RU2178554C2

RU2178554C2 - Device for taking samples of silty deposits

Info

Publication number: RU2178554C2
Application number: RU2000109605A
Authority: RU
Inventors: В.Б. Добрецов; Ю.Н. Огородников; А.Б. Федотов; А.В. Туманов; А.А. Руссков
Original assignee: Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет)
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2002-01-20

Abstract

FIELD: devices for sampling of silty deposits of fluid and viscous-flow consistency; applicable in sample taking from ice surface in winter at air subzero temperatures. SUBSTANCE: device for taking samples of silty deposits has freezing-up pipe filled with antifreezing fluid with internal coaxial circulating feed pipe, separating diaphragm and round trip mechanism. Device is provided with radiator in the form of two mixing flat cylinders interconnected by several vertical circulating pipes and installed above diaphragm. Freezing-on pipe is made in the form of pipe string. During operation, accelerated freezing-on of silt sample is ensured due to design of radiator with large area and more intensive circulation of freezing fluid. Sample is frozen-on over entire thickness of sampled deposit at preset depth of sampling as preset depth of sampling is ensured by required extension of freezing pipe by additional separate lengths of string. EFFECT: higher efficiency of device operation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для отбора проб илистых отложений текучей и вязкотекучей консистенции и может быть использовано для осуществления пробоотбора со льда в зимний период времени с отрицательными температурами воздуха. Наиболее широкое применение изобретение может найти при опробовании подводных илистых отложений - сапропелевых и диатомитовых илов и подобных природных и техногенных образований. The invention relates to a device for sampling silty sediments of a flowing and viscous flowing consistency and can be used to perform sampling from ice in the winter period of time with negative air temperatures. The invention can find the widest application when testing underwater silty deposits - sapropelic and diatomite silts and similar natural and technogenic formations.

Известно устройство для отбора проб текучего материала, содержащее вертикально смонтированную грунтопроводную трубу, соединенную с воздухопроводной трубой, связанной с магистралью для подачи сжатого воздуха и расположенной параллельно грунтопроводной трубе, и пробоотборник в виде охватывающего верхнюю половину грунтопроводной трубы стакана, причем грунтопроводная труба жестко закреплена в стакане, а верхний конец грунтопроводной трубы смонтирован ниже верхнего конца стакана на 1/6 части длины стакана (патент РФ N 2030729, М. Кл⁶ G 01 N 1/20, 1/10).A known device for sampling fluid material containing a vertically mounted soil pipe connected to an air pipe connected to a compressed air supply pipe and arranged parallel to the soil pipe, and a sampler in the form of a cup covering the upper half of the pipe, the pipe is rigidly fixed in the glass and the upper end of the soil pipe is mounted below the upper end of the glass 1/6 of the length of the glass (RF patent N 2030729, M. Cl ⁶ G 01 N 1/20, 1/1 0).

Недостатком устройства является сложность управления им при эксплуатации в зимний период, обмерзание несущего троса, невозможность взятия проб илов текучей консистенции в верхних слоях залежи с плотностью ила близкой к плотности воды. The disadvantage of this device is the difficulty of controlling it during operation in the winter, freezing of the bearing cable, the inability to take samples of sludge of a fluid consistency in the upper layers of the reservoir with a sludge density close to the density of water.

Известно устройство для получения образцов из толщи слабоуплотненных донных осадков, насыщенных водой или находящихся во взвешенном состоянии, с отбором проб в зимний период, состоящее из внешней трубы с заостренным нижним концом (диаметром 57 мм и длиной 7 м) и внутренней трубки с разделяющей диафрагмой и залитой в него незамерзающей жидкостью (журнал "Наука и жизнь", N 3, 1977 г. стр. 22-23, прототип). A device is known for producing samples from the thickness of weakly compacted bottom sediments, saturated with water or in suspension, with sampling in the winter, consisting of an external pipe with a pointed lower end (diameter 57 mm and a length of 7 m) and an internal tube with a separating diaphragm and filled with non-freezing liquid (journal "Science and Life", N 3, 1977, pp. 22-23, prototype).

В зимнее время через лунку на поверхности покрытого льдом водоема (при устойчивых отрицательных температурах воздуха) устройство опускается в донные отложения до глубины, ограниченной его длиной. За счет разности температур воздуха и донных отложений в устройстве возникает движение жидкости. Циркулирующая жидкость отбирает тепло у ила и отдает его в атмосферу, в результате чего донные осадки вокруг устройства замерзают. После намораживания образца до определенного диаметра вся система извлекается с помощью какого-либо подъемного механизма. In winter, through a hole on the surface of an ice-covered reservoir (at stable negative air temperatures), the device sinks into bottom sediments to a depth limited by its length. Due to the difference in air temperature and bottom sediments in the device, fluid movement occurs. The circulating liquid removes heat from the sludge and releases it to the atmosphere, as a result of which the bottom sediments around the device freeze. After freezing the sample to a certain diameter, the entire system is removed using some kind of lifting mechanism.

Недостатком прототипа устройства является длительный срок намораживания образца (до 8 суток при температуре воздуха -25^oC) и ограниченная глубина опробования - 7 м.The disadvantage of the prototype device is the long term freezing of the sample (up to 8 days at an air temperature of -25 ^o C) and a limited sampling depth of 7 m

Техническим результатом данного изобретения является сокращение времени намораживания образца (взятия пробы) и обеспечения взятия проб ила независимо от мощности толщи сапропелевой залежи текучей и вязкотекучей консистенции и глубины водоема. The technical result of this invention is to reduce the time of freezing the sample (sampling) and to ensure sampling of sludge regardless of the thickness of the thickness of the sapropel deposits of fluid and viscous flow consistency and the depth of the reservoir.

Технический результат достигается за счет того, что устройство для отбора проб, илистых отложений, содержащее намораживающую трубу, заполненную низкозамерзающей жидкостью с внутренней коаксиальной циркуляционной питающей трубой, разделяющую диафрагму и спускоподъемный механизм, характеризуется тем, что оно снабжено установленным над диафрагмой радиатором, выполненным в виде двух смесительных плоских цилиндров, соединенных между собой несколькими вертикальными циркуляционными трубами, а намораживающая труба выполнена в виде колонны труб. The technical result is achieved due to the fact that the device for sampling, sludge containing a freezing tube filled with a low-freezing liquid with an internal coaxial circulating feed pipe, separating the diaphragm and the hoisting mechanism, is characterized by the fact that it is equipped with a radiator mounted over the diaphragm, made in the form two mixing flat cylinders interconnected by several vertical circulation pipes, and the freezing pipe is made in the form of columns s pipes.

Устройство поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан вертикальный разрез общего вида устройства для опробования илообразных донных отложений, а на фиг. 2 - разрез по А-А. The device is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a vertical section of a General view of a device for testing silt-like bottom sediments, and in FIG. 2 - section along aa.

Устройство включает колонну замораживающих труб 1 (на фиг. 1 показан только нижний участок колонны и часть верхней, а промежуточные участки колонны и быстроразъемные соединения не показаны) на быстроразъемных соединениях с закрепленными в них частями циркуляционной питающей трубы 2 и радиатор, состоящий из вертикальных, например, циркуляционных труб 3, соединенных между собой в верхней и нижней частях плоскими смесительными цилиндрами 4. В нижней части радиатора установлена разделительная диафрагма 5, в центральное отверстие которой входит верхний конец циркуляционной питающей трубы 2, а в смещенное по диаметру отверстие диафрагмы входит выходной патрубок 6. Сплошными стрелками 7 на фиг. 1 показано движение в устройстве охлажденной жидкости, а пунктирными стрелками 8 - отдавшей холод замораживаемой внешней среде и поднимающейся из колонны труб в радиаторе для охлаждения. The device includes a column of freezing pipes 1 (in Fig. 1 only the lower section of the column and part of the upper one are shown, and the intermediate sections of the column and quick disconnect connections are not shown) on quick disconnect connections with parts of the circulation feed pipe 2 fixed to them and a radiator consisting of vertical, for example , circulation pipes 3, interconnected in the upper and lower parts by flat mixing cylinders 4. In the lower part of the radiator, a separation diaphragm 5 is installed, in the central opening of which there is an entrance r upper end of circulation of the feed pipe 2, and offset by the diameter of the aperture enters the outlet 6. The solid arrows 7 in FIG. 1 shows the movement of a chilled fluid in the device, and the dashed arrows 8 indicate the cold that gave off to the frozen external environment and rises from the pipe string in the radiator for cooling.

Устройство работает следующим образом. После погружения его колонной труб 1 в воду и толщу ила охлажденная в радиаторе окружающим воздухом с отрицательной температурой жидкость начинает циркулировать в устройстве, поступая из радиатора в питающую трубу 2 (сплошные стрелки) и далее в кольцевое пространство между питающей трубой 2 и колонной замораживающих труб 1. Отдав холод замораживаемой среде (вода-ил) жидкость поднимается по межтрубному пространству до уровня диафрагмы 5 и по выходному патрубку 6 поступает в центральную трубу радиатора (пунктирные стрелки), а из нее - в верхний смесительный плоский цилиндр 4 и далее по вертикальным трубам 3 в нижний смесительный цилиндр 4 с осуществлением непрерывной циркуляции охлаждающей жидкости и постепенным наращиванием диаметра замораживаемого образца до заданных размеров, после чего спуско-подъемным механизмом все устройство с намороженным образцом извлекается на поверхность. The device operates as follows. After it is submerged by a column of pipes 1 in water and sludge, the liquid cooled in the radiator by ambient air with a negative temperature begins to circulate in the device, coming from the radiator into the supply pipe 2 (solid arrows) and then into the annular space between the supply pipe 2 and the column of freezing pipes 1 . Having given the cold to the frozen medium (water-sludge), the liquid rises along the annulus to the level of the diaphragm 5 and through the outlet pipe 6 enters the central radiator pipe (dashed arrows), and from it to the upper mixing flat cylinder 4 and further along the vertical pipes 3 into the lower mixing cylinder 4 with the implementation of continuous circulation of a cooling fluid and a gradual increase of the diameter of the frozen sample to specified sizes and then lowering and lifting mechanism with the entire device a frozen sample is retrieved to the surface.

При эксплуатации предлагаемого устройства за счет конструкции радиатора и более интенсивной циркуляции замораживающей жидкости, а также большой площади радиатора обеспечивается ускоренное намораживание образца ила. Кроме этого, образец намораживается по всей мощности опробуемой залежи, поскольку заданная глубина опробования обеспечивается необходимым удлинением замораживающей трубы дополнительными отдельными участками колонны труб. When operating the proposed device due to the design of the radiator and more intensive circulation of the freezing liquid, as well as a large area of the radiator, accelerated freezing of the sludge sample is provided. In addition, the sample is frozen over the entire thickness of the sample being tested, since the specified sampling depth is provided by the necessary extension of the freezing pipe with additional separate sections of the pipe string.

Claims

A device for sampling mud deposits containing a freezing pipe filled with a low-freezing liquid with an internal coaxial circulating feed pipe, separating the diaphragm and the hoisting mechanism, characterized in that it is equipped with a radiator mounted above the diaphragm, made in the form of two mixing flat cylinders interconnected by several vertical circulation pipes, and the freezing pipe is made in the form of a column of pipes.