ПРОБООТБОРНИК ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ Российский патент 1994 года по МПК E21B49/02 

Изобретение относится к устройствам для отбора проб слабых водонасыщенных грунтов и ила.

Известен пробоотборник донных отложений, включающий корпус, выполненный в виде цилиндрического стакана с наконечником на нижнем торце и втулкой на верхнем торце, размещенные внутри стакана лепестковый клапан и камеру для пробы, выполненную в виде трубы, концентрично установленной относительно стакана и поршень со штоком, а также подпружиненный элемент, опору, серьгу и уплотнительные кольца.

Устройство сложно по конструкции, не обеспечивает сохранения структуры верхнего слоя пробы при отборе последней и извлечении эластичной камеры из пробоотборника, искажает структуру боковой поверхности пробы лепестковым клапаном, не предотвращает вытеснение взвешенного, слабо связанного поверхностного слоя отложений из подпоршневого пространства при внедрении корпуса в грунт, что снижает представительность пробы.

Кроме того, конструкция пробоотборника не гарантирует вертикальное погружение его в грунт при отборе пробы и не обеспечивает качественную дезактивацию его деталей непосредственно контактирующих с радиоактивной пробой.

Наиболее близким аналогом изобретения является пробоотборник донных отложений, включающий корпус в виде цилиндрического стакана, наконечник с осевым каналом, помещенный в донной части стакана, поршень со штоком, опору в виде горизонтального кольца с отверстием под цилиндрический стакан, стойки с перекладками, серьгу и фиксирующий механизм штока.

Недостатком устройства является его недостаточно высокая надежность. Оно не обеспечивает достаточной представительности пробы, загрязненной радионуклидами.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства за счет повышения представительности пробы, загрязненной радионуклидами.

Цель достигается тем, что пробоотборник донных отложений, включающий корпус в виде цилиндрического стакана, наконечник с осевым каналом, помещенный в нижней части стакана, поршень со штоком, опору в виде горизонтального кольца с отверстием под цилиндрический стакан, стойки с перекладинами, серьгу и фиксирующий механизм штока, он снабжен патрубком, помещенным в корпусе и установленным концентрично относительно корпуса, который выполнен с ограничительным кольцом на наружной поверхности, наконечник выполнен с наружной кольцевой проточкой и осевым каналом, равным внутреннему диаметру патрубка, а шток связан его фиксирующим механизмом с серьгой и выполнены полым, с радиальными отверстиями и обратным клапаном в его полости, при этом поршень и шток помещены в патрубке и образуют с корпусом и поршнем камеру под пробу, гидравлически связанную с внешним пространством через радиальные отверстия штока и его обратный клапан, а опора выполнена с пластиной, подпружиненной относительно опоры, установлена с возможностью горизонтального перемещения, фиксации наконечника в его наружной кольцевой проточке и перекрытия осевого канала наконечника в его крайнем верхнем положении.

На фиг.1 показан общий вид устройства; на фиг.2 - кольцо опоры пробоотборника с подпружиненным элементом; на фиг.3 - запорный механизм пробоотборника.

Устройство включает корпус 1 в виде цилиндрического стакана 2, наконечник 3 с осевым каналом, помещенный в нижней части стакана, поршень 4 со штоком 5, опору 6 в виде горизонтального кольца с отверстием под цилиндрический стакан, стойку 7 с перекладинами 8, серьгу 9 и фиксирующий механизм штока 10. В корпусе 1 помещен патрубок 11. Он установлен концентрично относительно корпуса 1. Корпус 1 выполнен с ограничительным кольцом 12. На наружной поверхности наконечник 2 выполнен с наружной кольцевой проточкой 13 и осевым каналом, равным внутреннему диаметру патрубка. Шток 5 связан его фиксирующим механизмом 10 с серьгой 9 и выполнен полым с радиальными отверстиями 14 и обратным клапаном 15 в его полости. Поршень 4 и шток 5 помещены в патрубке 11 и образуют с корпусом 1 камеру 16 под пробу. Она гидравлически связана с внешним пространством через радиальные отверстия 14 и его обратный клапан 15. Опора 6 выполнена с пластиной 17, подпружиненной относительно опоры. Пластина 17 установлена с возможностью горизонтального перемещения, фиксации наконечника 3 в его наружной кольцевой проточке 13 и перекрытия осевого канала наконечника в его крайнем верхнем положении. На нижней поверхности опоры 6 выполнены кольцевые выступы 17. На перекладинах 8 установлены пластины 18. Они установлены вдоль оси устройства. Патрубок 11 выполнен из пластических материалов, сорбирующих радионуклиды. Снаружи корпуса установлено уплотнительное кольцо 19. Свободный конец штока оснащен шайбой 20 большего диаметра чем шток. Фиксирующий механизм штока состоит из подвижного фиксирующего колпачка 21 с выступами 22, двух полускоб 23, расположенных на осях 24, неподвижно закрепленных на стойках 7, упорной шайбы 25 с кольцевой проточкой 26, неподвижно закрепленной на штоке. Фиксирующий колпачок 21 скреплен со штоком пружиной 27, а его верхний конец и концы стоек 7 оснащены серьгами 28 и 29 соответственно.

Устройство работает следующим образом. Корпусу 1 и штоку 5 пробоотборника придают исходное положение, устанавливая корпус 1 до взаимодействия кольцевой проточки наконечника 3 с пластиной 17 подпружиненного элемента и устанавливают таким образом, чтобы их нижние концы вошли в кольцевую проточку 26 упорной шайбы 25 и на их верхние концы опускают фиксирующий колпачок 21. Полускобы 23 не могут повернуться на осях, пока их нижние концы упираются в проточку боковой поверхности упорной шайбы 25.

Погружение в воду осуществляют посредством троса, закрепленного к серьгам 28 и 29 стоек, и далее под действием собственного веса до грунта. При этом пластины 18 обеспечивают вертикальное положение пробоотборника при его перемещении в воде и при внедрении в грунт. При контакте опорного кольца 6 с дном водоема кольцевые выступы 17 предотвращают вытеснение взвешенного, слабо связанного поверхностного слоя отложений из подпоршневого пространства перед внедрением корпуса в грунт. При контакте опорного кольца 6 с плотным грунтом из-за резкого торможения подпружиненная пластина 17 выходит из кольцевой проточки наконечника 3 и корпус под действием инерции внедряется в грунт до упора ограничительного кольца 12 в опорное кольцо 6.

Поршень 4 при этом неподвижен, корпус 1 перемещается вниз относительно поршня 4, а воздух из надпоршневого пространства через канальные отверстия 14 в полом штоке, полость штока и обратный клапан 15 стравливается во внешнюю среду (воду). При упоре ограничительного кольца 12 корпуса в опорное кольцо 6 из-за торможения и за счет отдачи корпус резко устремляется вверх и в этот момент происходит отрыв керна от основания. Подъем пробоотборника осуществляют тросом, закрепленным на серьге 29, при этом пружина 27 растягивается до взаимодействия выступов 24 фиксирующего колпачка 21 с шайбой 20, скобы 23 освобождаются от фиксирующего колпачка 21 и шток перемещается вверх до упора поршня в дно стакана. При перемещении поршня вверх, воздух из подпоршневого пространства корпуса через отверстия 14 в полом штоке, полость штока и обратный клапан 15 стравливается в воду, под давлением в камере создается разрежение, за счет чего проба удерживается в подпоршневом пространстве корпуса и перемещается вместе с корпусом вверх. При достижении поршнем дна стакана корпуса, последний продолжает двигаться до упора в перекладину 8, при этом наконечник 3 поднимается выше опорного кольца 6 и пластина 17 под действием пружины перекрывает отверстие наконечника 3 для предотвращения выпадения пробы из корпуса при дальнейшем подъеме и извлечении пробоотборника из водоема.

Извлечение отобранной пробы осуществляют следующим образом. Открывают пластину 17 и выталкивают корпус за пределы опорного кольца 6. Отвинчивают наконечник 3 и достигают патрубок 11 с отобранной пробой.

Для осуществления дезактивации внутренних поверхностей пробоотборника открепляют упорную шайбу 25 на штоке поршня и выводят поршень за пределы корпуса. Отвинчивают поршень и промывают его и цилиндр дезактивирующими растворами.

Использование: при отборе проб слабых водонасыщенных грунтов и ила. Обеспечивает повышение надежности работы устройства за счет повышения представительности пробы, загрязненной радионуклидами. Сущность изобретения: устройство включает корпус в виде цилиндрического стакана, наконечник с осевым каналом, помещенный в нижней части стакана, поршень со штоком, опору в виде горизонтального кольца с отверстием под цилиндрический стакан. Устройство имеет стойки с перекладинами, фиксирующий механизм штока, патрубок, помещенный в корпусе и установленный концентрично относительно корпуса. Корпус выполнен с ограничительным кольцом на наружной поверхности. Наконечник выполнен с наружной кольцевой проточкой и имеет также осевой канал. Осевой канал равен внутреннему диаметру патрубка. Шток связан его фиксирующим механизмом с серьгой и выполнен полым. Он имеет радиальные отверстия. В его полости помещен обратный клапан. Поршень и шток помещены в патрубке и образуют с корпусом и поршнем камеру под пробу, гидравлически связанную с внешним пространством через радиальные отверстия штока и его обратный клапан, а опора выполнена с пластиной, подпружиненной относительно опоры, установлена с возможностью горизонтального перемещения и фиксации наконечника. Фиксация наконечника обеспечивается в его наружной кольцевой проточке. В крайнем верхнем положении наконечника пластина перекрывает осевой канал наконечника. Кроме того, на нижней поверхности опоры выполнены кольцевые выступы. При этом устройство снабжено пластинами, которые установлены на перекладинах вдоль оси устройства. Патрубок выполнен из пластических материалов, минимально сорбирующих радионуклиды. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ПРОБООТБОРНИК ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ, включающий корпус в виде цилиндрического стакана, наконечник с осевым каналом, помещенный в нижней части стакана, поршень со штоком, опору в виде горизонтального кольца с отверстием под цилиндрический стакан, стойки с перекладинами, серьгу и фиксирующий механизм штока, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности его в работе за счет повышения представительности пробы, загрязненной радионуклидами, он снабжен патрубком, помещенным в корпусе и установленным концентрично относительно корпуса, который выполнен с ограничительным кольцом на наружной поверхности, наконечник выполнен с наружной кольцевой проточкой и осевым каналом, равным внутреннему диаметру патрубка, а шток связан его фиксирующим механизмом с серьгой и выполнен полым, с радиальными отверстиями и обратным клапаном в его полости, при этом поршень и шток помещены в патрубке и образуют с корпусом камеру под пробу, гидравлически связанную с внешним пространством через радиальные отверстия штока и его обратный клапан, а опора выполнена с пластиной, подпружиненной относительно опоры, установлена с возможностью горизонтального перемещения, фиксации наконечника в его наружной кольцевой проточке и перекрытия осевого канала наконечника в его крайнем верхнем положении. 2. Пробоотборник по п.1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения вытеснения слабо связанного поверхностного слоя отложений из подпоршневого пространства перед внедрением корпуса в грунт при взятии пробы, на нижней поверхности опоры выполнены кольцевые выступы. 3. Пробоотборник по пп.1 и 2, отличающийся тем, что, с целью стабилизации вертикальности его погружения в грунт, он снабжен пластинами, установленными на перекладинах вдоль его оси. 4. Пробоотборник по пп.1 - 3, отличающийся тем, что, с целью повышения качества дезактивации и проведения спектрометрических измерений, патрубок выполнен из пластических материалов, минимально сорбирующих радионуклиды.