ПЛАВУЧЕЕ ГРУНТОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДНОЙ ДОБЫЧИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ИЛООБРАЗНОГО ВЕЩЕСТВА Российский патент 1994 года по МПК E21C25/60 

Изобретение относится к технике земляных работ при дноуглублении рек, водоемов, водохранилищ и предназначено для разработки донных отложений илообразного вещества илоглинистых озерных, болотных, лагунных осадков и плывунов, которые в водонасыщенном состоянии не обладают прочностными свойствами.

Преимущественная область применения - добыча кондиционной по влажности донных отложений лечебной гидроминеральной грязи обводненных месторождений.

Известны случаи использования при подводной добыче донных отложений лечебной гидроминеральной грязи, многочерпаковыми экскаваторами на плавбазе (Сакское озеро, Крым и оз. Большой Тамбукан, р-н г. Пятигорска) с КПД 0,35-0,40.

Существующий уровень техники добычи кондиционной лечебной грязи выдвигает поиск оптимальных грунтозаборных устройств в разряд актуальных, особенно для добычи ценных лечебных грязей, исторически сложившихся с невосполнимыми запасами, к числу которых относится озеро Большой Тамбукан, где грязь извлекается способом поступательного движения плавбазы и веерообразном придонном перемещении ковшей только за счет врезания их в нетронутую мощность с оставлением пороговых межвеерных секторов грязи в потерях, к тому же доставка грязи в грузовую баржу осуществляется открытыми ковшами в контакте с водной средой озера и дополнительным увлажнением.

Среди техники подводных земляных работ известны устройства для извлечения донных отложений землесосными снарядами. Они работают при искусственно создаваемых скоростях движения воды в ограниченной зоне забора отложений и при необходимости дополнительного воздействия рыхлителей.

Основным недостатком является то, что отложения извлекаются в виде гидросмеси по той причине, что постоянное предварительное перед забором водонасыщение отложений до оптимальной консистенции пульпы в зоне забора является технологической необходимостью.

Известно также грунтообразное устройство для подводной добычи илообразного вещества, однако оно обладает недостаточной эффективностью, так как при горизонтальном перемещении грунтоприемника оказывает отрицательное влияние - сползание отложений по периметру воронки, образование траншеи за кромкой грунтоприемника по ходу движения устройства, что способствует подсосу воды. Доводка же лечебной грязи до кондиции по влажности методом отстаивания экономически нецеле- сообразна, а термическая не гарантирует сохранность физико-химических свойств и бактериологической ценности грязи как лечебной.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является плавучее грунтообразное устройство для подводной добычи илообразного вещества .

Оно содержит основной и дополнительный резервуары-накопители, выполненные без дна, размещенные в сквозной шахте жестко скрепленных понтонов. Перестановка резервуаров по ходу процесса с опусканием их в залежь до подстилающего грунта производится при помощи тельфера, а откачка грязи из емкости - с использованием компрессора и вакуум-насоса.

Основным недостатком устройства является зависимость кондиции извлекаемой грязи в период откачки ее в условиях вакуума, то есть среды, при которой возможен подсос воды, а также и от рельефа, подстилающего грязь дна, и надежности заглубления торцов емкостей в грунт. Устройство обладает недостаточной эффективностью при использовании его на малой мощности и при повторной добыче, так как работает по принципу отсечения порциального объема грязи с паузами на время перестановки емкостей, при котором происходит растечение грязи и снижается степень отработки месторождения и усиливается возможность, в условиях вакуума, подсоса воды через контакт грунт-грязь. Надежность устройства усложняет производственный процесс.

Целью изобретения является повышение коэффициента добычи кондиционной по влажности лечебной грязи с удельной площади ее залегания за счет первичной добычи; возможность ведения повторной добычи на ранее отработанных площадях и при мощности грязи до 0,5 м; снижение степени возможности прорыва воды к грунтозаборному устройству.

Цель достигается тем, что грунтозаборное устройство выполнено в виде зубчатого (шестеренного) насоса в сопряжении с накопительной зоной для постоянно накапливаемого напорно-контактного объема грязи со стороны всасывающего отверстия насоса, а режим процесса добычи определяет механический датчик, который крепится на горизонтальном, шарнирно соединенном с верхней плоскостью корпуса насоса козырьке.

Устройство производит забор грязи изнутри напорно-контактного объема ограниченного вертикальными стенками лотка, дозирующими ширину забора грязи, горизонтальными - днищем лотка, шарнирно соединены с нижней плоскостью корпуса насоса и верхним козырьком. Днище лотка имеет вид уплощенной лыжи. При недостаточно накопленном или при сниженном объеме грязи в накопительной зоне датчик не включает двигатель в работу, что предотвращает возможность прорыва воды к всасывающему отверстию устройства, которое, продолжая движение с помощью грузовой баржи, производит накопление объема грязи до оптимального.

Доставку грязи в грузовую баржу выполняет шнек в закрытом исполнении, приемное отверстие которого герметично скреплено с камерой нагнетания насоса. Продолжением вала электродвигателя является вал шнека, который через коробку передач передает вращение зубчатой паре насоса. Электродвигатель, шнек и зубчатый насос устройства монтированы на поворотной в вертикальной плоскости стреле, которая располагается в носовой прорези плавучего понтона.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое грунтозаборное устройство отличается тем, что грязь постоянно-пополняемым напорно-контактным объемом сосредотачивается, этому способствует техническое решение устройства, в накопительной зоне ограниченной стенками и днищем прямоугольной формы лотка, а отверстие всасывания расположено по центру зоны в наиболее удаленном месте от пунктов возможного прорыва воды, в вогнутой плоскости корпуса насоса. Сущность совокупности таких технических решений в исследуемой области предлагается впервые. Забор грязи осуществляется без применения, как это имеет место в работе прототипа, энергии компрессора и вакуум-насоса, за счет чего снижается степень прорыва воды к устройству, а следовательно, грязь извлекается из накопительной зоны без дополнительного увлажнения, что в совокупности приведенных факторов определяет положительный эффект, а заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Применение в устройстве сопряженной накопительной зоны и известного во многих областях техники зубчатого (шестеренного) насоса по новому назначению и в другой области техники обнаруживают новые свойства, которые также ранее не применялись в области подводной добычи грязи, улучшают качество добываемой грязи и обладают преимуществом перед известными решениями той же задачи, анализ которых в исследуемой области и в других областях земляных работ позволяет сделать заключение об отсутствии в них признаков, сходных с существенными признаками заявляемого грунтозаборного устройства и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан общий вид устройства в плане; на фиг. 2 - разрез по А-А; на фиг. 3 - аксонометрия заборного органа.

Плавучее грунтозаборное устройство содержит плавбазу 1 из двух параллельных понтонов с блоком межпонтонного соединения 2, в носовой прорези 3 плавбазы монтируется поворотная в вертикальной плоскости стрела 4, а кормовая прорезь 5 является рабочим местом для самоходной грузовой баржи 6, которая обеспечивает маневры устройства в период производственного процесса. На стреле монтирован в закрытом исполнении шнек 7, соединенный своим приемным отверстием 8 с камерой нагнетания насоса 9. Перед отверстием всасывания насоса 10 расположена накопительная зона 11, ограниченная вертикальными стенками 12 и лыжеобразно изогнутым днищем прямоугольной формы лотка 16, подведенным под корпус насоса и соединенным шарнирно. Верхний козырек 14, на котором укреплен датчик 15 готовности к работе и скорости движения плавбазы, шарнирно соединен с верхней плоскостью корпуса насоса. Вал шнека является одновременно продолжением вала электродвигателя 17, который через коробку передач 18 является валом для зубчатой пары 19 насоса. Для манипуляций с подвижной в вертикальной плоскости стрелой служат электролебедка 20. Электродвигатель монтирован на площадке продолжения стрелы. Разгрузочное отверстие 21 шнека расположено над баржей.

Устройство работает следующим образом.

На исходном участке добычи стрела 4 вместе со шнеком 7 и забоpным органом 13 опускается на глубину до касания с грунтом, подстилающим грязь, и с помощью ориентированного движения грузовой баржи 6 передвигает плавбазу 1. При движении грунтозаборное устройство всей шириной забоя, с частичным подбором ранее растекшейся и нетронутой еще мощности подбирает грязь и сосредотачивает ее в накопительную зону в пределы лотка, его днища 16 и стенок 12 перед всасывающим отверстием 10 в виде напорно-контактного объема, и при упоре грязи в верхний козырек 14 датчик 15 включает электродвигатель 17 в работу зубчатую пару 19 и шнек 7. Грязь изнутри напорно-контактного объема через всасывающее отвеpстие насоса 10 пpинимается зубчатой паpой 19 и пеpемещает ее в камеру нагнетания 9, откуда грязь продолжает доставляться шнеком 7 через разгрузочное отверстие 21 в грузовую баржу 6. Скорость движения устройства зависит от мощности грязи. При несоответствии накопительного объема оптимальному датчик 15 в работу устройства не включает, а если формируется избыточный объем, переходящий через верх козырька, датчик сигнализирует рулевому о необходимости снижения скорости движения.

В процессе добычи происходит непрерывный подбор при продвижении устройства ранее растекшейся грязи и статической мощности с перемещением в накопительную зону в состоянии напорно-контактного объема, который препятствует прорыву воды к удаленному в глубину вогнутого корпуса приемному отверстию, что способствует повышению коэффициента добычи кондиционной по влажности грязи с удельной площади месторождения и ее качества, а также снижает общие потери запасов.

Техническое исполнение грунтозаборного устройства с минимальным количеством технического оборудования и автома- тических средств простое и нетрудоемкое в эксплуатации.

Использование: изобретение относится к технике земляных работ при дноуглублении рек, водоемов и водохранилищ и предназначено для разработки донных отложений илообразного вещества. Сущность: на плавбазе, состоящей из двух соединенных между собой понтонов, расположен закрытый шнек, установленный на валу двигателя, размещенного на плавбазе. Шнек выполнен с загрузочным и разгрузочным отверстиями и связан с нагнетательным патрубком шестеренчатого насоса. Зубчатая пара насоса соединена посредством коробки передач с валом двигателя. Перед отверстием всасывания насоса установлен резервуар-накопитель, выполненный с вертикальными стенками, днищем и козырьком с датчиком. Днище резервуара-накопителя лыжеобразно изогнуто в виде лотка, установленного под корпусом насоса и шарнирно с ним соединенного. Шнек и двигатель установлены на плавбазе с возможностью поворота в вертикальной плоскости. 3 ил.

ПЛАВУЧЕЕ ГРУНТОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДВОДНОЙ ДОБЫЧИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ИЛООБРАЗНОГО ВЕЩЕСТВА, включающее плавбазу из скрепленных между собой понтонов и резервуар-накопитель с вертикальными стенками и насосом, отличающееся тем, что, с целью повышения коэффициента извлечения кондиционной по влажности лечебной грязи с удельной площади ее залегания, оно снабжено двигателем, установленным на плавбазе и закрытым шнеком, установленным на валу двигателя с возможностью поворота вместе с валом в вертикальной плоскости, причем шнек связан с нагнетательным патрубком насоса, выполненного шестеренчатым, зубчатая пара которого соединена посредством коробки передач с валом двигателя, при этом перед отверстием всасывания насоса расположен резервуар-накопитель, выполненный с днищем лыжеобразной формы в виде лотка, установленного под корпусом насоса и шарнирно с ним соединенного, и козырька с датчиком, шарнирно соединенного с корпусом насоса.