Устройство для отбора проб
SAMPLING DEVICE

Предлагаемое изобретение относится к устройствам отбора донных грунтов и может быть использовано в экологических исследованиях для сбора донных отложений любой консистенции по вертикали грунта, ненарушенной структуры слоев в проточных и непроточных водоемах.
Известно аналогичное устройство для отбора проб содержащий корпус, поршень с уплотнительными кольцами, рукоятку и нанесенную на верхнюю часть штока измерительную шкалу, корпус, выполненный в форме цилиндрического стакана из инструментальной стали с коническим профилем наружной стенки, сужающейся сверху вниз, обладающей зубчатой режущей кромкой, заточенной по типу продольной пилы, двумя металлическими трубками длиной 1,5 м, соединяющимися между собой и корпусом резьбовыми соединениями и уплотнительными кольцами, воротком и уплотнительной манжетой, расположенными в торцевой части на одной из металлических трубок, двумя частями штока, соединяющимися между собой и поршнем резьбовыми соединениями с уплотнительными кольцами, причем шток установлен внутри трубки (смотри полезную модель RU 156138 МПК G01N 1/10, опубликованную 2015.10.27).
Недостаток аналога состоит в том, что во время извлечения образца грунта под грунтоприемным стаканом возникает разрежение, которое нарушает естественную структуру грунта - отсасывает влагу, растягивает образец, часто вытягивает образец из стакана до окончания извлечения устройства, уменьшая процент выхода образцов при их отборе. Кроме того, при извлечении устройства из скважины на преодоление усилия, вызванного разрежением, затрачивается дополнительная мощность.
Известно аналогичное ручное устройство для взятия нескольких проб ненарушенной структуры и постоянного объема по глубине почвы содержащее, пробоотборный стакан, закрепленный на полой штанге с рукояткой, и поршень со штоком внутри штанги, снабжено указателем заглубления в почву пробоотборного стакана и кондуктором, выполненным в виде пластины, переходящей в воронку с отверстием, охватывающей скважину, а шток поршня -держателем в верхней части и клапаном для перекрытия в крайнем верхнем положении штока поперечного сечения полости штанги со стороны пробоотборного стакана, который снаружи выполнен бочкообразным, имеющим между круглыми торцовыми сечениями (смотри авторское свидетельство СССР №1328719 МПК G01N 1/04, опубликованное 07.08.1987, Бюллетень №29).
Недостаток аналога состоит в том, что во время извлечения образца грунта под грунтоприемным стаканом возникает разрежение, которое нарушает естественную структуру грунта - отсасывает влагу, растягивает образец, часто вытягивает образец из стакана до окончания извлечения устройства, уменьшая процент выхода образцов при их отборе. Кроме того, при извлечении устройства из скважины на преодоление усилия, вызванного разрежением, затрачивается дополнительная мощность.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков, является устройство для отбора образцов грунта, включающее штангу, цилиндрический грунтоприемный стакан с крышкой и шток с поршнем, причем грунтоприемный стакан содержит на своей наружной поверхности закрепленную полую трубку с заглушкой в виде троса (смотри авторское свидетельство СССР №421906 МПК G01N 1/04, опубликованное 30.03.1974 бюллетень №12 - принято за прототип).
Недостаток прототипа состоит в том, что в случае если грунтоприемный стакан выполнен длиной 600-800 мм, трубка, размещенная на его наружной поверхности, не позволяет совершать вращательные движения необходимые для заглубления грунтоприемного стакана.
Техническая задача состоит в том, чтобы исключить полую трубку с заглушкой с наружной поверхности стакана с сохранением ее функции.
Технический результат - возможность осуществлять вращательные движения стакана, необходимые для его заглубления.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для отбора проб, содержащем сообщающуюся с атмосферой полую трубку с заглушкой, полую штангу, закрепленную на крышке грунтоприемного цилиндрического стакана, внутри которого расположен поршень, особенность состоит в том, что в крышке грунтоприемного стакана выполнено отверстие, соосное с отверстием в поршне, который закреплен на полой трубке, верхняя часть которой снабжена наружной резьбой и размещена в полой штанге, снабженной вертлюгом с внутренней резьбой, взаимодействующей с наружной резьбой полой трубки, причем верх полой трубки снабжен внутренней резьбой, ниже которой размещено отверстие или отверстия, а заглушка выполнена в виде стержня с утолщением на одном конце, резьбой на другом и поперечным отверстием, в котором расположена рукоятка.
Дополнительно изобретение характеризуется тем, что диаметр утолщения стержня равен наружному диаметру нижнего торца полой трубки, причем утолщение содержит конусные поверхности, обращенные в противоположных направлениях.
Изобретение поясняется чертежами.
Фиг. 1 - изображена нижняя часть устройства.
Фиг. 2 - хомут вертлюга.
Фиг. 3 - изображена верхняя часть устройства.
На чертежах изображено следующее. Полая штанга 1, снабженная для удобства ручками 2, закрепленная на крышке 3 грунтоприемного цилиндрического стакана 4, нижний край 5 которого выполнен конусным и снабжен зубцами 6. Поршень 7 имеет уплотнения 8 и снабжен отверстием 9, которое выполнено соосно с отверстием 10 в крышке 3. Уплотнения 8 удерживаются на поршне 7 дисками 11, (винты крепления дисков 11 к поршню 7 не показаны). На верхнем диске 11 закреплено резиновое уплотнение 12, имеющее выемку 13 над отверстием 9. Поршень 7 закреплен на полой трубке 14, верхняя часть которой снабжена резьбой 15 и размещается в полой штанге 1. На торце полой штанги установлен вертлюг 16. В нижней части вертлюга 16 выполнена кольцевая проточка и в верхней части полой штанги выполнена аналогичная проточка. Хомут 17 состоит из двух частей, каждая из которых имеет кольцевые выступы 18, входящие в кольцевые проточки вертлюга 16 и полой штанги 1. Части хомута 17 скрепляются винтами (не показаны), размещаемыми в отверстиях 19. Для удобства вращения вертлюг 16 снабжен рукоятками 20. Внутри вертлюга 16 выполнена резьба, взаимодействующая с резьбой 15 полой трубки 14. Конструкция крепления вертлюга 16 к полой штанге 1 может быть другой. Размещенная в нижней части полой трубки 14, заглушка 21 с двумя конусными поверхностями наружной 22 и внутренней 23, выполнена за одно целое с стержнем 24, диаметр которого меньше внутреннего диаметра полой трубки 14. Между стержнем 24 и полой трубкой 14 выполнен зазор 25. Верхняя часть стержня 24 выполнена с резьбой и поперечным отверстием, в котором размещена рукоятка 26. Верхняя часть полой трубки 14 снабжена рукояткой 27 и внутренней резьбой, ниже которой выполнены отверстия 28.
Работа устройства
Вращением вертлюга 16 подтягиваем полую трубку 14 вверх, пока поршень 7 не соприкоснется с крышкой 3. При этом следим, чтобы отверстия 9 и 10 совпали. Затягиваем вертлюг 16. Воздух из стакана 4 будет выходить через отверстия 9 и 10. Стакан 4 врезают в грунт до упора. Ослабляем вертлюг 16. Используя рукоятку 27, поворачиваем полую трубку 14 так, чтобы прокладка 12 разместилась под отверстием 10. И снова затягиваем вертлюг 16. Это позволяет не допустить воздух под поршень 7 при извлечении устройства. После этого, удерживая рукоятку 27, начинаем вращать рукоятку 26. Стержень 24 опускается. Заглушка 21, размещенная на конце стержня 24 откроет отверстие полой трубки 14. Повернув грузоподъемный цилиндрический стакан 4, отрывают образец грунта от забоя. Так как отверстие полой трубки открыто, то при подъеме грузоподъемного стакана 4 в месте отрыва образца грунта не возникает вакуум. Атмосферный воздух легко проникает в место, отрыва образца грунта, через отверстия 28, в зазор 25 между внутренним диаметром полой трубки 14 и стержнем 24 и далее в открытый торец полой трубки 14. Все устройство извлекают из забоя. Удерживаем все устройство за ручки 2, вращаем вертлюг в направлении выдавливания образца грунта. Сделав, заранее определенное количество оборотов вертлюга 16 выдавливаем, например, 5 сантиметров грунта. Отделяем образец. Вращаем вертлюг и выдавливаем следующие 5 сантиметров грунта. Отделяем образец. И так далее.
Возвращаем детали устройства в начальное положение, когда отверстия 9 и 10 совпадают, а поршень 7 притянут к крышке 3.. Конусная поверхность 23 заглушки 21 облегчает центровку заглушки относительно отверстия полой трубки 14 при подъеме стержня 24.
Устройство готово для работы.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, относится к устройствам отбора донных грунтов и может быть использовано в экологических исследованиях для сбора донных отложений любой консистенции по вертикали грунта, ненарушенной структуры слоев в проточных и непроточных водоемах,
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
Преимущество изобретения состоит в том, что отсутствие наружной трубки на наружной поверхности длинного грунтоприемного цилиндрического стакана позволяет его вращать в забое.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».