УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ СНЕГА Российский патент 2005 года по МПК G01N1/20 

Изобретения относятся к метеорологическим, гидрологическим, гидрохимическим и экологическим исследованиям и может быть использовано для изучения плотности, запасов и химического состава снега и исследования снеговых свалок.

Уровень техники

Известен способ отбора проб снега (RU № 94033538, кл. G 01 N 1/20, 1994 г.), при котором устройство для отбора проб вручную погружают в снег до упора в поверхность почвы, уплотняют пробу снега поступательным движением поршня с помощью толкателя, поднимают устройство без подпора снизу и освобождают от уплотненной пробы перемещением поршня. При освобождении от уплотненной пробы ее сначала удаляют до верхнего слоя посредством толкателя со стороны пробоприемного отверстия устройства и без касания его внутренней поверхности, оставшуюся пробу вытесняют ходом поршня с оставлением зазора в конце устройства и окончательно очищают зазор и смежные отверстия поршня.

Признаки известного способа, совпадающие с признаками заявляемого способа - устройство для отбора проб погружают в снег, уплотняют пробу снега поршнем, поднимают устройство без подпора снизу и освобождают от уплотненной пробы перемещением поршня.

Недостатками способа являются трудоемкость его осуществления и невозможность применения для отбора проб уплотненного и слежавшегося снега с включениями льда (на снеговых свалках), связанные с тем, что для перемещения поршня внутри цилиндра при уплотнении и вытеснении пробы необходимо прилагать большие усилия вследствие значительного фрикционного взаимодействия (силы трения) уплотненной пробы с внутренней поверхностью устройства, а также в виду недостаточных режущих свойств устройства; необходимость и трудоемкость полного освобождения пробоотборного цилиндра от снега для перемещения поршня в крайнее верхнее (исходное) положение; трудоемкость зачистки зазора и смежных отверстий поршня.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ отбора проб снега (патент РФ № 1428984, кл. G 01 N 1/20, 1988 г.), при котором устройство для отбора проб вручную погружают в снег до соприкосновения с грунтом, с помощью толкателя уплотняют пробу снега поступательным движением поршня, для нарушения сцепления пробы снега с грунтом поворачивают устройство вокруг оси, поднимают устройство без подпора снизу и освобождают от уплотненной пробы перемещением поршня.

Признаки способа, совпадающие с признаками заявляемого способа, - устройство для отбора проб погружают в снег, уплотняют пробу снега поршнем, поворачивают устройство вокруг оси, поднимают устройство без подпора снизу и освобождают от уплотненной пробы перемещением поршня.

Недостатками способа являются трудоемкость осуществления и невозможность его применения для отбора проб уплотненного и слежавшегося снега с включениями льда (на снеговых свалках), связанные с тем, что для перемещения поршня внутри цилиндра при уплотнении и вытеснении пробы необходимо прилагать большие усилия вследствие значительного фрикционного взаимодействия уплотненной пробы с внутренней поверхностью устройства, а также трудоемкость погружения пробоотборного цилиндра в снег в виду отсутствия режущих свойств устройства.

Известно устройство (патент РФ № 1428984, кл. G 01 N 1/20, 1988 г.), содержащее пробоотборный цилиндр с крышкой, имеющей отверстие, и поршень с толкателем. Поршень снабжен ребрами, установленными на его торцевой поверхности со стороны пробоприемного отверстия цилиндра, а толкатель выполнен полым и снабжен обратным клапаном.

Признаки известного устройства, совпадающие с признаками заявляемого, - пробозаборный цилиндр с крышкой, поршень с толкателем.

Недостатки устройства - высокая трудоемкость его использования, связанная с тем, что для перемещения поршня при уплотнении и вытеснении пробы необходимо прилагать большие усилия вследствие значительного фрикционного взаимодействия уплотненной пробы с внутренней поверхностью пробоотборного цилиндра; невозможность использования устройства для отбора проб уплотненного и слежавшегося снега с включениями льда из-за отсутствия режущих свойств устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство (RU № 94033538, кл. G 01 N 1/20, 1994 г.), содержащее пробоотборный цилиндр с режущим кольцом, поршень с канавкой на боковой поверхности его нижней части для кольцевой пружины и толкатель. Режущее кольцо имеет рабочую поверхность в виде зубьев. Поршень выполнен с двумя отверстиями для захода толкателя, аксиально расположенными с противоположных его сторон и соединенными друг с другом осевым отверстием, а толкатель выполнен в виде съемного элемента с наконечником, заканчивающимся плоским торцем. При диаметре осевого отверстия меньшем, чем ширина плоского торца у наконечника толкателя, поршень выполнен с обратным клапаном на дне отверстия, аксиально расположенного с противоположной стороны от пробоприемного отверстия.

Признаки известного устройства, совпадающие с признаками заявляемого, - пробоотборный цилиндр с режущим кольцом, поршень с толкателем.

Недостатки устройства - трудоемкость его использования и невозможность применения для отбора проб уплотненного и слежавшегося снега с включениями льда (на снеговых свалках), связанная с тем, что для перемещения поршня внутри цилиндра при уплотнении и вытеснении пробы необходимо прилагать большие усилия вследствие значительного фрикционного взаимодействия уплотненной пробы с внутренней поверхностью устройства, а также в виду недостаточных режущих свойств устройства; необходимость и трудоемкость полного освобождения пробоотборного цилиндра от снега для перемещения поршня в крайнее верхнее (исходное) положение; трудоемкость зачистки зазора и смежных отверстий поршня.

Сущность изобретения.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - получение возможности отбора представительных проб снега, снижение трудоемкости отбора проб и расширение области использования способа и устройства. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в снижении усилия перемещения поршня, увеличении режущей способности устройства, снижении фрикционного взаимодействия пробы с внутренней поверхностью пробоотборного цилиндра и предотвращении намерзания снега.

Поставленная задача решается тем, что в способе отбора проб снега, при котором устройство для отбора проб вручную погружают в снежный массив, уплотняют пробу снега перемещением поршня с помощью толкателя, поворачивают устройство вокруг оси, поднимают устройство и освобождают от уплотненной пробы перемещением поршня, перемещение поршня при уплотнении и освобождении устройства от пробы снега осуществляют вращением толкателя. При отборе проб уплотненного и слежавшегося снега с включениями льда погружение устройства в массив снега производят путем вращения его вокруг оси.

Поставленная задача также решается тем, что устройство для отбора проб снега, включающее пробоотборный цилиндр с режущим кольцом с зубьями и поршень с толкателем, дополнительно содержит режущие элементы, закрепленные на внутренней поверхности кольца, и крышку с центральным резьбовым отверстием для толкателя, выполненного в виде ходового винта. Крышка и толкатель снабжены ручками. Режущее кольцо выполнено съемным. Пробоотборный цилиндр выполнен из гидрофобного полимерного материала и имеет на внешней поверхности шкалу для измерения высоты снежного покрова.

Выполнение толкателя в виде ходового винта, крышки с центральным резьбовым отверстием для ходового винта, а также ручек на толкателе позволит осуществлять уплотнение пробы снега и освобождение устройства от пробы вращением толкателя. Это значительно снизит усилие, которое необходимо прилагать к толкателю для перемещения поршня. А снабжение устройства дополнительно режущими элементами, закрепленными на внутренней поверхности режущего кольца, позволит снизить усилия, необходимые для заглубления устройства, и использовать его для отбора проб уплотненного и слежавшегося снега с включениями льда, т.е. расширить область использования способа и устройства.

При отборе проб снега для изучения его свойств устройство можно использовать без режущего кольца. Для этого режущее кольцо выполнено съемным.

Для снижения фрикционного взаимодействия пробы с внутренней поверхностью пробоотборного цилиндра и предотвращения намерзания снега цилиндр выполнен из гидрофобного полимерного материала.

Для удобства цилиндр имеет на внешней поверхности шкалу для измерения высоты снежного покрова.

При отборе проб уплотненного и слежавшегося снега с включениями льда погружение устройства в массив снега производят путем его вращения вокруг оси с помощью ручек крышки.

Заявляемый способ отбора проб снега и устройство для его осуществления имеют отличия от известных аналогов, следовательно, заявленные решения удовлетворяют условию патентоспособности изобретения "новизна".

Анализ уровня техники на соответствие заявленных решений условию патентоспособности изобретения "изобретательский уровень" показал следующее.

Уплотнение пробы путем вращения толкателя в известных устройствах не позволяет снизить усилие перемещения поршня, т.е. снизить трудоемкость отбора проб. В заявленном способе отбора проб снега впервые уплотнение пробы осуществляют вращением толкателя. Впервые толкатель устройства для отбора проб выполнен в виде ходового винта. Это позволяет снизить усилие перемещения поршня и тем самым снизить трудоемкость отбора проб. Также впервые предлагается крепить на внутренней поверхности кольца режущие элементы, что позволит производить отбор проб уплотненного и слежавшегося снега с включениями льда. Таким образом, оба заявленных решения удовлетворяют условию патентоспособности изобретения "изобретательский уровень.

Заявленные изобретения взаимосвязаны настолько, что образуют единый изобретательский уровень. При разработке нового способа отбора проб снега было изобретено новое устройство, специально предназначенное для осуществления этого способа. Применение этого устройства для осуществления заявленного способа позволит решить поставленную задачу с получением требуемого технического результата - снизить трудоемкость отбора проб и расширить область использования способа и устройства. Следовательно, заявленные изобретения удовлетворяют требованию единства изобретения.

Перечень фигур.

Изобретения поясняются примерами выполнения и чертежами: на фиг.1 изображен общий вид устройства в сборке со съемным режущим кольцом, на фиг.2-5 - режущие элементы.

Устройство для отбора проб снега состоит из пробоотборного цилиндра 1, поршня 2, ходового винта 3 с ручкой 4, съемного режущего кольца 5 с зубьями 6 и режущими элементами 7, металлической крышки 8 с ручками 9. Крышка 8 имеет жесткое крепление с цилиндром 1 (например, посредством винтового соединения). По центру крышки 8 расположено отверстие 10 с резьбой, в которое вворачивается ходовой винт 3. На внешней поверхности пробоотборного цилиндра 1 нанесена шкала 11 в сантиметрах. На нижнем крае пробоотборного цилиндра 1 выполнены отверстия 12 для крепления режущего кольца 5. Чтобы обеспечить выход воздуха из внутреннего пространства пробоотборного цилиндра, ходовой винт 3 имеет осевое отверстие 13.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Принцип действия устройства при отборе проб снега для изучения его свойств заключается в следующем. Вращением ручки 4 ходового винта 3 поршень 2 перемещают в крайнее верхнее положение. Пробоотборный цилиндр 1 с помощью ручек 9 погружают в толщу снега до упора в поверхность почвы и, вращая ходовой винт 3, поршнем 2 уплотняют пробу снега, что предотвращает ее высыпание при подъеме устройства. Для нарушения сцепления снега с грунтом устройство несколько раз поворачивают вокруг оси. Затем устройство вынимают из снега. Пробу снега выталкивают из пробоотборного цилиндра 1 посредством вращения ходового винта 1 с поршнем 2. В заявляемом устройстве в отличие от прототипа исключается выход поршня из пробоотборного цилиндра за счет того, что длина ходового винта с поршнем равна длине пробоотборного цилиндра, и при установке поршня в нижнее положение он находится на одном уровне с краем пробоотборного цилиндра. Шкала 11 позволяет определять высоту снежного покрова.

При экологических исследованиях снеговых свалок, где снег может быть рыхлым, уплотненным, иметь включения льда, для облегчения отбора проб используют режущее кольцо 5 с зубьями 6. На внутренней поверхности режущего кольца жестко закреплены режущие элементы 7. Режущие элементы 7 могут иметь различную форму, что позволяет использовать устройство на снеговых свалках (фиг.2-5). При отборе проб на снеговых свалках вращением пробоотборного цилиндра 1 за ручки 9 устройство углубляют в массив снега перпендикулярно или под углом к поверхности. При этом зубья 6 режущего кольца 5 облегчают заход пробоотборного цилиндра 1 в массив снега, а режущие элементы 7 измельчают уплотненный снег. Ходом поршня 2 уплотняют измельченный снег, устройство вынимают и дальнейшим ходом поршня 3 извлекают пробу.

Заявленные изобретения позволяют получать представительные пробы снега, значительно снижают трудоемкость отбора проб, позволяют расширить область применения способа и устройства.

Изобретения относятся к метеорологическим, гидрологическим, гидрохимическим и экологическим исследованиям и может быть использовано для изучения плотности, запасов и химического состава снега и исследования снеговых свалок. Устройство для отбора проб снега включает пробоотборный цилиндр с режущим кольцом с зубьями и поршень с толкателем. Устройство дополнительно содержит режущие элементы, закрепленные на внутренней поверхности кольца, и крышку с центральным резьбовым отверстием для толкателя, выполненного в виде ходового винта. Крышка и толкатель снабжены ручками. Устройство снижает трудоемкость отбора проб снега, в особенности уплотненного и слежавшегося с включениями льда. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для отбора проб снега, включающее пробоотборный цилиндр с режущим кольцом с зубьями, поршень с толкателем, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит режущие элементы, закрепленные на внутренней поверхности кольца, и крышку с центральным резьбовым отверстием для толкателя, выполненного в виде ходового винта, а крышка и толкатель снабжены ручками.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что режущее кольцо выполнено съемным.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндр выполнен из гидрофобного полимерного материала.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внешняя поверхность пробоотборного цилиндра имеет шкалу для измерения высоты снежного покрова.