Устройство для отбора проб осадков со дна водоемов Советский патент 1985 года по МПК G01N1/10 

Изобретение относится к устройствам для отбора проб, в частности к автономным устройствам для отбора проб осадков со дна водоемов и может быть использовано при проведении геологических, океанологических и гидрографических работ.

Известен автономный пробоотборник, включающий поплавок с центральной штангой, рабочий орган, выполненный в виде створок грейферного ковша, и контейнеры с размеш,енными в них балластными гру:зами 1.

Недостатками этого пробоотборника являются низкая производительность из-за малых скоростей вертикального погружения, связанных с экономией балласта, и невысокая надежность срабатывания при перекосах грейфера в момент контакта со дном.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для отбора проб осадков со дна водоемов, включаюш1ее рабочий орган, выполненный в виде двухстворчатого грейферного механизма, снабженного штоком-лидером, поплавок и газогенератор с реагентом для продувки поплавка сжатым газом, соединенный с поплавком посредством трубопровода и клапана 2.

Недостатки данного устройства заключаются в низкой эффективности его применения из-за ненадежности функционирования систем и клапанов продувки под высоким гидростатическим давлением, опасности потери устройства при возгорании или взрыве водорода в балластных емкостях и поплавке и повышенном расходе газообразующего реагента, поскольку твердые продукты реакции не удаляются из газогенератора.

Цель изобретения - повышение эффективности пробоотбора и улучшение эксплуатационных характеристик.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для отбора проб осадков со дна водоемов, включающем рабочий орган, выполненный в виде двухстворчатого грейферного механизма, снабженного штокомлидером, поплавок и газогенератор с реагентом для продувки поплавка сжатым газом, соединенный с поплавком посредством трубопровода и клапана, газогенератор закреплен на створке грейферного механизма, а клапан, соединяющий газогенератор с поплавком, выполнен в виде гидрозатвора, при этом газогенератор снабжен дополнительным клапаном, выполненным в виде подпружиненной крышки, установленным в нижней части газогенератора и кинематически соединенным со штоком-лидером.

Поплавок снабжен системой газового замещения, выполненной в виде баллона высокого давления, клапана с подпружиненным штоком и гидростата.

Поплавок выполнен в виде жесткой оболочки с открытым дном, снабжен трубопроводом газового замещения, при этом верхний конец последнего совмещен с верхним торцом поплавка, а нижний конец выведен за его пределы в нижней части. 5 Кроме того, реагент изолирован от внешней среды нейтральной жидкостью, например глицерином.

Оснащение газогенератора клапанами, размещенными в верхней и нижней его частях, причем верхний клапан выполнен в виде гидрозатвора: и совмещен с соединительным трубопроводом, а нижний выполнен в виде подпружиненной крышки и кинематически связан со щтоком-лидером, позволяет значительно улучщить эксплуатацион5 ные характеристики устройства за счет снижения его общего веса и устранения в конструкции сложного и ненадежного в работе под высоким гидростатическим давлением редукционного клапана.

Выполнение поплавка в виде жесткой

0 оболочки с открытым дном и снабжение его трубопроводом газового замещения позволяет улучшить эксплуатационные характеристики устройства в целом, так как обеспечивается безопасность работ с устройством

5 после его всплытия за счет замещения объема поплавка нейтральным газом. Оснащение поплавка баллоном высокого давления системы газового замещения с управляющим клапаном, щток которого совмещен с гидростатом, обеспечивает безопасность экс

0 плуатации устройства, так как замещает взрывоопасный водород, находящийся в попла-вке после всплытия, на нейтральный газ.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - узел Н на фиг. 1; на фиг. 4- узел 1И на фиг. 1.

Устройство для отбора проб осадков со дна водоемов включает поплавковый узел

0 1, выполненный в виде жесткой оболочки 2 с открытым дном, на верхней части которой смонтировано устройство 3 для спуско-подъемных операций, радиомаяк 4 с антенной 5, световой маяк 6 и гидростатический клапан 7, выполненный в виде корпуса 8 с отверстиями 9 и направляющей 10, в которой установлен шток 11, на нижней части которого гайкой 12 закреплена тарелка клапана 13 с уплотнителем 14. Шток 11 имеет опору 15 с регулировочной гайкой 16 и пружину 17.

Опора 15 установлена с -возможностью взаимодействия с гидростатом 18, установленным на кронштейне 19. Во внутренней полости оболочки 2 размешен вытеснительный трубопровод 20, нижний конец которого выведен за пределы оболочки 2 в нижней ее части. В нижней полости оболочки 2 установлена система 21 газового замещения, выполненная в виде баллона 22 высокого давления, содержащего нейтральный газ (например, углекислый) и управляющего клапана 23, оснащенного щтоком 24, поджатого пружиной 25. На щтоке 24 размещены клапаны 26 и 27. Кроме того, управляющий клапан 23 оснащен игольчатым клапаном 28 ручного управления с маховиком 29Шток 24 установлен с возможностью взаимодействия с гидростатом 30, размещенным на кронщтейне 31. К нижней части поплавкового узла 1 посредством разъема 32 и тросовых тяг 33 крепится двухстворчатый грейферный механизм, выполненный в виде трубчатой рамы 34, на которой размещены ковщи 35 и хомутами 36 закреплены газогенераторы 37, соединенные посредством трубопроводов 38 с полостью оболочки 2.

Грейферный механизм оснащен щтокомлидером 39, кинематически связанным с тягами, 40, установленными на осях 41 с возможностью взаимодействия с крышками 42, установленными на осях 43 и подпружиненными пружинами 44. Во внутренней полости газогенераторов 37 на сетке 45 размещается гидрореагирующий реаген 46, изолированный от окружающей среды нейтральной жидкостью (например глицерином). Трубопроводы 38 оснащены гидрозатвора.ми 47, совмещенными с верхней частью газогенераторов 37. Гидрозатворы 47 снабжены заливочными пробками 48.

Устройство работает следующим образом.

Перед сбросом устройства с судна его приводят в рабочее состояние, для чего раз мещают в газогенераторе 37 реагент 46 и заливают через заливочные пробки 48 в газогенераторы 37 нейтральную жидкость. Вращением маховика 29 открывают игольчатый клапан 28 ручного управления, обеспечивая поступление замещающего газа из баллона 22 к клапану 27. При этом вода, поступающая через открытое днище в оболочку 2, выдавливает находящийся там воздух через отверстия 9 корпуса 8 гидростатического клапана 7.

Под действием собственной массы уст ройство начинает погружаться. На глубине 12-15 м под действием гидростатического давления срабатывает гидростат 18, освобождая опору 15, а шток 11, перемещаясь в направляющей . 10 под действием пружины 17, перекрывает отверстие корпуса 8 гидростатического клапана 13, герметизируя его уплотнением 14. На этой же глубине срабатывает гидростат 30, освобождая щток 24 управляющего клапана 23 устройства 21 газового замещения. При этом на клапан 26 действует гидростатичес - кое давление, удерживающее его от вертикального перемещения и препятствующее г открытию клапана 27. При достижении устройством дна водоема оно касается осадков штоком-лидером 39, воздействующим на тяги 40, поворачивая их на осях 41 и освобождая крышки 42, которые, поворачиваясь на осях 43 под действием пружин 44, открывают доступ воды во внутреннюю полость газогенераторов 37.

После открытия крышек 42 нейтральная жидкость, изолирующая реагент 46, вытесняется из газогенераторов 37 через трубопроводы 38 (при удельном весе изолирующей жидкости меньше удельного веса воды) или через открытый нижний торец газогенератора 37 (при удельном весе больше удельного веса воды). При взаимодействии с водой реагент 46 выделяет водород, поступа0 ющий по трубопроводам 38 в оболочку 2, наполняя ее и вытесняя воду через открытое днище.

Твердые продукты реакции в виде мелкого шлама удаляются из внутренней

5 полости газогенератора 37 под действием собственного веса через решетку 45. Всплывающий поплавковый узел 1 воздействует через тросовые тяги 33 на грейферный механизм, закрывая его и сгребая донные осадки ковшами 35. Продолжая всплытие, устройство отрывается от дна водоема и достигает поверхности. Расширяющийся при всплытии газ удаляется из оболочки 2 через открытое днище. После всплытия устройства на поверхность при давлении на клапан 26, равном атмосферному, под действием давления в баллоне 22 открывается клапан 27 и углекислый газ начинает поступать под оболочку 2, замещая находящийся там водород, удаляя его через трубопровод 20 и исключая тем самым возможQ ность возгорания или взрыва водорода в устройстве. На поверхности устройство по сигналам радиомаяка 4 или светового маяка 6 обнаруживается и поднимается на судно с помощью устройства 3 для спускоподъемных работ.

5 Экономический эффект от использования предлагаемого устройства заключается в повышении производительности, улучщении эксплуатационных характеристик, а также в повышении безопасности работ за счет замещения взрывоопасного водорода, находящегося в попдавке после всплытия устройства, на нейтральный газ.

35

20

35

7

44

55

. /

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ОСАДКОВ СО ДНА ВОДОЕМОВ, включающее рабочий орган, выполненный в виде двухстворчатого грейферного механизма, снабженного штоком-лидером, поплавок и газогенератор с реагентом для продувки поплавка сжатым газом, соединенный с поплавком посредством трубопровода и клапана, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности пробоотбора и улучшения эксплуатационных характеристик, газогенератор закреплен на створке грейферного механизма, а клапан, соединяющий газогенератор с поплавком, выполнен в виде гидрозатвора, при этом газогенератор снабжен дополнительным клапаном, выполненным в виде подпружиненной крышки, установленным в нижней части газогенератора и кинематически соединенным . со штоком-лидером. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что поплавок снабжен системой газового замещения, выполненной в ви.ае баллона высокого давления, клапана с подпружиненным штоком и гидростата. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что поплавок выполнен в виде жесткой оболочки с открытым дном, снабжен § трубопроводом газового замещения, при этом верхний конец последнего совмещен W с верхним торцом поплавка, а нижний конец выведен за его пределы в нижней части. 4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что реагент изолирован от внешней среды нейтральной жидкостью, например глицерином. ел ел 00 со сх