Грунтозаборное устройство земснаряда Советский патент 1983 года по МПК E02F3/88 

1 Изобретение относится к землеройно-транспортной технике, разрабатывающей органические, органо-минеральные и др. грунты землесосным способом,т.е.. земснарядами, а именно к конструкциям .сменных грунтозаборных устройств, навешиваемых на земснаряд. Известно грунтозаборное устройство, содержащее закрытую плужную полую фрезу с тыльным кольцом, внутри которой соосно с ней расположен шнековый питатель с возможностью встречного фр зе вращения, и всасывающую трубу, гер метично соединенную с грунтонасосом земснаряда. Причем лопасти шнекового питателя имеют подъем в сторону всасы вающего наконечника, а наружный диаметр их значительно меньше диаметра полости фрезы. Устье всасывающей труб смещено вниз по отношению фрезы и ее условный диаметр более чем в три раза меньше диаметра тыльной части фрезы. Устье приварено к фланцу, нару ный диаметр которого равен диаметру фрезы. Разрыхленный отвалами фрезы pyнт подается в полость фрезы к валу шнекового питателя, подхватывается лопастями шнекового питателя и транспортируется к устью всасывающего наконечника Cl 3Недостатком такого устройства явля ется наличие просора грунта, поскольку лопасти фрезы и шнекового питателя полностью открыты с внешней стороны и смежные лопасти фрезы установлены с таким зазором, что Проекции их смеж ных витков на плоскость, проходящую через ось вращения, не перекрывают друг друга. Кроме того, лопасть шнеко вого питателя максимального диаметра перекрывает устье всасывающей трубы, а следовательно, перекрывает и зону активного всасывания, создаваемую грунтонасосом. Шнековый питатель не имеет кожуха или имитирующих кожух элементов фрезы, обеспечивающих осевое перемещение частиц грунта с водой пульпы). Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для разработки торфяных и илистых грунтов в неосушенном состоянии, включающее полую многозаходную фрезу с поворотным экраном, внутри которой соосно расположена заборная часть транс портирующего шнека, выполненного сту пенчатым и установленным с возможностью встречного фрезе вращения., и вса83сывающую трубу. Грунт, отделяемый лопастями фрезы от массива, перемещается по их поверхности во .всасывающую трубу. Внутри всасывающей трубы грунт, подаваемый фрезой, разжижается водой, несущей частицы грунта,засасываемой заборной частью шнека, и в виде пульпы поступает во всасывающую трубу { 2. Недостатки устройства заключаются в низкой производительности за счет просора грунта и недостаточной концентрации сухого вещества в пульпе т.е. обводненности пульпы, поскольку смежные витки лопастей фрезы установлены таким образом, что между их проекциями на плоскость, проходящую через ось вращения фрезы, имеются, зазоры. Во время работы пульпа засасывается заборной частью шнеКа и частично выбрасывается центробежным полем, создаваемым при вращении шнека, сквозь лопасти фрезы с частью грунта, транспортируемого фрезой. Кроме того, заборная часть.шнека соизмерима с длиной фрезы. Вследствие такого выполнения конструкции зона активного всасывания, создаваемая заборной частью шнека, выходит за пределы зоны разрыхления, т.е. за пределы контура фрезы, а не используется энергия струй воды для смыва с лопастей фрезы нарезаемой стружки грунта, что снижает производительность земснаряда . . . Целью .13обретения является повышение эффективности разработки грунта, за счет снижения просора и увеличения концентрации грунта в пульпе. Поставленная цель достигается тем, что в грунтозаборном устройстве зем-, снаряда, включающем соосно установ- ; ленные всасывающую друбу, транспортирующий шнек с заборной частью и фрезу, состоящую из наклонно расположенных к оси вращения лопастей и имеющую поворотный экран, угол наклона смежных лопастей фрезы выбран таким, что проекции лопастей на плоскость, проходящую через ось вращения, касаются или перекрывают друг друга, при этом длина фрезы выполнена больше заборной части шнека. На фИг. 1 схематически изображено устройство, общий вид; на фиг.2вид А на фиг. 1; на фиг.. 3 - заборная часть транспортирующего шнека с фрезой. Устройство содержит полую фрезу 1, поворотный экран 2 фрезы 1, транс3 1 портирующий шнек 3 и всасывающую трубу , Полая фреза 1 состоит .из ло пастей 5, ступицы 6, переднего подшипника 7, ступицы 8, заднего подшипника 9, и через подшипники 7 и.9 опирается на ведущий ва/i 10 и всасывающую трубу Ч, Ступица 6 имеет ок на 11. Лопасти 5 фрезы выполнены с рабочими поверхностями, образованными линиями, наклонными к оси вращения, и проекции,смежных витков лопастей 5 на плоскость, проходящую через ось вращения, касаются или Пер крывают друг друга ( проекция первого витка,. проекция второго витка, фиг. 1). Транспортирующий шнек 3 состоит из витков двух диаметров, крепящихся к пустотелому валу 12 и образующих с ним заборную часть 13 и часть 14, расположенную во всасывающей тру бе tf. Заборная часть 13 шнека 3 выполнена короче длины фрезы 1 на длину зоны всасывания И . Всасывающая труба включает цилиндрическую часть 15 с балкой 16, являющейся опорой подшипника 7 ведущего вала 10, коническую часть 17 с подшипниковым узлом 18, служащим для опоры пустотелого вала 12. Черед полумуфты 19 и 20, крепящиеся на валах 10 и 12, крутящий момент передается на фрезу 1 и транспортирующий шнек 3. К конической части 17 прик| епленй1 кронштейны 21 с отверстиями 22, предназначенными для шарнирной подвески устройства на раЯе передвижного агрегата, обеспечивающего устройству однр из рабочих перемещений. ПоЛый вал 12 опирается на ведущий вал 10 через подшипники 23 и 2Ц. Устройство работает следующим образом. rpyHjo3a6opHoe устройство, навешиваемое на раму передвижного агрегата, например земснаряда, оСуществляет послойную разработ ку грунта, который лопастями 5 фрезы 1 отделяет ся от массива грунта и перемещается ими в осевом направлении в цилиндрическую часть 15 всасывающей трубы k, Причем фреза 1 ( фиг. 2) экранируется поворотным экраном 2 и массивом, что ограничивает попадание осветленной воды во всасывающую трубу 4. Вну ри цилиндрической части 15 всасывающей трубы k грунт, подаваемый фрезой 83 |1, разжижается водой, .несущей части|цы грунта, засасываемой заборной ча стью 13-шнека 3, и в виде пулъпы подается во всасывающую трубу 4. Кроме того, грунт с лопастей 5Фрезы 1, находящихся в зоне всасывания шнека 3, смывается струями воды, просасываемыми между этими лопастями забор ной частью 13 шнека 3 и с водой, засасываемой торцовой частью фрезы, перемещается заборной частью 13 к части И шнека. 3 и далее по всасывающе } трубе j подается к грунт она сосу, После снятия фрезой слоя грунта поворачивают на iSO экран 2, устройство путем поворота относительно оси отверстий 22 крсхнштейнов 21 заглубляют на толщину разрабатываемого слоя и за счет папильонажного перемещения устройства в другую .сторону осуществляют разработку последующего слоя грунта. Выполнение рабочих поверхностей лопастей 5 фрезы 1, образованных линиями, наклонными к оси вращения, с перекрытием проекций их смежных витков друг другом уменьшает выброс грунта с лопастей фрезы массами вода, разгоняемыми центробежным полем, создаваемым з1аборной частбю 13 шнека 3 за счет гашения энергии масс при соударении с грунтом, находящимся в межвитковом пространстве (при разработке связных грунтов) или при coyдарении с поверхностью лопастей 5 фрезы ( при разработке грунтов, находящихся в вязкотекучём состоянии). Выбросу грунта с лопастей фрезы гакже препятствуют противоположнозакручивающиеся однонаправленные в осевом направлении потоки грунта (по лопастям фрезы) и воды (по лопастям заборной части; 13 шнека 3), перемещаемых в сторону всасывающей трубы 4. Выполнение заборной части 13 шнека 3 меньше длины фрезы 1 на длину активной зоны всасывания, создаваемой этой частью, позволя.ет использовать энергию вод;)ных струй, т.е. энергию тяги заборной масти 13 для Ъмыва грунта с лопастей фрезы 1, находящихся в зоне, где нет витков заборной части 13 и транспортирования этого грунта -с водой к части Н транспортирующего шнека 3. Учитывая турбулентное движение двухкомпонентной среды (пульпы) в зоне работы фрезы, включая и ее внутреннюю полость, длину активной зоны всасывания можно определить, пользуясь известными расчетами. Известно, что для осевых насосов скорость всасывания перед входом в рабочее колесо определяется по фор муле (OP6-0,0«)VQM1, (-1) .Vc производи тельность шнекового насоса, об/мин частота вращения шнекового насоса, ,5-0,8 мм вод. ст.-напор, ра виваемый шнековым насосом} п 300-бОО . . - коэффициент быстроходностшнекового насоса. Подставив значения в формулу (l), получим Vgj,1,6 м/с. Длина активной зоны всасывания 83 где г 0,5 м - радиус цилиндрической части всасывающей труVg,c „, - 7 --ф- градиент всасывания. Учитывая, что ,6, для частиц торфа и сапропеля можно принять V 0,8. -Р Подставив значения в формулу (2) получим --° тЖ-° Таким образом, учитывая, что шаг между смежными витками фрезы макета составляет 275 мм, в зону всасывания укладывается около двух витков фрезы При работе земснарядов с известными отвальными или плужными фрезами на торфяных и илистых грунтах содержание сухого вещества в пульпе (весовая концентрация) не превышавт одного процента. При работе зем;снаряда, оснащенного макетом предлагаемого грунтозаборного устройства, содержание сухого вещества в пульпе в среднем составляет 3. Таким образом, применение предлагаемой конструкции грунтозаборного устройства позволяет повысить производительность земснаряда в три раза.

ГРУНТОЗАБОРНОБ УСТРОЙСТВО ЗЕМСНАРЯДА, включающее соосно установленные всасывающую трубу, транспортирующий шнек с заборной частью и фрезу, состоящую из наклоннорасположенных к оси вращения лопастей и имеющую поворотный экран, отличающееся тем, что , с целью повышения эффективности разработки грунта за счет снижения его просора и увеличения концентрации грунта в пульпе, угол наклона смежных лопастей фрезы выполнен таким, что проекции лопастей на плоскость, проходящую через ось вращения, касаются или перекрывают друг друга, при этом длина фрезьс выполнена больше заборной части шнека.

/J

фиг.з