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Dokumentenidentifikation DE102005062896B3 21.06.2007
Titel Verfahren zur Entnahme von monolithischen Bodensäulen, insbesondere mit großem Volumen, sowie Lysimeter zur Durchführung des Verfahrens
Anmelder UFZ-Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle GmbH, 04318 Leipzig, DE;
UGT Umwelt-Geräte-Technik GmbH, 15374 Müncheberg, DE
Erfinder Meißner, Ralph, Prof. Dr., 39615 Seehausen, DE;
Rupp, Holger, Dr., 39615 Seehausen, DE;
Seyfarth, Manfred, Dr.-Ing., 15566 Schöneiche, DE;
Friedrich, Hartmut, 15374 Müncheberg, DE
Vertreter Anwaltskanzlei Gulde Hengelhaupt Ziebig & Schneider, 10179 Berlin
DE-Anmeldedatum 27.12.2005
DE-Aktenzeichen 102005062896
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 21.06.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.06.2007
IPC-Hauptklasse G01N 1/04(2006.01)A, F, I, 20051227, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01N 1/10(2006.01)A, L, I, 20051227, B, H, DE   G01N 33/24(2006.01)A, L, I, 20051227, B, H, DE   E02D 1/04(2006.01)A, L, I, 20051227, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entnahme von monolithischen Bodensäulen, bei dem die Kontur der monolithischen Bodensäule in den gewachsenen Bodenbereich eingefräst wird und dabei ein die monolithische Bodensäule aufnehmendes Lysimetergefäß mit seiner dem Bodenbereich zugewandten Fräseinheit die Endkontur der monolithischen Bodensäule schneidet, wobei nach dem Erreichen der Entnahmetiefe der monolithischen Bodensäule durch das Lysimetergefäß und damit vor der Entnahme der monolithischen Bodensäule eine Trennung der monolithisch gewonnenen Bodensäule vom umgebenden Bodenbereich des Gewinnstandortes vorgenommen wird.
Es ist vorgesehen, dass beim Erreichen der Entnahmetiefe der monolithischen Bodensäule (4) ein schmaler Schlitz (18) in die monolithische Bodensäule (4) eingeschnitten wird, derart, dass Scherlamellen (16) oder dergleichen radial und lagestabil geführt werden, wobei sich an das Einschneiden des schmalen Schlitzes (18) vorzugsweise durch Umkehr der Drehrichtung der Fräsmanschette (6) der Fräseinheit (5) mechanisch ein vollständiges Einschneiden der Scherlamellen (16) oder dergleichen in die monolithische Bodensäule (4) anschließt, durch das die monolithische Bodensäule (4) vom gewachsenen Bodenbereich des Gewinnstandortes abgetrennt wird.
Die Erfidnung betrifft weiterhin ein Lysimeter zur Entnahme von monolithischen Bodensäulen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entnahme von monolithischen Bodensäulen, insbesondere mit großem Volumen, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genanten Merkmalen, sowie ein Lysimeter zur Durchführung des Verfahrens mit den im Oberbegriff des Anspruchs 6 genannten Merkmalen.

Um insbesondere physikalische, physikalisch-chemische und/oder chemisch-biologische Untersuchungen des gewachsenen Erdbodens vorzunehmen, ist es allgemein bekannt, dem Erdboden Bodenproben zu entnehmen und einem Untersuchungsgefäß zuzuführen. Dabei werden nicht nur bei der landwirtschaftlichen Bodenprobeentnahme, sondern auch bei der geologischen Bodenprobeentnahme oftmals Bodenproben per Hand durch manuelles Eintreiben von Schlagstöcken in den Erdboden entnommen, was nicht ausschließt, dass auch größere Geräte zur Entnahme von Bodenproben eingesetzt werden, die von Traktoren aus bedient werden. Ausgehend davon, dass die zur Anwendung kommenden Einrichtungen auf der Basis von Schneckenbohrern oder aber von Vibrations- bzw. Schlagantrieben arbeiten, sind diese jedoch stets mit dem Nachteil behaftet, dass sie nur begrenzt eingesetzt werden können und dass sie hohe physikalische Belastungen darstellen und darüber hinaus auch Traktoren bzw. andere Mechanisierungsmittel zu ihrer Betätigung benötigen.

Werden jedoch zur Untersuchung des Wasser- und Stoffhaushaltes größere Bodenproben benötigt, was auch dann erforderlich ist, wenn in der organischen und anorganischen Umweltanalyse beispielsweise Probleme der Identifizierung und Quantifizierung in der Ökophase zu untersuchen sind, um das Verhalten und das Weg-Zeitverhalten einer Substanz im Boden zu analsieren, so werden die Schlagstöcke sowie die auf der Basis von Schneckenbohrern oder aber von Vibrations- bzw. Schlagantrieben arbeitenden Einrichtungen den Anforderungen nicht mehr gerecht. Daher ist es auch bereits bekannt, zur Entnahme eines Bodenmonolithen mit einem relativ großen Volumen aus dem gewachsenen Bodenbereich und zur nachfolgenden Untersuchung in einem Untersuchungsgefäß Lysimeter einzusetzen. Diese bestehen im Wesentlichen aus einem zylindrischen Gefäß, das durch eine Bodenplatte nach Aufnahme des Bodenmonolithen verschlossen wird, nachdem es zuvor zur Aufnahme des Bodenmonolithen beispielsweise mit Hilfe eines Baggers in den Boden gepresst und anschließend zwecks Verschließung durch die Bodenplatte freigegraben wurde.

So ist beispielsweise nach der DE 100 48 089 C2 ein Lysimeter bekannt, das ebenfalls ein zylindrisches Gefäß besitzt. Dabei wird zwecks Entnahme eines Bodenmonolithen aus dem gewachsenen Bodenbereich das Lysimetergefäß mittels einer Stütztraverse exakt lotrecht zur Bodenfläche ausgerichtet und mittels einer Lysimeterführung bis zur vollständigen Entnahmetiefe in dieser Ausrichtung fixiert. Bodenseitig besitzt das Lysimetergefäß eine Fräseinheit, die aus einer mit Bodenmeißeln versehenen Fräsmanschette besteht, die das Gefäß konzentrisch umschließt und die Kontur des zu gewinnenden Bodenmonolithen vorschneidet, so dass das nachrückende Lysimetergefäß die Endkontur des Bodenmonolithen ausbildet, der beim Erreichen der Entnahmetiefe das Gefäß vollständig ausfüllt. Bei dieser Ausbildung des Lysimeters befindet sich am unteren Ende des Lysimetergefäßes neben der. Fräsmanschette mit seinen Bodenmeißeln ein Antrieb, der aus einem Hydraulikmotor bestehen kann, wobei die frei sich um das Lysimetergefäß drehende Fräsmanschette eine umlaufende Verzahnung besitzt, in die der Antrieb eingreift. Wird bei diesem Lysimeter die Fräsmanschette gedreht, so schneiden sich die Bodenmeißel in den gewachsenen Bodenbereich ein und ziehen über eine Ausfräsung das Lysimetergefäß mit in den Boden. Mittels einer Lysimeterschneide wird der so vorgeschnittene Bodenmonolith in seine Endkontur geschnitten und vollflächig vom Lysimetergefäß aufgenommen. Zur Unterstützung der antreibenden Kraft ist bei diesem Lysimeter weiterhin eine Drückvorrichtung vorgesehen, die auf der Basis eines Hydraulikantriebes arbeitet und zu der eine axiale Krafteinleitung in das Lysimetergefäß gehört.

Soll nach dem Erreichen. der vorgegebenen Entnahmetiefe das Lysimetergefäß aus der Entnahmestelle gehoben und der Lysimeterstation zugeführt werden, so erfolgt zuvor eine Abtrennung des Bodenmonolithen vom gewachsenen Bodenbereich auch hier durch eine Bodenplatte. Um diese Abtrennung zu ermöglichen, ist es jedoch erforderlich, dass das Lysimetergefäß zumindest auf einer Seite freigegraben wird, damit die Bodenplatte unter das Lysimetergefäß geschoben werden kann. Dabei ist zum Freigraben beispielsweise ein Bagger erforderlich. Das Schieben der Bodenplatte unter Berücksichtigung des Freigrabens des Lysimetergefäßes ist jedoch mit einem großen Aufwand verbunden und daher auch kostenintensiv und darüber hinaus besonders mit einem Pressvorgang des Bodenmonolithen durch die Bodenplatte verbunden. Das aber bedeutet, dass durch den durch die Bodenplatte ausgeübten Druck das Gefüge des Bodenmonolithen zumindest in seinem unteren Bereich gestört wird, da beispielsweise das natürlich gewachsene Porensystem durch den ausgeübten Druck deformiert und verschlossen wird. Das aber führt gleichzeitig dazu, dass auch die Untersuchungen mit diesen Lysimetern gestört werden und keine der Realität entsprechenden Untersuchungsergebnisse erzielbar sind.

In der US 1,301,395 wird eine Bohrvorrichtung mit einer Bodenentnahmeeinrichtung für einen Bodenkern offenbart. Die Trennung der Bodenprobe erfolgt hierbei durch Lamellen, die auf dem Schneidring angeordnet sind. Beim Rückwärtsdrehen des Bohrmeißels werden die Lamellen durch Stifte ausgeschwenkt. Da die Drehmomente gerade zu Anfang des Lamelleneingriffs am größten sind, liegt der entscheidende Nachteil dieser Lösung in der unsicheren Fixierung der Meißel im Boden. Rutschen die Meißel, dann kommen die Lamellen nicht in Eingriff und der Bodenkern kann somit nicht wie vorgesehen vom Standort abgeschnitten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entnahme von monolithischen Bodensäulen, insbesondere mit großem Volumen anzugeben, ferner ein Lysimeter zur Durchführung des Verfahrens. Die Entnahme von monolithischen Bodensäulen soll mit verringertem Aufwand und damit Kosten reduzierend zu der Realität entsprechenden Untersuchungsergebnissen führen, indem bei der Abtrennung der monolithischen Bodensäule vom gewachsenen Bodenbereich das Gefüge der monolithischen Bodensäule auch in ihrem unteren Bereich, beispielsweise durch Vermeidung des Verschließens der Bodenkapillaren, und damit auch die Untersuchungen an der monolithischen Bodensäule nicht gestört werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Entnahme von monolithischen Bodensäulen, insbesondere mit großem Volumen, mit den in dem Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass beim Erreichen der Entnahmetiefe der monolithischen Bodensäule durch Scherlamellen ein schmaler Schlitz in die monolithische Bodensäule eingeschnitten wird, derart dass die Scherlamellen radial und lagestabil geführt werden, wobei sich an das Einschneiden des schmalen Schlitzes durch Umkehr der Drehrichtung der Fräsmanschette der Fräseinheit mechanisch ein vollständiges Einschneiden der Scherlamellen in die monolithische Bodensäule anschließt, durch das die monolithische Bodensäule vom gewachsenen Bodenbereich des Gewinnstandortes abgetrennt wird, wird erreicht, dass mit verringertem Aufwand und somit auch Kosten reduzierend der Realität entsprechende Untersuchungsergebnisse erzielt werden. Das besonders deshalb, weil nunmehr bei der Abtrennung der monolithischen Bodensäule vom gewachsenen Bodenbereich das Gefüge der monolithischen Bodensäule auch in ihrem unteren Bereich, beispielsweise durch Vermeidung des Verschließens der Bodenkapillaren nicht gestört wird.

Im Verlauf der Bodenentnahme fahren die Scherlamellen beim Einfräsen des Lysimetergefäßes in verriegelter Position mit in die Entnahmegrube ein, werden nach dem Erreichen der Entnahmetiefe des Lysimetergefäßes entriegelt und schneiden anschließend unter Federkraft stehend in die monolithische Bodensäule den der radialen und lagestabilen Führung der Scherlamellen dienenden schmalen Schlitz in die monolithische Bodensäule ein.

Durch das mechanisch vollständige Einschneiden der Scherlamellen durch Umkehr der Drehrichtung der Fräsmanschette der Fräseinheit des Lysimetergefäßes wird im Wesentlichen ein vollständiges Verschließen des Basalbereiches des Lysimeters vorgenommen, wobei sich an das Verschließen des Basalbereiches des Lysimeters ein Herausheben der monolithischen Bodensäule mit dem Lysimetergefäß aus der Entnahmegrube anschließt.

Nach dem Herausheben der monolithischen Bodensäule aus der Entnahmegrube wird diese zusammen mit dem Lysimetergefäß der Lysimeterstation zugeführt, in dem durch Messeinrichtungen, auch unter Anwendung beispielsweise von Sensoren, eine Datenermittlung über den Wasser- und Stoffhaushalt vorgenommen wird. Dabei wird die Datenermittlung über den Wasser- und Stoffhaushalt der vom gewachsenen Bodenbereich des Gewinnstandortes abgetrennten monolithischen Bodensäule gegebenenfalls auch unter Zuführung eines den Umwelteinflüssen entsprechenden Wasservolumens vorgenommen.

Zur Durchführung des Verfahrens zur Entnahme von monolithischen Bodensäulen, insbesondere mit großem Volumen, wird ein Lysimeter verwendet bei dem das die monolithische Bodensäule aufnehmende Lysimetergefäß mit seiner dem Boden zugewandten Fräseinheit, die im Wesentlichen aus einer frei um das Gefäß drehbar angeordneten, eine umlaufende Verzahnung besitzende, durch einen Antrieb betätigbare Fräsmanschette mit dem Bodenbereich zugewandten, radial angeordneten Bodenmeißeln besteht, Scherlamellen besitzt, die schwenkbar gelagert an der unteren Stirnseite der Fräsmanschette im Bereich der Bodenmeißel angeordnet sind und beim Erreichen der Entnahmetiefe der monolithischen Bodensäule zur Durchführung einer Schwenkbewegung in die monolithische Bodensäule hinein, zumindest einen schmalen Schlitz vornehmend, betätigbar sind.

Damit beim Schneiden der Endkontur der monolithischen Bodensäule durch die Fräseinheit am Lysimetergefäß die Scherlamellen keinen störenden Einfluss ausüben und gleichzeitig geschützt sind, sind diese zweckmäßigerweise am inneren Umfang des Kreises der Fräsmanschette angeordnet, auf dem die Bodenmeißel montiert sind. Dabei sind die Scherlamellen, die sichelförmig ausgebildet und gleichmäßig verteilt auf den Umfang der Fräsmanschette angeordnet sind, gleichzeitig während des Einfräsens des Lysimetergefäßes in den gewachsenen Bodenbereich des Gewinnstandortes arretiert.

Damit beim Erreichen der Entnahmetiefe der monolithischen Bodensäule durch die Scherlamellen ein schmaler Schlitz in die monolithische Bodensäule eingeschnitten wird, stehen die Scherlamellen unter der Kraft von Federkörpern, durch die die Scherlamellen nach Aufhebung der Arretierung in die monolithische Bodensäule hinein schwenkbar sind, wobei das Einschwenken der Scherlamellen durch Zugkräfte der Federkörper erfolgt.

Bei dem Lysimeter sind die Scherlamellen jeweils an einer Anformung der Fräsmanschette schwenkbar gelagert angeordnet, wobei in die Anformung auch die Bodenmeißel integriert sind und die Scherlamellen jeweils über eine Welle mit einer schwenkbaren Lasche verbunden sind, mit der der jeweilige an der Fräsmanschette angelenkte Federkörper in Wirkverbindung steht. Dabei sind die Federkörper synchron betätigbar beziehungsweise freigebbar und stehen zu ihrer synchronen Betätigung beziehungsweise Freigabe ihrer gespeicherten Kraft und damit zur Aufhebung ihrer Arretierung mit einer am äußeren Umfang der Fräsmanschette geführten Kette mittelbar in Wirkverbindung, die ebenfalls durch den der Fräsmanschette zugeordneten Antrieb betätigbar ist. Ausgehend von der Zuordnung der Kette ist diese vorzugsweise in Anformungen des Lysimetergefäßes geführt, die am äußeren Umfang des Gefäßes vorgesehen und dabei in Richtung der Fräsmanschette verlaufend angeordnet sind.

Um nach dem Einschneiden eines schmalen Schlitzes in die monolithische Bodensäule durch die unter Einwirkung der Kraft der Federkörper stehenden Scherlamellen mechanisch ein vollständiges Einschneiden der Scherlamellen in den Bodenkörper zu ermöglichen, ist die Fräsmanschette durch den ihr zugeordneten Antrieb in ihrer Drehrichtung umkehrbar. Bei dieser Um- kehr der Drehrichtung arbeiten sich die lagestabil geführten Scherlamellen unter Nutzung des Drehmomentes der Fräsmanschette weiter in die monolithische Bodensäule ein, so dass eine vollständige Trennung der monolithischen Bodensäule vom gewachsenen Bodenbereich erfolgt. Ist die vollständige Trennung vollzogen, so ist auch die Umkehr der Drehrichtung der Fräsmanschette beendet, wobei nach Beendigung dieser Umkehr der Basalbereich des Lysimeters zumindest teilweise durch die Scherlamellen verschlossen ist, so dass ein Ausbrechen des Bodens im unteren Bereich der monolithischen Bodensäule verhindert wird.

Durch das Lysimeter und das Verfahren zur Entnahme der monolithischen Bodensäule werden nicht nur Vorteile am Monolithen selber erzielt, sondern auch am Entnahmestandort ergibt sich durch den Einsatz leichterer Technik und den Wegfall einer aufzubaggernden Entnahmegrube eine extrem geringe Beeinträchtigung der Umwelt. Somit ist insbesondere auch bei Ökosystemen, beispielsweise Naturschutzreservaten, Biosphärenreservaten oder dergleichen, die Entnahme einer monolithischen Bodensäule ohne wesentlichen Eingriff in die Ökosysteme möglich. Insbesondere durch den Wegfall von Bodenaushub am Gewinnungsstandort der Bodensäule wird das vorhandene Ökosystem nicht beeinträchtigt. Das nach Entnahme des Lysimeters mit der monolithischen Bodensäule entstandene Sackloch kann bevorzugt gleichzeitig für die Aufstellung einer mobilen Lysimeter-Containerstation verwendet werden.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen des Verfahrens uns des Lysimeters ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Lysimeter wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Lysimeters zur Entnahme von monolithischen Bodensäulen:

2 bis 5 Positionen von Scherlamellen, die der Fräsmanschette des Lysimetergefäßes nach 1 zugeordnet sind;

6 eine perspektivische Ansicht des Lysimeters nach 1 in ihrem unteren Bereich nach dem Herausheben aus einer Entnahmegrube und

7 die abgescherte monolithische Bodensäule innerhalb des Lysimetergefäßes nach 1 und 6.

Wie die 1 zeigt, wird durch eine Stütztraverse 1 das Lysimetergefäß 2 lotrecht zur Bodenfläche ausgerichtet. Damit durch das Gefäß 2 kontinuierlich die Kontur der durch das Gefäß 2 aufzunehmenden monolithischen Bodensäule 4 (7) durch Fräsen in den gewachsenen Bodenbereich des Gewinnstandortes eingebracht werden kann, besitzt dieses auf seiner dem Bodenbereich zugewandten Seite eine Fräseinheit 5, die aus einer frei um das Gefäß 2 drehbar angeordneten Fräsmanschette 6 besteht, die axial verlaufend angeordnete, dem Bodenbereich zugewandte Bodenmeißel 7 besitzt. Dabei sind die Bodenmeißel 7 in Anformungen 8 der Fräsmanschette 6 integriert. Zur Betätigung der Fräsmanschette 6 dient ein Antrieb 9, der ein Hydraulikmotor sein kann und über ein Zahnrad 10 mit einer umlaufenden Verzahnung 11 der Fräsmanschette 6 in Wirkverbindung steht. Um die antreibende Kraft beim Einbringen des Lysimetergefäßes 2 in den gewachsenen Bodenbereich zu unterstützen, ist dem Stützrahmen 1 des Lysimeters eine Druckvorrichtung 12 zugeordnet, die aus einem hydraulischen Antrieb 13 und aus einem die Kraft auf das Gefäß 2 übertragenden Gestänge 14 besteht, das am äußeren Umfang des Lysimetergefäßes 2 auf dieses einwirkt.

Damit nach dem Einbringen des Lysimetergefäßes 2 in den gewachsenen Bodenbereich zwecks Entnahme der durch das Gefäß 2 aufgenommenen monolithischen Bodensäule 4 diese vom umgebenden Bodenbereich des Gewinnstandortes getrennt werden kann, Ohne dass dabei das Gefüge der monolithischen Bodensäule 4gestört wird, also auch die Bodenkapillaren nicht verschlossen werden, sind an der unteren Stirnseite 15 der Fräsmanschette 6 sichelförmig ausgebildete, gleichmäßig verteilt angeordnete Scherlamellen 16 angeordnet, die schwenkbar gelagert im Bereich der Bodenmeißel 7 angeordnet sind und beim Erreichen der Entnahmetiefe der monolithischen Bodensäule 4 eine Schwenkbewegung in die monolithische Bodensäule 4 hinein zum Abschluss des Schneidens der Endkontur der monolithischen Bodensäule 4 ausführen.

Um diese Schwenkbewegung der Scherlamellen 16 zu ermöglichen, stehen diese unter der Kraft von Federkörpern 17, wobei Zugfedern zur Anwendung kommen, durch die die Scherlamellen 16 aus der in 2 gezeigten Position nach Lösung ihrer Arretierung in die monolithische Bodensäule 4 hinein durch Freigabe der in den Federkörpern 17 gespeicherten Kraft schwenkbar sind und dabei einen schmalen Schlitz 18 (3) in die monolithische Bodensäule 4 einschneiden, derart, dass sie durch diesen schmalen Schlitz 18 radial und lagestabil geführt werden. Wie 1 in Verbindung mit 6 zeigt, sind die Scherlamellen 16 schwenkbar gelagert an den Anformungen 8 angeordnet, in die auch die Bodenmeißel 7 integriert sind. Dabei sind die Scherlamellen 16 jeweils über eine Welle 19 mit einer schwenkbar angeordneten Lasche 20 verbunden, mit der der jeweilige Federkörper 17 in Wirkverbindung steht, der andererseits an der Fräsmanschette 6 befestigt ist. Ausgehend davon, dass die Scherlamellen 16 zum Schneiden des schmalen Schlitzes 18 in die monolithische Bodensäule 4 synchron zu betätigen sind, ist auch die in den Federkörpern 17 gespeicherte Kraft synchron freigebbar. Um dieses zu erreichen, um also auch die Arretierung der Federkörper 17 synchron aufzuheben, stehen diese mit einer am äußeren Umfang der Fräsmanschette 6 geführten Kette 21 in Wirkverbindung. Diese ist ebenfalls der Fräsmanschette 6 zugeordneten Antrieb 9 betätigbar und in Anformungen 22 am äußeren Umfang des Lysimetergefäßes 2 geführt.

Ist durch die Scherlamellen 16 der schmale Schlitz 18 in die monolithische Bodensäule 4 geschnitten, werden also auch die Scherlamellen 16 radial und lagestabil innerhalb des schmalen Schlitzes 18 geführt, so erfolgt eine Umkehr der Drehrichtung der Fräsmanschette 6 durch den ihr zugeordneten Antrieb 9. Diese Umkehr der Drehrichtung führt dazu, dass sich die Scherlamellen 16 weiter in die monolithische Bodensäule 4 einschneiden (4), bis schließlich nach Beendigung der Umkehr der Drehrichtung der Fräsmanschette 6 eine vollständige Trennung der monolithischen Bodensäule 4 vom gewachsenen Bodenbereich des Gewinnstandortes vollzogen ist (5). Das vollständige Trennen der monolithischen Bodensäule 4 vom gewachsenen Bodenbereich des Gewinnstandortes ist gleichzeitig damit verbunden, dass der Basalbereich des Lysimeters zumindest teilweise durch die Scherlamellen 16 verschlossen wird (7). Damit wird ein Austreten des Bodens im unteren Bereich der monolithischen Bodensäule 4 beim Herausheben des Lysimetergefäßes 2 aus der Entnahmegrube verhindert. Wird das Lysimetergefäß 2 gemeinsam mit der monolithischen Bodensäule 4 aus der Entnahmegrube herausgehoben, so erfolgt eine Übergabe an eine nicht weiter dargestellte Lysimeterstation, in der durch Messeinrichtungen, so auch durch Sensoren, eine Datenermittlung über den Wasser- und Stoffhaushalt vorgenommen wird, die nunmehr auch unter Zuführung eines den Umwelteinflüssen entsprechenden Wasservolumens zu mit der Realität übereinstimmenden Ergebnissen führt.


Anspruch[de]
Verfahren zur Entnahme von monolithischen Bodensäulen (4), bei dem die Kontur der monolithischen Bodensäule (4) in den gewachsenen Bodenbereich eingebracht wird und dabei ein die monolithische Bodensäule (4) aufnehmendes Lysimetergefäß (2) eines Lysimeters mit seiner dem Bodenbereich zugewandten Fräseinheit (5) die Endkontur der monolithischen Bodensäule (4) schneidet, wobei nach dem Erreichen der Entnahmetiefe des Lysimeters und damit vor der Entnahme der monolithischen Bodensäule (4) eine Trennung der monolithisch gewonnenen Bodensäule (4) vom umgebenden Bodenbereich des Gewinnstandortes vorgenommen wird, wobei für die Trennung Scherlamellen (16) vorhanden sind, die sich beim Einfräsen des Lysimetergefäßes (2) in einer Parkposition befinden, wobei

die Scherlamellen (16) beim Einfräsen des Lysimetergefäßes (2) in der Parkposition verriegelt sind, wobei nach dem Erreichen der Entnahmetiefe des Lysimetergefäßes (2) die Scherlamellen (16) entriegelt werden und ein schmaler Schlitz (18) in die monolithische Bodensäule (4) eingeschnitten wird, derart, dass die Scherlamellen (16) radial und lagestabil geführt werden, wobei

die Scherlamellen (16) anschließend unter Federkraft stehend, radial und lagestabil geführt, den schmalen Schlitz (18) weiter in die monolithische Bodensäule (4) einschneiden,

und wobei sich an das Einschneiden des schmalen Schlitzes (18) durch Umkehr der Drehrichtung der Fräsmanschette (6) der Fräseinheit (5) mechanisch ein vollständiges Einschneiden der Scherlamellen (16) in die monolithische Bodensäule (4) anschließt, durch das die monolithische Bodensäule (4) vom gewachsenen Bodenbereich des Gewinnstandortes abgetrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei durch das mechanisch vollständige Einschneiden der Scherlamellen (16) in die monolithische Bodensäule (4) durch Umkehr der Drehrichtung der Fräsmanschette (6) der Fräseinheit (5) des Lysimetergefäßes (2) im Wesentlichen ein vollständiges Verschließen des Basalbereiches des Lysimeters vorgenommen wird, wobei sich an das Verschließen des Basalbereiches ein Herausheben der monolithischen Bodensäule (4) mit dem Gefäß (2) aus der Entnahmegrube anschließt. Verfahren nach Anspruch 2, wobei nach dem Herausheben der monolithischen Bodensäule (4) aus der Entnahmegrube diese gemeinsam mit dem Lysimetergefäß (2) der Lysimeterstation zugeführt wird, in dem durch Messeinrichtungen, auch unter Anwendung beispielsweise von Sensoren, eine Datenermittlung über den Wasser- und Stoffhaushalt vorgenommen wird. Lysimeter zur Entnahme von monolithischen Bodensäulen (4), mit einem die monolithische Bodensäule (4) aufnehmenden Lysimetergefäß (2) und mit einer dem Boden zugewandten Fräseinheit (5), die im Wesentlichen aus einer frei um das Lysimetergefäß (2) drehbar angeordneten Fräsmanschette (6) besteht, die eine umlaufende Verzahnung (11) für den Eingriff eines Antriebes (9) und dem Bodenbereich zugewandte, axial verlaufend angeordnete Bodenmeißel (7) sowie Scherlamellen (16) enthält, wobei für die Scherlamellen (16) eine Parkposition, die während des Einfräsens des Lysimetergefäßes (2) eingenommen wird, vorhanden ist, wobei

die Scherlamellen (16) an der unteren Stirnseite (15) der Fräsmanschette (6) angeordnet sind, wobei für die Parkposition der Scherlamellen (16) eine Arretierung vorhanden ist, wobei

die Scherlamellen (16) schwenkbar, zur Durchführung einer Bewegung in die monolithische Bodensäule (4) hinein, gelagert sind, wobei

die Scherlamellen (16) nach Aufhebung der Arretierung unter der Kraft von Federkörpern (17) stehen, durch die die Scherlamellen (16) in die monolithische Bodensäule (4) hinein, einen schmalen Schlitz (18) bildend, schwenkbar sind, und wobei

die Fräsmanschette (6), nachdem die Scherlamellen (16) unter Einwirkung der Kraft der Federkörper (17) einen schmalen Schlitz (18) in die monolithische Bodensäule (4) geschnitten haben, durch den der Fräsmanschette (6) zugeordneten Antrieb (9) in ihrer Drehrichtung umkehrbar ist, wodurch ein vollständiges Einschneiden der Scherlamellen (16) in die monolithische Bodensäule (4) und deren Trennung vom gewachsenen Bodenbereich ermöglicht ist.
Lysimeter nach Anspruch 4, wobei die Scherlamellen (16) am inneren Umfang des Kreises der Fräsmanschette (6) angeordnet sind, auf dem die Bodenmeißel (7) angeordnet sind. Lysimeter nach Anspruch 5, wobei die Scherlamellen (16) sichelförmig ausgebildet sind und gleichmäßig verteilt auf den Umfang der Fräsmanschette (6) angeordnet sind. Lysimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Scherlamellen (16) jeweils an einer Anformung (8) der Fräsmanschette (6) schwenkbar gelagert angeordnet sind, wobei in die Anformung (8) auch die Bodenmeißel (7) integriert sind und die Scherlamellen (16) jeweils über eine Welle (19) mit einer schwenkbaren Lasche (20) verbunden sind, mit der der jeweilige an der Fräsmanschette (6) angelenkte Federkörper (17) in Wirkverbindung steht. Lysimeter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Federkörper (17) synchron betätigbar beziehungsweise freigebbar sind und zu ihrer synchronen Betätigung beziehungsweise Freigabe ihrer gespeicherten Kraft und damit zur Aufhebung ihrer Arretierung mit einer am äußeren Umfang der Fräsmanschette (6) geführten Kette (21) mittelbar in Wirkverbindung stehen, die ebenfalls durch den der Fräsmanschette (6) zugeordneten Antrieb (9) betätigbar ist. Lysimeter nach Anspruch 8, wobei die Kette (21) in Anformungen (22) des Lysimetergefäßes (2) geführt ist, die am äußeren Umfang des Gefäßes (2) vorgesehen sind und dabei in Richtung der Fräsmanschette (6) verlaufend angeordnet sind.






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