RU198612U1

RU198612U1 - Device for sampling gas from cavities in the ground

Info

Publication number: RU198612U1
Application number: RU2020114872U
Authority: RU
Inventors: Андрей Георгиевич Зуев
Original assignee: Андрей Георгиевич Зуев
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2020-07-21

Abstract

Полезная модель относится к области естественных наук и наук о Земле, а именно к способам извлечения проб газа из биогенных и техногенных полостей в почве и рыхлом грунте в рамках биологических или экологических полевых изысканий. Устройство для отбора проб газа из полостей в грунте содержит пробоотборник и фильтр. Корпус пробоотборника выполнен в виде металлического полого стержня с глухим заостренным концом для введения его в грунт, и открытым концом, при этом в корпусе выполнены газозаборные продольные прорези, а на открытом конце корпуса герметично установлена одним своим концом силиконовая трубка, другой конец которой выполнен с возможностью соединения со средством подачи газа, при этом в стенке силиконовой трубки выполнено отверстие, в котором герметично установлен упомянутый фильтр, выполненный с возможностью соединения с пробозаборной емкостью.Технический результат заключается в снижении контаминации газа внутренних полостей почвы и грунта при пробоотборе, а также увеличении потенциального количества проб в сериях вследствие сокращения трудозатрат. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to the field of natural and geosciences, namely, to methods of extracting gas samples from biogenic and technogenic cavities in soil and loose soil as part of biological or ecological field research. The device for sampling gas from cavities in the soil contains a sampler and a filter. The body of the sampler is made in the form of a metal hollow rod with a blind pointed end for its introduction into the ground, and an open end, while gas sampling longitudinal slots are made in the body, and at the open end of the body a silicone tube is hermetically installed at one end, the other end of which is made with the possibility connection with the gas supply means, while a hole is made in the wall of the silicone tube, in which the said filter is hermetically installed, made with the possibility of connecting to the sampling container. The technical result is to reduce the contamination of gas in the internal cavities of the soil and soil during sampling, as well as to increase the potential amount samples in series due to reduced labor costs. 2 wp f-ly, 2 dwg

Description

Область техники.The field of technology.

Полезная модель относится к области естественных наук и наук о Земле, а именно к способам извлечение проб газа из биогенных и техногенных полостей в почве и рыхлом грунте в рамках биологических или экологических полевых изысканий.The utility model relates to the field of natural sciences and earth sciences, namely, to methods of extracting gas samples from biogenic and technogenic cavities in soil and loose soil in the framework of biological or ecological field research.

Уровень техники.State of the art.

Из уровня техники известны различные устройства для отбора проб газа из полостей грунта (http://lantor,ru/catalog2/1180.htm, RU 131872).Various devices for sampling gas from soil cavities are known from the prior art (http: //lantor,ru/catalog2/1180.htm, RU 131872).

В качестве прототипа полезной модели может быть приведен пробоотборник для газа и жидкости AMS Retract-A-Tip (AMS Inc., USA; https://envcoglobal.com/catalog/soil/soil-gas-sampling/reusable-soil-gas-samplers/ams-retract-tip), предназначенный для отбора проб газа на глубине до 25 см. Однако приведенный прототип может быть использован только совместно с оборудованием предоставляющим доступ в полости почвы, а также является композитным (сборным), что увеличивает вероятность поломки в процессе эксплуатации. Полезная модель, в свою очередь, имеет прочный монолитный стальной корпус, позволяющий использовать данное устройство как для получения доступа к биогенным полостям (до 30 см глубины), так и непосредственно для отбора проб газа. Дополнительное оборудование (молоток или кувалда) необходимы только для работы с грунтами высокой плотности, и могут быть легко заменены на подручные средства, использование которых позволяет конструкция полезной модели. Полезная модель, как и ее прототип, совместима с популярными механическими и электронными системами подачи проб газа (насосы и контейнеры).The sampler for gas and liquid AMS Retract-A-Tip (AMS Inc., USA; https://envcoglobal.com/catalog/soil/soil-gas-sampling/reusable-soil-gas- samplers / ams-retract-tip), designed for gas sampling at a depth of 25 cm.However, the above prototype can only be used in conjunction with equipment that provides access to soil cavities, and is also composite (prefabricated), which increases the likelihood of breakage in the process exploitation. The utility model, in turn, has a solid monolithic steel case, which allows the device to be used both for gaining access to biogenic cavities (up to 30 cm deep) and directly for gas sampling. Additional equipment (hammer or sledgehammer) is required only for working with high density soils, and can be easily replaced with improvised means, the use of which allows the construction of the utility model. The utility model, like its prototype, is compatible with popular mechanical and electronic gas sampling systems (pumps and containers).

Раскрытие полезной модели.Disclosure of the utility model.

Задача полезной модели - создание методики простого и быстрого отбора проб газа из полостей неглубокого залегания в почве и грунте.The task of the utility model is to create a technique for a simple and fast sampling of gas from shallow cavities in the soil and ground.

Технический результат модели - снижение контаминации газа внутренних полостей почвы и грунта при пробоотборе, а также увеличение потенциального количества проб в сериях, вследствие сокращения трудозатрат.The technical result of the model is a decrease in gas contamination of the internal cavities of the soil and soil during sampling, as well as an increase in the potential number of samples in a series, due to a reduction in labor costs.

Задача решается тем, что устройство для отбора проб газа из полостей в грунте содержит пробоотборник и фильтр, при этом корпус проботборника выполнен в виде металлического полого стержня с глухим заостренным концом для введения его в грунт, и открытым концом, при этом в корпусе выполнены газозаборные продольные прорези, а на открытом конце корпуса герметично установлена одним своим концом силиконовая трубка, другой конец которой выполнен с возможностью соединения со средством подачи газа, при этом в стенке силиконовой трубки выполнено отверстие, в котором герметично установлен упомянутый фильтр, выполненный с возможностью соединения с пробозаборной емкостью.The problem is solved by the fact that the device for sampling gas from cavities in the soil contains a sampler and a filter, while the sampler body is made in the form of a metal hollow rod with a blind pointed end for introducing it into the ground, and an open end, while longitudinal gas sampling slots, and at the open end of the body a silicone tube is sealed at one end of which, the other end of which is configured to be connected to the gas supply means, while an opening is made in the wall of the silicone tube, in which the said filter is hermetically installed, adapted to be connected to the sampling container ...

В частном случае осуществления полезной модели открытый конец стержня, соединенный с трубкой, может быть выполнен расширенным, а сам стержень может быть выполнен стальным.In the particular case of the implementation of the utility model, the open end of the rod connected to the tube can be made expanded, and the rod itself can be made of steel.

Обтекаемая форма и заостренный конец корпуса в виде стержня позволяют избежать дополнительных нарушений грунта, что препятствует поступлению атмосферного воздуха в полости почвы или грунта, снижая контаминацию.The streamlined shape and pointed end of the body in the form of a rod avoid additional ground disturbances, which prevents the flow of atmospheric air into the soil or soil cavities, reducing contamination.

Газозаборные прорези, расположенные в полостях, соосных с конструкцией полезной модели, т.е. выполненные продольными, предотвращают загрязнение пробоотбоника, так как самоочищаются в процессе прохождения через толщу грунта.Gas sampling slots located in cavities coaxial with the structure of the utility model, i.e. made longitudinal, prevent contamination of the sampler, as they self-clean in the process of passing through the soil.

Силиконовая трубка, являясь основным средством подачи газа при пробоотборе, позволяет использовать полезную модель совместно с различными популярными механическими и электрическими средствами подачи газа (газовыми контейнерами, насосами и шприцами), а также является износостойкой в процессе эксплуатации.The silicone tube, being the main means of gas supply during sampling, allows the utility model to be used in conjunction with various popular mechanical and electrical gas supply means (gas containers, pumps and syringes), and is also wear-resistant during operation.

Фильтр, например, мембранный фильтр, устанавливаемый на конец силиконовой трубки, соединенный с пробоотборным контейнером, эффективно улавливает возможные природные загрязнения газовой пробы (частицы пыли или ила, микроорганизмы), способствуя высокой чистоте природной пробы газа, а также является легко заменяемым элементом.A filter, such as a membrane filter, installed at the end of a silicone tube, connected to a sampling container, effectively traps possible natural contaminants in the gas sample (dust or silt particles, microorganisms), contributing to a high purity of the natural gas sample, and is also an easily replaceable element.

Расширенный открытый конец стержня дополнительно позволяет использовать легкодоступное (не специальное) дополнительное оборудование (молоток или кувалда) или же другие подручные средства для прохождения через плотные или вязкие грунты.The extended open end of the rod additionally allows the use of readily available (not special) additional equipment (hammer or sledgehammer) or other available means for passing through dense or viscous soils.

Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.

Фигура 1 - вид сбоку полезной модели, с увеличенными фрагментами.Figure 1 is a side view of the utility model, with enlarged fragments.

Фигура 2 - отображает пример применения полезной модели.Figure 2 - shows an example of application of the utility model.

Осуществление полезной модели.Implementation of the utility model.

Заявленная полезная модель реализована в двух экземплярах в рамках подготовки к проведению полевых почвенно-экологических изысканий на базе ФГБУН ИПЭЭ им. А.Н. Северцова РАН.The declared utility model was implemented in duplicate in preparation for the field soil-ecological surveys on the basis of the FGBUN IPEE named after A.N. Severtsov RAS.

Корпус изделия изготовлен из заостренного полого стального стержня 1, в качестве газопроводной трубки 2 использована трубка внешним диаметром 4 мм и внутренним диаметром 1,5 мм. В качестве фильтра 3 был использован стандартный микрофильтр, используемый в системах медицинских капельниц. Продольные газоотводные прорези 4 в корпусе стержня 1 выполнены с использованием ручной микродрели и алмазного диска. Герметизация внутреннего пространства (зазор) между стальным стержнем 1 и силиконовой трубкой 2 осуществлена посредством заполнения зазора силиконовым герметиком с целью исключения контакта газовой почвенной пробы с атмосферным воздухом.The body of the product is made of a sharpened hollow steel rod 1; a pipe with an outer diameter of 4 mm and an inner diameter of 1.5 mm is used as a gas pipe 2. A standard microfilter used in medical dropper systems was used as filter 3. Longitudinal gas outlet slots 4 in the body of the rod 1 are made using a hand-held micro drill and a diamond disc. Sealing of the inner space (gap) between the steel rod 1 and the silicone tube 2 is carried out by filling the gap with silicone sealant in order to exclude contact of the gas soil sample with atmospheric air.

Корпус пластикового фильтра 3 позволяет присоединять к изделию оборудование для отбора и хранения газовых проб, в частности, медицинских шприцев объемом 50 мл с Т-образным вентилем.The body of the plastic filter 3 allows you to attach to the product equipment for the collection and storage of gas samples, in particular, medical syringes with a volume of 50 ml with a T-shaped valve.

Перед полевой работой полезная модель не требует специальной подготовки. Стальной стержень 1 в полевых условиях располагается под любым удобным для пользователя углом к поверхности почвы или грунта над исследуемой полостью. Это не сказывается на качестве отбора проб.The utility model does not require special training before field work. In the field, the steel rod 1 is positioned at any convenient angle for the user to the soil or ground surface above the cavity under study. This does not affect the quality of sampling.

Вначале усилиями человека, при помощи рук или ног, заостренный стержень 1 вводится в толщу почвы или грунта на необходимую глубину (так, чтобы газозаборные отверстия вышли из толщи почвы или грунта в исследуемую полость (Фигура 2). Таким образом, максимальная рабочая глубина с использованием данного изделия составляет порядка 60-65 см. При необходимости (например, в случае повышенной плотности или твердости почвы или грунта), с целью введения изделия в почву или грунт, можно использовать простые инструменты (например, молоток или кувалду), а также подручные средства (тяжелую палку, камень и тд).First, by human efforts, with the help of hands or feet, the sharpened rod 1 is introduced into the soil or soil to the required depth (so that the gas sampling holes come out of the soil or soil into the cavity under study (Figure 2). Thus, the maximum working depth using this product is about 60-65 cm.If necessary (for example, in the case of increased density or hardness of the soil or soil), in order to introduce the product into the soil or soil, you can use simple tools (for example, a hammer or sledgehammer), as well as improvised means (heavy stick, stone, etc.).

Отбор проб газа производился при соединении трубки 2 с медицинским шприцем пластиковым, объемом 20 мл (Шприцы с соединением Луер / Luer), совмещенным с трехканальным краном (Кран трехходовой запорный СК-FLEX (СК-ФЛЕКС)), то есть при помощи оборудования, используемого в инфузионной терапии. Все соединения, используемые для присоединения газоотборного оборудования к конструкции полезной модели, таким образом, стандартизированы (тип соединения Луер/Luer).Gas sampling was carried out by connecting tube 2 with a 20 ml plastic medical syringe (Syringes with Luer / Luer connection) combined with a three-channel valve (Three-way shut-off valve SK-FLEX (SK-FLEX)), that is, using the equipment used in infusion therapy. All connections used to connect the gas sampling equipment to the utility model structure are thus standardized (Luer / Luer connection type).

Также возможно использование различных фильтрующих мембран, представленных на рынке (5.0 мкм, 3.0 мкм, 2.0 мкм, 1.2 мкм и 0.2 мкм). Более тонкая мембрана замедляет ток газа, однако способствует лучшей очистке газовой пробы. Однако мембрана 5.0 мкм медленнее забивается, и может быть использована при отборе большего числа проб.It is also possible to use various filter membranes available on the market (5.0 μm, 3.0 μm, 2.0 μm, 1.2 μm and 0.2 μm). A thinner diaphragm slows down the gas flow, but allows better cleaning of the gas sample. However, the 5.0 µm membrane clogs more slowly and can be used for larger sample sizes.

Вместо шприца, для отбора и хранения проб газа можно использовать специальные пакеты (например https://www.chemical.ru/catalog/equipment/ustroystva_dlya_otbora_prob_vozduha/probootbornye_pakety_dlya_gazov/), а также любые другие насосы и оборудование, совместимое с соединением типа Луер/Luer Слип.Instead of a syringe, special packages can be used to take and store gas samples (for example, https://www.chemical.ru/catalog/equipment/ustroystva_dlya_otbora_prob_vozduha/probootbornye_pakety_dlya_gazov/), as well as any other pumps and equipment compatible with Luer / Luer type connection Slip.

Claims

1. A device for sampling gas from cavities in the ground, containing a sampler and a filter, characterized in that the sampler body is made in the form of a metal hollow rod with a blind pointed end for its introduction into the ground, and an open end, while the body is made of longitudinal gas sampling slots, and at the open end of the body a silicone tube is sealed at one end of which, the other end of which is configured to be connected to the gas supply means, while an opening is made in the wall of the silicone tube, in which the said filter is hermetically installed, adapted to be connected to the sampling container ...

2. The device according to claim 1, characterized in that the open end of the rod connected to the tube is made widened.

3. A device according to claim 1 or 2, characterized in that the rod is made of steel.