Патент на изобретение №2348754

(54) ПОЧВЕННЫЙ БУР-ПРОБООТБОРНИК

(57) Реферат:

Изобретение относится к устройствам для отбора образцов почвы с ненарушенной структурой. Техническим результатом является обеспечение сохранности естественной структуры образца почвы и снижение энергоемкости его отбора. Для этого бур-пробоотборник содержит полый корпус, на внешней стороне которого закреплена шнековая спираль, а внутри корпуса расположена пробоприемная гильза для почвенного образца, выполненная разъемной по диаметральной плоскости. Внутри корпуса помещен стакан. При этом на верхнем окончании корпуса жестко закреплена крышка с полой ступицей, а на верхнем окончании стакана закреплена ось. Причем стакан установлен относительно корпуса на двух подшипниках скольжения, нижний из которых выполнен в виде кольца, установленного в кольцевом промежутке и жестко соединенного с корпусом, а верхний – в виде установленной в ступице и закрепленной относительно последней втулки, в которой установлена упомянутая ось. При этом устройство снабжено фрезой, соединенной с корпусом с возможностью размыкания относительно последнего, выполненной в виде патрубка с зубчатым торцом, имеющего равный с пробоприемной гильзой внутренний диаметр, установленного под фланцем пробоприемной гильзы и имеющего относительно последнего зазор, напротив которого в горизонтальной плоскости расположены два серповидных ножа, которые закреплены на валах, параллельных оси устройства и пропущенных через отверстия, выполненные в кольце и крышке. Причем на ступицу свободно надет диск, в котором выполнены два дугообразных паза с центром кривизны на оси диска, через которые пропущены валы, подпружиненные относительно крышки в угловом направлении, на верхних окончаниях которых закреплены защелки, опирающиеся на закрепленные на диске упоры. При этом серповидные ножи разведены относительно оси устройства, а диск относительно крышки подпружинен в направлении рабочего вращения устройства. 5 ил.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для отбора образцов почвы с ненарушенной структурой, и может использоваться в почвенно-мелиоративной практике и научно-исследовательской работе при определении объемного веса, капиллярных свойств, изучения глубин почвенных горизонтов, а также для агрохимических анализов почвы.

Известны устройства для отбора образцов почвы с ненарушенной структурой, принцип действия которых осуществляется путем вырезания образца за счет обуривания столбика монолита почвы.

Например, известно устройство для получения монолитов почв, содержащее корпус, на котором в нижней части имеется коронка, а на наружной поверхности имеется лента шнековой спирали с породоразрушающим лезвием. Внутри корпуса расположен керноподрезающий узел, состоящий из двуплечего рычага, тяги с закрепленной на ней совкообразной пластиной и направляющей [1].

Недостатком известного устройства является то, что при извлечении образца из устройства существует опасность разрушения монолита почвы, а также относительно большой диаметр скважины по сравнению с получаемым диаметром образца почвы.

Наиболее близким по сходным признакам к предлагаемому устройству является устройство для отбора проб мягких грунтов вращательным способом бурения, содержащее полый корпус, на внешней стороне которого закреплена шнековая спираль, а нижняя часть закрыта заслонкой, имеющей отверстие для размещения разъемной вдоль оси грунтоприемной гильзы, при этом внутри корпуса расположен механизм, удерживающий гильзу внутри упорной втулки и позволяющий извлекать гильзу с пробой из корпуса устройства [2].

Недостатком известного устройства является нарушение естественной структуры образцов твердой и сыпучей почвы. Гильза известного устройства вращается вместе с корпусом и во время отбора образца почвы стремится скрутить его столбик, а кроме того столбик может обломиться в его нижней части во время подъема устройства. Недостатком известного устройства является также относительно большой диаметр скважины, ввиду эксцентричности гильзы относительно шнековой спирали, что повышает энергоемкость процесса отбора.

Задача изобретения: обеспечение сохранности естественной структуры образца почвы и снижение энергоемкости его отбора.

Задача изобретения решается следующей совокупностью признаков предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство, как и известное, содержит корпус, на внешней стороне которого расположена шнековая спираль, а внутри корпуса расположена пробоприемная гильза для почвенного образца, выполненная разъемной по диаметральной плоскости.

От известного бур-пробоотборник отличается тем, что внутри корпуса помещен стакан, а между ним и корпусом образован кольцевой промежуток, при этом на верхнем окончании корпуса жестко закреплена крышка с полой ступицей, а на верхнем окончании стакана закреплена ось. Стакан установлен относительно корпуса на двух подшипниках скольжения, нижний из которых выполнен в виде кольца, установленного в кольцевом промежутке и жестко соединенного с корпусом, а верхний – в виде установленной в ступице и закрепленной относительно последней втулки, в которой установлена упомянутая ось, выступающая кверху в виде хвостовика. Пробоприемная гильза установлена внутри стакана и выполнена в виде двух отдельных половинок, на верхних концах которых выполнено по половинке дна пробоприемной гильзы, а на нижних – по половинке фланца, на который опирается нижний торец стакана. Устройство снабжено фрезой, соединенной с корпусом с возможностью размыкания относительно последнего, выполненной в виде патрубка с зубчатым торцом, имеющего равный с пробоприемной гильзой внутренний диаметр, установленного под фланцем пробоприемной гильзы и имеющего относительно последнего зазор. Напротив зазора в горизонтальной плоскости расположены два серповидных ножа, которые закреплены на валах, параллельных оси устройства и пропущенных через отверстия, выполненные в кольце и крышке. При этом на ступицу свободно надет диск, в котором выполнены два дугообразных паза с центром кривизны на оси диска, через которые пропущены валы, подпружиненные относительно крышки в угловом направлении. На верхних окончаниях валов закреплены защелки, опирающиеся на закрепленные на диске упоры, при этом серповидные ножи разведены относительно оси устройства, а диск относительно крышки подпружинен в направлении рабочего вращения устройства.

Техническим результатом изобретения являются формирование образца почвы без скручивания его столбика, а также подрезание полученного столбика и его поддержка серповидными ножами, что обеспечивает монолитность образца, и относительно меньший диаметр скважины для отбора образца, ввиду коаксиальности пробоприемной гильзы и шнековой спирали, что снижает энергоемкость процесса отбора.

На фиг.1 изображен предлагаемый бур-пробоотборник.

Бур-пробоотборник состоит из корпуса 1, внутри которого помещен стакан 2 с разъемной по диаметральной плоскости пробоприемной гильзой 3. Пробоприемная гильза 3 выполнена разъемной по диаметральной плоскости 4 в виде двух отдельных половинок, на верхних концах которых выполнено по половинке дна 5, пробоприемной гильзы, а на нижних концах – по половинке фланца 6, на который опирается стакан 2. Сверху корпус 1 жестко соединен с крышкой 7, на которой закреплена ступица 8 с приводной шестерней 9. В ступице помещена втулка 10, охватывающая с гарантированным зазором ось 11, закрепленную на стакане 2. Снизу на корпусе 1 установлена фреза 12 в виде зубчатого патрубка, имеющая внутренний диаметр верхней части, равный внутреннему диаметру пробоприемной гильзы 3, а внутренний диаметр нижней части на 1,5…3 мм меньший внутреннего диаметра верхней части (для исключения трения набираемого столбика почвы о стенки фрезы 12 и пробоприемной гильзы 3). На внешней стороне корпуса 1 расположена шнековая спираль 13 с режущей кромкой 14, а внутри корпуса напротив зазора 15 между фрезой 12 и фланцем 6 пробоприемной гильзы 3 установлены два серповидных ножа 16, закрепленных на приводных валах 17, которые проходят через отверстия в кольце 18 и выходят наверх через крышку 7 и дугообразные пазы в диске 19, при этом они подпружинены относительно крышки 4 спиральными пружинами 15. Сверху на ступице свободно надет диск 19 (фиг.3), на нем установлены упоры 21, которые поджимаются к защелкам 22 под действием поворотной пружины 23 (фиг.2), вертикальный промежуток между крышкой и диском закрыт бортом 24.

Устройство работает следующим образом.

При отборе проб предлагаемым буром-пробоотборником (фиг.1) серповидные ножи 16 находятся в разведенном состоянии (фиг.4). При этом защелки 22 (фиг.3) опираются на упоры 21 и удерживаются посредством поворотной пружины 23 (фиг.2), которая подпружинивает диск 19 в направлении вращения бура-пробоотборника. При вращении корпуса 1 режущая кромка 14 (фиг.1) образует кольцевую часть скважины, а фреза 12 вырезает в почве столбик монолита, который поступает в опускающуюся на него пробоприемную гильзу 3. Разрушенный режущей кромкой 14 грунт поступает в межвитковое пространство шнековой спирали 13 и поднимается ею наверх.

При достижении буром необходимой глубины кратковременно тормозят (вручную) за борт 24 диска 19. Диск 19 останавливается, а корпус 1 продолжает проворачиваться, в результате чего упоры 21 отходят от защелок 22 и пружины 20 поворачивают валы 17. Серповидные ножи 16 перерезают столбик монолита, стремясь навстречу друг к другу, перекрывают вход в пробоприемную гильзу 3 (фиг.5), тем самым удерживая образец почвы от выпадения из пробоприемной гильзы при подъеме бура-пробоотборника из скважины.

После извлечения бура за хвостовик оси 11 из скважины из него извлекается пробоприемная гильза 3 с образцом почвы. Для этого с корпуса 1 снимается фреза 12, разводятся ножи 16 и из стакана 2 извлекается пробоприемная гильза 3.

Предлагаемое устройство удобно в эксплуатации, обеспечивает монолитность взятого образца почвы.

Литература

1. Авт.св. SU 1273530 A1, E21В 49/02, 1985.

2. Авт.св. SU 1803549 A1, E21В 49/02, 1991 (прототип).

Формула изобретения

Почвенный бур-пробоотборник, содержащий полый корпус, на внешней стороне которого закреплена шнековая спираль, а внутри корпуса расположена пробоприемная гильза для почвенного образца, выполненная разъемной по диаметральной плоскости, отличающийся тем, что внутри корпуса помещен стакан, а между ним и корпусом образован кольцевой промежуток, при этом на верхнем окончании корпуса жестко закреплена крышка с полой ступицей, а на верхнем окончании стакана закреплена ось, при этом стакан установлен относительно корпуса на двух подшипниках скольжения, нижний из которых выполнен в виде кольца, установленного в кольцевом промежутке и жестко соединенного с корпусом, а верхний в виде установленной в ступице и закрепленной относительно последней втулки, в которой установлена упомянутая ось, выступающая кверху в виде хвостовика, при этом пробоприемная гильза установлена внутри стакана и выполнена в виде двух отдельных половинок, на верхних концах которых выполнено по половинке дна пробоприемной гильзы, а на нижних – по половинке фланца, на который опирается нижний торец стакана, при этом устройство снабжено фрезой, соединенной с корпусом с возможностью размыкания относительно последнего, выполненной в виде патрубка с зубчатым торцом, имеющего равный с пробоприемной гильзой внутренний диаметр, установленного под фланцем пробоприемной гильзы и имеющего относительно последнего зазор, напротив которого в горизонтальной плоскости расположены два серповидных ножа, которые закреплены на валах, параллельных оси устройства и пропущенных через отверстия, выполненные в кольце и крышке, при этом на ступицу свободно надет диск, в котором выполнены два дугообразных паза с центром кривизны на оси диска, через которые пропущены валы, подпружиненные относительно крышки в угловом направлении, на верхних окончаниях которых закреплены защелки, опирающиеся на закрепленные на диске упоры, при этом серповидные ножи разведены относительно оси устройства, а диск относительно крышки подпружинен в направлении рабочего вращения устройства.

РИСУНКИ