Устройство для отбора проб грунта Советский патент 1982 года по МПК G01N1/02 G01N1/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ГРУНТА

Изобретение относится к исследованию грунтов и может быть исполь зовано в строительстве, геологии, горном деле и других отраслях народного хозяйства для отбора проб текучих и других неустойчивых грунтов.

Известно устройство для отбора проб грунта, состоящее из корпуса, жестко соединенной с ним при помощи винтов грунтоприемной гильзы, стакана с прорезями для винтов и пазами для фиксаторов, выполненных в виде конических секторов с пальцами, штока с наконечником, с внутренней стороны которого выполнена проточка для фиксаторов и сегментного затвора с фиксаторами l}.

Недостатком устройства является нарушение структуры грунта при его задавливании.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для отбора проб грунта, содержащее корпус, грунтоприемную гильзу, стакан между ними, шток-поршень с шайбой, затвор в виде шаровых сегментов, шарнирно со единенных со стаканом, штангу, приспособление для фиксации штока-поршня в виде подпружиненной чеки и приспособления для фиксации грунтоприемной гильзы, стакана и корпуса друг. относительно друга и штанги 2 J.

Недостатком устройства является уплотнение верхней части образца грунта в процессе отбора из-за давления незакрепленного поршня. Кроме того, шаровые сегменты шарнирно закреплены на стакане устройства, что обусловливает малое плечо сил, действующих на них при закреплении затвора и, в свою очередь, приводит к низкой надежности затвора. Это ведет к возможности попадания в отобранный образец частиц вмещающего грунта, вытекания части образца из грунтоприемной гильзы. Малая жесткость шаровых сегментов не позволяет закрывать затвор и использовать устройство в более прочных грунтах.

Целью изобретения является повышение качества отбираемых образцов грунта, обеспечение возможности отбора более прочных грунтов.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус, грунтоприемную гильзу, стакан между ними, шток-поршень с шайбой, затвор . в виде шаровых сегментов, шарнирно соединенных со стаканом, i-rtaHry, приспособление для фиксации штокапоршня в виде подпружиненной чеки и приспособления для фиксации грунтоприемной гильзы, стакана и корпуса друг относительно друга и штанги, шаровые сегменты затвора шарнирно соединены между собой, а со стаканом - с помощью стержней, корпус -снабжен наконечником с кольцевой проточкой, в которой установлены пальцы шарнирного соединения шаровых сегментов затвора,шток-поршень выполнен с отверстиями, приспособление для фиксации штока-поршня снабжено шариками, установленными в отверстиях штока-поршня, чека приспособления для фиксации штока-поршня установлена вертикально и выполнена с проточкой в нижней части, приспособления для фиксации грунтоприемной гильзы, стакана и корпуса друг относительно друга выполнены в виде.двух пар фиксаторов, одна из которых сопряжена с проточками на стакане и штоке-порш не , вторая сопряжена с проточками на стакане и хвостовике грунтоприемной гильзы. На фиг. 1 изображено устройство, общий вид на фиг. 2 и 3 - то же, в процессе отбора) на фиг. 4 - то же после отбора; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство содержит корпус 1, соединенный с наконечником 2, грунтопр емную гильзу 3, стакан 4, соединенный со штангой 5, шток-поршень б и затвор 7, который состоит из двух сегментов-ножей с шаровой поверхностью, шарнирно соединенных пальцами в| между собой. Пальцы 8 входят в кольцевую проточку 9, образуемую корпусом 1 и наконечником 2. Сегменты за твора 7 шарнирно соединены через стержни 10 со стаканом 4. В дне грунтоприемной гильзы 3 выполнены радиальные отверстия, в которых размещены с возмежностью поступательного перемещения фиксаторы 11. Между торцом грузоподъемной гильзы 3 и дном стакана 4 установлена шайба 1 жестко соединенная с корпусом 1 винтами, проходящими через прорези в стакане 4. В шайбе 12 выполнены радиальные отверстия, в которых размещены с возможностью поступательного перемещения фиксаторы 13. В штоке,поршне б, входящем в отверстия грунтоприемной гильзы 3 и 4, выполнена проточка 14 и отверстия, в которых размещен фиксатор его крайних положений. Этот фиксатор состоит из чеки 15 с проточкой 16, поджимаемой пружиной 17 и соединенной с тр сом 18, проходящим внутри штанги 5, и шариков 19. В торце грунтоприемной гильзы 3 выполнен хвостовик 20 с проточкой 21. Внутри стакана 4 выпол нены кольцевые проточки 22 и 23, а в его хвостовике 24 - кольцевые проточки 25 и 26. Отбор образцов текущих грунтов с помощью предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. Перед отбором образца шток-поршень 6 фиксируется в крайнем выдвинутом положении. При этом шарики 19 введены в проточку 25 и их положени фикаируется чекой 15, поджимаемой пружиной 17. Грунтоприемная гильза 3 выдвинута из наконечника 2 так,, что каждый из фиксаторов 11 входит одним концом в кольцевую проточку 22, а другим упирается в шток 6. Шайба 12, а значит и корпус 1 устройства зафиксированы относительно стакана 4 так, что каждый из фиксаторов 13 входит одним концом в кольцевую проточку 23, а другим упирается в хвостовик 20. Устройство вводится в исследуемый массив текучего грунта по буровой скважине,.либо задавливается в массив при помощи штанги 5 на требуемую глубину. При этом шток с поршнем 6 предотвращает попадание внутрь грунтолриемной гильзы 3 частиц грунта, находящихся вне исследуемого объема. Затем фиксируизт трос 18 и продолжают задавливание устройства. При этом чека 15, сжши1ая пружину 17, перемещается относительно штока-поршня б до упора, проточка 16 располагается напротив отверстий с шариками 19, которые выходят из кольцевой проточки 25 и утапливаютсяв тело штока-поршня 6. Таким образом, последний разобщается с хвостовиком 24 стакана 4. При дальнейшем задавливании устройства шток-поршнеь 6 остается неподвижным, а Грунтоприемная гильза 3, перемещаясь относительно него, врезается в грун-т и наполняетсж. Когда дно грунтоприемной гильзы 3 дойдет до поршня б, проточка 14 располагается напротив фиксаторов 11 (фиг.2), которые наклонной стенкой проточки 22 вдаливаются в полость проточки 14, разобщая стакан 4 с грунтоприемной гильзой 3. Так как наполнение грунтоприемной гильзы 3 к этому моменту закончено, она остается неподвижной, а наконечник 2с корпусом 1.жестко соединенные со стаканом 4, продолжают внедряться в грунт до тех пор, пока шайба 12 не дойдет до упора в дно грунтоприемной гильзы 3 и проточка 21 ее хвостовика 20 не расположится напротив фиксаторов 13 (фиг. 3). После этого, при вдавливании штанги 5 в грунт, наклонная стенка проточки 23, перемещаясь относительно неподвижной шайбы 12, вдавливает -г кксаторы 13 в проточку 21, разобщая стакан 4 с шайбой 12, а значит и с корпусом 1. Затем стакан 4, перемещаясь относительно корпуса 1 с наконечником 2 и грунтоприемной гильзы 3, толкает через стержни 10 шаровые сегменты-ножи затвора 7, которые, поворачиваясь вокруг пальцев, защемленных в неподвижной проточке 9, обрезают образец грунта и закрывают внутреннюю полость грунтоприемной гильзы 3 (фиг. 4). В этот момент шарики 19 расположены напротив проточки 26 хвостовика 24 стакана 4. При ослаблении натяжения троса 18 чека 15 под действием пружины 17 перемещается и своей конической частью утапливает шарики 19 в проточку 26, соедо1няя таким образом шток-поршень б с хвостовиком 24 стакана 4 и предотвращая самораскры:вание затвора 7. После этого устройство с образцом грунта извлекается из грунтового массива и образец анализируется.

Отбор последующих образцов производится аналогично.

Таким образом, в предлагаемом устройстве закрьггие шаровых сегментов затвора происходит под действием пары сил, направленных в противоположные стороны, на значительно большем плече, чем в известном устЕЮйстве. Шаровые сегменты имеют большую жесткость, что повышает надежность затвора, предотвращает нарушение естественной структуры отбираемой пробы в нижней ее части. Кроме этого, обеспечивается работа затвора в более прочных грунтах, что расширяет область применения устройства. В предлагаемом устройстве исключено переуплотнение грунта в верхней части отбираемой пробы, так как поршень закреплен и его вес на образец не воздействует.

Таким образом, изобретение обеспечивает повымение качества отбираемых проб и расширение области применения.

Формула изобретения

Устройство для отбора проб грунта, содержащее корпус, грунтоприемную гильзу, стакан между ними,

шток-поршень с шайбой, в виде шаровых сегментов, шарнирно соединенных со стаканом, штангу, приспособ-ление для фиксации штока-поршня в виде подпружиненной чеки и приспособления для фиксации грунтоприемной гильзы, стакана и корпуса один относительно другого и штанги, о т л И-чающееся тем, что, с целью повышения качества отбираемых образцов грунта и обеспечения возможности отбора более прочных грунтов, шаровые сегменты затвора шарнирно соединены между собой, а со стаканом - с помощью стержней, корпус

снабжен наконечником с кольцевой проточкой, в которой установлены пальцы шарнирного соединения шаровых сегментов затвора, шток-поршень выполнен с отверстиями, приспособление для фиксации штока-поршня снабжено шариками, установленными в отверстиях штока-поршня, чека приспособления для фиксации штока-поршня установлена вертикально и выполнена с проточкой в нижней части, при способления для фиксации грунтоприеЙной гильзы, стакана и корпуса друг относительно друга выполнены в виде двух пар фиксаторов, одна из которых сопряжена с проточками на стакане и штоке-поршне, вторая сопряжена с проточками на стакане и хвостовике грунтоприемной гильзы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 767603, кл..С 01 N 1/04, 1980.

l

«S(

0

s

«м

S

Ч: