БУНКЕР ДРЕНОУКЛАДЧИКА Российский патент 1994 года по МПК E02F5/10 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к устройствам для укладки дренажных труб с засыпкой фильтрующим материалом преимущественно в зоне осушения.

Известны конструкции бункеров со свободной подачей защитно-фильтрующего материала (ЗФМ) в наддренное пространство (Панченко А.Н. Бункера дреноукладчиков зоны орошения, Ашхабад, 1985). Эти конструкции наиболее просты в изготовлении и эксплуатации, однако имеют значительную ширину шaхты бункера, порядка 40-60 см, а в зоне осушения ширина дренажной щели (траншеи) достаточна в пределах 6-10 см.

Использование указанных конструкций бункеров затруднено, так как истечение ЗФМ происходит на ограниченную высоту, около 10-13 см, процесс истечения сопровождается зависанием и заклиниванием фильтрующего материала.

В качестве ЗФМ наиболее часто используется песчано-гравийная смесь (ПГС) с D₅₀ = 1,3-1,6 мм, где D₅₀ - диаметр частиц, содержащихся в фильтре по массе 50%. Как показывают расчеты физического процесса истечения ПГС из шахты бункера с шириной 6-10 см, основной причиной ограничения высоты раскладки отсыпаемого материала в наддренное пространство является то, что сил трения ПГС о грунт недостаточно для извлечения необходимого объема, поскольку площадь контакта ПГС с грунтом мала и пpосходит лишь по основанию шахты.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является бункер дреноукладчика, включающий прямоугольный бездонный короб с боковыми стенками, перегородками и заслонками для регулирования толщины слоя отсыпаемого материала [1].

Однако схема раскладки фильтрующего материала, характерна для зоны орошения, где высота фильтрующего слоя незначительна, порядка 15-20 см, а ширина шахты бункера достигает 40-60 см. Для зоны же осушения характерна высота укладки ЗФМ 0,7-1,0 м, а ширина всего 6-10 см. Это отличие не позволяет осуществить принцип регулировки высоты укладки в наддренное пространство при использовании данного бункера в зоне осушения.

Целью изобретения является экономия защитно-фильтрующего материала за счет изменения площади нижних вырезов и повышение качества раскладки защитно-фильтрующего материала.

Цель достигается тем, что в известном бункере дреноукладчика, включающем бездонный короб с боковыми стенками, выполненными с нижними вырезами, и заслонки для регулирования толщины отсыпаемого защитно-фильтрующего материала, заслонки размещены симметрично вдоль боковых стенок бункера с возможностью поворота в вертикальной плоскости и соединены между собой посредством осей, причем одна ось (ось поворота) зафиксирована на переднем торце бункера, а вторая ось снабжена тягой, имеющей привод возвратно-поступательного движения.

Кроме того, ось поворота заслонок в вертикальной плоскости может быть зафиксирована на переднем торце бункера ниже верхней кромки выреза.

На фиг. 1 представлен бункер дреноукладчика; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема продольного разреза дренажной траншеи, где I - пахотный слой, II - защитно-фильтрующий материал, III - укладываемая дрена; IV - грунт.

Устройство представляет собой бездонный короб 1 с боковыми стенками 2, выполненными с нижними вырезами 3. Вдоль боковых стенок 2 размещены заслонки 4, которые имеют возможность поворота в вертикальной плоскости. Заслонки 4 соединены между собой посредством осей 5 и 6. Ось поворота 5 заслонок 4 закреплена на переднем торце бункера, причем высота ее крепления должна обеспечивать минимально-доступную высоту укладки ЗФМ. Ось 5 закреплена на переднем торце бункера ниже верхней кромки выреза 3. Вторая ось 6, соединяющая противоположные концы заслонок 4, прикреплена к штоку гидроцилиндра 7, который соединен с гидросистемой дреноукладчика посредством шлангов 8. Причем перемещение штока пропорционально пути, пройденному дреноукладчиком. Описанное размещение осей 5 и 6 позволит увеличить стреловидность заслонок 4, прочность и устойчивость конструкции при прохождении шахты бункера в толще грунта.

Как показала практика, высота раскладки ПГС не зависит от формы нижних вырезов 3, а зависит только от площади этих вырезов. Поэтому в дальнейшем для удобства объяснения сути предлагаемого решения авторы будут иметь в виду вырезы прямоугольной формы, площадь которых определяется по формуле
S = a x h, где h - высота выреза, которая равна высоте раскладки ПГС в наддренном пространстве, м;
а - длина выреза, м. Величина h задается агротехническими требованиями, а величина а определяется из выражения:
0,35a² + (2,9h² - 9,92h - 0,83) a +
+ 3,77h² + 0,9h - 0,15 = 0 (1) Коэффициенты в этом выражении справедливы для параметров бункера (средние параметры бункера): длина бункера L = 1,3 м; ширина бункера В = 0,09 м; высота бункера Н =1,5 м. При других значениях параметров бункера коэффициенты в выражении (1) будут изменены.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Бункер устанавливается на дреноукладчик вслед за рабочим органом. Последний заглубляется до проектной отметки, заслонки 4 поднимаются до высоты, обеспечивающей необходимую площадь выреза 3 в боковых стенках 2 бункера для укладки ЗФМ до проектной высоты. При движении дреноукладчика заслонки 4 поворачиваются в вертикальной плоскости, т.е. опускаются вниз пропорционально пройденному пути и уменьшают площадь контакта ЗФМ с грунтом, а это в свою очередь уменьшает высоту укладки ЗФМ в наддренное пространство. При выглублении рабочего органа и бункера в истоке дрены заслонки 4 возвращаются в исходное положение.

Работу предлагаемого устройства можно пояснить на следующем примере:
как правило, укладка ЗФМ осуществляется до подошвы пахотного слоя (горизонтальная плоскость), а укладка дренажа производится с уклоном i. Следовательно, глубина укладки дрены с продвижением дреноукладчика уменьшается с h_у (глубина у устья) до h_и (глубина у истока). Изменение глубины производится согласно уравнению:
h_j = h_у - i ˙ l_j, (2) где h_у - высота раскладки ПГС в устье дрены, м;
l_j - текущая координата длины дрены, м;
i - уклон дрены;
h_j - высота раскладки ПГС в j-й точке укладки дрены, м.

Необходимо осуществить укладку ПГС в устье дрены на высоту hу = 1,0 м. Длина дрены l = 100 м, уклон дрены i = 0,003. Используя уравнение (2), определяем высоту укладки ПГС в истоке дрены (h_и)
h_и= h_у - i ˙ l = 0,7 м. Из уравнения (1) получаем для
h_у = 1,0 м а_у = 0,6 м S_у = 0,6 м²
h_и = 0,7 м а_и = 0,5 м S_и = 0,35 м²
ΔS = S_у - S_и = 0,25 м². Так как длина выреза боковых стенок бункера а = 0,6 м = const, то изменение площади выреза ΔS происходит за счет изменения высоты установки заслонок 4, т.е.

Δh = = 0,4 м. Уменьшение высоты h нижних вырезов 3 бункера осуществляют заслонки 4. Шток гидроцилиндра приводится в движение гидросистемой дреноукладчика, заслонки начинают перемещаться вниз пропорционально пройденному пути дреноукладчика, т.е. выполняется условие h_j = h_у - i ˙ l_j раскладки ПГС в наддренную область. Раскладка ПГС осуществляется с точностью по высоте ± 6%.

Экономический эффект от применения предлагаемой конструкции бункера можно оценить следующим образом. В настоящее время при укладке дренажа в зоне осушения разрабатываются траншеи (щели) шириной 20-50 см. Используя предлагаемый бункер, ширину траншеи (щели) можно уменьшить до 6-10 см. Этот переход даст экономию ЗФМ только на 1 га
ΔV₁ = ΔB ˙ l ˙ H_ср, где ΔB - изменение ширины дренажной траншеи;
l - суммарная длина дрены на площади 1 га;
Н_ср. - средняя высота укладки ЗФМ в наддренное пространство
ΔV₁ = (0,2-0,1) х 500 х 0,8 = 40 м³. Регулируя высоту укладки ЗФМ по длине дрены, можно получить экономию ЗФМ на 1 га
ΔV₂ = 1/2 (h_у - h_и) х l x B =
=1/2 (1,0 - 0,7) x 500 x 0,1 = 8 м³.

Таким образом, экономия ЗФМ на 1 га составит
ΔV = ΔV₁ + ΔV₂ = 40 + 8 = 48 м³. Стоимость 1 м³ ПГС составляет 6 руб. Экономический эффект от применения предлагаемого бункера составит (только на 1 га)
С = СПГС ΔV = 6 х 48 = 290 руб.

Использование: в устройствах для укладки дренажных труб с засыпкой фильтрующим материалом. Сущность изобретения: заслонки, регулирующие толщину отсыпаемого материала, установлены вдоль боковых стенок бункера симметрично. При этом заслонки соединены между собой посредством осей, причем первая ось их поворота зафиксирована на переднем торце бункера, и вторая снабжена тягой, имеющей привод возвратно-поступательного движения. Изменение площади нижних вырезов происходит за счет изменения их высоты заслонками. Тяга приводится в движение гидросистемой дреноукладчика, заслонки начинают перемещаться вниз пропорционально пройденному пути. При выглублении рабочего органа и бункера в истоке дрены заслонки возвращаются в исходное положение. 3 ил.

1. БУНКЕР ДРЕНОУКЛАДЧИКА, включающий бездонный короб с боковыми стенками, выполненными с нижними вырезами, и заслонки для регулирования толщины слоя отсыпаемого защитно-фильтрующего материала, отличающийся тем, что, с целью экономии защитно-фильтрующего материала путем изменения площади нижних вырезов и повышения качества раскладки материала, заслонки размещены симметрично вдоль боковых стенок бункера с возможностью поворота в вертикальной плоскости и соединены между собой посредством осей, причем одна ось - ось поворота заслонок - зафиксирована на переднем торце короба бункера, а вторая ось снабжена тягой, имеющей привод возвратно-поступательного движения. 2. Бункер по п.1, отличающийся тем, что ось поворота заслонок зафиксирована на переднем торце короба ниже уровня верхней кромки выреза.