Гидростатический виброзонд Советский патент 1978 года по МПК G01N1/20 G01N1/08 

I : Изобретение относится к морской геол горазведочной технике и преаназначено для отбора с борта судна проб дотшых грунтов преимушествеин-о в глубоковолных. районах. Известен гидростатический .виброзонд включающий гидровибратор, полый шток с перфорацией, жестко закрепленную к нему колонковую трубу и подвижно установлен11ую на штоке камеру 1. Гиаровибратор работает пол действием напорной воды, подаваемой по шлангу от насоса, размещенного на судне. Недостатком известното устройства является то, что размешение на судне тяжелото бурового насоса и специальной лебедки для намотки напорного шланга создает значительные эксплуатационные затраты и усложняет использование устройства на су небольшого водоизмещения, а также не обеспечивает надежной работы устройства при движении судна. Целью изобретения является снижение эксплуатационньк затрат и повышение надежности устройства.. Указанная цель достигается тем, что шток вьшолнён из размешенных друг над другом цилиндров, между которыми установлен гидровибратор, причем нижний цилиндр штока снабжен диаметрально расположенной к нему глухойперегородкой, а перфорация нижнего цилиндра обычно размещена над и под перегородкой. На фиг. 1 и фиг. 2 изображен обший вид гидростатического виброзонда в начале внедрения в грунт при его работе в прямоточном режиме и в процессе внедрения в грунт при работе его в гидростатическом и вибрационном режиме соответственно. Гидростатический виброзонд состоит на камеры 1, подвижно установленной на перфорированном полом штоке, выполненном составным из верхнего 2 цилиндра с отверстиями 3 и крышкой 4 и нижнего 5 цилиндра с рядами отверстий 6 и 7, разделеннь1Ми , глухой перегородкой 8. Между верхней и нижней частями штока вмонтирован гидровибратор известной конструкции, например, содержащий ударник 9 с осевьм отверстием 10 и профилированными торцами, помешенньА в корпусе 11 между переходником 12 и наковальней 13, поверхности которых также профилированы. Отверстия 14 G, сообщают полость гибровибратрра с полостью иилиндра. Нижний конец штока : соединен ниппелем 15с колонковой, трубой 16, снабженной свободно скользящим но ней грузом-стабилизатором 17, лежащим на опорном кольце 18, закрепленном на трубе. Для удерзкания отобранной колонки грунта в нижней части трубы установлен лепестков клапан 19, .помещенный в брезентовый рукав и поджатый снизу башмаком-наконечником 20. Виброзонд с помощью поводка 21, закрепленного на камере, подсоединяется к тросу лебедки. Устройство работает следующим образом. Виброзонд спускают на дно при растормо женном барабане лебедки, обеспечивая,максимально возможную скорость падения. При ударе о грунт колонковая труба вначале углубляется только за счет :сил инерции (собственной и связанных с ней узло груза-стабилизатора, штока и гибровибратора) и сил трения в местах уплотнения цилиндра. В этот момент ycтjpoйcтвo работает в прямоточном режиме, проходя верхний, наиболее обводнённый слой грунта,.и внедряясь на предварительную глубину, достаточную для сох ранения вертикальности устройства после ослабления троса. При этом вода из колонковое трубы вьщавливается поступающим в нее грунтом наружу через отверстия 7. В дальнейшем, когда силы инерции трубы и связанньк с ней узлов израсходованы на преодоление сопротивления внедрению, движе ние трубы замедляется. Камера, продолжая двигаться по инерции вниз, скользит по штоку до упора в ниппель При этом из камеры выходит верхний цилиндр с отверстиями 3, через которые рабочая полость гидров ибратора сообщается С морем, а нижний цилиндр с отверстиями 7 наоборот, проходит в камеру, сообщая ее. ;полость с. полостью колонковой трубы- через отверстие 7.. . С этого момента устройство работает в гидростатическом и вибрационном режимах Boflaj поступающая под гидростатическим давлением через отверстия 3, проходит чере верхрий диффузор, .образованный профилиро- ванными торцами переходника и ударника, .в кольцевую . щель между ударником и. корпусом к через отверстия l4 н 6 сливается в полость .камеры. В месте.резкого сужения верхнего диффузора скорость .потока воэрастает,. внутреннее давление уменьшается я ударник воднимается, т.е. происходит его взвод.Продолжая двигаться по инерции BBepXj ударник, достигнув переходника, перекрь вает щель верхнего диффузора. Одновременно открывается проход воды через отверстие 10 в ударнике и щель s нижнем диффузоре, образованном профилированными торцами ударника н наковальни. Вследствие этого возникает усилие, перемещакхцее ударнвк вниз. В момент соударения перекрьеается проход воды через нижний диффузор, и пикл повторяется. Вибрация, передаваемая колонковой трубе, позволяет существенно уменьшить ее трение о породу. .Сообщение полостей цилвнДра и колонковой трубы приводит к возникновению задавливающего усилия, приложенного к трубе и равного произведению площади ее поперечного сечения на гидростатическое давление. Кроме того, разрежение в полости трубы приводит к появлению восходящего потока поровой воды грунта. Фильтрационное давление поровой воды ослабляет грунт внутри трубы и под башмаком-Наконечником до состояния пльшуна. При этом значительно уменьшается трение по внутренней стенке трубы и лобовое сопротивление под башмаком-наконечником. Сочетание принудительного задавливания трубы гидростатическим давлением с действ вием вибрации и фильтрационного давления увеличивает скорость н глубину внедрения тфубь«, что позволяет производить пробоотбор без постановки судна иа якорь. При подъеме гидростатического виброзонда колонковая труба в первый момент остается на месте, а камера перемещается вверх по штоку до упора в крышку. Нижний 1ШЛИНДР с отверстиями 7 выходит наружу, разобщая через отверстия 7 полости колонковой трубы и цилиндра. Благодаря этому, , в тех случаях, когда в цилиндре остается неиспользованный обгьем, исключается размыв, отобранной колонки пробы фильтрацией воды при. подъеме устройства на поверхность; Рйзгрузку виброзонда производят в подвешенном над палубой положении. Отвинтив башмак-наконечник н вьшув брезентовый рукав с лепестковым клапаном, разгружают пробу грунта в лоток. Затем виброзонд опускают до упора нижним торцом трубы в а.лубу. При этом камера опускается по што ку до упора в ниппель и вода иа цилиндра ерез отверстия 7 выливается по трубе 6 наружу.

Формула изобретения

1. Гидростатический виброзонд, включа юший гидровибратор, полый шток с перфограцией, жестко закрепленную к нему ко-

лонковуко трубу и подвижно установленную на штоке камеру, отличаюшийс я тем, что, с целью снижения эксплуатационных затрат и повышения его надежности, шток выполнен из размещеиньк друг над другом цилиндров, между которым установлен гибровибратор, причем нижний цилиндр штока снабжен диаметрально расположенной по отношению к нему глухой перегородкой..

2. Виброзонд по п, 1, отличающийся тем, что перфорация нижнего цилиндра размещена над и под перегородкой.

Источники информации, принятые во вниманне при экспертизе:

1. Отчет по теме № И. П/ 176-4/19

020/42

Разработка гидравлических вибраторов для бурения разведочных скважин с экспедиционного судна в условиях Дальнего Востока, НПО ЮЖМОРГЕО и Донецкий политехнический институт, Южно-Сах(алинск, 1973.