CZ303852B6 - Zarízení pro odber velkoobjemových neporusených vzorku skeletovitých pud - Google Patents

Abstract

Zarízení pro odber velkoobjemových neporusených vzorku skeletovitých pud sestává z válcové vzorkovnice (1), jejíz spodní cást je opatrena britem z nerezové oceli (1a) a jejíz horní cást je vsunuta do kovové hlavy (1b), jejíz vnitrní prumer je shodný s vnejsím prumerem vzorkovnice (1), horní stena hlavy (1b) je opatrena válcovým trnem (1c), na nejz je volne nasazena vodicí tyc (2), na které je kluzne upevnena objímka (4) výskove nastavitelné trojnozky (5), mezi hlavou (1b) a objímkou (4) na vodicí tyci (2) je kluzne umísteno závazí (3) s nastavitelnou hmotností.

Description

Oblast techniky

Zařízení slouží k odběru velkoobjemových neporušených půdních vzorků určených pro laboratorní experimenty ke zjišťování půdních hydraulických charakteristik.

Dosavadní stav techniky

Pro odběr neporušených půdních vzorků se v současnosti používá různě velkých vzorkovnic. Pro zatlačení vzorkovnice do půdy se používá ručního, hydraulického, nebo jiným způsobem mechanizovaného (pohon vrtacím kladivem) zatloukání.

Hydraulická odběrná zařízení jsou montována na těžká vozidla nebo speciální pásové stroje, například traktory jak popisuje užitný vzor CZ 19594. V tomto případě je zařízení tvořeno hydraulickým válcem zatlačujícím do půdy sondu. Pohon hydraulického válce je zajištěn napojením na hydraulickou soustavu traktoru. Touto sondou lze odebrat vzorky půdy do hloubky jednoho metru a průměru do 10 cm. Nevýhodou tohoto systému je jeho omezená mobilnost způsobená značnou hmotností a velikostí stroje. Zařízení je proto nepoužitelné pro odběry v náročnějším terénu (např. v horských povodích), kam je nelze dopravit. Další nevýhodou takového řešení je nemožnost odběru v kamenitých půdách - pokud dojde k zásahu většího kamene břitem vzorkovnice, klidný tlak hydraulického zařízení není dostatečný k oddělení takové překážky a odběr buď nelze dokončit, nebo je odebraný vzorek porušen tažením kamene podle stěny vzorku a tím nepoužitelný pro většinu laboratorních stanovení. Ke stejnému efektu dochází při odběru půdy s přítomností kořenů většího průměru. V organických půdách, například rašelinách, dochází při zatlačování vzorkovnice klidným tlakem ke stlačování vláknitých struktur organické hmoty namísto jejich přerušení, což odběr buď zcela znemožňuje, nebo je výsledek vzorek nereprezentující přirozený stav půdy.

Alternativou k odběrům vzorků hydraulickými odběrnými zařízeními je ruční odběr vzorků zatloukáním vzorkovnice do půdy údery palice přes dřevěný trámek. Nevýhodou této metody je absence vedení při zapouštění vzorku do půdy, v jejímž důsledku dochází k naklonění vzorkovnice a k vytvoření horizontální praskliny uvnitř odebíraného vzorku.

Ručního odběru za částečné pomoci účinku závaží vedeného po tyči využívá patent JP 2005036405. Na vodicí tyči se pohybuje rám sestávající se ze závaží a madel, který dosedá na válcové tělo umístěné na konci vodicí tyče, do kterého na principu bajonetu zapadá vzorkovnice. Vzorkovnice je válcového tvaru a má vyříznuto několik otvorů pro kontrolu a vysunutí vzorku. Zdvihem a spouštěním závaží je vzorkovnice tlačena do půdy. Zařízení je určeno pro odběr menších vzorků, při odběru je udržováno ve svislé poloze pouze manuálně, není rovněž zaručeno, že během odběru nedojde k naklonění vzorkovnice a vytvoření praskliny ve vzorku.

Další ze stávajících možností je zatlačování vzorkovnice do půdy za pomoci vrtacího kladiva. Tento systém popisuje patent z USA US 6 237 429. Jedná se o zařízení sestávající se z ocelového nosníku, na němž se pohybuje jezdec, k němuž je připevněno vrtací kladivo. Pod vrtacím kladivem je umístěna vzorkovnice s hlavou, do které se po aktivaci vrtacího kladiva přenášejí údery a tím je vzorkovnice hnána do půdy. Celé zařízení se pomocí rámu upevňuje k terénnímu vozidlu, které slouží pro dopravu i pro držení aparátu v odběrové pozici.

Vzhledem k hmotnosti se opět jedná o zařízení, které není možno použít v lokalitách nedostupných automobilem.

Žádné z výše uvedených zařízení nevyužívá výškově nastavitelnou trojnožku k udržení svislosti vodicí tyče po celou dobu odběru.

Podstata vynálezu

Zařízení sestává z válcové plastové vzorkovnice, opatřené na spodní části břitem z nerezové oceli a na horním okraji kovovou hlavou. Horní stěna hlavy je opatřena válcovým trnem, na nějž je volně nasazena vodicí tyč, na které je kluzně upevněna objímka výškově nastavitelné trojnožky. Na vodicí tyči je kluzně umístěno závaží s nastavitelnou hmotností. Závaží je opatřeno držadly pro zdvih. Trojnožka je výškově nastavitelná - každé rameno je tvořeno ze dvou do sebe zasunutelných jacklových profilů, poloha se fixuje stavěcími šrouby. Pro lepší stabilitu v terénu je spodní část nohou opatřena špicí a navařeným profilem pro zašlápnutí.

Vzorkovnice může být z plastu.

Navrhovaným řešením je přenosné odběrné zařízení, ve kterém je přesné vedení vzorku zajištěno vertikální trubkou kluzně uloženou ve vrcholu nastavitelné trojnožky a zapouštění vzorku je zajištěno energií dopadu kruhového kluzného závaží vedeného vertikální trubkou. Výhodou navrženého zařízení je především jeho vysoká mobilita. Zařízení je snadno rozebíratelné a lze jej dopravit i na lokality s pěším přístupem.

Při použití dostatečného závaží je vyvinuta velká momentální síla. Pokud břit vzorkovnice narazí na zvětralý kámen nebo kořen, dojde většinou kjeho přetnutí a odebraný vzorek tak zůstává neporušený, což je zásadní podmínka použitelnosti vzorku pro laboratorní experimenty. V organických půdách ostrý břit vzorkovnice při nárazu kladiva čistě přetíná vlákna organické hmoty bez jejich stlačování.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 znázorňuje zařízení pro odběr neporušených půdních vzorků. Obr. 2, 3, 4 znázorňují odběrná zařízení v praxi.

Příklady provedení vynálezu

Po přípravě místa odběru (skrytí svrchní vrstvy do požadované hloubky odběru) se ustaví trojnožka 5. Délka nastavitelných nohou se upraví tak, aby vodicí tyč 2, která je kluzně upevněna v objímce 4 trojnožky směřovala kolmo k zemi. Kolmost se zkontroluje vodováhou. Na povrch půdy se pod střed trojnožky umístí válcová vzorkovnice, opatřená na spodním okraji břitem J_a a svrchu krytá kovovou hlavou jb.

Na tyč se nasadí závaží 3 o potřebné hmotnosti (závisející na předpokládaném půdním typu, stupni skeletovitosti a množství kořenů), vodicí tyč se spustí až ke krycí hlavě vzorkovnice (1 b) a nasadí se na tm lc. Dvě osoby zvedají závaží 3 za madla 3a do výšky až 1,5 m nad terén a následně ho nechají volným pádem klouzat po vodicí tyči. Závaží dopadá na hlavu vzorkovnice a svou vahou ji zaráží do země. Zvedání a spouštění závaží se opakuje, dokud vzorkovnice není zcela zapuštěna pod terén, respektive dokud její horní okraj není zároveň s okolním terénem. Poté je vysunuta vodicí trubka, sejmuto závaží, přemístěna trojnožka. Půda kolem zapuštěné vzorkovnice se v nezbytném rozsahu ručně odkope a vzorkovnice s odebraným neporušeným vzorkem je vyzdvihnuta. Po sejmutí břitu jsou na vzorku nožem nebo jiným nástrojem upraveny horní a dolní okraj vzorku a po jejich zakrytí je vzorek možné transportovat do laboratoře. Zařízení je možno ihned použít k dalšímu odběru.

- 2 CZ 303852 B6

Hloubka odběru odpovídá zhruba délce vzorkovnice (obvykle 25 cm). Pro provedení odběru vzorků z větší hloubky je třeba sejmout vrstvu půdy v půdorysu 60 x 60 cm do požadované hloubky. Maximální hloubka odběru (svrchní hrany vzorku) je 60 cm pod povrchem s tím, že trojnožka je ustavena na povrchu.

Průmyslová využitelnost

Zařízení je využitelné v oblasti hydrologického, zemědělského, lesnického a půdně-íyzikálního výzkumu. Vzhledem k relativně jednoduché konstrukci není jeho výroba příliš nákladná.

Claims (4)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zařízení pro odběr velkoobjemových neporušených vzorků skeletovitých půd, vyznačující se tím, že sestává z válcové vzorkovnice (1), jejíž spodní část je opatřena břitem z nerezové oceli (la) a jejíž horní část je vsunuta do kovové hlavy (lb), jejíž vnitřní průměr je shodný s vnějším průměrem vzorkovnice (1), horní stěna hlavy (lb) je opatřena válcovým trnem (lc), na nějž je volně nasazena vodicí tyč (2), na které je kluzně upevněna objímka (4) výškově nastavitelné trojnožky (5), mezi hlavou (lb) a objímkou (4) na vodicí tyči (2) je kluzně umístěno závaží (3) s nastavitelnou hmotností.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že válcová vzorkovnice jez plastu.

3. Zařízení podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že závaží je opatřeno držadly (3a) pro možnost jeho uchopení a zvednutí.

4. Zařízení podle nároků laž3, vyznačující se tím, že každé rameno (5c) trojnožky (5) je tvořeno nejméně ze dvou do sebe zasouvatelných jacklových profilů, z nichž spodní je opatřen špicí a navařeným profilem (5b), pro zašlápnutí do terénu a výška trojnožky (5) je fixována stavěcími šrouby (5a).