RU132557U1

RU132557U1 - UNDERGROUND AIR SAMPLING DEVICE

Info

Publication number: RU132557U1
Application number: RU2012156298/05U
Authority: RU
Inventors: Алексей Васильевич Литовченко; Георгий Константинович Игнатенко; Юрий Михайлович Глушков; Николай Владимирович Ларин; Артур Васильевич Литвинов
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2013-09-20

Abstract

1. Устройство для отбора проб подпочвенного воздуха, включающее корпус с продольной прорезью, вертикально закрепленный на опорной площадке, отличающееся тем, что в корпусе установлен с возможностью вращения и фиксированный от осевого перемещения ходовой винт, который снабжен приводом любого типа, на ходовом винте установлена гайка с ушком, выходящим за пределы корпуса через продольную прорезь, к ушку гайки с возможностью качания в вертикальной плоскости прикреплена серьга с горизонтальной полкой, на конце которой выполнено отверстие, в которое с некоторым зазором по диаметру вставлена трубка-пробоотборник, заглушенная остроконечной заглушкой, при этом у заглушенного конца трубки в ее боковой стенке выполнено отверстие, а на верхний конец трубки надет гибкий шланг, ко второму концу которого присоединены вакуумметр и всасывающий насос.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на корпусе вдоль продольной прорези установлена линейка, проградуированная в единицах длины.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубка-пробоотборник состоит из нескольких отрезков, соединенных между собой резьбовыми муфтами.4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что резьбовые муфты имеют резьбу на наружной поверхности, а отрезки трубки-пробоотборника имеют ответную муфтам резьбу на внутренней поверхности, причем наружный диаметр муфты на участке без резьбы равен наружному диаметру трубки - пробоотборника.1. A device for sampling subsoil air, including a housing with a longitudinal slot, vertically mounted on a supporting platform, characterized in that the screw is mounted in the housing for rotation and is fixed from axial movement, which is equipped with any type of drive, a nut is installed on the screw with an eye extending outside the body through a longitudinal slot, an earring with a horizontal shelf is attached to the ear of the nut with the possibility of swinging in a vertical plane, at the end of which an opening is made, in which, with a certain gap in diameter, a sampler tube plugged with a pointed plug is inserted, while a hole is made at the plugged end of the tube and a flexible hose is put on the upper end of the tube, a vacuum gauge and a suction pump are attached to its second end. 2. The device according to claim 1, characterized in that a ruler graduated in units of length is installed on the housing along a longitudinal slot. The device according to claim 1, characterized in that the tube sampler consists of several segments interconnected by threaded couplings. The device according to claim 3, characterized in that the threaded couplings have a thread on the outer surface, and the segments of the sample tube have a thread mating on the inner surface of the couplings, and the outer diameter of the coupling in the area without thread is equal to the outer diameter of the tube - sampler.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к измерению концентрации различных газов в подпочвенном воздухе и/или воздухе внутри складированных (насыпанных и/или сложенных) значительными массами других сыпучих материалов. Предлагаемая полезная модель может применяться при геологических изысканиях, экологических исследованиях или для мониторинга подземных газопроводов с целью обнаружения и оценки интенсивности утечки газа без вскрытия газопроводов.The proposed utility model relates to measuring the concentration of various gases in subsoil air and / or air inside stored (poured and / or stacked) significant masses of other bulk materials. The proposed utility model can be used in geological surveys, environmental studies or for monitoring underground gas pipelines in order to detect and evaluate the rate of gas leakage without opening gas pipelines.

Известен насос для забора проб подпочвенного воздуха (патент на полезную модель №121369), выполненный в виде ручного бура, состоящий из цилиндрического корпуса с рукоятками в верхней части, а нижняя часть заглушена и на ней укреплен конический бур в виде архимедова винта. В нижней части цилиндрического корпуса имеются отверстия, а внутри корпуса находится поршень, насаженный на полый шток. Таким образом, корпус является всасывающим насосом. На свободный конец полого штока надет гибкий шланг. Длина насоса несколько превышает максимальную глубину, с которой предполагается отбирать пробу подпочвенного воздуха. Такое устройство позволяет отбирать пробы подпочвенного воздуха со вполне определенной глубины. Для этого за рукоятки насос вращают до погружения на нужную глубину, затем гибкий шланг пережимают и поршень за шток вытягивают вверх, но не за пределы корпуса, и удерживают его в поднятом положении до тех пор, пока давление внутри насоса не сравняется с атмосферным и атмосферное давление не перестанет вдавливать поршень обратно в корпус. После этого свободный конец гибкого шланга присоединяют к пробосборнику, а поршень вдавливают внутрь насоса, заполняя таким образом пробосборник отобранной пробой подпочвенного воздуха. Для отбора пробы подпочвенного воздуха с более глубокого уровня насос снова вращают для погружения на следующий уровень и все операции повторяют.A known pump for sampling subsoil air (patent for utility model No. 121369), made in the form of a hand drill, consisting of a cylindrical body with handles in the upper part, and the lower part is plugged and a conical drill in the form of an Archimedean screw is mounted on it. In the lower part of the cylindrical body there are holes, and inside the body there is a piston mounted on a hollow rod. Thus, the casing is a suction pump. A flexible hose is attached to the free end of the hollow stem. The length of the pump slightly exceeds the maximum depth from which it is supposed to take a sample of subsoil air. Such a device allows you to take samples of subsoil air from a very specific depth. To do this, rotate the pump by the handles until immersion to the desired depth, then squeeze the flexible hose and pull the piston up to the rod, but not outside the housing, and hold it in a raised position until the pressure inside the pump is equal to atmospheric and atmospheric pressure will not stop pushing the piston back into the housing. After that, the free end of the flexible hose is connected to the sampler, and the piston is pressed into the pump, thus filling the sampler with a selected sample of ground air. To take a sample of the underground air from a deeper level, the pump is again rotated to dive to the next level and all operations are repeated.

Несмотря на то, что это устройство позволяет отбирать пробы подпочвенного воздуха с заданной глубины, оно обладает некоторыми недостатками. Во-первых, при вращении корпуса он раскачивается относительно вертикали, из-за чего стенки скважины уплотняются неравномерно по окружности, что приводит к появлению зазоров между корпусом и стенками скважины, а это обуславливает возможность подсоса атмосферного воздуха, особенно с глубин менее 50 см, и неконтролируемое разбавление им пробы подпочвенного воздуха. Во-вторых, работа с ручным буром требует значительных физических усилий. В-третьих, в процессе бурения определить глубину погружения бура можно только посредством измерения длины оставшейся над поверхностью части корпуса. И, наконец, в-четвертых, глубина отбора проб ограничена длиной корпуса насоса, длина которого из эргономических соображений должна быть существенно меньше двух метров.Despite the fact that this device allows you to take samples of subsoil air from a given depth, it has some disadvantages. Firstly, when the casing rotates, it swings relative to the vertical, due to which the borehole walls are sealed unevenly around the circumference, which leads to the appearance of gaps between the casing and the borehole walls, which makes it possible to suck in atmospheric air, especially from depths less than 50 cm, and uncontrolled dilution of a sample of subsoil air. Secondly, working with a hand drill requires considerable physical effort. Thirdly, during drilling, it is possible to determine the depth of immersion of the drill only by measuring the length of the part of the body remaining above the surface. And finally, fourthly, the depth of sampling is limited by the length of the pump casing, the length of which, for ergonomic reasons, should be substantially less than two meters.

Целью предполагаемого изобретения является получение возможности отбора проб подпочвенного воздуха с заданной глубины, увеличение глубины отбора проб более двух метров и практическое исключение подмешивания в пробу атмосферного воздуха.The aim of the proposed invention is to obtain the possibility of sampling subsoil air from a given depth, increasing the depth of sampling of more than two meters and the practical exclusion of mixing in the sample of atmospheric air.

Технический эффект, достигаемый применением этого устройства, заключается в том, что применение устройства позволяет измерять состав подпочвенного воздуха с высокой точностью, отбирать пробы с глубины более полутора метров, устанавливать глубину отбора пробы с более высокой точностью, чем у прототипа, и затрачивать значительно меньше физических усилий.The technical effect achieved by the use of this device is that the use of the device allows you to measure the composition of the subsoil air with high accuracy, take samples from a depth of more than one and a half meters, set the sampling depth with higher accuracy than that of the prototype, and spend significantly less physical effort.

Конструкция предлагаемого устройства показана на чертежах фиг.1 и 2. Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, вертикально закрепленного на опорной площадке 2 и имеющего вертикальную прорезь вдоль образующей. Внутри корпуса 1 установлен ходовой винт 3, зафиксированный известными способами от осевого перемещения, а привод ходового винта 4, выполненный, например, в виде повышающего редуктора с парой конических шестерен, закреплен на верхнем торце корпуса 1. На ходовом винте установлена гайка 5 с ушком, выведенным через прорезь в корпусе за пределы корпуса 1. К ушку гайки крепится с возможностью качания в вертикальной плоскости серьга 6 с горизонтальной полкой, на конце которой выполнено отверстие. В отверстие полки серьги вертикально вставлена трубка - пробоотборник 7, нижний конец которой закрыт остроконечной заглушкой 8, а в стенке трубки у нижнего конца выполнено отверстие 9. При этом диаметр трубки - пробоотборника выбирают не менее чем на 2% меньше диаметра отверстия в полке серьги 6. На верхний конец трубки - пробоотборника надет с натягом гибкий шланг 10, к противоположному концу которого присоединены вакуумметр 11 и ручной всасывающий насос 12. Трубка - пробоотборник состоит из нескольких отрезков 7, соединенных между собой резьбовыми муфтами 13. На концах каждого отрезка 7 трубки -пробоотборника выполнена внутренняя резьба, а на концах резьбовых муфт 13 - наружная, при этом свободная от резьбы средняя часть муфт 13 имеет диаметр, равный наружному диаметру отрезков 7 трубки - пробоотборника. Вдоль вертикальной прорези корпуса закреплена линейка 14, проградуированная в единицах длины, например, в сантиметрах или дюймах.The design of the proposed device is shown in the drawings of figures 1 and 2. The device consists of a cylindrical body 1, vertically mounted on a supporting platform 2 and having a vertical slot along the generatrix. Inside the housing 1, a lead screw 3 is installed, fixed by known methods from axial movement, and the drive of the lead screw 4, made, for example, in the form of a step-up gear with a pair of bevel gears, is mounted on the upper end of the housing 1. A nut 5 with an eye is installed on the lead screw, withdrawn through the slot in the housing outside the housing 1. To the ear of the nut is attached with the possibility of swinging in the vertical plane of the earring 6 with a horizontal shelf, at the end of which a hole is made. A sampler tube 7 is vertically inserted into the hole in the shelf of the earring, the lower end of which is closed by a pointed cap 8, and a hole 9 is made in the wall of the tube at the lower end. In this case, the diameter of the tube - sampler is chosen at least 2% less than the diameter of the hole in the shelf of the earring 6 A flexible hose 10 is tightened on the upper end of the tube - the sampler, to the opposite end of which a vacuum gauge 11 and a manual suction pump 12 are connected. The tube - the sampler consists of several segments 7, interconnected by threads E couplings 13. At each end of the segment tube 7 -probootbornika an internal thread, and the ends of nuts 13 - outer, wherein the thread-free middle portion coupling 13 has a diameter equal to the outer diameter of the tube segments 7 - sampler. Along the vertical slot of the case, a ruler 14 is fixed, graduated in units of length, for example, in centimeters or inches.

Работает устройство для отбора проб подпочвенного воздуха следующим образом.A device for sampling subsoil air as follows.

Исходное положение гайки 5 - крайнее верхнее. Устройство устанавливают опорной площадкой 2 на грунт, в отверстие полки серьги 6 вертикально опускают первый отрезок трубки - пробоотборника остроконечной заглушкой вниз, заглубляют трубку вручную в грунт до совмещения отверстия в трубке - пробоотборнике с поверхностью грунта. После этого на верхний открытый конец трубки - пробоотборника надевают гибкий шланг с присоединенными к нему вакуумметром 11 и всасывающим насосом 12. Исходное положение поршня насоса 12 - максимально вдвинут в насос. С помощью привода 4 вращают ходовой винт в направлении опускания гайки 5. При этом серьга 6 слегка поворачивается на ушке гайки 5 и трубка - пробоотборник закусывается в отверстии полки серьги и начинает погружаться в грунт. Величину перемещения гайки 5 отсчитывают по линейке 14. После погружения трубки - пробоотборника на заданную глубину вращение ходового винта прекращают. Вытягивают поршень насоса 12 на максимальную длину и фиксируют его в таком положении до тех пор, пока по показаниям вакуумметра 11 давление внутри насоса не сравняется с атмосферным. После этого насос отсоединяют от гибкого шланга и вдвигают поршень в насос, чтобы удалить первую пробу из насоса, так как она смешана с атмосферным воздухом, находившемся первоначально в трубке, шланге и насосе (остаточный объем). Затем насос снова присоединяют к шлангу и повторяют операцию взятия пробы. Теперь насос, отсоединив от шланга, присоединяют к пробосборнику и выпускают пробу в пробосборник. Эту операцию повторяют до заполнения пробос-борника. После окончания отбора пробы с заданной глубины с помощью привода погружают трубку - пробоотборник на следующий уровень и взятие пробы повторяют, как описано выше. При этом, если длины ходового винта не хватает для погружения трубки - пробоотборника на заданную глубину, замечают отсчет по линейке 14 нижнего положения гайки, рукой устанавливают полку серьги горизонтально, устраняя этим закусывание трубки в отверстии полки, и приводом вращают ходовой винт в направлении подъема гайки в крайнее верхнее положение. После этого снова вращением ходового винта погружают трубку - пробоотборник в грунт. Если заданная глубина отбора пробы превышает длину установленного отрезка трубки - пробоотборника, то с погруженного в грунт отрезка снимают гибкий шланг, с помощью резьбовой муфты присоединяют к нему следующий отрезок трубки и продолжают погружение трубки - пробоотборника в грунт и отбор проб, как указано выше.The initial position of the nut 5 is the extreme upper. The device is installed by supporting platform 2 on the ground, in the hole in the shelf of the earring 6, the first segment of the tube - sampler is vertically lowered with a pointed stopper down, the tube is manually buried in the ground until the hole in the tube - sampler is aligned with the ground surface. After that, a flexible hose is put on the upper open end of the tube - the sampler with a vacuum gauge 11 and a suction pump 12 attached to it. The initial position of the piston of the pump 12 is maximally pushed into the pump. Using the drive 4, rotate the lead screw in the direction of lowering the nut 5. In this case, the earring 6 slightly rotates on the ear of the nut 5 and the sample tube bites into the hole in the shelf of the earring and begins to sink into the ground. The amount of movement of the nut 5 is counted along the line 14. After immersion of the tube - sampler to a predetermined depth, the rotation of the lead screw is stopped. Pull the piston of the pump 12 to its maximum length and fix it in this position until, according to the readings of the vacuum gauge 11, the pressure inside the pump is equal to atmospheric. After that, the pump is disconnected from the flexible hose and the piston is pushed into the pump to remove the first sample from the pump, since it is mixed with atmospheric air, which was originally in the tube, hose and pump (residual volume). Then the pump is again attached to the hose and the sampling operation is repeated. Now the pump, disconnected from the hose, is connected to the sampler and the sample is released into the sampler. This operation is repeated until the probe is filled. After sampling from a given depth, the tube is immersed using a drive - the sampler is at the next level and sampling is repeated as described above. At the same time, if the lead screw is not long enough to immerse the tube - sampler to a predetermined depth, notice the countdown on the line 14 of the lower nut position, manually install the earring shelf horizontally, thereby eliminating the bite of the tube in the hole in the shelf, and rotate the lead screw in the direction of the nut lifting to the highest position. After that, again, by rotating the lead screw, immerse the tube - the sampler in the ground. If the specified sampling depth exceeds the length of the installed segment of the tube - the sampler, then remove the flexible hose from the segment immersed in the ground, use the threaded sleeve to attach the next pipe segment to it and continue immersion of the tube - the sampler in the soil and sampling, as described above.

Извлечение трубки - пробоотборника из грунта осуществляют вращением ходового винта в направлении подъема гайки. В этом случае пластина серьги отклоняется книзу, трубка закусывается в отверстии и трубка - пробоотборник извлекается из скважины.Removing the tube - the sampler from the soil by rotating the spindle in the direction of lifting the nut. In this case, the plate of the earring deviates downward, the tube bites in the hole and the tube - the sampler is removed from the well.

Claims

1. A device for sampling subsoil air, including a housing with a longitudinal slot, vertically mounted on a supporting platform, characterized in that the screw is mounted in the housing for rotation and is fixed from axial movement, which is equipped with any type of drive, a nut is installed on the screw with an eye extending outside the body through a longitudinal slot, an earring with a horizontal shelf is attached to the ear of the nut with the possibility of swinging in a vertical plane, at the end of which an opening is made, in which, with a certain gap in diameter, a sampler tube is inserted, plugged with a pointed plug, while a hole is made at the plugged end of the tube, and a flexible hose is put on the upper end of the tube, to which the vacuum gauge and the suction pump are connected.

2. The device according to claim 1, characterized in that a ruler graduated in units of length is installed on the housing along a longitudinal slot.

3. The device according to claim 1, characterized in that the sampler tube consists of several segments interconnected by threaded couplings.

4. The device according to claim 3, characterized in that the threaded couplings have a thread on the outer surface, and the segments of the sample tube have a thread mating on the inner surface of the couplings, and the outer diameter of the coupling in the area without thread is equal to the outer diameter of the tube - sampler.