Пробоотборник морской "гутизар
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
«»968325
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву 649823 (22) Заявлено 240481 (21) 3278857/22-03
Р М К з
Е 21 В 25/18
Е 21 В 49/02 с присоединением заявки ¹
Государственный комитет
СССР по дедам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 622.
° 243. 5. 05 (088."8}
Опубликовано 23.10. 82 кзллетеиь № 39
Дата опубликования описания 23.10.82 (72} Автор изобретения
С.М. Мамаев (71) заявитель (54} ПРОБООТБОРНИК МОРСКОЙ "ГУТИЗЛР"
Изобретение относится к-горному делу, к средствам для отбора образцов грунта со дня водоемов.
По основному авт. св. Р 649823 известен пробоотборник, содержащий колонковую трубу с гидроцилиндром и . пироклапаном, опорную раму, Реснверу а также упоры-стабилизаторы с поворотным механизмом в виде шестеренчатой передачи с зубчатыми рейками, связанными с гидроцилиндрами, полости которых сообщаются с полостью гид роцилиндра колонковой трубы (1 ).
Недостатком известного у тройства является незначительное внедрение колонковой трубы в плотных грунтах, где в результате замедления перемещения колонковой трубы ресивер отрывается от поверхности дна, и значительная часть энергии гидростатического давления не используется для полезной работы.
Целью изобретения является повышение эффективности работы пробоотборника в плотных грунтах путем обеспечения внедрения с вращением под действием гидростатического давления.
Указанная цель достигается тем, что пробоотборник снабжен трубой с внутренней резьбой, винтом, сопряженным с резьбой трубы, и обечайкой с пробковым краном, при этом труба установлена на верхней части гидроцилиндра, винт соединен с колонковой трубой, а обечайка закреплена внизу гидроцилиндра.
На фиг. 1-3 показан пробоотбОрникв трех проекциях, общий вид;на фиг.4 . 6 — то же, в момент внедрения колонковой трубы в грунт дна;.на фиг 7
9 — поворотный механизм с упорами стабилизаторами соответственно перед внедрением в грунт дна колонковой трубы, в момент внедрения и после внедрениями на фиг. 10-12 - принципиальная схема гидросистемы пробоотбор-, ника; на фиг. 13 — разрез A-Л на фиг. 2 без механизма поворота и упо- ров стабилизаторов; на фиг. 14 - пироклапан, разрез; на фиг. 15 и 16автоматический впускной клапан, разрез.
Пробоотборник морской содержит силовой гидроцилиндр 1, который по вертикальной оси пронизывается через уплотнительные манжеты 2 колонковой трубой 3, последняя крепится к поршню 4 силового гидроцилиндра 1.
На нижнем конце колонковой трубы 3 крестится коронка 5 с поворотным кла968325 паном б. Диаметр коронки 5 выполнен больше диаметра колонковой трубы 3.
Нижняя часть гидроцилиндра 1 через трубу 7 и обратный клапан 8, б@окировочную трубу 9 и пробковый кран 10 сообщается с ресивером 11. Гидроцилиндр 1 вместе с ресивером 11 крепятся к опорной раме 12.
K верхней крышке 13 гидроцилиндра 1 крепится пироклапан 14, состоящий иэ гнезда 15 для часового механизма и электроисточника, а также отстойника 16 для улавливания осколков запорного стекла 17 и электродетонатора 18. Запорное стекло 17 вставляется в корпус 19 конической формы. Сечение его берется иэ расчета, чтобы в заданный момент времени пропустить -достаточное количество морской воды, обеспечивающей внедрение колонковой трубы 3 в грунт дна океана.
Кроме этого, к гидроцилиндру 1 с наружной стороны крепятся два упора-стабилизатора 20 и шестеренчатый поворотный механизм с гидроццлиндрами. Упоры-стабилизаторы 20 несимметрично крепятся к осям ведомых конических шестеренок 21.
Ведомые конические шестеренки 21 находятся в постоянном зацеплении с ведущей конической шестеренкой 22, в свою очередь коническая шестеренка 22 жестко соединяется с цилиндрической шестеренкой 23, находящейся в постоянном зацеплении с рейкой 24 гидроцилиндра 25, а с противоположной стороны периодически входит в зацепление с рейкой 26 гидроцилиндра 27.
Для смягчения удара поршня 4 гидроцилиндра 1 имеется демпфирующая пружина 28.
В гидроцилиндрах 25 и 27 расположены поршни 29 и 30, а поршень 30, перекрывая полость гидроцилиндра, образует камеру 31 сх<атия.
Для впуска под давлением морской воды в гидроцилиндр 25 поворотного механизма слух<ит автоматический клапан 32, состоящий из запорного поршня 33, цилиндрика 34 с водопроводящими отверстиями, пружины 35, стального тросика 36 и штуцера 37, а так>ке вмонтированного в его.корпус обратного клапана 38 (одного или нескольких в зависимости от величины пробоотборника). Калиброванное отверстие 39 выбирается с расчетом, чтобы внутри гидроцилиндра 25 допустить гидравлический удар и в то же время обеспечить плавный поворот упоров-стабилизаторов 20 на 90О до упоров 40, закрепленных на кронштейне 41.
Непременным условием работы морского пробоотборника является последовательное соединение полости гидУ роцилиндра 26 с подпоршневым пространством гидроцилиндра 1, а нижняя гасть полости гидроцилиндра 1 после довательно соединяется с надпоршневым пространством гидроцилиндра 27, 5 т.е. полости гидроцилиндрой 25,1 и
27 между собой соединены последовательно (фиг. 10-12), для этого служат соединительный патрубок 42, соединительная труба 43 с обратным клапаном 44 и пробковыми кранами 45 и 46.
Для обеспечения вращения колонковой трубы 3 во время ее внедрения в грунт дна на верхнем конце ее прикреплен винт 47 с несамотормозящей резьбой. Винт 47 движется по резьбе трубы 48, прикрепленной к верхнему торцу силового гидроцилиндра 1. Длина трубы 48 равняется верхней наружной части колонковой трубы 3 и имеет отверстия для свободного прохода воды (фиг. 13).
К нижнему .торцу силового гидроцилиндра 1 герметично прикреплена обечайка 49, снабженная нормально открытым пробковым краном 50, который при горизонтальном поло><ении упоровстабилиэаторов 20 при помощи рычажного механизма закрывается, а при вертикальном положении упоров-стаби-. лизаторов 20 за счет пружины открывается.
Пробоотборник морской "Гутизар" работает следующим образом.
Поршень 4 с колонковой трубой 3
З5 в силовом гидроцилиндре 1 устанавливается в верхней мертвой точке. В таком положении подцерживается сжатым воздухом, находящимся в подпоршневом пространстве гидроцилиндра 1 и
40 ресивере 11. Ввинчивается заряженный пироклапан в.гидроцилиндр 1. Порини гидроцилиндров ?5 и 27 устанавливаются в верхней мертвой точке.
При таком их расположении упоры-ста45 билиэаторы 20 находятся в вертикальном поло>кении (фиг. 1, 2, 9 и 10).
Закрывают пробковые краны 10, 45 и 46. В таком виде пробоотборник на канате с плавучего средства опускают на дно океана (моря). При посадке на дно обечайка 49 за счет веса пробоотборника внедряется.в грунт дна вплоть до посадки на дно опорной рамы 12, в это время вода из полости обечайки выжимается через пробковый кран 50. Этим самым нижняя крышка гидроцилиндра 1 частично изолируется от непосредственного воздействия гидростатического давления морских глубин.
После ослабления натяжения подъемного каната .и тросика 36 под гидростатическим давлением морской воды открывается запорный поршень 33, и вода проходит через водопроводящие отверстия цилиндра 34 и калиброванное
968325
Формула изобретения отверстие 39 в надпоршневое пространство. гидроцилиндра 25 (фиг. 8). Поршень 29 под давлением морской воды дви>хется вниз по гидроцилиндру 25, а воздух из-под поршня 29 по патрубку 42 попадает в гидроцилиндр 1 (фиг. 11).
Рейка 24, находящаяся в IIocxoÿíном зацеплении с шестеренкой 23, поворачивает ее на 900, а вместе с ней .поворачивается ведущая коническая шестеренка 22. Ведущая коническая шестеренка 22 поворачивает на 90 > в противоположные стороны ведомые конические шестеренки 21, последние медленно поворачивают упоры-стабилизаторы 20. Каждый упор-стабилизатор 20 состоит из большей и меньшей части (разница незначительная).
Один из упоров- стабилизаторов в горизонтальном положении своей большей частью ложится на упор 41, а другой — меньшей частью подводится под упор 41 (фиг. 4, 5, 6 и 8). Это;, предотвращает поворот упоров-стаби- лизаторов 20 более чем на 900,.т.е. они принимают горизонтальное положение и посредством рычажного механизма (не показаи) закрывают пробковый кран 50. После этого часовой механизм пироклапана 14 (может быть заменен механическим клапаном) замыкает цепь электроисточника, взрывается электродетонатор 18, разбивается направленным взрывом запорное стекло 17, и морская вода под гидростатическим давлением входит в надпоршневое пространство силового гидроцилиндра 1, двигает поршень 4 с колонковой трубой 3 вниз, а винт
47 ввинчиваясь в резьбу трубы 48, вращает колоиковую трубу 3 и поршень
4 вокруг собственной оси, что облегчает эффективное внедрение колонковой трубы 3 в плотный грунт морского дна. При этом, после внедрения колонковой трубы 3 на некоторую глубину в грунт дна, полностью прекращается непосредственное воздействие гидростатического давления на нижнюю крышку силового гидроцилиндра 1, а начинает действовать реактивная сила R (фиг. 13, пунктир). И этой связи отпадает надобность компенсации реактивной силы, действующей на упоры-стабилизаторы 20 во время внедрения в грунт колонковой трубы 3, т.е. упоры-стабилизаторы 20 обеспечивают только начальное внедрение колонковой трубы 3 в грунт, а дальнейшее внедрение колонковой труби 3 осуществляется за счет гидростатического давления морских глубин.
Во время движения поршня 4 вниз сжатый воздух через обратный клапан
8 попадает в ресивер 11. По мере внедрения колонковой трубы 3 в грунт вода по патрубку 42 проходит под поршень 29, а когда поршень 4 достигает нижней мертвой точки, то вод". откры. вает обратный клапан 44, по трубе 43
5 входит в гидроцилиндр 27 и начинает перемещать вниз поршень 30 вместе с рейкой 26. Рейка 26 входит в зацейление с шестеренкой 23, поворачивает ее на 900, а она поворачивает кони10 ческие шестеренки íà 90о вместе с упорами-стабилизаторами 20, которые вновь принимают первоначальное положение, а вместе с ними и рейка 24 с поршнем 29 (фиг. 12). При вертикальном положении упоров-стабилизаторов 20 пружиной (не показана) от-. крывается пробковый кран 50, и полость обечайки 49 вновь сообщается непосредственно с морской средой, что предотвращает создание вакуума в полости обечайки 49 во время извлечения колонковой трубы 3 вместе с керном из грунта дна. Этим самым зна чительно снижается усилие на подъем ный канат при выдергивании колонко- . вой трубы 3 °
Иода из надпоршневого пространства гидроцилиндра 25 выдавливается в окружающую среду через обратный клапан 38 (фиг. 12 и 15). A во время
30 движения поршня 30 гидроцилиндра 27 воздух сжимается в камере 31.После совершения рабочего цикла на морском дне пробоотборник канатом, поднимают на борт плавучего средст35 ва. Упори-стабилизаторы 20 во время спуска и подъема пробоотборника действуют в качестве стабилизаторов, т.е. предотвращают вращение подъемного каната.
4р На палубе плавучего средства извлекают керн из колонковой трубы 3.
Пробоотборник морской "Гутизар" по авт. св. Р 6498?3, о т л и ч à io ta a и с я тем, что, с целью повышения эффективности работы пробоотборника в плотных грунтах путем обеспечения внедрения с вращением под действием гидростатического давления, он снабжен трубой с внутренней резьбой, винтом, сопряженным с резьбой
5 трубы и обечайкой с пробков краном, при этом труба установлена на верхней части гидроцилиндра, винт соединен с колонковой трубой, а обечайка закреплена внизу гидроциляндра1
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 649823, кл. Е 21 В 25/18, 20.09.73.