DE3025101A1

DE3025101A1 - Erdbohreinrichtung zur entnahme von bodenproben

Info

Publication number: DE3025101A1
Application number: DE19803025101
Authority: DE
Inventors: Max Hug
Original assignee: Hug Max Dipl Masch Tech
Current assignee: Hug Max Dipl Masch Tech
Priority date: 1979-07-11
Filing date: 1980-07-02
Publication date: 1981-01-29
Also published as: GB2054703A; CH639459A5; DE3025101C2; GB2054703B; FR2461088A1; FR2461088B1

Description

Erdbohreinrichtung zur Entnahme von Bodenproben

Gegenstand der Erfindung ist eine Erdbohreinrichtung zur Entnahme von Bodenproben, die ein rotierbares, eine Bohrkrone tragendes Bohrrohr mit abgesetzter Ausnehmung zur Aufnahme einer auswechselbaren, als Probenbehälter dienenden Kunststoffhülse besitzt.

Eine Einrichtung dieser Art ist aus der CH-PS 543.781 bekannt. Als Probenbehälter ist dort eine Zylinderhülse aus Kunststoff vorgesehen, die einen während des Bohrvorganges oben liegenden, fest eingesetzten Boden aufweist. Um beim Eindringen des Bohrkerns in die Hülse das Entweichen der eingeschlossenen Luft zu ermöglichen, ist der Boden gelocht. Diese glattwandigen, einseitig durch den Boden geschlossenen Hülsen müssen, um bei Lagerung und Transport genügend formstabil zu sein, einen relativ dickwandigen Hantel aufweisen und ihr Platzbedarf ist beträchtlich. Zum Abschluss der in der Hülse liegenden Bodenproben sind aufsteckbare, zylindrische Deckelhauben vorgesehen; auch diese Deckelhauben benötigen relativ viel Platz bei Lagerung und Transport.

Die vorliegende Erfindung gestattet in einfacher Weise die Vermeidung dieser Nachteile. Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemässe Einrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die beiderends offene, aus dünner Kunststoffolie bestehende Hülse zu Lager- und Transportzwecken vorübergehend flachdrückbar und beim Einsetzen in das Bohrrohr wieder auf Rundquerschnitt ausweitbar ist, und dass ihr zwei unter sich gleiche, mit konischem Aufsteckkragen versehene Deckelkappen zugeordnet sind. Eine besonders vorteilhafte Hülsenform ist dadurch gekennzeichnet,

030065/0789

dass die Hülse dank einer Vielzahl gleichmässig über ihren Umfang verteilter, achsparalleler Knickstellen Polygonquerschnitt aufweist.

Diese Hülsen sind einfach herzustellen, z.B. durch Längsknicken eines flachen Zuschnitts, Einrollen desselben und Kleben bzw. Schweissen längs einer Ueberlappungsstelle. Ein solcher Hülsenmantel lässt sich nun zu Transport- bzw. Lagerzwecken ohne weiteres an zwei einander diametral gegenüberliegenden Knickstellen mehr oder weniger flach drücken und zum Gebrauch wieder zur Rundhülse öffnen. Die durch das leichte Flachdrücken entstandene Deformation bzw. verstärkte Knickung an zwei Mantellinien lässt sich von Hand wieder soweit glätten, dass die Hülse beim Einschieben in das Bohrrohr selbsttätig die gewünschte Rundform annimmt. Die vielen Knickstellen bewirken ausserdem eine gewisse Versteifung der Hülse, sodass diese ohne weiteres aus einer etwas dünneren Folie hergestellt werden kann als die bisher übliche glattwandige Hülse. Die dem Polygon-Hülsenmantel zugeordneten beiden Deckelkappen werden erst beim Entfernen des die Bodenprobe enthaltenden Hülsenmantels aus dem Bohrrohr auf die Mantelenden aufgesetzt; sie sind zweckmässig leicht konisch, sodass nicht nur ein fester Sitz auf dem Hülsenmantel gewährleistet ist, sondern auch ein platzsparendes Stapeln durch Ineinanderschachteln dieser unter sich identischen Deckelkappen zu Lager- und Transportzwecken möglich ist.

Als besonders vorteilhaft hat sich ferner bewiesen, mit mehreren, sich teleskopartig durchdringenden Bohrrohren zu arbeiten, wobei in das jeweils innere, tiefer eindringende Bohrrohr Hülsen mit entsprechend geringeren Durchmessers zugeordnet sind· Damit sind Bodenproben bis einige Meter Tiefe in der Hülsenlänge von z.B. 25 cm entsprechenden Abschnitten möglich; da gerade in solchen Fällen eine grosse Anzahl Hülsen erforderlich sind, bieten die genannten platzsparend transportier- und lagerbaren Polygon-Hülsen und die ihnen zugeordneten Deckelkappen besondere Vorteile.

030065/0789

Es hat sich gezeigt, dass mittels einer Erdbohreinrichtung der vorliegenden Art die Entnahme von Bodenproben bis zu einigen Metern Bohrtiefe möglich ist. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das Bohrrohr als mehrteiliges Teleskoprohr auszubilden, wobei der innere bzw. innerste, am tiefsten zu führende Rohrteil im nächstäusseren geführt ist. Diese Einrichtung setzt allerdings voraus, dass die mittels des äusseren Bohrrohrteils in einer entsprechenden Anzahl von Hülsenmänteln verpackten Bohrkernabschnitte zuerst entnommen werden, wonach dieser äussere leere Bohrrohrteil wieder abgesenkt wird und nun dem inneren Bohrrohrteil als Führung dient, mit welchem die tieferen Bodenproben in entsprechend engeren Probenbehältern entnommen werden können. Nun hat sich gezeigt, dass dieses Verfahren nur dann zu einwandfreien Proben führt, wenn die Entnahme der einzehen Proben bei im Boden verbleibendem Bohrrohr erfolgen kann. Bei der üblichen Anordnung des Probenbehälters direkt auf einer durch eine Absetzung im Bohrrohr geschaffenen Innenschulter des letzteren ist dies nicht möglich, Auch dieses Problem ist erfindungsgemäss gelöst, ind^m ein Einsatzzylinder im Bohrrohr den Probenbehälter aufnimmt und mittels eines nach oben geführten Gestänges unabhängig vom Bohrrohr aus dem letzteren zwecks Entnahme des Probenbehälters herausgenommen werden kann. Eine Einrichtung dieser Art für tiefere Bohrungen ist nicht nur an sich relativ schwer, sondern sie setzt auch einen relativ starken und damit schweren Antriebsmotor voraus. Bei der üblichen Anordnung des Motors koaxial über dem Bohrrohr muss bei jeder Probenentnahme der schwere Motor abgenommen werden. Auch dieses Problem wird erfindungsgemäss gelöst, indem das Bohrrohr und der mit diesem kuppelbare Antriebsmechanismus von einer Sattelplatte getragen wird, wobei der Antriebsmotor seitlich eines koaxial zum Bohrrohr mit diesem verbundenen Kupplungskopfes angeordnet ist, und der Probenbehälter ohne Trennung von Kupplungskopf und Bohrrohr aus dem letzteren entnommen werden' kann. Dies erleichtert ganz erheblich die zur Probenentnahme bis in grössere, einige Meter betragende Tiefe erforderliche Zeit.

030065/0789

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 im Axialschnitt ein Beispiel eines Bohrrohrs mit eingesetzter Probenhülse in Arbeitslage,

Fig. 2 im Axialschnitt die mit Deckeln versehene Probenhülse, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 in Draufsicht die flachgedrückte, leere ProbenhüTse nach Fig. 1-3,

Fig. 5 in Seitenansicht ein Beispiel einer Einrichtung mit Teleskop-Bohrrohr in Arbeitslage, und

Fig. 6 in grösserem Massstab und im Axialschnitt eine Einzelheit aus Fig. 5.

Gemäss Fig. 1 ist das mit Hartmetallmessern bestückte Bohrrohr 1 durch einen an sich bekannten Kupplungskopf 2 mit der Antriebsstange 3 einer nicht gezeichneten Elektrobohrmaschine verbunden. Auf einer unteren Absetzschulter 4 sitzt die als Probenbehälter dienende Hülse 5. Diese Hülse besteht aus einer relativ dünnen Folie aus durchsichtigem Kunststoff. Der Hülsenumfang besitzt dank einer Vielzahl von längs Mantellinien verlaufenden Knickstellen 6 der Zylinderform weitgehend angenäherte Polygonform. Der eine Stirnrand der Hülse 5 ist mit einer Markierungskerbe 7 versehen. Die Knickstellen 6 und die Kerbe 7 lassen sich im gleichen Arbeitsgang beim Zuschnitt des zur Hülsenbildung vorgesehenen ebenen Folienabschnitts erzeugen. Dieser Hülse 5 sind zwei unter sich gleiche, mit konisch ausgeweitetem Kragen versehene Deckel 8 zugeordnet; diese Deckel 8 dienen dem nachträglichen Verschliessen der die Probe enthaltenden, aus dem Bohrrohr 1 entfernten Hülse 5 und bestehen ebenfalls aus Kunststoff; ihre Wandstärke ist jedoch merklich grosser als jene der Hülse 5. Die Deckel sind zweckmässig verschiedenfarbig gehalten, um oben und unten der entnommenen Probe sofort zm er-

030065/0789

kennen zu können. Da beide Deckel 8 erst nach Einbringen der Probe in die Hülse 5 auf letztere aufgedrückt werden, können sie bis zum Gebrauch in ineinandergestapelter Form platzsparend gelagert und transportiert werden. Die Hülsen 5 dagegen, die ohne Deckel und dank Verwendung einer dünnen Folie wenig Formstabilität besitzen, lassen sich ohne Weiteres durch entsprechendes Falten längs zweier diametraler Knickstellen 6 mehr oder weniger flach drücken. Ihr Platzbedarf für Lagerung und Transport ist damit sehr klein. Vor Gebrauch wird die Hülse 5 durch leichten Druck auf die Faltstellen (Pfeile a in Fig. 4) und eventuelles Glätten dieser Faltstellen wieder zur angenäherten Rundform gebracht. Da ihr Umfang jenem des Bohrrohrinnenraums genau entspricht, passt sie sich beim Einsetzen in das Bohrrohr selbsttätig dieser zylindrischen Innenform an.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung einer Einrichtung zur chargenweisen Entnahme von Bodenproben bis in grössere Tiefen ist in Fig. 5 und 6 gezeigt. Die Einrichtung besitzt ein Dreibeingestell, dessen Beine 10 oben über drehbare Achsbolzen 11

mit einer Stützplatte 12 verbunden sind. Auf der mit einer Mittelöffnung versehenen Stützplatte 12 ist eine Seilrolle 13a montiert, während eine weitere Seilrolle'13b und eine Seiltrommel 13c am einen Dreibein 10 fixiert sLnd. Das durch die Mittelöffnung der Stützplatte 12 ragende Seilende trägt einen Haken 14. An diesem Haken 14 hängt mittels dreier Seilschlaufen 15 die im folgenden beschriebene Bohreinrichtung. Die Seilschlaufen 15 greifen an einer Ankerplatte 16 an, über deren Mittelöffnung 16a der untere Abschlussring 17a eines Lagergehäuses 17 zentriert abgestützt ist. Im oben einen Abschlussring 17b aufweisenden Gehäuse 17 ist mittels Kugellagern 18 eine Hohlwelle 19 gelagert. Üiier dem Abschlussring 17b sitzt auf dem oberen Hohlwellenende ein Riemenrad 20a, das über einen Riemen mit einem Riemenrad 20b verbunden ist, das auf der über einen Konus 22 mit der Antriebswelle einer Bohrmaschine 23 gekuppelten Getriebewelle 24 sitzt. Die mittels Kugellagern 25 in einem Gehäuse 26 gelagerte Getriebewelle 24 ist zur Hohlwelle 19 pa-

030065/0789

rallel angeordnet; beide Lagergehäuse 17, 26 sind an einer gemeinsamen Sattelplatte 27 montiert, die mit seitlich wegragenden Handgriffen 28 versehen ist. Die ein Untersetzungsgetriebe bildenden Räder 20a, 20b mit Riemen 21 sind durch einen am Gehäuse 17 fixierten Riemenschutz 29 überdeckt. An durch die Ankerplatte 16 nach unten ragenden Anschlussstutzen 19a sind zwei Winkelschlitze 30 vorgesehen, die dem Eingriff von Mitnehmerbolzen 31 dienen, mittels welchen das jeweils arbeitende Bohrrohr 32a mit der als Kupplungskopf dienenden Hohlwelle 19 und demzufolge über das Getriebe mit dem Motor 23 gekuppelt ist. Im vorliegenden Fall sind zwei teleskopartige Bohrrohre 32a, 32b vorgesehen, wobei gemäss Fig. 5 das im Durchmesser grössere Bohrrohr 32b seinen Bohrabschnitt bereits zurückgelegt hat und, vorübergehend im Boden verbleibend, von der Hohlwelle 19 entkuppelt ist, während das innere Bohrrohr 32a in seiner mit der Hohlwelle 19 gekuppelten Arbeitsstellung gezeichnet ist. Im übrigen sind beide Bohrrohre gleich ausgebildet. Sie besitzen oberhalb ihrer zweckmässig auswechselbaren Bohrkrone 33 eine Innenschulter 34, auf welcher eine aylindrische Sonde 36 abgestützt ist. In dieser Sonde 36 ist der auch hier aus einer dünnen durchsichtigen Kunststoffolie bestehende, beiderends offene Probenbehälter 35 eingeschoben. Auch diese Hülse 35 kann, wie anhand der Fig. 1 bis 4 beschrieben, durbh Vorknickung Polygonquerschnitt aufweisen. Dank geringer Wandstärke kann sie aber auch ohne solche Knickstellen zu Lager- und Transportzwekken, ohne Schaden zu nehmen, mehr oder weniger flachgedrückt sein. Die den Probenbehälter 35 enthaltende Sonde 36 ist an einem nach oben ragenden Gestänge 37 fixiert, dessen oberes über die Riemenabdeckung 29 hinausragendes Ende mit Gewinde versehen ist. und einen mittels Mutter 38 axial ein- und feststellbaren Handgriff 39 trägt. Dieser Handgriff ist durch eine zusammen mit der Riemenabdeckung 29 am Gehäuse 17 abnehmbar fixierten Haube 40 überdeckt. Diese dem Griff 39 als Anschlag dienende Haube 40 ermöglicht somit das axiale Festlegen des mittels der Sonde 36 an der Bohrrohrschulter 34 aufsitzenden Gestänges 37. Dabei sind die Hohlwelle 19 und eine mit ihr fluchtende Oeffnung der Riemenabdeckung 2f so dimensioniert, dass

030065/0789

_ g —

nach dem Abnehmen der Haube 40 das Gestänge 37 mit Sonde 36 und im Probenbehälter 35 aufgenommener Bodenprobe mittels des Handgriffs 40 nach oben ausgefahren werden kann. Ein Abnehmen oder Entkuppeln des seitlich angeordneten Motors 23 von der Hohlwelle 19 bzw. dem Bohrrohr ist dabei nicht erforderlich, Dank der Verwendung einer vom Bohrrohr getrennten Sonde 36 zur Aufnahme des Probenbehälters können die bis zur Erreichung der mit dem jeweiligen Bohrrohr möglichen Bohrtiefe notwendigen Einzelproben nacheinander entnommen werden, ohne dass das Bohrrohr jedesmal mit hochgezogen werden muss. Damit bleiben die Endpartien der jeweils entnommenen Proben völlig intakt, sodass trotz chargenweiser Entnahme von Einzelproben ein über die ganze Bohrtiefe unversehrter Bohrkern entnommen werden kann. Anderseits lässt sich mittels Seilzugs die ganze Bohreinheit heben, wobei bei rotierendem Bohrrohr dieses aus dem Bohrloch hochgezogen werden kann. Dank der einwandfrei zentrischen Aufhängung der Bohreinrichtung am Seilzug des Dreibeingestells wird die Bohrlochwand dabei kaum verletzt. Solchevart hergestellte Bohrlöcher lassen sich deshalb durch Einführen von den benützten Bohrrohren entsprechenden Schalungsrohren als bleibende Kontrollbohrungen, z.B. Grundwasserüberwachung, verwenden.

030065/0789

ZUSAMMENFASSUNG

Das rotierbare Bohrrohr (32a) ist über eine Hohlwelle (19) und ein Getriebe mit dem seitlich angeordneten Antriebsmotor (23) verbunden. Das mit der Hohlwelle (19) gekuppelte Bohrrohr (32a) enthält ein nach oben herausnehmbares Gestänge (37) mit hülsenförmiger Sonde (36), die auf einer Schulter (34) des Bohrrohrs (32a) abgestützt ist und die beiderends offene als Probenbehälter dienende Kunststoffhülse (5, 35) aufnimmt. Damit ist chargenweise Probenentnahme ohne Abkuppeln des Motors (23) oder Hochziehen des Bohrrohrs möglich. Die Kunststoffhülse (5,35) besteht aus einer dünnwandigen Folie, die nach der Entnahme mit aufsteckbaren Deckeln (8) verschlossen wird. Zu Transport- und Lagerzwecken lässt sich die leere dünne Hülse mehr oder weniger flach drücken; zweckmässig ist sie deshalb längs vieler Mantellinien vorgeknickt (5). Teleskopartige, nacheinander mit dem Motor (23) kuppelbare Bohrrohre (32a, 32b) gestatten Probenentnahme bis auf mehrere Meter Bohrtiefe.

Fig. 2, 6.

030065/0789

Claims

PATENTANWÄLTE t,,i Q J^ *~· j„J :. W\ D R. - I N G. H. Fl N C 'Λ 1 ['Α Q , ε" s -", . DIPL- ING. H. BO1I R '""' '"""' ', DIPL-ING. S. STAEGIi? * * Max Hug Luzern 3 0 2 b 1 U 1 PATENTANSPRÜCHE

1. Erdbohreinrichtung zur Entnahme von Bodenproben, die ein rotierbares, eine Bohrkrone tragendes Bohrrohr mit abgesetzter Ausnehmung zur Aufnahme einer auswechselbaren, als Probenbehälter dienenden Kunststoffhülse besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die beiderends offene, aus dünne Kunststoffolie bestehende Hülse (5) zu Lager- und Transportzwekken vorübergehend flachdrückbar und beim Einsetzen in das Bohrrohr wieder auf Rundquerschnitt ausweitbar ist, und dass ihr zwei unter sich gleiche, mit konischem Aufsteckkragen versehene Deckelkappen (8) zugeordnet sind.

2. Erdbohreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (5) dank einer Vielzahl gleichmässig über ihren Umfang verteilter, achsparalleler Knickstellen (6) Polygonquerschnitt aufwei st.

3. Erdbohreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass am einen Hülsenende eine Markierung

(7) vorgesehen ist.

17. 6. 1980/Vo A 3405

030065/0789 BAD ORIGINAL

-Z-

4. Erdbohreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Bohrrohrs (32a, 32b) lösbar mit einer als Kupplungskopf dienenden Hohlwelle (19) verbunden ist, die über ein Getriebe (20a,21,20b) mit einem in seitlichem Abstand von ihr achsparallel angeordneten Antriebsmotor (23) gekuppelt ist, wobei das Lagergehäuse (17) der Hohlwelle (19) und das Lagergehäuse (26) der zur Motorwelle koaxialen Getriebewelle (24) auf einer gemeinsamen Sattelplatte (27) montiert sind.

5. Erdbohreinrichtung nach Anspnch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei sich teleskopartig durchdringende Bohrrohre (32a,32b) zur aufeinanderfolgenden Probenentnahme in unterschiedlichen Tiefenabschnitten vorgesehen sind.

6. Erdbohreinrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Innenschulter (34) des Bohrrohrs (32a) eine zylindrischen Sonde (36) zur Aufnahme der Probenhülse (35) abstützbar ist, die mittels eines durch das Bohrrohr (32a) und die Hohlwelle (19) nach oben führenden Gestänges (37) bei im Boden verbleibendem Bohrrohr aus letzterem herausnehmbar ist.

7. Erdbohreinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Gestänges (37) einen mittels Gewinde verstellbaren Handgriff (39) aufweist, dem zwecks axialer Fixierung der Sonde (36) auf der Bohrrohrschulter (34) eine abnehmbare Haube (40) als Anschlag dient.

8. Erdbohreinrichtungmnh einem der Ansprüche 4-7» dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (17) der Hohlwelle (19) bezüglich der Mittelöffnung (16a) einer Ankerplatte (16) zentriert abgestützt ist, welche Ankerplatte (16) mittels Seilschlaufen (15) am Haken (14) eines Seilzugs (13a,b,c) aufgehängt ist, der an einem Dreibeingestell (10) abgestützt ist.

030065/0789