Пробоотборник морской "гутизар Советский патент 1982 года по МПК E21B25/18 E21B49/02 

(54) ПРОБООТБОРНИК МОРСКОЙ ГУТИЗЛР

Изобретение относится к- горному делу, к средствам для отбора образцов грунта со дня водоемов.

По основному авт. св. № 649823 известен пробоотборник, содержащий колонковую трубу с гидроцилиндром и . пироклапаном, опорную раму, ресивер, а также упоры-стабилизаторы с поворотным механизмом в виде шестеренчатой передачи с зубчатыми рейками, связанными с гидроцилиндрами, полости которых сообщаются с полостью гидроцилиндра колонковой трубы 1 .

Недостатком известного yJтpoйcтвa является незначительное внедрение колонковой трубы в плотных грунтах, где в результате замедления перемещения колонковой трубы ресивер отрывается от поверхности дна, и значительная часть энергии гидростатического давления не используемся для полезной работы.

Целью изобретения является повышение эффективности работы пробоотборника в плотник грунтах путем обеспечения внедрения с вращением под действием гид1 остатического давления.

Указанная цель достигается тем, что пробоотборник снабжен трубой с внутренней резьбой, винтом, сопряжеиным с резьбой трубы, и обечайкой с пробковым краном, при этом труба установлена на верхней части гидроцилиндра, винт соединен с колонковой трубой, а обечайка закреплена внизу гидроцилиндра.

На фиг. 1-3 показан пробоотборник/ в трех проекциях,общий вид;на фиг.4.6 - то же, в момент внедрения ко10лонковой трубы в грунт дна-;на фиг 7- 9 - поворо тный механизм с упорают -, стабилизаторами соответственно перед внедрением в грунт дна колонковой трубы, в момент внедрения и после

15 внедрения; на фиг. 10-12 - принципиальная схема гидросистемы пробоотборг ника; на фиг. 13 - разрез А-Л на фиг. 2 без механизма поворота и упоров стабилизаторов; на фиг. 14 - пи20роклапан, разрез; на фиг. 15 и 16 автоматический впускной клапан, разрез.

Пробоотборник морской содержит силовой гидроцйлиндр 1, который по

25 вертикальной оси пронизывается через уплотнательные манжеты 2 колонковой трубой 3, последняя крепится к поршню 4 силового гид1юцилиндра 1. На нижнем конце колонковой трубы 3

30 крег1ится коронка 5 с поворотним клапаном б. Диаметр коронки 5 выполнен больше диаметра колонковой трубы 3. Нижняя часть гидродилиндра 1 через трубу 7 и обратный клапан 8, блокировочную трубу 9 и пробковый кран 1 сообщается с ресивером 11. Гидроцилиндр 1 вместе с ресивером 11 крепятся к опорной peiMe 12.

К верхней крышке 13 гидродилиндра 1 крепится пироклапан 14, состоящий из гнезда 15 для часового механизма и электроисточника, а также отстойника 16 для улавливания осколков запорного стекла 17 и электродетонатора 18. Запорное стекло 17 вставляется в корпус 19 конической формы. Сечение его берется из расчета, чтобы в заданниП момент в емени пропустить .достаточное количество морской воды, обеспечивающей внедрение колонковой трубы 3 в грунт дна океана.

Кроме этого, к гидродилиндру 1 с наружной стороны крепятся два упора-стабилизатора 20 и шестеренчатый поворотшай механизм с гидроццлиндрами. Упоры-стабили заторы 20 несим метрично крепятся к осям ведог их конических шестеренок 21.

Ведомые конические шестеренки 21 находятся в постоянном зацеплении с ведущей конической шестеренкой 22 в свою очередь коническая шестеренка 22 жестко соединяется с дилиндрической шестеренкой 23, находящейся в постоянном зацеплении с рейкой 24 гидроцилиндра 25, а с противоположной стороны периодически входит в зацепление с рейкой 26 гидроцилиндра 27.

Для смягчения удара поршня 4 гидродилиндра 1 имеется демпфирующая пружина 28.

В гидроцилиндрах 25 и 27 расположены порини 29 и 30, а поршень 30, перекрывая полость гидроцилиндра, образует камеру 31 сиатия.

Для впуска под давлением морской вода в гидроцилиндр 25 поворотного механизма слухит автоматический клапан 32, состоящий из запорного поршня 33, цилиндрика 34 с водопроводящими отверстияг ет, пружины 35, стального тросика 36 и итуцёра 37, а также вмонтированного в его.корпус обратного клапана 38 (одного или нескольких в зависимости от величины пробоотборника). Калиброванное отверстие 39 выбирается с расчетом, чтобы внутри гидроцилиндра 25 допустить гидравлический удар и в то же время обеспечить плавный поворот упоров-стабилизаторов 20 на 90 до упоров 40 закрепленных на кронштейне 41.

Непременным условием работы морского пробоотборника является последовательное соединение полости гидроцилиндра- 26 с подпоршн евым пространством гидроцилиндра 1, а нижняя часть полости гидроцилиндра 1 после довательно соединяется с надпоршневым пространством гидроцилиндра 27, т.е. полости гидроцилиндрой 25,1 и 27 между, собой соединены последовательно СФиг. 10-12), для этого служат соединительный патрубок 42, соединительная труба 43 с обратшлм клапаном 44 и пробковыми кранами 45 и 46.

Для обеспечения вращения колотсовой трубы 3 во время ее внедрения в грунт дна на верхнем конце ее прикреплен винт 47 с иесамотормозящей резьбой, винт 47 движется по резьбе трубы 48, прикрепленной к верхнему торцу силового гидроцилиндра 1. Длина трубы 48 равняется верхней наружной части колонковой трубы 3 и имеет отверстия для свободного прохода воды (фиг. 13),

,К нижнему торцу силового гидроцилиндра 1 герметично прикреплена обечайка 49, снабженная нормально открытым пробковым краном 50, который при горизонтсшьном положении упоровстабилизаторов 20 при помощи рычажного механизма закрывается, а при вертикальном положении упоров-стабилизаторов 20 за счет пружины открывается.

Пробоотборник морской Гутизар работает следующим .

Поршень 4 с колонковой трубой 3 в силовом гидроцилиндре 1 устанавливается в верхней мертвой точке. В таком положении поддерживается сжатым воздухом, находящимся в подпоршневом пространстве гидроцилиндра 1 и ресивере 11. Ввинчивается заряженный пироклапан в гидроцилиндр 1. Поршни гидроцилиндров 25 и 27 устанавливаются в верхней мертвой точке. При таком их расположении упоры-стабилизаторы 20 находятся в вертикальном по:г1ожемии (фиг. 1, 2, 9 и 10). Закрывают пробковые краны 10, 45 и 46. Б таком виде -пробоотборник на канате с плавучего средства опускают на дно океана (моря). При посадке на дно обечайка 49 за счет веса пробоотборника внедряется.в грунт дна вплоть до посадки на дно опорной рамы 12, в это время вода из полости обечайки выжимается через пробковый кран 50. Этим самым нижняя крышка гидроцилиндра 1 частично изолируется от непосредственного воздействия гидростатического давления морских глубин.

После ослабления натяжения подъемного каната и тросика 36 под гидросттическим давлением морской воды открывается запорный поршень 33, и вода проходит через водопроводящие отверстия цилиндра, 34 и калиброванное

отверстие 39 в надпоршневое пространства гидроцилиндра 25 (фиг. 8). Поршень 29 под давлением морской воды движется вниз по гидроцилиндру 25, а воздух из-под поршня 29 по патрубку 42 попадает в гидроцилиндр 1 (фиг. 11).

Рейка 24, находящаяся в постоянном зацеплении с шестеренкой 23, поворачивает ее на 90, а вместе с ней .поворачивается ведущая коническая шестеренка 22. Ведущая коническая шестеренка 22 поворачивает на 90 в противоположные стороны ведомые конические шестеренки 21, последние медленно поворачивают упоры-стабилизаторы 20. Каждый упор-стабилизатор 20 состоит из большей и меньшей (части (разница незначительная).

Один из упоров-стабилизаторов в горизонтальном положении своей большей частью ло)кится на упор 41, а другой - меньшей частью подводится под упор 41 (фиг. 4, 5, б и 8). Это Предотвращает поворот упоров-стабилизаторов 20 более чем на 90°,т.е. они принимают горизонтальное положение и посредством рычажного механизма (не показан) закрывают пробковый, кран 50. После этого часовой механизм пироклапана 14 (мокет быть заменен механическим клапаном) замыкает цепь электроисточника, взрывается электродетонатор 18, разбивается направленным взрывом запорное стекло 17, и морская вода под гидростатическим давлением входит в йадпоршневое пространство силового гидроцилиндра 1, двигает поршень 4 с колонковой трубой 3 вниз, а винт 47, ввинчиваясь в резьбу трубы 48, вращает колонковую трубу 3 и поршень 4 вокруг собственной оси, что облегчает эффективное внедрение колонкр вой трубы 3 в плотный грунт морского дна. При этом, после внедрения колонковой трубы 3 на некоторую глубину в грунт дна, полностью прекращается непосредственное воздействие гидростатического давления на нижнюю крышку силового гидроцилиндра 1, а начинает действовать реактивная сила R (фиг. 13, пунктир), и этой связи отпадает надобность компенсации реактивной силы, действующей на упоры-стабилизаторы 20 во время внедрения в грунт колонковой трубы 3, т.е. упоры-стабилизаторы 20.обеспечивают только начальное внедрение колонковой трубы 3 в грунт , а дальнейшее внедрение колонковой труби 3 осуществляется за счет гидростатического давления морских глубин.

Во время движения поршня 4 вниз сжатый воздух через обратный клапан 8 попадает в ресивер 11. По мере

внедрения колонковой трубы 3 в грунт вода по патрубку 42 проходит под поршень 29, а когда поршень 4 достигает нижней мертвой точки, то водг. открывает обратный клапан 44, по трубе 43 входит в гидроцилиндр 27 и начинает перемещать вниз поршень 30 вместе, с рейкой 26. Рейка 26 входит в зацепление с шестеренкой 23, поворачивает ее на 90, а она поворачивает конические шестеренки на 90 вместе с

0 упорами-стабилизаторами 20, которые вновь принимают первоначальное положение, а вместе с нимш и рейка 24 с поршнем 29 (фиг. 12). При вертикальном положении упоров-стабилиза5торов 20 пружиной (не показана) открывается пробковый кран 50, и полость обечайки 49 вновь сообщается непосредственно с морской средой, что предотвращает создание вакуума .

0 в полости обечайки 49 во время извлечения колонковой трубы 3 вместе с керном из- грунта дна. Этим зна|чительно снижается усилие на подъемный канат при выдергивании колоико- .

5 вой трубы 3.

Вода из надпоршневого пространства гидроцилиндра 2 выдавливается в окружающую среду через обратный клапан 38 (фиг. 12 и 15). Л во время

0 движения поршня 30 гидроцилиндра 27 воздух схшмается в камере 31.После совершения рабочего цикла на морском дне пробоотборник канатом, поднимают на борт плавучего средст5ва. Упорн-стабилизаторы 20 во время спуска и подъема пробоотборника действуют в качестве стабилизаторов, т.е. предотвращаю.т вращение подъемного каната.

На палубе плавучего средства изв0лекают керн из колонковой трубы 3.

Формула изобретения

Пробоотборник морской Гутизар по авт. св. 649823, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности работы пробоотборника в плотных грунтах путем обеспечения внедрения с вр.ащением под действием гидростатического давления, он снабжен трубой с внутренней резьбой, винтом, сопряженным с резьбой трубы, и обечайкой с пробковым краном, при этом труба установлена на верхней части гидроцилиндра, винт соединен с колонковой трубой, а обечайка закреплена внизу гидроцилйндра.

Источники информации, приН:ятые во внимание при экспертизе

W

Фиг.д

32

Ц ;Jb:

0ui.fZ