Водоотборник Советский патент 1992 года по МПК G01N1/10 E21B49/00 

Изобретение относится к области гидрогеологоразведки и может быть использовано при отборе проб воды из водоемов на заданной глубине при проведении инженерно-изыскательских работ.

Известны водоотборники. состоящие из корпуса с уплотненным поршнем, подпружиненными водяным и воздушным клапанами, в которых при достижении заданной глубины для отбора пробы давление столба воды преодолевает усилие пружины, в результате водяной клапан открывается и вода входит в водоотборник, одновременно вытесняя из него воздух через воздушный клапан. Недостатком аналога является то, что воздух не будет выходить из водоотборника, так как давление воздуха, сжимаемого под действием поступающей воды всегда меньше давления столба воды вокруг водо- отборника. В результате сжатый воздух занимает значительную часть полезного обьема, что к необходимости увеличить конструктивные размеры водоотборника.

Недостаток аналога частично устранен в известном водоотборнике, который включает корпус с подпружиненными водяными и воздушными клапанами, снабженный кольцевым упором и подпружиненным относительно него поршнем с выведенным наружу штоком, уплотненным относительно корпуса и снабженным тягами, имеющими на концах шарнирные захваты, установленxj

XI XI

О КЭ Ю

-А

ные с возможностью зацепления с кольцевым упором, хвостовики которых установле- ны с возможностью кинематического взаимодействия с водяным клапаном.

Когда такой водоотборник достигает заданной глубины, водяной клапан открывается, взаимодействует с хвостовиками захватов, освобождая их и поршневая пружина перемещает поршень, который выдавливает воздух через воздушный клапан и забирает воду через водяной клапан.

Устройство, выбранное за прототип, обладает следующими недостатками:

-благодаря поршневой пружине удаляется только воздух, находящийся над поршнем, тогда как воздух под поршнем, занимающий объем, соответствующий высоте поршневой пружины остается, тем, са- мым, уменьшая полезный объем водоотборника;

-уплотнение поршня в одном месте не гарантирует прямолинейность пути перемещающегося поршня. Возможны перекосы, что снижает надежность зацепления захватов с кольцевым упором;

-конструкция корпуса усложнена верхним донышком и уплотнением штока поршня без которых можно обойтись;

-отсутствует средство для -извлечения из водоотборника взятой пробы. Это снижает удобство обслуживания и приводит к неизбежной потере части взятой пробы при ее извлечении из водоотборника, что снижает точность исследований.

Целью изобретения является повышение надежности в работе улучшениёудобства обслуживания, упрощение конструкции и уменьшение габаритов.

Согласно изобретению в водоотборни- ке, включающем корпус с подпружиненным водяным клапаном, снабженным кольцевым упором и подпружиненным относительно него поршнем, выведенным наружу штоком, уплотненным относительно корпуса и снабженным тягами, имеющими на концах шарнирные захваты, установленные с кольцевым упором, хвостовики которых установлены с возможностью кинематического взаимодействия с водяным клапаном, корпус выполнен открытым по торцам, поршень уплотнен относительно корпуса по меньшей мере в двух стыках и снабжен установленным внутри него цилиндрическим сухарем, при этом поршневая пружина размещена в полости между наружной поверхностью сухаря и внутренней поверхностью поршня, кроме того, в штоке поршня и сухаря выполнена соосная сквозная проточка, в которой размещен уплотненный относительно ее стенок стержень, нижний конец

которого выполнен заподлицо с нижним торцом сухаря, на котором закреплены тяги, а верхний конец снабжен глухой гайкой. Несмотря на известность отдельных отличительных признаков заявленного технического решения (сухарь, проточка, стержень) из других технических решений, реализация этих признаков в совокупности с полностью новыми признаками (взаимное размещение

элементов, размещение поршневой пружины), а также признаками, общими с прототипом, сообщает устройству ряд новых полезных свойств, заключающихся в предельно возможном использовании объема

корпуса устройства для отбираемой пробы воды, повышении надежности и точности работы, упрощении конструкции. Авторам и заявителю неизвестны водоотборники с автоматическим отбором проб воды, в которых бы

настолько эффективно использовался бы их полезный объем,

На чертеже представлен продольный разрез водоотборника.

Корпус водоотборника состоит из верхней силовой обечайки 1 и нижней тонкостенной обечайки 2, соединенных на резьбе. Обечайка 1 оканчивается внизу утолщением с буртом 3, на который опирается седло 4 клапана 5, закрепленное болтовым соединением

6. В верхней части обечайка1 снабжена внутренним пружинным кольцом 7. На участке между седлом 4 и пружинным кольцом 7 перемещается пустотелый поршень 8, уплотненный относительно обечайки 1 в верхней

части манжетой 9, и в нижней части манжетой 10. Внутри поршня с помощью винтов 11 закреплен облегченный из пластмассы (например, из капроло/ia) сухарь 12. В кольцевом пространстве между внутренней

стенкой поршня 8 и сухарем 12 размещена пружина 13, опирающаяся внизу на торец седла 4 и наверху в донышко поршня 8. Снаружи донышко поршня переходит в удлиненный патрубок 14 с резьбой на конце.

Соосно с патрубком 14 в сухаре 12 высверлено центральное сквозное отверстие 15. Патрубок 14 закрыт головкой стержня 16 и прижат глухой гайкой 17 на прокладке 18. Стержень 16 уплотнен относительно сухаря

12 резиновым кольцом 19.

Под торцом сухаря 12 размещены равномерно расположенные по окружности 3- 4 захвата 20 с хвостовиками 21. свободно насаженные на неподвижные оси 22 с опорами 23, заделанными в нижнем свободном торце сухаря 12. Кромки захватов 20 сцеплены и удерживаются выступающими фигурными буртами 24 седла 4, а хвостовики 21 расположены горизонтально в расстоянии не более 2 мм отторца штока 25 клапана 5.

В нижней обечайке 2 расположена пружина 26, упирающаяся наверху в бурт 3, а внизу в торец диска 27. свободно перемещающегося по резьбовому штоку 28 и поддерживаемому гайкой 29. В верхнюю расширенную часть штока 28 ввернут хвостовик 30 клапана 5, благодаря чему клапан 5 прижат пружиной 26 к своему гнезду.

На удлиненном цилиндрическом участке седла 4 насажена и закреплена стальная втулка 31 сркнами32, равномерно расположенными по окружности. Наружная поверхность втулки покрыта латунной сеткой-фильтром 33. В нижней свободной части втулка 31 уплотнена относительно расширенной части штока 28 резиновым кольцом 34. В нижней части обечайки 2 выполнена продольная прорезь 35, в которую входит выступающая часть диска 27 в виде стрелки 36. Снаружи прорези закреплена планка со шкалой 37, указывающей глубину отбора пробы воды.

Зазор 38 между буртом 39 штока 28 и нижним торцем втулки 31 ограничивает высоту подъема клапана 5.

Устройство работает следующим образом.

Прежде чем опустить водоотборник в воду для отбора пробы с заданной глубины, с помощью гайки 29 перемещается диск 27 вверх пока стрелка 36 не окажется против цифры на шкале 37, соответствующей заданной глубине отбора пробы. Благодаря этому пружина 26 сжата и прижимает водяной клапан 5 к седлу 4 с силой почти равной силе, действующей на площадь клапана от гидростатического давления на заданной глубине. Как только водоотборник достигнет заданного уровня, сила от гидростатического давления окажется больше силы от пружины 26 и клапан 5 поднимается для прохода воды в водоотборник. При этом верхний шток 25 нажмет на хвостовики 21, которые, повернувшись вокруг осей 22 выведут захваты 20 из зацепления с буртом 24 седла 4. В результате пружина, не удерживаемая этим зацеплением, расширится и пошлет поршень 8 с сухарем 12 вверх до ограничительного кольца 7. освободив объем под поршнем 8, для заполнения его пробой воды. Когда вода заполнит весь объем и

давление воды под клапаном 5 и над ним сравниваются, пружина 26 закроет клапан 5 и взятая проба воды окажется запертой в водоотборнике, изолированной от окружа- 5 ющей среды (воды и воздуха). После подъема водоотборника находящуюся в нем пробу воды можно вылить через патрубок 14 поршня 8 и сверления 15 в сухаре 12, отвернув глухую гайку 17, вынув стержень 16 и

0 опрокинув водоотборник.

При отборе пробы поступающая в водоотборник вода может содержать взвешенные механические примеси (песок, ил и пр.), которые вместе с мелкой рыбешкой (в от5 крытом водоеме) задержатся под клапаном 5, который поэтому плотно не закроется. Сетка-фильтр 33, закрепленная на втулке 31. у которой выполнены окна 32 для прохода воды обеспечит надежность клапана 5.

0 Формула изобретения

1. Водоотборник, включающий корпус С подпружиненным водяным клапаном, снабженный кольцевым упором и подпружинен- ным относительно него поршнем с

5 выведенным наружу штоком, уплотненным относительно корпуса и снабженным тягами, имеющими на концах шарнирные захваты, установленные с возможностью зацепления с кольцевым упором,хвостовй0 ки которых установлены с возможностью кинематического взаимодействия со штоком водяного клапана, отличающийся тем, чго, с целью повышения надежности в работе, улучшения удобства в обслужива5 нии, упрощения конструкции и уменьшения габаритов, корпус выполнен открытым по торцам, снабжен установленным внулри него цилиндрическим сухарем, при этом поршневая пружина размещена в полости

0 между наружной поверхностью сухаря и внутренней поверхностью поршня, дно поршня выполнено в виде удлиненного патрубка, а сухарь выполнен с центральным соосным сквозным отверстием и снабжен

5 установленным в нем стержнем, нижняя часть которого снабжена прокладкой, установленной заподлицо с нижним торцом сухаря, а верхняя часть стержня снабжена глухой гайкой с прокладкой.

0 2. Водоотборник по п. 1, о г л и ч а ю - щ и и с я тем, что он снабжен сеткой-фильтром, установленным перед водяным клапаном.

27

Использование: отбор проб воды из водоемов при проведении инженерно-изыскательских работ. Сущность изобретения: водоотборник состоит из корпуса в виде кожуха цилиндрической формы без донышек, снабженного закрепленным в корпусе седлом с водяным клапаном. Над седлом в корпусе перемещается поршень, внутри которого закреплен цилиндрической формы сухарь. В кольцевом пространстве между поршнем и сухарем размещена поршневая пружина, упирающаяся на верхний торец седла и несущая поршень. Движение поршня вверх ограничено пружинным кольцом в проточке корпуса. На нижнем торце сухаря закреплены тяги для осей захватов с хвостовиками. Поршневая пружина удерживается в сжатом состоянии, а хёостйвики находятся в горизонтальном положении на расстоянии не более 2 мм от торца верхнего штока клапана. В штоке поршня и в сухаре выполнена проточка, в которой размещен стержень, уплотненный относительно сухаря в нижней части резиновым кольцом, а в верхней части - глухой гайкой на прокладке. 1 з.п. ф-лы. 1 ил. (Л С