DE2214021C2

DE2214021C2 - Werkzeuge zum Ausbohren von Erd kernen

Info

Publication number: DE2214021C2
Application number: DE2214021A
Authority: DE
Inventors: Christine Ellmer; Kurt Ellmer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-03-23
Filing date: 1972-03-23
Publication date: 1973-09-20
Also published as: DE2214021B1; DE2214021A1

Description

Die Erfindung betrifft Werkzeuge zum Ausbohren von Erdkernen, mit einem hohlen, an seinem unteren Ende mit einer Hohlbohrkrone und an seinem oberen Ende mit einer Kupplung für das Antriebsgestänge ausgestatteten Werkzeugkörper, der einen Hohlzylinder bildet, der an seinem oberen Ende durch einen abnehmbaren Deckel verschlossen ist, der die Kupplung für das Antriebsgestänge trägt und der entweder an seinem äußeren oder an seinem inneren Umfang mindestens eine sich über dessen gesamte Länge erstreckende bandförmige Förderwendel aufweist, die an ihrem unteren Ende an einem Schürfzahn der Hohlkrone ausläuft.

Zur Durchführung solcher Untersuchungen kennt man bereits Probennehmer oder Sonden, bei denen die Bodenprobe in einen von unten offenen Zylinder durch Einschrauben oder Einpressen in den Boden eintreten kann. Bei der praktischen Handhabung dieser Geräte zeigt sich oft der Nachteil, daß die Füllöffnung beim Eintreiben verstopft oder beschädigt wird. Auch kennt man Geräte, bei denen das Grundwasser wie bei einer Pumpe dazu verwendet wird, das Erdmaterial in einen Behälter zu schwemmen. Diese Geräte haben jedoch den Nachteil, daß die Bodenprobe weggespült oder aber derart gelockert und verwässert wird, daß eine genaue Bestimmung der Bodenzusammensetzung nicht möglich ist. Außerdem sind derartige Geräte oft schlecht zu installieren.

Aus der USA.-Patentschrift 2 865 608 sind Kernbohrwerkzeuge mit einem zylindrischen Werkzeugkörper bekanntgeworden, der an seinem oberen Ende mit einer Kupplung für das Antriebsgestänge versehen ist und am äußeren Umfang eine sich über dessen Gesamtlänge erstreckende bandförmige Furderwendel aufweist. Diese Förderwendel läuft am unteren Ende an einem Schürfzahn der Hohlkrom.· aus. Derartige bekannte Geräte haben den Nachteil. daß sie sich beim Eintreiben in das Erdreich mangels Luftzutritts festsaugen und dann nur mühsam und zeitraubend gehoben werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten Probennehmern auftretenden Nach teile zu vermeiden und ein Bohrwerkzeug zur Proben entnahme zu schaffen, das leicht zu handhaben ist und sehr zuverlässig arbeite*, so daß gewährleiste! ist, daß das entnommene Material unverfälscht ist und die Probe nicht durch Grundwasser oder durch anderes, in höher gelegene Schichten eingedrungenes Bodenmaterial gestört worden ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Werkzeug zum Ausbohren von Erdkernen der vorgenannten Art, dessen Werkzeugkörper entweder an seinem äußeren oder an seinem inneren Umfang mindestens eine sich über dessen gesamte Länge erstreckende bandförmige Förderwende aufweist, dadurch gelöst, daß der Deckel zusätzlich noch eine Fassung aufweist, in der eine Ventilvorrichtung auswechselbar angeordnet ist. Es hat sich gezeigt, daß es mittels eines derartigen Bohrgeräts möglich ist. eine praktisch ungestörte Erdprobe zutage zu fördern, wobei dieses Gerät gegenüber den bekannten Werkzeugen dieser Art einfach in der Bedienung ist.

Die Anordnung von Ventilvorrichtungen im Bereich des Zylinderdeckels ist bei Kernbohrgeräten an sich bekannt. Es handelt sich hierbei ausschließlich um Bohrwerkzeuge, die mit einer Flüssigkeitsspülung arbeiten, um das sich bildende Bohrklein zu entfernen. Derartige Ventile dienen ausschließlich der Regulierung des Durchflusses der Spülflüssigkeit durch das Kernrohr. Wegen der bekannten Nachteile der Verwendung einer Flüssigkeitsspülung — umständliche Handhabung, Auglockerung und Verwässerung der Erdproben — wird diese bei dem Kernbohrwerk-

zeug gemäß der Erfindung nicht eingesetzt. Hier dient das Ventil dagegen als Auslaßventil zum Aus- Itrömen der im Hohlzylinder befindlichen Luft, so daß die Bildung eines Vakuums vermieden wird und das Bohrgerät dadurch wesentlich leichter aus dem Boden lösbar ist. Im Bedarfsfall kann dieses Ventil auch als Einlaßventil verwendet werden, ui;i das Gerät zum Herauspressen der Bodenprobe an ein Druckmedium, insbesondere eine Druckluftqueiie «!zuschließen.

Vorzugsweise wird diese \ enuKornchtung durch ein Kugelventil gebildet, dessen durch eine Bohrung gebildeter Ventilsitz im Deckel exentrisch angeordnet ist, wobei ein mit der Atmosphäre in Verbindung stehender Führungskamal für die Kugel :r. senkrecht Ebene zur Achse des Werkzeugkörpers vom Ventilsitz in einer solchen Richtung wegf^;:hrt. daß die Kuge! auf Grund des beim Boh-vn wirksamen Trägheitsmoments vom Ventihi' · weubeweszbur ist. Vorzugsweise ist dieser Führungskanal konzentrisch /ur Achse des Werkzeugkörper¹ gekrümmt

Die Erfindung kann ferner rm; \\.,\ ; auch fur gr -Ukalibrige Bohrgeräte eingesetzt werden jnd kann d j durch auch zum Herstellen von B"¹.r!.-ehern fur B.idenverfestigungen im Ramm-ehoner und für Schotterbetonverfahren verwende; werden. Bei einem solchen Gerät wird ausgegangen von jenem durch die L SA.-Patentschrift 1 456 <W bekanntgewordenen Werkzeug zum Ausbohren \on Erdkerne, mit einem höhlen, an seinem unteren Ende mit einer Hohlbohrkrone und an seinem oberen Ende mit einer Kupplung für das Antriebsgestänge ausgestatteten Werkzt-ugkörper, der einen Hohl/\linder bildet, der an seinem oberen Ende einen abnehmbaren Decke! trägt, der die Kupplung für das Antriebsgestänge aufweist, und der an seinem inneren l'mfang mindesiens eine sich über dessen gesamte Länge erslrekkende bandförmige Förderwendel besitzt, die an ihrem unteren Ende an einem Schürfzahn der Hohlkrone ausläuft. Gemäß der Erfindung ist bei einem solchen Bohrwerkzeug vorgesehen, daß der Werkzeugkörper an seinem Außenumfang mindestens eine weitere bandförmige Wendel trat, die an ihrem unteren Ende spitzkeilförmig ausläuft, und der Dekkel zusätzlich noch eine Fassung für eine auswechselbare Ventilvorrichtung aufweist. Bei einer solchen Ausführungsform wird eine Außenwendel allein zum Zweck der Luftzufuhr vorgeschlagen, um einen Luftzutritt zur Bohrkrone zu ermöglicher., während der Transport des Bohrguts durch die im Innern angebrachten Förderwendeln erfolgt. Es hat sich ferner gezeigt, daS ein derartiges Gerat besonders saubere Bohrlöcher entstehen läßt und das Material ungestört zutage fördert.

In der nachfolgenden Besehreibung sind im Zusammenhang mit der Zeichnung Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. 1 iierin zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines Tiefbohrwerk/eugs nach der Erfindung,

F i g. 2 eine /Vbwandlung des Tiefbohrwerkzeugs nach Fig. 1,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch das Werkzeug nach F i g. 2 gemäß Linie 3-3 in F i g. 4.

F i g. 4 eine Draufsicht von oben auf das Gerät gemäß F i g. 2 und 3.

Das dargestelllte Tiefbohrwerkzeug zur Entnahme von Bodenproben weist einen Hohlz\ linder 10 auf.

dessen unteres, in den Boden einzutreibendes Ende offen ist, während das obere Ende mit einem lösbaren Deckelteil Il verschlossen ist. Im Deckel 11 be findet sich eine Bohrung 11a, in die ein schematisch mit 15 dargestelltes Ventil einsetzbar ist. An der Außenwandung des Zylindermantels sind mehrere Transportbänder 12, 13, 14 spiralenförmig angeordnet. Die unteren Enden dieser Förderbänder sind mit schneidenförmigen Schürfzähnen 12 c, 13 a und 14 a ίο ausgerüstet. Zur Entnahme der Bodenproben aus dem Werkzeugkern kann eine seitliche, strichpunktiert angedeutete öffnung 18 in der Mantelfläche vorgesehen sein.

Die Arbeitsweise des Tiefbohrwerkzeugs ist folgende: Während des Eintreibens in den Erdboden fräsen die Schneiden 12 a, 13 a und 14 a der Förderwendejn 12, 13 und 14 das Erdreich und schaffen dadurch um den Hohlzylinder 10 einen Leerraum. Das herausgebohrte Gut wird beim Rotieren des Bohrwerkzeugs mittels der Transportbänder 12, 13 und 14 spiralfoiinig nach oben gefördert. Die Transportbänder führen gleichzeitig von oben Luft an das untere Ende des Bohrwerkzeugs heran, wodurch sich die Bildung eines Vakuums in diesem Bereich vermeidet. Dieses ist deshalb vorteilhaft, weil sich die Bohrgeräte beim Eindringen in den Boden dort unter Bildung eines Vakuums festsaugen und dann nur noch mit großen Aufwand wieder herausgezogen werden können. Die im Hohlzylinder 10 befindliche Luft wird beim Auffüllen durch das Bohrgut durch das Auslaßventil 15 \erdrängt. Im Innern des Hohlzylinders bildet sich somit mangels Luftzutritts ein Vakuum, wodurch das Bohrgut im Zylinder beim Hochziehen festgehalten wird. Das Ventil 15 ist so ausgebildet, daß es nur die Luft herausläßt, aber einen Luft/ urin ins Innere des Geräts verhindert. Erst nachden das Bohrwerkzeug aus dem Erdreich herausgezogen worden ist und geöffnet wird, läßt sich die Probe mühelos ausstoßen. Die Bodenprobe 4Q kann durch eine seitliche Öffnung 18 entnommen werden. Statt dessen ist es auch möglich, durch Auswechseln des Ventils 15 die Bohrprobe durch Zuführung \on Druckluft durch ein Einlaßventil aus der unteren öffnung herauszupressen.

Wie aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich ist, können die Förderbänder für das Bohrgut, die hier mit 22 bezeichnet sind, auch im Innern des Werkzeugkörpers 20 wendelförmig geführt sein. Die Probenentnahme erfolgt hier in der Weise, daß das von den Schürfzähnen 22 a geschürfte Erdmaterial mittels der Förderbänder 22 im Innern des Werkzeugkorpers nach oben gefördert wird. Damit auch bei einer solchen Ausführungsform der Luftzutritt zur Bohrkrone gewährleistet ist, ist in diesem Fall auf dem Außenmantel eine bandförmige schmale mit Schürf/ahnen 23η versehene Wendel 23 aufgebracht. Diese gewährleistet beim Rotieren des Geräts einen Luftzutritt zur Bohrsohle. Dadurch wird die Bildung eines Vakuums an der Bohrkrone vermieden, so daß sich fii- das Bohrgerät dann im Gegensatz zu den bisher bekannten Geräten dieser Art mühelos aus dem Erdreich herausgeben läßt.

Auf dem Deckel 21 des Gerätes ist ein konzentrisch zum Werkzeugkörper 20 gebogenes Rohrteil 24 aufgebracht, das einen Führungskanal für eine darin frei verschieblich gelagerte Kugel 25 aufweist. Das eine Ende dieses Rohrteils befindet sich oberhalb einer im Deckel 21 vorgesehenen durchgehen-

den Bohrung 26, so daß die Kugel in dieser Endstellung die öffnung der Bohrung abdecken und damit die Luftzufuhr zum Innern des Werkzeugkörpers 20 verhindern kann. Beim Eintreiben des Gerätes in den Boden rollt die Kugel durch ihr Beharrungsvermögen im Gegenuhrzeigersinn in der dargestellten Zeichnung nach Links auf das Luftloch 26 und verhindert beim Ziehen des Gerätes das Wiedereindringen der verdrängten Luft. Das im Werkzeugkörper 20 entstandene Vakuum hält dadurch das Bohrgut im Innern fest. Die Bedienungsperson muß beim Ziehen des Gerätes darauf achten, daß die Kugel in dieser Stellung verharrt. Erst wenn der Bohrzylinder entleert werden soll, schaltet die Bedienungsperson das Gerät auf Gegenrotation, wodurch infolge des Beharrungsvermögens die Kugel 25 in die andere Richtung rollt und dadurch das Luftloch 26 freigibt. Dieses Luftloch 26 wirkt als Ventilsitz für die Kugel.

Nunmehr kann die Luft durch die Bohrung 26 in das Innere eindringen, und das Bohrgut wird durch den Luftdruck, unterstützt durch die Förderbänder 22, die sich infolge des Beharrungsvermögens beim Umschaltmoment entgegen der Richtung des Werkzeugkörpers 20 bewegen, ausgestoßen. Das Ventil ermöglicht es der Bedienungsperson somit, das Bohrgut im Gerät festzuhalten oder nach Belieben.auszustoßen.

ίο Es hat sich gezeigt, daß das Probennehmen mit einem derartigen Gerät durch die Zuhilfenahme des atmosphärischen Druckes für die Bedienungsperson sehr einfach zu handhaben ist. Auch ist festzustellen, daß die Bodenproben nahezu ungestört sind. Nur etwa ein Sechstel des Bohrgutes enthält gestörtes Material, während mindestens fünf Sechstel der Probe eine zusammenhängende, ungestörte Entnahme darstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Werkzeug zum Ausbohren von Erdkernen, mit einem hohJen, an seinem unteren Ende mit einer Hohlbohrkrone und an seinem oberen Ende mit einer Kupplung für das Antriebsgestänge ausgestatteten Werkzeugkörper, der einen Hohlzylinder bildet, der an seinem oberen Ende durch einen abnehmbaren Deckel verschlossen ist, der die Kupplung für das Antriebsgestänge trägt und der entweder an seinem äußeren oder an seinem inneren Umfang mindestens eine sich über dessen gesamte Länge erstreckende bandförmige Förderwendel aufweist, die an ihrem unteren Ende an einem Schürfzahn der Hohlkrone ausläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckei (11. 21) zusätzlich noch eine Fassung (lla) aufweist, in der eine Ventilvorrichtung (15; 24 bis 26; auswechselbar angeordnet ist.

2. Werkzeug zum Ausbohren von Erdkernen mit einem hohlen, an seinem unteren Ende mit einer Hohlbohrkrone und an seinem oberen Ende mit einer Kupplung für das Antriebsgestange ausgestatteten Werkzeugkörper, der einen Hohlzylinder bildet, der an seinem oberen Ende einen abnehmbaren Deckel trägt, der die Kupplung für das Antriebsgestänge aufweist, und der an seinem inneren Umfang mindestens eine sich über dessen gesamte Länge erstreckende bandförmige Förderwendel besitzt, die an ihrem unteren Lnde an einem Schürfzahn der Hohlkrone ausläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkörper (20) an seinem Außenumfang mindestens eine weitere bandförmige Wendel (23) trägt, die an ihrem unteren Ende (23«) spitzkeilförmig ausläuft, und der Deckel (11, 21) zusätzlich noch eine Fassung (lla) für eine auswechselbare Ventilvorrichtung (15; 24 bis 26) aufweist.

3. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventihorrichtung (15; 24 bis 26) ein Kugelventil bildet, dessen durch eine Bohrung (26) gebildeter Ventilsitz im Deckel (21) exzentrisch angeordnet ist, und daß ein mit der Atmosphäre in Verbindung stehender Führungskanal (24) für die Kugel (25) in senkrechter Ebene zur Achse des Werkzeugkörpers (10) vom Ventilsitz in einer solchen Richtung wegführt, daß die Kugel (25) auf Grund des beim Bohren wirksamen Trägheitsmomentes vom Ventilsit/ (26) wegbewegbar ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskanal (24) konzentrisch zur Achse des Werkzeugkörpers gekrümmt ist.

*>. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Mantel des Hohlzylinders (10) eine seitliche Öffnung (13) zur Entnahme der Bodenproben vorgesehen ist.

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