БУНКЕР ДРЕНОУКЛАДЧИКА Российский патент 1994 года по МПК E02F5/10 

Изобретение относится к мелиорации и может быть использовано при строительстве горизонтального дренажа в тяжелых грунтах зоны осушения.

Известно, что в тяжелых грунтах зоны осушения (коэффициент фильтрации K_ф<0,3 м/сут) происходит нарушение гидравлического контакта между избыточной водой и дренажной трубой вследствие заиления последней. Для создания надежного гидравлического контакта дрену необходимо засыпать фильтрующим материалом на определенную высоту. Наиболее распространенным защитным фильтрующим материалом является смесь песка и гравия. Чтобы обеспечить необходимый модуль стока и экономию фильтрующего материала, для зоны осушения достаточно иметь ширину дренажной щели в пределах 6-10 см. Но при такой ширине качественная раскладка фильтрующего материала традиционным способом (засыпка щели бульдозером) затруднена, происходит заклинивание и зависание материала. Поэтому для засыпки дренажной щели такой ширины создаются специальные устройства бункера, которые подразделяют на конструкции со свободной и принудительной подачей защитно-фильтрующего материала (ЗМФ) (см., например, Панченко А. Н. Бункера зоны орошения, Ашхабад, 1985, 80 с.).

Однако все известные бункера рассчитываются для ЗФМ с влажностью не более 4% . Однако при строительстве дренажа в зоне осушения ЗФМ имеет, как правило, влажность порядка 10-20%.

При засыпке бункера дерноукладчика влажными песчано-гравийными смесями происходит слипание частиц ЗФМ между собой, налипание на стенки бункера и их зависание (сводообразование). Сводообразование нарушает технологический процесс укладки ЗФМ в наддренное пространство, прекращается истечение песчано-гравийной смеси из бункера, снижается качество строительства и производительность дреноукладчика. Для устранения этих недостатков приходится увеличивать размеры бункера, что ведет в свою очередь к повышенному расходу ЗФМ.

Наиболее близким техническим решением является бункер дреноукладчика, в котором для предотвращения зависания песчано-гравийной смеси последнюю подвергают вибрации. Для этого дно приемного откидного ковша оборудовано вибратором, а в спускной части бункера, повторяющая форму спускной полости.

К недостаткам этого бункера следует отнести недостаточную надежность и эффективность действия вибросистемы. Вследствие неоднородности поступающей песчано-гравийной смеси происходит забивание отверстий решетки, заклинивание ее при уплотнении слоя песчано-гравийной смеси (ПГС), вследствие чего производительность дреноукладчика снижается.

Для повышения надежности и эффективности работы за счет устранения сводообразования при переходе защитно-фильтрующего материала из приемного отсека бункера в его спускную полость (шахту) предложено в известном бункере дреноукладчика, включающем приемный отсек, спускную шахту и вибросистему, в последнюю включить две противолежащие боковые стенки приемного отсека, выполненные из упругого ферромагнитного материала, и электромагнит, установленный с зазором по отношению к боковым стенкам приемного отсека, определяемым по формуле
ω=K, где ω - прогиб в центре боковой стенки, см,
K - коэффициент пропорциональности, учитывающий способ крепления боковых стенок приемного отсека,
b - ширина боковых стенок приемного отсека, см,
t - толщина боковых стенок приемного отсека, см,
E - модуль упругости, равный E=2·10
P - максимальная нагрузка, при которой боковые стенки приемного отсека находятся в зоне упругих деформаций, кг/см².

Боковые стенки приемного отсека, выполненные из упругого ферромагнитного материала, совершают колебательные движения под действием электромагнита, в результате чего происходит разрушение сводообразования непосредственно при переходе ПГС из приемного отсека в спускную шахту. Условием работоспособности упругих боковых стенок является нахождение их в зоне упругих деформаций, возможность возврата их в исходное положение. Для определения границ этой зоны было использовано уравнение наибольшей стрелки прогиба в центре пластины при действии силы в точке с координатами x=a/2, y= b/2, где a - длина сторон пластины, свободно опертых, b - длина закрепленной стороны пластины. Это уравнение имеет вид
ω= =K, где ω - стрелка прогиба в центре пластины, см,
K₁ - численный коэффициент, включающий сумму двойного ряда и зависящий от способа крепления пластины,
P_o - нагрузка на пластину, кг/см²,
E - модуль упругости, кг/см²,
b - ширина пластины, см,
t - толщина пластины, см.

Используя приведенную выше формулу, можно определить силовые характеристики электромагнита, который обеспечит в зоне упругих деформаций колебательное движение боковых стенок в заданном режиме с определенной амплитудой, т. е. создаст устойчивый колебательный процесс, в результате которого боковые стенки, воздействуя на песчано-гравийную смесь, будут разрушать сводообразование в бункере.

На фиг. 1, 2 представлен бункер, общий вид; на фиг. 3 - элемент вибрационной системы.

Бункер дреноукладчика включает приемный отсек 1, в который непрерывно поступает песчано-гравийная смесь (РГС), и спускную шахту 2. Как правило, сводообразование наступает в зоне перехода ПГС из приемного отсека 1 в шахту бункера 2. Вибросистема бункера включает две противолежащие боковые стенки 3 приемного отсека 1, выполненные из упругого ферромагнитного материала (например, железо, сталь), и электромагнит 4. Материал для боковых стенок 3 должен обладать достаточными силами упругости, которые возвратят стенки 3 в исходное положение при отключении электромагнита 4. Стенки 3 установлены наклонно и жестко закреплены на торцовых стенках 5 приемного отсека 1 с помощью уголков 6. Электромагнит 4 закреплен на швеллерах 7, жесткость которых много больше, чем жесткость боковых стенок 3 в направлении прогиба, поэтому можно считать раму из швеллеров 7 практически жесткой.

Электромагнит 4 установлен с зазором по отношению к боковым стенкам 3 приемного отсека 1, который определяется по приведенной выше формуле. Этот зазор является амплитудой стрелки прогиба (ω) и регулируется прокладками 8. Электромагнит 4 подключен к генератору базовой машины (не показан).

В процессе исследования использовали ПГС с гранулометрическим составом D₅₀= 1,3-5,0 мм (D₅₀ - диаметр частиц, содержащихся в фильтре по массе 50%) и влажностью до 25%. Боковые стенки 3 приемного отсека были выполнены из стали Ст 65Г. При толщине (t) стенок 3 t<0,1 см прогиб (ω) составил более 3 см, т. е. ω >3 см, однако в этом случае силы упругой деформации оказались малы, и стенки 3 вернуться в исходное положение не смогли. Разрушение свода не произошло. При толщине стенок 3 t>0,6 см прогиб последних оказался ω<0,4 см. При этом деформации подвергалось только приграничная зона ПГС, а, в целом, свод вновь сохранился. Таким образом, для боковых стенок 3, изготовленных из стали Ст 65Г, стрелка прогиба, т. е. зазор между ними и торцом электромагнита 4, может быть установлена в пределах 0,4 - 3 см в зависимости от толщины стенок 3.

Аналогично определяется зазор ω для других ферромагнитных материалов и устанавливается с помощью прокладок 8.

Принцип работы бункера состоит в следующем.

Генератор базовой машины вырабатывает электрический ток, который, проходя через индукционные катушки электромагнита 4, вырабатывает магнитное поле. Последнее воздействует на боковые стенки 3, и они притягиваются к торцу электромагнита 4. Песчано-гравийная смесь под действием собственного веса рассыпается в приемном отсеке 1, занимая новое положение с учетом прогиба боковых стенок 3. При размыкании электрической цепи магнитное поле исчезает, и боковые стенки 3 возвращаются в исходное положение. При этом ПГС вновь приходит в движение, но уже под действием сил упругости стенок 3. Включение электромагнита 4 осуществляют с малыми интервалами по времени, в результате чего ПГС постоянно находится в движении и сводообразования не наблюдается.

Таким образом, предложенный бункер не нарушает технологический процесс укладки ЗФМ, повышает эффективность работы дреноукладчика.

Использование: строительство горизонтального дренажа в тяжелых грунтах зоны осушения. Сущность изобретения: вибросистема бункера имеет две боковые стенки приемного отсека. Стенки выполнены из упругого ферромагнитного материала. По отношению к боковым стенкам приемного отсека с зазором установлен элетромагнит. Зазор выбирается по зависимости, учитывающей размеры стенок, модуль упругости, коэффициент пропорциональности. 3 ил.

БУНКЕР ДРЕНОУКЛАДЧИКА, включающий приемный отсек, спускную шахту и вибросистему, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности в работе за счет устранения сводообразования при переходе защитно-фильтрующего материала из приемного отсека в спускную шахту, вибросистема имеет две противолежащие боковые стенки приемного отсека, выполненные из упругого ферромагнитного материала, и электромагнит, установленный с зазором по отношению к боковым стенкам приемного отсека, определяемым по формуле
ω=K,
где ω - прогиб в центре боковой стенки, см;
k - коэффициент пропорциональности, учитывающий способ крепления боковых стенок приемного отсека;
b - ширина боковых стенок приемного отсека, см;
t - толщина боковых стенок приемного отсека, см;
E = 2 · 10⁶ - модуль упругости кг/см;
P - максимальная нагрузка, при которой боковые стенки приемного отсека находятся в зоне упругих деформаций, кг/см.