die eine oszillierende Bewegung (a) der Schneide entlang der Verlegerichtung bewirken. Weiterhin ist eine aktive Werkzeugspitze (9) vorgesehen, die ebenfalls Vibrationen ausführt. Auch hier ist die oszillierende Bewegung in Verlegerichtung gerichtet. Sowohl für die aktive Werkzeugschneide (8) als auch für die aktive Werkzeugspitze (9) werden die Vibrationen durch Vibrationserzeuger realisiert, die im Verlegewerkzeug angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Vibrationserzeuger unmittelbar an den Einspeisepunkten der Vibrationen in die aktive Werkzeugschneide (8) bzw. die aktive Werkzeugspitze (9) angeordnet. Als Vibrationserzeuger kommen Vorrichtungen aus dem Stand der Technik zum Einsatz die bspw. elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch arbeiten.
Bezugszeichenliste

1: Hauptträger
2: Werkzeugstiel
3: Haupträgerzylinder
4: Stielzylinder
5: Lenkzylinder
51: Ausleger (Zuggestänge)
6: Vorschubeinrichtung (Vorschubeinheit, Rohrvorschub)
7: Schnellkupplung (Koppelvorrichtung)
8: Aktive Werkzeugschneide
9: Aktive Werkzeugspitze
10: Vertikalklappe
11: Verlegemedium (Rohr, Kabel, Trassierband etc.)
12: Verlegwerkzeug (Schwert)
13: Verlegemaschinensystem (Trägermaschinensystem)
14: Hubeinrichtung für Verlegemedium
15: Trommel mit Verlegemedium
16: Stammrohr
17: Kollektorrohr
18: Boden
181: Bodenoberfläche
182: Parallele zur Bodenoberfläche
a: Amplitude Aktuator
T: Verlegetiefe
V: Verlegerichtung
H: Hubhöhe Traktorplattform
R: Schwenkradius, Ein-/Auszugskreisbahn
Rp: Rotationspunkt, um den eine Schwenkung erfolgt
Fv: Vertikalkraft
FH: Horizontalkraft
FRes: resultierende Kraft
vF: Fahrgeschwindigkeit
α: Lenkwinkel Werkzeugkinematik (um Vertikalachse)
β: Vertikalklappenwinkel
γ: Schwenkwinkel (um Querachse)
w: vertikale Werkzeugachse
A: Drehpunkt des Hauptträgers
B: Drehpunkt des Werkzeugstiels
δ1: Winkel des Verlegewerkzeugs in Pos 1
δ3: Winkel des Verlegewerkzeugs in Pos 3
φ: Kippwinkel (um Längsachse)
Pos 0: obere Totpunktlage des Auslegers
Pos 1: Bereitschaftsposition
Pos 2: Verlegeposition
Pos 3: Endposition (nach Ausschwenken aus dem Boden)
Pos 4: untere Totpunktlage des Auslegers

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 3395545 A [0002]
EP 2256255 B1 [0004]
US 4142817 [0005]

Claims

Verfahren zum Verlegen von einem oder meherren Verlegemedien im Boden, wobei die Verlegemedien Rohrleitungen oder Kabel sind, unter Einsatz eines Verlegewerkzeuges, aufweisend die Schritte: - Schwenk des Verlegewerkzeuges aus einer Bereitschaftsposition, in der sich das Verlegewerkzeug in einer im Wesentlichen von der Verlegerichtung abgewandten Position befindet, um einen Momentanpol mit Eintauchen des Verlegewerkzeuges in den Boden in eine Verlegeposition, bei der das Verlegewerkzeug im Wesentlichen senkrecht zur Bodenoberfläche ausgerichtet ist, - Verlegen des Verlegemediums oder der Verlegemedien (Rohrleitungen oder Kabel) durch Bewegung des Verlegewerkzeuges in Verlegerichtung, wobei dem Verlegewerkzeug oberirdisch kontinuierlich das Verlegemedium zugeführt wird und im Boden auf der der Verlegerichtung abgewandten Seite des Verlegewerkzeuges das Verlegemedium ebenso kontinuierlich ausgebracht wird, wobei die zugeführte Länge des Verlegemediums dem zurückgelegten Weg in Verlegerichtung entspricht, - am Ende des vorgesehenen Verlegeweges ein Schwenk des Verlegewerkzeuges aus der Verlegeposition um einen Momentanpol mit Austauchen des Verlegewerkzeuges aus dem Boden in eine Endposition, bei der das Verlegewerkzeug im Wesentlichen in Verlegerichtung ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenk des Verlegewerkzeuges aus der Bereitschaftsposition in Verlege- und/oder in die Endposition während des Stillstandes der das Verlegewerkzeug bewegenden Vorrichtung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenk des Verlegewerkzeuges aus der Bereitschaftsposition in Verlege- und/oder in die Endposition während der Bewegung in Verlegerichtung der das Verlegewerkzeug bewegenden Vorrichtung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu verlegende Rohrleitung oder das zu verlegende Kabel nach dem Schwenk des Verlegewerkzeuges in die Endposition abgetrennt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vortriebswirksame Leistungsverteilung von Antriebskraft (Motor), Vorschubkraft (Rohrvorschubeinheit) und Vibration der aktiven Werkzeugschneide/-spitze im Verlegeprozess in ihren Anteilen derartig kombiniert und/oder variiert wird, dass bei variablen, heterogenen Bodenbedinungen ein Wechsel dieses Zusammenwirkens oder ein anteiliges Auskoppeln von Vorschubkraft oder Vibration der aktiven Werkzeugschneide/- spitze im Verlegeprozess erzielt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Anbsprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verlegemedium mit einer Schubkraft beaufschlagt wird, die am Austritt des Verlegemediums aus dem Verlegewerkzeug eine zusätzliche Vorschubkraft erzeugt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des mehrteiligen Auslegers des Verlegewerkzeugs zeitgleich zu und in Abhängigkeit von einer Messung des Bodenwiderstandes in Verlegerichtung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass über Sensoren am Verlegewerkzeug und/oder Ausleger eine Messung und Protokollierung des Bodenwiderstandes erfolgt, welche die vorteilhafte Erhebung variierender Bodenmechanik in der Verlegezone gestattet, wobei eine Datenverarbeitungseinheit zum Einsatz kommt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass über ein Positionierungssystem mit verbundener Datenverarbeitungseinheit (Bordcomputer) die Position möglichst exakt bestimmt wird und die Funktionsgruppen des Verlegemaschinensystems (Maschine , Ausleger, Verlegewerkzeug) gesteuert und der exakte Ort der Ablage (Oberflächenkoordinaten sowie Verlegetiefe) des Verlegemediums während der Verlegung dokumentiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass im Falle, dass das Verlegewerkzeug während des Verlegens auf ein unterirdisches Hindernis trifft, wie folgt verfahren wird: - Stoppen der das Verlegewerkzeug bewegenden Vorrichtung, - Abkoppeln des Verlegewerkzeuges ohne Abtrennung der verlegten Rohrleitung oder des verlegten Kabels, - Abstellen der das Verlegewerkzeug bewegenden Vorrichtung abseits des unterirdischen Hindernisses ohne Abtrennung des verlegten Kabels oder der verlegten Rohrleitung, - Beseitigung des Hindernisses einschließlich dabei entstandener Ausschachtungen oder Gruben, - Ankoppeln der das Verlegewerkzeug bewegenden Vorrichtung an das Verlegewerkzeug, - Fortsetzen des Verlegevorganges.
Vorrichtung zum Bewegen eines Verlegewerkzeuges, mindestens aufweisend: einen Antrieb, ein Chassis mit Rädern oder Raupenketten, eine Aufnahme für den Vorrat an zu verlegendem Verlegemedium (Rohrleitung bzw Kabel), einen Ausleger zur Halterung des Verlegewerkzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass - ein erstes Ende des Auslegers auf dem Chassis befestigt ist und ein zweites Ende eine Schnellkupplung aufweist, - der Ausleger mindestens zwei, in einer gemeinsamen Ebene definiert gegeneinander bewegbare Auslegersegmente aufweist, - an die Schnellkupplung das Verlegewerkzeug ankoppelbar ist, - das Chassis zwischen den Rädern oder Raupenketten an dem Ende der Vorrichtung, das dem Verlegewerkzeug zugewandt ist, eine zum Boden und zum Ende der Vorrichtung weisende Aussparung aufweist, in die der am Ausleger angeordnete Verlegewerkzeug entgegen der Verlegerichtung weisend, durch den Ausleger derart eingeklappt werden kann, dass das Verlegewerkzeug den Boden nicht mehr berührt und so eine Endposition erreicht.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung als Bodenfreiheit des Chassis oder als Freiraum oder Durchlass im Chassis ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Ende des Auslegers, vor Eintritt der Verlegemedien (Rohrleitung und/oder Kabel) in das Verlegewerkzeug eine aktive Förderung zur Zufuhr der Verlegemedien in das Verlegewerkzeug vorgesehen ist, die geeignet ist, die Verlegemedien in der gleichen Länge zuzuführen, die vom Austrittsende des Verlegewerkzeuges zurückgelegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubkraft von einer aktiven, automatischen Schubkraftbegrenzung limitiert wird, die das Überlasten des Verlegemediums beim Ausgang aus dem Verlegewerkzeug verhindert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegersegmente geeignet sind, mindestens Bewegungen auszuführen, die das Verlegewerkzeug aus der Endposition in die Bereitschaftsposition, aus der Bereitschaftsposition in die Verlegeposition und aus der Verlegeposition in die Endposition zu bewegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegersegmente gegeneinander und gegenüber dem Chassis mittels Antriebskräften des Antriebs und/oder hydraulischer und/oder pneumatischer und/oder elektrischer Antriebe bewegt werden können.
Verlegewerkzeug aufweisend einen schwertartigen Körper, der an seiner Vorderkante, die in Verlegerichtung ausgerichtet ist, eine Schneide aufweist, die in Verlegerichtung beweglich gegenüber dem Körper des Verlegewerkzeuges ist und durch einen oder mehrere Vibrationserzeuger mit Vibrationen beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationserzeuger im Körper des Verlegewerkzeuges angeordnet sind.
Verlegewerkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide in mehrere Segmente unterteilt ist, die einzeln mit Vibrationen beaufschlagt werden können.
Verlegewerkzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass Vibrationen in Verlegerichtung gerichtet sind.
Verlegewerkzeug nach Anspruch 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der schwertartige Körper des Verlegewerkzeuges an seinem in Verlegeposition unteren Ende eine Spitze aufweist, die beweglich gegenüber dem Körper des Verlegewerkzeuges ist und die mit Vibrationen beaufschlagt werden kann, wobei der Vibrationserzeuger im Körper des Verlegewerkzeuges angeordnet ist.
Verlegewerkzeug nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper des Verlegewerkzeugs als Hohlstruktur zur Aufnahme von Funktionsbauteilen und Leitungen sowie einem oder mehreren integrierten Kanälen, mit zum Verlegemedium (Rohrleitung/Kabel) äquivalentem Kanalquerschnitt, ausgeführt ist.