Устройство для отбора проб из подледных водоемов

Изобретение относится к бурению и изучению скважин во льду и подледных водоемов в целях микробиологических, геохимических и других видов исследований. Устройство для отбора проб из подледных водоемов включает кабельный замок для крепления его на грузонесущем кабеле, цилиндрический корпус, верхний и нижний нагреватели, два электромагнитных клапана для изоляции отбираемой пробы от окружающей среды, блок биологических фильтров. Устройство снабжено дросселем для снижения давления исследуемой воды до величины, обеспечивающей целостность биологических фильтров. Дроссель расположен между нижним электромагнитным клапаном и блоком биологических фильтров. Верхний электромагнитный клапан выполнен с возможностью выпуска профильтрованной жидкости в полость корпуса. Устройство позволяет повысить качество отбираемой пробы, имеет низкое энергопотребление, простую конструкцию и надежно в работе. 1 ил.

 

Изобретение относится к бурению и изучению скважин во льду и подледных водоемов в целях микробиологических, геохимических и других видов исследований.

Известно устройство по авторскому свидетельству №2182225, G 01 N 1/02, опубл. БИ №13, 2002, "Термобуровой пробоотборник", для взятия проб льда и воды при бурении скважин в ледниковых покровах, а также для асептического вскрытия ледниковых водоемов с последующей надежной изоляцией от вышерасположенного ствола скважины, заполненного заливочной жидкостью.

Устройство состоит из корпуса, грузонесущего кабеля, блока управления, системы датчиков, тепловой коронки и термоиглы. Недостатком этого устройства является сложность конструкции пробоотборника, недостаточно надежная технология пробоотбора, а также низкое качество отбираемой пробы, так как проба отбирается из воды, предварительно заполняющей нижние горизонты скважины, где она замораживается.

Известно также устройство, принятое за прототип, по патенту №2244913, G 01 N 1/10, опубл. Б.И.№2, 20.01.2005, "Устройство для отбора проб из подледных водоемов" для асептического отбора проб воды для последующего микробиологического анализа.

Устройство для отбора проб, включающее цилиндрический корпус, верхний и нижний нагреватели, кабельный замок для крепления его на грузонесущем кабеле, насос для прокачки воды, два электромагнитных клапана для изоляции отбираемой пробы от окружающей среды, согласно изобретению имеет специальный блок, включающий набор параллельно соединенных кассет с микробиологическими фильтрами, причем диаметры кассет различны (D<D+Δ) и увеличиваются к низу блока.

Недостатком устройства является высокое энергопотребление и недостаточная надежность: использование для прокачки подледной воды электронасоса, во-первых, вызывает значительные потери напряжения в многокилометровой токопроводящей линии и, во-вторых, является ненадежным, так как подледная вода, попадая во внутренние полости электродвигателя насоса, может оказаться загрязненной посторонней микрофлорой из-за сложности их стерилизации.

Техническим результатом является устранение указанных недостатков, то есть повышение надежности работы устройства, повышение качества отбираемой пробы, упрощение конструкции устройства и снижение энергопотребления.

Технический результат достигается тем, что устройство для отбора проб из подледных водоемов, включающее кабельный замок, цилиндрический корпус, верхний и нижний нагреватели, два электромагнитных клапана для изоляции отбираемой пробы от окружающей среды, блок биологических фильтров, согласно изобретению снабжено дросселем для снижения давления исследуемой воды до величины, обеспечивающей целостность биологических фильтров, расположенным между нижним электромагнитным клапаном и блоком фильтров, а верхний электромагнитный клапан выполнен с возможностью выпуска профильтрованной жидкости в полость корпуса.

Устройство для отбора проб из подледных водоемов поясняется чертежом.

Устройство содержит: цилиндрический корпус 1, в котором смонтированы верхний 2 и нижний 3 нагреватели, блок электроразъемов 6, блок 7 биологических фильтров, дроссель 8, который служит для снижения давления исследуемой воды до давления порядка 0,1 МПа, необходимого для сохранения целостности биологического фильтра, и полость корпуса 9. Блок фильтров изолирован электромагнитными клапанами 10. Устройство крепится с помощью кабельного замка 5 на грузонесущем кабеле 4. Устройство работает следующим образом. После проходки скважины через ледовую толщу и вскрытия скважиной подледного водоема определенная часть воды поднимается в скважину до выравнивания давлений в водоеме и столба заливаемой жидкости в скважине. Затем через скважину в исследуемый водоем опускается устройство для отбора проб с предварительно простерилизованным блоком 7 фильтров на заданную глубину, посредством грузонесущего кабеля 4. Так как за время спускоподъемных операций вода, поднявшаяся в скважину, может намерзнуть на стенках скважины, устройство опускается с включенным нижним нагревателем 3. На заданной глубине открываются электромагнитные клапаны 10, и исследуемая вода через дроссель 8 попадает в блок 7 фильтров и далее во внутреннюю полость корпуса 9. Дроссель 8, расположенный между нижним электромагнитным клапаном 10 и блоком 7, снижает давление до величины, которая обеспечивает целостность биологических фильтров блока 7. Процесс фильтрации подледной воды продолжается до момента, когда давление внутри корпуса и в водоеме уравняется. Далее электромагнитные клапаны 10 закрываются, и устройство извлекается из скважины. Отсутствие в составе пробоотборника насоса значительно снижает вероятность загрязнения исследуемой воды при прохождении ее через полости насоса и существенно сокращает затраты энергии при работе устройства.

При подъеме устройства включается верхний нагреватель 2, который калибрует скважину в случае намерзания воды, поднявшейся из подледного водоема в нижнюю часть скважины. После извлечения устройства из скважины из него вынимается блок 7 фильтров (вместе с электромагнитными клапанами 10, находящимися в закрытом положении) и передается для исследования.

В результате при работе устройства соблюдаются все условия для обеспечения стерильного отбора пробы и значительно упрощается конструкция устройства.

Устройство для отбора проб из подледных водоемов, включающее кабельный замок для крепления его на грузонесущем кабеле, цилиндрический корпус, верхний и нижний нагреватели, два электромагнитных клапана для изоляции отбираемой пробы от окружающей среды, блок биологических фильтров, отличающееся тем, что оно снабжено дросселем для снижения давления исследуемой воды до величины, обеспечивающей целостность биологических фильтров, расположенным между нижним электромагнитным клапаном и блоком биологических фильтров, а верхний электромагнитный клапан выполнен с возможностью выпуска профильтрованной жидкости в полость корпуса.