ГРУНТОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2004 года по МПК E02F3/92 

Изобретение относится к средствам гидромеханизации, в частности, к устройствам для разработки грунтов под водой с последующим транспортированием их на дневную поверхность.

Такие устройства представлены землесосными снарядами, которые в определенных условиях являются наиболее эффективными при относительной простоте и малой стоимости оборудования.

Все земснаряды, как правило, состоят из гидротранспортирующей установки в виде грунтового насоса, либо эрлифта, всасывающего и напорного трубопроводов, силовой установки и контрольно-измерительной системы (А.П.Юфин. Гидромеханизация - М.: Изд-во литературы по строительству, 1965, с. 140-141, рис. Х.19).

По способу грунтозабора земснаряды можно разделить на три группы.

Забор грунта осуществляется без предварительного, перед всасыванием, рыхления грунта; грунт перед всасыванием предварительно разрыхляется механическим разрыхлителем (наиболее распространенная схема водозабора); и третья группа - предварительное разрыхление осуществляется гидравлическим способом (редко встречающаяся схема).

Из этих способов универсальным по грунту и наиболее перспективным по такому показателю, как удельная энергоемкость, является второй, где предварительное рыхление грунта выполняется механическими грунтозаборными устройствами, и где наиболее полно выдерживается условие - разрыхленный грунт должен без потерь забираться всасывающей трубой, например, грунтозаборное устройство конструкции В.А.Мороза (А.И.Харин. Разработка грунтов плавучими землесосными снарядами. - М.: Изд-во литературы по строительству, 1966, с. 123-129, рис. 49а), названное роторно-ковшовым разрыхлителем (авт. свид. №108155, Кл. 84d) и принятое в качестве прототипа.

Грунтозаборное устройство по прототипу содержит приемный цилиндрический бункер, сочлененный с насосом с помощью всасывающего трубопровода, и ротор с бездонными ковшами, задней стенкой у которых служит наружная поверхность приемного бункера, на котором ротор вращается с помощью цепной передачи. В верхней части приемного бункера имеется окно, в которое при прохождении ковшей выгружается грунт, попадающий во всасывающую трубу и, проходя через центробежный насос, подается в пульпопровод.

Недостатки прототипа. Поскольку из приемного бункера грунт забирается всасыванием с помощью центробежного насоса, установленного на плав-средстве, то такое грунтозаборное устройство практически может работать только на глубинах до 8-9 метров, т.е. имеет по этому показателю ограничение.

Практика работы землесосных снарядов с любым вариантом грунтозаборных устройств показывает, что частицы грунта в гидросмеси, прокачиваемой насосом, обладают весьма большой кинетической энергией и, сталкиваясь с поверхностью лопаток рабочего колеса насоса, очень быстро разрушают их.

За сезон проходится менять насосы 2-3 раза (А.П.Юфин. Гидромеханизация. - М.: Изд-во литературы по строительству, 1965, с. 132-133).

Ставится задача получить конструкцию грунтозаборного устройства для работы на глубинах более 10 метров и при этом исключить прокачку насосом абразивной гидросмеси, а подавать гидросмесь в пульпопровод с помощью того же насоса, но минуя последний, что значительно снизит затраты на ремонт и устранит необходимость в затратах времени на замену подносившихся насосов.

Поставленная задача решается следующим образом.

В известном грунтозаборном устройстве, содержащем цилиндрический бункер с окном в верхней части, посаженный на него ротор с бездонными ковшами и трубопровод, соединяющий бункер с насосом, дополнительно, внутри цилиндрического бункера, установлена крыльчатка с лопатками, длина которых соизмерима с длиной цилиндрического бункера, а трубопровод выполнен в виде двух Г-образных труб, примыкающих к противоположным торцам цилиндрического бункера и расположенных на общей оси, при этом одна из труб соединена с насосом для подачи чистой воды в бункер, а другая с пульпопроводом для подачи в него гидросмеси из бункера. Такое выполнение грунтозаборного устройства, когда грунт, подаваемый ковшами ротора через окно в бункере, вымывается из последнего чистой водой в пульпопровод, позволяет решить одновременно две задачи: возможность работы на глубинах более 10 метров и в несколько раз увеличить срок службы насоса, не прибегая к дорогостоящим мероприятиям по усилению стойкости лопаток насоса к истиранию их абразивными частицами грунта в гидросмеси.

На фиг.1 схематично показано грунтозаборное устройство для разработки под водой и транспортирования несвязных и малосвязных грунтов (вид в плане); на фиг.2 - сечение I-I на фиг.1.

Устройство состоит из трубопровода, выполненного в виде двух Г-образных труб 1 и 2, цилиндрического бункера 3 с решетчатым окном 4 и торцовыми крышками 5, платформы-перемычки 6, сочленяющей трубы 1 и 2; ротора, установленного на бункере 3, как на оси, и включающего два цевочных колеса 7, которые жестко сочленены между собой бездонными ковшами 8, образуя с ними подобие беличьего колеса, получающего вращение от гидромеханического привода, состоящего из гидродвигателя 9, установленного на платформе-перемычке 6 с редуктором 10 и валом 11, на котором закреплены звездочки 12, работающие в зацеплении с цевочными колесами 7; крыльчатки 13 с лопатками 14 и валом 15, установленным соосно с цилиндрическим бункером 3, внутри него, с возможностью вращения от вала 11 с помощью цепной передачи 16.

Трубы 1 и 2 расположены на одной оси с цилиндрическим бункером 3 и одними концами жестко закреплены на его противоположных торцах, образуя в плане П-образный контур, а другими концами соединены соответственно с центробежным насосом (не показан) для подачи воды в цилиндрический бункер 3 и с пульпопроводом (не показан), подающим гидросмесь из бункера на намываемый объект (не показан), либо в шаланду (не показана).

Разработка грунта и его транспортирование от забоя в пульпопровод по трубе 2 осуществляется следующим образом.

После установки на месте работ земснаряда, оснащенного предлагаемым грунтозаборным устройством, последнее приводится в действие - включается насос, подающий воду в цилиндрический бункер 3, ротор с бездонными ковшами и крыльчатка 13, а сам земснаряд перемещается в направлении стрелки А (фиг.2), при этом грунт зачерпывается со дна водоема ковшами 8, поднимается по наружной поверхности бункера 3, где лопатками 14 крыльчатки 13 перемещается в створ 17 труб 1 и 2, откуда вымывается напорной водой в трубу 2 и подается далее в пульпопровод (не показан).

Изобретение относится к средствам гидромеханизации, в частности к устройствам для разработки грунтов под водой с последующим транспортированием их на дневную поверхность. Задачей изобретения является получение конструкции грунтозаборного устройства, которое позволит работать на глубинах более 10 метров, значительно снизить затраты на ремонт и устранить необходимость в затратах времени на замену подносившихся насосов. Грунтозаборное устройство содержит цилиндрический бункер с окном в верхней части, посаженный на него ротор с бездонными ковшами, трубопровод, соединяющий цилиндрический бункер с насосом, и крыльчатку с лопатками, длина которых соизмерима с длиной цилиндрического бункера, установленную внутри последнего. Трубопровод выполнен в виде двух Г-образных труб, примыкающих к противоположным торцам цилиндрического бункера и расположенных на общей оси. Одна из труб соединена с насосом для подачи чистой воды в цилиндрический бункер, а другая - с пульпопроводом для подачи в него гидросмеси из цилиндрического бункера. 2 ил.

Грунтозаборное устройство, содержащее цилиндрический бункер с окном в верхней части, посаженный на него ротор с бездонными ковшами и трубопровод, соединяющий цилиндрический бункер с насосом, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено крыльчаткой с лопатками, длина которых соизмерима с длиной цилиндрического бункера, установленной внутри последнего, а трубопровод выполнен в виде двух Г-образных труб, примыкающих к противоположным торцам цилиндрического бункера и расположенных на общей оси, при этом одна из труб соединена с насосом для подачи чистой воды в цилиндрический бункер, а другая - с пульпопроводом для подачи в него гидросмеси из цилиндрического бункера.