Устройство для отбора проб грунта

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскмкСоциалистмческикРеспублик 1 п 983487(31) М. Кп.з С 01 И 1/02 С 01 И 1/04 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения Ворошиловградск строительного п Восточно-Украин технических иэы научно-иоследов гидротехнически итуа но-исследойатель орошиловградский твенного институт овский отдел Всес титута водоснабже инженерной гидрог й филиал Научоиэводства,кого государсканий и Харьтельского инссооружений и кого инфилиала инженоюзногония каеологиии(71) Заявител РОЙСТВО Д ТБОРА ПРОБ ГРУНТ 10 20 ними, в виде 30 соединприспо Изобретение относится к исследованию грунтов и может быть использоваио в строительстве, геологии,горном деле и других отраслях народного хозяйства для отбора проб текучих и других неустойчивых грунтов.Известно устройство для отборапроб грунта, состоящее из корпуса,жестко соединенной с ним при помощи винтов грунтоприемной гильзы,стакана с прорезями для винтов и пазами для фиксаторов, выполненных ввиде конических секторов с пальцами,штока с наконечником, с внутреннейстороны которого выполнена проточка для фиксаторов и сегментного затвора с фиксаторами ( 1,Недостатком устройства являетсянарушение структуры грунта при егоэадавливании,Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для отбора пробгрунта, 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 грунтопри-. емной гильзы, стакана и корпуса друг, относительно друга и штанги 2 .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 снл, действующих на них при закреплении затвора и, в свою очередь, приводит к низкой надежности затвора. Это ведет к возможности попадания в отобранный образец частиц вмещакщего 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 воэможности отбора более прочных грунтов.Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем корпус, грунтоприемную гильзу, стакан междушток-поршень с шайбой, затворшаровых сегментов, шарнирно енных со стаканом, штангу, собление для фиксации штока 983487поршня 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 проточ 15 кой в нижней части, приспособления для фиксации грунтоприемной гильзы, стакана и корпуса друг относительно друга выполнены в виде двух пар фиксаторов, одна иэ которых сопряжена с проточками на стакане и штоке-поры- не, вторая сопряжена с проточками на стакане и хвостовике грунтоприемной гильзы.Йа фиг. 1 изображено устройство, 25 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. 1.30Устройство содержит корпус 1 соединенный с наконечником 2, грунтопри. емную гильзу 3, стакан 4, соединенный со штангой 5, шток-поршень б и затвор 7, который состоит из двух 35 сегментов-ножей с шаровой поверхностью, шарнирно соединенных пальцами 8 между собой. Пальцы 8 входят в кольцевую проточку 9, образуемую корпусом 1 и наконечником 2, Сегмен ты затвора 7 шарнирно соединены через стержни 10 со стаканом 4. В дне грунтоприемной гильзы 3 выполнены радиальные отверстия, в которых размещены с воэмежностью поступательно го 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 воэможностью поступательного перемещения фиксаторы 1 3. В штоке- .поршне б, входящем в отверстия грунтоприемной гильзы 3 и стакана 4, выполнена проточка 14 и отверстия, в которых размещен Фиксатор его крайних положений. Этот Фиксатор состоит иэ чеки 15 с проточкой 16, поджимаемой пружиной 17 и соединенной с тро 60 сом 18, проходящим внутри штанги 5, и шариков 19. В торце грунтоприемной гильзы 3 выполнен хвостовик 20 с проточкой 21. Внутри стакана 4 выпол иены кольцевые проточки 22 и 23, а 65 в его хвостовике 24 - кольцевые проточки 25 и 26,Отбор образцов текущих грунтовс помощью предлагаемого устройстваоСуществляется следующим образом.Перед отбором образца шток-поршень б фиксируется в крайнем выдвинутом положении. При этом шарики 19введены в проточку 25 и их положенификсируется чекой 15, поджимаемойпружиной 17. Грунтоприемная гильза 3выдвинута из наконечника 2 так, чтокаждый из Фиксаторов 11 входит одним концом в кольцевую проточку 22,а другим упирается в шток б. Ыайба12, а значит и корпус 1 устройствазафиксированы относительно стакана4 так, что каждый из фиксаторов 13входит одним концом в кольцевую проточку 3, а другим упирается в хвостовик 20Устройство вводится в исследуемый массив текучего грунтапо буровой скважине, либо эадавливается в массив при помощи штанги 5на требуемую глубину. При этом штокс поршнем 6 предотвращает попаданиевнутрь грунтоприемной гильзы 3 частиц грунта, находящихся вне исследуемого объема.Затем Фиксируют трос 18 и продолжают задавливание устройства, Приэтом чека 15, сжимая пружину 17, перемещается относительно штока-порш.ня 6 до упора, проточка 16 располагается напротив отверстий с шариками 19, которые выходят иэ кольцевойпроточки 25 и утапливаютсяв телоштока-поршня б. Таким образом, последний раэобщается с хвостовиком 24 стакана 4. При дальнейшем задавливанииустройства шток-поршнеь 6 остаетсянеподвижным, а грунтопривмная гильза3, перемещаясь относительно него,врезается в грунт и наполняется. Когда дно грунтоприемной гильзы 3 дойдетдо поршня б, проточка 14 располагается напротив Фиксаторов 11 (Фиг.2),которые наклонной стенкой проточки22 вдаливаются в полость проточки 14,раэобщая стакан 4 с грунтоприемнойгильзой 3. Так как наполнение грунтоприемной гильзы 3 к этому моментузакончено,. она остается неподвижной,а наконечник 2 с корпусом 1,.жесткосоединенные со стаканом 4, продолжают внедряться в грунт до тех пор,пока шайба 12 не дойдет до упора вдно грунтоприемной гильзы 3 и проточка 21 ее хвостовика 20 не расположится напротив Фиксаторов 13 (фиг. 3).После этого, при вдавливании штанги5 в грунт, наклонная стенка проточки 23, перемещаясь относительно неподвижной шайбы 12, вдавливает -фиксаторы 13 в проточку 21, разобщаястакан 4 с шайбой 12, а значит и скорпусом 1. Затем стакан 4, перемещаясь относительно корпуса 1 с на20 Таким образом, изобретение обеспечивает повьзаение качества отбираемых проб и расширение области применения,конечником 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 5 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 10 чека 15 под действием пружины 17перемещается и своей конической частью утапливает шарики 19 в про. точку 26, соединяя таким образом шток-поршень 6 с хвостовиком 24 15 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 преддагаемом устройстве. закрытие шаровых сегментов затвора происходит под действием пары сил, направленных в противоположные стороны, на значительно большем плече, чем в известном устройстве. Шаровые сегменты имеют боль.шую 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. З 5 В предлагаемом устройстве исключено переуплотнение грунта в верхней части отбираемой пробы, так как поршень закреплен и его вес на образец не воздействует, 40 формула изобретения Устройство для отбора проб грунта, содержащее корпус, грунтоприемную гильзу, стакан между ними,шток-поршень с шайбой, затвор в виде шаровых сегментов, шарнирно соединенных со стаканом, штангу, приспособление для фиксации штока"поршня ввиде подпружиненной чеки и приспособления для фиксации грунтоприемнойгильзы, стакана и корпуса один относительнодругого и штанги, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения качества отбираемых образцов грунта и обеспечения возможности отбора более прочных грунтов,шаровые сегменты затвора шарнирносоединены между собой, а со стаканом - с помощью стержней, корпусснабжен наконечником с кольцевойпроточкой, в которой установленыпальцы шарнирного соединения шаровыхсегментов затвора, шток-поршеньвыполнен 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 грунтоприем.ной гильзы, стакана и корпуса друготносительно друга выполнены в видедвух пар Фиксаторов, одна из которыхсопряжена с проточками на стакане иштоке-поршне, вторая сопряжена с проточками на стакане и хвостовике грунтоприемной гильзы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 767603, кл,. С 01 И 1/04, 1980.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 27239390,кл. С 01 М 1/02, 1979.983487 Составитель В. ьовецкая Техред М. Гергель Корректор Г. Реиетни Редактор О. Зака 88 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 895/47 Тираж ВНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035 у Москва, Ж, го комитетай и открытий аушская наб. ПодписСРд. 4/5