DD141069A1 - Vorrichtung zur entnahme von bohrproben - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Baugrunduntersuchung und Lagerstättenerkundung, insbesondere zur Bodenprobenentnahme aus wasserführenden Formationen. Durch die Erfindung ist der gesamte Bohrprozeß rationeller und wirtschaftlicher durchführbar, wobei das Ergebnis der Untersuchung der Bodenprobe eine höhere Aussagefähigkeit besitzt und mehrere ungestörte und formbeständige Erdproben gewonnen werden können. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß im Kernrohr 1 eine konische Hülse 3 vorgesehen ist, über die ein Folienschlauch 4 gestreift wird, der durch einen Stopfen mit einem Ventil 10 an einem Ende verschlossen ist und an der offenen Seite des Kernrohres eine in Sektoren geteilte, mit Verstärkungen 13 versehene Gummilamelle 7 angeordnet ist, die von einem weiteren Folienschlauch 14 allseitig abgedeckt wird.

Description

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Vorrichtung zur Entnahme von Bohrproben

Anwendungsgebiet der Erfindung;

W.e Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entnehmen von Bodenproben aus Gebirgen sowohl oberhalb als auch unterhalb des Grundwasserspiegelsο

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Charakteristik der "bekannten technischen Lösungen:

Zur Gewinnung von Proben für die Baugrund- bzw» Lager stät tener-» kundung sind nur die Bohrverfahren geeignet, welche die natürlichen Gebirgskennwerte nicht verfälschen.

Es muß mit dem angewendeten Bohrverfahren möglich sein, die Tiefen·· lage, die Zusammensetzung und die Gefügestruktur der Erdschichten zu erkennen«»

Bekannt sind Verfahren und Vorrichtungen, die es gestatten, ent* mischte Bodenproben durch Stauchbewegungon zu gewinnen« Durch Sogwirkung wird der Erdstoff in Abhängigkeit von seiner Dichte in die Behälter gesogen bzw₀ gezogene Dar Informationsgehalt der Proben ist geringe

Es wurde ein Gerät zur Entnahme von ungestörten Bodenproben in Form eines Bohrkernes vorgeschlagen. Dabei wird um den Mantel eines drehbar gelagerten äußeren Rohrteils eine Schnecke, die in einer Schneide ausläuft, befestigt. Im Inneren dieses Mantelrohres be* findet sich zentrisch ein zweites Rohr, das den Erdstoff auf.* nimmt. Nachteil dieser Vorrichtung ist, daß sie nicht ohne weiteres in wasserführenden Erdstoffen einsetzbar ist, da der Erdstoff baim Hochziehen des Probenahmerohres herausfällt. Weiterhin sind die Randstörungen.der Probe durch die Reibung des Erdstoffes am Metall

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sehr hoch. Zur Herabsetzung dieses Effektes wurde bereits die j Beschichtung der Innenrohrwandung mit Kunststoffen vorgeschlagen» Zum Halten wasserführender Erdstoffe ist vorgeschlagen worden, einen korbähnliohen Fangring aus korrosionsbeständigem Federmetall in das Kernrohr einzusetzen.

Diese Fänger haben die Nachteile, daß sie große Öffnungskräfte benötigeno Desweiteren schließen sie sich bei Unterbrechung des Bohrvorganges und sind danach nicht mehr zu öffnen, da sich der Erdstoff hinter die Metallfinger setzte Außerdem ist die Dichtheit des Systems unzureichend, weil Wasser und Feinsande ausfließen. Es sind Verfahren bekannt, bei denen das Probenahmerohr mit Kunst stoffolien ausgelegt wird, bevor der Bohrprozeß beginnt. Die Enden des Iblienschlauches werden an den Rohrenden eingeklemmt» Diese ^ Verfahren sollen die Reibung des Erdstoffes im Rohr herabsetzen, lösen aber auch nicht das Problem des Probenverlustes während des Rohrausbäuese

Die bekannten Vorrichtungen, bei denen Hülsen vorwendet werden, auf denen unter Zugabe spezieller Flüssigkeiten Nylonschläuche auf# gestreift sind, die dann durch den eindringenden Erdstoff abgezogen werden, sind hinsichtlich der Konstruktion, der Zubehörteile und der Vorbereitung sehr kompliziert und aufwendig» Auch gestatten diese Vorrichtungen nicht, den wassergestättigten Erdstoff während des Ausbaues im Kernrohr zu halten«

Weiterhin sind Lösungen bekannt, bei denen im Proberohr eine zy> lindrische Hülse» auf die ein Schlauch aufgestreift ist, in das Probenahmerohr eingelegt wird. Das obere Schlauchende ist ver* schlossen und der eindringende Erdstoff streift den Schlauch von der Hülse ab» Ein gummiartiger Ring am Schlauchende soll einen dichten Verschluß erzeugen*

Nachteilig macht sich bemerkbar, daß beim Einlassen der Vorrichtung in ein wasserführendes Bohrloch der Plasteschlauch bereits von der Hülse abgezogen wird, bevor die Vorrichtung das zu erbohrende Gebirge erreicht hat. Dieser Nachteil betraf auch die oben genannten bekannten Lösungen_e '

Ist bei dieser bekannten Lösung der Schlauch gefüllt, so rutscht der in der Hülse befindliche Erdstoff beim Anheben des Proberohres heraus und der Erdstoff bleibt in der Krone liegen. Dadurch wird ein wiederholtes Absetzen des Proberohres verhindert«

Nachteilig macht sich weiterhin bemerkbar, daß wasserführender Erd« stoff beim Abziehen des Schlauches zwischen Hülse und Schlauch ge-» langt. Dadurch kommt es in der Regel zum Reißen des Schlauches oder zur Unterbindung des Abstreifens. Der einheitliche Außendurchmesser führt zu einem hohen Abstreifwiderstand des Schlauches«

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Ziel der Erfindung:

Durch die Erfindung wird die Aussagefähigkeit des Ergebnisses von Bodenproben oder Bodenuntersuchungen aus schwer zu erschließenden Schiohten, insbesondere wasserführenden Schichten erhöht, wobei die Toraussetzungen geschaffen werden, mit relativ einfachen Mitteln, Bo* denproben aus derartigen Schichten schnell und wirtschaftlich zu er« bohren.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu ent· wickeln, die es gestattet, ungestörte und formbeständige Erdproben für Laboruntersuchungen zu gewinnen, die bereits während des Bohrvorganges in eine Kunststoffolie eingehüllt werden·

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem Kernrohr eine außen konisch ausgebildete Hülse angeordnet ist, die an ihrem größten Außendurohmesser gegenüber dem Kernrohr eine Dichtung aufweist« Auf diese Hülse, die zweckmäßigerweise im Außenmantel mit Ausnehmungen versehen ist, wird ein Plaste·· oder Folienschlauch gezogen, der an einem Ende durch einen Stopfen, der ein mit einem Sieb versehenes Ventil aufweist, verschlossen ist·

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in der offenen. Seite des Kernrohres ist als Dichtungselement eine in Sektoren geseilte, mit Verstärkungen versehene Gummilamelle angeord» net, die durch einen weiteren Folienschlauch, der etwa die gleiche Länge wie die Hülse besitzt, allseitig abgedeckt ist«

Die so vorbereitete Hülse wird in das Kernrohr geschoben, wobei der Eülsenbund als Anschlag dient» Die Hülse, die Gummilamelle und der die Gummilamelle abdeckende Folienschlauch werden durch einen Klemmring, der auf das Probenehmerrohr aufgedreht wird und einen geringeren Innendurchgang als die Hülse aufweist, befestigt und verstiftet· Der Innen-» raum des Probenehmerröhres ist auf der Länge der Hülse ausgedreht, um ein Klemmen des Schlauches zu verhindern.

Die Hülse ist vorzugsweise aus einem gleitfähxgen Material, wie bei# epielsweise PTFE oder einem anderen geeigneten Kunststoff oder aus einem mit Polytetrafluoräthylen, Polyamiden, Polyolefinen, Polyoxymethylen oder Polyimiden beschichteten Metall hergestellt»

In die Gummilamelle sind zur Erhöhung ihrer Stabilität Stabilisierungs· ringe einvulkanisiert oder der Band durch einen Metall« oder Kunststoff-ring eingefaßte

Das Kernrohr wird in bekannter Weise in das Mantelrohr eingelassen und gegen dieses für den Bohrprozeß arretiert«.

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Ausführungsbeispiel;

Me Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dar ge* stellten Ausführungsbeispieles näher erläutert* Me Zeichnungen zeigen:

EIg. 1: die erfindungsgemäße Torrichtung im Schnitt,

Hg· 2: die Gummilamelle und Klemmring in der Vorderansicht..

Auf eine konisch gestaltete Hülse 3» die mit Ausnehmungen in der Aus» senwandung versehen ist und an deren oberen Rand sich eine elastische Dichtung 17 "befindet, -wird ein Kunststoffschlauch 4 aufgestreift«, Das obere Schlauchende wird mit einem Stopfen 9» der ein ilatterventil 10 trägt, versehen» Diese vorbereitete Hülse wird in ein Probenrohr 1, das eine Ausdrehung 2 besitzt eingeführt« Ein Bund 5 dient als Anschlag«» Ein durch eine Gummilamelle 7 gezogenes Schlauchstück 14 schließt das System nach unten hin ab. In den Umfang der Gummilamelle ist vorzugsweise zur Stabilisierung ein Metallring 6 einvulkanisiert.

Hülse 3» Gummilamelle "J und Schlauch I4 werden durch einen Klemmring 6 über Stifte I5 mit dem Probenrohr 1 verbunden»

Durch das Seil 12 wird dieses System in das Mantelrohr eingelassen und mit dem Bohrprozeß begonnene

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Der Erdstoff dringt in die Hülse ein, indem die Gummilamelle ¹J und der Plasteschlauch 14 auseinandergedrückt werden. Der Schlauch 14 verhindert, daß Erdstoff hinter die Sektorenlappen der ^Gummilamelle 13 gelangt und ein weiteres Öffnen der Sektoren unterbinden würde©

Beim weiteren Vordringen des Erdstoffes wird durch Anheben des Ten-» tilstopfens 9 der Plasteschlauch von der Hülse 3 abgestreift und da* "bei gleichzeitig der Erdstoff eingehüllt. Ein Siel) 16 im Stopfen verhindert, daß Erdstoff al) einer bestimmten Körnung durch den Stopfen 9 gelangt.

Die Dichtung I7 am oberen Rand der Hülse 3 dichtet den Saum zwischen Schlauch 4 und Hülse 3 gegen Wasser und Erdstoff ab und garantiert so«? mit ein sicheres Abstriefen des Schlauches* Während des Einlassens des Probenrohres und des Bohrens kann Luft und im Bohrloch stehendes T/asser über das Flatterventil 10 und das zwangsgesteuerte Ventil 11 entweichen.

Ist der Bohrvorgang beendet, schließt sich das Flatterventil 10«, Durch Anziehen das zwangsgesteuerten Ventiles 11 über das Seil 12 wird das Probenrohr 1 angehoben und die Erdstoffsäule am Durchgang des Klemmringes vom Gebirge gebrochen,, Me Probe sackt infolge der Schwerkraft etwas zusammen«. Dadurch schließt sich die Gummilemalle 13 und der Schlauch I4 legt sich abdichtend darüber₀ Dieser dichte Verschluß ist besonders beim Bohren in stark wasserführenden Erdstoffen wichtige

Für die Gewinnung dar Probe wird das Probenrohr 1 mittels Seil 12 aus dem Mantelrohr 18 ausgefahren* Der Klemmring 6 wird entfernt und durch

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Herausziehen der Hülse 3 di'e in Plaste eingehüllte Pro"be aus dem Probenrohr gewonnen«

Bor in der Hülse 3 befindliche Teil der Probe ist nahezu ungestört und formbeständig gelagert» Durch geeigneten Verschluß der Stirnseiten können an diesem Probenteil bodenmechanische Kennwerte bestimmt werden» Me Probe im Schlauch wird an den Enden abgebunden und abge«· legt« Bas Abstreifen des Schlauches 4 von der Hülse 3 kann bei geeigneter Lagerung der Hülse entgegen der in Ausführungsbeispiel 1 gezeigten Bichtung 2 erfolgen, wodurch das kurze Schlauchstück 14 entfallen kann»

Bs hat sich gezeigt, daß handelsübliche Kunststoffolien den auftretenden Beanspruchungen gewachsen sind_β

Claims (1)

1. Er.findungsanspruoh:

   1« Vorrichtung zur Entnahme von Bodenproben, insbesondere aus wasser.* führenden Schichten, unter Verwendung eines in einem Mantelrohr ein* gelassenen Probenahme* oder Kernrohres, indem aine Hülse mit übergestreiftem Folienschlauch, angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß die im Kernrohr $l) befindliche Hülse (3) konisch ausgebildet und an ihrem größten Außendurchmesser gegenüber dem Kernrohr (l) eine Dich*? tung (17) aufweist, während der über der Hülse (3) abstreifbar ange-* ordnete Folienschlauch (4) niit einem Stopfen (9) abschließt, indem ein Ventil (lO) und ein Sieb (l6) angeordnet sind und die offene Seite des Kernrohres (l) durch eine in Sektoren aufgeteilte, mit Verstärkungen (13) versehene Gummilamelle (7) verschließbar ist, die durch, einen weiteren Folienschlauch (I4) allseitig abgedeckt ist₀

   2« Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Hülse (3) aus gleitfähigem Material wie beispielsweise PTFE besteht und mit Ausnehmungen (19) im Außenmantel versehen ist·

   3e Vorrichtung nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Hülse (3) aus Metall besteht, welches mit Materialien auf der Grundlage von Polytetrafluoräthylen, Polyamiden, Polyolefinen, Polyoxymethylen oder Polyimiden beschichtet ist.

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   4β Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Kernrohr (l) entsprechend der Länge der Hülse (5) in seinem unteren Bereioh ©ine Ausdrehung (2) aufweist»

   5· Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in den Umfang der Gummilamelle (7) Stabilisierungsringe (13) einvulkanisiert sind»

   6» Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Gummi* lamelle (7) durch einen Metall* oder Kunststoffring eingefaßt ist*

   7· Vorrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Hülse (3)» die GuiMoilamelle (7) und der Folienschlauch (14) durch einen Klemmring (6) und Stifte (15) mit dem Kernrohr (l) verbunden sind·

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