ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЫХЛИТЕЛЬ ЗЕМЛЕСОСНОГО СНАРЯДА Российский патент 1995 года по МПК E02F3/92 

Изобретение относится к подводной разработке грунтов землесосными снарядами и может быть использовано при добыче полезных ископаемых, нерудных строительных материалов, а также при дноуглублении.

Известен гидравлический рыхлитель земснаряда, состоящий из коллектора с определенным числом сопел, установленного сверху на грунтоприемнике, и водоподводящего трубопровода (Иванов В.А. Лукин Н.В. и Разживин С.Н. Суда технического флота. М. Транспорт, 1982, с. 73).

Недостатком известного гидравлического рыхлителя является малая глубина проникновения струй воды в массив грунта вследствие распределения воды, подаваемой насосом, ко всем соплам одновременно. Это снижает гидравлическую мощность струи.

Поэтому эффективность рыхления грунта, особенно плотного, этим рыхлителем низкая.

Наиболее близким к предлагаемому является гидравлический рыхлитель грунтозаборного устройства земснаряда, состоящий из коллектора с соплами и водоподводящего трубопровода [1]
Эффективность рыхления грунта этим устройством низкая вследствие недостаточного проникновения струй воды в грунт.

Цель изобретения повышение эффективности рыхления грунта.

Цель достигается тем, что в гидравлическом рыхлителе земснаряда, состоящем из коллектора с соплами, установленного на всасывающем грунтоприемнике, и водоподводящего трубопровода, коллектор выполнен из двух концентрично расположенных труб, сопла размещены на наружной неподвижной трубе, а внутренняя труба смонтирована с возможностью вращения относительно наружной с помощью привода и снабжена окнами, расположенными в радиальных плоскостях сопел наружной трубы и смещенными относительно друг друга по окружности трубы на угол, равный 2 π/n, при этом длина окна (π D/n-d), где n количество сопел гидрорыхлителя; d диаметр входного сечения сопла; D диаметр внутренней трубы коллектора. Диаметр внутренней трубы D > 2dn/π.

Указанные отличия являются существенными, так как такое конструктивное выполнение гидрорыхлителя позволяет направлять всю воду от насоса к одному соплу и осуществляет поочередную работу сопел в процессе гидрорыхления.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 развертка поверхности внутренней трубы с окнами.

Устройство состоит из коллектора 1, выполненного в виде двух концентричных труб 2 и 3 и водоподводящего трубопровода 4. Наружная труба 2 неподвижно установлена на всасывающем грунтоприемнике 5 и снабжена соплами 6. Внутренняя труба 3 закреплена подвижно в подшипниках 7 и снабжена окнами 8, которые по наружному периметру имеют уплотнения 9.

Окна 8 расположены по длине трубы 3 против соответствующих сопел 6, т.е. в их радиальных плоскостях. По окружности трубы 3 окна 8 друг относительно друга на угол 2 π/n, где n количество сопел рыхлителя. Длина окна 8 по окружности трубы 3 равна (π D/n-d), где D диаметр внутренней трубы 3; d диаметр входного сечения сопла 6. Один конец трубы 3 соединен с приводом 10, установленным на всасывающем грунтоприемнике 5 и обеспечивающим в процессе работы равномерное вращение трубы 3 внутри трубы 2.

Диаметр трубы зависит от диаметра сопел 6, их количества и должен быть равен D > 2nd/π.

Устройство работает следующим образом.

Всасывающий грунтоприемник 5 спускают на дно водоема. Включают привод 10, например гидродвигатель, который обеспечивает вращение внутренней трубы 3 с окнами 8 с определенной скоростью, зависящей от категории разрабатываемого грунта. Одновременно включается насос гидрорыхления, который подает рабочую воду по подводящему трубопроводу 4 во внутреннюю полость трубы 3. При вращении трубы 3 происходит совмещение одного из окон, например окна 8 а, с соответствующим соплом, например соплом 6а. Вода из внутренней полости трубы 3 через окно 8а устремляется в сопло 6а, далее с большой скоростью вытекает в окружающее пространство и интенсивно разрыхляет грунт, который затем всасывается в грунтоприемник.

При дальнейшем вращении трубы 3 окно 8а смещается по направлению вращения и сопло 6а закрывается. Подача воды через сопло прекращается. В последующий момент открывается сопло 6б, которое сообщается с внутренней поверхностью трубы 3 посредством окна 8б. При этом вся вода направляется через сопло 6б и, вытекая из него, интенсивно рыхлит грунт. Затем открывается следующее сопло и т.д.

Таким образом за один оборот трубы 3 все сопла поочередно открываются своими окнами и рыхление грунта осуществляется по всей ширине всасывающего грунтоприемника. Затем цикл повторяется.

Уплотнение 9 обеспечивает разобщение сопел 6 друг от друга в процессе работы.

Вращение внутренней трубы 3 со смещенными друг относительно друга на угол 2 π/n окнами 8 позволяет поочередно сообщать сопла 6 наружной трубы 2 с гидрорыхлительным насосом. В результате вся вода поступает к одному соплу. Это позволяет увеличить диаметр сопла, а следовательно, и гидравлическую мощность струи без повышения энергетических затрат, т.е. мощности насоса гидрорыхления. При этом повышается эффективность рыхления грунта, которая существенно зависит от глубины проникновения струй в грунт.

Угол смещения окон, равный 2 π/n, обеспечивает последовательное открытие сопел наружной трубы через равные промежутки времени в определенной последовательности.

Длина окна 8 внутренней трубы 3, равная (π D/n-d), обеспечивает при ее вращении открытие следующего сопла только после перекрытия предыдущего сопла стенкой внутренней трубы 3. Это исключает потери энергии, связанные с одновременным истечением воды через два соседних сопла.

Диаметр внутренней трубы D > 2nd/π позволяет разместить на ней любое количество сопел n с входным диаметром d, которые определяются при расчете параметров гидравлического рыхлителя.

Использование: подводная разработка грунтов землесосными снарядами, подводная добыча полезных ископаемых, нерудных строительных материалов, дноуглубление. Сущность изобретения: гидравлический рыхлитель землесосного снаряда состоит из установленного на всасывающем грунтоприемнике коллектора в виде неподвижной трубы с соплами и подсоединенным к коллектору водоподводящим трубопроводом. Внутри коллектора размещена труба. Последняя смонтирована с возможностью вращения относительно коллектора. Внутренняя труба сообщается с водоподводящим трубопроводом, на ее поверхности равномерно размещены по окружности окна с возможностью совмещения их с соплами при вращении внутренней трубы. Длина каждого окна определяется из соотношения πD(n-d), где n - количество сопел гидравлического рыхлителя землесосного снаряда; d - диаметр входного сечения сопла; D диаметр внутренней трубы. Диаметр внутренней трубы определяется соотношением D>2nd/π.. Вращение внутренней трубы обеспечивается приводом. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЫХЛИТЕЛЬ ЗЕМЛЕСОСНОГО СНАРЯДА, состоящий из установленного на всасывающем грунтоприемнике коллектора в виде неподвижной трубы с соплами и подсоединенным к коллектору водоподводящим трубопроводом, отличающийся тем, что внутри коллектора размещена внутренняя труба, смонтированная с возможностью вращения относительно коллектора с помощью привода и сообщающаяся с водоподводящим трубопроводом, а на поверхности внутренней трубы выполнены и равномерно размещены по окружности окна с возможностью совмещения каждого окна и соответствующего ему сопла при вращении внутренней трубы, при этом длина каждого окна определяется из соотношения
(πD/n)-d,
где n количество сопл гидравлического рыхлителя землесосного снаряда;
d диаметр входного сечения сопла;
D диаметр внутренней трубы. 2. Рыхлитель по п.1, отличающийся тем, что диаметр внутренней трубы коллектора составляет