Грунтозаборное устройство земснаряда

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗОВРЕТЕ Н ИЯ

К -АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ()872663 (6I) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.09.79 (21) 2817750/29-03 (51) М. Кл. с присоединением заявки №вЂ”

Е 02 F 3/92

ГееударетееннЬ!й комитет (23) Приоритет— (53) УДК 621 879.45 (088.8) пе делам нэебретеннй н етнрмтий

Опубликовано 15.10.81, Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 25.10.81 (72) Автор изобретения

Г, И. Соболев (7I ) Заявитель (54) ГРУНТОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО ЗЕМСНАРЯДА

Изобретение относится к землесосным снарядам для добычи нерудных. материалов из подводных забоев.

Известны грунтозаборные устройства землесосного снаряда, включающие всасывающий наконечник,с эжекторной головкой и диффузором, водоподводящий коллектор с пространственной решеткой, эжектирующие и разрыхляющие насадки (1).

Недостатками известных грунтозаборных устройств являются низкие интенсивность дезинтеграции глинистых включений и эффективность забора грунта. Низкая эффективность дезинтеграции глинистых включений при разработке подводных забоев не позволяет получать качественные нерудные материалы и вырывает необходимость в устройстве специальных сооружений для полной дезинтеграции указанных смесей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является грунтозаборное устройство земснаряда, включающее водозаборный трубопровод, кольцевой .коллектор, смесительную камеру, рыхлительные и эжектирующие насадки с коничесКим входом и цилиндрической частью (2).

Однако данное устройство не позволяет создать для разрыхл ения, дезинтеграции глинистых включений и эжектирования материала пульсирующих суперкавитирующих. и взаимно соударяющихся струй, обеспечивающих интенсивную дезинтеграцию глинистых включений в материале и его эффективный забор из забоя.

Цель изобретения — интенсификация разрушения глинистых включений в разрабатываемом забое путем воздействия на них кавитирующих пульсирующих и взаимоударяющихся струй.

Поставленная цель достигается тем, что в грунтозаборном устройстве земснаряда, включающем водоподводящий трубопровод, кольцевой коллектор, смесительную камеру, IS рыхлительные и эжектирующие насадки с коническим входом и цилиндрической частью, рыхлительиые насадки выполнены с углом конусности 45 — 60, при этом отношение длины цилиндрической части к ее диаметру находится в пределах 0,25 — 1,0.

С- целью повышения интенсивности пульсации струй, эжектирующие насадки имеют конусный выход, при этом отношение ее длины к диаметру цилиндрической части микроударов, образующихся при схлопывании многочисленных кавитационных пузырьков с ультразвуковой частотой. Пульсирующая суперкавитирующая струя обладает поршневым эффектом, что увеличивает ее транспортирующие свойства и позволяет подавать во всасывающее отверстие устройства пульпу с высоким содержанием материала.

Выполнение эжектирующей насадки с

10 коническим. выходом длиной 0,75 — 1,5 диаметра ее цилиндрической части и углом конусности 15 — 25 обеспечивает увеличение размеров образующихся суперкаверн, а следовательно, повышает интенсивность пульсаций и поршневой эффект эжектирую1s щей струи.

Расположение продольных осей двух рыхлительных насадок под углом 45-5 к р,+ о вертикальной и горизонтальной диаметральным плоскостям устройства и их пересечение в одной точке обеспечивает взаимное

20 соударение рыхлительных струи под углом

80 — 100, в результате чего происходит интенсивная дезинтеграция глинистых включений в материале, перемещаемым струями при взаимном соударении его частиц и под

25 действием схлопывающихся в зоне соударения струй.кавитационных пузырьков. Кроме этого, соударение рыхлительных струй под углом 80 — 100 образует общую кумулятивную струю, направленную по оси и в сторону всасывающего отверстия устройства, что обеспечивает принудительное перемещение материала в зону всасывания и значительно повышает эффективность его забора из забоя. Расположение точки пересечения рыхл ительных струй в вертикальной диаметральной плоскости устройства на расстоянии от выходного торца эжектирующей насадки 1,6+ 0,3 и ниже ее оси 1,4 -0,3 диаметра смесительной камеры обеспечивает эффективное рыхление материала и насыщение им рыхлительных

40 и общей кумулятивной струй,а также принудительное перемещение материала в зону всасываник устройства.

На фиг. 1 изображено грунтозаборное устройство, вид сверху; на фиг. - — разрез

А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид Б на фиг. 2; на фиг. 4 — профиль рыхлительного насадка; на фиг. 5 — профиль эжектирующего насадка.

872663 находится в пределах 0,75 — 1,5, а угол конусности составляет 15 — 25 .

Продольные оси рыхлительных насадок расположены под углом 40 — 50 к горизонтальной плоскости устройства и пересекаются в одной точке, расположенной в вертикальной диаметральной плоскости устройства и ниже оси смесительной,камеры, при этом отношение расстояния от выходного торца эжектирующей насадки до плоскости к диаметру смесительной камеры находится в пределах 1,3 — 1,9, а отношение расстояния от точки пересечения до оси смесительной камеры к ее диаметру

1,1 — 1,7.

При выполнении устройства с указанными параметрами и техническими усовершенствованиями создаются суперкавитирующие и взаимносоударяющие струи.

Конический вход в насадку с углом конусности 45 — 60 обеспечивает, при минимальных гидравлических потерях в нем, направление движущихся частиц жидкости под углом 22,5 — 30 к оси насадки, их отрыв от струй кромки перехода к цилиндрической части и резко криволинейную траекторию движения частиц в цилиндрической части с образованием в ней зоны пониженного давления, в которой жидкость переходит в парообразное состояние, создавая кавитационную каверну. Эта каверна растет до величин, несколько большей длины цилиндрической части насадки, выходит за ее пределы, в результате чего в нее из окру-, жающей среды втекает с большой скоростью поток жидкости, который ударяет в переднюю часть каверны и отрывает ее от поверхности насадки. Сразу начинает расти новая каверна, а оторвавшаяся часть каверны сносится по потоку струи и захлопывается вдали от насадки, не касаясь ее поверхности (такие струи называются суперкавктирующими) .

Процесс отрыва и захлопывания суперкаверны происходит сгрого периодически с частотой от нескольких десятков до нескольких сотен герц и зависит, главным образом, от расхода воды через насадку и ее геометрических параметров. Цилиндрическая часть насадки при длине 0,25 — 1,0 ее диаметра обеспечивает создание в ней зоны пониженного давления, кавитационной каверны, втекание в каверну с большой скоростью потока жидкости с выходного торца насадки. отрыв и с-.ос по течению каверны максимальной длины и образование новых каверн.

Отрыв и захлопывание суперкаверны создают пульсацию в струе и окружающей среде, генерируют мощные ударные волны, которые интенсивно разрыхляют материал и диспергируют глинистые включения. Интенсивность диспергирования глинистых включений в материале резко увеличивается от воздействия . на них гидравлических

Устройство содержит водоподводящий трубопровод 1, присоединенный к кольцевому коллектору 2, к торцовой стенке которого присоединены труба 3 с эжектирующим насадком 4 и труба 5 с рыхлительными насадками 6. Продольная ось эжектирующего насадка 4 расположена соосно с конфузором 7, смесительной камерой 8, диффузором 9 и всасывающей трубой 10. Продольные оси рыхлительных насадок расположены под углом 45+-5 к вертикальной

Формула изобретения

1О

5 и горизонтальной диаметральным плоскостям устройства и пересекаются в одной точ, ке, расположенной в вертикальной диаметральной плоскости устройства на расстоянии от выходного торца эжектирующей насадки 1,6+-0,3 и ниже ее продолььной оси

1, 4+-0,3 диаметра смесительной камеры.

Выходные торцы рыхлительных насадок размещены на расстоянии 1+- 0,2 от выходного торца эжектирующей насадки.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

По водоподводящему трубопроводу 1 от насоса подводят рабочую воду в кольцевой коллектор 2, из которого ее одновременно подают по трубе 3 в эжектирующую насадку 4, а по трубам 5 — в рыхлительные насадки 6. Вытекающая из эжектирующей насадки 4 суперкавитирующая пульсирующая струя насыщается материалом и увлекает его совместно с водой из окружающей среды и в виде пульпы, под действием поршневого эффекта, подает в конфузор 7, смесительную камеру 8, диффузор 9 и всасывающий трубопровод 10 устройства, при этом происходит разрыхление, разрушение материала в забое и дезинтеграция глинистых включений под действием ударных волн, генерируемых пульсирующей струей, а также дезинтеграция включений гидравлическими микроударами, образующимися при схлопывании многочисленных кавитационных пузырьков. Вытекающие из рыхлительных насадок 6 супер кавитирующие пульсирующие струи разрыхляют материал в эабое, насыщаются им, взаимно непрерывно соударяются, в результате чего происходит их гидродинамическое торможение, образование общей кумулятивной струи, направленной в сторону всасывающего отверстия устройства, что обеспечивает принудительное перемещение материала, в зону всасывания и значительно повышает эффективность его забора из забоя. При соударении струй происходит интенсивная дезинтеграция глинистых включений вследствие взаимного соударения частиц материала и под действием схлопывающихся в зоне соударения кавитационных пузырьков.

Использование изобретения позволяет повысить качество добываемых нерудных материалов способом гидромеханизации за счет повышения интенсивности дезинте872663 грации глинистых включений на 350/р непосредственно в разрабатываемом забое, ликвидировать затраты на устройство специальных сооружений для дезинтеграции глинистых включений, повысить эффективность забора материала из забоя на 40 /О, что обеспечивает снижение расхода электроэнергии при добыче и обогащении материала на 150/д.

1. Грунтозаборное устройство земснаряда, включающее водоподводящий трубопровод, кольцевой коллектор, смесительную камеру, рыхлительные и эжекторные насадки с коническим входом и цилиндрической частью, отличающееся тем, что, с целью интенсификации разрушения глинистых включений в разрабатываемом забое путем воздействия на них кавитирующих и соударяющих струй, рыхлительные насадки

20 выполнены с углом конусности 45 — 60, при этом отношение длины цилиндрической части к ее диаметру находится в пределах

0,25 — 1,0.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения интенсивности пульсации струи,. эжектирующие насадки имеют конусный выход, при этом отношение длины к диаметру цилиндрической части находится в пределах 0,75 — 1,5, а угол конусности составляет 15 — 25 . зо 3. Устройство по п. 1 и 2, отличающееся тем, что продольные оси рыхлительных насадок расположены под углом 40 — 50 к горизонтальной плоскости устройства и пересекаются в одной точке, расположенной в вертикальной диаметральной плоскости устройства, при этом отношение расстояния от выходного торца эжектирующей насадки до плоскости к диаметру смесительной камеры находится в пределах 1,3—

1,9, а отношение расстояния от точки пересечения до оси смесительной камеры к ее диаметру 1,1 — 1,7, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Биткин Т. В. и др. Гидромеханизация на транспортном строительстве. М., «Транс45 порт», 1970, с. 70 — 72.

2. Авторское свидетельство СССР

М 422827, кл. Е 02 F 3/92, 1974.

872663

Составитель Г. Мареев

Редактор В. Романенко Техред А. Бойкас Корректо р Г. Наза рова

Заказ 8964/46 Тираж 696 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, r. УЖгород, ул. Проектная, 4