DE4200426A1

DE4200426A1 - Vorrichtung zur bodenprobenahme

Info

Publication number: DE4200426A1
Application number: DE4200426A
Authority: DE
Inventors: Harold Weinkauf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-01-10
Filing date: 1992-01-10
Publication date: 1993-07-15

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bodenprobe nahme

Die Erfindung kann in der landwirtschaftlichen Forschung zur Bodenprobenahme für die Ermittlung von Bodenkennwerten, wie anorganischer Bodenstickstoff, Bodenfruchtbarkeitskenn ziffern, Bodenwassergehalt und physikalische Bodenparameter z. B. zur Erfassung von Umweltschäden, angewendet werden.

In der landwirtschaftlichen, gärtnerischen, forstwirtschaft lichen und geologischen Bodenprobenahme werden vorwiegend Bodenproben per Hand durch manuelles Eintreiben von Schlag stöcken mit Vorschlaghammer entnommen oder es werden große Geräte, die von Traktoren oder anderen Mechanisierungsmit teln aus bedient und angetrieben werden, benutzt. Dabei ar beiten diese Geräte auf der Basis von Schneckenbohrern, Vibrations- bzw. Schlagantrieben. Diese Lösungen haben den Nachteil, daß sie hohe physikalische Belastungen darstel len bzw. Traktoren oder andere Mechanisierungsmittel erfor dern. Für die landwirtschaftliche Bodenprobenahme sind sie auch insofern nur begrenzt zu nutzen, da sie bei hoher Bo denfeuchte im Frühjahr nicht eingesetzt werden können und den Pflanzenbestand stark schädigen. Letztere ist insbeson dere für das landwirtscahftliche Versuchswesen von entschei dender Bedeutung. Beim Einsatz des Rillenschlagstockes tre ten bereits bei Probenahmen tiefer als 60 cm erhebliche Störungen an der zu ziehenden Bodensäule auf. Da sich die Probenahme jeweils auf eine Bodensäule von nur etwa 10 bis 20 mm Durchmesser beschränkt, sind die in Abhängigkeit von den Standortbedingungen notwendigen Probenahmewiederholungen nur durch jeweils erneutes Probenehmen zu realisieren.

Dadurch ist jedoch eine zunehmend negative Beeinflussung des Bodenkörpers bei Versuchsparzellen zu verzeichnen.

Eine wesentliche Erleichterung bei der Bodenprobenahme wird durch Bohrstöcke mit Außenwendel erreicht. Diese werden im Gegensatz zum Rillenschlagstock in den Boden eingeschraubt. Dieser Vorteil gegenüber dem Rillenschlagstock ist aber mit dem Nachteil verbunden, daß dafür das Prinzip des Schneid rohres, also der geöffneten Bohrspitze, angewendet werden muß. Dabei besteht das Problem prinzipiell darin, daß bei einer Verengung der Bohrspitze, was den notwendigen Kraft aufwand reduziert, gleichsinnig der Probensäulendurchmes ser verringert und überdies die Anfälligkeit des Probe nahmevorganges durch alle Steine, die größer als die Bohr spitzenöffnung sind, erhöht wird. Bei einer Erweiterung der Bohrspitzenöffnung verringert sich zwar die Störanfäl ligkeit, es wird aber der erforderliche Kraftaufwand erhöht und auch so zusätzliche Kraftmaschinen notwendig. So wird von STIEDE u. a. (1988) ein außengewendelter Bohrstock vorge stellt, der aber nur für steinfreie Böden geeignet ist.

In der DE-OS 34 12 638 wird eine Vorrichtung beschrieben, bei der innerhalb des Schneidrohrabschnittes eine Bohrwendel frei rotiert. Dadurch wird aber die Probe empfindlich ge stört und für jede zu beprobende Teilschicht des Bodens ein neuer Bohrvorgang erforderlich.

Der SU-UHS 9 11 286 hat eine Vorrichtung zum Inhalt, nach der mittels komplizierter Schließ- und Öffnungsmechanik der Bohrspitze der obengenannte Wiederspruch gelöst werden soll. Die Vorrichtung ermöglicht jedoch nur die Einbringung von Sensoren in die zu untersuchende Bodenschicht, ohne eine Entnahme von Bodenproben gewährleisten zu können. Damit sind jedoch nur bestimmte Ionen im Boden bei hohen Meßungenauig keiten nachweisbar. Das gesamte Spektrum relevanter biologi scher, chemischer und physikalischer Bodenparameter kann damit nicht bestimmt werden.

Darüberhinaus sind Bohrstäbe zur Bodenprobenahme bekannt (US-PS 44 42 721). Sie sind zylindrisch ausgebildet und am Ende konisch zugespitzt. Die Kammern zur Bodenprobeaufnahme sind jeweils über mindestens den halben Stabumfang seitlich offen. Eine zuverlässige Entnahme von Bodenproben ist mit diesen Bohrstäben insofern nicht möglich, als nicht sicher gestellt ist, daß in den einzelnen Kammern immer nur das Erdreich derjenigen Bodenschicht gelangt, auf deren Niveau sich die jeweilige Kammer beim Drehen des in den Boden ge steckten Bohrstabes befindet, da in dieselbe auch anderes Erdreich beim Eintreiben und Herausziehen des Bohrstabes eintreten kann, zumal die Kammern verhältnismäßig große Öffnungen aufweisen, welche auch insofern nachteilig sind, als sie das Herausfallen der in den Kammern enthaltenen Bodenproben beim Herausziehen des Bohrstabes aus dem je weils beprobten Boden begünstigen.

So beschreibt die DE-OS 37 07 589 einen handbetätigbaren Bohrstab zur Entnahme von Bodenproben. Er weist einen gekam merten Bohrstab mit einer an einer Seite der Kammern befind lichen Schabekante auf. Zum Öffnen und Schließen der Kammern besitzt er eine axial verschiebbare Abdeckung. Bei den Kam mern handelt es sich um identische Kammern, die einen gleichmäßigen Abstand aufweisen. Die axial verschiebbare Abdeckung wird nach dem Eintreiben des Bohrstabes entfernt, um das Befüllen der einzelnen Kammern zu ermöglichen. Diese Lösung ermöglicht keine Veränderung der einzelnen Kammern zur Bodenprobenaufnahme und bildet als Vorrichtung keine geschlossene Einheit. Darüberhinaus muß zum Befüllen der gesamte Hauptteil des Bohrstabes im Boden bewegt wer den, was zusätzlich Kraftaufwand erfordert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine schnelle und möglichst störungsfreie Entnahme der zu untersuchenden Bodenschichten, d. h. der volle vertikale Bodenkern verbleibt bei der Herausnahme der Vorrichtung aus dem Boden, vor Ort möglich ist. Dabei wird eine einfache und robuste Bauweise der Vorrichtung angestrebt.

Die Aufgabe wird so gelöst, daß der Bohrstab in den Boden eingebracht wird, wobei die Bohrstabkammern durch das sie umschließende Mantelrohr geschlossen bleiben. Bei der Dre hung des Rillenstabes in Uhrzeigersinn bleibt das Mantelrohr solange in Ruhestellung, bis die einzelnen Bohrstabkammern geöffnet sind. Dadurch ist eine zusätzliche Bewegung des Mantelrohres nicht erforderlich. Bei weiterer Drehung des Bohrstabes wird das Mantelrohr von einem Mitnehmer über den Anschlagring mitgedreht. Bei dieser Drehbewegung wird durch die am Mantelrohr befindliche Schneidkante der Boden aus der Bodenwand herausgeschnitten und in die entsprechende Bohr stabkammer transportiert. Nach diesem Füllvorgang wird der Bohrstab in entgegengesetzter Richtung gedreht und so die gefüllten Bohrstabkammern durch das Mantelrohr wieder ge schlossen.

Nach so erfolgter Bodenprobenahme wird der Bohrstab aus dem Boden gezogen, die einzelnen Bohrstabkammern durch Drehung des Mantelrohres erneut geöffnet. Damit besteht nun die Möglichkeit die mit Boden gefüllten Bohrstabkammern zu entnehmen und die gewünschten Bodenuntersuchungen vorzu nehmen.

Die verwendeten Bohrstabkammern sind auswechselbar und in ihrer Größe variabel, um so die Probenahmevorrichtung den jeweiligen Bodenbedingungen anpassen zu können (unterschied liche Mächtigkeit der Bodenhorizonte). Durch die Schließung der einzelnen Kammern durch das Mantelrohr wird eine Vermi schung des Bodens innerhalb der Kammern verhindert und erhält die Entnahmevorrichtung beim Einbringen in den Boden zusätzliche Stabilität. Die durchgehende Gestal tung der Schneidkante gewährleistet eine optimale Füllung der einzelnen Bohrstabkammern, wird das Herausziehen der Bodenprobenahmevorrichtung gleichzeitig erleichtert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in drei Zeichnun gen dargestellt und im folgenden näher beschrieben.

Die Bodenprobenahmevorrichtung besteht aus dem Rillenstab (7), der von einem Mantelrohr (5) umgeben ist, einer Kreis kegelspitze (10) und dem Bohrerkopf (1) mit den Verbindungs bolzen (2).

Das Mantelrohr (5) weist einen Füllschlitz (8) auf, der der Zuführung des durch die Schneidkante (6) abgetrennten Bodens in die Bohrstabkammern (9) dient. Die Bohrstabkammern (9) sind auswechselbar. Damit ist es möglich, durch in ihrer Länge variabel gestaltete Bohrstabkammern (9) die zu entneh menden Bodenproben der jeweilig vorliegenden Bodenhorizont mächtigkeit anzupassen.

Zur Bodenprobenahme wird die Entnahmevorrichtung in den Boden eingebracht. Dabei sind die Bohrstabkammern (9) durch das sie umschließende Mantelrohr (5) geschlossen. Durch eine Drehung des Rillenstabes (7) im Uhrzeigersinn bleibt das Mantelrohr (5) so lange in Ruhestellung bis die Bohrstabkam mern (9) geöffnet sind. Durch die weitere Drehung des Ril lenstabes (7) wird das Mantelrohr (5) vom Mitnehmer (3) über den Anschlagring (4) mitgedreht. Bei dieser Bewegung wird durch die am Mantelrohr (5) befindlliche Schneidkante (6) der Boden aus der Bodenwand herausgeschnitten und in die ent sprechende Bohrstabkammer (9) gefördert. Nach der auf diese Weise vorgenommenen Füllung der Bohrstabkammern (9) wird die Drehrichtung des Rillenstabes (7) umgekehrt und so die mit Boden gefüllten Bohrstabkammern (9) durch das Mantelrohr (5) geschlossen. Die Entnahmevorrichtung kann nun aus dem Boden gezogen werden und die einzelnen Bohrstabkammern (9), nach deren Öffnung, entnommen werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Bodenprobenahme mittels gekammerten Ril lenstabes, dadurch gekennzeichnet, daß der axial gelager te Rillenstab (7) von einem mit einem Füllschlitz (8) und einer Schneidkante (6) versehenen Mantelrohr (5) eingeschlossen wird, beide sich radial gegeneinander bewe gen können und deren Steurung über einen Mitnehmer (3) und den Anschlagring (4) erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent, daß die im Rillenstab (7) angeordneten Bohrstabkammern (9), tragförmig ausgebildet sind und durch ihre Austauschbar keit in Form und Länge variabel gestaltet werden kön nen.