СГУСТИТЕЛЬ ГИДРОСМЕСИ Российский патент 2002 года по МПК B03B5/34 

Изобретение относится к устройствам для сгущения гидросмесей в системах гидротранспорта и может быть применено при производстве работ по добыче и переработке песчано-гравийных материалов, преимущественно песка, а также при намыве грунтовых сооружений, в том числе дорог и промышленных площадок.

Известно изобретение а. с. 683071 "Сгуститель пульпы", содержащее гидроциклон с загрузочным, сливным и разгрузочным патрубками и грунтосборник с разгрузочным устройством. Недостатком изобретения является наличие при работе сгустителя значительных гидравлических сопротивлений в его узлах и низкая производительность при намыве грунтовых сооружений.

Также известен "Способ намыва грунтового сооружения", патент на изобретение 2078172, в котором описана конструкция сгустителя, реализующего способ.

Указанный сгуститель установлен на самоходном шасси и содержит гидроциклон, расположенный вертикально, грунтосборник, загрузочный, сливной и распределительный трубопроводы. На распределительном трубопроводе сгустителя изменяют расстояние до выпускного отверстия путем последовательного открытия выпускных отверстий, выполненных вдоль него. Недостатком изобретения является наличие значительных гидравлических сопротивлений в узлах устройства, низкая степень возможности регулировки потока гидросмеси, особенно в неустановившихся режимах запуска и остановки, и, как следствие, недостаточная производительность работ.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение гидравлических сопротивлений в узлах устройства, повышение степени регулировки потока гидросмеси и производительности работы сгустителя в целом.

Поставленная задача решается за счет того, что в сгустителе гидросмеси, установленном на шасси и содержащем гидроциклон, загрузочный, сливной и распределительный трубопроводы, вдоль распределительного трубопровода установлено несколько выпускных отверстий с заслонками, при этом выпускные отверстия выполнены в виде вырезов в корпусе распределительного трубопровода, а форма и кривизна поверхности заслонок соответствует форме вырезов и кривизне корпуса трубопровода. При этом гидроциклон установлен с горизонтальным расположением его продольной оси и на выходящем из него сливном трубопроводе, начальный участок которого также расположен горизонтально, размещен узел регулировки потока гидросмеси, соединенный с загрузочным трубопроводом и снабженный системой задвижек переключения протока гидросмеси из загрузочного трубопровода в сливной.

Конструкция сгустителя гидросмеси поясняется чертежом, где изображена общая схема сгустителя, конструкция выпускного отверстия с заслонкой и узел регулировки потока гидросмеси.

Сгуститель содержит гидроциклон 1, установленный на самоходном шасси 2. Корпус гидроциклона 1 установлен на шасси 2 с горизонтальным расположением его продольной оси. Сгуститель соединен загрузочным трубопроводом 3 с земснарядом, разрабатывающим грунт в карьере. На распределительном трубопроводе 4 сгустителя имеется несколько выпускных отверстий 5 на разном удалении от гидроциклона. Отверстия выполнены в виде вырезов в корпусе распределительного трубопровода 4, площадь каждого из них не менее площади поперечного сечения трубопровода 4. Каждое выпускное отверстие 5 снабжено подвижной заслонкой 6. Форма заслонки 6 соответствует форме выреза выпускного отверстия 5, а кривизна поверхности заслонки соответствует кривизне (радиусу кривизны) корпуса распределительного трубопровода 4. На распределительном трубопроводе также имеется традиционный выпускной срез (отверстие) 7, который может быть оборудован заслонкой и рассекателем потока. Распределительный трубопровод установлен на шасси 2 с возможностью его разворота и поддерживается рамой 8 или растяжками. Между гидроциклоном и распределительным трубопроводом имеется соединительный узел с регулировочной задвижкой 9, которая может быть выполнена, например, в виде "шибера". Сгуститель имеет сливной трубопровод 10, начальный участок которого 11 расположен вдоль центральной оси гидроциклона горизонтально. На сливном трубопроводе имеется регулировочный узел 12 с одной или несколькими задвижками, перекрывающими трубопровод.

Регулировочный узел 12 может быть соединен с загрузочным трубопроводом и иметь, как минимум, две задвижки. Задвижка 13 перекрывает сливной трубопровод, а задвижка 14 служит для перекрытия загрузочного трубопровода.

Гидросмесь от земснаряда, разрабатывающего грунт в карьере, по загрузочному трубопроводу 3 подается в гидроциклон 1 сгустителя. В конусном корпусе гидроциклона, под действием центробежных сил, поток гидросмеси закручивается по спирали вокруг продольной оси гидроциклона, расположенной горизонтально. При этом сгущенная масса песка направляется через соединительный узел из гидроциклона 1 в распределительный трубопровод 4. Задвижкой 9 на соединительном узле регулируется площадь сечения пескового отверстия гидроциклона и давление, создаваемое в нем. Сгущенная гидросмесь по распределительному трубопроводу 4 через выпускное отверстие 5 или концевой срез 7 в зависимости от намывных работ подается в зону намыва. В гидроциклоне осветленная вода направляется вдоль центральной оси гидроциклона в сливной трубопровод 10. Гидроциклон 1 размещен на самоходном шасси 2 таким образом, что его продольная ось распложена горизонтально, при этом начальный участок 11 сливного трубопровода 10, размещенный внутри гидроциклон 1, также расположен горизонтально по оси гидроциклона. Такое расположение гидроциклона 1 и начального участка 11 сливного трубопровода 10 снижает потери давления при сливе осветленной воды по сравнению с конструкцией сгустителя, у которого гидроциклон расположен вертикально. При вертикальном расположении гидроциклона происходит значительная потеря давления, необходимого для подъема осветленной воды на высоту конструкции сгустителя, при этом следует преодолевать также сопротивление частиц гидросмеси, подаваемой во встречном направлении сверху вниз. Также экспериментально установлено, что при горизонтальном положении гидроциклона в конструкции сгустителя можно исключить грунтосборник, являющийся значительной металлоемкой конструкцией. В этом случае, как и при наличии грунтосборника, достигается концентрация гидросмеси 75-85% (по объему материала в рыхлом сложении), наиболее технологически оправданная при намыве грунтовых сооружений. Однако при горизонтальном расположении гидроциклона и наличии нескольких выпускных отверстий на разном удалении требуется более точная регулировка давления по сравнению с известными конструкциями. Для этого на сливном трубопроводе установлен узел регулировки потока гидросмеси 12. Узел регулировки потока имеет задвижку 13, которая перекрывает сливной трубопровод, изменяя его сечение. При этом изменяется давление внутри гидроциклона и соответственно повышается или понижается концентрация гидросмеси. Узел регулировки потока гидросмеси может иметь более сложную конструкцию, он может представлять корпус, в котором соединяются сливной 10 и загрузочный 3 трубопроводы. В этом случае узел 12 оборудуется, как минимум, двумя задвижками, одна из которых 13, как и ранее, перекрывает сливной трубопровод, а вторая задвижка 14 перекрывает загрузочный трубопровод 3. При запуске земснаряда в начальный период его работы в сгуститель поступает малонасыщенная песком гидросмесь, которую не удается сгустить до заданной концентрации и требуется без обработки направить на слив. Поэтому в начальный период работы, при низкой концентрации подаваемой смеси, загрузочный трубопровод перекрывается задвижкой 14 и по регулировочному узлу 12 гидросмесь направляется напрямую в сливной трубопровод, который в направлении к гидроциклону в свою очередь перекрыт задвижкой 13. Таким образом бедная гидросмесь не поступает в сгуститель и соответственно далее в зону намыва.

После окончания пускового режима земснаряда и поступления в загрузочный трубопровод 3 насыщенной песком гидросмеси с помощью задвижки 14 открывают загрузочный трубопровод 3 в направлении сгустителя и одновременно перекрывают канал узла 12 в направлении сливного трубопровода 10, который одновременно открывают, изменяя положение задвижки 13.

В дальнейшем гидросмесь поступает в корпус гидроциклона, там сгущается и поступает в распределительный трубопровод 4. В зависимости от технологической схемы гидросмесь подается в зону намыва через одно из выпускных отверстий 5 в начальный период закрытых заслонками 6. Для уменьшения гидравлических сопротивлений, возникающих в распределительном трубопроводе, выпускные отверстия 5 выполняются в виде вырезов в корпусе трубопровода, а площадь каждого отверстия делается не менее площади поперечного сечения распределительного трубопровода. Выполнение выпускных отверстий с площадью менее поперечного сечения трубопровода приводит к нежелательному дополнительному гидравлическому сопротивлению на выпуске гидросмеси и снижает производительность сгустителя. Верхний предел площади выпускного отверстия и соответствующего ему выреза определяется прочностью трубопровода и может быть установлен расчетным путем исходя из конструкции трубопровода и элементов его упрочнения. Уменьшение площади отверстий может привести также к их засорению крупными нетоварными фракциями, попавшими в гидросмесь. Заслонки 6, перекрывающие отверстия, имеют соответствующую вырезам форму. При этом кривизна заслонок соответствует кривизне трубопровода, т.е. заслонки изогнуты по радиусу распределительной трубы. Таким образом, когда гидросмесь проходит по распределительному трубопроводу 4 и минует закрытое выпускное отверстие, то в трубопроводе не возникает дополнительных сопротивлений в связи с тем, что внутренняя поверхность и форма трубы в зоне закрытого выпускного отверстия практически не искажается по сравнению с ровным участком трубопровода.

При намыве насыпи первоначально открывается заслонка на ближайшем к сгустителю выпускном отверстии. Заслонка может быть установлена поворотно на оси и в открытом положении зафиксирована в заданном угловом положении гидравлическим приводом под отверстием. При этом гидросмесь, поступающая из выпускного отверстия, попадает на поверхность открытой заслонки и разбрызгивается, что обеспечивает более равномерное распределение песка по площади намыва. Таким образом открытая заслонка одновременно выполняет функцию рассекателя потока гидросмеси. Для обеспечения более широкой площади намыва распределительный трубопровод разворачивается и гидросмесь подается в зону намыва при различных угловых положениях распределительной трубы относительно магистрального направления намыва сооружения.

После окончания намыва площадки под ближайшим к сгустителю выпускным отверстием оно закрывается заслонкой. Далее аналогично производится выпуск гидросмеси из следующих отверстий, вплоть до концевого среза, который первоначально также оставался перекрытым.

Такой последовательный выпуск гидросмеси из выпускных отверстий по мере их удаления от сгустителя позволяет намывать значительную площадь вдоль фронта работ без передвижения сгустителя и наращивания загрузочного трубопровода 3. Наращивание трубопровода 3 является трудоемкой операцией и, кроме того, требует остановки работы земснаряда и повторения пускового цикла с переключением неустановившегося потока гидросмеси из загрузочного трубопровода 3 через регулировочный узел 12 напрямую в сливной трубопровод 10.

Увеличение расстояния от сгустителя до выпускного отверстия связано с изменением давления в гидроциклоне. необходимого для транспортирования гидросмеси на все большие расстояния. Для регулировки и изменения давления в гидроциклоне наряду с задвижкой 9 на его песковом отверстии наиболее эффективным является использование задвижки 13 в регулировочном узле 12 на сливном трубопроводе. Уменьшение сечения сливного трубопровода задвижкой 12 позволяет увеличить давление в циклоне при транспортировке гидросмеси к более удаленным выпускным отверстиям.

Предложенная конструкция сгустителя гидросмеси с горизонтальным расположением гидроциклона, снабженная узлом регулировки потока гидросмеси на сливном трубопроводе и выпускными отверстиями с профилированными заслонками на распределительном трубопроводе, обеспечивает снижение гидравлических сопротивлений, повышает степень регулировки потока гидросмеси и производительность сгустителя в целом.

Сгуститель гидросмеси может быть изготовлен на машиностроительных заводах с использованием серийных узлов и механизмов, в том числе, например, экскаваторного самоходного шасси. Предлагаемая конструкция может быть широко использована при намыве грунтовых сооружений в различных районах страны, в частности при намыве насыпей и площадок для нефтедобывающей промышленности.

Сказанное подтверждает возможность промышленного использования предлагаемого изобретения.

Сгуститель гидросмеси относится к устройствам систем гидротранспорта и может быть применен при производстве работ по добыче и переработке песчано-гравийных материалов, преимущественно песка, а также при намыве грунтовых сооружений. Технический результат - снижение гидравлических сопротивлений в узлах устройства, повышение степени регулировки потока гидросмеси и производительности сгустителя. Сгуститель содержит гидроциклон, расположенный горизонтально на самоходном шасси, загрузочный, распределительный и сливной трубопроводы. На сливном трубопроводе установлен узел регулировки потока гидросмеси, оборудованный системой задвижек, а на распределительном трубопроводе имеется несколько выпускных отверстий, выполненных в виде вырезов в корпусе трубопровода, снабженных заслонками, форма которых соответствует форме вырезов, а их кривизна соответствует кривизне распределительного трубопровода. Гидроциклон и начальный участок сливного трубопровода установлены с горизонтальным положением их продольных осей, а узел регулировки потока гидросмеси соединен с загрузочным трубопроводом. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Сгуститель гидросмеси, установленный на шасси и содержащий гидроциклон, загрузочный, сливной и распределительный трубопроводы, отличающийся тем, что вдоль распределительного трубопровода установлено несколько выпускных отверстий с заслонками, при этом выпускные отверстия выполнены в виде вырезов в корпусе распределительного трубопровода, а форма и кривизна поверхности заслонок соответствует форме вырезов и кривизне корпуса трубопровода, при этом на сливном трубопроводе установлен узел регулировки потока гидросмеси. 2. Сгуститель гидросмеси по п. 1, отличающийся тем, что гидроциклон и начальный участок сливного трубопровода установлены с горизонтальным положением их продольных осей, а узел регулировки потока гидросмеси, установленный на сливном трубопроводе, соединен с загрузочным трубопроводом и снабжен системой задвижек переключения потока гидросмеси из загрузочного трубопровода в сливной.