Handsonde
Die Erfindung betrifft eine Handsonde für die Gewinnung von Bodenablagerungskernen aus Seeböden und Torfmooren, deren Sondenkörper auf einem Dreibein befestigt ist.
Die bisher bekannten Handsonden und Handbohrer ermöglichen die Durchführung von Bohrungen und Sondierungen nur bis zu einer Tiefe von kaum einigen oder mehreren Metern. Der Antrieb dieser Einrichtungen bei der Gewinnung von Proben aus kompakten Ablagerungen ist sehr mühsam. Die Einrichtungen besitzen ausserdem keine Vorrichtungen zum zuverlässigen Blockieren des Kolbens, wodurch ein Eindrücken im geschlossenen Zustand bis in die gewünschte Tiefe erschwert wird.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Sonden besteht darin, dass sie meist ein am Ende abgespitztes Rohr aufweisen, so dass sie Mittel entbehren, um ein Eintreiben des Rohres im geschlossenen Zustand bis zu einer gewünschten Tiefe sowie ein Herausheben des Kerns und dessen Sicherung vor seinem Herausfallen aus dem Rohr zu ermöglichen. Diese Sonden zeichnen sich meist durch geringe Länge sowie Fassungsvermögen aus, was ein Herausheben des Kerns mit einer Länge von kaum 30 bis 50cm gestattet. Darum ist der Anwendungsbereich der bisher bekannten Kernrohre auf weichere Ablagerungen begrenzt und das erhaltene Material verliert teilweise seinen Wert für Weiterverarbeitung infolge der Schwierigkeiten beim Herausstossen des Ablagerungskerns oder des Torfes aus dem Rohr und infolge Störungen der Stratifikation bzw. durch verschiedene Verunreinigungen des Kerns oder dgl.
Die Handsonde gemäss der Erfindung, die diese Nachteile der bekannten Handsonden weitgehend behebt, ist gekennzeichnet durch einen Heber, der in einem Rahmen befestigt ist, welcher auf einer Fussplatte des zerlegbaren Dreibeins aufgebaut ist durch ein mehrteiliges Rohr und einen Sondenkopf mit einer Aussparung, wobei der Kopf mit einer Führung mit Schneideaufsatz für einen Kolben, sowie mit einer Führung, in die ein Sperrschloss eingebaut ist, versehen ist, welches Sperrschloss mit einem an einem Bolzen befestigten Seil verbunden ist, welches über eine Umlenkrolle zu einer Haspel geführt ist, welche mit einer Sperrklinke versehen und auf dem Rahmen des Hebers befestigt ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer Sonde gemäss der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 die Gesamtansicht des Geräts,
Fig. 2 im Schnitt ein Detail der Sonde aus Fig. 1,
Fig. 3 einen Querschnitt sowie einen Längsschnitt durch den Heber der Sonde,
Fig. 4 einen Querschnitt sowie einen Längsschnitt durch den Schneidenaufsatz und
Fig. 5 einen beweglichen Bügel der Sonde, und zwar in geschlossener A- und in geöffneter B-Stellung.
Die Handsonde besteht, wie in Fig. 1 dargestellt, aus einem selbstklemmenden Heber 1, der in einem Rahmen 15 befestigt ist, welcher auf einer Fussplatte 16 eines zerlegbaren Dreibeins 17 aufgebaut ist, sowie aus einem mehrteiligen Rohr 2 und einem Sondenkopf 3. Der Sondenkopf 3 weist eine Aussparung 58, eine Führung 4 mit einem Schneidenaufsatz 5 eines Kolbens 7 sowie eine Führung 6 mit eingebautem Sperrschloss 8 auf. Das Sperrschloss 8 ist mit einem auf einem Bolzen 10 befestigten Seil 9 verbunden, das über eine Umlenkrolle 11 zu einer Haspel 12 geführt ist, die mit einer Sperrklinke 13 sowie einer Kurbel 14 versehen und am Rahmen 15 des Hebers 1 befestigt ist. Im mehrteiligen Rohr 2 befindet sich ein abnehmbarer Hammer 18 mit Führung 19 und einer Ambossplatte 20, die das Antreiben der Sonde in das Material der Ablagerung erleichtert.
Am Rohr 2 ist ein abnehmbarer, beweglicher Bügel 21 befestigt, der zum Hereindrücken der Sonde in die Ablagerungen und auch zu ihrem Herausheben mit Handbedienung dient.
Fig. 2 zeigt die Hauptelemente der Sonde. In dieser Figur sind der Kolben, das ihn blockierende Sperrschloss, ein Vorgelege zum Herausdrücken des Kerns aus der Sonde sowie der Heber im Detail dargestellt.
Der Kolben 7 besitzt einen, die untere Öffnung des Schneideaufsatzes schliessenden Kegel 22 aus Metall und einen Gewindebolzen 23, der in einem Drehkörper 24 eingesetzt ist. Der Drehkörper 24 ist durch eine Schraube 25 mit der Führung 6 des Sperrschlosses 6 verbunden, wobei die Führung 6 mehrere Öffnungen aufweist. Der Kolben 7 besitzt noch Lederdichtungen 26, die durch Regu lierungsmuttem 28 zusammengehaltene Spreizeinlagen 27 aus Gummi umgeben, die ein hermetisches Schliessen der Führung 4 des Kolbens ermöglichen.
Das den Kolben 7 blockierende Sperrschloss 8 besteht aus einem Vorsprung 29 mit Feder 30, einer Blockierungsklaue 31. einer Schraubenfeder 32, die auf der Verlängerung 59 der Klaue 31 aufgesetzt ist, samt einem sich in dieser Verlängerung befindlichen, die Schraubenfeder 32 blockierenden Querbolzen 33, der mit Hilfe einer Schraube 34 mit einem Drehkarabiner 35 und dem Bolzen 10 verbunden ist, an welchem das Seil 9 zur Steuerung des Sperrschlosses 8 befestigt ist.
Das Vorgelege zum mechanischen Herausdrücken des Kerns aus der Kolbenführung 4 der Sonde - was ein leichtes und rasches Durchführen dieser Tätigkeit, insbesondere ohne Störung der Stratifikation, gestattet - ist in Fig. 2 dargestellt und besitzt ein am Sondenkopf 3 mit Hilfe eines Doppelbolzens 36 im Gehäuse 37 befestigtes Zahnrad 38, das in die Öffnungen der Führung eingreift und mittels einer Kurbel 38 mit Handgriff 60 betrieben wird.
Der Heber 1 (Fig. 1. 2 und 3), der das Emporheben der Sonde bedeutend erleichtert, besteht aus einem Gestell 40 aus selbstklemmenden, kegelförmigen Backen 41 mit Rollen 42, kleinen Hebeln 43 zum Zusammenklemmen der kegelförmigen Backen 41, sowie aus auf die kleinen Hebel 43 einwirkenden, am Gestell 40 mit Schrauben 61 befestigten Armen 44 eines Heberhebels 45.
Der Schneideaufsatz 5 (Fig. 4) besitzt eine auswechselbare Schneide 46 mit einem Gewinde, das das Einsetzen der Schneide 46 in den unteren Teil der Führung 4 des Kolbens gestattet und einen Ring 48, der eine Mehrzahl von mittels Bolzen gelagerten Klappen 49 trägt. Die Klappen 49 sind mit Hilfe von Federn 51 im Kanal 52 des Rings 48 befestigt. Der Schneideaufsatz 5 erleichtert das Herausschneiden des Kerns und mit Hilfe der Klappen 49 wird das Herausfallen des Materials während des Emporhebens der Sonde verhindert. Ein weiterer Vorteil des Aufsatzes 5 besteht in der Möglichkeit, eine Auswechslung des Schneideaufsalzes im Falle einer Beschädigung desselben durchzuführen.
Der abnehmbare, bewegliche Bügel 21 des Rohres 2 (Fig. 1 und 5), der ein Hereindrücken und Heben der Sonde erleichtert, besteht aus mit Armen 53 versehenen halbrunden Bügelteilen 54, die mit einem Gelenk 55 verbunden sind und am Rohr 2 mit Hilfe eines Gelenk Gewindebolzens 56, der mit einem zusammenlegbaren Griff gesichert ist, zusammengeklemmt werden.
Das Herausstechen von Grundablagerungs- oder Torfkernen mit Hilfe der Handsonde verläuft wie folgt:
Nach Ankunft am Arbeitsplatz wird die Handsonde (Fig. 1) zusammengebaut. Die Kolbenführung 4 wird mit dem Rohr 2 verbunden, die Führung 6 in die Führung 4 geschoben, der Kolben 7 in das untere Ende der Führung 4 eingedrückt und der Schneideaufsatz 5 angeschraubt.
Nach diesen Tätigkeiten wird das Seil 9 mit dem Bolzen
10 des Sperrschlosses 8 verbunden, auf das Rohr 2 der Bügel 21 angebracht und die Sonde senkrecht auf die Boden- oder Torffläche gestellt. Dann wird das Seil 9 des Sperrschlosses 8 angespannt und die Klinke 13 des Haspels 12 blockiert.
In diesem Zustand ist die Sonde arbeitsbereit. Man drückt also auf den Bügel 21, was ein weiteres Anspannen des Seils 9 und die Öffnung des den Kolben 7 blockierenden Sperrschlosses 8 bewirkt. Der Kolben verbleibt jedoch am Niveau des Bodens und seine Führung 4 vertieft sich in die Ablagerungen. Vom Moment an, in dem sich die Führung 4 beginnt im Verhältnis zum unbeweglichen Kolben 7 zu verschieben, entsteht unter demselben ein Unterdruck, der das Bodenmaterial ansaugt und damit hilft, die Reibung des Materials an den Innenwänden der Führung 4 zu überwinden und die Führung anzufüllen. Im Moment, in dem sich der Kolben 7 im oberen Teil der Führung 4 befindet, ist ein weiteres Eintreiben der Sonde unmöglich, und man schreitet an deren Emporheben.
Zu diesem Zweck bringt man an das Rohr 2 den Heber 1 (Fig. 3) an und führt einige Bewegungen mit dem Hebel 45 durch, wodurch die Sonde herausgezogen wird und der Reihe nach die Rohrverlängerungen 2 abgeschaltet werden.
Sodann erfolgt das Herausdrücken des Kerns aus der Kolbenführung 4. Hierzu wird die Führung 6 mit ihren Öffnungen gegen die Aussparung 58 im Kopf 3 gestellt, sodann wird das Vorgelege mit der Zahnstange mit dem Kopf 3 verbunden und mit der Kurbel 39 gedreht, wodurch der Kern in einen unterstellten Behälter herausgedrückt wird. Im Falle der Verwendung von Plexiglas Hülsen als Behälter werden diese nach dem Abschrauben des Schneideaufsatzes 5 mit der Hand herausgenommen.
Beim Arbeiten auf einem See wird die Vorrichtung auf zwei nebeneinander gelegenen, fest verbundenen Booten (Katamaran), die sorgfältig verankert sind. aufgestellt.
Hingegen beim Arbeiten am Eis im Winter wird die Vorrichtung 20 bis 30 cm über der Lüftungsöffnung angebracht. In die Lüftungsöffnung wird unter das Eis ein Holzklotz von einem Meter Länge mit einem Durchmesser von 15 cm gedrückt und an denselben mit Hilfe einer Kette der Rahmen 15 des Hebers 1 fest verankert.
Auf diese Weise kann die Sonde durch Drehung des Hebers um 1 80O mit grosser Kraft in die Ablagerung gedrückt werden.
Die beschriebene Handsonde ist einfach und leicht zu bedienen und ihre Anwendung bringt volle Kerne mit ungestörter Stratifikation, die sich zur Durchführung genauer Analysen und Untersuchungen von Material aus den einzelnen Schichten des Vorkommens eignen. Das gesamte Gerät mit einem Rohrkomplett 2 in 30 m Länge wiegt 150 kg und kann mit einem Lieferwagen transportiert werden und zur Arbeitsstätte selbst mit einem Handwagen oder Schlitten gebracht oder sogar getragen werden, da die schwersten Elemente des Geräts je ca.
15 kg wiegen.
Zur Bedienung der Sonde genügen drei bis vier Leute.
Im Verlaufe eines Tages können Untersuchungen bis 30m Tiefe vorgenommen oder entsprechende Mengen von Kernen gewonnen werden, wobei die vollen Kerne Durchschnitte von 36 bis 60 mm aufweisen, je nachdem, ob sie direkt in die Kolbenführungen oder in Plexiglas Hülsen entnommen werden.
Hand probe
The invention relates to a handheld probe for the extraction of soil sedimentation cores from seabeds and peat bogs, the probe body of which is attached to a tripod.
The previously known hand probes and hand drills only allow drilling and probing to a depth of a few or several meters. Driving these devices when taking samples from compact deposits is very troublesome. In addition, the devices do not have any devices for reliably blocking the piston, which makes it difficult to press it in to the desired depth in the closed state.
Another disadvantage of the known probes is that they usually have a tube that is sharpened at the end, so that they lack the means to drive the tube in the closed state to a desired depth and to lift the core out and secure it from falling out to allow the pipe. These probes are usually characterized by their short length and capacity, which allows the core to be lifted out with a length of barely 30 to 50 cm. Therefore, the range of application of the previously known core pipes is limited to softer deposits and the material obtained partially loses its value for further processing as a result of the difficulties in pushing the deposit core or peat out of the pipe and as a result of stratification disorders or various impurities in the core or the like.
The hand probe according to the invention, which largely eliminates these disadvantages of the known hand probes, is characterized by a lifter which is fastened in a frame which is built on a footplate of the dismountable tripod by a multi-part tube and a probe head with a recess, the Head is provided with a guide with a cutting attachment for a piston, as well as with a guide in which a padlock is installed, which padlock is connected to a rope attached to a bolt, which is guided via a pulley to a reel which is connected to a Pawl is provided and attached to the frame of the jack.
An embodiment of a probe according to the invention is shown in the accompanying drawing.
In the drawing shows:
1 shows the overall view of the device,
FIG. 2 shows in section a detail of the probe from FIG. 1,
3 shows a cross section and a longitudinal section through the lifter of the probe,
4 shows a cross section and a longitudinal section through the cutter attachment and
Fig. 5 shows a movable bracket of the probe, in the closed A and in the open B position.
The hand probe consists, as shown in Fig. 1, of a self-locking lifter 1, which is fastened in a frame 15, which is built on a footplate 16 of a dismountable tripod 17, and of a multi-part tube 2 and a probe head 3. The probe head 3 has a recess 58, a guide 4 with a cutting attachment 5 of a piston 7, and a guide 6 with a built-in lock 8. The lock 8 is connected to a cable 9 fastened on a bolt 10, which is guided via a pulley 11 to a reel 12 which is provided with a pawl 13 and a crank 14 and is fastened to the frame 15 of the lifter 1. In the multi-part tube 2 there is a removable hammer 18 with guide 19 and an anvil plate 20, which facilitates driving the probe into the material of the deposit.
A removable, movable bracket 21 is attached to the tube 2 and is used to push the probe into the deposits and also to lift it out with manual operation.
Fig. 2 shows the main elements of the probe. In this figure, the piston, the lock blocking it, an intermediate gear for pushing the core out of the probe and the lifter are shown in detail.
The piston 7 has a metal cone 22 which closes the lower opening of the cutting attachment and a threaded bolt 23 which is inserted into a rotating body 24. The rotating body 24 is connected to the guide 6 of the locking lock 6 by a screw 25, the guide 6 having several openings. The piston 7 still has leather seals 26, which are surrounded by regulating nuts 28 held together expansion inserts 27 made of rubber, which allow a hermetic closure of the guide 4 of the piston.
The lock 8 blocking the piston 7 consists of a projection 29 with a spring 30, a blocking claw 31, a helical spring 32, which is placed on the extension 59 of the claw 31, together with a transverse bolt 33 which is located in this extension and which blocks the helical spring 32, which is connected with the aid of a screw 34 to a rotating carabiner 35 and the bolt 10 to which the rope 9 for controlling the lock 8 is attached.
The intermediate gear for mechanically pushing the core out of the piston guide 4 of the probe - which allows this activity to be carried out easily and quickly, in particular without disturbing the stratification - is shown in FIG 37 attached gear 38, which engages in the openings of the guide and is operated by means of a crank 38 with handle 60.
The lifter 1 (Fig. 1. 2 and 3), which significantly facilitates the lifting of the probe, consists of a frame 40 of self-locking, conical jaws 41 with rollers 42, small levers 43 for clamping the conical jaws 41, as well as on the Arms 44 of a lifting lever 45 acting on a small lever 43 and fastened to the frame 40 with screws 61.
The cutting attachment 5 (FIG. 4) has a replaceable cutting edge 46 with a thread which allows the cutting edge 46 to be inserted into the lower part of the guide 4 of the piston and a ring 48 which carries a plurality of flaps 49 supported by bolts. The flaps 49 are fastened in the channel 52 of the ring 48 with the aid of springs 51. The cutting attachment 5 facilitates the cutting out of the core and with the help of the flaps 49 the material is prevented from falling out while the probe is being lifted. Another advantage of the attachment 5 is the possibility of replacing the cutting edge in the event that it is damaged.
The removable, movable bracket 21 of the tube 2 (Fig. 1 and 5), which facilitates pushing in and lifting the probe, consists of arms 53 provided semicircular bracket parts 54 which are connected to a joint 55 and on the tube 2 with the help of a Joint threaded bolt 56, which is secured with a collapsible handle, are clamped together.
Picking out soil or peat cores with the help of the hand probe proceeds as follows:
After arriving at the workplace, the handheld probe (Fig. 1) is assembled. The piston guide 4 is connected to the tube 2, the guide 6 is pushed into the guide 4, the piston 7 is pressed into the lower end of the guide 4 and the cutting attachment 5 is screwed on.
After these activities, the rope 9 with the bolt
10 of the lock 8 connected, attached to the tube 2 of the bracket 21 and placed the probe vertically on the ground or peat surface. Then the rope 9 of the lock 8 is tightened and the pawl 13 of the reel 12 is blocked.
In this state the probe is ready to work. One presses on the bracket 21, which causes a further tensioning of the cable 9 and the opening of the lock 8 blocking the piston 7. However, the piston remains at the level of the floor and its guide 4 is deepened in the deposits. From the moment the guide 4 begins to move in relation to the immovable piston 7, a vacuum is created under the same, which sucks in the soil material and thus helps to overcome the friction of the material on the inner walls of the guide 4 and to fill the guide . At the moment when the piston 7 is in the upper part of the guide 4, it is impossible to drive in the probe any further and one starts to lift it up.
For this purpose, the jack 1 (FIG. 3) is attached to the pipe 2 and a few movements are carried out with the lever 45, whereby the probe is pulled out and the pipe extensions 2 are switched off one after the other.
The core is then pushed out of the piston guide 4. For this purpose, the guide 6 is placed with its openings against the recess 58 in the head 3, then the intermediate gear is connected to the rack with the head 3 and rotated with the crank 39, whereby the core is pressed out into a container below. If Plexiglas sleeves are used as a container, these are removed by hand after unscrewing the cutting attachment 5.
When working on a lake, the device is mounted on two firmly connected boats (catamaran) which are located next to each other and are carefully anchored. set up.
In contrast, when working on ice in winter, the device is placed 20 to 30 cm above the ventilation opening. A wooden block one meter long with a diameter of 15 cm is pressed into the ventilation opening under the ice and the frame 15 of the lifter 1 is firmly anchored to the same with the aid of a chain.
In this way, the probe can be pressed into the deposit with great force by turning the jack by 180 °.
The handheld probe described is simple and easy to use and its application produces full cores with undisturbed stratification, which are suitable for carrying out precise analyzes and investigations of material from the individual layers of the deposit. The entire device with a complete pipe 2 in 30 m length weighs 150 kg and can be transported with a delivery van and brought to the workplace itself with a handcart or sled or even carried, as the heaviest elements of the device are approx.
Weigh 15 kg.
Three to four people are sufficient to operate the probe.
In the course of a day, examinations up to a depth of 30m can be carried out or corresponding quantities of cores can be obtained, with the full cores having a diameter of 36 to 60 mm, depending on whether they are taken directly into the piston guides or in plexiglass sleeves.