УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДОЕМОВ
DEVICE FOR TREATMENT OF WATER RESERVOIRS

Изобретение относится к области гидромеханизации, горно-строительной индустрии и может быть использовано для повышения эффективности процессов, связанных с добычей донных песчано-гравийных отложений, очисткой от ила мелиоративных каналов, озер, водохранилищ, акваторий морских и речных портов.
Известны устройства для гидротранспорта с использованием загрузочно-обменных аппаратов [1, 2]. Эти устройства в своем комплексе содержат две герметичные емкости с загрузочными и разгрузочными приспособлениями, а также механизацией для напорного перемещения горной массы.
Недостатки данных устройств заключаются в том, что возможность принципа всасывания отсутствует, а вытеснение и перемещение твердой фазы гидросмеси ограничены размерами (весом) твердой фазы. В результате область использования этих аппаратов ограничена диаметром твердого не менее 0,1-0,15 мм.
Наиболее близким к предложенному устройству является устройство земснарядов для очистки глубоких водоемов от илистых отложений с применением пневматических грунтовых насосов [3]. Оно содержит две герметичные емкости с подсоединенными патрубками для поочередной подачи воздуха в верхней их части, для поочередного всасывания илов в нижней части и патрубками поочередного напорного вытеснения илов из каждой герметичной емкости. Недостатком таких аппаратов является сложность создания равномерного пульпоприготовления при процессе всасывания, а также ограничение в диаметре частиц при донном грунтозаборе. На этих аппаратах возможен грунтозабор только илов, без содержания во всасываемой гидросмеси зерновой составляющей твердого донного осадка.
Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности процесса всасывания при погружении всасывающего органа в плотные зернистые донные отложения, а также на обеспечение равномерности процесса грунтозабора. Изобретение позволяет расширить область применения предложенного устройства при добыче и переработке донных отложений различного гранулометрического состава.
Для достижения указанного технического результата устройство для очистки водоемов от донных отложений, содержащее две герметичные загрузочно-разгрузочные емкости, каждая из которых снабжена патрубком для подачи воздуха, установленным в верхней ее части, патрубком всасывания донных отложений, установленным в нижней ее части, и патрубком для вытеснения гидросмеси в общий подъемный трубопровод, установленным в придонной части емкости, снабжено общим для двух емкостей грунтозаборным узлом ковшового типа, в который подведены всасывающие патрубки для донных отложений от обеих емкостей и установлен дополнительный патрубок подачи воздуха, а основные патрубки подачи воздуха, установленные в каждой емкости, имеют ответвление для подвода воздуха в придонную часть герметичной емкости, а также в верхней части герметичных емкостей на патрубке подачи воздуха установлен клапан.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства для очистки глубоких водоемов от донных отложений.
Устройство содержит две загрузочно-разгрузочные емкости 1 и 2. Внутри емкостей по всей их глубине размещены патрубки вытеснения гидросмеси 3 и 4 с шаровыми клапанами 5 и 6 в верхней части и узлом пульпоприготовления в нижней. Параллельно всей высоте емкости размещен патрубок подачи воздуха 7, 8 с возможностью подачи сжатого воздуха в верхнюю часть емкостей 1 и 2 через шаровой клапан 9, 10 и в нижнюю. Нижняя часть герметичных емкостей 1 и 2 содержит патрубки всасывания донных отложений 11, 12 с шаровыми клапанами 13, 14. Придонная часть устройства соединена посредством всасывающих патрубков 11, 12 с грунтозаборным узлом ковшового типа 15. Ковшовый грунтозаборный узел 15 может быть снабжен разрыхляющими зубьями 16 и патрубком для подачи сжатого воздуха 17. Трубопровод 18 для подачи сжатого воздуха к патрубку 17 содержит шаровую задвижку 19. Ресиверы высокого давления и низкого 20 и 21 компрессора 22, соединены с воздуховодом 7, 8 с помощью патрубков 23, 24 и трехпроходных кранов 25, 26. Патрубок 17 с шаровой задвижкой 19 соединен с ресивером высокого давления 20. Патрубки вытеснения гидросмеси 3, 4 соединены в общий подъемный трубопровод 27 посредством клапанов 5, 6. Возможны различные варианты размещения патрубка подачи воздуха 7 по отношению к плоскости вытеснения пульповодов 3 и 4. Днище герметичных емкостей 1, 2 имеет преимущественно конусообразующую поверхность 28. Трехпроходной кран 25 соединен с ресивером 21 с помощью патрубка 29, а трехпроходной кран 26 соединен с ресивером 20 с помощью патрубка 30.
Устройство работает следующим образом.
При погружении грунтозаборного узла ковшового типа 15 на донные отложения, включается компрессор 22 и атмосферный воздух нагнетается в ресивер высокого давления 20 для достижения давления, необходимого для вытеснения из емкости 1 и подъема гидросмеси по патрубку вытеснения 3 с заданной глубины.
При этом трехпроходный кран 25 открыт (как на чертеже) и сжатый воздух подается через ресивер 20, патрубок 23, по патрубку подачи воздуха 7 только в нижнюю часть герметичной камеры 1. Клапан подачи сжатого воздуха 9 и клапан на патрубке всасывания 13 закрыты. Сжатый воздух входит в зерновую горную массу, на уровне плоскости вытеснения пульповода 3 поднимается (фильтруется), изотермически расширяясь, гидровзвешивает (псевдоожижает) смешавшийся поровой слой горной массы. Скапливающийся сжатый воздух в верхней части герметичной емкости 1 вытесняет разуплотненную горную массу в пульповод 3.
Одновременно герметичная загрузочно-разгрузочная камера 2 соединяется с ресивером низкого давления 21 компрессора 22 через патрубок 24, трехпроходный кран 26 (на чертеже кран 26 открыт для создания пониженного давления в емкости 2). При этом, за счет пониженного давления в емкости 2, клапан 6 на патрубке вытеснения гидросмеси 4 закрыт, а клапан 10 на воздуховоде пониженного давления открыт. Поступают приготовленные донные отложения в емкость 2 через открытый клапан 14. Донные отложения, предварительно разрыхленные зубьями 16 грунтозаборного органа 15, проходят процесс воздушного барботирования сжатым воздухом, подаваемым от ресивера высокого давления 20 через воздуховод 18 к патрубку 17 через шаровую задвижку 19. В случае интенсивного поступления донных отложений в объеме гидросмеси в емкость 2, подача воздуха в ковшовое грунтозаборное устройство 15 может быть уменьшена или прекращена совсем посредством перемещения шаровой задвижки 19.
После вытеснения гидросмеси из загрузочно-разгрузочной емкости 1 и заполнения гидросмесью емкости 2, трехпроходные краны 25, 26, поворачиваются по часовой стрелке на 90°.
При этом через ресивер низкого давления 21 в емкости 1 создается пониженное давление посредством воздуховодов 29, 7, открываются клапан 9 в верхней части емкости 1 и клапан 13 на всасывающем патрубке 11, а клапан 5 пульповода закрывается.
В емкость же 2 начинает поступать сжатый воздух от ресивера высокого давления 20. При этом сжатый воздух поступает по воздуховоду 30 через развернутый на 90° трехпроходный кран 26 и патрубок 8 в нижнюю часть емкости 2, заполненной зерновым материалом. При этом клапан 6 на пульповоде открывается, на всасывающем патрубке 14 закрывается и перемещение пульпы по патрубку 12 прекращается. Из-за закрытого воздушного клапана 10, сжатый воздух поступает только в нижнюю часть емкости 2 в слой слежавшейся горной массы, фильтруется через нее, расширяясь по высоте емкости и перемещаясь по конусной поверхности 28 емкости 2 к входной части патрубка вытеснения гидросмеси 4. Горная масса приходит в разуплотненное состояние и легко без сводообразования и забутовок вытесняется из загрузочно-разгрузочной емкости 2 в патрубок вытеснения гидросмеси 4 и далее в общий подъемный трубопровод 27.
После вытеснения горной массы из емкости 2 и заполнения горной массой емкости 1, цикл повторяется.
Предложенное устройство возможно использовать при очистке водоемов и добычи донных отложений.
Источники информации
1. Патент №2249654 от 10.04.2006.
2. Патент №235505 от 10.05.2009.
3. Устройства земснарядов для очистки глубоких водоемов от илистых отложений и применение пневматических грунтовых насосов. Гидротехническое строительство, 2005, №1, стр.26, рис.2.