Ґрунтозабірний пристрій земснаряду
Власники патенту UA 2249654:
Винахід відноситься до ґрунтозабірних пристроїв і може бути використане для розробки морських та річкових донних відкладень. Грунтозабірний пристрій земснаряду містить всмоктуючий наконечник із захисними ґратами та насадками, трубопроводи для підведення принаймні води. Грунтозабірний пристрій забезпечений встановленою на ньому з можливістю контакту з грунтом рамою, що коливається, що має в нижній частині ряд напівциліндричних всмоктувальних каналів, нерівномірно розподілених по всьому периметру рами. Крайні ребра захисних грат виконані порожнистими з каналами для підведення води або повітря і води, центральні ребра виконані цільними, змонтовані похило до поздовжньої осі захисної решітки і мають зуби для розпушування донних відкладень. Насадки для підведення води встановлені в нижній частині ребер із можливістю підведення до них повітря. Насадки для підведення води виконані радіально-щілинними. Зуби зміщені в горизонтальній площині один щодо одного і розгорнуті у протилежні сторони. Насадки для підведення води в нижній частині ребер захисних грат виконані співвісно з ребрами. Насадки для підведення води виконані похило до осей ребер захисних ґрат. Підвищується ефективність процесу пульпоприготування, ґрунтозабору та всмоктування. 4 з.п. ф-ли, 7 іл.
Винахід відноситься до ґрунтозабірних пристроїв і може бути використане для розробки морських та річкових донних відкладень, виконання днопоглиблювальних робіт, а також видобутку будівельних матеріалів.
Відомі пристрої для розробки донних відкладень у вигляді грунтозабірника, що волочиться, що включають нерухому передню і рухливу задню частини і грати з насадками [1] або розпушуючими ножами [2] в зоні всмоктування.
Недоліками таких пристроївє те, що, перш за все, рух дном здійснюється тільки в одному напрямку, а також що втрати корисних копалин при виїмці досить великі внаслідок поганої орієнтування ґрунтозабірного пристрою по дну. Глибина видобутку вбирається у 30-40 метрів.
Найбільш близьким до запропонованого є ґрунтозабірний пристрій, що включає всмоктуючий наконечник і загальний водовід, що підводить, з насадками, які розміщені по горизонтальній осі і ділять наконечник на дві окремі всмоктувальні секції [3].
Недоліком даного пристрою є складність рівномірного контакту площини всмоктування наконечника рельєфу дна, що призводить до значного зниження щільності гідросуміші, що утворюється.
Технічна задача полягає у підвищенні ефективності процесу пульпоприготування, ґрунтозабору та всмоктування при створенні інтенсивного процесу гідрозважування донних відкладень та створенні оптимальних швидкостей всмоктування по всьому периметру ґрунтозабірника шляхом механічного розпушування зубами та напірного гідрозважування напірними струменями рідини.
Вказана технічна задача досягається тим, що відомий ґрунтозабірний пристрій земснаряду, що містить всмоктуючий наконечник із захисними гратами і насадками, трубопроводи для підведення, принаймні, води, забезпечене встановленою на ньому з можливістю контакту з ґрунтом коливається рамою, що має в нижній частині ряд напівциліндричних каналів, нерівномірно розподілених по всьому периметру рами, при цьому крайні ребра захисної решітки виконані порожнистими з каналами для підведення води або повітря та води, центральні ребра виконані цільними та змонтовані похило до поздовжньої осі захисної решітки та мають зубці для розпушування донних відкладень, причому насадки підведення водивстановлені в нижній частині ребер із можливістю підведення до них повітря.
При цьому насадки для підведення води виконані радіально-щілинними.
Крім того, зубці зміщені в горизонтальній площині один щодо одного та розгорнуті в протилежні сторони.
Насадки для підведення води в нижній частині ребер захисних грат виконані співвісно з ребрами.
Насадки для підведення води виконані похило до осей ребер захисних ґрат.
На фіг.1 зображено пропонований грунтозабірний пристрій, вид збоку; на фіг.2 - той же пристрій, вигляд знизу; на фіг.3 - той же пристрій, вид спереду; на фіг.4 - розріз по лінії З-С порожнистого ребра захисної решітки з похило встановленою насадкою; на фіг.5 – розріз по лінії С1-С1 порожнистого ребра захисної решітки з похило встановленою насадкою, вид збоку; на фіг.6 – розріз по лінії D-D порожнистого ребра з вертикально встановленою насадкою; на фіг. 7-розріз по лінії D1-D1 розріз порожнистого ребра з вертикально встановленою насадкою, вид збоку.
Грунтозабірний пристрій містить всмоктуючий наконечник 1 із захисними гратами 2, з чотирма крайніми порожнистими 3,4,5,6 і трьома центральними цільними 7,8,9 ребрами, трубопровід 10 і патрубки 11,12,13,14 для підведення води, трубопровід 15 і розподільник 16 для підведення повітря до насадок 17,18,19,20 для гідропушення донних відкладень. Два крайніх цільних ребра 7 і 9 змонтовані похило і мають по одному зубу 21 і 22, що виходить за межі площини всмоктування і призначений для випереджального (врубового) механічного розпушування донних відкладень. Контактирующая з грунтом рама 23, що коливається, змонтована на осі обертання 24 у торців всмоктуючого наконечника і має по периметру нижньої кромки 25 ряд напівциліндричних всмоктувальних каналів 26, нерівномірно розподілених і загущених досередині осьового всмоктуючого потоку
Насадки для підведення води можуть бути виконані з радіально-щілинним зазором 27 і змонтовані в нижній частині порожнистих ребер або похило або співвісно. Порожнисте ребро має канал для води 28 та повітря 29.
Пристрій працює наступним чином.
При використанні ґрунтозабірного пристрою в земснарядах ерліфтного типу перед початком роботи включаються насос і компресор (не показано). По трубопроводу 10 і далі по патрубках 11, 12, 13,14 вода під напором подається в крайні порожнисті ребра 3,4,5,6 решітки 2, а потім через водяний канал 28 - до насадок 17,18,19,20. Одночасно стиснене повітря трубопроводом 15 і розподільнику 16 подається через повітряний канал 29 порожнисті ребра 3,4,5,6 в щілинний кільцевий отвір 27 навколо насадок 17,18,19,20. Потім ґрунтозабірний пристрій ерліфта опускається на задану глибину.
У процесі роботи ґрунтозабірний пристрій 1 здійснює зворотно-поступальні переміщення по дну, при цьому рама 23, що коливається, за рахунок вільної зміни кута нахилу при поворотах навколо осі обертання 24 має повний контакт з всмоктуються донними відкладеннями по всьому периметру.
Такий контакт з рельєфом дна перешкоджає прориву чистої води до осі всмоктування наконечника 1. Вода зі значною швидкістю надходить в порожнину всмоктування через напівциліндричні канали 26, розташовані по периметру нижньої кромки 25 контактує з ґрунтом розхитується рами 23 заглиблення всмоктуючого наконечника 1 гірську масу. Усередині під контактуючою з грунтом рамою 23, що коливається, відбувається випереджальне початкове механічне врубоутворення за допомогою зубів 21 і 22, змонтованих на похилих цільних ребрах 7 і 9 і виходять законтури контактуючої з грунтом рами, що гойдається, 23. Радіально-щілинні співвісні насадки 18 і 20 псевдозріджують донні відкладення, що дозволяє інтенсивно зважувати і направляти розріджену трифазну суміш (вода - повітря - тверде) до центральної частини всмоктувального наконечника 1 з допомогою газо 1 19. Під рамою, що коливається 23 трифазна суміш дегазується і повітряна фаза, що відокремилася, створює в центральній частині додатковий градієнт тиску, що частково або повністю (в залежності від витрати подається в радіально-щілинну насадку повітря) забезпечує роботу ерліфта. При цьому розріджена двофазна суміш (вода - тверде), що залишилася, інтенсивно всмоктується наконечником 1.
При використанні ґрунтозабірного пристрою в земснарядах ґрунтонасосного типу порядок роботи не змінюється. Однак конструкції пристрою буде відсутній трубопровід 15 і розподільник 16 для подачі стисненого повітря до порожнистих ребер 3,4,5,6 і щілинний кільцевий отвір 27 навколо насадок 17,18,19,20. Відповідно не буде здійснюватись подача стисненого повітря, а ґрунтозабірний пристрій працюватиме тільки з використанням води, що подається під натиском.
Запропонований ґрунтозабірний пристрій можна використовувати при видобутку корисних копалин, складених породами різного гранулометричного складу, як розпушених, так і переущільнених, в шельфовій зоні морів і океанів, у підводній частині водойм різного типу.
1. Авторське свідоцтво СРСР №375353, Е02F 3/88, 1973.
2. Авторське свідоцтво СРСР №990980, Е02F 3/88, 1973.
3. Авторське свідоцтво СРСР №1208145, Е02F 3/88, 1986.
1. Грунтозабірний пристрій земснаряду, що містить всмоктуючий наконечник із захисними гратами та насадками,трубопроводи для підведення, принаймні, води, що відрізняється тим, що ґрунтозабірний пристрій забезпечено встановленою на ньому з можливістю контакту з ґрунтом коливається рамою, що має в нижній частині ряд напівциліндричних всмоктувальних каналів, нерівномірно розподілених по всьому периметру рами, при цьому крайні ребра захисної решітки виконані порожнистими з каналами для підведення води або повітря та води, центральні ребра виконані цільними, змонтовані похило до поздовжньої осі захисної решітки та мають зубці для розпушування донних відкладень, причому насадки для підведення води встановлені в нижній частині ребер з можливістю підведення до них повітря.
2. Пристрій п.1, відрізняється тим, що насадки для підведення води виконані радіально-щілинними.
3. Пристрій п.1, відрізняється тим, що зубці зміщені в горизонтальній площині відносно один одного і розгорнуті в протилежні сторони.
4. Пристрій п.1, відрізняється тим, що насадки для підведення води в нижній частині ребер захисної решітки виконані співвісно з ребрами.
5. Пристрій п.1, відрізняється тим, що насадки для підведення води виконані похило до осей ребер захисної решітки.