Пробоотборник сыпучих и слабосвязанных материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N1/04 

(54) НРОБООТБОРНИК СЫПУЧИХ И СЛАБОСВЯЗАННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1

Изобретение относится к устройствам для отбора проб сыпучих и слабосвязанных материалов ненарушенной структуры с заданной глубины, преимущественно фрезерного торфа из складочных единиц.

Известно устройство для отбора проб грунта, включающее цилиндрический корпус с рукояткой, в котором расположен стакан с внутренним кольцом-ограничителем, снабженный на наружной поверхности резцами и щнеком, причем рукоятка установлена на оси с упорным диском на нижнем торце, а внутренняя поверхность корпуса и наружная поверхность стакана имеет резьбу 1.

Недостатком этого устройства является то, что образец в нем подвергается скручиванию и оно не может быть использовано для отбора образцов ненарушенной структуры слабосвязанных и сыпучих материалов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому пробоотборнику является грунтонос, включающий несущую штангу, задавливаемый и обуривающий цилиндры и накопительный шнек.

Задавливаемый цилиндр выполнен составным по диаметру с вертикальными резцами, расположенными на определенном расстоянии друг от друга, и разрезан по диаметру на две половины.

Для отбора грунта вертикальные резцы задавливаемого цилиндра полное, JЮ погружаются в грунт. При погружении резцов задавливаемого цилиндра образец лишь частично отделяется от массива пород, а в порёзях цилиндра он прочно связан с массивом. Полное отделение образца от массива

10 осуществляется путем вращения обуривающего диска. Затем грунтонос поднимается на поверхность, разбирается задавливаемый цилиндр и извлекается образец грунта 2. Однако известный грунтонос не обеспечивает извлечения образцов ненарущенной

15 структуры сыпучих и слабовязких материалов, например фрезерного торфа из штабеля, так как после отбора первой по глубине пробы и извлечения грунтоноса происходит обрушение сыпучего материала.

20 Кроме того, для отбора пробы сначала производят задавливание внутреннего (задавливаемого) цилиндра. При этом отбираемый материал подвергается сжатию и уплотнению, так как для задавливания цилиндра, даже с прорезями, требуются большие

усилия, что приводит к нарушению структуры материала.

Цель изобретения обеспечение возможности отбора проб сыпучих и слабосвязанных материалов ненарушенной структуры с заданной глубины.

Поставленная цель достигается тем, что известный пробоотборник, содержаш,ий несущую штангу, составной внутренний цилиндр, наружный цилиндр и шнек с режушим элементом, .снабжен обсадной трубкой, а шнек выполнен в виде полой спирали, установленной в кольцевом пространстве между обсадной трубой и наружным цилиндром с возможностью враш.ения относительно их и снабженной дополнительными шарнирно установленными в ее нижней части подрезными резцами.

На фиг. 1 изображено пробоотборник, продольный разрез; на фиг. 2 - узел А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1.

Пробоотборник содержит штангу 1, соединенную через полый переходник 2 с полой спиралью 3, на нижнем конце которой установлен основной резец 4 и шарнирно на осях 5 установлены дополнительные подрезные резцы 6 и 7. Для ограничения поворота подрезных резцов 6 и 7 служат упоры 8 и 9. К верхней части переходника 2 посредством подшипника скольжения 10 присоединена обсадная труба 11 с головкой 12. К переходнику 2 через подшипник 13 скольжения, торцевую шайбу 14 и головку 15 присоединен наружный цилиндр 16, внутри которого размещен составной цилиндр 17. На нижнюю часть цилиндра 16 на резьбе навернут держатель 18 составного цилиндра 17. К нему на осях 19 шарнирно прикреплены лепестки 20 для отделения пробы и удержания ее в составном цилиндре 17. Внутри переходника 2 размещен шток 21, который нижним концом входит в цилиндр 16 и заканчивается толкателем 22. Шток 21 и цилиндр 16 соединены шлицевым соединением с возможностью осевого перемещения. Верхний конец штока 21 пропушен через отверстия штанги 1, вставлен в отверстие стопора 23 и закреплен в нем фиксатором 24. Нижний конец стопора 23 соединен с головкой 12 обсадной трубы 11.

Пробоотборник работает следующим образом.

Пробоотборник устанавливается на поверхность штабеля фрезерного торфа и через штангу 1 приводится в вращение полая спираль 3. При этом обсадная труба 11 и наружный цилиндр 16 с расположенным в нем составным внутренним цилиндром 17 удерживаются от проворачивания при помощи стопора 23.

Основной резец 4 и дополнительные подрезные резцы 6 и 7 прорезают кольцевую щель. В результате взаимодействия подрезных резцов 6 и 7 с материалом, они поворачиваются вокруг осей 5. Поворот подрезных резцов 6 и 7 ограничивается упорами 8 и 9. При повороте (раскрытии) подрезных резцов 6 и 7 происходит подрезание торфа под стенками обсадной трубы 11 и наружного цилиндра 16 и, расположенного в нем составного цилиндра 17. Таким образом за счет подрезных резцов 6 и 7 обеспечивается кольцевая щель, ширина которой превышает ширину кольца, образованного обсадной трубой 11 и составным цилиндром 17. Это

0 позволяет значительно уменьшить сопротивление внедрению обсадной трубы в скважину и образца в составной цилиндр 17. Срезаемый материал транспортируется полой спиралью 3 и накапливается в верхней части обсадной трубы. В процессе работы обсадная труба 11, наружный цилиндр 16 и составной цилиндр 17 не вращаются, а совершают только осевое перемещение, что позволяет исключить скручивание образца. После заполнения составного цилиндра 17 образцом извлекается фиксатор 24 и освобождается шток 21. Затем шток 21 и толкатель 22 перемещаются вниз и выталкивают составной цилиндр 17 из наружного цилиндров 16. Составной цилиндр 17 воздействует на лепестки 20 и осуществляет поворот их вокруг осей 19. При это.м происходит отделение образца. Затем отсоединяется головка 12 от обсадной трубы 11 и штанга 1 вместе с спиралью 3, наружныным 16 и составным 17 цилиндрами и образцом торфа извлекаются из обсадной трубы 11. Нижняя кромка обсадной трубы 11 воздействует на подрезной резец 6, поворачивает его, тем самым обеспечивая свободный выход спирали 3 из обсадной трубы 11. Держатель 18 отворачивается и извлекается составной цилиндр 17 с образцом. Затем разнимается составной цилиндр 17 и извлекается образец. Составной цилиндр 17 собирается, вставляется в наружный цилиндр 16 и фиксируется держателем 18. При этом

0 внутренний цилиндр 17 перемещает толкатель 22 с штоком 21 в крайнее верхнее положение. В верхнем положении шток 21 стопорится фиксатором 24. Затем шток 1 с спиралью 3 и наружным цилиндром 16 с разъемным цилиндром 17 вставляется в обсадную трубу 11, присоединяется головка 12 и производится отбор очередной пробы с нового горизонта.

Предлагаемый пробоотборник обеспечивает отсутствие скручивания и уплотнения образцов, образование скважин с стенками ненарушенного строения, незначительное сопротивление внедрению пробоотборника в грунт, а также независимость сопротивления резания и экспулатации стружки от глубины отбора пробы.

Кроме того, дает возможность многократного отбора проб из одной скважины при наличии слабоуплотненных верхних слоев (обладающих сыпучими свойствами) и возможность закладки опытных образцов и различного рода датчиков (термометрии, влагометрии, тензометрии и т.д.). Использование полой спирали, размещен ной между неподвижными цилиндрами, позволяет исключить скручивание и сжатие образца и улучщает условия транспортирования стружки. Формула изобретения Пробоотборник сыпучих и слабосвязанных материалов, содержащий несущую щтангу, составной внутренний цилиндр, .наружный цилиндр и щнек с режущим элементом, отличающийся тем, что, с целью отбора образцов ненарущенной структуры с заданной глубины, он снабжен обсадной трубой, а щнек выполнен в виде полой спирали, установленной между обсадной трубой и наружным цилиндром с возможностью, вращения относительно них и снабженной установленными в ее нижней части дополнительными подрезными резцами, укрепленными при помощи щарниров. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 336560, кл. G 01 N 1/04, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 312172, кл. G 01 N 1/04, 1971.