УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ И ГРУНТА

Полезная модель относится к газовой, нефтехимической и другим областям промышленности, конкретно к устройствам для отбора донного шлама из резервуаров, железнодорожных цистерн, других емкостей, хранилищ, в том числе и шламосборников, а также для отбора проб донных отложений в мелководных бассейнах, и предназначена для проведения последующих физико-механических, химических и других видов анализов. Устройство может быть использовано для экологического контроля загрязненности окружающей среды и решения вопросов прогнозирования экологических загрязнений.
Известен бур для отбора проб уплотненных и плохо сыпучих материалов, содержащий штангу (патент РФ №2136882, МПК (6) E21B 49/02, G01N 1/04, опубл. 10.09.1999). На штанге установлена ручка вращения с втулкой. При помощи стопора регулируют высоту расположения ручки вращения относительно штанги. В нижней части штанги закреплен емкостной стакан с шнековым заглушителем в нижней его части, имеющим на наружной поверхности плоскую спираль. Плоская спираль шнекового заглубителя снабжена заточкой. В нижней части штанги закреплен держатель. Шнековый заглубитель жестко закреплен внутри нижней части емкостного стакана верхними плоскостями, образующей его спирали. На наружной поверхности емкостного стакана закреплена плоская спираль. Шаг спиралей один и тот же. После заглубления в материал и поступления пробы в емкостной стакан бур вывинчивают против часовой стрелки. После отсоединения держателя в перевернутом положении стакана извлекают пробу.
К недостаткам устройства относится нарушение им среды, из которой берется проба из-за перемешивания шнековым заглубителем, а в результате нарушается достоверность пробы.
Известен пробоотборник, включающий держатель, состоящий из отдельных скрепленных между собой секций, связанную с держателем колонковую трубу, снабженную лепестковым клапаном (патент РФ №111912, МПК G01N 1/04 (2006.01), опубл. 27.12.2011). Колонковая труба снабжена внутренним цилиндрическим пробоприемником, установленным с возможностью перемещения вдоль трубы, посредством резьбового соединения его верхнего заглушенного торца, который выполнен с перфорацией, со штоком, прикрепленным к держателю. Лепестки клапана расположены в зазоре между трубой и пробоприемником, находящемся в своем крайнем нижнем положении при заглублении пробоотборника, шток снабжен горизонтально ориентированным пальцем, и расположен в стакане, закрепленном на верхней части трубы. Стакан выполнен с двумя вертикальными диаметрально расположенными вырезами на боковой поверхности под палец штока, сообщающихся в нижней части с горизонтально ориентированными участками вырезов, предназначенных для фиксации пальца штока при передаче вращающего момента от держателя через стакан к колонковой трубе. Кроме этого, на верхней части стакана закреплено упрочняющее кольцо, а высота вертикальных вырезов на стакане, должна обеспечивать необходимый ход штока для подъема пробоприемника и освобождения лепестового клапана перед подъемом пробоотборника. Нижняя часть колонковой трубы оснащена наконечником. На нижней части наконечника, выполненной в форме усеченного конуса, приварены шнековые пластины, а секции держателя выполнены в виде штанг и скреплены при помощи болтовых соединений. Наконечник может быть выполнен разъемным по вертикали, а его половинки зафиксированы на трубе запорным кольцом при помощи винтового соединения.
С помощью пробоотборника можно повысить эффективность отбора проб на грунтах, обладающих разными свойствами, за счет обеспечения заглубления пробоотборника без нарушения структуры пробы, однако оно состоит из многих деталей, что осложняет его использование.
Известен пробоотборник для отбора донного шлама, состоящий из емкости, содержащей пробоотборную гильзу, выполненную с возможностью
закрепления на конце штока, снабженного рукоятью, дно пробоотборной гильзы выполнено в виде шнекового ножа, имеющего режущие кромки, выполненные с вылетом и площадки для накопления образца (патент РФ №142737, МПК G01N 1/02 (2006.01), опубл. 10.07.2014).
Этот пробоотборник менее сложный, обеспечивает целостность изъятой пробы, но достоверность пробы мала, так как дно в виде шнекового ножа, имеющего режущие кромки, выполненные с вылетом и площадки для накопления образца, нарушают структуры пробы.
Наиболее близким аналогом является пробоотборник грунта, состоящий из корпуса, емкости для пробы и крышки с рукояткой (патент РФ №56474, МПК E21B 49/02 (2006.01) G01N 1/02 (2006.01), E02D 1/04 (2006.01), опубл. 10.09.2006). С наружной стороны корпуса выполнена внешняя резьба для врезания в грунт, а с внутренней стороны - внутренняя, которая совместно с наружной поверхностью емкости для пробы образует пустотелые каналы для перемещения пробы грунта наверх, в сторону рукоятки. В верхней части внутренней резьбы выполнена направляющая для направления перемещения пробы грунта во внутреннюю полость емкости для пробы. Форма, как внешней резьбы, так и внутренней - цилиндрическая с переходом в коническую. В нижней части корпуса выполнено входное отверстие для забора пробы. Емкость для пробы предназначена для сбора, хранения и транспортирования пробы фунта.
К недостаткам устройства относится малая достоверность пробы, так как выполненная на внутренней стороне корпуса резьба, которая совместно с наружной поверхностью емкости для пробы образует пустотелые каналы для перемещения пробы грунта наверх в сторону рукоятки нарушают структуры пробы.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение достоверности отбираемых проб.
Для достижения технического результата предлагается устройство для отбора донных отложений и грунта, включающее трубу, на одном из концов которой с помощью хомута по периметру укреплена водонепроницаемая упругая пленка, например, из прорезиненного материала, неопрена. В трубу вставлен пробоотборник - грунтонос, состоящий из гильзы с нанесенной на ее внешней поверхности спиралью, сверху гильзы укреплена крышка с отверстиями, а внизу она оснащена кольцевой буровой победитовой коронкой. На крышке в центре расположен стержень с отверстием, к которому крепятся штанги, изготовленные с возможностью наращивания посредством крепления между собой, например, с помощью пальца со шплинтом. Внутри гильзы вставлен свернутый металлический лист, например из оцинкованной стали, принимающий форму гильзы. Металлический лист оснащен ручкой, выполненной из упругого прочного металла. Штанги крепятся к мотобуру.
Общими (эквивалентными) с прототипом признаками являются:
- корпус;
- емкость для пробы - гильза;
- крышка;
- с наружной стороны корпуса выполнена внешняя резьба для врезания в грунт - спираль, с той же целью;
- в нижней части корпуса выполнено входное отверстие для забора пробы.
Отличается заявляемое устройство тем, что:
- на одном из концов трубы (корпуса) с помощью хомута
- по периметру укреплена водонепроницаемая упругая пленка,
- например, из прорезиненного материала, неопрена
- в гильзе расположен свернутый металлический лист, принимающий форму гильзы;
- на крышке в центре расположен стержень с отверстием,
- к которому крепятся штанги,
- изготовленные с возможностью крепления между собой, например, с помощью пальца со шплинтом;
- на крышке выполнены отверстия;
- снизу гильза оснащена кольцевой буровой победитовой коронкой;
- металлический лист оснащен ручкой, выполненной из упругого прочного металла.
На фигуре 1 представлено заявляемое устройство в сборе; на фиг. 2 устройство представлено в разобранном виде, на 2а представлен пробоотборник-грунтонос со штангами, на 2б - пробоотборник-грунтонос со штангами и мотобуром в разобранном виде, на фиг. 2в - гильза в разобранном виде.
Устройство для отбора донных отложений и грунта включает трубу 1, на одном из концов которой с помощью хомута 2 по периметру укреплена водонепроницаемая упругая пленка 3, например, из прорезиненного материала. Труба 1 является направляющей и гидроизолирующей ее опускают на дно исследуемого объекта до упора в плотный грунт, водонепроницаемая упругая пленка 3 исключает попадание водных фракций, иловых отложений и/или непосредственно нефтяного шлама внутрь трубы 1. В трубу 1 вставлен пробоотборник - грунтонос 4, состоящий из гильзы 5 с нанесенной на ее внешней поверхности спиралью 6, сверху гильзы 5 укреплена крышка 7 с отверстиями 8 для удаления воздуха при отборе пробы, а внизу она оснащена кольцевой буровой победитовой коронкой 9. На крышке 7 в центре расположен стержень 10 с отверстием, к которому крепятся штанги 11, изготовленные с возможностью наращивания до необходимой глубины посредством крепления между собой, например, с помощью пальца со шплинтом 12. Внутри гильзы 5 вставлен свернутый металлический лист 13, например из оцинкованой стали, принимающий форму гильзы 5. Металлический лист 13 служит для извлечения монолитной пробы из проботборника-грунтоноса 4 с помощью ручки 14, выполненной из упругого прочного металла. Штанги 11 крепятся к мотобуру 15.
Работает устройство следующим образом.
Вначале осуществляют сборку пробоотборника - грунтоноса 4. Металлический лист 13 с опущенной ручкой 14 сворачивают и помещают в гильзу 5, на которой укрепляют крышку 7. К стержню 10 с отверстием с помощью пальца со шплинтом 12 крепят штанги 11 к крышке 7 и совмещают с мотобуром 15. Трубу 1 с укрепленной хомутом 2 водонепроницаемой упругой пленкой 3 опускают на дно исследуемого объекта до упора в плотный грунт. Вставляют собранный пробоотборник-грунтонос 4 в трубу 1. Включают мотобур 15, который приводит в движение гильзу 5 с нанесенной на ее внешней поверхности спиралью 6. Кольцевая буровая победитовая коронка 9 разрывает водонепроницаемую упругую пленку 3 и внедряется в грунт. Вращательными движениями, спирали 6 и победитовой коронки 9 пробоотборник-грунтонос 4 вкручивается в подстилающий дно грунт. Воздух, имеющийся в гильзе, вытесняется пробой через отверстия 8. Грунт вдавливается в гильзу 5 с металлическим листом 13, а также в пространство между пробоотборником-грунтоносом 4 и внутренней стенкой трубы 1, образуя защитную пробку, исключающую попадание жидкости внутрь устройства, тем самым обеспечивается достоверность отбираемой пробы грунта. Совершая обратные вращательные движения, извлекают пробоотборник - грунтонос 4. Отсоединяют от штанги 11 крышку 7, вынув палец со шплинтом 12. Снимают крышку 7 с гильзы 5, расположенной на специально подготовленной подстилке. С помощью ручки 14 извлекают свернутый металлический лист 13 с пробой грунта внутри. Проба грунта в виде валика с ненарушенной структурой готова для дальнейшей ее обработки и анализа.
Извлекают трубу 1 из анализируемого объекта, удаляют разорванную водонепроницаемую упругую пленку 3. С помощью хомута 2 закрепляют новую пленку 3 и после сборки пробоотборника-грунтоноса 4 устройство вновь готово к работе.
Конструктивные отличительные признаки заявляемого устройства обеспечивают достижение технического результата за счет того, что не разрушается структура отбираемой пробы грунта, а также исключается попадание водных фракций, иловых отложений и/или непосредственно нефтяного шлама в отбираемые пробы из слоев, не подвергающихся исследованию.