БУР ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ПОДПОЧВЕННОГО ВОЗДУХА

БУР ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ПОДПОЧВЕННОГО ВОЗДУХА
Предлагаемая полезная модель относится к измерению концентрации различных газов в  подпочвенном воздухе. Предлагаемая полезная модель может применяться при геологических изысканиях, экологических исследованиях или для мониторинга подземных газопроводов с целью обнаружения и оценки интенсивности утечки газа без вскрытия газопроводов.
Известен насос для забора проб подпочвенного воздуха по патенту на полезную модель №121369, выполненный в виде ручного бура, состоящий из цилиндрического корпуса с рукоятками в верхней части, а нижняя часть заглушена и на ней укреплен конический бур в виде архимедова винта. В нижней части цилиндрического корпуса имеются отверстия, а внутри корпуса находится поршень, насаженный на полый шток. Таким образом, корпус является всасывающим насосом. На свободный конец полого штока надет гибкий шланг. Длина насоса несколько превышает максимальную глубину, с которой предполагается отбирать пробу подпочвенного воздуха. Такое устройство позволяет отбирать пробы подпочвенного воздуха со вполне определенной глубины. Для этого за рукоятки насос вращают до погружения на нужную глубину, затем гибкий шланг пережимают и поршень за шток вытягивают вверх, но не за пределы корпуса, и удерживают его в поднятом положении до тех пор, пока давление внутри корпуса не сравняется с атмосферным и атмосферное давление не перестанет вдавливать поршень обратно в корпус. После этого свободный конец гибкого шланга присоединяют к пробосборнику, а поршень вжимают внутрь насоса, заполняя таким образом пробосборник отобранной пробой подпочвенного воздуха. Для отбора пробы подпочвенного воздуха с более глубокого уровня насос снова вращают для погружения на следующий уровень и все операции повторяют.
Однако насос для забора проб подпочвенного воздуха имеет ограниченную область применения - не позволяет отбирать пробы с глубины более полутора метров по чисто эргономическим соображениям и неприменим в плотных грунтах. При погружении корпуса насоса в грунт последний не извлекается на поверхность, а уплотняется вокруг корпуса насоса. Если пористость грунта мала, то объем уплотненного грунта оказывается слишком велик и не позволяет сформировать в грунте скважину достаточного (равного наружному диаметру корпуса насоса) диаметра. В результате этого при входе в плотные грунты, например, тяжелые глины, корпус насоса упирается в уплотненный грунт, что ограничивает глубину отбора проб.
Известен также ложковый бур по авт. свид. СССр класс 5а, 30 №72 115 от 5 сентября 1940г. (прототип), состоящий из отрезка трубы, несущего скобу под штанги и имеющего режущую часть из двух лопастей, соединенных одними концами св внутренней поверхностью трубы и сходящимися вторыми концами к оси трубы для закрепления на них бурового наконечника. Ложковый бур предназначен для  бурения небольших скважин, когда применение буровых станков нерентабельно.
Целью предлагаемой полезной модели является получение возможности увеличения глубины отбора с уменьшением зависимости глубины отбора от плотности грунта.
Указанная цель достигается тем, что в качестве бура применяется ложковый бур модифицированной конструкции, в центре которого проходит трубка пробозаборника подпочвенного воздуха, выполняющая одновременно роль бурового наконечника.
Технический эффект, достигаемый применением предлагаемой полезной модели, заключается в том, что стенки скважины уплотняются при проходке и не осыпаются при вертикальном перемещении ложки вверх и вниз.
0
Указанный технический результат обеспечивается конструкцией бура для забора проб подпочвенного воздуха, включающего отрезок трубы с продольной щелью, с закрепленной на верхнем торце соосно штангой, а на нижнем - лопасть, причем отрезок трубы с продольной щелью имеет на верхнем конце заглушку с осевым отверстием для установки штанги. Штанга изготовлена из полой трубы круглого сечения, а снизу в отверстие штанги герметично установлена трубка-воздухозаборник, имеющая длину, превышающую длину отрезка трубы с продольной щелью. На нижнем конце трубки-воздухозаборника установлена остроконечная заглушка, а в нижней части стенки трубки-воздухозаборника выполнено отверстие. При этом нижний торец отрезка трубы с продольной щелью имеет секторный выступ в виде ступеньки с угловым размером менее половины окружности, на наружной поверхности вертикальной кромки которого выполнена фаска под углом не более 45, а на нижнем торце трубы с продольной щелью установлена секторная лопасть с угловым размером не более половины окружности, приваренная к стенке трубы  с продольной щелью, трубке-воздухозаборнику и секторному выступу на торце трубы с продольной щелью наклонно по отношению к диаметральной плоскости отрезка трубы с продольной щелью.
Конструкция бура для отбора проб подпочвенного воздуха схематически показана на чертеже фиг.1
0
Отрезок цилиндрической трубы 1 (ложка), закрытый сверху заглушкой 2, в центральном отверстии которой соосно с отрезком трубы 1 неподвижно и с соблюдением герметичности соединения закреплена полая штанга 3, выполненная из круглой трубы с наружным диаметром, меньшим диаметра трубы 2. Длина штанги 3 не лимитирована, а сама штанга может быть составной из нескольких отрезков, соединяемых друг с другом любыми известными способами. В стенке цилиндрической трубы 1 прорезана продольная щель 6. Со стороны отрезка трубы 1 внутрь штанги вставлена и неподвижно с соблюдением герметичности соединения закреплена цилиндрическая трубка 7, выступающая за пределы нижнего торца отрезка трубы 1. Трубка 7 закрыта с нижнего торца остроконечной заглушкой 8. В стенке трубки 7 на выступающем за пределы нижнего торца трубы 1 конце выполнено отверстие 9. Нижний открытый торец трубы 1 выполнен ступенчатым, причем секторная ступенька - резец 5 имеет угловой размер менее половины окружности, а на ее вертикальной кромке снята с внешней стороны фаска на всю толщину стенки трубы 1 под углом не более 45. К секторной ступеньке - резцу 5, к противоположной стороне торца трубы 1 и трубке 7 приварена наклонно к диаметральной плоскости трубы 1 лопасть 4 таким образом, что она образует не более половины витка архимедова винта.
Работает бур для отбора проб подпочвенного воздуха следующим образом.
Бур устанавливают вертикально в выбранной точке, вдавливают выступающий конец трубки 7 в почву, любым известным способом прикладывают к буру вертикальную нагрузку и за штангу 3 с помощью любого известного способа вращают бур. Резец 5 надрезает грунт по окружности трубы 1, благодаря фаске на вертикальной кромке резца 5 тонкий цилиндрический слой грунта вдавливается в стенки скважины и стенки скважины уплотняются, что предохраняет их от осыпания. Лопасть подрезает грунт и подает его внутрь трубы 1. Когда бур погрузится на глубину, равную длине трубы 1, вращение бура прекращают, на конец полой штанги 3 надевают гибкий шланг и перекачивают любым известным способом воздух из внутренней полости трубки 7 и полой штанги 3 в пробосборник. Бур извлекают из скважины, через продольную щель 6 в стенке трубы 1 освобождают последнюю от заполнившего ее грунта, снова опускают бур в скважину и повторяют цикл бурения и отбора пробы подпочвенного воздуха.
При необходимости штангу 3 наращивают дополнительными отрезками трубы того же сечения, соединяя их друг с другом любым известным способом.