Грунтозаборное устройство земснаряда

Изобретение относится к грунтозаборным устройствам и может быть использовано для разработки морских и речных донных отложений. Грунтозаборное устройство земснаряда содержит всасывающий наконечник с защитной решеткой и насадками, трубопроводы для подвода, по крайней мере, воды. Грунтозаборное устройство снабжено установленной на нем с возможностью контакта с грунтом качающейся рамой, имеющей в нижней части ряд полуцилиндрических всасывающих каналов, неравномерно распределенных по всему периметру рамы. Крайние ребра защитной решетки выполнены полыми с каналами для подвода воды или воздуха и воды, центральные ребра выполнены цельными, смонтированы наклонно к продольной оси защитной решетки и имеют зубья для рыхления донных отложений. Насадки для подвода воды установлены в нижней части ребер с возможностью подвода к ним воздуха. Насадки для подвода воды выполнены радиально-щелевыми. Зубья смещены в горизонтальной плоскости друг относительно друга и развернуты в противоположные стороны. Насадки для подвода воды в нижней части ребер защитной решетки выполнены соосно с ребрами. Насадки для подвода воды выполнены наклонно к осям ребер защитной решетки. Повышается эффективность процесса пульпоприготовления, грунтозабора и всасывания. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к грунтозаборным устройствам и может быть использовано для разработки морских и речных донных отложений, выполнения дноуглубительных работ, а также добычи строительных материалов.

Известны устройства для разработки донных отложений в виде волочащегося грунтозаборника, включающие неподвижную переднюю и подвижную заднюю части и решетку с насадками [1] или разрыхляющими ножами [2] в зоне всасывания.

Недостатками таких устройств является то, что, прежде всего, движение по дну осуществляется только в одном направлении, а также что потери полезного ископаемого при выемке достаточно велики вследствие плохой ориентировки грунтозаборного устройства по дну. Глубина добычи не превышает 30-40 метров.

Наиболее близким к предложенному является грунтозаборное устройство, включающее всасывающий наконечник и общий подводящий водовод с насадками, которые размещены по горизонтальной оси и делят наконечник на две отдельные всасывающие секции [3].

Недостатком данного устройства является сложность равномерного контакта плоскости всасывания наконечника рельефа дна, что приводит к значительному снижению плотности образуемой гидросмеси.

Техническая задача заключается в повышении эффективности процесса пульпоприготовления, грунтозабора и всасывания при создании интенсивного процесса гидровзвешивания донных отложений и создании оптимальных скоростей всасывания по всему периметру грунтозаборника путем механического рыхления зубьями и напорного гидровзвешивания напорными струями жидкости и воздуха.

Указанная техническая задача достигается тем, что известное грунтозаборное устройство земснаряда, содержащее всасывающий наконечник с защитной решеткой и насадками, трубопроводы для подвода, по крайней мере, воды, снабжено установленной на нем с возможностью контакта с грунтом качающейся рамой, имеющей в нижней части ряд полуцилиндрических всасывающих каналов, неравномерно распределенных по всему периметру рамы, при этом крайние ребра защитной решетки выполнены полыми с каналами для подвода воды или воздуха и воды, центральные ребра выполнены цельными и смонтированы наклонно к продольной оси защитной решетки и имеют зубья для рыхления донных отложений, причем насадки для подвода воды установлены в нижней части ребер с возможностью подвода к ним воздуха.

При этом насадки для подвода воды выполнены радиально-щелевыми.

Кроме того, зубья смещены в горизонтальной плоскости друг относительно друга и развернуты в противоположные стороны.

Насадки для подвода воды в нижней части ребер защитной решетки выполнены соосно с ребрами.

Насадки для подвода воды выполнены наклонно к осям ребер защитной решетки.

На фиг.1 изображено предлагаемое грунтозаборное устройство, вид сбоку; на фиг.2 – то же устройство, вид снизу; на фиг.3 – то же устройство, вид спереди; на фиг.4 - разрез по линии С-С полого ребра защитной решетки с наклонно установленной насадкой; на фиг.5 – разрез по линии С₁-С₁ полого ребра защитной решетки с наклонно установленной насадкой, вид сбоку; на фиг.6 – разрез по линии D-D полого ребра с вертикально установленной насадкой; на фиг. 7- разрез по линии D₁-D₁ разрез полого ребра с вертикально установленной насадкой, вид сбоку.

Грунтозаборное устройство содержит всасывающий наконечник 1 с защитной решеткой 2, с четырьмя крайними полыми 3,4,5,6 и тремя центральными цельными 7,8,9 ребрами, трубопровод 10 и патрубки 11,12,13,14 для подвода воды, трубопровод 15 и распределитель 16 для подвода воздуха к насадкам 17,18,19,20 для гидрорыхления донных отложений. Два крайних цельных ребра 7 и 9 смонтированы наклонно и имеют по одному зубу 21 и 22, выходящему за пределы плоскости всасывания и предназначенному для опережающего (врубового) механического рыхления донных отложений. Контактирующая с грунтом качающаяся рама 23 смонтирована на оси вращения 24 у торцов всасывающего наконечника и имеет по периметру нижней кромки 25 ряд полуцилиндрических всасывающих каналов 26, неравномерно распределенных и загущенных к середине осевого всасывающего потока.

Насадки для подвода воды могут быть выполнены с радиально-щелевым зазором 27 и смонтированы в нижней части полых ребер либо наклонно, либо соосно. Полое ребро имеет канал для воды 28 и воздуха 29.

Устройство работает следующим образом.

При использовании грунтозаборного устройства в земснарядах эрлифтного типа перед началом работы включаются насос и компрессор (не показаны). По трубопроводу 10 и далее по патрубкам 11, 12, 13,14 вода под напором подается в крайние полые ребра 3,4,5,6 защитной решетки 2, а затем через водяной канал 28 - к насадкам 17,18,19,20. Одновременно сжатый воздух по трубопроводу 15 и распределителю 16 подается через воздушный канал 29 в полые ребра 3,4,5,6 в щелевое кольцевое отверстие 27 вокруг насадок 17,18,19,20. Затем грунтозаборное устройство эрлифта опускается на заданную глубину.

В процессе работы грунтозаборное устройство 1 совершает возвратно-поступательные перемещения по дну, при этом качающаяся рама 23 за счет свободного изменения угла наклона при поворотах вокруг оси вращения 24 имеет полный контакт с всасываемыми донными отложениями по всему периметру.

Такой контакт с рельефом дна препятствует прорыву чистой воды к оси всасывания наконечника 1. Вода со значительной скоростью поступает в полость всасывания через полуцилиндрические каналы 26, расположенные по периметру нижней кромки 25 контактирующей с грунтом качающейся рамы 23, что создает местное контурное разжижение донных отложений и постоянное заглубление всасывающего наконечника 1 в горную массу. Внутри под контактирующей с грунтом качающейся рамой 23 происходит опережающее начальное механическое врубообразование с помощью зубьев 21 и 22, смонтированных на наклонных цельных ребрах 7 и 9 и выходящих за контуры контактирующей с грунтом качающейся рамы 23. Радиально-щелевые соосные насадки 18 и 20 псевдоожижают донные отложения, что позволяет интенсивно взвешивать и направлять разжиженную трехфазную смесь (вода - воздух - твердое) к центральной части всасывающего наконечника 1 с помощью газожидкостных струй наклонных насадок 17 и 19. Под качающейся рамой 23 трехфазная смесь дегазируется и отделившаяся воздушная фаза создает в центральной части дополнительный градиент давления, что частично или полностью (в зависимости от расхода подаваемого в радиально-щелевую насадку воздуха) обеспечивает работу эрлифта. При этом оставшаяся разжиженная двухфазная смесь (вода - твердое) интенсивно всасывается наконечником 1.

При использовании грунтозаборного устройства в земснарядах грунтонасосного типа порядок работы не изменяется. Однако в конструкции устройства будет отсутствовать трубопровод 15 и распределитель 16 для подачи сжатого воздуха к полым ребрам 3,4,5,6 и щелевое кольцевое отверстие 27 вокруг насадок 17,18,19,20. Соответственно не будет осуществляться подача сжатого воздуха, а грунтозаборное устройство будет работать только с использованием воды, подаваемой под напором.

Предложенное грунтозаборное устройство возможно использовать при добыче полезных ископаемых, сложенных породами различного гранулометрического состава, как разрыхленных, так и переуплотненных, в шельфовой зоне морей и океанов, в подводной части водоемов различного типа.

1. Авторское свидетельство СССР №375353, Е 02F 3/88, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР №990980, Е 02F 3/88, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР №1208145, Е 02F 3/88, 1986.

1. Грунтозаборное устройство земснаряда, содержащее всасывающий наконечник с защитной решеткой и насадками, трубопроводы для подвода, по крайней мере, воды, отличающееся тем, что грунтозаборное устройство снабжено установленной на нем с возможностью контакта с грунтом качающейся рамой, имеющей в нижней части ряд полуцилиндрических всасывающих каналов, неравномерно распределенных по всему периметру рамы, при этом крайние ребра защитной решетки выполнены полыми с каналами для подвода воды или воздуха и воды, центральные ребра выполнены цельными, смонтированы наклонно к продольной оси защитной решетки и имеют зубья для рыхления донных отложений, причем насадки для подвода воды установлены в нижней части ребер с возможностью подвода к ним воздуха.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насадки для подвода воды выполнены радиально-щелевыми.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зубья смещены в горизонтальной плоскости относительно друг друга и развернуты в противоположные стороны.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насадки для подвода воды в нижней части ребер защитной решетки выполнены соосно с ребрами.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насадки для подвода воды выполнены наклонно к осям ребер защитной решетки.