DE3904105A1 - Verfahren und geraet zur bodenprobennahme - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entnahme von Bodenproben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, so­ wie auf ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 9.

Insbesondere in der Landwirtschaft werden wegen zunehmen­ der Umweltbelastung in jüngster Zeit regelmäßig Bodenunter­ suchungen durchgeführt, um Einflüsse auf den Boden laufend zu untersuchen, damit Gefahren rechtzeitig erkannt und eventuell notwendige Gegenmaßnahmen eingeleitet werden kön­ nen, um einen möglichst gesunden und damit auch fruchtbaren Boden zu behalten. Durch die Untersuchung auf Nährstoffe und einen Wechsel der angebauten Früchte läßt sich die Dün­ gung optimieren, eine Auslaugung oder Überdüngung vermei­ den. Es läßt sich feststellen, ob die Bodenstruktur intakt, der Boden gut durchlüftet ist und der Boden einen ausrei­ chenden Anteil an Humus enthält usw.

Bisher erfolgte die Entnahme von Proben mit einem Handwerk­ zeug, z.B. einem Bohrstock, einer Schnecke oder ähnlichem, das in den Boden eingetrieben und dann unter Mitnahme des vom Werkzeug umschlossenen Bodenquerschnitts gehoben wird. Die entnommene Bodenprobe wird dann aus dem Werkzeug her­ ausgekratzt, in Tüten oder Behälter gefüllt und zu einem Untersuchungslabor befördert. Diese Arbeitsweise ist nicht nur sehr umständlich, sie führt auch dazu, daß kein saube­ rer Aufschluß über die Bodenschichtung mehr erzielt werden kann, wenn die Probe aus dem Werkzeug herausgekratzt worden ist. Außerdem ist die Bodenstruktur hierdurch gestört und bestimmte Bestandteile, wie Gase, können praktisch nicht mehr in ihrer korrekten Konzentration ermittelt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Gerät zur Probenentnahme zu schaffen, das ein schnelleres und vermischungsfreies Probenziehen gewährleistet.

Diese Aufgabe ist hinsichtlich des Verfahrens durch den Pa­ tentanspruch 1 und hinsichtlich des Geräts durch den Pa­ tentanspruch 9 gelöst.

Durch die Verwendung eines in dem Durchgangskanal der Sonde axial festgelegten Behältnisses, in das die Probe beim Ein­ treiben der Sonde hineingedrückt wird, erhält man einen transportfähigen unverfälschten Probenkörper, der direkt wei­ terverarbeitbar ist. Die Entnahme des Probenkörpers aus der Sonde ist sehr einfach, da lediglich das Behältnis heraus­ zunehmen ist. Auch wird die Verschmutzung der Sonde im In­ neren verhindert und sie ist sofort zum neuen Einsatz be­ reit, da lediglich ein neues Behältnis einzusetzen ist.

Durch eine austauschbare kegelförmige Spitze gemäß den Pa­ tentansprüchen 10 bis 15 läßt sich die Sonde an unterschiedliche Bodenbeschaffenheiten anpassen und damit das Eintreiben der Sonde in den Boden erleichtern.

Vorteilhafterweise ist der Durchgangskanal in einem Abstand von der Öffnungsfläche radial erweitert, so daß sich der Probenkörper beim Eintritt in die Sonde radial entspannen kann und nicht durch Wechselwirkungen mit den benachbarten Mantelflächen der Hülse verdichtet oder aufgestaut wird.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Spitze gemäß den Ansprüchen 26 bis 30 eine Rückschlageinrichtung trägt, die verhindert, daß der Probenkörper beim Herausziehen der Sonde aus dieser herausrutschen kann.

Vorteihafterweise sind gemäß Patentanspruch 32 zwei Behält­ nisse in Form von Hülsen mit vorbestimmter Länge unmittel­ bar aneinander anschließend in der Sonde angeordnet. Durch diese Weiterbildung können durch ein einmaliges Eintreiben der Sonde zwei Probenkörper aus unterschiedlichen Boden­ schichten entnommen und damit die Eigenschaften des Bodens in Abhängigkeit von der Bodenschicht ermittelt werden.

Ein besonders einfacher Aufbau der Sonde ergibt sich gemäß Patentanspruch 39, wenn an deren oberen Ende eine Ge­ lenkmanschette angeordnet ist, die ihrerseits lösbar an ei­ nem Halter angelenkt ist, der die Sonde in unverschwenktem Zustand verschließt und dann als Widerlager für die Hülsen dient.

Mit Rücksicht auf eine ständige Bodenüberwachung ist es vorteilhaft, wenn die Sonde als Teil eines transportablen Spezialgeräts mechanisch durch beispielsweise kontinuierli­ chen Druck in den Boden eingetrieben wird und ein solches Spezialgerät z. B. als Anbaugestell für ein geländegängiges Fahrzeug, insbesondere Traktor ausgestaltet ist, um größt­ mögliche Mobilität bei sofortiger Einsatzbereitschaft zu gewährleisten.

Zur laborgerechten Aufbereitung der Probenkörper an Ort und Stelle oder zur sofortigen Untersuchung der Probenkörper ist vorteilhaft eine Zerkleinerungs- und eine Mischeinrich­ tung an dem Anbaugestell anzubringen, mittels denen die Probenkörpersätze zerkleinert und in der Zusammensetzung homogenisiert werden können.

Mit der Weiterbildung gemäß Patentanspruch 54 sind mehrere Sonden gleichzeitig in den Boden eintreibbar. Auf diese Weise können parallel unterschiedliche Probenformen für verschiedenartige Untersuchungen entnommen werden.

Die Verwendung eines Behältnisse gestattet es auch, in der Wandung Meßeinrichtungen unterzubringen, die entweder eine unmittelbare Anzeige am Kunststoffbehältnis ermöglichen oder die über Leitungsverbindungen zum Spezialgerät mit Auswerteeinrichtungen verbunden sind.

Für gelegentliche Probennahmen oder Probennahmen in unzu­ gänglichem Gelände ist es ausreichend, nach Anspruch 42 an dem Halter in Verlängerung der Sonde einen Schlagaufsatz anzubringen, über den die Sonde beispielsweise durch Ham­ merschläge eintreibbar ist. Die Sonde kann mittels des um 90° zur Sondenachse verschwenkten Schlagaufsatzes im Boden um die Sondenachse gedreht werden, wodurch der Außenmantel der Sonde vom Boden freigeschnitten wird und die Sonde ein­ fach aus dem Boden herausziehbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand schematischer Zeich­ nungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung eines von einem Trak­ tor getragenen Gerätes zur Probennahme,

Fig. 2 eine Schnittansicht des Fußendes einer Sonde,

Fig. 3 bis Fig. 5 Teilschnitte bevorzugter Ausführungsbeispiele der Spitze der Sonde,

Fig. 6 eine Schnittansicht des oberen Endes der Sonde,

Fig. 7 eine Schnittdarstellung einer Zerkleinerungs- und Mischeinrichtung,

Fig. 8 eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Sonde und

Fig. 9 eine vorteilhafte Weiterbildung des Ausführungs­ beispiels aus Fig. 8.

Zur zuverlässigen Beurteilung landwirtschaftlicher Nutzflä­ chen ist es notwendig, die Bodenbeschaffenheit durch die Entnahme einer großen Anzahl von Bodenproben zu untersu­ chen. Um möglichst viele Proben in kurzer Zeit und mit kon­ stanten Entnahmeparametern entnehmen zu können, ist es vor­ teilhaft, ein weitgehend automatisiertes Bodenprobenent­ nahmegerät gemäß Fig. 1 einzusetzen, wobei das im folgenden beschriebene Grundprinzip auch bei anderen Materia­ lien, wie z. B. Silagen o. ä. anwendbar ist.

Erfindungsgemäß ist eine Sonde 1 zur Probennahme an einem Gestell 2 befestigt, das an einem geländegängigen Fahrzeug, beispielsweise an einem Traktor 3 angeordnet ist. Das Ge­ stell trägt einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 4 mit eigener, fahrzeugunabhängiger Hydraulikanlage und Stromver­ sorgung (hier nicht gezeigt), der mit der Sonde 1 operativ verbunden ist und mittels dem die Sonde 1 in eine ge­ wünschte Tiefe in den Boden eintreibbar und wieder heraus­ ziehbar ist. An dem Gestell 2 sind im Bereich der Sonde 1 zwei Probenbehälter 5 für Proben aus zwei unterschiedlichen Schichttiefen vorgesehen. Die Probenbehälter sind bei­ spielsweise Kunststoffbeutel, die zur Aufnahme von jeweils einem Probensatz dienen, wobei jeder Probensatz aus Proben­ körpern 7 einer vorbestimmten Bodenschicht (z. B. 0-30 cm, 30-60 cm) besteht. Jedem Probenbehälter 5 ist ein Sam­ melbehälter 6 zur Aufbewahrung von mehreren Probensätzen zugeordnet. Um Umwelteinflüsse zuverlässig auszuschalten, sind die Sammelbehälter 6 vorzugsweise als Kühlbehälter ausgeführt, in denen die Probenkörper 7 auf einer konstan­ ten Temperatur, beispielsweise 2-3°C, gehalten werden kön­ nen. Im Bereich der Sonde 1 ist eine Sitzeinrichtung 8 an­ gebracht, von der aus eine Bedienperson das Gerät zur Pro­ bennahme bedienen kann.

Die Sonde 1 hat einen zylinderförmigen Rohrmantel 9 (s. Fig. 2), dessen Fußende mit einer Spitze 10 derart ver­ schraubt ist, daß deren Außenumfangsfläche unmittelbar an die Mantelfläche des Rohrmantels 9 anschließt. Ein im we­ sentlichen zylinderförmiger Durchgangskanal 12 zur Aufnahme des Probenkörpers 7 durchsetzt die Sonde 1 in Axialrich­ tung. Um den Verschleiß und eine Verfälschung der Proben durch Korrosion der Sonde o .ä. zu minimieren, bestehen sowohl die Spitze 10 als auch der Rohrmantel 9 vorzugsweise aus Edelstahl. Der Kopf 11 der Spitze 10 hat eine stumpfkegelförmige Mantelfläche mit einem Kegelwinkel β von beispielsweise 20°, die an ihrem Öffnungsquerschnitt 13 mit der Wandung des Durchgangskanals 12 eine Schneide 14 bil­ det. Der Öffnungsquerschnitt 13 verläuft bei diesem Ausführungsbeispiel senkrecht zur Sondenachse. Um einen Stau des Probenkörpers durch Reibung an der Umfangsfläche des Durchgangskanals zu verhindern, ist der Durchgangskanal 12 in einem vorbestimmten Abstand vom Öffnungsquerschnitt 13 über eine Radialschulter 15 erweitert. Zur Vergleich­ mäßigung des Fließens des Probenkörpers im Inneren der Sonde ist die näher an der Sondenachse angeordnete Umfangs­ kante 16 der Radialschulter 15 - vorzugsweise mit einem Ra­ dius von 4 mm - abgerundet. Ein Montageabschnitt 17 an dem dem Öffnungsabschnitt 13 gegenüberliegenden Ende der Spitze 10 besteht aus einem gegenüber der angrenzenden Umfangs­ kante der Mantelfläche der Spitze 1 radial zurückgesetzten zylinderförmigen Ansatz. Dieser trägt ein Außengewinde, das mit einem Innengewinde des Rohrmantels 9 in Eingriff steht, wobei ein Abschnitt 18 des Endquerschnitts in verschraubtem Zustand in das Innere des Durchgangskanals 12 vorsteht. An diesem Abschnitt 18 ist eine Abstandshülse 19 abgestützt, deren innere Umfangsfläche sich an den Durchgangskanal 12 der Spitze 10 anschließt. Die Abstandshülse 19 bildet ihrerseits einen Axialanschlag für eine untere Hülse 20, auf der sich wiederum eine obere Hülse 21 abstützt. Durch die übereinander angeordneten Hülsen 20, 21 können mit einem Son­ deneinstich Bodenproben aus zwei übereinanderlie­ genden Bodenschichten entnommen werden. Die beiden Hülsen 20, 21 können von dem oberen, offenen Ende 22 der Sonde 1 her eingeschoben werden. Mittels der Abstandshülse 19 läßt sich die Innenlänge der Sonde 1 an verschiedene Hülsenlän­ gen anpassen.

Je nach Zusammensetzung und Viskosität des zu untersuchen­ den Bodens können gemäß den Fig. 3 bis 5 unterschiedliche Spitzen 10 in den Rohrmantel 9 eingeschraubt werden. Bei der Prüfung von Sandböden ist es beispielsweise vorteilhaft, den Öffnungsquerschnitt 13 zur Sondenachse um einen Win­ kel von ca. 45° anzustellen (Fig. 5) und den Durchgangs­ kanal 12 in der Spitze 10 ohne Radialschulter 15 auszubil­ den. Für niedrigviskose Materialien oder wässerige Böden genügt es, eine Spitze 1 mit einem kurzen Kopf 11 (s. Fig. 4) einzusetzen, da das Eintreiben der Sonde nur geringe Kräfte benötigt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist keine Radialschulter 15 vorgesehen. Zur stabileren Ausbil­ dung der Schneide 14 kann der Kopf 11 gemäß den Fig. 3 und 4 um den Öffnungsquerschnitt 13 mit einem Winkel von vor­ zugsweise 45° angefast sein.

Um zu vermeiden, daß der Probenkörper 7 beim Anheben der Sonde 1 aus dieser herausrutscht, kann an dem Montageab­ schnitt 17 eine in den Durchgangskanal 12 ragende Rück­ schlageinrichtung 23 vorgesehen sein (s. Fig. 4). Vorzugs­ weise besteht diese bei hochviskosen Proben aus zwei bogen­ förmigen Federdrähten, die in zwei diametral gegenüberlie­ genden Axialnuten 24 verankert sind und sich über das Ende des Montageabschnitts 17 hinaus erstrecken.

Bei niedrigviskosen Proben wird vorteilhafterweise eine Gummimanschette als Rückschlageinrichtung 23 verwendet.

Am oberen Ende 22 des Rohrmantels 9 ist nach Fig. 6 eine Gelenkmanschette 25 befestigt, wobei der offene End­ querschnitt des Rohrmantels 9 von einer Bohrung 27 in der Gelenkmanschette umfaßt ist und bündig in der Bodenfläche einer Einsenkung 26 in der Gelenkmanschette 25 endet. Die Gelenkmanschette 25 ist lösbar an einem Halter 28 an­ gelenkt, wobei der Halter 28 das Ende des Kolbens des Hydraulikzylinders 4 ist und im unverschwenkten Zustand die Sonde 1 verschließt. Die Länge der beiden Hülsen 20, 21 und der Abstandshülse 19 ist so bemessen, daß der Endquer­ schnitt der oberen Hülse 21 bei verschlossener Sonde 1 an dem Halter 28 anliegt, so daß die Hülsen 19, 20, 21 axial in der Sonde festgelegt sind. Der Außendurchmesser der oberen und der unteren Hülse 20,21 ist mit geringem Spiel an den Innendurchmesser des Rohrmantels 9 angepaßt. Zur einfache­ ren Zuführung und Entnahme der Hülsen 20, 21 steht die Um­ fangsfläche der Einsenkung 26 in einem Radialabstand zu der Umfangsfläche der Bohrung 27, wodurch ein oberer Ab­ schnitt der oberen Hülse 21 bei verschwenkter Sonde 1 zu­ gänglich ist. Die Gelenkmanschette 25 kann in unverschwenk­ tem Zustand mit einer (nicht gezeigten) Arretiervorrich­ tung, beispielsweise einer Sperrklinke oder einem Siche­ rungsbolzen formschlüssig mit dem Halter 28 verbunden wer­ den.

Um die Probenkörper 7 am Ort der Probennahme aufzubereiten, kann an dem Gestell 2 eine Zerkleinerungs- und Mischein­ richtung 29 (s. Fig. 7) vorgesehen werden. Diese besteht beispielsweise aus einem Gehäuse 30, das an seinem oberen Bereich eine vorzugsweise trichterförmige Zuführöffnung 31 hat, die in einen Zerkleinerungsraum 32 mündet. In diesem ist ein Zerkleinerungselement 33, vorzugsweise eine schei­ benförmige Drahtbürste, drehbar gelagert, die beispiels­ weise durch eine regelbare Antriebseinrichtung mit einer geeigneten Drehzahl antreibbar ist, wobei die Antriebsein­ richtung an die unabhängige Stromversorgung des Gestells 2 angeschlossen ist. Die Gehäusewand des Zerkleinerungsraums 32 steht zumindest abschnittsweise in geringem Abstand zu den Umfangs- und Seitenflächen des Zerkleinerungselements 33. Der Zerkleinerungsraum kann zur Homogenisierung der zerkleinerten Probe in einen Mischbehälter 34 mit einem an­ getriebenen Mischorgan 35 münden.

Die Fig. 8 und 9 zeigen ein vereinfachtes Ausführungsbei­ spiel eines Geräts zur Bodenprobenentnahme, das dann ver­ wendet werden kann, wenn ein Eintreiben der Sonde von Hand, beispielsweise per Hammerschlag, möglich ist und nur ver­ einzelt Proben entnommen werden. Der Aufbau der Sonde 1 mit der Gelenkmanschette 25 und dem daran angelenkten Halter 28 ist der gleiche wie in den vorgehend beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispielen. An dem Halter 28 ist in Verlängerung zu der Sonde 1 ein Schlagaufsatz 36 angebracht, über den die Sonde per Hammerschlag in das Erdreich eintreibbar ist. Am Außenumfang des Rohrmantels 9 sind in Axialrichtung Wülste 37 mit einem beispielsweise nahezu halbkreisförmigen Quer­ schnitt angebracht. Vorzugsweise sind die Wülste 37 diame­ tral gegenüberliegend angeordnet. Diese Wülste 37 bieten beim Eintreiben der Sonde 1 keinen nennenswerten Wi­ derstand. Zum Herausziehen der Sonde 1 kann der Schlagauf­ satz 36 um die Achse der Gelenkmanschette um ca. 90° ver­ schwenkt werden. Durch den so entstehenden Hebel läßt sich die Sonde im Erdreich um ihre Längsachse verdrehen. Dabei wird das an den Außenumfang der Sonde 1 angrenzende Erd­ reich durch die Wülste 37 verdrängt und die Mantelfläche der Sonde freigeschnitten. Die Sonde läßt sich dann auch von Hand mühelos aus dem Boden herausziehen.

Im folgenden wird die prinzipielle Funktionsweise des An­ meldungsgegenstands anhand des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1 beschrieben.

Zur Ermittlung bestimmter Bodeneigenschaften wurden Entnah­ mevorschriften entwickelt. So müssen zur Stickstoffuntersu­ chung beispielsweise folgende Punkte beachtet werden:

• a) ein Probensatz besteht aus 15 Probenkörpern, d.h. 15 Einstiche in den Boden,
• b) die Proben müssen nach einem bestimmten Muster aus dem Boden entnommen werden,
• c) an jeder Einstichstelle werden zwei Schichttiefen entnommen,
• d) die Probensätze aus jeder Schicht müssen jeweils in einem gesonderten Behälter gesammelt werden,
• e) die gefüllten Behälter müssen wiederum bis zur Ver­ arbeitung im Labor bei 2-3°C aufbewahrt werden.

Mit dem Anmeldungsgegenstand in der Ausführung gemäß den Fig. 1 bis 7 lassen sich alle in den Punkten a)-e) aufge­ führten Schritte vor Ort und mit großer Schnelligkeit durchführen, wobei das Probenentnahmegerät von einem gelän­ degängigen Fahrzeug, beispielsweise einem Traktor getragen wird. Das Gerät kann von der Sitzeinrichtung 8 aus von ei­ ner Bedienperson bedient werden. Zunächst wird die für den Boden geeignete Spitze 1 in den Rohrmantel eingeschraubt. Dabei ist die Sonde 1 gegenüber dem Halter 28 um 90° ver­ schwenkt, so daß das obere Ende 22 der Sonde 1 geöffnet ist. In diese Öffnung werden nacheinander zwei Hülsen 20, 21 mit einer Länge von jeweils 30 cm eingeschoben, wobei sich die untere Hülse 21 auf der Abstandhülse 19 abstützt. Die Sonde wird anschließend zurückgeschwenkt, so daß der Halter 28 die Sonde 1 verschließt und die Hülsen 20, 21 axial fest­ gelegt sind. Die Sonde wird mittels des Hydraulikzylinders 4 in den Boden getrieben. Dabei wird der von dem Durch­ gangskanal 12 überdeckte Bodenkern fortschreitend in das Innere der Hülsen 20, 21 hineingedrückt. Da sich der Durch­ gangskanal 12 über die Radialschulter 15 in der Relativbe­ wegungsrichtung des Bodenkerns erweitert, kann er sich nach dem Passieren der Radialschulter in Radialrichtung entspan­ nen, wobei das Fließen des Bodenkerns durch die Abrundung der Umfangskanten 16 der Radialschulter 15 vorteilhaft beeinflußbar ist. Mit diesen Maßnahmen kann ein Aufstauen des Bodenkerns im Sondeninneren und eine Verdichtung der Probe zuverlässig verhindert werden. Nach dem Erreichen der gewünschten Eintreibtiefe (hier etwa 60 cm) wird die Sonde durch den Hydraulikzylinder 4 aus dem Erdreich gezogen. Beim Eintreiben der Sonde 1 werden die Federdrähte des Rückhalteverschlusses 23 durch den eintretenden Bodenkern in Richtung zur Mantelfläche des Durchgangskanals 12 gebo­ gen. Beim Heben der Sonde 1 rutscht der Bodenkern in den Hülsen 20, 21 zunächst in Richtung des Öffnungsquerschnitts 13 der Sonde 1. Dadurch werden die Federn 23 derart ver­ spreizt, daß sie ein weiteres Abrutschen des Bodenkerns in den Hülsen 20, 21 verhindern und dieser vom Erdboden abge­ trennt wird. Zur Entnahme der Probenkörper 7 wird die Sonde 1 mittels der Gelenkmanschette 25 gegenüber dem Hydraulik­ arm 4 verschwenkt. Anschließend können die beiden mit dem Boden gefüllten Hülsen 20, 21 entnommem werden. Da diese di­ rekt übereinander in der Sonde 1 angeordnet sind und je­ weils eine Länge von 30 cm haben, erhält man mit dem erfin­ dungsgemäßen Gerät mit einem Stich zwei Proben aus ver­ schiedenen Bodenschichten, die weder durchmischt, noch ver­ dichtet, noch auf irgend eine andere Art und Weise durch die Probennahme in ihren ursprünglichen Eigenschaften ver­ ändert wurden. Die Hülsen 20, 21 können nun verschlossen und einer Einzeluntersuchung im Labor zugeführt werden oder sie werden nach der obigen Vorschrift in jeweils einem, ei­ ner bestimmten Schichttiefe zugeordneten, Probenbehälter 5 gesammelt. Der Traktor fährt dann zur nächsten, nach dem Probennahmeplan vorgesehenen, Stichstelle und die Proben­ nahme beginnt von vorn.

Der oben beschriebene Vorgang wiederholt sich, bis ein Pro­ bensatz vollständig ist. Anschließend werden die einen Pro­ bensatz enthaltenden Probenbehälter 5 gekennzeichnet und in jeweils einem, einer Bodenschicht zugeordneten Sammelbehäl­ ter 6 bis zur Weiterverarbeitung im Labor aufbewahrt.

Um die Probe am Ort der Probennahme laborgerecht aufzube­ reiten und das Transportvolumen zu verringern, kann bei­ spielsweise ein Probensatz in der an dem Gestell 2 ange­ brachten Zerkleinerungs- (29) und Mischeinrichtung 34, 35 zerkleinert und homogen durchmischt werden und daraus eine Probe zur Untersuchung vor Ort oder zur Laboruntersuchung, beispielsweise zur Stickstoffbestimmung, entnommen werden. Auf diese Weise lassen sich eine Reihe von bisher im Labor durchgeführten Probenaufbereitungen und Untersuchungen be­ reits am Ort der Probennahme durchführen.

Offenbart ist ein Verfahren zur Entnahme eines Probenkör­ pers 7, insbesondere einer Bodenprobe und ein Gerät zur Durchführung dieses Verfahrens, wobei eine rohrförmige Sonde 1 auf eine gewünschte Bodentiefe in das zu untersu­ chende Material eingetrieben und der von der Sonde 1 um­ faßte Querschnitt in das Sondeninnere gedrückt wird. An­ schließend wird die den Probenkörper 7 tragende Sonde 1 aus dem Material herausgezogen. Vorteilhafterweise ist die Sonde 1 mit einer Antriebseinrichtung 4 zum Eintreiben der Sonde 1 verbunden, die gemeinsam auf einem Gestell 2 ange­ ordnet sind, das beispielsweise an einen Traktor 3 montier­ bar ist. Die Sonde 1 trägt Einrichtungen, mit denen durch einen Einstich Proben aus verschiedenen Bodenschichten ent­ nommen werden, wobei der Probenkörper 7 seine ursprüngli­ chen Eigenschaften beibehält und eine Durchmischung verhin­ dert wird. Zur Weiterverarbeitung der Probenkörper 7 können an dem Gerät weitere Einrichtungen, wie beispielsweise Sam­ melbehälter 5, 6, Zerkleinerungs- und Mischeinrichtungen 29, 34 vorgesehen werden.

Claims (62)

1. Verfahren zur Entnahme eines Probenkörpers, insbesondere einer Bodenprobe, bei dem eine rohrförmige Sonde in das zu untersuchende Material eingetrieben und der von der Sonde umfaßte Materialquerschnitt in die Sonde gedrückt und mit dieser an die Materialoberfläche gehoben wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in die Sonde (1) zumindest ein Behältnis (20, 21) eingesetzt und der Probenkörper (7) beim Eintreiben der Sonde in dieses Behältnis (20, 21) hineingedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenkörper (7) beim Heben der Sonde (1) selbsttätig in der Sonde (1) eingeschlossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß man sich den Probenkörper (7) vor und während dem Eintritt in das Behältnis (20) radial ausdehnen läßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß man einen Satz von mehreren aufeinander­ folgenden Probenkörpern (7) sammelt, zerkleinert, zu einer homogenen Masse vermischt und aus dieser eine Stichprobe zur Untersuchung entnimmt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Probenkörper (7) am Ort der Probennahme aufbereitet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sonde (1) durch Schlag eingetrieben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sonde (1) durch eine kontinuierlich einwirkende Druckkraft eingetrieben wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Sonde (1) unter Drehen und/oder Rüt­ teln eingetrieben wird.

9. Gerät zur Entnahme eines Probenkörpers zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 mit einer rohrförmigen, am Fußende (13) offenen Sonde (1), gekennzeichnet durch zumindest ein in die Sonde (1) einsetzbares Behältnis (20, 21), das an einer Stützein­ richtung (28, 18) der Sonde (1) axial abgestützt ist.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (1) ein zylinderförmiger Rohrmantel (9) mit einer austauschbaren Spitze (10) mit zylindrischem Durchgangska­ nal (12) ist.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (10) aus einem mit dem Rohrmantel (9) in Eingriff stehenden Montageabschnitt (17) und einem Kopf (11) mit ei­ ner stumpfkegelförmigen Mantelfläche besteht, die an ihrem Öffnungsquerschnitt (13) in eine Schneide (14) ausläuft.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (11) einen Kegelwinkel (β) von etwa 20° hat.

13. Gerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt (13) der Spitze (10) in einer Ebene senkrecht zur Sondenachse liegt.

14. Gerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt (13) in einem vorbestimmten Winkel zur Sondenachse angestellt ist.

15. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kopf (11) um den Öffnungsquerschnitt (13) angefast ist.

16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Anfasung 45° beträgt.

17. Gerät nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Durchgangskanal (12) im Abstand vom Öffnungsquerschnitt (13) über eine Radialschulter (15) er­ weitert ist.

18. Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die näher an der Sondenachse angeordnete Umfangskante (16) der Radialschulter (15) mit einem Übergangsradius versehen ist.

19. Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß beide Umfangskanten der Radialschulter (15) mit Übergangsradien versehen sind.

20. Gerät nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsradius etwa 4 mm beträgt.

21. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Durchgangskanal (12) zum Öffnungs­ querschnitt (13) hin konisch verjüngt ist.

22. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Montageabschnitt (17) ein radial rückgesetztes Außengewinde besitzt, das bis zum bündigen Anschluß des Kopfs (11) an den Rohrmantel (9) in dessen un­ teres Ende einschraubbar ist.

23. Gerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt des Endquerschnitts (18) des Montageabschnitts (17) in eingeschraubtem Zustand zumindest teilweise radial über die Innenwandung des Rohrmantels (9) zur Sondenachse hin vorsteht.

24. Gerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der vorstehende Abschnitt des Endabschnitts (18) einen Axialan­ schlag als Stützeinrichtung (18, 28) für das Behältnis (20, 21) bildet.

25. Gerät nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß an dem vorstehenden Abschnitt des Endabschnitts (18) eine Ab­ standshülse (19) bündig abgestützt ist, die ihrerseits einen Axialanschlag für das Behältnis (20, 21) bildet.

26. Gerät nach einem der Ansprüche 11 bis 25, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Montageabschnitt (17) an seinem Ende mit mindestens einer in den Durchgangskanal (12) ragenden Rückschlageinrichtung (23) versehen ist.

27. Gerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlageinrichtung (23) von zwei an diametral gegenüberliegenden Seiten des Montageabschnitts befestigten Federdrähten (23) gebildet ist.

28. Gerät nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Federdrähte (23) in Axialnuten (24) des Montageabschnitts (17) verankert sind und sich bogenförmig in Axialrichtung über das Ende des Montageabschnitts (17) hinaus erstrecken.

29. Gerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlageinrichtung (23) von einer federnden Ringlamelle gebildet ist.

30. Gerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlageinrichtung (23) von einer Gummimanschette gebil­ det ist.

31. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 30, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Behältnis (20) eine formsteife Hülse (20, 21) ist.

32. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 30, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Behältnis (20) aus mehreren Hülsen (20, 21) besteht, deren Länge auf getrennt zu untersuchende Bodentiefen abgestimmt ist.

33. Gerät nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Behältnis (20, 21) aus einer oberen und einer unteren Hülse (20, 21) besteht, deren Länge jeweils 30 cm ist.

34. Gerät nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hülse (20, 21) aus einem Kunststoffma­ terial besteht.

35. Gerät nach Anspruch 31 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (20, 21) aus Stahl, vorzugsweise aus Edel­ stahl, besteht.

36. Gerät nach einem der Ansprüch 9 bis 35, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zylinderförmige Rohrmantel (9) an seinem von der Spitze abgewandten oberen Ende (22) für das Einfüh­ ren des Behältnisses (20, 21) offen ist.

37. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 35, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Behältnis (20, 21) von Fußende der Sonde (1) her einführbar ist.

38. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 35, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Behältnis (20, 21) durch eine seitli­ che Öffnung in die Sonde (1) einführbar ist.

39. Gerät nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende (22) des Rohrmantels (9) mittels einer Gelenkmanschette (25) lösbar an einem Halter (28) angelenkt ist, mit dem das obere Ende (22) verschließbar ist.

40. Gerät nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Umfangsrand des Behältnisses (20, 21) bei ver­ schlossener Sonde an der der Gelenkmanschette benachbarten Fläche des Halters (28) abgestützt ist.

41. Gerät nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Rohrmantels (9) in einer Einsenkung (26) in der Gelenkmanschette (25) endet, wobei die Einsen­ kung (26) einen größeren Durchmesser hat als der Außen­ durchmesser des Rohrmantels (9) .

42. Gerät nach einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Halter (28) in Verlängerung der Sonde (1) einen Schlagaufsatz (36) zum Eintreiben der Sonde (1) von Hand hat.

43. Gerät nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagaufsatz (36) um etwa 90° gegenüber der Sonde in eine lösbare Sperrstellung verschwenkbar ist.

44. Gerät nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrmantel (9) an seiner Außenfläche zumindest zwei in Axialrichtung durchgehende Wülste (37) hat, die um eine vorbestimmte Strecke etwa halbkreisförmig aus dem Rohrman­ tel (9) vorstehen.

45. Gerät nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Wülste (37) diametral gegenüberliegend angeordnet sind.

46. Gerät nach Anspruch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, daß die Wülste (37) um etwa 5 mm vorstehen.

47. Gerät nach einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Halter (28) das Ende eines Betäti­ gungszylinders (4) bildet, der seinerseits in einem Gestell (2) fixiert ist.

48. Gerät nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungszylinder (4) ein doppeltwirkender Hydraulikzy­ linder (4) ist.

49. Gerät nach Anspruch 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (2) an einer verfahrbaren Einrichtung mon­ tierbar ist.

50. Gerät nach einem der Ansprüche 47 bis 49, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an dem Gestell (2) ein Probenbehälter (5) zur Aufnahme eines in einer bestimmten Bodentiefe ent­ nommenen Satzes von Probenkörpern (7) angeordnet ist.

51. Gerät nach einem der Ansprüche 47 bis 49, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an dem Gestell (2) eine Vielzahl von Pro­ benbehältern (5) zur Aufnahme eines in einer bestimmten Bo­ dentiefe entnommenen Satzes von Probenkörpern (7) angeord­ net ist und deren Anzahl der Menge von getrennt zu untersu­ chenden Probensätzen entspricht.

52. Gerät nach Anspruch 50 oder 51, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bodentiefe ein an einer Stellfläche des Gestells (2) angeordneter Sammelbehälter (6) zur Aufnahme der in dieser Bodentiefe entnommenen Vielzahl von Probensätzen zu­ geordnet ist.

53. Gerät nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter (6) eine Kühleinrichtung ist.

54. Gerät nach einem der Ansprüche 47 bis 53, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mehrere gleichzeitig in den Boden ein­ treibbare Sonden (1) in einem gemeinsamen Gestell (2) befe­ stigt sind.

55. Gerät nach Anspruch 47 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gestell (2) eine Zerkleinerungseinrichtung (29) zur Aufbereitung der Probenkörper (7) angeordnet ist.

56. Gerät insbesondere nach Anspruch 55, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zerkleinerungseinrichtung (29) ein Ge­ häuse (30) hat, in dem ein angetriebenes Zerkleinerungsele­ ment (33) drehbar gelagert ist und das an seinem oberen Ab­ schnitt eine trichterförmige Zuführöffnung (31) hat, wobei der untere Abschnitt des Gehäuses (30) in einen Mischbehäl­ ter (34) mit einer Mischeinheit (35) mündet.

57. Gerät nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerkleinerungselement (33) von einer regelbaren Antriebseinrichtung angetrieben wird.

58. Gerät nach Anspruch 56 oder 57, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerkleinerungselement (33) eine scheibenförmige Bürste (33) ist.

59. Gerät nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmige Bürste (33) aus Kunststoff hergestellt ist.

60. Gerät nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmige Bürste (33) aus Stahl hergestellt ist.

61. Gerät nach einem der Ansprüche 10 bis 60, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Rohrmantel (9) und die Spitze (10) aus Stahl, vorzugsweise aus Edelstahl, hergestellt ist.

62. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 61, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in die Wandung des Behältnisses (20, 21) Meßfühler mit Leitungsverbindung zum oberen Ende (22) der Sonde (1) eingebettet sind.