Машина для производства земляных и горно-обогатительных работ, удаления грунта, пыли и т.п. Советский патент 1924 года по МПК E21C47/02 E21C25/68 E21C35/22 

На фиг. 1 чертежа изображен j разрез по a,b,c,d,e,f фиг. 2, на i фиг. 2 - план и разрез по а - р фиг. 1, на фиг. 3-вид спереди предлагаемой машины и разрез по i ABCD фиг. 2 и на фиг. 3, 4, 5, б и 7-видоизменения предлагаемой машины.

Предлагаемая машина состоит (фиг. 1, 2, У) из яш,ика полуци- ; линдрической или П-образной формы, не имеюш,его передней, задней и нижней стенок, т.-е. из опрокинутого лотка 1, при чем, однако, в специальных случаях работ (согласно дальнейшему изложению) присутствие боковых стенок также необязательно, и тогда получается лишь один верхний ш,ит (одинокий). Внутри лотка (или непосредственно под щитом, заменяюш,им его) протянуты параллельно друг другу несколько бесконечных канатов или лент 2, выходящих затем наружу и перекинутых через шкивы 3 ведущих осей 4, -которые приводятся

во вращение двигателями 5, 6. В точках своих перегибов канаты или ленты перекинуты через блоки или ролики 7; для поддержания же канатов или лент в надлежащем натяжении служат грузы 8 с подвижными блоками 9 или какое-либо иное натяжное приспособление.

Для производства работ лоток 1 ставится на землю так, чтобы боковые вертикальные его стенки пришли в плотное соприкосновение с землей; с этой целью боковые стенки, или устраиваются в нижней своей части заостренными, чтобы врезаться в грунт (фиг. 1, 2, 3,4,5, б), или же они снабжаются вдоль нижних своих ребер (фиг. 7) резиновыми прокладками 24; применение этого последнего средства может быть уместным в том случае, когда машина предназначается для работ по очистке твердых спланированных поверхностей; когда же она предназначается для работ по выемке земли, при наличии лишь

мелких неровностей ее поверхности, то более соответственным является применениеконструкции (фиг. 1-3,5, 6), у которой обе боковые стенки заострены, но имеют постоянную высоту. Когда же машиной приходится производить земляную работу в пределах косогоров, поперек линий наибольшего ската, тогда рекомендуется применять конструкцию боковых стенок, согласно фиг. 4, со следующими частями: 20-тяжелая жесткая часть боковой стенки, скрепленная наглухо с мягкой, например, кожаной лентой 21, которая противоположной своей стороной плотно прикреплена к верхней стенке лотка 1; 22-направляюш,ие ролики; 23- направляюш,ие штоки с упорами 23, ограничиваюш,ими движение стенки 20.

Когда боковые стенки опрокинутого лотка приведены в более или менее плотное соприкосновение с землей (или когда одинокий верхний щит лотка находится на достаточно малом расстоянии от поверхности земли), а канатам или лентам сообщено достаточно быстрое движение по направлению стрелок х, у, то, под влиянием трения, слой жидкости (воды или воздуха), расположенный под верхним щитом лотка, приходит в движение и размывает поверхность грунта, ограничивающего этот слой, удаляя продукты размыва по направлению х, за пределы лотка. Здесь, перед машиной, продукты размыва складываются, образуя скопление, которое может быть, затем, или оставлено на месте, или же перемещено далее вперед, или в сторону,-подобным же образом, т.-е, помощью размыва. Но возможно также и предупредить образование этого скопления наносов путем приспособления к машине (фиг. 7), к передней ее части (фиг. 7), особого патрубка 28, из которого затем грунт в смеси с жидкостью будет или удаляться по боковой трубе в сторону от разрабатываемой траншеи или же будет откладываться в особых ящиках 26 или шаландах, выгружаемых гделибо в стороне, по мере надобности (как в шаландовых землесосах, а также-пылесосах).

В тех случаях, когда, с точки зрения интересов земляных работ, не имеется препятствий к оставлению после разработки траншеи вдоль ее внешних кромок двух валиков продуктов размыва, конструкция машины может быть упрощена заменой опрокинутого лотка упомянутым выще одиноким щитом.

Так как ток жидкости усиливается с увеличением скорости движения лент, а вместе с тем возрастает также сила и скорость размыва грунта, то желаемая сила и скорость размыва,-соответствующие наличным свойствам грунта и среды (воды или воздуха),-достигаются путем изменения скорости вращения ведущих шкивов 3, но, кроме того, путем подбора скорости каждого из движущих среду канатов или лент можно придать размывающей струе то или иное строение и, сосредоточив максимальные скорости в определенной части лотка, получать здесь максимальные глубины размыва, а также, при неоднородном строении грунта, повыщенную размывающую силу.

С этой целью, в том случае, когда снаряд должен работать в однородных грунтах,-достаточно расположить бесконечные канаты или ленты 2 неравномерно, сблизив их в одной части поперечного разреза лотка и раздвинув на те или иные расстояния в других частях лотка. Затем, с той же целью, расположив канаты или ленты на однообразных взаимных расстояниях, можно поступить следующим образом: ведущий шкив 3, движущий ту ленту, под которой желают иметь максимальные глубины размыва, устраивают наибольшего диаметра, смежные с ним шкивы-меньшего диаметра, затем-еще меньшего диаметра и т. д., если же желают изменять местоположение максимума скорости в лотке по произволу, то для такого управления работой машины необходимо иметь

возможность регулировать скорость движения каждой из лент независимо от других, что порождает требование устройства при каждом из шкивов 3 (или при группе их) самостоятельного приспособления для вариации скорости, или же-требование установки для каждой ленты (или группы их) самостоятельного двигателя 5 и б (фиг. 1-3).

В некоторых случаях, наоборот, может оказаться полезным предоставление совершенно самостоятельной работы каждой ленте или каждой группе канатов 2; с этой целью могут устраиваться перегородки 20 (фиг. 4), параллельные боковым стенкам лотка 1.

Остальные конструктивные детали описываемой машины могут быть разнообразными, при чем самый способ производства работ машиной варьирует в зависимости от этих деталей. Описываемой машиной можно работать или вдоль траншеи, или поперек нее (лентами вдоль или поперек траншеи), и можно работать в этих двух случаях, перемещая машину или периодически, каждый раз на длину опрокинутого лотка, или жеперемеш,ая ее непрерывно вперед, при безостановочной работе лент и размываюш,ей струи. Кроме того, в конструктивном отношении, машина может быть приспособлена или для работы водою, или же для работы воздухом.

На фиг. 1-3 показана конструкция машины, годная для работы как вдоль, так и поперек траншеи, при периодическом, в течение работ, перемеш,ении машины, и наиболее удобная для работы водою при глубинах выемки грунта, не меньших, чем ныне практикуемые в работах землечерпательными машинами. В этом случае имеются две рамы: верхняя рама 10, поддерживаемая опорами 11, напр., одним или двумя суднами, и нижняя рама 12 с прикрепленным к ней опрокинутым лотком 1; рама 12 соединена с рамой 10 шарнирно, помош,ью тяг 13 и шарниром 14 так, что рамы

10, 12 и ноги или тяги 13 образуют параллелограм, в вершинах которого при всех возможных изменениях его вида остаются ленты 2, создаюш,ие размывающий ток жидкости. Лоток или щит 1 целесообразно уравновесить в воде, чтобы он в ней не плавал и не тонул. Изменение глубины выемки достигается качанием рамы 12 около верхних шарниров 14, как это показано пунктиром на фиг. 1. Для осуществления этих перемещений рамы 12, к ней прикреплен близ центра тяжести трос 16, противоположный конец которого может наматываться на барабан подемника 15, укрепленного на раме 10. Подобное же подемное приспособление, или же взамен него кнехты 15, со вторым тросом 16, должны быть устроены также и с противоположной стороны рамы 10, для предотвращения всплывания лотка 1, вместе с рамой 12, под влиянием повышения давления жидкости в лотке 1, при значительных скоростях движения канатов.

Для того, чтобы этой же машиной можно было работать безостановочным размывом с непрерывной подачей вперед, необходимо выполнить следующее: а) при продольной разработке траншеи-лоток 1 должен быть укреплен на раме 12 не параллельно проектному дну траншеи, а под некоторым к нему углом с вершиной, обращенной назад, и б) при поперечной разработке траншеи лоток или щит 1 должен иметь в поперечном разрезе ступенчатый вид.

Когда длина лотка или щита 1 значительна, тогда чувствительный провес канатов или лент 2 становится неизбежным, и может возникнуть потребность уменьшения этого провеса. С этой целью могут быть устроены под лентами и в пределах лотка поддерживающие ролики, которые будут, однако, стеснять живое сечение размывающей струи в рабочей ее части и вносить нежелательную неравномерность в работу размыва. Поэтому представляется более рациональным: 1) давать лотку 1 не прямолинейное очертание в продольном разрезе, а криволейное, по цепной линии, соответствующей данным канатам или лентам в покойном состоянии (при всех прочих наличных условиях), и 2) устанавливать необходимое число опорных роликов над лентами или канатами, к коим эти последние при своем движении и будут прижиматься. Деталь эта, примененная к случаю горизонтального лотка (фиг. 1-3), влечет за собою необходимость работать поперек траншеи (поперечный профиль которой будет в этом случае вогнутым); иначе нижняя ветвь лент не может быть использована достаточно полно. В применении же к наклонному лотку эта деталь конструкции приведена на фиг. 5, где 17-верхние, упомянутые выше, опорные ролики лент 2.

Таким образом, лоток 1 в продольном своем сечении может быть прямолинейным или криволинейным; другой случай непрямолинейной его формы, отличный от предыдущего, показан на фиг. б. Но, помимо того, лоток 1 может быть в продольном направлении составным и состоять из ряда отдельных шарнирно - скрепленных между собою прямолинейных или криволинейных звеньев-лотков. Пример этой конструктивной детали дан на фиг. I, 3 и 5, где звено лотка 1, расположенное вдоль передних тяг 13, может вращаться вокруг оси, пересекающей нижнюю часть лотка 1 в передней ее части. В поперечном же своем сечении лоток может быть криволинейным, ступенчатым и прямолинейным.

В целях возможно лучшего использования механической работы машины, в тех случаях, когда задняя ветвь бесконечных канатов или лент не является непосредственно рабочей, представляется целесообразным заключать эту ветвь в направляющий подводящий рукав или патрубок 28, замкнутый со всех сторон, но открытый сверху, где

вступает в него жидкость, и снизу, где он сопрягается с лотком 1 непосредственно (фиг. 7) или же помощью трубчатото отвода 28 (фиг. 5).

На фиг. б показана конструкция машины, предназначенной для поперечной разработки траншеи при периодическом перемещении машины, параллельно самому себе, и годная для работы как водою, так и воздухом. Рамы 10, 12 и тяги 13 скреплены здесь наглухо и образуют ферму 18 той или иной ширины. Лоток 1 с наглухо скрепленными звеньями охватывает три стороны фермы и имеет в продольном разрезе заданное очертание, приблизительно соответствующее проектному профилю разрабатываемой канавы. Опускание фермы с лотком до проектной глубины выемки производится помощью тяг 19 и какого-либо подемного приспособления (напр., крана), неподвижно укрепленного на вагонетке или судне. Двигатель 5 (напр., электрический) всего удобнее укреплять на самой ферме 18, хотя возможно помещать его и вне фермы, над нею, неподвижно, взяв длину ленты с запасом, равным двойной высоте проектного опускания фермы.

На фиг. 7 показана третья разновидность машины, сходная с конструкцией фиг. 1 -3, но приспособленная для работы воздухом и годная для очистки улиц, полов и т. п. твердых и ровных поверхностей. Здесь лоток 1 состоит из одного лишь нижнего прямолинейного звена, сопряженного в задней своей части с направляющим подводящим патрубком 28, а в передней - с отводящим патрубком 128. Нижние грани боковых стенок лотка снабжены здесь не заострениями в виде лезвий, а резиновой прокладкой 24; подобные же прокладки укреплены и на нижних концах внешних стенок патрубков 28 и 28, наглухо скрепленных с боковыми стенками лотка в передней и задней частях этого последнего. В угловых частях патрубков

28 и 28 имеются жесткие щитки 25, смягчающие удар жидкости на повороте. В верхней части патрубка 28 имеется, кроме того, мягкий, напр., кожаный щиток 29, устраняющий излишнюю утечку пыльного воздуха из патрубка. Верхнее дно патрубка заделано, но в передней и боковой его стенке имеется широкое отверстие 27 с насадкой, ведущей в семный мусорный ящик 26 с раздвижным днищем. Внутри мусорный ящик снабжен рядом переборок, ускоряющих выпадение на дно его твердых частиц, увлеченных из-под лотка током воздуха, а в верхней его части устроено снабженное сеткой отверстие 30 для выхода очищенного воздуха. Для удобства перемещения машина может быть снабжена, наподобие тачки, колесами и ручками, не показанными на чертеже.

Ленты 2, создающие размывающий ток жидкости, обладают значительной поверхностью трения и потому заслуживают предпочтения перед канатами во всех случаях, когда имеется в виду разработка однородного грунта; при смешанном же грунте, канаты, особенно же проволочные, имеют некоторое преимущество в том, что они не подвержены столь быстрому износу от случайных соприкосновений с поверхностью размыва. В качестве лент рекомендуется употреблять прочную пеньковую ткань, например брезент, хотя возможно также пользоваться для этой цели и металлическою тканью, например, проволочной сеткой панцырного плетения.

Описанные разновидности конструкции машины для работы водою допускают возможность производства удаления грунта с весьма значительных глубин, не уступающих глубинам производства работ морскими землесосами. Однако, для случая больших глубин, возможно использование еще одной простой разновидности машины, не показанной на чертеже и сводящейся к установке ведущих шкивов 3

вместе с двигателями 5, 6 (удобнее всего электромоторами), а также и натяжных приспособлений, под водой непосредственно на фермах размывного щита или лотка 1, при чем двигатели должны помещаться в воздушных ящиках того или иного устройства.

Для наблюдения за ходом работ машины рекомендуется снабжать ее некоторыми контрольными устройствами, как-то: указателем возвышения размывного щита над поверхностью размыва, указателями гидростатического и гидродинамического давления воды под щитом, указателем степени насыщения размывающей струи продуктами размыва и т. п.

Предлагаемая машина может применяться для горно-обогатительных работ, т.-е. для отделения пород более тяжеловесных от пород более легковесных путем промывки их смеси рыхлой или слабо сцементированной. Процесс обогащения может при этом легко регулироваться как варьированием скорости движения гибких элементов 2, так и подбором возвышения верхнего щита 1 над уровнем размываемой поверхности грунта. В том случае, когда промежуточных переборок 21 не существует, а гибкими элементами 2 служат канаты (что наиболее целесообразно в данном случае применения машины), результатом осуществления рассматриваемой промывки смеси является образование в районе действия машины двух, вполне определенных, областей обогащения, где сосредоточивается тяжелая порода в отмытом состоянии. Одна из этих областей располагается всегда в нижней, напорной части холма отложений продуктов произведенного смыва грунта, у его подошвы, т.-е. вне места рабочего положения щита 1, и образует поперечное к рабочим частям канатов 2 скопление тяжелой породы; вторая же область обогащения располагается всегда под местом рабочего положения щита 1 и, при числе т шнуров.

состоит из (от-1) продольных валиков отмытой тяжелой породы, расположенных между рабочими положениями шнуров 2 и параллельных им. Обогатительное действие машины является результатом разницы в уд. весе смываемых частиц грунта и связано для первой области обогаш,ения с явлением более значительной скорости осаждения тяжелой породы, чем легкой в районах замедления скорости перемещаюш,ей грунт среды, а для второй области-с явлением уклонения взвешенных наносов в сторону ближайшего максимума скорости, т.-е. к шнуру 2, а влекомых в то же время наносов в сторону ближайшего минимума скорости среды, т.-е. к линии, деляш,ей расстояние между смежными шнурами пополам (полагая, что эти шнуры движутся с одинаковой скоростью).

Предмет патента.

1.Машина для производства замляных и горно-обогатительных работ, удаления грунта, пыли и т. п.. характеризующаяся применением приводимых в быстрое движение бесконечных канатов или лент 2 (фиг. 1-3), направляемых блоками или роликами 7 и внизу проходяш,их внутри лотка 1, боковыми стенками вдавливаемого в удаляемый грунт и подвешенного к переставной или подвижной раме 10 посредством рамы 12 и шарнирных тяг или ног 13, удерживаемых в требуемом положении тросами 16, 16.

2.Видоизменение охарактеризованной в п. 1 машины, отличающееся применением взамен лотка

1-щита.

3.Видоизменение охарактеризованной в п. 1 машины, отличающееся (фиг. 4) применением в лотке

1 промежуточных продольных перегородок 20.

4.Видоизменение охарактеризованной в п. 1 машины, отличающееся (фиг. 4) применением подвижных в вертикальном направлении боковых или промежуточных, направляемых роликами 22, стенок 20, располагаемых в ящиках и соединяемых посредством гибких, непроницаемых лент 21 с верхнею стенкою лотка 1, причем ход стенок 20 ограничивается упорами 23, закрепленными на штоках 23 стенок 20.

5.Видоизменение охарактеризованной в п. 1 машины, отличающееся (фиг. 1 и 5, б) тем, что лоток 1 делается составным-из ряда отдельных, шарнирно скрепленных между собою, прямолинейных или криволинейных звеньев, снабженных направляющими блоками или роликами 7 или 77.

6.Видоизменение охарактеризованных в п.п. 1 и 5 машин, отличающееся (фиг. 5) применением боковых, подводящих жидкость или воздух, рукавов или патрубков 28, открытых сверху и снизу и шарнирно сопрягаемых с лотком 1 непосредственно или при помощи трубчатого отвода.

7.Видоизменение охарактеризованных в п.п. 1 и 5, б машин, могущее служить в качестве пылесоса, отличающееся (фиг. 7) тем, что направляющая бесконечные канаты или ленты 2 рама 18 образует собою жесткую ферму, снабженную по бокам, сообщающимися с нижним лотком 1, патрубками 28, 28, из коих патрубок 28 закрытсверху и имеет боковую насадку 27, открывающуюся в семный, мусорный ящик 26, снабженный внутри рядом переборок и имеющий вверху отверстие 30, перекрываемое сеткой, при чем патрубок 28 снабжается кожаным или из иного материала, уплотняющим щитком 29, а лоток 1 - уплотняющими, резиновыми прокладками 24.