DE69407851T2 - Verfahren zum Verlegen eines Produkts grosser Länge in das Erdreich und Vorrichtungen zu dessen Durchführung - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verlegen eines Produktes großer Länge, wie eines Kabels oder eines rohrförmigen Produktes, in den Boden, wobei die bevorzugten Anwendungen in erster Linie die Erdverlegung von Fernmeldekabeln und in zweiter Linie die Erdverlegung von Starkstromkabeln sind.
• Aus der US-A-4 896 997 und der US-A-1 904 666 sind Vorrichtungen zur Erdverlegung von Produkten großer Länge bekannt, die Aufbrecheinrichtungen zum Ausheben eines Grabens zugeordnet sind, und aus der LU-A-81602 ist eine magnetische Mitnahmevorrichtung zum Ziehen eines Produktes in einem Schlauch bekannt.
• Diese bekannten Vorrichtungen erlauben es nicht, die besonderen Probleme zu lösen, die einerseits darin bestehen, ein schnelles Verlegen des Schlauches und des Produktes auf dem ganzen Weg des Produktes durchzuführen, und andererseits, ein leichtes Überwinden von "singulären Punkten", wie zum Beispiel Straßen, Kanalisationen, Flüssen etc., zu erlauben.
• Zu diesem Zweck besteht das Verfahren zum Aufbrechen des Bodens gemäß einem Graben, wobei gleichzeitig in den Graben in dem Maße seiner Entstehung eine Länge eines Schlauches abgelegt wird, der das Produkt mit Spiel aufnehmen kann, erfindungsgemäß darin, daß in dem Maße, wie der Schlauch in dem Graben verlegt wird, das Produkt an seinem freien Ende in die gleiche Richtung wie die der Verlegung des Schlauches in dessen Inneren mittels einer magnetischen Mitnahmevorrichtung gezogen wird, die ein rohrförmiges Joch, das mit Spiel von dem Schlauch durchquert werden kann, und einen zylindrischen Kern aufweist, der mit Spiel in dem Schlauch aufgenommen werden kann, wobei das Joch und der Kern magnetische Einrichtungen aufweisen, die so ausgelegt sind, daß sie radial zwischen sich und durch den Schlauch hindurch ein Magnetfeld erzeugen, das den Kern bezüglich des Jochs axial fixiert, wobei das Ende des Produktes am Kern befestigt wird und der Zug auf das Produkt dadurch erfolgt, daß das Joch parallel zum Graben im Maße seiner Entstehung verschoben wird.
• Das erste vorstehend genannte Problem wird dadurch gelöst, daß der Schlauch und das Produkt gleichzeitig im gleichen Vorgang verlegt werden anstatt durch zwei aufeinanderfolgende Vorgänge, bei denen zuerst der Schlauch verlegt und dann das Produkt in dem Schlauch über eine große Länge mittels eines Seils oder kleinen Kabels gezogen würde.
• Das zweite vorstehend genannte Problem wird dadurch gelöst, daß es beim Antreffen eines singulären Punktes genügt, den Schlauch abzuschneiden, eine Länge des Schlauchs und des Produktes unter dem singulären Punkt hindurchzuführen und dann die beiden so gebildeten Schlauchteile wieder zu verbinden, wie es im folgenden detailliert erklärt wird.
• Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Verlegen eines Produktes großer Länge in den Boden, die es erlaubt, das vorgenannte Verfahren umzusetzen, sowie auf eine magnetische Mitnahmevorrichtung, um ein derartiges Produkt in einem Schlauch zu ziehen.
• Andere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Verlauf der folgenden Beschreibung einer bevorzugten, aber nicht beschränkenden Ausführungsform im Hinblick auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen
• Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung für die Erdverlegung eines Kabels zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist,
• Fig. 2 eine Längsschnittansicht der in Fig. 1 verwendeten magnetischen Mitnahmevorrichtung gemäß der Linie II-II von Fig. 3 ist und
• Fig. 3 eine Transversalschnittansicht der magnetischen Mitnahmevorrichtung gemäß der Linie III-III von Fig. 2 ist.
• In Fig. 1 ist ein Tiefenlockerer 1 dargestellt, der aus einem auf Raupenketten angebrachten Traktor besteht, an dessen Hinterseite ein Schwingschar 2 befestigt ist. Das Schwingschar hat insgesamt die Form eines L mit einem Holm 3 und einer transversalen Basis 4, wobei ein Ende der Basis, das an den Holm angrenzt, eine Spitze trägt, die das Schar 5 bildet. Der Holm 3 und die Basis 4 werden in Längsrichtung von einem zylindrischen Hohlraum 6 mit kreisförmigem Querschnitt durchquert, der in einer Verbindungszone zwischen dem Holm 3 und der Basis 4 in einem Knie 7 verläuft. Die Auslegung ist derart, daß die Basis 4 des Schars 2 unter der Oberfläche 10 des Bodens angeordnet ist.
• Der Tiefenlockerer 1 trägt in einem vorderen Bereich eine Schlauchhaspel 11, die auf zwei Armen 12 drehbar gelagert ist und auf der ein Schlauch 13 aufgerollt ist. Die Schlauchhaspel 11 weist nicht gezeigte Einrichtungen zum Bremsen ihrer Drehung auf. Der Schlauch 13 besteht aus einem nichtmagnetischen haibstarren Material, das eine ausreichende Nachgiebigkeit aufweist, um sein Aufrollen auf der Schlauchhaspel 11 zu erlauben, beispielsweise aus Hartpolyethylen. Vorteilhafterweise hat der Schlauch 13 innen eine Schmierschicht wie eine Silikonschicht oder einen Ölfilm.
• Der Tiefenlockerer 1 trägt außerdem in einem Zwischenbereich zwischen der Schlauchhaspel 11 und dem Schar 2 eine magnetische Mitnahmevorrichtung 14, die einen zentralen Kern 15 und ein Umfangsjoch 16 aufweist, das letzteren aufnimmt. Das Joch 16 weist einen Zylinder 17 mit kreisförmigem Querschnitt auf, der an einem Ende einen inneren Flansch 20 aufweist und eine Lasche 21 in Form einer rechteckigen Platte trägt, die sich über einen Teil der Länge des Zylinders 17 erstreckt und eine seiner äußeren Oberflächen mit dem Tiefenlockerer 1 verbindet. Der Zylinder 17 ist so befestigt, daß er sich parallel zur Fortbewegungsrichtung des Tiefenlockerers 1 erstreckt und einem Teil des Schlauchs 13, so wie er von der Schlauchhaspel 11 abgegeben wird, gegenüberliegt.
• Im Inneren des Zylinders 17 ist eine bestimmte Anzahl von Polschuhen 24, 25 angeordnet, die durch Permanentmagneten 23 magnetisiert werden, um eine Aufeinanderfolge von Nordpolen 24 und Südpolen 25 zu bilden. Diese Magneten und Pole liegen in Form von kreisförmigen Kränzen vor, deren Außendurchmesser im wesentlichen dem Innendurchmesser des Zylinders 17 entspricht. Die Nordpole 24 und Südpole 25 sind abwechselnd längs des Zylinders 17 angeordnet und voneinander durch die Magneten 23 derart getrennt, daß jeder Magnet 23 zwischen einem Nordpol 24 und einem Südpol 25 eingeschlossen ist, wobei jeder Pol in dem Sinne doppelt ist, daß er für beide Magneten, zwischen denen er sich befindet, einen Polschuh mit gleichem Vorzeichen bildet. An den beiden Enden des Zylinders 17 befindet sich ein einfacher Nordpol 26 bzw. ein einfacher Südpol 27, die halb so dick wie die Doppelpole 24, 25 sind. Mit dem vom Flansch 20 entfernten Ende des Zylinders 17 ist eine ringförmige Mutter 30 verschraubt, die so mit der Innenfläche des Zylinders zusammenwirkt, daß die Magneten 23 und die Pole 24 bis 27 gegeneinandergedrückt werden.
• Der Kern 15 der magnetischen Mitnahmevorichtung 14 wird durch eine Anhäufung von Magneten 31 gebildet, wobei Nordpole 32 und Südpole 33 in Form von Scheiben vorliegen, deren Dicke mit der der Kränze, mit denen das Joch 16 ausgestattet ist, identisch ist und die abwechselnd längs des Kerns auf die gleiche Weise wie die Kränze angeordnet sind, wobei die Anzahl der Scheiben die gleiche wie die der Kränze ist. Die Anordnung der Scheiben 31 bis 33 ist jedoch bezüglich der der Kränze so versetzt, daß, wenn der Kern 15 und das Joch 16 die gleiche axiale Position einnehmen, ihre jeweiligen Magneten 31, 23 gegenüberliegend angeordnet sind, während die Nordpole 32 des einen den Südpolen 25 des anderen gegenüberliegen und umgekehrt. Diese gegenseitige Position des Jochs 16 und des Kerns 15 entspricht einer Position der magnetischen Mitnahmevorrichtung, bei der ein rein radiales Magnetfeld besteht, das sich zwischen den Polen des Jochs 16 und denen des Kerns 15 erstreckt, wobei der Kern folglich keiner axialen Zugkraft ausgesetzt ist. Wenn dagegen der Kern der größten zulässigen axialen Zugkraft ausgesetzt ist, befindet er sich, in Figur 2 nach rechts, um eine Strecke versetzt, die in der Größenordnung der Dicke der Magneten 23, 31 liegt, wodurch das radiale Magnetfeld dann verformt wird.
• Die Scheiben 31 bis 33 werden zentral von einem Gewindestift 34 durchquert und auf diesem durch zwei auf beiden Seiten der Scheibenanordnung positionierte Muttern 35 gegeneinandergedrückt. Auf einer der Hinterseite des Tiefenlockerers 1 zugewandten Seite des Kerns 15 verlängert sich der Gewindestift 34 um eine bestimmte Länge über ihn hinaus und trägt an seinem Ende einen Ring 36.
• Der Schlauch 13 durchquert das Joch 16, indem er den Kern 15 umgibt. Die jeweiligen Durchmesser dieser Teile sind derart, daß nur ein geringes radiales Spiel zwischen dem Schlauch 13 und dem Joch 16 einerseits und zwischen diesem Schlauch und dem Kern andererseits verbleibt, das gewählt wurde, um eine Relativbewegung dieser Teile zueinander zu erlauben.
• Das die Magneten bildende Material und deren Anzahl sind so gewählt, daß der Kern 15 einer axialen Zugkraft in der Größenordnung von 200 bis 300 daN standhalten kann. In diesem Beispiel wurden hauptsächlich aus Neodym, Eisen und Bor bestehende "NFB"-Magneten verwendet. Eine ungefähr zwanzig entsprechende Anzahl von Nord-/Südpol-Paaren, die einer Länge der magnetischen Mitnahmevorrichtung von etwa 1 m entspricht, ermöglichte es, einen Widerstand von 260 dan zu erhalten. Die Pole 24, 25, 32, 33 des Jochs 16 und des Kerns 15 sind aus einem weichen ferromagnetischen Material hergestellt. Was den Zylinder 17 des Jochs 16 betrifft, so ist dieser aus einem nichtmagnetischen Material gefertigt.
• Nun wird das Verlegen eines Kabels 40, wie eines Fernmeldekabels oder eines Starkstromkabels, das auf einer Kabeltrommel 41 aufgerollt ist, welche Trägereinrichtungen 42 aufweist, die es erlauben, sie auf den Boden 10 zu stellen. Es handelt sich beispielsweise um ein Kabel mit einem Durchmesser von 14 mm, dem ein Schlauch mit einem Außendurchmesser von 50 mm zugeordnet ist. Als erstes wird eine Grube 43 mit geringen Abmessungen in einer Tiefe ausgehoben, die derjenigen entspricht, in der das Kabel 40 verlegt werden soll, und in der das Schwingschar 2 des Tiefenlockerers 1 angeordnet wird. Das freie Ende des Kabels 40 wird in den Hohlraum 7 des Schwingschars 2 von dessen Basis 4 aus eingeführt, bis es am freien Ende des Holms 3 wieder austritt und es wird am Ring 36 der magnetischen Mitnahmevorrichtung befestigt. Dann wird das freie Ende des Schlauchs 13 zwischen dem Joch 16 und dem Kern 15 der magnetischen Mitnahmevorrichtung angeordnet. Dieser Vorgang kann in der Praxis auf verschiedene Weisen ausgeführt werden. Beispielsweise können einziehbare Zentrierfinger im Inneren des Jochs vorgesehen werden, um den Kern koaxial zum Joch zu halten, bevor der Schlauch eingeführt wird. Alternativ kann das Joch in Form von zwei halbzylindrischen Halbschalen ausgebildet sein, die nach dem Einführen des Kerns in den Schlauch um den Schlauch herum zusammengeführt und miteinander verbunden werden.
• Das freie Ende des Schlauchs 13 wird anschließend in das Innere des Schwingschars 2 vom freien Ende seines Holms 3 aus eingeführt, wodurch eine Krümmung 44 des Schlauchs zwischen der magnetischen Mitnahmevorrichtung und dem Schwingschar herbeigeführt wird. Sobald das freie Ende des Schlauchs 13 wieder ein wenig aus der Basis 4 des Schwingschars 2 ausgetreten ist, kann der Erdverlegungsvorgang des Kabels beginnen.
• Während der Tiefenlockerer 1 so vorwärtsrückt, daß die Spitze 5 des Schwingschars den Boden aufbricht und da der bereits verlegte Teil des Schlauchs 13 im Boden festgelegt ist, entsteht ein Zug auf den Schlauch 13, der diesen gemäß dem Pfeil 45 zur magnetischen Mitnahmevorrichtung 14 und dann zum Schwingschar 2 bewegt, damit er schließlich horizontal im Unterboden liegt. Zur gleichen Zeit bewirkt der Tiefenlockerer 1 in seiner Vorwärtsbewegung einen Zug auf das Kabel 40 gemäß dem Pfeil 46, was zur Folge hat, daß für jede Einheitslänge verlegten Schlauches 13 eine entsprechende Länge des Kabels in seinem Inneren abgelegt wird.
• Beim Überqueren eines singulären Punktes wie einer Straße, einer Kanalisation oder einem Fluß, der es nicht erlaubt, daß der Tiefenlockerer 1 seine Vorwärtsbewegung fortsetzt, wird dieser angehalten und sein Schar 2 angehoben. Nachdem im vorhinein zwei Gräben auf beiden Seiten des singulären Punkts ausgehoben wurden, läßt man den Tiefenlockerer 1 sich so über diesen bewegen, daß eine zusätzliche Länge des Schlauches 13 und des Kabels 40 abgegeben wird, die der Breite entspricht, in der sich dieser singuläre Punkt erstreckt. Danach wird der Schlauch 13 beispielsweise genau unterhalb der magnetischen Mitnahmevorrichtung 14 abgeschnitten und das Kabel 40 vom Ring 36 abgenommen.
• Nachdem außerdem im vorhinein eine Übergangsleitung unter dem singulären Punkt verlegt wurde, die den Schlauch 13 aufnehmen kann, läßt man in diese die zusätzliche Länge des Schlauches und des Kabels hineingleiten. Anschließend wird das Kabel an dem Ring 36 der magnetischen Mitnahmevorrichtung 14 eingehängt und an dem von der Schlauchhaspel 11 abgegebenen Schlauch 13 wird gezogen, um eine Länge des Schlauches zu erhalten, die in das Schar 2 eingeführt wird und die mit der zusätzlichen Länge des Schlauches, die in der Übergangsleitung angeordnet ist, mittels einer geeigneten Verbindungsmuffe verbunden wird. Der Tiefenlockerer 1 ist dann bereit, wieder anzufahren.
• Man wird feststellen, daß die Erfindung vorteilhafterweise nicht erfordert, beim Überqueren eines singulären Punktes die ganze auf der Schlauchhaspel 11 bzw. der Kabeirolle 41 angeordnete Länge des Schlauches und des Kabels abzurollen, was einen bedeutenden Gewinn an für den Arbeitsvorgang erforderlicher Zeit erlaubt.
• Alternativ zu der oben beschriebenen magnetischen Mitnahmevorrichtung 14 kann jeder Kranz 23 bis 27 oder jede Scheibe 31 bis 33 durch eine Gruppe von Einzelelementen ersetzt werden, die nebeneinanderliegen und am Umfang um die Achse der magnetischen Mitnahmevorrichtung 14 angeordnet sind.
• Gemäß einer anderen Variante kann die magnetische Mitnahmevorrichtung elektromagnetischer Bauart sein, d.h. nach dem Prinzip eines Elektromagneten gebaut sein und Wicklungen von Leitungsdrähten aufweisen, die entweder mit einer elektrischen Energiequelle verbunden sind, wenn es sich um von dem Joch getragene Wicklungen handelt, oder nicht mit einer derartigen Quelle verbunden sind, wenn es sich um von dem Kern getragene Wicklungen handelt. Eventuell kann die magnetische Mitnahmevorrichtung sowohl stromgespeiste Leitungsdrahtwicklungen als auch Permanentmagneten aufweisen.
• Natürlich kann der Schlauch 13 jeden Querschnitt von geeigneter Form haben, der sich von der obengenannten Kreisform unterscheidet.
• Außerdem, wenn in diesem Beispiel die Einrichtungen zum Führen des Schlauchs 13 im Boden mit den Erdaufbrecheinrichtungen einstückig ausgebildet sind und in Form des hohlen Schwingschars 2 vorliegen, so können diese Einrichtungen auch körperlich voneinander getrennt sein. So könnten die Erdaufbrecheinrichtungen aus einer Felssäge bestehen, die vor den Schlauchführungseinrichtungen angeordnet ist, wobei letztere insgesamt in der gleichen L-Form wie das Schwingschar 2 vorliegen.

Claims (5)

1. Verfahren zum Verlegen eines Produktes großer Länge in den Boden gleichzeitig mit dem Verlegen eines zum Umschließen des Produktes bestimmten Schutzschlauches, bei welchem der Boden gemäß einem Graben aufgebrochen wird, wobei gleichzeitig in den Graben in dem Maße, wie er entsteht, eine Länge eines Schlauches (13) abgelegt wird, der das Produkt (40) mit Spiel aufnehmen kann, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Maße, wie der Schlauch (13) in dem Graben verlegt wird, das Produkt an seinem freien Ende in die gleiche Richtung wie die der Verlegung des Schlauches und in dessen Inneren mittels einer magnetischen Mitnahmevorrichtung (14) gezogen wird, die ein rohrförmiges Joch (16), das mit Spiel von dem Schlauch (13) durchquert werden kann, und einen zylindrischen Kern (15) aufweist, der mit Spiel in dem Schlauch aufgenommen werden kann, wobei das Joch und der Kern magnetische Einrichtungen (23 bis 27; 31 bis 33) aufweisen, die so ausgelegt sind, daß sie radial zwischen sich und durch den Schlauch (13) hindurch ein Magnetfeld erzeugen, das den Kern (15) bezüglich des Jochs (16) axial fixiert, wobei das Ende des Produktes am Kern befestigt ist und der Zug auf das Produkt dadurch erfolgt, daß das Joch (16) parallel zum Graben im Maße seiner Entstehung verschoben wird.

2. Vorrichtung zum Verlegen eines in einem Schlauch (13) angeordneten Produktes großer Länge (40), welche einen Tiefenlockerer (1), an dem Aufbrecheinrichtungen (5) befestigt sind, die so ausgebildet sind, daß sie den Boden gemäß einem Graben in einer Tiefe aufbrechen, die der Verlegungstiefe des Produktes entspricht, und eine Schlauchhaspel (11) aufweist, die eine Schlauchlänge liefern kann, die im wesentlichen derjenigen des zu verlegenden Produktes entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Tiefenlockerer eine magnetische Mitnahmevorrichtung zum Ziehen des Produktes (40) im Inneren des Schlauches (13) angebracht ist, die zwischen der Schlauchhaspel (11) und den Aufbrechvorrichtungen (5) angeordnet ist und ein rohrförmiges Joch (16) aufweist, das mit Spiel von einem Schlauch (13) und einem zylindrischen Kern (15), der mit Spiel in dem Schlauch aufgenommen werden kann, durchquert werden kann, wobei das Joch und der Kern magnetische Einrichtungen (23 bis 27; 31 bis 33) aufweisen, die so ausgebildet sind, daß sie radial zwischen sich und durch den Schlauch hindurch ein Magnetfeld erzeugen, das den Kern (15) bezüglich des Jochs (16) axial fixiert, wobei das Joch an dem Tiefenlockerer befestigt ist und der Kern Einrichtungen aufweist, um das Befestigen eines Endes des Produktes an ihm zu erlauben.

3. Verlegungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher das Produkt (40) um eine Produkthaspel (41) aufgerollt ist, die mit Trageeinrichtungen (42) ausgestattet ist, auf denen diese oberhalb des Grabens auf dem Boden ruht.

4. Verlegungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Einrichtungen auf dem Joch (16) und auf dem Kern (15) eine Vielzahl von Polschuhen (24, 25; 32, 33) aus einem ferromagnetischen Material aufweisen, die längs einer Längsachse des Joches nebeneinanderliegen, wobei jeder Polschuh von den angrenzenden Polschuhen durch einen Permanentmagneten (23; 31) getrennt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die von dem Joch getragenen Magneten (23) und Polschuhe (24, 25) die Form eines Kranzes haben, während diejenigen (31 bis 33), die von dem Kern getragen werden, die Form einer Scheibe mit einer Dicke haben, die derjenigen des Kranzes gleicht, wobei die Kränze und Scheiben sich senkrecht zur Längsachse des Jochs erstrecken.