Почвенный бур-пробоотборник
SOIL DRILL SAMPLER

Изобретение относится к устройствам для отбора почв с нарушенной структурой и может быть использовано при определении физических и химических свойств почвы.
Известен почвенный бур-пробоотборник [1], включающий цилиндрическую штангу, с одной стороны которой выполнен шатун с приводной рукояткой и удерживающей втулкой, а с другой - стакан с выгрузным окном, крышкой и резцами. На цилиндрической штанге также установлена труба с фиксатором, отверстиями, и ограничительным узлом, состоящим из диска, втулки и затвора с цилиндрическим корпусом.
В комплект также входит и опорная площадка со штырями, направляющей гильзой и кронштейном с С-образным упором.
Известное устройство позволяет брать пробы почвы. Однако оно имеет ряд недостатков:
1. Сложно контролировать момент касания диском ограничительного узла Сообразного упора.
2. Трудоемок процесс перевода ограничительного узла на следующее отверстие.
3. Направляющая гильза на опорной площадке закреплена жестко, что не дает возможности опускать ее на глубину взрыхленного верхнего слоя почвы.
Для устранения вышеизложенных недостатков и обеспечения более быстрого и удобного отбора образцов почвы заданного объема из скважины с возможностью оценки плотности сложения почвы в различных почвенных горизонтах, предлагается почвенный бур-пробоотборник. Он содержит цилиндрическую штангу с двумя резьбовыми окончаниями, с одной стороны которой выше центрирующей ручки закреплен кривошип с приводной рукояткой, а с другой на удлиненной резьбе с контргайкой - цилиндрический раскрывающийся стакан с резцами. На цилиндрической штанге дополнительно выполнены кольцевые проточки с заданным интервалом (например, 50 мм) для фиксации ограничительного узла, который состоит из втулки, диска и трех пружинных фиксаторов.
Пружинные фиксаторы находятся в одной плоскости и образуют между собой углы в 120°. Они состоят из шариков, цилиндрических пружин и крышек с наружной резьбой и торцевым пазом под отвертку.
В комплект заявленного устройства также входит треугольная опорная площадка со штырями, болтовыми зажимами, подвижной направляющей гильзой и вертикальной трубой. При этом направляющая гильза удерживается в центральном отверстии опорной площадки через наклонный кронштейн хомутом с болтами и барашками.
Расстояние между внутренней С-образной вилкой и максимально поднятой направляющей гильзой превышает высоту стакана, меньшего по диаметру внутреннего диаметра направляющей гильзы.
Нижним концом вертикальная труба жестко крепится к треугольной опорной площадке, а на верхнем ее конце неподвижно закреплены горизонтальный кронштейн с внутренней С-образной вилкой, и кронштейн регулировочного болта с регулировочным болтом и контргайкой. А двуплечий рычаг с наружной вилкой и нажимной скобой установлен с возможностью вращения на горизонтальном цилиндрическом шарнире.
На фиг. 1 изображен предлагаемый почвенный бур-пробоотборник вид сбоку, на фиг. 2 - увеличенная его средняя часть, на фиг. 3 - увеличенное сечение А-А - вид сверху, а на фиг. 4 - увеличенный вид С без цилиндрической штанги.
Почвенный бур-пробоотборник (фиг. 1) состоит из цилиндрической штанги 1 с кольцевыми проточками 2, на верхнем конце которой закреплены центрирующая ручка 3 с возможностью вращения и кривошип 4 с рукояткой 5. На цилиндрической штанге 1 с возможностью перемещения и фиксации дополнительно установлен ограничительный узел, выполненный из втулки 6 с тремя пружинными фиксаторами 7 и диском 8. В рабочем положении цилиндрическая штанга 1 расположена внутри С-образной наружной вилки 9 и С-образной внутренней вилки 10 с сигнальным роликом 11, закрепленных через двуплечий рычаг 12 и горизонтальный кронштейн 13 на вертикальной трубе 14. На ней также хомутом 15 через наклонный кронштейн 16 удерживается направляющая гильза 17, которая дополнительно отцентрирована в центральном цилиндрическом отверстии треугольной опорной площадки 18.
На нижнем конце цилиндрической штанги 1 через удлиненное резьбовое соединение с контргайкой цилиндрической штанги 19 закреплен раскрывающийся цилиндрический стакан 20 с резцами 21.
На треугольной опорной площадке 18 по углам установлены штыри 22 с болтовыми зажимами 23. Пружинные фиксаторы 7 (фиг. 2) ограничительного узла, расположенного на цилиндрической штанге 1, состоят из крышек 24 с наружной резьбой и пазами под отвертку, цилиндрических пружин 25 и шариков 26.
Величину перемещения ограничительного узла двуплечим рычагом 12 с С-образной наружной вилкой 9 по цилиндрической штанге 1 можно изменять. Для этого выполнен кронштейн регулировочного упора 27 с регулировочным механизмом.
На вертикальной трубе 14 также закреплен хомут 15 с наклонным кронштейном 16, которые удерживаются от перемещения болтами 28, затянутыми барашками 29. При этом регулировочный механизм на кронштейне регулировочного упора 27 выполнен из регулировочного болта 30 с контргайкой регулировочного упора 31. Над ними на цилиндрическом шарнире 32 расположен двуплечий рычаг 12 с С-образной наружной вилкой 9 и нажимной скобой 33.
На С-образной внутренней вилке 10 (фиг. 3) дополнительно, с возможностью вращения, установлен сигнальный ролик 11 с чередующимися сигнальными окнами 34 контрастных цветов (например, черный - белый).
Сигнальный ролик 11 (фиг. 4) закреплен на С-образной внутренней вилке 10 через ось с эксцентриком 35 гайкой эксцентриковой оси 36.
Устройство работает следующим образом. Первоначально в нем необходимо произвести базовые настройки: установить величину заглубления направляющей гильзы 17, проверить величину превышения точки контакта сигнального ролика 11 над С-образной внутренней вилкой 10, проверить расстояние между резцами 21 цилиндрического стакана 20 и диском 8 ограничительного узла, установленного в нижнем крайнем положении, а так же отрегулировать усиление и величину перемещения (шаг) ограничительного узла.
Величина заглубления направляющей гильзы 17 выбирается исходя из глубины взрыхленного верхнего слоя почвы. Для этого барашки 29 (фиг. 2) на болтах 28 ослабляют и треугольную опорную площадку 18 (фиг. 1) устанавливают на место взятия проб. Фиксируют ее путем поочередного вдавливания штырей 22 в почву и закреплением их болтовыми зажимами 23. Легким вертикальным нажатием ноги перемещают вниз направляющую гильзу 17 внутри центрального отверстия треугольной опорной площадки 18 на величину толщины взрыхленного слоя почвы. Вместе с ней через наклонный кронштейн 16 перемещается хомут 15 по вертикальной трубе 14. По окончании перемещения хомут 15, а вместе с ним и направляющую гильзу 17 фиксируют вкручиванием барашков 29 (фиг. 2).
Предварительно ограничительный узел, состоящий из втулки 6, диска 8 и трех пружинных фиксаторов 7 вручную опускают в нижнее исходное положение. При этом шарики 26 перескакивают через кольцевые проточки 2, сжимая цилиндрические пружины 25, которые удерживаются крышками 24 с наружной резьбой, расположенными внутри корпуса пружинного фиксатора 7 на резьбовых соединениях. Во внешних торцах крышек 24 выполнены пазы под отвертку, которой изменяют усилия сжатия цилиндрических пружин 25 и усилие перемещения ограничительного узла по цилиндрической штанге 1.
Величину превышения точки контакта сигнального ролика 11 над С-образной внутренней вилкой 10 проверяют визуально. Изменяется она при раскручивании гайки эксцентриковой оси 36 (фиг. 4) и проворачивании оси с эксцентриком 35 в ту или иную сторону.
Расстояние между резцами 21 (фиг. 1) цилиндрического стакана 20 и диском 8 ограничительного узла, установленного в крайнем нижнем положении, проверяется в следующей последовательности. Первоначально опускают цилиндрический стакан 20 бура-пробоотборника в направляющую гильзу 17 и вращают в направлении, обратном рабочему (например, против часовой стрелки), и формируют задней кромкой резцов 21 на поверхности почвы базовую коническую нулевую поверхность. Сигнальный ролик 11 должен закрутиться через несколько оборотов кривошипа 4. Если закрутился сразу, нужно раскрывающийся цилиндрический стакан 20 после ослабления контргайки 19 по нижнему удлиненному резьбовому концу цилиндрической штанги 1 скрутить вниз, а если вообще не закрутится - то раскрывающийся цилиндрический стакан 20 необходимо закрутить вверх и зафиксировать контргайкой цилиндрической штанги 19.
Разовую величину перемещения (шаг) ограничительного узла изменяют регулировочным болтом 30 (фиг. 2) после ослабления контргайки 31 закрепленного на кронштейне регулировочного упора 27. Это перемещение должно быть равно шагу между кольцевыми проточками 2 на цилиндрической штанге 1. Когда цилиндрический стакан 20 (фиг. 1) стоит в направляющей гильзе 17, ограничительный упор касается сигнального ролика 11, удерживая бур-пробоотборник в вертикальном положении, ногой резко давим на нажимную скобу 33 (фиг. 2). Двуплечий рычаг 12 проворачивается относительно цилиндрического шарнира 32 до тех пор пока не коснется регулировочного болта 30 и С-образная наружная вилка 9 поднимет диск 8 вверх. Если ограничительный узел будет останавливаться выше или ниже следующей кольцевой проточки 2, то после отпускания контргайки 31, вворачиванием или выворачиванием регулировочного болта 30 добиваются изменения угла поворота двуплечего рычага 12. Необходимо, чтобы за один рабочий ход двуплечего рычага 12 ограничительный узел перемещался на заданное расстояние, и шарики 26 фиксаторов попадали в очередную кольцевую проточку 2 на цилиндрической штанге 1.
Устройство готово к работе.
Удерживая бур-пробоотборник одной рукой за центрирующую ручку 3 (фиг. 1), второй рукой вращают его за рукоятку 5, закрепленную на кривошипе 4. Цилиндрический раскрывающийся стакан 20 вращается в направляющей гильзе 17, резцами 21 измельчает почву и подает ее в свою внутреннюю полость.
Цилиндрическая штанга 1 и ограничительный узел постепенно перемещаются вниз до касания диском 8 сигнального ролика 11, который начинает вращаться вместе с разноцветными сигнальными окнами 32, что легко визуально контролируется. Далее раскрывающийся цилиндрический стакан 20 за цилиндрическую штангу 1 вынимают из направляющей гильзы 17, раскрывают и извлекают из него набранную почву.
Затем раскрывающийся цилиндрический стакан 20 закрывают, опускают в направляющую гильзу 17 и, удерживая бур-пробоотборник в вертикальном положении, давят ногой на нажимную скобу 33 и перемещают ограничительный узел на очередную кольцевую проточку 2. Так поочередно цилиндрическим стаканом 20 проходят заданные участки по глубине и извлекают почвенные пробы, которые затем обрабатывают и, зная диаметр цилиндрического стакана 20 бура-пробоотборника и шаг по глубине, вычисляют его объем, необходимый для определения плотности сложения почвы.
По окончании работы на одном месте бур-пробоотборник и треугольную опорную площадку снимают и переносят на другое место. Если глубина верхнего взрыхленного слоя изменяется незначительно, то предварительные настройки можно не повторять.
Производственные испытания, проведенные на полевых опытах ФГБНУ «Курский ФАНЦ» показали эффективность предлагаемого устройства. Скорость определения плотности сложения почвы возросла при незначительном нарушении почвенного покрова и уменьшении травмирования выращиваемых сельскохозяйственных культур.
Библиографический список 1. Патент на изобретение 2657555 РФ: МПК E02D 1/04 Почвенный бур-пробоотборник / Вытовтов В.А., Сухановский Ю.П., Прущик А.В., Салимгареева О.А.; заявитель и патентообладатель ФГБНУ ВНИИЗиЗПЭ - №2016152784; заявл. 30.12.2016, опубл. 14.06.2018, бюл. №17.