Устройство для отбора проб мерзлых пород Советский патент 1988 года по МПК G01N1/04 

(61) 1064184

(21)4033787/31-26

(22)26.12.85

(46) 23.02.88. Бюл. № 7

(71)Якутский государственный университет

(72)Л. Б. Некрасов, А. И. Кузьмин, С. Е, Васильев, В. Н. Федоров

и В. Н. Поволоцкий

(53)543.053(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1064184, кл. G 01 N 1/04, 1981.(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ МЕРЗ- ЛЫХ ПОРОД

(57)Изобретение относится к геологоразведочным работам для опробования подземных выработок, шурфов, траншей в зимний период и может быть использовано при разработке вечномерзлых россыпных месторождений полезных ископаемых. Цель изобретения - повышение эффективности работы и обеспече ние радиационной безопасности. Устройство содержит электромагнитный генератор и излучатель (И) 2, созда кщий направленный поток электромагнитной энергии, которая оттаивает объемы породы требуемых размеров и

формы. Защитный экран предотвращает утечку электромагнитного излучения за пределы пробоотборника. Экран вы полнен в виде укрепленной на И 2 не подвижной рамы. 19, снабженной на- борюм подпружиненных поршней (П) в виде металлических брусков. П обхва тывает по периметру раскрыв И, заполняя все неровности породного мае сива, и образует эластичный электрО герметичный экран. Для уменьшения просачивания энергии между П на одной из боковых поверхностей каждого бруска выполнены фигурные выемки.

С

(Л

оо 41 сд

со

vl

to

к

образующие между сопряженными стенками П Г-обраэные зазоры, заполнен- ные диэлектрическими вкладьппами такого же профиля. Причем в поперечнике длина каждой из сторон равна четверти длины электромагнитной волны с учетом диэлектрической проницаемос1

Изобретение относится к геологоразведочным работам, в частности к получению и подготовке образцов породы для исследования в твердом состоянии, например к опробованию подземных выработок, шурфов, траншей в зимний период и при разработке вечно мерзлых россыпных месторождений полезных ископаемых, и является усовершенствованием изобретения по основному авт. св. № 1064184.

Цель изобретения - повьш1ение эффективности работы устройства и обеспечение радиационной безопасности. На фиг. 1 изображено устройство для отбора проб, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 вид А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Устройство включает электромагнитный генератор (не показан), коробчатый волновод 1, излучатель 2, предетавлякщий собой раструб с двумя параллельными и двумя расходящимися Т1ОД острым углом стенками.

На внешних поверхностях вертикальных стенок установлены Т-образные пластины 3, выполненные из листового упругого металла, например стали.

Для обеспечения возможности перемещения пластин 3 вдоль оси, перпендикулярной плоскости раскрыва излучателя, в этих пластинах имеются продолговатые сквозные пазы 4, болты 5 ограничивают возвратно-поступательное перемещение пластин 3 в пазах 4. Этими болтами осуществляется регулировка степени прижатия пластин 3 к параллельным стенкам излучателя. С целью снижения трения скольжения, возникающего при перемещении пластин 3 по поверхности стенок излучателя, между ними устати материала. Пробоприемник образуется при внедрении в породный массив Т-образных пластин 3 за счет их выдвигания и смыкания и двух пар эллипсовидных пластин 8 при их повороте вокруг осей 9. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

навливают прикрепленные к параллельным стенкам излучателя прокладки 6, выполненные из тонкого листового полимерного материала с низким козф- фициентом трения. Пластины 3 в углах, примыкающих к краю стенок излучателя, жестко соединены в точках 7 с ребрами двух пар идентичных пластин 8, расположенных на противопоo ложных расходяпщхся стенках излучателя. Пластины 8 выполнены в виде четвертей эллипсов и установлены на расходящихся стенках излучателя вблизи его краев на осях 9 под некоторым

5 углом к этим стенкам. Благодаря этому эллипсоидные пластины оказываются расположенными под прямым углом по отношению к пластинам 3. Пластины 8 могут поворачиваться на 90 (верхние

0 пластины по часовой, нижние - против часовой стрелки) вокруг осей 9, совпадающих с эксцентриситетом этих пластин.

5 Часть ребра эллипсовидных пластин, в исходном положении совпадающих с краем излучателя, снабжены по- родоразрушающей кромкой 10. Пластины 3, соединенные между собой фигурО.ными металлическими стойками 11, образуют жесткую раму. Эта рама приводится в возвратно-поступательное движение вдоль пазов 4 посредством установленных на обеих фигурных стойках 11 ДВ5ПС равномощных реверсируемых электродвигателей 12 с редукторами 13 и винтовых стержней 14, неподвижно укрепленных на кронштейнах 15. Электродвигатели 12 снабжены ди- балансами. Поэтому они обеспечивают не только поступательное движение пластин 3 и поворот кинематически связанных с ним пластин 8, но и со5

0

общают этим пластинам виброколебания .

Для снижения уровня вибраций, неизбежно передаваемых электродвигателями 12 коробчатому волноводу 1 через стержни 14 и кронштейны 15, последние укрепляют на широких стенках коробчатого волновода посредством виброгасящих прокладок 16. Эту же функцию помимо своего прямого назначения - снижения трения скольжения выполняют также и прокладки 6.

Раскрыв излучателя защищен от попадания в его полость породы радиопрозрачной перегородкой 17.

Для предотвращения нежелательных изгибов пластин 3 в перпендикулярной к ним плоскости в передней части этих пластин жестко укрепляют планки 18 из твердосплавного металла. Эти планки выполняют также функцию поро- доразрушающих кромок. Поступательное движение пластин 3 происходит только в пределах стенок излучателя. За пределами краев излучателя пластины 3, будучи кинематически связанными с пластинами 8, при их повороте изгибаются, повторяя профиль ребра пластин 8. При повороте пластин В на 90 образуется пробоприемник в форме слегка овального параллелепипеда.

Дпя обеспечения радиационной безопасности и повьшения эффективности работы устройство снабжено металлической неподвижной рамой 19.

Рама 19 образована основанием 20 и крышкой 21, на внутренней поверхности которой выполнены пазы 22. По этим пазам возвратно-поступательно перемещаются поршни 23.

Поршни выполнены в виде брусков с фигурными выемками на одной из боковых поверхностей. Между сопря- женными стенками поршней 23 эти фигурные выемки образуют Г-о бразные зазоры, в которые вплотную устанавливают вкладыши 24. В поперечном сечении длина каждой из двух сторон это-: го вкладыша равна четверти длины рабочей волны с учетом диэлектрической проницаемости материала вкладыша 24.

К задним торцам поршней крепятся толкающие пружины 25, другим концом -удерживаемые шпильками 26. Пружины позволяют независимо перемещаться поршням относительно: друг друга. Совокупность таких поршней при установке устройства на породный массив

to

15

0

5

0

5

0

5

0

5

образует эластичный радиоотражающий экран, копирующий профиль забоя.

Во избежание заклинивания порщ- ней 23 частицами породы в полость 27 корпуса рамы 19 предусмотрена подача сжатого воздуха через штуцер 28. Поршни 23 устанавливают в этом корпусе таким образом, что между сопряженными стенками соседних поршней и сторонами поршней, обращенными к основанию 20 и крышке 2I, имеются узкие зазоры 29, через которые происходит истечение сжатого воздуха, препятствующего попаданию частиц породы в эти зазоры.

Неподвижность рамы относительно краев излучения 2 достигается посредством ее крепления к паре кронштейнов 30, крепящиеся в свою очередь с помощью болтов 5 и плоскопараллельными стенками излучателя.

За счет крепления к неподвижной раме 19 тонких пружинящих контактов 31 достигается герметичное электрическое уплотнение зазора между поверхностью Т-образных пластин 3 и основанием 20 рамы 19.

Устройство работает следующим образом.

В рабочем положении его вплотную придвигают к забою. При этом поршни под действием пружин 25 занимают положение, соответствующее профилю забоя: на выступающих участках породного массива поршни оказываются задвинутыми вовнутрь рамы, а в его углублениях наоборот - выдвинутьми вперед до соприкосновения с породой, образуя эластичный радиоотражающий экран.

Затем в полость 27 корпуса рамы 19 через штуцер 28 подают сжатый воздух. Включают электромагнитный генератор. При этом излучатель создает направленный поток электромагнитной энергии, обеспечивающий от- таивание объема породы требуемой формы. При достижении заданной глубины оттаивания выключают электро- . магнитный генератор и включают электродвигатели 12 привода пластин 3, что приводит их в поступательное, а пластин 8 - во врадательное движение в сторону забоя. По мере выдвигания пластин 3 и 8 за края излучателя они внедряются в породный массив, отделяя от него талый объем породы.

5

При повороте пластин 8 на 90° пластины 3 смыкаются, проба породы оказывается заключенной в замкнутом пространстве пробоприемника. После этого устройство вместе с пробой, заключенной в пробоприемнике, поднимают из выработки, включают с реверсом электродвигатели. При этом пластины 3 и 8 начинают возвращаться в исходное положение. По мере увеличения зазора между пластинами 3 порода высьтается из пробоприемника с ускоряющими темпами. Вибрация, сообщаемая пластинам 3 и 8, предотвра- щает налипание на них породы.

Формула изобретения

0

ционной безопасности, оно снабжено защитным экраном в виде неподвижной рамы, образованной основанием и крышкой с пазами на ее внутренней поверхности, в которых своими прямоугольными выступами установлены подпружиненные поршни в виде металлических брусков,. имеющих на одной из боковых поверхностей фигурные выемки, образующие между брусками зазоры Г-образ- ной формы, причем в поперечнике длина каждой из двух сторон этих зазоров равна четверти длины электромагнитной волны, а на заднем крае основания неподвижной рамы укреплены тонкие .пружинящие контактные лепестки, длина которых-равна четверти . длины электромагнитной волны.

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью . уменьшения габаритов поршней, в Г- образном зазоре вплотную установлены диэлектрические вкладыши.

L,

Z3

Фиг2

21

3J

3}