Пробоотборник для отбора проб слабых грунтов Советский патент 1985 года по МПК G01N1/20 

1 1 Изобретение относится к буровой технике, предназначено для отбора проб слабых грунтов, в частности для стратиграфического бурения торфя ной залежи, отбора проб торфа, прослоек, придонных отложений и подстилающего грунта при разведке торфяных месторождений и использованием механизма подачи бурового Инструмента, Цель изобретения - механизация трудоемких работ, повышение производительности и улучшение качества отбираемых проб путем сокращения вспомогательных операций (сборка и разборка колонны штанг при каждом заглублении, закрепление и снятие ручки при наращивании штанг,повороты колонны штанг с помощью ручки для открывания и закрывания челнока, что также экономит время). На фиг. 1 изображен пробоотборник с местным разрезом скользярдей втулки общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг 3 - нижняя часть штока; на фиг. 4 -верхняя часть полого цилиндра; на фиг. 5 - верхняя часть челнока в момент перед его закрытием. Пробоотборник для отбора проб слабого грунта состоит из набора штаиг 1, соединенных при помощи шарнира 2 фиксируемого скользящей втулкой 3 с поворотным устройством 4, содержап1им шток 5, в нижней части которого выполнена поперечная фигурная проточка 6 и запресован палец 7. Противоположно выступающие концы пальца 7 входят в винтовые прорези 8 8 верхней части которых имеются прям линейные участки высотой,равной 2см, Винтовые прорези 8 выполнены в полом цилиндре 9, установленном в двух подшипниках 10 в кожухе 11, в верхне конце которого закреплена направляющая втулка 12 с размещенными в ней двумя стопорными кнопками 13 и четырьмя подпружиненными фиксаторами 14. В нижней части пробоотборника расположен челнок 15, корпусом которого служит ложка 16, выполненная в виде полого полуцилиндра с отогнутыми боковыми сторонами, образующими два крыла 17 и 18. К левому крылу 18 прикреплен непо вижный нож 1 9,а во внутренней полости . ложки t6 размещен подвижный нож -0, представляющий собой полый полуциглиндр, нижняя часть 21 которого усе0чена, а левая сторона 22 остро эаточена, при этом сточеиая поверхность обращена внутрь полуцилиндра, а острые KpoMKVt подвижного и .неподвижного ножей непараллельны и образуют yrojr, равный 2 . Кроме того, кожух 11 жестко соединен с ложкой 16, а полый цилиндр 9 с подвижным ножом 20. Шарнир 2 предназначен для установки пробоотборника в горизонтальное положение после подъема его на поверхность и для удобства извлечения образца из челнока. Скользящая втулка 3 фиксирует шарнир 2 в период заглубления пробоотборника. Выполненная на штоке 5 поперечная фигурная проточка 6 предназначена для стопорения, а ее нижняя, коническая часть, расстопаривает шток 5, раздвигая стопорные кнопки 13. Прямолинейные участки высотой 2 см в верхней части винтовых прорезей 8 обеспечивают нахождение пробоотборника в закрытом состоянии в период стопорения от начального до застопо ренного положения. Во время стопореиия шток 5 входит внутрь полого цилиндра 9 на 2 см, соответственно противоположно выступающие концы запрессованного пальца 7 проходят этот путь .по прямолинейному участку винтовых прорезей 8, а полый цилиндр 9 и жестко с ним связанный подвижный нож 20 остаются неподвижньми, пробоотборник закрыт. Подшипники 10 уменьшают силу трения подвижных деталей, а кожух 11 защищает их от попадания грунта, что обеспечивает надежную работу пробоотборника. Стопорные кнопки 13 оснащены четырьмя подпружиненными фиксаторами 14, два из них, расположенные над стопорными кнопками 13, фиксируют их в застопоренном состоянии штока 5, а два других - в расстопоренном. Такая конструкция позволяет застопорить шток 5 перед погружением в грунт закрытого пробоотборника и удерживать его в таком состоянии при погружении до слоя отбора пробы, два фиксатора 14, расположенных под стопорными кнопками 13, фиксируют их в раздвинутом положении, обеспечивая свободное движение штока 5, вначале при открывании челнока 15 перед слоем отбираемой пробы. а патем при его закрывании после наполнения образцом. Площадь цилиндрической поверхности пробоотборника вместе с крыль ми 17 и 18 и шаг винтовых прорезей подобраны таким образом, что обеспечивают в слабых водонасыщенных грунтах удерживание пробоотборника от осевого поворота и смещение по вертикали при открывании челнока 15 а также при отрезании образца в момент его закрывания. Неподвижный нож 19 вместе с подвижным ножом 20 образуют подобие ножниц, а непараллельность режущих кромок способствуе последовательному отрезанию образца сверху до низу. Угол, равный 2 , обусловлен тем, что при длине режущи кромок, равной 50 см, просвет в осно вании образованного при этом треугол ника составит около 17 мм, что обеспечивает надежное отрезание образца. Увеличение угла приводит к затенению челнока 15 в открытом состоянии или неплотному закрьшанию.Усечение нижней части 21 подвижного ножа устраняет выступ, образующийся при закрытом челноке 15, что уменьшает лобовое сопротивление пробоотборника при заглублении и исключает загрязнение отбираемого образца увлекаемым из верхних слоев грунтом. Для отбора проб закрытый пробоотборник погружают в грунт до глубины на 50 см меньше, чем глубина отбираемой пробы (50 см --это высота чел нока 15), затем закрывают его и заглубляют еще на 30 см. В это время открытый челнок 15 заполняется образ цом, далее его закрывают, при этом подвижньш нож 20 .отрезает образец от пласта грунта, после чего пробоотборник поднимают на поверхность и извлекают отобранный образец. Эти операции выполняет один опера тор, управляя механизмом подачи буро вого инструмента, с помощью переключа теля Заглубление-стоп-подъем на пульте управления. Контроль глубины осуществляется по индикатору с точностью до 1.см. В транспортном положении механизм . подачи бурового инструмента заряжен одной штангой 1 с прикрепленным к ней пробоотборником, шарнир 2 зафиксирован скользящей втулкой 3, шток 5 расстопорен, противоположно выступающие концы пальца 7 находятся в верхней части прямолинейных участкоп винтовых црорезей 8, челнок закрыт. На пункте отбора проб перед началом работ необходимо подсоединить одну или две штанги (в зависимости от предполагаемой глубины отбора проб, при этом используются двуметровые штанги) и застопорить щток 5. Для этого нужно нажимая двумя пальцами на стопорные кнопки 13 подать челнок 15 вверх на 2 см.до западания стопорных кнопок 13 в поперечную фигурную проточку 6. В исходном положении шток 5 выдвинут и застопорен в положении, при котором противоположно выступающие концы пальца 7 находятся в нижней части прямолинейных участков винтовых прорезей В, челнок 15. закрыт. Дня отбора Пробы оператор переводит переключатель на пульте управления из положения Стоп в положение Заглубление и, контролируя глубину по индикатору, погружает закрытый челнок 15 до глубины, на 50 см меньшей, чем глубина отбора -пробы. Перед слоем отбора проЬы оператор кратковременно, на 1-2 с, переводит переключатель из положения Заглубление в положение Подъем и, вновь установив в положение Заглубление, погружает челнок 15 еще на 50 см, контролируя глубину по индикатору, при этом показания индикатора должны быть на 20 см больше. При кратковременном переключении из положения Заглубление в положение Подъем челнок 15 остановится за счет силы трения о грунт, а шток 5, двигаясь вверх, пройдет путь 2 см, коническая поверхность поперечной фигурной проточки 6 раздвинет стопорные кнопки 13. При последующем переключении на Заглубление пробоотборник остается неподвижным, расстопоренный шток 5 начинает входить внутрь полого цилиндра 9, а противоположно выступающие концы пальца 7, взаимодействуя с. винтовыми прорезями 8, поворачивают полый цилиндр 9 и жестко с ним соединенный подвижный нож 20 в сторону открывания челнока 15, при этом пробоотборник удерживается от проворачивания крыльями 17 и 18. Когда шток 5 и запрессованный палец 7 пройдут путь, равный 20 см, из которых 2 см приходятся на прямолинейные и 18 см на криволинейные участки винтовых прорезей 8, (18 см составляют 1/2 щага винтовых прорезей 8), подвижнь)й нож 20 повернется на 180, челнок полностью откроется.

С этого момента открытый пробоотборник приходит в движение заполняясь грунтом, после погружения на 50 см челнок заполнится образцом и оператор устанавливает переключатель в положение Стоп,

Для закрывания челнока 15 и подъема его на поверхность оператор переводит переключатель в положение Подъем, при этом пробоотборник остается неподвижным за счет силы трения о грунт, а шток 5 начинает движение вверх, концы запрессованного в нем пальца 7, взаимодействуя с винтовыми прорезями 8, поворачивают полый цилиндр 9 и жестко закрепленный с ним подвижный нож 20 в сторону закрывания челнока 15, отрезая отобранный образец от lujacra грунта.

После того, как шток 5 пройдет путь, равный 20 см, пробоотборник полностью закроется, а противоположно выступающие концы пальца 7 перейдут в верхнюю часть прямолинейных участков винтовых прорезей 8 и пробоотборник, увлекаемый колонной штанг 1, начинает движение вверх. После выхода челнока 15 на поверхнос оператор устанавливает переключатель в положение Стоп.

Для извлечения образца из челнока 15 необходимо освободить шарнир 2 от скользящей втулки 3, повернуть пробоотборник до горизонтального положения и, надавив на наконечник челнока 15, открыть его.

. ПРОБООТБОРНИК ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ СЛАБЫХ ГРУНТОВ, состоящий из штанг, поворотного устройства, содержащего полый цилиндр с винтовыми прорезями, шток с запрессованным в нем пальцем, противоположно выступающие концы которого входят в винтовые прорези цилиндра, и челнок, выполненный в виде полуцилиндра с расположенным в его внутренней полости ПОДВИЖН1-1М ножом, отличающийся тем, что, с целью механизации трудоемких работ, повышения производительности и улучшении качества отбираемых проб, верхний конец штока снабжен шарниром с фиксИруюп1ей его скользящей втулкой и соединен со штангой, а нижняя часть штока выполнена с поперечной фигурной проточкой, пробоотборник снабжен кожухом с подшипниками, в которых установлен полый цилиндр, ви}1ТоВые прорези которого в верхней.части выполнены с прямолинеУшыми участками, нижний конец цилиндра жестко соединен с подвижнь м ножем, причем верхняя часть кожуха снабжена направляющей втулкой с размещенными в ней стопор(У) ными канавками и подпружиненными фиксаторами, а нижний.конец кожуха жестко соединен с полуцилиндром, выполненным с отогнутыми боковыми сторонами, образующими два крыла, одно из которых снабжено неподвижным ножом, при этом подвижный нож выполнен ел с заточкой так, что сточенная сторона обращена внутрь челнока, режущие кромки Од подвижного и неподвижного ножей об;о разуют угол, а нижние части подвижного ножа и полуцилиндра усечены, образуя клиновидный наконечник.

Фиг 2

J/5

rtr

ФигЗ

фиг. 4

22:

Фиг 5