ГРУНТОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО ЗЕМЛЕСОСНОГО СНАРЯДА Российский патент 1994 года по МПК E02F3/88 

Изобретение относится к гидромеханизации и может быть использовано при разработке сыпучих грунтов.

Известно грунтозаборное устройство землесосного снаряда, включающее механический рыхлитель, шнековый питатель, установленные на одном валу в цилиндрическом корпусе [1] .

Такие грунтозаборные устройства хорошо зарекомендовали себя и используются при разработке вязкопластичных грунтов, в частности при добыче сапропеля. Известные устройства позволяют забирать высокопластичный грунт естественной влажности без дополнительного разжижения водой, транспортировать его к потребителю. При этом вязкопластичный грунт находится в состоянии вязкопластичной малотекучей жидкости, а шнек работает в режиме насоса. При работе на сыпучих грунтах устройство способно забирать его (например, песок, гравий или песчано-гравийную смесь естественной влажности) без дополнительного разжижения водой. Однако транспортирование сыпучих материалов по трубопроводу известным устройством малоэффективно: транспортирование грунта естественной влажности без дополнительного разжижения водой характе- ризуется огромными потерями на трение вследствие явления распор сыпучего материала в трубопроводе; транспортирование с дополнительным разжижением водой требует повышение напора шнека, что связано с увеличением частоты его вращения и, следовательно, сопровождается повышенным износами.

Известно грунтозаборное устройство землесосного снаряда, включающее установленные соосно механический рыхлитель, шнековый питатель в цилиндрическом корпусе, камеру смешения с патрубками подвода рабочей жидкости и отвода гидросмеси, грунтовый насос, смонтированный в камере смешения, при этом механический рыхлитель выполнен полым с окнами, заборная часть шнекового питателя (шнека) расположена в полости фрезы, в смесительной камере смонтирован управляемый дроссель, а смесительная камера оснащена тангенциально установленными соплами. Устройство также снабжено датчиком уровня воды, связанным с приводами подачи воды в сопла и управления дросселем [2] .

Данное грунтозаборное устройство эффективно при добыче торфяных и илистых грунтов в неосушенном состоянии.

При работе на сыпучих грунтах устройство способно забирать их, например, песок, гравий или песчано-гравийную смесь естественной влажности без дополнительного разжижения водой. Для транспортирования сыпучих грунтов в известном устройстве применяется грунтовый насос, смонтированный в камере смешения. При этом грунт предварительно перемешивается с водой, подаваемой по тангенциально установленным соплам, в камере смешения.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность транспортирования сыпучих высокоабразивных грунтов, связанная с быстрыми износами грунтового насоса: при поступлении грунта на рабочее колесо грунтового насоса происходит ударное взаимодействие частиц сыпучего грунта с лопатками колеса. При дальнейшем взаимодействии колеса с грунтом происходит истирание лопастей вследствие радиального перемещения частиц грунта относительно лопаток. При этом известно, что величина износа пропорциональна частоте вращения рабочего колеса в третьей степени. Так как питающий шнек находится на одном валу с рабочим колесом, которое должно иметь высокую частоту вращения для обеспечения напора гидросмеси при малых габаритах устройства, он также подвержен быстрому абразивному изнашиванию. В результате абразивного изнашивания рабочего колеса насоса и шнека значительно снижаются их КПД, надежность, долговечность и производительность, что снижает эффективность работы устройства на сыпучих грунтах. Необходимо также отметить сложность конструкции устройства, низкую надежность и высокую энергоемкость из-за наличия большого количества приводов и передач, а также повышенные потери при транспортировании сыпучих грунтов, связанные с наличием дросселей с приводом в камере смешения. Это дополнительно снижает эффективность работы устройства на сыпучих грунтах.

Цель изобретения - повышение эффективности работы грунтозаборного устройства на сыпучих грунтах и упрощение конструкции.

Достигается это тем, что в грунтозаборном устройстве землесосного снаряда, включающем установленные соосно механический рыхлитель, шнековый питатель в цилиндрическом корпусе и камеру смешения с патрубками подвода рабочей жидкости и отвода гидросмеси, согласно изобретению камера смешения снабжена размещенными внутри нее направляющими экранами, охватывающими приводной вал, причем концы направляющих экранов размещены в отверстиях патрубков.

Снабжение камеры смешения неподвижно закрепленными направляющими экранами позволяет исключить из ее состава вращающиеся элементы, что обеспечивает снижение износов, повышение долговечности и эффективности работы на сыпучих грунтах.

Сравнение заявляемого решения с прототипом и другими известными грунтозаборными устройствами не позволило выявить в них признаки, являющиеся отличительными признаками заявляемого решения, что позволяет сделать вывод о его соответствии критериям "новизна" и "существенные отличия".

На фиг. 1 представлен продольный разрез грунтозаборного устройства; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

Грунтозаборное устройство землесосного снаряда состоит из механического рыхлителя 1, шнекового питателя 2, установленных на одном валу 3 в цилиндрическом корпусе 4. Корпус 4 снабжен камерой смешения 5 с размещенными внутри нее направляющими экранами 6, охватывающими приводной вал 3, и патрубками подвода 7 рабочей жидкости и патрубками отвода 8 гидросмеси. Патрубок подвода 7 соединен с источником 9 рабочей жидкости. Концы направляющих экранов 6 размещены в отверстиях патрубков 7 и 8 (фиг. 2). Устройство снабжено напорным грунтопроводом 10.

Грунтозаборное устройство работает следующим образом. При пуске приводного двигателя (не показан) приводится во вращение вал 3 с механическим рыхлителем 1 и шнековым питателем 2. Рыхлитель 1 отделяет грунт от массива и подает его на питатель 2. Последний перемещает грунт естественной влажности без дополнительной воды в камеру смешения 5, куда подается рабочая жидкость от источника 9 по патрубку 7. В камере 5 грунт перемешивается с рабочей жидкостью, образуя гидросмесь, и под действием напора, создаваемого источником 9, отводится по патрубку 8 и транспортируется по трубопроводу 10 к потребителю. Камера смешения 5 обеспечивает перемешивание сыпучего грунта с рабочей жидкостью и образование гидросмеси, которая транспортируется к потребителю. Изменением подачи рабочей жидкости от источника 9 можно регулировать концентрацию транспортируемой к потребителю гидросмеси.

Направляющие экраны 6, охватывая вал 3, защищают его от износа, а также снижают потери напора рабочей жидкости и гидросмеси в камере смешения. Экраны 6 образуют со стенками корпуса 4 в камере 5 два канала, в которых формируется гидросмесь с наименьшими гидравлическими потерями. Размещение концов направляющих экранов 6 в отверстиях патрубков 7 и 8 обеспечивает равномерное распределение потока рабочей жидкости по двум образованным каналам в камере 5.

Благодаря образованию гидросмесей в камере смешения 5 концентрация гидросмеси реализуется изменением подачи рабочей жидкости от источника 9 (например, задвижкой или изменением частоты вращения насоса), что повышает эффективность работы устройства, так как обеспечивает транспортирование высоконасыщенной гидросмеси.

Гидрозаборное устройство не изменяет режима работы при его завалах грунтом, что также повышает эффективность его работы.

Таким образом, повышение эффективности работы грунтозаборного устройства достигается за счет забора грунта естественной влажности шнековым питателем и транспортирования его рабочей жидкостью в виде высококонцентрированной гидросмеси, образованной в камере смешения устройства. (56) Авторское свидетельство СССР N 1609888, кл. E 21 B 31/88, 1988.

Авторское свидетельство СССР N 825969, кл. E 02 F 31/88, 1973.

Использование: при разработке сыпучих грунтов. Сущность изобретения: грунтозаборное устройство состоит из механического рыхлителя, шнекового питателя, установленных на одном валу в корпусе. Последний имеет камеру смешения с размещенными внутри нее направляющими экранами, охватывающими приводной вал, и патрубками подвода рабочей жидкости и отвода гидросмеси. Патрубок подвода соединен с источником рабочей жидкости. Концы направляющих экранов размещены в отверстиях патрубков. 2 ил.

ГРУНТОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО ЗЕМЛЕСОСНОГО СНАРЯДА, включающее установленные соосно механический рыхлитель, шнековый питатель и приводной вал в цилиндрическом корпусе и камеру с патрубками подвода рабочей жидкости и отвода гидросмеси, отличающееся тем, что камера смещения снабжена размещенными внутри нее направляющими экранами, при этом приводной вал установлен внутри между направляющими экранами, концы которых размещены в отверстиях патрубков.