Бур для взятия проб почвенного воздуха Советский патент 1983 года по МПК G01N1/22 

Изобретение относится к прибора для взятия проб почвенного воздуха преимущественно из затопленных или избыточно увлажненных почв. Известно устройство для отбора проб из затопленных почв, состояще из приемного цилиндра, крышки с перепускным клапаном, прижатым пру жиной и имеющим фиксированное поло жение Открыто-закрыто, а также 1рычага, нагруженного грузом Cl. Недостатком известного устройст является то, что при подъеме прием ного цилиндра из почвы, с пределами вязкости более 4 г/см, (гзвлека ется монолит. Это затягивает или п ностью исключает возможность отбор газовой пробы. Кроме того, устройство не обеспечивает отбор газов из различных точек почвенного профиля . Известна также игла-бур для взя тия проб почвенного воздуха из любой точки профиля богарных или пери дически .орошаемых почв, включающий цилиндрический корпус, полый шток с рукояткой и запирающее устройство Игла-бур используется в совокупности с газоанализатором, состоящим из бюретки емкостью 100 мл с гра-, дуированными шкалами, помещенной в кожух, заполненный водой, двух погл тительных сосудов, трубки, соединяющей бюретку с поглотительными сосудами, трехходового крана, напорной склянки с вФдой для вытеснения жидкости и резинового.мешка для остаточного инертного газа. Устройство работает следующим образом. Поглотительные сосуды присоединяют шлангагли к штуцеру и углубляют иглу на ну.сную глубину в почву. После этого, присоединив шланг к газоанализатору, заполняют бюретку водой из напорной склянки, поднимая . ее вверх, а затем продувают газопро водную систему, для чего опускают напорную склянку вниз. Открывают трехходовый кран и набирают в бюрет ку 20-30 мл газа. Отбираемая проба почвенного воздуха поступает через отверстия в муфту иглы, а затем по полому штоку и штуцеру проходит в шланг газоанализатора. После отбо ра в бюретку первой порции газа поднимают напорную склянку вверх и подвернув трехходовой кран на атмосферу, выпускают поступивший воздух. Продувание повторяют два ра за, а затем набирают газ в бюретку газоанализатора до положения мениска на черте нуль и приводят анализ воздуха на содержание углекислого газа и кислорода Г23. Однако известное устройство обес печивает взятие проб почвенного воздуха из любой точки профиля лишь в богарных и периодически орошаемых почвах, но неприемлемо Для отбора газов из затопленных,и избыточно увлажненных почв. Кроме того при отборе проб газа ,в почвах с влажностью свыше 10-17% (зависит от зернового состава ) отверстия иглыбура очень быстро засоряются почвен.ными частицами, .что замедляет отбор почвенного воздуха в исследуемом горизонте и исключает такую возможность из нескольких точек профиля. Отбор проб связан с предварительной продувкой -газопроводящих частей устройства почвенным воздухом, чтб понижает достоверность анализируемой пробы. Это обусловлено тем, что даже незначительный контакт с атмосферным воздухом быстро изменяет пробу почвенного воздуха. Кратковре-менная же продувка, с одной стороны, не позволяет полностью удалить весь воздух из газопроводящих частей устройства, а с другой - приводит к изменению состава почвенного воздуха в исследуемой точке в момент его отбора на анализ. Проба почвенного воздуха используется для определения лишь углекислого газа и кислорода и исключается возможность ее сохранения для определения других газов. Целью изобретения является обеспечение взятия достоверных газовых проб из различных точек профиля затопленных и избыточно увлажненных почв.J Поставленная цель достигается тем, что бур для взятия проб почвенного воздуха, включающий цилиндрический корпус, полый шток с рукояткой и запирающее устройство, снабжен подвижной трубой, установленной внутри корпуса., со сквозными отверстиями на нижнем конце, патронным фильтром, установленным на нижнем конце подвижной трубы, плунжером, размещенныг внутри подвижной трубы и выполненным со сквозным отверстием в центре, подвижным штоком, прикрепленным к верхней части плунжера, выполненным с прямоугольной винтовой Ч резьбой, соответствующей высоте хода плунжера, игольчатым клапаном с отжимными пластинами, прикрепленными к нижней части плунжера и фиксатором подвижной трубы, выполненным в виде натяжных болтов. Целесообразно цилиндрический корпус по наружной поверхности снабдить шнековой навивкой. Целесообразно патронный фильтр выполнить из проволочного сердечника и мягкой, например, капроновой обмотки. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство при его введении в исслеye ый слой профиля затопленной почвы, разрезi на фиг. 2 - патронный фильтр с решетчатым, проволочным сердечником и выступающей мягкой обмоткой; на фиг. 3 - плунжер с элас тичным уплотнительным кольцом и игольчатым клапаном, прикрепленным к упругим отжимным пластинам положение клапана Закрыто ; на фиг. 4заборная емЬость с выводными трубками, на фиг. 5 - нижняя часть устройства при взятии пробы почвенного |Воздуха, разрез.Устройство состоит из трубы 1 с делением и шнековой навивкой 2 по наружной поверхности (фиг. 1). Внут этой трубы 1 жестко посажены втулка 3 и закрытый шарикоподшипник 4 с уплотнительным манжете 5, в ко торые вставлена внутренняя труба б, Нижний конец этой трубы б расточен по внутреннему диаметру подшипника 4 до буртика 7, что обеспечивает ее вертикальное перемещение в установленных пределах. По диакютру трубы б в 2-3 ряда просверлены сквозные 2-3 мм отверстия 8, для предохранения от загрязнения которых на нее надет съемный патронный фильтр 9 (фиг. 2 ), состоящий из решетчатого проволочного сердечника 10 с мягкой например, капроновой обмоткой 11, выступающей по касательной над втул ками 12. Это обеспечивает плотное прилегание обмотки к внутренним стенкам трубы 1. Причем поверхность трубы 6 обработана так, чтобы втулки 12 патронного фильтра 9 свободно перемещались в ней, а ее диаметр был на 1,5-2 мм меньше внутреннего диаметра подшипника 4 и также имел буртик, упирающийся в верхнюю втулку фильтра 9. .Конец трубы 6 входит в паз наконечника 13 с резцами, который крепится к ней болтами 14 с потайными головками. Для плотного прилегания наконечника 13 к основанию внешней трубы соединение сделано СТЫ.КОВЫМ с двумя-тремя шлицевыми захватами. Этим достигается жесткость конструкции бура и уменьшение нагрузок (при его введении в почву на трубу б. Внутри трубы б расположен плунжер 15 со сквозным отверс и ем в центре (фиг..3). В верхней части плунжера 15 жестко посажен закрытый шарикоподшипник 16 с упдот нительной манжетой 17, в который предварительно вставлена втулка 18 с притертой конусной головкой и вну ренней резьбой. Во втулку 18 вверну нижний конец съемного подвижного ( относительно плунжера ) полого шток 19. Подшипник 16 герметично закрыт эластичной прокладкой 20 и крьацкой 21. По диаметру плунжера имеется канавка для эластичного уплотнитель ного кольца а к его основанию при помощи упру их отжимных пластин 3 установлен игольчатый клапан 24, оторый плотно перекрывает отверстие. 5 на касательной с поверхностью аконечника 13. В верхней части штоа 19,нарезана винтовая прямоугольая Е езьба, длина которой соответтвует высоте хода плунжера 15. ток 19 выведен через крышку 26 с езьбой, надетую на трубу 6 н прирепленную к ней болтами 27. На выступающей части штока 19 при noMomvi стопорного болта 28 установлена съемная втулка 29. к этой втулке 29 приварены рычаг 30, на конце которого имеется отверстие с резьбой для регулировки винтового фиксирующего держателя 31, и пластины.32, удер- живающие разъемное кольцо 33 с механической защелкой для закрепления заборной емкости 34 с выводными трубами 35 и 36 (фиг. 4). Внутренняя труба 6 фиксируются,по отношению к наружной 1 фиксатором в виде натяжных стопорных болтов 37. Нижние концы болтов 37 прикреплены шарнирно к корпусу внешней трубы 1, а на верхних нарезана резьба и имеются гайки-барашки, позволяющие регулировать длину болтов 37 до условных отметок. Болты 37 свободно Bjtoдят в пазы рычагов 38, приваренных к корпусу трубы 6. Кроме того, внешняя 1 и внутренняя 6 трубы снабжены отдельными и независимыми друг от друга рычажными ручками 39 и 40, приваренными к их корпусу. Устройство работает следующим образом. Перед введением бура в почву поверхность трубы 1 с шнековой навивкой 2 густо смазывается, например техническим вазелином или солидолом, что предотвращает просачивание воды по стенкам к наконечнику 13, особенно в период отбора газовых проб. Затем бур вворачивают в почву на заданную глубину и приступают к отбору газов. Для этого выводную трубу 35 заборной емкости 34 соединяют с концом штока ГЭ и через трубу 36 заполняют их дег.азированныМИжидкостями, например насыщенным водныгл раствором хлористого натрия или прокипяченной (в течение 3040 мин ) дистиллированной водой, изолированной от атмосферного воздуха до начала использования. После окончательного заполнения заборной емкости 34 и полного вытеснения пузырьков воздуха трубы 36 перекрывают, например, механическим зажимом, емкость 34 переворачивают вверх дном . и закрепляют в разъемном кольце 33 механической защелкой. Затем ослабляют гайки-барашки на натяжных стопорных болтах 37, вынимают их из пазов рычагов 38 и отбрасывают на рычажные ручки 39. После этого, нажимая сверху на рычажные ручки 40, заглубляют наконечник 13 в почву до упора внутреннего кольца подшипника 4 с буртиком 7 фиг. 5 . При этом патронный фильтр 9, прижатый обмоткой к внутренним стенкам внешней трубы 1, так.же вьщвигается вниз за счет упора второго буртика трубы б в верхнюю втулку фильтра 9. После заглубления наконечника 13 одной рукой удерживают винтовой фиксирующий держатель 31 штока 19, а другой, медленно поворачивая рычажные ручки 40 внутренней трубы б вокруг оси, одновременно перемешивают исследуемый слой почвы и поднимают плунжер 15 вверх. По мере выхода штока 19 через крышку 27 фиксирующий держатель 31 удлиняют путем его выворачивания через резьбовое отверстие рычага 30 до ограничительной пластины (не указа на). При отрыве плунжера 15 от поверхности наконечника 13 игольчатый клапан 24 открывается упругими отжимными пластинами и жидкость заборной емкости 34 начинает замещаться почвенным воздухом. Он поступает в щель между стыковым захватом внешней трубы 1 и боковыми стенками вращающегося наконечника 13, а затем через обмотку If патронного фильтра 9 к отверстиям 8 внутренней трубы б и по каналу подвижного штока 19 в заборную емкость 34. После выхода жидкости из заборной емкости 34 отбор газов заканчивают и перекрывают трубу 35, например, механическим зажимом. Плунжер 15 возвращают в начальное положение, выдавливая при этом остаток жидкости через обмотку 11 фильтра 9. После этого снимают трубу 35 с конца штока 19 и убирают заборную емкость 34 с отобранной пробой почвенного воздуха. Затем приподнимают внутреннюю трубу 6 рычажными ручками 40, в пазы рычагов 38 вставляют натяжные стопорные болты 37 и путем поджатия гаек-барашёк ( до. условной отметки плотно прижимают наконечник 13 к основанию внешней трубы 1 с одновременной фиксацией трубы б. Бур вворачивают на следующую глубину и по мере достижения заданной отметки приступают к отбору газа описанным способом После завершения работ по взятию проб почвенного воздуха из исследуемых точек почвенного профиля бур извлекают на поверхность и тщательно отмывают от грязи. Промывк/ патронного фильтра 9 проводят при выдвинутом наконечнике 13. При сильном его загрязнении, например при работе на чрезмерно вязких почвах (глинистых, тяжелосуглинистых Л фильтр 9 подвергают промывке после снятия наконечника 13. По мере износа фильтра 9 производят замену обмотки 11 на новую.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает быстрое взятие нескольких достоверных проб почвенного воздуха с различных точек почвенного профиля без существенного нарушения при этом почвенного покрова. Конструктивные особенности бура допускают его .широкое использование для контроля и изучения газового режима не только затопленных и избыточно увлажненных, но также богарных, периодически орошаемых почв и воверхностных вод.

Бур унифицирован в отношении различных почв и позволяет повысить качество отбираемых проб. Он изготавливается из широко применяемых в народном хозяйстве материалов. Узлы и детали бура не требуют сложной обработки и обеспечивают его быструю сборку и разборку.

31

Д

Фиг.1

1. БУР ДЛЯ ВЗЯТИЯ ПРОБ ПОЧВЕННОГО ВОЗДУХА, включающий цилиндрический корпус, полый шток с рукояткой и запирающее устройство, отличающийся тем, что, с целью обеспечения взятия достовер:ных газовых проб из различных точек профиля затопленных и избыточно увлажненных почв, он снабжен подвижной трубой, установленной внутри корпуса со сквозньми отверстиями на нихшем конце, патронным фильтром, установленным на нижнем конце подвижной трубы, плунжером, размещенным внутри подвижной трубы и выполненным со сквозным отверстием в центре, подвижным штоком, прикрепленным к верх-ней части плунжера, выполненным с прямоугольной винтовой резьбой, соответствующей высоте хода плунжера, игольчатым клапаном с отжимными пластинами, прикрепленными к нижней части плунжера и фиксатором подвижной трубы, выполненным в виде натяжных болтов. 2.Бур по п. 1, отличающийся тем, что цилиндрический , корпус по наружной поверхности снабжен шнековой навивкой. 3.Бур по п. 1, отличающийся тем, чтопатронный фильтр выполнен из проволочного сердечника и мягкой, например.капроновой обмоткк.