Пробоотборник для отбора газовых и грунтовых проб Советский патент 1987 года по МПК G01N1/04 G01N1/22 

1

Изобретение относится к технике проходки мелких скважин в мягких породах с целью отбора проб г хунта и почвенного воздуха и может быть использовано при поисках месторождений полезных ископаемых.

Цель изобретения - повышение производительности при отборе почвенных газов и достоверности их анализа с одновременным отбором грунта и снижением усилий при извлечении пробоотборника из скважины.

На фиг,1 изображен пробоотборник для отбора газовых и грунтовых проб, общий вид; на фиг.2 - то же, продольный разрез.

Пробоотборник для отбора газовых

13340572

части для облегчения смены или чистки фильтра 8 и. газопровода, а также заточки режущей кромки 12, которая может быть .Изготовлена из твердосплавного материала. Приемник 6 грунта выполнен в виде продольно разрезанного на две или более части цилиндра, верхняя часть которого установле- Q на внутри фланца 3, а нижняя - внутри коронки 7 с возможностью осево1 о перемещения .вдоль фланца 3. Возбудитель упругих колебаний, выполненный съемным, может перемещаться вдоль 15 оси пробоотборника от нижней части коронки 7 до фланца 3, который при расположении возбудителя в крайнем верхнем положении механическ контак- тируетс основанием 9, которое имеет

и грунтовых проб содержит вибромеханизм 1, головку 2, фланец 3, газопро- 20 ° отверстие и ручку 16. Газопровод 4 может быть изготовлен из трувод 4, отсасывающий штуцер 5, приемник 6 грунта, коронку 7, фильтр 8 и возбудитель упругих колебаний, включающий основание 9 и один или более (например, три) стержней 10.

Выход газопровода 4 подсоединен к отсасывающему штуцергу 5 . Вибромеханизм 1 соединен с головкой 2, Фланец 3 соединен с верхней частью газопровода 4, нижняя часть которого прикреплена к коронке.

Головка 2 установлена на с1шанце 3 и соединена с приемником 6 грунта, например, с помощью байонентного соединения (не показано), так что может передавать механические колебания от вибромеканизма 1 приемнику 6 грунта. Например,нижняя часть головки 2 контактирует с верхней частью приемника 6 грунта. Коронка 7 выполнена в виде полого цилиндра, в верхней части наружной поверхности которого выполнен буртик 11, а нижняя часть изготовлена в виде режущей кромки 12. На наружной поверхности коронки 7 имеется кольцевая проточка 13, в которую помещен фильтр 8, В коронке 7 выполнены сквозные каналы 14, оси которых расположены в плоскостях, проходящих через ось коронки 7. Каналы 14 соединены с кольцевой проточкой 13 с одной стороны (так, что сообщаются с газовой средой через фильтр 8) и с входом газопровода 4 с другой стороны. Нижняя часть внутренней поверхности коронки 7 выполнена в виде усеченного конуса 15, Нижняя часть коронки 7 может быть изготовлена отделяющейся от верхней

35

бок, которые жестко связывают коронку 7 с фланцем 3. Полости трубок в коронке 7 соединены через каналы 14

25 и фильтр 8 с газовой средой (отбира-; емой газовой пробой), а в верхней части соединен между собой и с отсасывающим штуцером 5, выход которого соединен с анализатором (не показан).

3Q Газопровод 4 может быть изготовлен также из двух аксиально расположенных полых цилиндров, в полость внутренне- то при этом вставлен приемник 6 грунта. Стержни 10 возбудителя упругих колебаний могут быть изготовлены в виде конусов, а также в виде одной трубы, внутренний диаметр которой больше диаметра буртика 11 коронки 7, или нескольких труб.

Пробоотборник для отбора газовых и грунтовых проб работает следующим образом.

В пункте отбора устанавливают возбудитель упругих колебаний стерж-.

45 нями 10 вниз и вдавливают их в поч- .ву так, чтобы они прошли верхний растительный слой. В осевое отверстие в основании 9 помещают нижнюю часть пробоотборника, устанавливая его ре5Q жущей кромкой 12 коронки 7 на грунт , Включают вибромеханизм 1, который создает механические крлебания. Последние через головку 2, фланец 3, газопровод 4 и приемник 6 грунта передаются на коронку 7, и она погружается в грунт При этом грунт, который остается снаружи коронки 7 от режущей кромки 12 до буртика 11, практически не уплотняется. Сохраня40

55

5

бок, которые жестко связывают коронку 7 с фланцем 3. Полости трубок в коронке 7 соединены через каналы 14

5 и фильтр 8 с газовой средой (отбира-; емой газовой пробой), а в верхней части соединен между собой и с отсасывающим штуцером 5, выход которого соединен с анализатором (не показан).

Q Газопровод 4 может быть изготовлен также из двух аксиально расположенных полых цилиндров, в полость внутренне- то при этом вставлен приемник 6 грунта. Стержни 10 возбудителя упругих колебаний могут быть изготовлены в виде конусов, а также в виде одной трубы, внутренний диаметр которой больше диаметра буртика 11 коронки 7, или нескольких труб.

Пробоотборник для отбора газовых и грунтовых проб работает следующим образом.

В пункте отбора устанавливают возбудитель упругих колебаний стерж-.

5 нями 10 вниз и вдавливают их в поч- .ву так, чтобы они прошли верхний растительный слой. В осевое отверстие в основании 9 помещают нижнюю часть пробоотборника, устанавливая его реQ жущей кромкой 12 коронки 7 на грунт , Включают вибромеханизм 1, который создает механические крлебания. Последние через головку 2, фланец 3, газопровод 4 и приемник 6 грунта передаются на коронку 7, и она погружается в грунт При этом грунт, который остается снаружи коронки 7 от режущей кромки 12 до буртика 11, практически не уплотняется. Сохраня0

5

ется естественная проницаемость для почвенного газа. Часль грунта, которая срезается режущей кромкой 12 и попадает внутрь коронки 7, уплотняется по мере погружения пробоотборника усеченным конусом 15 и выдавливается вновь поступающими в коронку 7 порциями грунта в приемник 6 грунта. Когда буртик 11 коронки 7 прони кает в грунт, то он уплотняет его, предотвращая поступление атмосферно воздуха в кольцевую проточку 13, Фланец 3, опускаясь, достигает основания 9 и передает ему механические колебания вибромеханизма 1. Стерни 10 под влиянием механических колбаний также погружаются в грунт, передавая в него эти колебания. Далее пробоотборник погружается в грунт вместе с возбудителем упругих колебаний. Возбуждаемые последним в грунте упруги колебания способствуют десорбции компонентов из грунта в газовую пробу. Отбор газовой пробы можно произво- дить во время погружения пробоотборника -в грунт, при завершении процесса погружения пробоотборника в грун а также с момента погружения буртика 11 в грунт до завершения отбора про- бы при нахождении коронки 7 в крайнем нижнем положении.

В выбранном режиме отбора газовой пробы включают вакуумный насос анализатора (не показан), и газ (почвенный воздух) поступает в проточку 13 коронки 7, очищается фильтром 8 от крупных частиц пыли, проходит через каналы 14 в газопровод 4 и далее через отсасывакяций штуцер 5 в газоанализатор, где определяют содержание компонентов. После завершения отбора газовой пробы выключают вакуумный насос и пробоотборник извлекают из изготовленного им шпура. Для этого его вытягивают вверх за ручку 16 Так как вибромеханизм 1 не выключен то пробоотборник без больших усилий вынимают из шпура вместе с возбудителем упругих колебаний. Вибромеханизм 1 выключают. Вибромеханизм 1 вместе с головкой 2 поднимают-относительно фланца 3 и вынимают при этом соединенный с головкой 2 приемник 6 грун- Tav Поспедиий отсоединяют от головки 2, разбирают, разъединяя его части, и извлекают грунтовую пробу в виде керна. Собирают приемник 6 грун5

Q 0 5 о

та, сЬединяют его с головкой 2 и уста-., навливают их в пробоотборник. Легким постукиванием по коронке 7 освобождают ее и фильтр 8 от налипшего грунта. Пробоотборник готов к работе на следующем пункте.

Предлагаемый пробоотборник исключает уплотнение грунта в зоне отбора газовой пробы, при этом сохраняется естественные параметры грунта (например, проницаемость) и обеспечивается более полный отбор газовой пробы , Пробоотборник имеет более простую конструкцию. Кроме того, он обеспечивает десорбцию измеряемых компонентов с большего объема грунта с помощью возбудителя упругих колебаний, а также отбор грунтовой пробыо Извлечение пробоотборника из грунта обеспечивается за счет небольшой поверхности трения - только поверхности буртика 11. Установка фильтра 8 в зоне отбора газовой пробы позволяет осуществлять предварительную очистку газовой пробы от крупных частиц грунта.

IQ 20 25 зо

Ф

35

40

45

50

55

ормула изобретения 1 о Пробоотборник для отбора газовых и грунтовых проб, содержащий головку, отсасывающий штуцер и газопровод, причем выход газопровода подсоединен к отсасывающему штуцеру, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности при отборе почвенных газов и достоверности их анализа с одновременным отбором грунта и снижением усилий при извлечении пробоотборника из скважин, он снабжен фланцем, приемником грунта, коронкой и фильтром, причем фланец через газопровод прикреплен к коронке, выполненной в виде полого цилиндра с уплотнительным буртиком в верхней и режущей кромкой в нижней ее частях с кольцевой проточкой на наружной поверхности и со сквозными каналами, оси которых расположены в плоскостя проходящих через осн коронки, соединенные с кольцевой проточкой с одной стороны и с входом газопровода с другой стороны, нижняя часть внутренней поверхности коронки выполнена в виде усеченного конуса, приемник грунта выполнен в виде продольно разрезанного цилиндра и установлен нижней частью внутри коронки, а верхней г внутри фланца с возможностью осевого перемещения, головка установлена на фланце, а фильтр установлен в кольцевой проточке коронки.

2, Пробоотборник по П.1, отличающийся, тем, что он снабжен

возбудителем упругих колебаний, вы- -полненным в виде основания и одного лли нескольких стержней и установленным с возможностью взаимодействия с фланцем и перемещения вдоль газопро- вода и приемника грунта.

х

Канали- затору

(Риг, г

Редактор А.Огар

Составитель Л.Горяйнова Техред М.Ходанич

3957/41

Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Корректор А.рбручар

Изобретение относится к технике проходки мелких скважин.в мягких по- рддах с целью отбора,проб грунта и почвенного воздуха, может быть использовано при поисках месторождений полезных ископаемых и позволяет повысить производительность при отборе почвенных газов и достоверности их анализа с одновременным отбором грунта и снижением усилий при извлечении пробоотборника из скважины. С помощью вибровозбудителя 1, ко.торый погружается в грунт вместе с пробоотборником, обеспечивают десорбцию измеряемых компонентов в газовую пробу с большого объема. Колебания передаются на коронку (к) 7, которая также погружается в грунт. Часть грунта, срезанная режущей кромкой 12, попадает внутрь К 7 и выдавливается вновь поступающим грунтом в приемник грунта 6. Для отбора пробы включают вакуумный насос, и газ, проходя через газопровод 4, попадает в газоанализатор, где определяют содержание компонентов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (/) tt iPut.f