NL1010178C2 - Sondeerinrichting en werkwijze voor het bedienen daarvan. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Sondeerinrichting en werkwijze voor het bedienen daarvan.

De uitvinding heeft betrekking op een sondeerinrichting volgens de aanhef van conclusie 1.

Een dergelijke sondeerinrichting is bekend uit SU-A-476 357. De hierin beschreven sondeerinrichting omvat een 5 sondeerstang met een conusvormige meetkop bestemd voor het bepalen van bodemeigenschappen op verschillende diepten. De sondeerstang wordt hierbij stapsgewijs (discontinu) in een bodem gedrukt. De inrichting omvat een eerste klemorgaan dat rechtstreeks in verbinding staat met twee zuigers van een 10 hydraulisch systeem. De zuigers worden voor elke neergaande slag indirect bediend middels een tandwiel-heugeloverbren-ging. Het eerste klemorgaan is uitgevoerd met twee kantel-lichamen die de sondeerstang bij een neergaande beweging van het eerste klemorgaan vastklemmen en bij een opgaande bewe-15 ging loslaten. De inrichting omvat verder een tweede klemorgaan dat is uitgevoerd met twee kantellichamen die de sondeerstang bij een neergaande beweging van de sondeerstang automatisch loslaten en bij een eventuele opgaande beweging van de sondeerstang vastklemmen. Het tweede klemorgaan is 20 vast met een frame verbonden. Het tandwiel omvat een uitgesneden deel van circa een kwart cirkel. Het hydraulische systeem staat onder veerspanning. Vlak voor het einde van de neergaande slag van de zuigers komt het uitgesneden deel in het tandwiel tegenover de heugel te liggen. Hierdoor krijgen 25 de zuigers de vrijheid om onder veerspanning een opgaande slag uit te voeren, waarbij het eerste klemorgaan automatisch in een open stand komt te staan. Tegelijkertijd voorkomt het vast opgestelde tweede klemorgaan dat de sondeerstang ongewenst terug naar boven kan lopen. Vervolgens is de 30 sondeerinrichting gereed voor een volgende indrukbeweging.

Nadelig bij deze bekende sondeerinrichting is dat deze slechts in staat is om discontinue sondeermetingen uit te voeren. De indrukbeweging van de sondeerstang in de bodem 1010178 - 2 - wordt steeds onderbroken zodra de zuigers hun laagste punt bereikt hebben en eerst een opgaande slag dienen uit te voeren voordat de indrukbeweging weer vervolgd kan worden. Het telkens wachten totdat de zuigers hun bovenste punt weer 5 bereiken is een verkwisting van kostbare arbeidstijd. Be- langrijker nog is dat tijdens elke onderbreking van de sondeermeting de bodem ter plaatse van de sondeerstang de tijd krijgt om zich te gaan zetten. Als gevolg van dissipa-tie-effecten en het opbouwen van wrijvingsweerstand gaan 10 telkens de meetgegevens van een dunne grondlaag verloren.

Verder is de bekende sondeerinrichting complex van opbouw.

Opgemerkt wordt dat door de jaren heen een aantal constructies zijn ontworpen voor het uitvoeren van een continue neergaande indrukbeweging van een sondeerstang met 15 een sondeerinrichting. Tot op heden is echter geen enkele bevredigende oplossing gevonden.

De uitvinding heeft tot doel de bovengenoemde nadelen te ondervangen, en in het bijzonder een eenvoudig te bedienen sondeerinrichting te verschaffen waarmee zowel continue 20 als discontinue sondeermetingen kunnen worden uitgevoerd.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt door een sondeerinrichting volgens conclusie 1. Volgens de uitvinding omvat de sondeerinrichting eerste en tweede klemorganen die afzonderlijk bedienbaar zijn tussen een gesloten stand 25 waarin een sondeerstang wordt vastgeklemd en een open stand waarin een sondeerstang wordt vrijgelaten. Voor het eerste klemorgaan zijn eerste aandrijfmiddelen voorzien, terwijl voor het tweede klemorgaan tweede aandrijfmiddelen zijn voorzien. Zowel de eerste als de tweede aandrijfmiddelen 30 zijn in staat om de bijbehorende klemorganen op- en neergaande slagbewegingen te laten uitvoeren. De klemorganen en de aandrijfmiddelen zijn aangesloten op stuurmiddelen. De stuurmiddelen kunnen de klemorganen alternerend vast doen klemmen en los doen laten, en middels aansturing van de 35 bijbehorende aandrijfmiddelen op- en neergaande slagen laten uitvoeren. Doordat beide klemorganen afzonderlijk aanstuur-baar op- en neer kunnen bewegen en voor wat betreft de klemfunctie afzonderlijk aanstuurbaar zijn, is de sondeerin- 1010178 - 3 - richting met voordeel multi-functioneel inzetbaar. In het bijzonder kunnen volgens de uitvinding betrouwbare continue sondeermetingen worden uitgevoerd. Dit zal hieronder nader worden toegelicht. De sondeerinrichting volgens de uitvin-5 ding is geschikt om via een frame af te steunen op de grond, maar kan met voordeel ook op elk willekeurig sondeervoertuig worden gemonteerd, bijvoorbeeld een rupsvoertuig. Naast het continu sonderen kan de inrichting verder worden toegepast voor het uitvoeren van discontinue sondeermetingen, het 10 nemen van grondmonsters en het uitvoeren van boringen. De sondeerinrichting is tevens geschikt voor het uitvoeren van sondeermetingen onder water, bijvoorbeeld op de zeebodem, mits uitgerust met een speciale onderwateraandrijfunit.

Voorkeursuitvoeringsvormen van de sondeerinrichting 15 zijn vastgelegd in conclusies 2-9.

Een werkwijze voor het uitvoeren van een continue sondeermeting volgens de uitvinding is vastgelegd in conclusie 10. De uitvinding is hierbij gebaseerd op een overneem-principe. Als het eerste klemorgaan in geklemde stand een 2 0 neergaande slag beëindigt, in welke slag een door de eerste klemorganen vastgeklemde sondeerstang in een bodem wordt gedrukt, nemen de tweede klemorganen de indrukbeweging van de sondeerstang over door eveneens in geklemde stand een neergaande slag uit te voeren. Tegelijk met deze laatste 25 stap voeren de eerste klemorganen in ongeklemde stand een opgaande slag uit. Hierdoor resulteert een continue indruk-snelheid van de sondeerstang. De continue sondeermeting brengt grote voordelen met zich meer voor wat betreft de kwaliteit en kwantiteit van de sondeermetingen. Doordat het 30 sonderen nu continu kan worden uitgevoerd kan een aanzienlijke tijdsbesparing worden bereikt. Bij een continue in-druksnelheid van 2 cm per seconde, een dagelijks te meten indrukdiepte van 200-250 m. en 50 werkweken per jaar, kan 100 uur per jaar worden bespaard. Dit brengt een aanzien-35 lijke kostenbesparing met zich mee. Voor wat betreft de kwaliteit van de meting is in de praktijk gebleken dat aanzienlijk betere resultaten worden verkregen. Met voordeel zijn geen dissipatie-effecten of opgebouwde wrijvingsweer- 1010178 - 4 - standen op de meetresultaten terug te vinden. Hierdoor kan nauwkeuriger gemeten worden en kunnen de bodemeigenschappen over de gehele indrukdiepte zonder onderbreking bepaald worden.

5 De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin:

Fig. 1 een schematisch vooraanzicht is van een uitvoeringsvorm van een sondeerinrichting volgens de uitvinding;

Fig. 2 een aanzicht is in doorsnede over de lijn II-II 10 in fig. 1;

Fig. 3a, b, c en d vier respectieve stappen weergeven van een continue sondeermeting met een sondeerinrichting volgens fig. l;

Fig. 4 een achteraanzicht is van een sondeerinrichting 15 voor een continu sondeerproces met een electrische conus; en

Fig. 5 een vooraanzicht is van een sondeerinrichting voor een discontinu sondeerproces met een mechanische conus.

De in fig. 1 weergegeven sondeerinrichting omvat twee naast elkaar opgestelde hardverchroomde zuigerstangen 1. De 20 zuigerstangen 1 staan verticaal en zijn met de onderzijde aan een onderbrugstuk 2 bevestigd. Het onderbrugstuk 2 is verbonden met de vaste wereld, zoals schematisch is weergegeven. De vaste wereld kan bijvoorbeeld het subframe van een rupsvoertuig zijn. De inrichting omvat verder twee cilinder-25 koppen 3 die over de kopse einden van de zuigstangen 1 op en neer kunnen bewegen. De cilinderkoppen 3 zijn met hun ondereinden met elkaar verbonden door een bovenbrugstuk 4. Hierdoor ontstaat als het ware de vorm van een rugbydoel met twee omhoogstekende palen. De cilinderkoppen 3 kunnen een 30 op- en neergaande slagbeweging over de zuigerstangen 1 uitvoeren en vormen eerste aandrijfmiddelen. De beide zuigerstangen 1 zijn langer dan voor deze slag noodzakelijk is. Op het verlengde deel van de zuigerstangen 1 bevinden zich twee cilinderhulsen 5. De zuigerstangen 1 strekken zich uit 35 door de gehele cilinderhulsen 5. De beide cilinderhulsen 5 zijn met elkaar verbonden door een middenbrugstuk 6 dat overeenkomstig het bovenbrugstuk 4 is uitgevoerd. De cilinderhulsen 5 kunnen een op- en neergaande slagbeweging over 1010178 - 5 - de zuigerstangen 1 uitvoeren en vormen tweede aandrijfmiddelen. De cilinderkoppen 3 en de cilinderhulsen 5 worden voor hun op- en neergaande slagbewegingen hydraulisch aangestuurd via stuurmiddelen (niet getoond). Met voordeel zijn vier 5 eindschakelaars gemonteerd die de op- en neergaande slagen van de cilinderkoppen 3 respectievelijk de cilinderhulsen 5 over de zuigerstangen 1 begrenzen. De constructie met de twee naast elkaar opgestelde zuigerstangen 1 is stevig, stabiel en betrouwbaar.

10 In fig. 2 is te zien dat het middenbrugstuk 6 in het midden voorzien is van een doorlopend gat. In dit gat is een blok 7 met daarin een bijvoorbeeld V-vormige uitsparing gemonteerd. Aan de achterzijde van het middenbrugstuk 6 is een hydraulische cilinder 8 bevestigd. Op het kopse einde 15 van een zuigerstang van deze hydraulische cilinder 8 is een klemblok 9 met een gekartelde schaalvormige uitsparing gemonteerd. De blokken 7 en 9 vormen tezamen een hydraulisch bedienbaar klemorgaan. Het klemorgaan is geschikt voor het klemmen van stangen of buizen met verschillende diameters, 20 bijvoorbeeld 36 en 56 mm. Om over te schakelen van 36 mm naar 56 mm dient een vulplaat 12 verwijderd te worden. Dit kan op eenvoudige wijze gedaan worden, bijvoorbeeld door een niet getoonde bout los te draaien, waardoor het mogelijk is de vulplaat 12 naar boven toe achter het klemblok 7 weg te 25 trekken. Het bovenbrugstuk 4 omvat eveneens een hydraulisch bedienbaar klemorgaan overeenkomstig het middenbrugstuk 6.

Doordat beide aandrijfmiddelen en beide klemorganen hydraulisch bedienbaar zijn kunnen de stuurmiddelen met voordeel eenvoudig worden uitgevoerd.

30 De sondeer inrichting in fig.1 is bestemd voor het in een bodem drukken van een sondeerstang, in de figuur aangeduid met 10, voor het bepalen van bodemeigenschappen op verschillende diepten. Op bekende wijze is de sondeerstang 10 hiertoe uitgevoerd met een meetsonde. De meetgegevens 35 kunnen electronisch of mechanisch worden geregistreerd en toegevoerd aan een verwerkingseenheid. De sondeerstang 10 is in het bijzonder opgebouwd uit meerdere met elkaar te verbinden buisdelen. De buisdelen dienen hierbij tijdens een 1010178 - 6 - voortgaand indrukproces bijvoorbeeld met een schroefverbinding met elkaar te worden verbonden. Een groot voordeel hierbij is de open structuur tussen de twee boven gelegen cilinderkoppen 3. Dit vergroot de toegankelijkheid door een 5 bediener.

De sondeerinrichting zoals weergegeven in fig. 1 omvat verder een afschraapklem 15 die bestaat uit twee hydraulische cilinders met schaalvormige blokken op zuigerstangen van de cilinders. De blokken worden tegen de sondeerstang 10 10 gedrukt en zijn in het bijzonder vervaardigd van een zeer slijtvaste kunststof. Tijdens een sondeermeting ondersteunen de blokken de sondeerstang 10. Tijdens het weer uit de grond trekken van de sondeerstang 10 wordt de stang door de blokken van de afschraapklem 15 schoongeschraapt.

15 Met veel voordeel wordt de hierboven beschreven son deerinrichting gebruikt voor het uitvoeren van een continue sondeermeting. Daartoe dienen de aandrijfmiddelen en de klemorganen volgens een vast patroon te worden bediend. Dit voordelige continue sondeerproces zal nader worden toege-20 licht aan de hand van fig. 3a, b, c en d.

In fig. 3a maakte het bovenbrugstuk 4 met eerste klem-orgaan in geklemde stand door een geschikte aandrijving van de cilinderkoppen 3 een neergaande slag, aangeduid met pijl 20. Hierdoor wordt de sondeerstang 10 naar beneden gedrukt. 25 Tegelijkertijd maakt het middenbrugstuk 6 met tweede klem-orgaan in ongeklemde stand door een geschikte aandrijving van de cilinderhulsen 5 een opgaande slag, aangeduid met pijl 21. Vlak voordat de neergaande slag van het bovenbrugstuk 4 zijn diepste punt bereikt wordt ook het middenbrug-30 stuk 6 in een neergaande beweging gebracht. Vervolgens wordt de klemkracht geleidelijk overgebracht van het eerste naar het tweede klemorgaan. Nadat dit voltooid is klemt het tweede klemorgaan de sondeerstang 10 vast en zet de door het eerste klemorgaan geïnitieerde indrukbeweging voort. Dit is 3 5 aangeduid met pijl 22 in fig. 3b en 3c. Het eerste klemor gaan in het bovenbrugstuk 4 staat in een ongeklemde stand en het bovenbrugstuk 4 maakt in deze ongeklemde stand een opgaande beweging. Dit is aangeduid met pijl 23 in fig. 3b 1010178 - 7 - en 3c. Vlak voordat de neergaande slag van het middenbrug-stuk 6 zijn diepste punt bereikt wordt het bovenbrugstuk 4 door een overeenkomstige bediening van de cilinderkoppen 3 weer naar beneden bewogen. De klemkracht wordt geleidelijk 5 overgebracht van het tweede naar het eerste klemorgaan.

Nadat dit voltooid is klemt het eerste klemorgaan de son-deerstang 10 vast en zet de indrukbeweging voort. Dit is aangeduid met pijl 24 in fig. 3d. Hierna herhaalt de cyclus zich van voren af aan. Door een juiste aansturing van de 10 klemorganen en aandrijfmiddelen, zoals hierboven aan de hand van fig. 3 beschreven, ontstaat een soort van overneemprin-cipe, waarmee het mogelijk is de sondeerstang met in hoofdzaak continue snelheid in een bodem te drukken.

De indrukdiepte van de sondeerstang kan op diverse 15 wijzen worden geregistreerd. Te denken valt aan een met een pulsgever gekoppeld wiel, welk wiel door middel van bijvoorbeeld een veer of een luchtcilinder tegen de sondeerstang wordt gedrukt. Het aantal omwentelingen van het pulsgever-wiel is maatgevend voor de indrukdiepte van de sondeerstang.

2 0 Terwijl het in een bodem drukken van een uit meerdere buisdelen opgebouwde sondeerstang continu plaats kan vinden, vindt het uit de grond trekken van de sondeerstang in principe discontinu plaats. Het trekken van de sondeerstang vindt plaats met een grotere snelheid, bijvoorbeeld 16 cm 2 5 per seconde, tegenover 2 cm per seconde bij indrukken. Bij een dergelijke hoge uittreksnelheid zou een continue opwaartse beweging van de sondeerstang niet genoeg tijd laten voor het uit elkaar schroeven van de diverse buisdelen. Het uit de grond trekken van de sondeerstangdelen kan als volgt 30 worden uitgevoerd: het middenbrugstuk 6 blijft tijdens het trekken in de bovenste stand staan; het eerste klemorgaan in het bovenbrugstuk 4 gaat dicht; 35 - het tweede klemorgaan in het middenbrugstuk 6 gaat open ; het bovenbrugstuk 4 gaat in geklemde stand omhoog en trekt de sondeerstang 10 uit de grond; 1010178 - 8 - het bovenbrugstuk 4 stopt op het einde van de slag; het tweede klemorgaan in het middenbrugstuk 6 gaat dicht; het eerste klemorgaan in het bovenbrugstuk 4 gaat open; 5 - het bovenbrugstuk 4 gaat in ongeklemde stand naar bene den; de cyclus herhaalt zich van voor af aan.

Volgens een belangrijk kenmerk van de uitvinding zijn de aandrijfmiddelen van de cilinderkoppen 40 respectievelijk 10 de cilinderhulsen 41 evenals de afmetingen daarvan zodanig uitgevoerd, of zijn begrenzingsmiddelen op zodanige plaatsen aangebracht, dat het eerste klemorgaan 42 in het bovenbrugstuk 43 een slag kan maken die vele malen groter is dan de slag die het tweede klemorgaan 44 in het middenbrugstuk 45 15 kan maken. Dit is aangegeven in fig. 4 waarbij de bovenste slagpijl 4 6 meer dan vier keer groter is dan de onderste slagpijl 47, bijvoorbeeld 800 respectievelijk 200 mm. Hierdoor is de toegankelijkheid van de sondeerstang 48 tijdens een sondeermeting groot, en kunnen met voordeel eenvoudig 20 nieuwe buisdelen worden opgeschroefd.

In fig. 4 is verder te zien dat zich door een uitsparing in de sondeerstang 48 een meetkabel 49 uitstrekt. Dit maakt de in fig. 4 getoonde sondeerinrichting geschikt voor electrisch sonderen. De sondeerstang 48 is hiertoe uitge-25 voerd met een electrische meetconus. De buisdelen die op de reeds weergegeven sondeerstang 48 dienen te worden geschroefd zijn als voorbereiding reeds over de meetkabel 49 geschoven en kunnen zijdelings van de sondeerinrichting zijn opgeslagen.

30 De sondeerinrichting volgens de uitvinding is door zijn constructie multifunctioneel. Naast de hierboven beschreven voordelige werkwijze voor het uitvoeren van continue son-deermetingen is het ook mogelijk om een discontinue sondeermeting uit te voeren. Bij een discontinue sondeermeting 35 worden bijvoorbeeld de cilinderhulsen niet bediend en blijft het tweede klemorgaan vast op zijn plaats. Door aandrijving van de cilinderkoppen in combinatie met een geschikte alternerende bediening van de eerste en tweede klemorganen kan 1010178 - 9 - een sondeerstang stapsgewijs in een bodem worden gedrukt. Dit is weergegeven in fig. 5. Het middenbrugstuk 50 is hierbij in zijn onderste stand gefixeerd. In het eerste klemorgaan van het bovenbrugstuk 51 is een sondeerstang met 5 een mechanische conus 52 aan zijn ondereinde en een hydraulisch of electrisch meetlichaam 53 aan zijn boveneinde vastgeklemd. Slechts het bovenbrugstuk 51 voert middels bediening van de cilinderkoppen 54 op- en neergaande slagen uit van bijvoorbeeld 1 m, aangeduid met pijl 55. Na elke 10 neergaande slag wordt het bovenbrugstuk 51 eerst in zijn bovenste stand geplaatst, waarna een nieuw buisdeel kan worden opgeschroefd. Vervolgens kan weer een sondeermeting over een beperkte indrukdiepte worden uitgevoerd.

Aldus is volgens de uitvinding een multifunctionele 15 sondeerinrichting verschaft waarmee het in het bijzonder mogelijk is om continue sondeermetingen uit te voeren volgens een overpaksysteem met twee voor wat betreft het klemmen bedienbare en op- en neer beweegbare klemorganen.

1010178

Claims (10)

1. Sondeerinrichting voor het in een bodem drukken van een sondeerstang voor het bepalen van bodemeigenschappen op verschillende diepten, omvattende: een sondeerstang bestemd om in een bodem te worden ge-5 drukt; eerste en tweede klemorganen voor het alternerend vast-klemmen van de sondeerstang; eerste aandrijfmiddelen voor het op- en neer bewegen van het eerste klemorgaan in langsrichting van de sondeer-10 stang; met het kenmerk, dat de eerste en tweede klemorganen afzonderlijk be-dienbaar zijn tussen een open en een gesloten stand; tweede aandrijfmiddelen zijn voorzien voor het op- en 15 neer bewegen van het tweede klemorgaan in langsrichting van de sondeerstang; en stuurmiddelen zijn voorzien die zijn aangesloten op de klemorganen en aandrijfmiddelen voor het alternerend vast laten klemmen, los doen laten en het op- en neergaande 20 slagen laten maken van de respectieve klemorganen.

2. Sondeerinrichting volgens conclusie 1, waarbij begren-zingsmiddelen zijn voorzien met een zodanige positie dat de eerste aandrijfmiddelen het eerste klemorgaan een slag 25 kunnen laten maken die groter is dan een slag die de tweede aandrijfmiddelen het tweede klemorgaan kunnen laten maken.

3. Sondeerinrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de aandrijfmiddelen hydraulisch bediende 30 zuiger-cilinder-systemen zijn, waarmee de klemorganen verbonden zijn.

4. Sondeerinrichting volgens conclusie 3, waarbij de eerste en tweede aandrijfmiddelen ten minste een gemeen- 35 schappelijke zuigerstang (1) omvatten met daaroverheen beweegbare cilinderdelen (3, 5). 1010178 - 11 -

5. Sondeerinrichting volgens conclusie 4, waarbij de eerste en tweede aandrijfmiddelen twee naast elkaar opgestelde gemeenschappelijke zuigerstangen (1) omvatten, waar-overheen de respectieve cilinderdelen (3, 5) bewegen, en 5 brugstukken (4, 6) zijn aangebracht tussen de respectieve cilinderdelen (3, 5), met welke brugstukken (4, 6) de kle- morganen zijn verbonden.

6. Sondeerinrichting volgens conclusie 4 of 5, waarbij de 10 eerste aandrij fmiddelen een over een kops einde van de zuigerstang (1) beweegbare cilinderkop (3) omvatten, en de tweede aandrijfmiddelen een over een middendeel van de zuigerstang (1) beweegbare cilinderhuls (5) omvatten.

7. Sondeerinrichting volgens een van de voorgaande conclu sies, waarbij de klemorganen hydraulisch bedienbaar zijn.

8. Sondeerinrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de klemorganen instelbaar zijn voor wat be- 20 treft de diameter van de sondeerstang.

9. Sondeerinrichting volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de stuurmiddelen zijn ingericht om het eerste klemorgaan in gesloten stand een neergaande slag te laten 25 uitvoeren, en om vlak voordat deze neergaande slag eindigt het tweede klemorgaan in gesloten stand een neergaande slag te laten uitvoeren, waardoor een indrukbeweging van een sondeerstang in een bodem met een in hoofdzaak continue indruksnelheid plaatsvindt. 30

10. Werkwijze voor het in een bodem drukken van een sondeerstang met een sondeerinrichting volgens een van de conclusies 1-9, waarbij een sondeercyclus de volgende stappen omvat: 35. het eerste klemorgaan wordt in een geklemde stand en het tweede klemorgaan wordt in een ongeklemde stand gebracht; het eerste klemorgaan maakt in geklemde stand een neer- 1010178 - 12 - gaande slag; het tweede klemorgaan maakt in ongeklemde stand een opgaande slag; vlak voor het einde van de neergaande slag van het 5 eerste klemorgaan wordt het tweede klemorgaan naar beneden bewogen; het tweede klemorgaan wordt in een geklemde stand en het eerste klemorgaan wordt in een ongeklemde stand gebracht; 10. het tweede klemorgaan maakt in geklemde stand een neer gaande slag; het eerste klemorgaan maakt in ongeklemde stand een opgaande slag; vlak voor het einde van de neergaande slag van het 15 tweede klemorgaan wordt het eerste klemorgaan naar beneden bewogen; de cyclus herhaalt zich van voren af aan. 1010178