DE3025101C2 - - Google Patents

Description

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

Eine Einrichtung dieser Art ist aus der CH-PS 5 43 781 be­ kannt. 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 ein­ geschlossenen Luft zu ermöglichen, ist der Boden gelocht. Diese glattwandigen, einseitig durch den Boden geschlossenen Hülsen müssen, um bei Lagerung und Transport genügend form­ stabil zu sein, einen relativ dickwandigen Mantel aufweisen und ihr Platzbedarf ist beträchtlich. Zum Abschluß der in der Hülse liegenden Bodenproben sind einsteckbare, zylindrische Deckelhauben vorgesehen; auch diese Deckelhauben benötigen relativ viel Platz bei Lagerung und Transport.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 79 10 820 ist eine Pro­ beaufnahme für ein Rammkernrohr bekannt, das aus trans­ parentem Hartkunststoff besteht und einen durch Sollbruchli­ nien begrenzten austrennbaren langgestreckten Mantelabschnitt aufweist. Dieses Probeaufnahmerohr ist im Durchmesser starr und unbeweglich, da es aus Hartkunststoff besteht. Die Ver­ schlußkappen bestehen aus dem gleichen Werkstoff und weisen eine zylindrische Form auf.

Aus der GB-PS 15 36 743 ist eine Vorrichtung zum Bereitstel­ len eines Bohrkerns bekannt, bei der ein durchsichtiger Kunststoffschlauch als innere Lage eines Bohrkernbehälters vorgesehen ist. Dieser Plastikschlauch weist an seinen beiden Enden je einen Verstärkungsring aus Metall auf und ist an seinem oberen Ende mit einem perforierten Boden verschlossen. Der gefüllte Schlauch kann mit einem Stahlkolben aus dem Be­ hälter ausgestoßen werden.

Aus der GB-PS 7 69 863 ist eine Vorrichtung zum Aufnehmen ei­ nes Rohrkerns bekannt, bei der zur Aufnahme des Bohrkerns ein starres Gehäuse mit einer innenliegenden schlauchförmigen Fo­ lie ausgestattet ist. Der Bohrkern wird durch Zurückrollen der schlauchförmigen Folie freigelegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde bei einer Erdbohr­ einrichtung der genannten Gattung den als Hülse ausgebildeten Probebehälter so zu verbessern, daß er auf kleinem Raum la­ gerbar und leicht verschließbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die bei­ derends 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 ko­ nischem Aufsteckkragen versehene Deckelkappen zugeordnet sind. Eine besonders vorteilhafte Hülsenform ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hülse dank einer Vielzahl gleichmäßig über ihren Um­ fang 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 Überlappungsstelle. Ein solcher Hül­ senmantel läßt sich nun zu Transport- bzw. Lagerzwecken ohne weiteres an zwei einander diametral gegenüberliegenden Knick­ stellen mehr oder weniger flach drücken und zum Gebrauch wieder zur Rundhülse öffnen. Die durch das leichte Flachdrücken ent­ standene Deformation bzw. verstärkte Knickung an zwei Mantel­ linien läßt sich von Hand wieder soweit glätten, daß die Hül­ se beim Einschieben in das Bohrrohr selbsttätig die gewünschte Rundform annimmt. Die vielen Knickstellen bewirken außerdem eine gewisse Versteifung der Hülse, so daß diese ohne weiteres aus einer etwas dünneren Folie hergestellt werden kann als die bisher übliche glattwandige Hülse. Die dem Polygon-Hülsenman­ tel zugeordneten beiden Deckelkappen werden erst beim Entfernen des die Bodenprobe enthaltenden Hülsenmantels aus dem Bohrrohr auf die Mantelenden aufgesetzt; sie sind zweckmäßig leicht ko­ nisch, so daß 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 mehre­ ren, sich teleskopartig durchdringenden Bohrrohren zu arbeiten, wobei in das jeweils innere, tiefer eindringende Bohrrohr Hül­ sen mit entsprechend geringeren Durchmessers zugeordnet sind. Damit sind Bodenproben bis einige Meter Tiefe in der Hülsen­ länge von z. B. 25 cm entsprechenden Abschnitten möglich; da ge­ rade in solchen Fällen eine große Anzahl Hülsen erforderlich sind, bieten die genannten platzsparend transportier- und lager­ baren Polygon-Hülsen und die ihnen zugeordneten Deckelkappen besondere Vorteile.

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 Teleskop­ rohr auszubilden, wobei der innere bzw. innerste, am tiefsten zu führende Rohrteil im nächstäußeren geführt ist. Diese Ein­ richtung 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 Probenbehäl­ tern entnommen werden können. Nun hat sich gezeigt, daß dieses Verfahren nur dann zu einwandfreien Proben führt, wenn die Ent­ nahme der einzelnen 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, indem ein Einsatzzylinder im Bohrrohr den Probenbehälter aufnimmt und mittels eines nach oben geführten Gestänges unabhängig vom Bohrrohr aus dem letz­ teren zwecks Entnahme des Probenbehälters herausgenommen wer­ den 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 wer­ den. 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 ent­ nommen werden kann. Dies erleichtert ganz erheblich die zur Probenentnahme bis in größere, einige Meter betragende Tiefe erforderliche Zeit.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnungen beispiels­ weise 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 Probenhülse 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 Einzel­ heit aus Fig. 5.

Gemäß Fig. 1 ist das mit Hartmetallmessern bestückte Bohrrohr 1 durch einen an sich bekannten Kupplungskopf 2 mit der Antriebs­ stange 3 einer nicht gezeichneten Elektrobohrmaschine verbun­ den. Auf einer unteren Absetzschulter 4 sitzt die als Proben­ behälter dienende Hülse 5. Diese Hülse besteht aus einer rela­ tiv dünnen Folie aus durchsichtigem Kunststoff. Der Hülsenum­ fang besitzt dank einer Vielzahl von längs Mantellinien verlau­ fenden Knickstellen 6 der Zylinderform weitgehend angenäherte Polygonform. Der eine Stirnrand der Hülse 5 ist mit einer Mar­ kierungskerbe 7 versehen. Die Knickstellen 6 und die Kerbe 7 lassen sich im gleichen Arbeitsgang beim Zuschnitt des zur Hül­ senbildung vorgesehenen ebenen Folienabschnitts erzeugen. Die­ ser Hülse 5 sind zwei unter sich gleiche, mit konisch ausgewei­ tetem Kragen versehene Deckel 8 zugeordnet; diese Deckel 8 die­ nen dem nachträglichen Verschließen der die Probe enthaltenden, aus dem Bohrrohr 1 entfernten Hülse 5 und bestehen ebenfalls aus Kunststoff; ihre Wandstärke ist jedoch merklich größer als jene der Hülse 5. Die Deckel sind zweckmäßig verschiedenfarbig gehalten, um oben und unten der entnommenen Probe sofort er­ 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 platzspa­ rend 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 ent­ sprechendes 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 angenä­ herten Rundform gebracht. Da ihr Umfang jenem des Bohrrohrinnen­ raums 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 Drei­ beingestell, 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 13 a montiert, während eine weitere Seilrolle 13 b und eine Seiltrom­ mel 13 c am einen Dreibein 10 fixiert sind. Das durch die Mittel­ öffnung der Stützplatte 12 ragende Seilende trägt einen Haken 14. An diesem Haken 14 hängt mittels dreier Seilschlaufen 15 die im folgenden beschriebene Bohreinrichtung. Die Seilschlau­ fen 15 greifen an einer Ankerplatte 16 an, über deren Mittel­ öffnung 16 a der untere Abschlußring 17 a eines Lagergehäuses 17 zentriert abgestützt ist. Im oben einen Abschlußring 17 b aufweisenden Gehäuse 17 ist mittels Kugellagern 18 eine Hohl­ welle 19 gelagert. Über dem Abschlußring 17 b sitzt auf dem obe­ ren Hohlwellenende ein Riemenrad 20 a, das über einen Riemen 21 mit einem Riemenrad 20 b verbunden ist, das auf der über einen Konus 22 mit der Antriebswelle einer Bohrmaschine 23 gekuppel­ ten Getriebewelle 24 sitzt. Die mittels Kugellagern 25 in einem Gehäuse 26 gelagerte Getriebewelle 24 ist zur Hohlwelle 19 pa­ rallel angeordnet; beide Lagergehäuse 17, 26 sind an einer gemeinsamen Sattelplatte 27 montiert, die mit seitlich wegra­ genden Handgriffen 28 versehen ist. Die ein Untersetzungsge­ triebe bildenden Räder 20 a, 20 b mit Riemen 21 sind durch einen am Gehäuse 17 fixierten Riemenschutz 29 überdeckt. An durch die Ankerplatte 16 nach unten ragenden Anschlußstutzen 19 a sind zwei Winkelschlitze 30 vorgesehen, die dem Eingriff von Mit­ nehmerbolzen 31 dienen, mittels welchen das jeweils arbeitende Bohrrohr 32 a 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 32 a, 32 b vorgesehen, wobei gemäß Fig. 5 das im Durchmesser größe­ re Bohrrohr 32 b seinen Bohrabschnitt bereits zurückgelegt hat, und vorübergehend im Boden verbleibend, von der Hohlwelle 19 entkuppelt ist, während das innere Bohrrohr 32 a in seiner mit der Hohlwelle 19 gekuppelten Arbeitsstellung gezeichnet ist. Im übrigen sind beide Bohrrohre gleich ausgebildet. Sie besit­ zen oberhalb ihrer zweckmäßig auswechselbaren Bohrkrone 33 eine Innenschulter 34, auf welcher eine zylindrische 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, durch Vorknickung Po­ lygonquerschnitt aufweisen. Dank geringer Wandstärke kann sie aber auch ohne solche Knickstellen zu Lager- und Transportzwec­ ken, 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 fest­ stellbaren 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 mit­ tels der Sonde 36 an der Bohrrohrschulter 34 aufsitzenden Ge­ stänges 37. Dabei sind die Hohlwelle 19 und eine mit ihr fluch­ tende Öffnung der Riemenabdeckung 29 so dimensioniert, daß nach dem Abnehmen der Haube 40 das Gestänge 37 mit Sonde 36 und im Probenbehälter 35 aufgenommener Bodenprobe mittels des Hand­ griffs 40 nach oben ausgefahren werden kann. Ein Abnehmen oder Entkuppeln des seitlich angeordneten Motors 23 von der Hohlwel­ le 19 bzw. dem Bohrrohr ist dabei nicht erforderlich. Dank der Verwendung einer vom Bohrrohr getrennten Sonde 36 zur Aufnah­ me des Probenbehälters können die bis zur Erreichung der mit dem jeweiligen Bohrrohr möglichen Bohrtiefe notwendigen Einzel­ proben nacheinander entnommen werden, ohne daß das Bohrrohr jedesmal mit hochgezogen werden muß. Damit bleiben die End­ partien der jeweils entnommenen Proben völlig intakt, so daß trotz chargenweiser Entnahme von Einzelproben ein über die gan­ ze Bohrtiefe unversehrter Bohrkern entnomenn werden kann. An­ derseits läßt sich mittels Seilzugs die ganze Bohreinheit he­ ben, wobei bei rotierenden Bohrrohr dieses aus dem Bohrloch hoch­ gezogen werden kann. Dank der einwandfrei zentrischen Aufhängung der Bohreinrichtung am Seilzug des Dreibeingestells wird die Bohrlochwand dabei kaum verletzt. Solcherart hergestellte Bohr­ löcher lassen sich deshalb durch Einführen von den benützten Bohrrohren entsprechenden Schalungsrohren als bleibende Kontroll­ bohrungen, z. B. Grundwasserüberwachung, verwenden.

Claims (8)

1. Erdbohreinrichtung zur Entnahme von Bodenproben, die ein rotierbares, eine Bohrkrone tragendes Bohrrohr mit abgesetz­ ter Ausnehmung zur Aufnahme einer auswechselbaren, als Pro­ benbehälter dienenden Kunststoffhülse besitzt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiderends offene, aus dünne Kunst­ stoffolie bestehende Hülse (5) zu Lager- und Transportzwec­ ken 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) Po­ lygonquerschnitt aufweist.

3. Erdbohreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am einen Hülsenende eine Markierung (7) vorgesehen ist.

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

5. Erdbohreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei sich teleskopartig durchdringende Bohr­ rohre (32 a, 32 b) 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 Bohr­ rohrs (32 a) eine zylindrische Sonde (36) zur Aufnahme der Probenhülse (35) abstützbar ist, die mittels eines durch das Bohrrohr (32 a) und die Hohlwelle (19) nach oben führenden Gestänges (37) bei im Boden verbleibendem Bohrrohr aus letz­ terem 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. Erdbohreinrichtung nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (17) der Hohlwelle (19) be­ züglich der Mittelöffnung (16 a) einer Ankerplatte (16) zen­ triert abgestützt ist, welche Ankerplatte (16) mittels Seil­ schlaufen (15) am Haken (14) eines Seilzugs (13 a, b, c) aufge­ hängt ist, der an einem Dreibeingestell (10) abgestützt ist.