DE4024214A1 - Probenentnahme-einrichtung - Google Patents
Probenentnahme-einrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
Gattungsgemäße Einrichtungen sind gemäß DIN 19 672 genormt. Sie
weisen als Probennehmer Stechzylinder auf, die in die Probenumge
bung eingedrückt und mit der zu untersuchenden Bodenprobe als kurzer
zylindrischer Kern wieder herausgezogen werden. Wenn eine Probe
aus der Größenordnung z. B. von 10 m Tiefe genommen werden soll,
dann muß entweder eine entsprechend tiefe Schürfgrube angelegt oder
auch die darüberstehende Bodensäule mit durchstochen werden. Dadurch
wird die Probenentnahme apparativ und handhabungstechnisch recht
aufwendig, insbesondere wenn eine Probenentnahme über eine längere Strecke
vorgesehen ist, die einen entsprechend langen Stechzylinder bedingt.
Wenn in der Untersuchungstiefe Schlamm oder stark vom Grundwasser
durchnäßtes Material ansteht, kann die interessierende und insbe
sondere auf etwaige Kontaminierung zu untersuchende Probe mittels
eines Stechzylinders in der Regel gar nicht ausgebracht werden,
weil das Material aus der offenen Stirnseite des Probennehmers wieder
herausfällt, ehe es an die Oberfläche befördert werden kann. Eine
Probenentnahme unter schwer oder gar nicht zugänglichem Gelände,
wie etwa Abwasserteichen, Kanalrohren, Reststoffdeponien, Bahnanlagen
oder Gebäuden, ist mittels der herkömmlichen Stechzylinder in der Regel
nicht möglich, so daß man sich auf Probennahmen aus der Umgebung des
interessierenden Bereiches beschränken muß, in der Hoffnung, daß et
waige Kontaminierung unter dem unzugänglichen Gebiet hinreichend
aussagekräftig in die erreichbare Umgebung ausstrahlt. Zum Gewinnen
durchfeuchteter und insbesondere schlammiger Proben ist es wegen
der beschriebenen Schwierigkeiten üblich, eine Bohrung in die Proben
tiefe einzubringen und das zu untersuchende Material abzusaugen.
In gleicher Weise wird verfahren, wenn vor der aufwendigeren Proben
nahme aus größerer Tiefe zunächst aus beispielsweise 3 m Tiefe eine
Bodenluft-Vorprobe entnommen wird, um aus der Gasanalyse auf etwaige
Kontaminierungsgefahr und deshalb auf das Erfordernis vollständiger
Probennahme zu schließen. Allerdings sind die aus dem Bohrloch ab
gesaugten Gase dann bereits stark mit Umgebungsatmosphäre versetzt,
was bei der anschließenden Gasanalyse die Aussagekraft hinsicht
lich der Wahrscheinlichkeit, daß darunterliegende Bodenschichten
kontaminiert sind, entscheidend beeinträchtigen kann, wie in der
DE-OS 36 37 952 einleitend näher dargelegt ist.
In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Probenentnahme-Einrichtung gattungsgemäßer Art zu
schaffen, die insbesondere auch zur raschen und störungsfreien Ge
winnung von Vorproben für sog. Screening-Verfahren hinsichtlich
schlammigen Materials oder hinsichtlich der Feuchtigkeit oder der
Gase in der Probenumgebung geeignet ist, und die bei einfacher Hand
habung auch Möglichkeiten eröffnet, Proben zur Untersuchung von
Böden oder Grundwasser auch aus nicht ohne weiteres vertikal zugäng
lichen Bereichen zu gewinnen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst,
daß die gattungsgemäße Einrichtung gemäß dem Kennzeichnungsteil
des Anspruches 1 ausgelegt ist.
Nach dieser Lösung muß nicht mehr der Aufwand zur Installation einer
Bohrloch-Sonde oder der Preßdruck zum Einstechen eines Hohlzylinders
über die gesamte Lagerhöhe auch dann, wenn nur eine Probe in ge
wisser Tiefe interessiert, erbracht werden. Insbesonders kann nun
unmittelbar aus der interessierenden Tiefe und somit unbeeinflußt
von der Umwelt eine, Fluid-, etwa Feuchtigkeits- oder Gas-, Probe
aus Erdreich praktisch beliebiger Konsistenz gewonnen werden, indem
der Probennehmer, als ein zunächst geschlossenes Projektil, in die
Probenumgebung eingeschossen wird und dann eine Öffnung zur Proben
nahme freigibt, um danach mittels eines Bergeseiles wieder aus dem
Einschußkanal an die Oberfläche gezogen zu werden. Dabei ist der
Proben-Aufnahmeraum im Projektil zweckmäßigerweise zunächst unter
Vakuum gesetzt, damit die Übernahme z. B. Fluides, wie des Gases
oder der Feuchtigkeit aus der Umgebung, nach Freigabe der Zugangs
öffnung rasch und ohne Vermengung mit atmosphärischen Umgebungs
einflüssen erfolgt. Eine vollkavitierende Geometrie des Kopfes der
Projektil-Spitze stellt mit geringem apparativem Aufwand bei größt
möglicher Eindringtiefe einerseits sicher, daß das dann wieder zu
bergende Projektil nach bahnstabilem Lauf nicht im Eindringkanal
verkeilt; und sie ermöglicht andererseits bei Einsatz einer abge
schrägten Projektil-Stirn eine in gewissen Grenzen definiert von
der Geraden abweichende Eindringbahn, um Proben abseits der Arbeits
stelle (etwa unter einem Klärteich) aufnehmen zu können. Bei Sedi
ment-Probenaufnahme über die geöffnete Projektil-Spitze kann eine
axial kurze Sonde das Material mehrerer Meter Eindringtiefe aufnehmen,
da sich der Probenaufnahmeraum hinter der definiert kleinflächigen
Eintritts-Stirn konisch aufweitet. Bei einer Sediment-Probennahme
mit Einschuß der vollkavitierenden Sonde durch Wasser in den Unter
grund bewirkt der Druckanstieg nach Durchqueren der Wassermasse
ein Aufbrechen der Sonden-Stirnfläche nach Eintritt in den Gewässer
grund zur Freigabe des Probenaufnahmeraumes.
Die Beschleunigung des Sonden-Projektils kann pyrotechnisch oder
mit einer Art Gasdruck-Kanone über Druckumsetzung eines komprimierten
Antriebsfluid erfolgen. In letzterem Falle ist die Beschleunigungs
einrichtung z. B. an einem Transportgerät nach Art eines Druckgasfla
schen-Handkarren installiert, das so leicht auch in für Großgeräte
unzugängliche Räume, wie Lagerkeller, eingebracht werden kann. Eine
Sicherheitseinrichtung gewährleistet, daß der Abschuß-Druck nur auf
gebaut werden kann, wenn das Beschleunigungsrohr für das Sonden
projektil etwa senkrecht nach unten orientiert ist.
Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merk
male und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren An
sprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der
Zusammenfassung, aus nachstehender Beschreibung von in der Zeichnung
unter Beschränkung auf das Wesentliche abstrahiert, aber angenähert
maßstabsgerecht, skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispielen
zur erfindungsgemäßen Lösung. Es zeigt:
Fig. 1 ein an ein Bergeseil gefesseltes Sondenprojektil mit voll
kavitierender Spitzengeometrie beim Eindringen in die
Probenumgebung, aus der eine Fluid-Probe in eine Vakuum-
Flasche übernommen werden soll, zur Verdeutlichung der
Funktion mit noch nicht entriegelter Arretierung für den
Ventil- und Füllkanal-Kolben, teilweise in Axial-Längs
schnittdarstellung,
Fig. 2 das Sondenprojektil nach Fig. 1, geladen in das Führungsrohr
einer Beschleunigungseinrichtung vor seinem Abschuß,
Fig. 3 Beschleunigungseinrichtung montiert auf ein manuell verfahr
bares Transportgerät für Vorrats-Druckbehälter für das
Antriebsmedium zum Hineinschießen des Sondenprojektils
in die Probenumgebung,
Fig. 4 ein gegenüber Fig. 1 abgewandeltes Sondenprojektil für
gesteigerte Qualität der aufzunehmenden Fluid-Proben,
Fig. 5 ein gegenüber Fig. 1 und Fig. 4 abgewandeltes Sondenpro
jektil mit stirnseitiger Aufnahmeöffnung für festeres
Probenmaterial und
Fig. 6 eine gegenüber Fig. 2 abgewandelte Ausführung für die
Beschleunigungseinrichtung in der Umgebung der Lade-Stelle
für das abzuschießende Sondenprojektil.
Die erfindungsgemäße Probenentnahme-Einrichtung 11 weist als weit
gehend hohlen Probennehmer 12 ein Sondenprojektil 13 auf. In diesem
befindet sich bei der Ausführungsform nach Fig. 1 hinter einer mas
siven Spitze 14 ein evakuierter Aufnahmeraum 15. Dieser kann nach
dem Eindringen in die zu prüfende Umgebung aus jener über eine Öffnung
16, ggf. mit Gas- oder Flüssigkeits-Filter 45 in der Projektil-Wandung
17, gefüllt werden, wenn ein Ventil 18 den Übergang unmittelbar
oder über einen Füllkanal 19 freigibt. Wenn es sich bei der zu unter
suchenden Probe beispielsweise um Schlamm oder Grundwasser handelt,
kann das Ventil 18 einfach als Kolben 20 ausgebildet sein, der z. B.
über eine Betätigungseinrichtung 21 wie etwa ein elektromechanisch
angetriebenes Kraftelement (in der Zeichnung nicht berücksichtigt)
so weit verlagert wird, daß im Sondenprojektil 13 der Füllweg von
der Öffnung 16 zum Aufnahmeraum 15 freigegeben ist.
Wenn es sich bei der Probe 22 jedoch um aus dem Untergrund zu ent
nehmendes Fluid (Flüssigkeit oder Gas) handelt, dann trägt ein mit
einem Füllkanal 19 durchzogener Kolben 20 zweckmäßigerweise eine
hohle Anstichnadel 23. ln der Füll-Stellung des Kolbens 20 durchdringt
diese den elastischen Verschluß 24 einer in den Aufnahmeraum 15
eingesetzten Vakuum-Flasche 25, wie sie in der automatischen Analyse
technik etwa als Sepsis-Gläschen zur Aufnahme von Gasproben Einsatz
findet. Vom Vakuum wird dann durch den Kolben 20, nämlich über den
oben abgewinkelt verlaufenden und dann an die Eintritts-Öffnung
16 anschließenden Füllkanal 19, die Probe 22 aufgesogen, bis ein
Druckausgleich stattgefunden hat. Dann kann das Sondenprojektil
13 mittels eines an seinem Heck 26 etwa durch Einhängen eines Knotens
27 befestigten Bergeseiles 28, das auch der Begrenzung der Eindring
tiefe dienen kann, aus seinem Eindringkanal 29 wieder herausgezogen
werden. Den hat es beim Eindringen mit einer Spitze 14 ausgebildet,
deren Geometrie Kavitationserscheinungen im umgebenden Material
hervorruft. Dafür ist die Spitze 14 z. B. als spitzer Kegelstumpf
mit z. B. ebener Stirnfläche 30 ausgestattet, die vorzugsweise über
ein im Vergleich zum Durchmesser flaches zylindrisches Verschleißstück
31 vor den eigentlichen Kegelstumpf der Spitze 14 vorverlegt ist.
Wenn die Geometrie der Stirnfläche 30 eine geringe Unsymmetrie gegen
über der Projektil-Achse 32 gegeben wird, dann läßt sich dadurch
ein gezielt von der Geraden abweichender Verlauf des Eindringkanals
29 hervorrufen, um Proben beispielsweise im Untergrund unter Ver
kehrswegen, unter einem Gebäude oder unter einem Abwasserkanal auf
nehmen zu können, wo umgebungsbedingt die Probenentnahme-Einrichtung
11 nicht exakt vertikal über dem zu untersuchenden Volumen betrieben
werden kann. Je spitzwinkliger der Pyramidenstumpf gewählt wird,
desto rascher und tiefer dringt bei sonst gleichen Gegebenheiten
die Sonde 13 in den Untergrund ein. Eine vollkavitierende Spitze
14 ist aber auch dadurch noch realisierbar, daß vor dem langen spitz
winkligen Kegelstumpf eine ringförmige oder eine kurze stumpfwinklige
kegelförmige Stirnfläche 30 ausgebildet ist.
Da also das, unter Abwickeln des Bergeseiles 28 von einer stationären
Vorratsspule 33 auf einem Spulenträger 34, etwa einfach einem Papp
rohr, in die Probenumgebung 35 eingeschossene Sondenprojektil 13
im Kavitations-Eindringkanal 29 nicht festklemmt, läßt es sich auch
bei gebogenem Kanalverlauf einfach wieder herausziehen. Dann kann
das Projektil 13 durch Öffnen eines Schraub- oder Bajonett-Verschlus
ses 36 in seinem Mittenbereich getrennt und die aufgenommene Probe
aus dem dadurch geöffneten Aufnahmeraum 15 ausgeschüttet, bzw. die
mit der fluiden Probe 22 gefüllte Flasche 25 (nach Entfernung der
Anstichnadel 23 aus dem selbstschließenden Verschluß 24) für die
Verbringung ins Analyselabor herausgenommen werden.
Die Vorbereitung des Probennehmers 12 für einen neuen Einsatz be
steht im Falle einer Ausführungsform nach Fig. 1 darin, ein Kraft
element 37 für den Kolben 20 neu zu laden (beispielsweise eine Schrau
benfeder vor dem Projektil-Heck 26 durch Hineinschieben des Kolbens
20 zu spannen) und den Kolben 20 über eine Arretierung 38 festzulegen;
sowie gegebenenfalls den Aufnahmeraum 15 mit einer neuen Vakuum-
Flasche 25 zu bestücken und die beiden Teile des Projektils 13 am
Verschluß 36 wieder miteinander zu verbinden. Bei der Abschuß-Be
schleunigung in einem Führungsrohr (39 in Fig. 2) verlagert sich
die Trägermasse des Kolbens 20 geringfügig zum Heck 26 hin, wodurch
die Arretierung 38 gelöst wird, beispielsweise durch Überführen
einer Sperrkugel 40 über eine Hebefläche 41 aus einer Kolbenwand-Ein
buchtung 42 in einen Aufnahmeraum 43. Dadurch ist der Kolben 20
nun freigegeben, und er wird vom Kraftelement 37 nach vorne bewegt.
Dabei wird ein ggf. vom Zusammenbau vorhandener atmosphärischer
Druck im Bewegungsraum 44 vor dem Kolben 20 verdichtet, wodurch
die Vorwärtsbewegung des Kolbens 20 gebremst wird. Die kinetische
Auslegung ist so gewählt, daß die Anstichnadel 23 erst dann so tief
durch den Verschluß 24 eingedrungen ist, daß das abgewinkelte Ende
des Füllkanales 19 mit der Zutritts-Öffnung 16 fluchtet, wenn das
Sondenprojektil 13 beim Eindringen in die Probenumgebung 35 praktisch
zum Stillstand gekommen ist. Dadurch ist hinreichend sicherstell
bar, daß die Probe 22 erst aus der avisierten Eindringtiefe aufge
nommen wird. Bei einem unten näher erläuterten abgewandelten Aus
führungsbeispiel ist dagegen vorgesehen, die Proben-Aufnahme pro
grammgesteuert oder ferngesteuert zu vollziehen. Für das Einschießen
des Sondenprojektils 13 in die Probenumgebung 35 erfolgt die Pro
jektil-Beschleunigung beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 und Fig. 3
in einem Führungsrohr 39 mittels eines expandierbaren fluiden An
triebs-Mediums 46 wie etwa Druckluft. Dieses wird z. B. aus einem
Vorratsbehälter (47 in Fig. 3) in eine Ventilkammer 48 einströmen
gelassen, wo es zunächst die Andruckkraft eines Druckelementes 49
(gezeichnet als zylindrische Druckfeder) unterstützend den Ventil
körper 50 gegen seinen Sitz 51 andrückt, in den das Führungsrohr
39 rückwärtig mündet. Über eine Drosselverbindung 52 (realisierbar
als dünne Kanäle durch den Ventilkörper 50 oder einfach über dessen
Passung in der Ventilkammer 48) wird mit dem unter Druck stehenden
Antriebs-Medium 46 aus der Ventilkammer 48 eine dagegen sehr viel
größere Druckkammer 53 langsam gefüllt, die das Führungsrohr 39
umgibt. Beim Eintritt des komprimierten Antriebs-Mediums 46 in die
Ventilkammer 48 ist ein Verschluß 66 ausgebildet, der ein Nachliefern
vom Antriebs-Medium 46 unterbindet, sobald sich in der Druckkammer
43 der Überdruck zum Abheben des Ventilkörpers 50 von seinem Sitz
51 aufgebaut hat, um oszillierende Übergangszustände, durch weiteren
Druckaufbau in der Kammer 48 während Druckabbaus aus der Kammer
53 rückwärtig in das Beschleunigungs-Rohr 39 hinein, zu vermeiden.
Der Verschluß 66 kann einfach dadurch gebildet sein, daß der dem
Druckelement 49 entgegen verlagerte Ventilkörper 50, wie in Fig.
2 oben ersichtlich, den Zugang für das Antriebs-Medium 46 verschließt.
Nach hinreichendem Druckanstieg in der Kammer 53 gegen den Ventil
körper 50, dem Druckelement 49 gegenüber, hebt also der Ventilkörper
50 von seinem Sitz 51 ab und öffnet so einen Strömungsweg 54 von
der Druckkammer 53 in einen Expansionsraum 55 an der rückwärtigen
Rohröffnung 56, in der das Sondenprojektil 13 dichtend gehaltert
ist. Wegen des kleinen Querschnitts der Drosselverbindung 52 im
Vergleich zum dann freigegebenen Strömungsweg 54 findet während
Entspannens des Mediums aus der Druckkammer 53 auch hierüber kein
erneuter Druckaufbau zusätzlich zur Wirkung des Druckelementes 49
in der Ventilkammer 48 statt, so daß aus Sicherheitsgründen nur
das definierte Volumen aus der Druckkammer 53 zur Beschleunigung
des Sondenprojektils 13 führt. Aufgrund der druckrelevanten Quer
schnittsflächenVerhältnisse wird aus dem Expansionsraum 55 heraus
das Sondenprojektil 13 im Führungsrohr 39 nach vorne beschleunigt
und in die Probenumgebung 35 nach der Wirkungsweise eines Gasdruck
geschützes eingeschossen. Dabei spult sich das Bergeseil 28 und
gegebenenfalls ein zusätzliches Steuerkabel von der Vorratsspule 33
ab, deren Spulenträger 34 rohrseitig am Ventilkörper 50 gehaltert ist,
beispielsweise eingesetzt auf den Boden eines im Querschnitt topf
förmig den Expansionsraum 55 begrenzenden Ventilkörpers 50.
Wandungsdurchbrechungen 65 im Bereiche des abgangsseitigen Endes
des Beschleunigungs- und Führungsrohres 39 für das Sondenprojektil
13 dienen der Vermeidung eines zu starken Mündungsknalles beim Über
gang des Projektils 13 aus dem Rohr 39 in die Probenumgebung 35.
Zum Herausziehen des Projektils 13 aus dem Eindringkanal 29 der
Probenumgebung 35 und für eine Neu-Bestückung des Beschleunigungs-
und Führungs-Rohres 39 mit einem Probennehmer-Projektil 13 sowie
des Ventilkörpers 50 mit einer Bergeseil-Vorratsspule 33 wird ein
formschlüssig hinter der Ventilkammer 48 aufgesetzer Verschluß 57
abgenommen, etwa abgeschraubt oder abgeklappt, um durch Entnahme
des Ventilkörpers 50 und seines Druckelementes 49 die rückwärtige
Öffnung des Rohres 39 zum Nachladen freizulegen.
Die Beschleunigungseinrichtung 58 mit dem teilweise von der Druck
kammer 53 umgebenen Führungsrohr 39 ist zweckmäßigerweise an einem
manuell verfahrbaren Transportgerät 59 nach Art einer Sackkarre
montiert, das zugleich Träger für wenigstens einen Druckbehälter
60 für komprimierbares, vorzugsweise bereits unter Druck stehendes
Antriebs-Medium 46 ausgelegt ist. Dadurch kann die Probennahme auch
in für größere Fahrzeuge schwer oder gar nicht zugänglicher Umgebung,
wie etwa im Keller eines Lagergebäudes erfolgen. An der Einschußstelle
über der Probenumgebung 35 wird das Projektil-Führungsrohr 39 mit
seiner der Beschleunigungseinrichtung 58 gegenüberliegenden Austritts
öffnung 61, die von einer Berst-Schutzhaube 62 umgeben ist, über
dem Untergrund positioniert und eine Speisearmatur 63 zum Druckauf
bau in der Beschleunigungseinrichtung 58 geöffnet. Ein Sicherheits
schalter 67, etwa ausgelegt als Quersilber-Lagekontakt, gewährleistet,
daß die Speisearmatur 63 nur bei etwa vertikaler Orientierung des
Rohres 39 nach unten freigegeben werden kann.
Zum Herausziehen des in die Probenumgebung 35 so hineingeschossenen
Sondenprojektils 13 aus seinem Eindringkanal 29 kann das Transport
gerät 59 mit einer einfachen Handwinde 64 ausgestattet sein, die
beispielsweise über einen Gabeldorn (nicht gezeichnet) dafür einge
richtet ist, das vom Spulenträger 34 abgewickelte Bergeseil 28 zu
umgreifen und aufzuwickeln, bis das Heck des Sondenprojektils 13
in den Bereich der Schutzhaube 62 angehoben wurde und dort manuell
vom Bergeseil 28 gelöst werden kann.
Beim Ausführungsbeispiels des Sondenprojektils 13 nach Fig. 4 erfolgt
die Strömungsverbindung von den seitlichen Fluid-Eintrittsöffnungen
16 in die evakuierte Proben-Flasche 25 nicht in Abhängigkeit von
den beim Einschuß in die Probenumgebung 35 auftretenden, oft aber
nicht sehr genau vorherbestimmbaren Beschleunigungskraftverläufen,
sondern mit einer im Projektil 13 enthaltenen Betätigungseinrichtungen
68. Diese kann programmgesteuert oder über ein beispielsweise in
das Bergeseil 28 einbezogenes Steuerkabel 69 ausgelöst werden und
es handelt sich beispielsweise um einen Hubmagneten oder einen Spindel
motor zur axialen Verlagerung eines im Projektil 13 verschiebbaren
Halters 70 für die elastisch eingesetzte Flasche 25. Diese wird
z. B. erst dann, wenn das Projektil 13 nach dem Eindringen in die
Probenumgebung 35 zur Ruhe gekommen ist, von der Betätigungsein
richtung 68 gegen die elastische Kraft eines Rückstellkolbens 71
nach vorne geschoben, bis die über Füllkanäle 19 an die seitlichen
Aufnahme-Öffnungen 16 angeschlossene Anstichnadel 23 den Flaschen-Ver
schluß 24 durchquert. Wie in Fig. 4 skizziert weist dieser vorzugs
weise einen doppelten Abschluß mit dazwischen ausgebildeter eva
kuierter Vorkammer 72 auf, die zur Aufnahme der aus der Verbringungs
phase noch im Füllkanal 19 enthaltenen Substanzen dimensioniert
ist. Dadurch ist sichergestellt, daß bei der Strömungs-Freigabe
in die eigentliche Analyse-Flasche 25 hinein nur Fluide wie Boden
luft aus der nun erreichten Sondentiefe einströmen können, daß also
das Analyseergebnis auch nicht durch Restbestandteile aus den Füll
kanälen 19 verfälscht wird. Nach Abschalten der Betätigungseinrichtung
68 wird die Flasche 25 vom Kolben 71 wieder zurückgeschoben, so daß
die Kanal-Nadel 23 sich wieder aus dem selbstschließenden Flaschen-Ver
schluß 24 herausziehen kann und die Flasche 25 somit wieder hermetisch
verschlossen ist, ehe das Sondenprojektil 13 mittels des Bergeseiles
28 wieder an die Oberfläche gezogen wird.
Zur Aufnahme granulatförmiger oder sonstiger festerer Substanzen
aus der Probenumgebung 35 ist die Verbindung vom Aufnahmeraum 15
über Füllkanäle 19 zu seitlich orientierten Eintritts-Öffnungen
16 wegen mäßigen oder gar nicht vorhandenen Fluidenverhaltens weniger
bis gar nicht geeignet. In solchem Falle ist gemäß Beispielsdar
stellung der Fig. 5 ein erfindungsgemäßes Sondenprojektil 13 mit
einer stirnseitigen Eintrittsöffnungen 16′ in den Aufnahmeraum 15
vorgesehen, der sich hinter der die Öffnung 16′ ringschneidenförmig
umgebenden Projektil-Stirn 30′ wie dargestellt zunächst konisch
erweitert, um dann in den gestreckten hohlzylindrischen Aufnahme
raum überzugehen. Als Verschluß-Kolben 20′ kann eine massive aber
mit Sollbruchstellen ausgestattete Membrane vorgesehen sein, die
beispielsweise noch nicht beim Einschuß des Sondenprojektils 13
in Wasser, wohl aber beim Übertritt in festere Substanzen (also
am Gewässer-Grund) zerbricht. Der dann mittels der Ringschneiden-
Stirnfläche 30′ ausgestochene dünne Sediment-Kern wird erforderlichen
falls mittels einer koaxial im Aufnahmeraum 15 angeordneten und
auf die Eintrittsöffnung 16′ zu orientierten Verteil-Nadel 73 ausein
andergesprengt, damit die Einstich-Länge der aufgenommenen Probe
durch Materialverteilung in den breiteren Aufnahmeraum 15 in eine
Sonde dagegen reduzierter Länge übernommen werden kann.
Entgegen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist bei der Abwandlung
nach Fig. 6 der Spulenträger 34 für das Bergeseil 28 und gegebenen
falls ein damit vereinigtes oder separat dazu geführte Steuerkabel
69 nicht koaxial hinter dem Beschleunigungsrohr 39 und dem darin
geladenen Sondenprojektil 13 angeordnet, sondern dieses umgebend
in einem aufgeweiteten Ladebereich des Beschleunigungsrohres 39.
Das ermöglicht eine axial kürzer bauende Beschleunigungseinrichtung
58 mit Einsatz auch anderer Antriebsaggregate als der in Fig. 2
beschriebenen Gasdruck-Einrichtung. Insbesondere kann eine einfache
Art des Aufbaues eines Beschleunigungsdruckes hinter dem geladenen
Sondenprojektil 13 realisiert werden, wenn eine besondere Sperre
74, in Fig. 6 skizziert als radial formschlüssig in das Projektil
13 eingreifender Riegel, vorgesehen ist, die erst nach hinreichendem
Druckaufbau für die Beschleunigungs des Projektils 13 im Rohr 39
gezogen wird, um dadurch dann eine definierte Abschußgeschwindigkeit
zu erzielen.
Claims (18)
1. Probenentnahme-Einrichtung (11) mit einem in die Probenumgebung
(35) eintreibbaren hohlen Probennehmer (12),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Probennehmer als Sondenprojektil (13) ausgelegt ist,
das hinter einer massiven spitzwinklig-hohlkegelstumpfförmigen
Spitze (14) einen Proben-Aufnahmeraum (15) aufweist, der über
eine gegenüber dem Sonden-Abschuß verzögert freigebbare Öffnung
(16, 16′) für die Probenumgebung (35) zugänglich ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie mit einer vollkavitierenden Spitze (14) ausgestattet
ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß hinter der Spitze (14) seitlich eine gegebenenfalls mit einem
Fluid-Filter (45) ausstattbare Eintritts-Öffnung (16) vorgesehen
ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie mit einem Ventil-Kolben (20) für die Öffnung (16) aus
gestattet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (20) mit einer beim Abschuß des Sondenprojektils
(13) aus einem Beschleunigungs- und Führungs-Rohr (39) entriegeln
den Arretierung (38) ausgestattet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kolben (20) mit einem in eine Anstichnadel (23) für eine
Vakuum-Flasche (25) im Aufnahmeraum (15) mündenden Füllkanal
(19) ausgestattet ist.
7. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sondenprojektil (13) an ein Bergeseil (28) gefesselt
ist.
8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sondenprojektil (13) im Beschleunigungs- und Führungs-Rohr
(39) einer Beschleunigungseinrichtung (58) unter Einfluß eines
Druckausgleiches aus einer Druckkammer (53) hinter das Sonden
projektil (13) beschleunigbar ist.
9. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie mit einer Beschleunigungseinrichtung (58) für das Sonden
projektil (13) ausgestattet ist, das in einem Führungsrohr (39)
beschleunigbar ist, welches vor seinem Austrittsende mit seitlichen
Durchbrechungen (65) zum Abbau eines Mündungsknalles und mit
einer Schutzhaube (62) ausgestattet ist.
10. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie auf ein manuell verfahrbares Transportgerät (59) mon
tiert ist, das zugleich wenigstens einen Vorrats-Druckbehälter
(60) für ein Antriebs-Medium (46) und eine Winde (64) für ein
am Heck des Sondenprojektils (13) befestigte Bergeseil (28)
aufweist.
11. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Probenaufnahme-Öffnung (16′) innerhalb einer Kavitation
erzeugenden ringschneidenförmigen Stirnfläche (30′) vor einem
axial sich dahinter aufweitend anschließenden Aufnahmeraum (15)
für Feststoff-Proben (22) vorgesehen ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Öffnung (16′) mit einem aufbrechbaren Verschluß-Kolben
(20′) ausgestattet ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß hinter der Öffnung (16′) im Aufnahmeraum (15) eine Verteil-
Nadel (73) angeordnet ist.
14. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschleunigungseinrichtung (58) mit einer Sperre (74)
zum Freigeben der Beschleunigung des Sondenprojektils (13) erst
nach Aufbau eines Beschleunigungs-Druckes hinter dem Führungs-
Rohr (39) ausgestattet ist.
15. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Spulenträger (34) für ein Bergeseil (28) und gegebenen
falls für ein Steuerkabel (69) im aufgeweiteten Lade-Ende des
Führungs-Rohres (39) konzentrisch um das zu beschleunigende
Sondenprojektil (13) herum angeordnet ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine steuerbare Betätigungseinrichtung (68) für eine Relativ
bewegung zwischen einer Probenaufnahme-Flasche (25) und einer
an eine Fluid-Eintrittsöffnung (16) angeschlossenen Anstichnadel
(23) vorgesehen ist.
17. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vakuum-Flasche (25) mit Vakuum-Vorkammer (72) im Bereiche
ihres Verschlusses (24) vorgesehen ist.
18. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Sondenprojektil (13) zum Verbleib in der Probenumgebung
(35) als stationäre Dauermeßstelle ausgelegt ist.
Priority Applications (2)
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DE4024214A DE4024214A1 (de) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | Probenentnahme-einrichtung |
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