ГРУНТОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО ЗЕМСНАРЯДА Российский патент 2009 года по МПК E02F3/88 

Изобретение относится к гидромеханизации и предназначено для разработки сапропеля, глины и песчано-илистых грунтов.

Известно грунтозаборное устройство земснаряда, содержащее осевой грунтовый насос, выполненный в виде шнека, рыхлитель, направляющий аппарат, камеру давления с кольцевым соплом, при этом камера давления соединена с источником давления жидкости или газа, а кольцевое сопло - с межвитковым пространством шнека (патент РФ №2014401, кл. E02F 3/88, 05.03.91). В известном устройстве осуществляется смазка ступицы шнека высокотекучей жидкостью или газом, благодаря чему снижается закрутка перекачиваемого потока и увеличивается производительность по грунту. Недостатком известного устройства является то, что смазывающие ступицу жидкость или газ подаются только в начале ступицы, поэтому эффект гидросмазки достигается только в начале ступицы, а по мере удаления от начала смазывающая жидкость смешивается с перекачиваемой гидросмесью, и эффект гидросмазки прекращается, что повышает закрутку потока и снижает производительность устройства по грунту.

Известно и принято за прототип грунтозаборное устройство земснаряда, включающее осевой насос с шнековым рабочим органом, снабженным щелевыми соплами, установленными на его ступице между винтовыми ребрами и соединенными с коллектором смазывающей среды (авторское свидетельство СССР №1744205, кл. E02F 3/88, 20.11.89). В данном устройстве смазывающая жидкость подается на ступицу шнека по всей его длине, что обеспечивает эффект гидросмазки и снижение закрутки потока по всей длине ступицы, повышая производительность устройства по грунту. Недостатком известного устройства является повышенная закрутка перекачиваемого потока боковыми поверхностями винтовых ребер из-за чрезмерного трения их с перекачиваемой высоконасыщенной грунтовой смесью, имеющей низкую текучесть и высокую вязкость, что снижает производительность устройства по грунту.

Решаемая предлагаемым изобретением задача - повышение производительности устройства по грунту.

Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого устройства, - создание слоя гидросмазки из высокотекучей жидкости или газа на боковых поверхностях винтовых ребер шнека с целью снижения трения и уменьшения закрутки потока перекачиваемой гидросмеси.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном грунтозаборном устройстве земснаряда, включающем осевой насос с шнековым рабочим органом, снабженным щелевыми соплами, установленными на его ступице между винтовыми ребрами и соединенными с коллектором смазывающей среды, согласно предлагаемому решению винтовые ребра выполнены в виде отдельных сегментов, между которыми установлены дополнительные сопла с возможностью создания слоя смазывающей жидкости на боковых поверхностях сегментов, соединенные с коллектором смазывающей среды.

Возможны дополнительные варианты осуществления заявляемого устройства, в которых целесообразно, чтобы:

- каждый последующий по ходу течения потока грунтовой смеси сегмент винтового ребра был выполнен меньшей толщины, чем предыдущий;

- дополнительные сопла были выполнены в виде элементов с цилиндрическими каналами, установленными радиально ступице и снабженными щелевыми прорезями, направленными по боковым поверхностям сегментов;

- дополнительные сопла были выполнены в виде цилиндрических элементов с отверстиями, направленными по боковым поверхностям сегментов;

- в качестве смазывающей среды был использован раствор коагулянта или флокулянта.

Указанные преимущества, а также особенности предлагаемого изобретения поясняются вариантами его осуществления со ссылками на чертежи: на фиг.1 показано грунтозаборное устройство в осевом разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1, на фиг.4 разрез В-В (вариант 1) на фиг.2; на фиг.5 - разрез В-В (вариант 2) на фиг.2; на фиг.6 - разрез В-В (вариант 3) на фиг.2.

Грунтозаборное устройство земснаряда включает в себя осевой грунтовой насос 1 с шнековым рабочим органом 2 (далее шнеком), снабженным щелевыми соплами 3, установленными на его ступице 4 между винтовыми ребрами 5 и соединенными с коллектором смазывающей среды 6. Ребра 5 выполнены в виде отдельных сегментов, между которыми установлены дополнительные сопла 7 с возможностью создания слоя смазывающей жидкости 8 на обеих поверхностях сегментов, соединенные с коллектором смазывающей жидкости 6. Сопла 7 снабжены цилиндрическими каналами 9 и щелевыми прорезями 10 или отверстиями 11. Сопла 7 соединены с коллектором 6 каналами 12, 13. Шнек 2 и рыхлитель грунта 14 установлены на валу 15. Осевой насос 1 соединен с нагнетательным трубопроводом 16. Коллектор 6 соединен с нагнетателем 17.

Грунтозаборное устройство земснаряда работает следующим образом. При вращении вала 15 от привода (не показан) вращаются шнек 2 и рыхлитель грунта 14. Рыхлителем 14 грунт отделяется от ложа дна и направляется в насос 1, где он шнеком 2 нагнетается в трубопровод 16. При работе устройства от нагнетателя 17 через коллектор 6 и каналы 13, 12 подается смазывающая жидкость в сопла 3 и 7. Истекая из сопел 3, смазывающая жидкость образует слой гидросмазки на ступице 2 (фиг.3), что снижает закрутку потока перекачиваемой грунтовой смеси.

Истекая из сопел 7, смазывающая жидкость образует слои гидросмазки 8 на боковых поверхностях сегментов винтовых ребер 5 (фиг.4, 5, 6). Благодаря этому снижается трение между потоком перекачиваемой грунтовой смеси и боковыми поверхностями винтовых ребер 5, что снижает закрутку потока, повышая тем самым производительность грунтозаборного устройства по грунту, а также коэффициент полезного действия устройства.

При выполнении сегментов 5 одинаковой толщины а (фиг.4) необходимо устанавливать сопла 7 толщиной b>а, чтобы сформировать на боковых поверхностях последующих по ходу течения потока грунтовой смеси сегментов смазывающие слои. Это может привести к дополнительному перемешиванию смазывающей жидкости и перекачиваемой грунтовой смеси, что снизит эффект гидросмазки. Если каждый последующий по ходу течения потока грунтовой смеси сегмент винтового ребра 5 выполнить меньшей толщины с, чем предыдущий (фиг.5): с<а, то на боковых поверхностях последующих сегментов сформируются смазывающие слои без дополнительного перемешивания смазывающей жидкости с перекачиваемой грунтовой смесью. Это дополнительно уменьшит трение на боковых поверхностях сегментов, снизит закрутку потока и повысит производительность устройства.

Сопла 7 могут быть снабжены щелевыми прорезями 10 (фиг.4, 5) при перекачивании вязкопластичной грунтовой смеси без комковых включений (например, сапропель). В этом случае формируется сплошной однородный смазывающий слой между гомогенной вязкопластичной с низкой текучестью транспортируемой жидкостью (грунтовой смесью) и боковыми поверхностями сегментов винтовых ребер 5, что снижает трение между ними и закрутку перекачиваемого потока.

Сопла 7 могут быть снабжены отверстиями 11 (фиг.6) при перекачивании грунтовой смеси с комковыми включениями (например, глинистый грунт). В этом случае отдельные струи смазывающей жидкости, истекающие из отверстий 11, не только образуют слой гидросмазки на боковых поверхностях сегментов винтовых ребер 5, но и осуществляют разрушение комковых включений грунта в грунтовой смеси, обеспечивая ее однородность и гомогенность, что также снижает закрутку потока и потери энергии на трение.

При использовании в качестве смазывающей жидкости раствора коагулянта или флокулянта, подаваемого от нагнетателя 17, при перемешивании смазывающей жидкости и перекачиваемой грунтовой смеси обеспечивается увеличение толщины смазывающего слоя благодаря разделению в перекачиваемой грунтовой смеси дисперсной фазы и дисперсионной среды (при перекачивании сапропеля естественной влажности), что снижает закрутку потока и увеличивает производительность устройства.

Изобретение относится к гидромеханизации добычи сапропеля, глины, разработки илистых грунтов. Технический результат - повышение производительности грунтозаборного устройства. Грунтозаборное устройство земснаряда включает в себя осевой грунтовой насос со шнековым рабочим органом, снабженным щелевыми соплами, установленными на его ступице между винтовыми ребрами и соединенными с коллектором смазывающей среды. Винтовые ребра выполнены в виде отдельных сегментов, между которыми установлены дополнительные сопла с возможностью создания слоя смазывающей жидкости на боковых поверхностях сегментов, соединенные с коллектором смазывающей жидкости. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Грунтозаборное устройство земснаряда, включающее осевой насос с шнековым рабочим органом, снабженным щелевыми соплами, установленными на его ступице между винтовыми ребрами и соединенными с коллектором смазывающей среды, отличающееся тем, что винтовые ребра выполнены в виде отдельных сегментов, между которыми установлены дополнительные сопла с возможностью создания слоя смазывающей жидкости на боковых поверхностях сегментов, соединенные с коллектором смазывающей среды.

2. Грунтозаборное устройство земснаряда по п.1, отличающееся тем, что каждый последующий по ходу течения потока грунтовой смеси сегмент винтового ребра выполнен меньшей толщины, чем предыдущий.

3. Грунтозаборное устройство земснаряда по п.1, отличающееся тем, что дополнительные сопла выполнены в виде элементов с цилиндрическими каналами, установленными радиально ступице и снабженными щелевыми прорезями, направленными по боковым поверхностям сегментов.

4. Грунтозаборное устройство земснаряда по п.1, отличающееся тем, что дополнительные сопла выполнены в виде цилиндрических элементов с отверстиями, направленными по боковым поверхностям сегментов.

5. Грунтозаборное устройство земснаряда по п.1, отличающееся тем, что в качестве смазывающей среды используется раствор коагулянта или флокулянта.