ПЛАВАЮЩЕЕ СРЕДСТВО ДЛЯ СБОРА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОДОЕМА Российский патент 1995 года по МПК E02F3/92 

Изобретение относится к водному транспорту, более конкретно к водоподъемным устройствам, и предназначено преимущественно для перекачки пульпы, содержащей донные отложения, что представляется весьма актуальным для решения экономических проблем, связанных с загрязнением водоемов вредными веществами. При этом сбор донных отложений требуется осуществлять по фракциям, характеризующимся однородным составом входящих в них частиц. Тем самым при последующей обработке отпадает необходимость сортировки собранных отложений по размерам их частиц, что удешевляет их утилизацию и снижает затраты энергии.

Известны импульсные насосы для подъема воды (авт. св. N 1479708, 1479709), содержащие трубопровод, погруженный в жидкость и соединенный в верхней части с компрессором, заслонку на верхней части трубопровода и бак для приема воды. При закрытой заслонке компрессор нагнетает воздух в трубопровод и жидкость из него вытесняется. При открывании заслонки давление воздуха в трубопроводе падает до атмосферного, вследствие чего жидкость втекает в трубопровод и по инерции, поднявшись выше уровня со свободной поверхности, вытекает из трубопровода в сливной бак. Работа указанного насоса носит нестационарный характер, приводящий к значительным потерям на входе и выходе его трубопровода, а, соответственно, к снижению его К.П.Д.

Известна установка для сбора донных отложений, содержащая плавающее средство с размещенным на нем импульсным насосом и трубопроводом, опущенным на дно водоема (авт. св. N 1656171). Для этой установки, поскольку в ней используется импульсный насос, характерен низкий КПД. Однако более существенно то обстоятельство, что в начальный момент времени рабочего такта действия насоса скорость всасывания донных отложений может достигать значительных величин. Так, путем вычисления по формуле
v где v скорость течения жидкости;
g ускорение силы тяжести,
Н глубина водоема,
можно показать, что скорость течения воды при глубине 3-5 м может достигать значений 7-10 м/с. Это вызовет значительные возмущения и загрязнения в объеме жидкости, окружающей конец трубопровода у дна водоема. Кроме того, в данной установке нельзя регулировать скорость всасывания донных отложений, поскольку они определяются главным образом глубиной водоемов. Между тем при сборе донных отложений с крупными включениями приходится поддерживать относительно большие скорости всасывания жидкости.

Если донные отложения имеют мелкодисперсный характер, то скорость их всасывания целесообразно уменьшить. При этом регулировка скорости всасывания донных отложений с помощью вентилей шиберов и др. подобных устройств практически невозможна, поскольку перед любым препятствием в трубопроводе сразу же скапливаются донные отложения и последний постепенно забивается твердыми фракциями.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является техническое решение, представляющее собой установку для добычи из-под воды несвязных материалов с землесосным сифоном, работающим за счет разности уровней воды внутри плавучего корпуса и свободной поверхностью водоема, которое содержит плавучий корпус, вмонтированный в него трубопровод, состоящий из всасывающей ветви и верхней ветви, которая введена и расположена внутри корпуса, верхняя ветвь и место ее соединения с корпусом расположены ниже уровня свободной поверхности водоема.

В известной установке нет возможности регулировать скорость всасывания донных отложений, поскольку они определяются главным образом глубиной водоема. Между тем при сборе донных отложений с крупными включениями приходится поддерживать относительно большие скорости всасывания жидкости. Если же донные отложения имеют мелкодисперсный характер, то скорость всасывания донных отложений с помощью вентилей, шиберов и других подобных устройств практически невозможна, поскольку перед любым препятствием в трубопроводе сразу же скапливаются донные отложения и последний постепенно забивается твердыми фракциями.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в раздельном сборе донных отложений, в зависимости от размера и удельной плотности составляющих их фракций путем регулирования скорости всасывания придонной жидкости через трубопровод.

В результате осуществления данного изобретения будет обеспечиваться сбор однородных по своему составу фракций донных отложений, что позволит исключить из технологического процесса операции по их сортировке и, тем самым, упростить и удешевить технологию их утилизации.

Для этого в состав известного плавающего средства для сбора донных отложений, содержащего корпус и вмонтированный в него трубопровод с верхней и нижней ветвями, у которого верхняя ветвь введена внутрь плавающего средства и размещена в ней, а его нижняя ветвь опущена на дно водоема, введен подъемно-опускной механизм перемещения, который связан со свободным концом, выполненным с возможностью перемещения верхней ветви трубопровода. Причем верхняя ветвь трубопровода в месте его входа в корпус плавающего средства расположена ниже уровня свободной поверхности водоема. При этом верхняя ветвь трубопровода выполнена из гибкого эластичного материала.

Расположение места входа трубопровода на корпусе плавающего средства и размещение верхней его ветви ниже уровня свободной поверхности водоема обеспечивает подъем самотеком в плавающее средство придонной жидкости и вместе с ней донных отложений. Это происходит за счет гидростатического действия давления, обусловленного высотой столба воды, равной расстоянию от свободного конца верхней ветви трубопровода до свободной поверхности водоема. Причем этот процесс будет протекать бесшумно, без применения двигателей, работающих с использованием топлива, что немаловажно с точки зрения экологии. В отличие от сифонных водоподъемников здесь нет необходимости предварительно заполнять водой трубопровод плавающего средства, что значительно упрощает его конструкцию.

Введение в состав плавающего средства подъемно-опускного механизма позволяет перемещать (поднимать-опускать) свободный конец верхней ветви трубопровода от днища плавающего средства, когда скорость всасывания придонных отложений имеет максимальное значение, до уровня свободной поверхности водоема, когда эта же скорость будет равна нулю. Тем самым достигается технический результат возможность сбора донных отложений, однородных по своему составу, и упрощение технологии их последующей обработки.

На чертеже показан схематически поперечный разрез плавающего средства.

Через корпус 1 плавающего средства проходит трубопровод, состоящий из нижней ветви (всасывающей) 2 и верхней ветви 3, конец которой выполнен подвижным и связан с подъемно-опускным механизмом 4, которым снабжено плавающее средство. При этом верхняя ветвь трубопровода выполнена из эластичного гибкого материала.

Подъемно-опускной механизм может быть выполнен в виде винтового приспособления или работающего на гидравлическом принципе действия. В данном случае в качестве примера реализации предложения предлагается вариант подъемно-опускного механизма, включающего трос 5, перекинутый через блок 6 и соединенный одним концом со свободным концом верхней ветви 3, а другим намотанный на барабан 7. Нижняя ветвь трубопровода опущена до дна водоема.

При этом для обеспечения возможности перемещения свободного конца верхней ветви трубопровода последняя выполнена из гибкого эластичного материала.

Сбор донных отложений происходит следующим образом.

Когда свободный конец верхней части трубопровода опускают ниже уровня свободной поверхности водоема, то между концами трубопровода возникает перепад давлений, обусловленный высотой столба воды, равного расстоянию от конца верхней ветви трубопровода до уровня свободной поверхности водоема. Вследствие этого начинается подъем придонной жидкости по трубопроводу и слив ее в плавающее средство. При этом всасываются также донные отложения. Состав и дисперсность при сборе донных отложений регулируются с помощью подъемно-опускного механизма трособлочной системы.

При заполнении емкости плавающего средства донными отложениями оно перемещается к берегу водоема и наполняющая его пульпа перекачивается в подвижную цистерну для последующей утилизации.

Использование изобретения позволит эффективно и с минимальными затратами осуществить программу очистки внутренних водоемов и прибрежных морских зон, расположенных вблизи крупных городов и загрязняющих промышленных объектов. Благодаря чему не только улучшится состояние окружающей среды, но и будет получено исходное сырье для переработки его во вторичные ресурсы.

Использование: перекачка пульпы со дна водоема, добыча донных отложений. Сущность изобретения: в состав плавающего средства для сбора донных отложений входит корпус, вмонтированный в него трубопровод с верхней и всасывающей ветвями. Верхняя ветвь введена и закреплена внутри корпуса ниже уровня воды в водоеме. Всасывающая ветвь опущена до дна водоема. Верхняя ветвь свободным концом связана с подъемно-опускным механизмом и выполнена подвижной из эластичного материала. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ПЛАВАЮЩЕЕ СРЕДСТВО ДЛЯ СБОРА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ВОДОЕМА, содержащее корпус, вмонтированный в него трубопровод, состоящий из всасывающей ветви и верхней ветви, которая введена и закреплена внутри корпуса ниже уровня свободной поверхности водоема, отличающееся тем, что оно снабжено подъемно-опускным механизмом, при этом свободный конец верхней ветви трубопровода выполнен подвижным и связан с подъемно-опускным механизмом. 2. Средство по п. 1, отличающееся тем, что верхняя ветвь трубопровода выполнена из эластичного гибкого материала.