УСТАНОВКА ДЛЯ ДОБЫЧИ САПРОПЕЛЯ Российский патент 1996 года по МПК E21C45/00 E02F3/88 

Изобретение относится к области добычи со дна водоема илистых грунтов, в частности сапропеля.

Известно устройство /1/ для эксквации сапропеля, включающее шнек с загрузочной частью, расположенной в корпусе, грунтонасос и приемник грунта, выполненный в виде улитки.

Известна также установка /2/ для подводной добычи илистых грунтов в ледовых условиях, включающая раму со стрелой и пульпопровод, ледорез и шнековый насос, снабженный направляющей насадкой. В качестве прототипа принимается установка /3/ для подвод ной добычи илистых грунтов, включающая раму со стрелой и пульпопроводом, грунтонасос и илозаборное устройство в виде насадки, размещенной в кожухе. Недостатком устройства, принимаемого за прототип, является то, что разработка сапропеля осуществляется с верхних слоев залегания, что приводит к прорыву воды в транспортирующую систему, снижению качества сапропеля, замутнению воды в зоне добычи, а увеличение глубины добычи к росту энергозатрат винтовым насосом.

Изобретение направлено на повышение эффективности работы винтового насоса, снижение энергозатрат на транспортирование и создание условий для добычи сапропеля с любого уровня залегания из-под настилающих пород при исключении замутнения воды в зоне добычи. Это достигается тем, что установка, содержащая два связанных и отстоящих друг от друга понтона, поворотную в вертикальной плоскости каретку с перемещающимся внутри нее заколом, имеет встроенный в закол транспортный трубопровод, состоящий из трубы и вращающегося в концевых и промежуточной опорах вала с винтовыми насосами, один из которых установлен под промежуточной опорой, а другой на нижней оконечности вала. Винтовой насос нижней оконечности вала имеет загрузочный механизм с рыхлителем в виде консольно на торце вала установленной фрезы и виброрушителя, установленного выше загрузочного устройства на кожухе винтового насоса и имеющего накладки, закрепленные на рычагах, поворачивающихся на шарнирах из наклонного по отношению к горизонту положения в вертикальное в пределы габарита канала, образуемого вращающейся фрезой. Загрузочный механизм имеет две полости, нижняя из которых выполнена в виде диска, имеющего винтовую поверхность, а верхняя в виде полосы, образующая прямая которой имеет переменный угол наклона в радиальной плоскости; полоса закреплена к валу с помощью наклонной площадки, являющейся продолжением витка винтового насоса, нижняя радиальная кромка которой совмещена с верхней кромкой нижней лопасти. Заявляемая установка отличается от прототипа наличием закола со встроенным в него транспортным трубопроводом, выполненным в виде трубы с вращающимся в концевых и промежуточной опорах центральным валом, имеющим винтовые насосы ниже промежуточной опоры и на нижней оконечности, последний из которых оборудован загрузочным механизмом, фрезой на торце вала и расположенным выше загрузочного механизма виброрушителем с накладками, закрепленными на рычагах, которые могут устанавливаться или под некоторым углом к горизонту, или вертикально в пределы габарита канала образуемого вращающейся фрезой.

На фиг. 1 представлена общая схема предлагаемой установки; на фиг.2 - нижняя оконечность транспортного трубопровода, общий вид; на фиг.3 нижняя оконечность транспортного трубопровода, радиальное сечение; на фиг.4 нижняя часть винтового насоса и двухлопастной загрузочный механизм, разнесенные аксонометрические проекции; на фиг.5 схема, поясняющая принцип образования поверхности полосы верхней лопасти.

Предлагаемая установка для добычи сапропеля состоит из двух связанных и отстоящих друг от друга понтонов 1, закола 2, транспортирующей системы, механизма поворота виброрушителя с вибратором 3.

Каретка, имеющая возможность совершать поворот в вертикальной плоскости на своих осях 4 в опорах 5, закрепленных на понтонах, состоит из рамы 6 с установленными на ней упорными катками 7; закол может совершать возвратно-поступательное движение относительно каретки с помощью лебедки 8.

Транспортирующая система состоит из вертикального и горизонтального транспортных трубопроводов, связанных между собой разгрузителем 9. Вертикальный транспортный трубопровод имеет кожух 10, с вращающимся внутри него центральным водом 11, винтовой насос 12 на нижней оконечности; вал установлен в нижней 13 и промежуточной 14 опорах, ниже последней из которых расположен винтовой насос 15. Нижняя опора жестко соединена с кожухом 10 радиально расположенными кронштейнами 16, выполняющими одновременно роль защитной решетки; под опорой на торце вала консольно установлена фреза, выполненная в виде конического диска 17 с радиально расположенными резцами 18 и наконечником 19 с винтовым резцом 20. Вращение вала 11 осуществляется реверсируемым приводом 21 через установленный на опорах приводной вал 22 и пространственный шарнир 23. Винтовой насос на нижней оконечности вала оборудован загрузочным механизмом с двумя лопастями и на кожухе установленным виброрушителем. Верхняя лопасть загрузочного механизма выполнена в виде полосы 24, имеющей в радиальной плоскости переменный угол наклона к оси вращения и закрепленной на ступице 25 при помощи наклонной площадки 26 и пластины 27, расположенной в плоскости, перпендикулярной оси вращения; лопасть посредством ступицы установлена на валу 11 так, чтобы наклонная площадка была продолжением витка винтового насоса, а между вращающейся верхней лопастью и неподвижным кожухом 10 был зазор. Нижняя лопасть выполнена в виде закрепленного на ступице 28 диска 29, имеющего винтовую поверхность и закрепленного на валу так, чтобы верхняя радиальная кромка диска совмещалась с нижней кромкой наклонной площадки.

Виброрушитель состоит из трубы 30, располагающейся соосно с кожухом 10 и имеющей закрепленные на ней пластины 31 с пальцами 32, которые входят в пазы откидных рычагов 33 с закрепленными на них накладками 34; рычаги установлены шарнирно на пальцах 35 кронштейнов 36 кожуха 10.

Горизонтальный транспортный трубопровод состоит из кожуха 37 и установленного внутри его вала 38 с винтовыми насосами 39 и 40; вал установлен в концевой 41 и промежуточной 42 опорах и вращается приводом 43. Загрузка винтового насоса 39 осуществляется загрузочным механизмом с лопастями 44 и 45, конструкции которых и способ крепления на валу аналогичны лопастям вертикального транспортного трубопровода.

Механизм поворота виброрушителя состоит из прикрепленной к трубе 30 тяги 46, которая через коромысло 47 и тягу 48 связана с вибратором, установленным на упругом основании 49; вибратор при помощи винта 50 может перемещаться вдоль закола.

Предлагаемая установка работает следующим образом. В нерабочем положении закол отклоняемой в вертикальной плоскости кареткой размещается горизонтально, а при повороте в рабочее вертикальное положение закол устанавливается в каретке так, чтобы находящаяся на торце вала фреза расположилась выше поверхности дна водоема, а рычаги виброрушителя были прижаты к кожуху. Погружение закола в слой залежи осуществляется при вращающейся фрезе, при этом направление ее вращения противоположно рабочему в режиме транспортирования, что исключает попадание в транспортирующий трубопровод грунтов верхнего слоя залежи; при достижении заданной глубины погружение и вращение фрезы прекращаются.

При помощи винта 50 вибратор смещается вниз вдоль закола, что приводит к перемещению вверх тяги 46, трубы 30, пластин 31 и по вороту рычагов 33 под углом к горизонту. После включения вибратора 3, привода 21 вертикального и привода 43 горизонтального валов соответствующих транспортных трубопроводов, находящихся в залежи сапропель виброрушителем подается к загрузочному механизму, а из него в винтовой насос 12 нижней оконечности вала. Насос 12 продавливает сапропель по направлению к винтовому насосу 15, к основным функциям которого относятся: подсос сапропеля, поступающего от расположенного ниже насоса 12, продавливание сапропеля вверх по транспортному трубопроводу и преодоление местных сопротивлений, возникающих в районе промежуточной опоры. Поступивший в разгрузитель 9 сапропель горизонтальным транспортным трубопроводом перемещается в приемную емкость, например трюм судна. При выработке сапропеля из залежи ее верхние слои препятствуют взмучиванию воды, а оседая, создают избыточное давление в зоне загрузки; после оседания верхнего слоя до уровня, при котором еще не происходит прорыв воды в транспортный трубопровод, приводы транспортных трубопроводов и вибратора останавливают, рычаги виброрушителя возвращают в исходное положение а закол поднимают выше уровня дна. После перестановки понтонов в другую точку водоема повторяются операции по внедрению закола в залеж и добыче.

Использование предлагаемой установки для добычи сапропеля позволяет получать высококачественный сапропель с заданного уровня его залегания из-под настилающих пород при значительном снижении замутнения воды, которое возможно только во время внедрения резы в верхний слой. Использование в транспортном трубопроводе последовательно установленных насосов позволяет снизить энергозатраты и увеличить глубину добычи по сравнению с транспортным трубопроводом, имеющим один винтовой насос на нижней оконечности вала, а также уменьшить диспергирование сапропеля по сравнению с транспортным трубопроводом, имеющим винт на всем протяжении от загрузки до выгрузки.

Литература
1. Авторское свидетельство СССР 870719, кл. Е 21 С 45/00, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР 619658, кл. Е 21 С 45/00, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР 1409754, кл. Е 21 С 45/00, 1988. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4

Использование: изобретение относится к области добычи со дна водоема илистых грунтов, в частности сапропеля. Сущность изобретения: установка состоит из понтонов с установленными на них кареткой, заколом, транспортным трубопроводом. Вмонтированный внутрь закола транспортный трубопровод с вращающимся в концевых и промежуточных опорах центральным валом содержит винтовые насосы, которые установлены на нижней оконечности вала и ниже промежуточной опоры, лопастное загрузочное устройство насоса нижней оконечности вала с консольно установленной на конце вала фрезой и виброрушитель. Виброрушитель выполнен в виде накладок, закрепленных на рычагах, имеющих возможность поворота вокруг осей, установленных на кожухе насоса выше загрузочного устройства, из наклонного по отношению к горизонту положения в вертикальное в пределы габарита канала, образуемого вращающейся фрезой. Загрузочное устройство состоит из двух лопастей. Нижняя выполнена в виде диска, имеющего винтовую поверхность и жестко закрепленного на валу, верхняя лопасть - в виде полосы, имеющей линейчатую поверхность, образующая прямая которой, лежащая в радиальной плоскости и проходящая через ось вращения винта и окружность, равную диаметру кожуха винтового насоса, имеет переменный угол наклона к оси. Полоса закреплена на валу с помощью пластины, лежащей в плоскости, перпендикулярной оси вращения и наклонной площадки, являющейся продолжением витка винтового насоса. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Установка для добычи сапропеля, включающая связанные с понтоном транспортный трубопровод и винтовой насос с загрузочным механизмом и рыхлителем, отличающаяся тем, что установка снабжена свайным заколом, внутри которого размещен транспортный трубопровод, имеющий центральный вал, установленный с возможностью вращения в концевых и промежуточных опорах, в нижней части которого размещен винтовой насос, при этом центральный вал оснащен дополнительным винтовым насосом, установленным ниже промежуточной опоры, а рыхлитель выполнен из установленной на конце центрального вала фрезы и виброрушителя, выполненного в виде рычагов и закрепленных на них накладок, причем рычаги установлены с возможностью изменения их положения от наклонного до вертикального в пределах габарита канала, образуемого вращающейся фрезой. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что загрузочный механизм выполнен в виде двух лопастей, нижняя из которых в виде диска, имеющего винтовую поверхность, жестко закреплена на центральном валу, а верхняя лопасть выполнена в виде полосы, образующая прямая которой, лежащая в радиальной плоскости и проходящая через ось вращения винта и окружность, равную диаметру кожуха винтового насоса, имеет переменный угол наклона к оси, при этом полоса закреплена на валу посредством расположения в плоскости, перпендикулярной оси вращения винта, пластины и наклонной площадки, нижняя радиальная кромка которой совмещена с верхней кромкой нижней лопасти, а неподвижный кожух винтового насоса и вращающаяся верхняя лопасть установлены с зазором между ними.