ГРУНТОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО ЗЕМСНАРЯДА
DREDGER SUCTION HEAD

Изобретение относится к гидромеханизации и предназначено для разработки сапропеля, глины и песчано-илистых грунтов.
Известно грунтозаборное устройство земснаряда, содержащее осевой грунтовый насос, выполненный в виде шнека, рыхлитель, направляющий аппарат, камеру давления с кольцевым соплом, при этом камера давления соединена с источником давления жидкости или газа, а кольцевое сопло - с межвитковым пространством шнека (патент РФ №2014401, кл. E02F 3/88, 05.03.91). В известном устройстве осуществляется смазка ступицы шнека высокотекучей жидкостью или газом, благодаря чему снижается закрутка перекачиваемого потока и увеличивается производительность по грунту. Недостатком известного устройства является то, что смазывающие ступицу жидкость или газ подаются только в начале ступицы, поэтому эффект гидросмазки достигается только в начале ступицы, а по мере удаления от начала смазывающая жидкость смешивается с перекачиваемой гидросмесью, и эффект гидросмазки прекращается, что повышает закрутку потока и снижает производительность устройства по грунту.
Известно и принято за прототип грунтозаборное устройство земснаряда, включающее осевой насос с шнековым рабочим органом, снабженным щелевыми соплами, установленными на его ступице между винтовыми ребрами и соединенными с коллектором смазывающей среды (авторское свидетельство СССР №1744205, кл. E02F 3/88, 20.11.89). В данном устройстве смазывающая жидкость подается на ступицу шнека по всей его длине, что обеспечивает эффект гидросмазки и снижение закрутки потока по всей длине ступицы, повышая производительность устройства по грунту. Недостатком известного устройства является повышенная закрутка перекачиваемого потока боковыми поверхностями винтовых ребер из-за чрезмерного трения их с перекачиваемой высоконасыщенной грунтовой смесью, имеющей низкую текучесть и высокую вязкость, что снижает производительность устройства по грунту.
Решаемая предлагаемым изобретением задача - повышение производительности устройства по грунту.
Технический результат, который может быть получен при реализации заявляемого устройства, - создание слоя гидросмазки из высокотекучей жидкости или газа на боковых поверхностях винтовых ребер шнека с целью снижения трения и уменьшения закрутки потока перекачиваемой гидросмеси.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном грунтозаборном устройстве земснаряда, включающем осевой насос с шнековым рабочим органом, снабженным щелевыми соплами, установленными на его ступице между винтовыми ребрами и соединенными с коллектором смазывающей среды, согласно предлагаемому решению винтовые ребра выполнены в виде отдельных сегментов, между которыми установлены дополнительные сопла с возможностью создания слоя смазывающей жидкости на боковых поверхностях сегментов, соединенные с коллектором смазывающей среды.
Возможны дополнительные варианты осуществления заявляемого устройства, в которых целесообразно, чтобы:
- каждый последующий по ходу течения потока грунтовой смеси сегмент винтового ребра был выполнен меньшей толщины, чем предыдущий;
- дополнительные сопла были выполнены в виде элементов с цилиндрическими каналами, установленными радиально ступице и снабженными щелевыми прорезями, направленными по боковым поверхностям сегментов;
- дополнительные сопла были выполнены в виде цилиндрических элементов с отверстиями, направленными по боковым поверхностям сегментов;
- в качестве смазывающей среды был использован раствор коагулянта или флокулянта.
Указанные преимущества, а также особенности предлагаемого изобретения поясняются вариантами его осуществления со ссылками на чертежи: на фиг.1 показано грунтозаборное устройство в осевом разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1, на фиг.4 разрез В-В (вариант 1) на фиг.2; на фиг.5 - разрез В-В (вариант 2) на фиг.2; на фиг.6 - разрез В-В (вариант 3) на фиг.2.
Грунтозаборное устройство земснаряда включает в себя осевой грунтовой насос 1 с шнековым рабочим органом 2 (далее шнеком), снабженным щелевыми соплами 3, установленными на его ступице 4 между винтовыми ребрами 5 и соединенными с коллектором смазывающей среды 6. Ребра 5 выполнены в виде отдельных сегментов, между которыми установлены дополнительные сопла 7 с возможностью создания слоя смазывающей жидкости 8 на обеих поверхностях сегментов, соединенные с коллектором смазывающей жидкости 6. Сопла 7 снабжены цилиндрическими каналами 9 и щелевыми прорезями 10 или отверстиями 11. Сопла 7 соединены с коллектором 6 каналами 12, 13. Шнек 2 и рыхлитель грунта 14 установлены на валу 15. Осевой насос 1 соединен с нагнетательным трубопроводом 16. Коллектор 6 соединен с нагнетателем 17.
Грунтозаборное устройство земснаряда работает следующим образом. При вращении вала 15 от привода (не показан) вращаются шнек 2 и рыхлитель грунта 14. Рыхлителем 14 грунт отделяется от ложа дна и направляется в насос 1, где он шнеком 2 нагнетается в трубопровод 16. При работе устройства от нагнетателя 17 через коллектор 6 и каналы 13, 12 подается смазывающая жидкость в сопла 3 и 7. Истекая из сопел 3, смазывающая жидкость образует слой гидросмазки на ступице 2 (фиг.3), что снижает закрутку потока перекачиваемой грунтовой смеси.
Истекая из сопел 7, смазывающая жидкость образует слои гидросмазки 8 на боковых поверхностях сегментов винтовых ребер 5 (фиг.4, 5, 6). Благодаря этому снижается трение между потоком перекачиваемой грунтовой смеси и боковыми поверхностями винтовых ребер 5, что снижает закрутку потока, повышая тем самым производительность грунтозаборного устройства по грунту, а также коэффициент полезного действия устройства.
При выполнении сегментов 5 одинаковой толщины а (фиг.4) необходимо устанавливать сопла 7 толщиной b>а, чтобы сформировать на боковых поверхностях последующих по ходу течения потока грунтовой смеси сегментов смазывающие слои. Это может привести к дополнительному перемешиванию смазывающей жидкости и перекачиваемой грунтовой смеси, что снизит эффект гидросмазки. Если каждый последующий по ходу течения потока грунтовой смеси сегмент винтового ребра 5 выполнить меньшей толщины с, чем предыдущий (фиг.5): с<а, то на боковых поверхностях последующих сегментов сформируются смазывающие слои без дополнительного перемешивания смазывающей жидкости с перекачиваемой грунтовой смесью. Это дополнительно уменьшит трение на боковых поверхностях сегментов, снизит закрутку потока и повысит производительность устройства.
Сопла 7 могут быть снабжены щелевыми прорезями 10 (фиг.4, 5) при перекачивании вязкопластичной грунтовой смеси без комковых включений (например, сапропель). В этом случае формируется сплошной однородный смазывающий слой между гомогенной вязкопластичной с низкой текучестью транспортируемой жидкостью (грунтовой смесью) и боковыми поверхностями сегментов винтовых ребер 5, что снижает трение между ними и закрутку перекачиваемого потока.
Сопла 7 могут быть снабжены отверстиями 11 (фиг.6) при перекачивании грунтовой смеси с комковыми включениями (например, глинистый грунт). В этом случае отдельные струи смазывающей жидкости, истекающие из отверстий 11, не только образуют слой гидросмазки на боковых поверхностях сегментов винтовых ребер 5, но и осуществляют разрушение комковых включений грунта в грунтовой смеси, обеспечивая ее однородность и гомогенность, что также снижает закрутку потока и потери энергии на трение.
При использовании в качестве смазывающей жидкости раствора коагулянта или флокулянта, подаваемого от нагнетателя 17, при перемешивании смазывающей жидкости и перекачиваемой грунтовой смеси обеспечивается увеличение толщины смазывающего слоя благодаря разделению в перекачиваемой грунтовой смеси дисперсной фазы и дисперсионной среды (при перекачивании сапропеля естественной влажности), что снижает закрутку потока и увеличивает производительность устройства.