RU2348754C1 - Soil auger-sampler - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: present invention pertains to devices for taking soil samples with an intact structure. Auger-sampler has a hollow case, on the outer side of which an auger-type spiral is attached. Inside the case there is a detachable cylinder for receiving the soil sample on the centre plane. Inside the case there is a cup. At the top end of the case, a cover is rigidly fixed, with a hollow hub. At the top end of the cup there is an axle. The cup is fitted in the case on two friction bearings, the lower friction bearing of which is ring-shaped, fitted in an annular space and rigidly joined to the case. The upper friction bearing is in form of a bushing in which the above mentioned axle is fitted, and is fitted in a hub and fixed relative the latter. The device has cutter, joined to the case with provision for disconnection from the latter, made in form of connecting pipe with a toothed end, with inner diameter equal to the cylinder for receiving samples, fitted under the flange of the cylinder for receiving samples and with clearance from the latter, opposite which, in the horizontal plane, there are two curved knives, which are fixed on shafts, parallel the axis of the device and passing through openings in the ring and cover. The hub is freely fitted with a disc, on which there are two arc-shaped grooves with centre of curvature on the axis of the disc, through which shafts pass, which is spring loaded relative the cover in the angular direction, at the top ends of which there are locking devices which rest on supports fixed on the disc. The curved knives are separated from the axis of the device, while the disc is spring loaded relative the cover, in the direction of the operating rotation of the device.

EFFECT: provision for preservation of the natural structure of the soil sample and reduction of energy spent on taking it.

5 dwg

Description

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.The invention relates to devices for sampling soil with an undisturbed structure, and can be used in soil reclamation practice and research work to determine volumetric weight, capillary properties, study the depths of soil horizons, as well as for agrochemical soil analyzes.

Известны устройства для отбора образцов почвы с ненарушенной структурой, принцип действия которых осуществляется путем вырезания образца за счет обуривания столбика монолита почвы.Known devices for sampling soil with an undisturbed structure, the principle of action of which is carried out by cutting the sample by drilling a column of soil monolith.

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].For example, a device for producing soil monoliths is known, comprising a housing on which there is a crown in the lower part and a screw spiral tape with a rock cutting blade on the outer surface. Inside the casing there is a core-cutting assembly consisting of a two-shouldered lever, a thrust with a scoop-like plate fixed on it and a guide [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.A disadvantage of the known device is that when removing the sample from the device, there is a risk of destruction of the soil monolith, as well as a relatively large diameter of the well compared to the obtained diameter of the soil sample.

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].The closest in similar features to the proposed device is a device for sampling soft soils by a rotary method of drilling, containing a hollow body, on the outside of which a screw spiral is fixed, and the lower part is closed by a damper having a hole to accommodate a sleeve that is detachable along the axis of the soil receiving sleeve, while inside the housing is a mechanism that holds the sleeve inside the thrust sleeve and allows you to remove the sleeve with a sample from the device [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.A disadvantage of the known device is a violation of the natural structure of samples of solid and loose soil. The sleeve of the known device rotates with the housing and during sampling of the soil tends to twist its column, and in addition, the column may break off in its lower part while lifting the device. A disadvantage of the known device is also the relatively large diameter of the well, due to the eccentricity of the sleeve relative to the screw spiral, which increases the energy consumption of the selection process.

Задача изобретения: обеспечение сохранности естественной структуры образца почвы и снижение энергоемкости его отбора.The objective of the invention: ensuring the preservation of the natural structure of the soil sample and reducing the energy intensity of its selection.

Задача изобретения решается следующей совокупностью признаков предлагаемого устройства.The objective of the invention is solved by the following set of features of the proposed device.

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.The proposed device, as well as the known one, contains a housing, on the external side of which there is a screw spiral, and inside the housing there is a sampling sleeve for the soil sample, made detachable along the diametrical plane.

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.It differs from the well-known drill sampler in that a glass is placed inside the body, and an annular gap is formed between it and the body, while a cap with a hollow hub is rigidly fixed at the upper end of the body, and an axis is fixed at the upper end of the glass. The glass is mounted relative to the housing on two plain bearings, the lower of which is made in the form of a ring mounted in the annular gap and rigidly connected to the housing, and the upper - in the form of a hub installed and fixed relative to the last sleeve, in which the said axis is protruding upwardly in the form of a shank. A sample receptacle sleeve is installed inside the glass and is made in the form of two separate halves, at the upper ends of which a half of the bottom of the sample sleeve is made, and at the lower ends, along the half of the flange on which the lower end of the glass rests. The device is equipped with a cutter connected to the housing with the possibility of opening relative to the latter, made in the form of a nozzle with a toothed end, having an inner diameter equal to the probe sleeve, installed under the flange of the probe sleeve and having a clearance relative to the latter. Opposite the gap in the horizontal plane are two sickle-shaped knives that are mounted on shafts parallel to the axis of the device and passed through holes made in the ring and the cover. At the same time, a disk is freely put on the hub, in which two arcuate grooves are made with a center of curvature on the axis of the disk, through which shafts are passed, spring-loaded relative to the cover in the angular direction. Latches are mounted on the upper ends of the shafts, which are supported by stops fixed to the disk, while the sickle-shaped knives are divorced relative to the axis of the device, and the disk relative to the cover is spring-loaded in the direction of working rotation of the device.

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.The technical result of the invention is the formation of a soil sample without twisting its column, as well as cutting the resulting column and its support with sickle-shaped knives, which ensures the solidity of the sample, and the relatively smaller diameter of the borehole for sampling, due to the coaxiality of the sampling sleeve and screw spiral, which reduces the energy consumption of the sampling process .

На фиг.1 изображен предлагаемый бур-пробоотборник.Figure 1 shows the proposed drill sampler.

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.The drill sampler consists of a housing 1, inside of which a glass 2 is placed with a sampling sleeve 3 detachable along the diametrical plane. The sampling sleeve 3 is made detachable along the diametrical plane 4 in the form of two separate halves, at the upper ends of which there is a half of the bottom 5, of the sampling sleeve, and at the lower ends - along the half of the flange 6, on which the cup 2 rests. From above, the housing 1 is rigidly connected to the cover 7, on which the hub 8 with the drive gear 9 is fixed. In the hub there is a sleeve 10, covering with a guarantee axial gap 11, mounted on the cup 2. Bottom on the housing 1 is a cutter 12 in the form of a gear pipe having an inner diameter of the upper part equal to the inner diameter of the sampling sleeve 3, and the inner diameter of the lower part is 1.5 ... 3 mm smaller than the inner diameter the upper part (to exclude friction of the accumulated column of soil against the wall of the cutter 12 and the sampling sleeve 3). On the outside of the housing 1 there is a screw spiral 13 with a cutting edge 14, and inside the housing opposite the gap 15 between the cutter 12 and the flange 6 of the sampling sleeve 3 there are two sickle-shaped knives 16 mounted on the drive shafts 17, which pass through the holes in the ring 18 and exit upward through the cover 7 and arcuate grooves in the disk 19, while they are spring-loaded relative to the cover 4 by coil springs 15. The disk 19 is loosely put on top of the hub (Fig. 3), stops 21 are installed on it, which are pressed against the latches 22 by the action of the rotary spring 23 (figure 2), the vertical gap between the cover and the disk is closed by the side 24.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

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.When sampling the proposed drill-sampler (figure 1), the sickle-shaped knives 16 are in a diluted state (figure 4). In this case, the latches 22 (Fig. 3) are supported by the stops 21 and held by a rotary spring 23 (Fig. 2), which springs the disk 19 in the direction of rotation of the drill-sampler. When the housing 1 rotates, the cutting edge 14 (Fig. 1) forms the annular part of the well, and the cutter 12 cuts out a column of monolith in the soil, which enters the sampling sleeve 3. The soil destroyed by the cutting edge 14 enters the inter-turn space of the screw spiral 13 and rises her upstairs.

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.When the drill reaches the required depth, they briefly brake (manually) overboard 24 of the disk 19. The disk 19 stops, and the housing 1 continues to turn, as a result of which the stops 21 move away from the latches 22 and the springs 20 rotate the shafts 17. Crescent knives 16 cut the monolith column, striving towards each other, block the entrance to the sampling sleeve 3 (Fig. 5), thereby keeping the soil sample from falling out of the sampling sleeve when lifting the drill sampler from the well.

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.After removing the drill for the shank of the axis 11 from the well, a sampling sleeve 3 with a soil sample is extracted from it. To do this, the cutter 12 is removed from the housing 1, the knives 16 are bred, and the sampling sleeve 3 is removed from the glass 2.

Предлагаемое устройство удобно в эксплуатации, обеспечивает монолитность взятого образца почвы.The proposed device is convenient in operation, ensures the solidity of the taken soil sample.

ЛитератураLiterature

1. Авт.св. SU 1273530 A1, E21В 49/02, 1985.1. Auto SU 1273530 A1, E21B 49/02, 1985.

2. Авт.св. SU 1803549 A1, E21В 49/02, 1991 (прототип).2. Auto SU 1803549 A1, E21B 49/02, 1991 (prototype).

Claims (1)

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. A soil drill sampler containing a hollow body, on the outside of which a screw spiral is fixed, and inside the body there is a sampling sleeve for the soil sample, made detachable along the diametrical plane, characterized in that a glass is placed inside the body and an annular gap is formed between the body and the body at the same time, a cap with a hollow hub is rigidly fixed at the upper end of the housing, and an axis is fixed at the upper end of the glass, while the glass is mounted relative to the housing on two bearings with rings, the lower of which is made in the form of a ring mounted in the annular gap and rigidly connected to the housing, and the upper one is installed in the hub and fixed relative to the last sleeve, in which the aforementioned axis is installed, which protrudes upward in the form of a shank, while the probe sleeve is installed inside the glass and made in the form of two separate halves, at the upper ends of which are made half of the bottom of the sampling sleeve, and at the lower ends - half of the flange on which the lower end of the glass rests, In this case, the device is equipped with a cutter connected to the housing with the possibility of opening relative to the latter, made in the form of a nozzle with a toothed end, having an inner diameter equal to the probe sleeve, installed under the flange of the probe sleeve and having a clearance relative to the latter, opposite which there are two sickle-shaped knives that are mounted on shafts parallel to the axis of the device and passed through holes made in the ring and cover, with the hub freely above t is a disk in which two arcuate grooves are made with a center of curvature on the axis of the disk, through which shafts are passed, spring-loaded relative to the cover in the angular direction, at the upper ends of which latches are mounted, resting on the stops fixed to the disk, while the sickle-shaped knives are separated relative to the axis of the device , and the disk relative to the cover is spring-loaded in the direction of working rotation of the device.

Images