Устройство для отбора проб

01 1/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ(71) Заявитель Институт радиобиологии Академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Институт радиобиологии Академии наук Беларуси(57) 1. Устройство для отбора проб мягкопластичных и малосвязанных грунтов или иланенарушенной естественной структурой, включающее корпус, выполненный в виде квадратной трубы, наконечник, выполненный в виде противолежащих заостренных неподвижных и подвижных пластин, закрепленных на корпусе на горизонтальной оси, установленной ниже верхнего конца пластины с возможностью поворота и фиксации относительно корпуса посредством фиксирующего элемента, отличающееся тем, что оно содержит установленные внутри корпуса выжимную плиту со штоком, а верхний конец подвижных пластин имеет выступающую за пределы поверхности корпуса часть. 1644 1 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая подвижная пластина выполнена с вертикальной внутренней стенкой и расположенной под углом к ней наружной стенкой, образующих острую режущую кромку. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фиксирующий элемент выполнен в виде подпружиненной скобы, установленной на наружной стенке трубы над каждой подвижной пластиной с возможностью перемещения вдоль трубы и взаимодействия с верхним торцом подвижной пластины посредством выступа, выполненного на нижнем торце скобы, и выемки, выполненной на верхнем торце подвижной пластины. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фиксирующий элемент выполнен в виде вертикальной стойки, закрепленной на выжимной плите, прилегающей к внутренней поверхности трубы и взаимодействующей с подвижной пластиной., 1,2527770, 01 1/08, 1983. Изобретение относится к устройствам для отбора проб мягкопластичных и малосвязанных грунтов и слабых водонасыщенных грунтов или ила с ненарушенной структурой. Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является устройство, предназначенное для отбора образцов в массиве продукта, представляющее собой трубу квадратного сечения, имеющую соединение в верхней своей части с подобным квадратным кожухом, надетым на трубу и передвигающимся вдоль вертикальной оси при помощи рычага, конец которого надет на ось поворота, жестко прикрепленную к внешней поверхности трубы, а средней своей частью опирающийся на верхний кожух при помощи подвижного сочления с косынкой, жестко присоединенной к верхнему краю подвижного кожуха, а вторым своим концом прикрепленным подвижно на оси к штоку, перемещающемуся вдоль продольной оси трубы и служащему упором при передаче давления перемещающего квадратный кожух. На нижнем конце кожуха закреплена муфта, служащая переходным элементом между кожухом и квадратной трубой. На муфте кожуха закреплены на осях поворачивающиеся противоположно размещенные створки, выполненные в форме скоб,заостренных в нижней своей части, и при этом средняя часть скоб выполняет функции створок, а боковые ее части выполняют функции скользящих пластин по наружной поверхности противоположных стенок квадратной трубы и крепятся подвижно на осях поворота, которые жестко закреплены на стенках квадратной трубы. И при этом пластинки в местах поворота имеют горизонтально расположенные выборки, которые обеспечивают свободу движения вдоль горизонта и вокруг осей, закрепленных на стенках квадратной трубы,чем обеспечивают смыкание створок в конечном своем положении в позиции входное отверстие после отбора пробы перекрыто 1. Устройство конструктивно выполнено таким образом, что при заглублении его на заданную глубину нажатием на шток приводят в продольное перемещение трубу, которая сдвигается вверх и, при этом, заостренные с внутренней стороны нижние пластинки трубы скользят по заостренным с противоположной стороны в верхней своей части створкам, освобождая их от ограничения свободы их перемещения вдоль горизонта и вращения на осях поворота, закрепленных на стенках квадратной трубы, и створки под действием приложенного усилия принудительно поворачиваются на осях и перекрывают входное отверстие. К недостаткам данной конструкции прототипа следует отнести сложность конструкции запорного устройства, состоящего из большого количества конструкционных деталей, имеющих большие поверхности трущихся плоскостей и то, что прилагаемое усилие на рычаг не для всяких отбираемых проб достаточно, чтобы позволить повернуть створки при погруженном в массу продукта устройстве, когда частицы отбираемой пробы проникают в зазоры между трущимися поверхностями створок и муфты, например проб мягкопластичных почв. На фиг. 1 изображено устройство для отбора проб в сечении - первый вариант. На фиг. 2 а изображено то же устройство в сечении в позиции после отбора пробы при перекрытии входного отверстия. На фиг. 2 б изображено устройство со стороны крепления фиксирующего элемента в виде подвижной скобы. На фиг. 3 а, б изображено устройство в сечении, когда подвижные пластины выполнены с внутренней стенкой, расположенной под углом к вертикали в положении открытого и закрытого входного отверстия, - второй вариант. Предлагаемое устройство для отбора проб мягкопластичных и малосвязанных грунтов или ила включает в себя корпус, выполненный в виде квадратной трубы 1, наконечник, выполненный в виде двух противолежащих заостренных неподвижных 2 и подвижных 3 пластин, служащих для перекрытия входного отверстия, и выжимную плиту 4 со штоком 5, и при этом каждая подвижная пластина 3 закреплена на корпусе на горизонтальной оси 6, установленной ниже верхнего конца подвижной 3 пластины с возможностью поворота и фиксации относительно корпуса 1 и, при этом 1. каждая подвижная пластина 3 выполнена с вертикальной внутренней стенкой и расположенной под углом к ней наружной стенкой, обеспечивающей образование острой режущей кромки 7 и, при этом, имеет в верхнем торце выемки 8 с внутренней стороны пластины или 2. каждая подвижная пластина выполнена с внутренней установленной под углом к вертикали стенкой, образующей с наружной стенкой пластины угол, обеспечивающий острую режущую кромку 7 и, при этом, имеет в верхнем торце выемки 8 с внутренней стороны подвижной пластины 3, а фиксирующий элемент выполнен в видеа) подвижной по вертикали подпружиненной скобы 9, установленной на наружной стенке трубы 1,выше подвижной пластины 3 с возможностью взаимодействия с верхним торцом подвижной пластины 3 и 2 1644 1 имеет выступ 10 для фиксации подвижной пластины относительно корпуса, б) и в виде двух вертикальных стоек 11, закрепленных на выжимной плите, прилегающих к внутренней поверхности трубы 1 и взаимодействующих с подвижной пластиной 3. В верхней части корпуса 1 имеется крышка 12 с втулкой 13 для прохода штока 5 и отверстие 14 для выхода воздуха, вытесняемого пробой. Выполнение наконечника в виде двух противоположно лежащих заостренных неподвижных 2 и подвижных 3 пластин и крепление каждой из подвижных пластин на корпусе на горизонтальной оси 6, установленной ниже верхнего конца пластины внутри корпуса, обеспечивает возможность свободного поворота пластины на оси 6 внутрь корпуса. Закрепление подвижных пластин 3 на горизонтальной оси 6 таким образом, чтобы их верхний конец выступал за пределы поверхности корпуса, дает возможность исключить из устройства механизм, обеспечивающий перекрытие входного отверстия корпуса и производить перекрытие отверстия подвижными пластинами за счет использования сил сопротивления грунта, возникающих при подъеме устройства и действующих на верхний край подвижных пластин 3, заставляющих подвижные пластины 3 поворачиваться на горизонтальной оси 6 до их упора друг в друга и фиксации их относительно корпуса 1 при совмещении выемки 8 в подвижной пластине с выступом 10 подпружиненной скобы 9. Выполнение внешней поверхности неподвижных 2 и подвижных 3 пластин под углом к внутренней стенке пластин обеспечивает свободное погружение устройства в грунт за счет образования острой режущей кромки без нарушения структуры слоев отложений в отбираемой пробе. Выполнение фиксирующего элемента в виде подвижной по вертикали подпружиненной скобы 9, установленной на наружной стенке трубы 1 выше подвижной пластины 3 с возможностью взаимодействия с верхним торцом подвижной пластины 3 обеспечивает фиксацию подвижной пластины 3 в двух положениях вертикальном- при погружении корпуса в грунт и горизонтальном или наклонном - при подъеме корпуса из грунта. Выполнение фиксирующего элемента в виде двух вертикальных стоек 11 и закрепленных на выжимной плите 4, обеспечивающей фиксацию подвижных пластин и их вертикальное расположение при отборе пробы. Выполнение подвижных пластин 3 с внутренней, установленной под углом к вертикали стенкой, образующей с наружной стенкой пластины угол, обеспечивающий острую режущую кромку, обеспечивает свободное погружение устройства в грунт и исключает необходимость в фиксирующем элементе в виде двух стоек, прилежащих к внутренней поверхности трубы при погружении устройства в грунт, так как при таком исполнении режущей кромки силы сопротивления грунта, направленные перпендикулярно плоскости режущей кромки, не позволяют подвижным пластинам сомкнуться при погружении устройства в грунт. Установка в корпусе 1 выжимной плиты 4 со штоком 5 обеспечивает свободное извлечение отобранной пробы и ее отрыв от основы грунта за счет образования вакуума над поверхностью отбираемой пробы. Установка на корпусе фиксирующего элемента в виде подвижной скобы 9, снабженной пружиной кручения 15, прикрепленной к корпусу посредством центрирующего элемента, когда концы пружины опираются на фиксирующий элемент, обеспечивает своевременное опускание его при подъеме устройства из грунта. Устройство работает следующим образом. Погружение устройства в грунт осуществляется способом вдавливания предварительно приведенного устройства в исходное состояние. Для чего подвижные пластины 3 наконечника устанавливаются в вертикальном положении и фиксируются двумя вертикальными стойками 11 при помощи опускания штока 5 до упора вертикальных стоек 11 в выемках подвижных пластин. При этом,входящий в устройство грунт не деформируется, так как площадь сечения входного отверстия в верхней и нижней части корпуса остается равной. При извлечении устройства из грунта вначале поднимают шток 5 до упора, тем самым, освобождают подвижные пластины 3 от жесткой фиксации. При дальнейшем подъеме устройства из грунта силы сопротивления грунта действуют на выступающий верхний конец подвижных пластин и заставляют их поворачиваться вокруг оси 6 внутрь корпуса. При этом происходит отрыв колонки грунта от его основы и тем самым обеспечивается свободное перекрытие входного отверстия трубы подвижными пластинами 3, а подпружиненная скоба 9 под действием пружины 15 и сопротивления грунта опускается вниз и при этом выступы 10 подпружиненной скобы 9 входят в углубление 8 подвижных пластин и происходит перекрытие входного отверстия трубы и жесткая фиксация пластин (см. фиг. 2 ). При оборудовании устройства подвижными пластинами 3 с внутренней, установленной под углом к вертикали стенкой пластины, острие режущей кромки 7 расположено ближе к внешнему краю подвижной пластины 3. В этом случае ось вращения пластины 3 смещена ближе к ее внешней поверхности, что обеспечивает смещение центра тяжести пластины ближе к внутренней поверхности трубы 1, в то время как точка опоры кромки 7 пластины 3 на грунт смещена ближе к наружной поверхности трубы. Такое смещение центра тяжести подвижной пластины 3 относительно точки опоры кромки 7 обеспечивает фиксированно вертикальное положение пластины 3 при погружении устройства в грунт и не позволяет подвижным пластинам 3 самостоятельно сомкнуться. При подъеме устройства из грунта силы сопротивления грунта действуют на выступающие верхние концы подвижных пластин 3 и заставляют их поворачиваться вокруг оси 6, и как только выступы 10 подвижных скоб 9 входят в углубления 8 подвижных пластин 3, происходит надежная фиксация подвижных пластин 3 и полное перекрытие входного отверстия трубы. Освобождение устройства от пробы происходит следующим образом. При силовом размыкании контакта между подвижной пластиной 3 и подпружиненной скобой 9 открывается входное отверстие трубы нажатием 3 1644 1 на выступающий конец каждой подвижной пластины и путем надавливания на шток 5 выдавливают пробу в приемный пенал. По сравнению с прототипом преимущество предлагаемого устройства для отбора проб заключается в том,что оно может быть применено для отбора проб рыхлых почв и песков, водонасыщенных грунтов, донных отложений, включающих взвеси и слабосвязанные слои ила и грунта и при этом оно просто в изготовлении и не требует никакого принудительного механизма для перекрытия входного отверстия, а сам процесс перекрытия входного отверстия трубы происходит практически автоматически при подъеме устройства из грунта за счет сил сопротивления грунта, действующих на выступающую часть подвижных пластин. В устройстве исключена система рычагов, которые имеют место в прототипе, предназначенных для перемещения кожуха и освобождения от зацепления с пластинками трубы, а сам процесс поворота подвижных пластин 3 осуществляется при извлечении устройства из отбираемой массы продукта или почвы за счет зацепления грунта за выступающий верхний конец подвижных пластин 3, и их поворот вокруг оси 6 внутрь корпуса до фиксации в положении закрыто осуществляется также за счет сопротивления грунта. Предлагаемое устройство еще имеет в отличие от прототипа выжимную плиту 4 со штоком 5, позволяющую облегчить процесс извлечения отобранной пробы после ее отбора. оставитель А.И.Сорокин Редактор В.Н. Позняк Корректоры Бычко С.А. Тикач Заказ 1231 Тираж 20 экз. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.