УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ДНА ВОДОЕМОВ

Полезная модель относится к гидромеханизации, а именно к очистке дна водоемов от донных отложений и водной растительности.
Известно устройство для очистки дна водоемов (Патент РФ на изобретение №2034117, Устройство для очистки водоемов от донных отложений, МПК E02F 3/20, от 30.04.1995), включающее плавучий корпус, грунтозаборный орган, выполненный в виде ковшевого рыхлителя, соединенного со шнековым трубопроводом, бункер-накопитель с отсасывающим насосом. Донные отложения поступают посредством ковшевого рыхлителя в шнековый транспортер, который направляет грунт в бункер-накопитель, из которого он отсасывается пневмотранспортером.
Недостатком этого устройства являются ограниченные технологические возможности, оно совсем не пригодно для очистки водоемов с наличием на дне растительности. Помимо этого, при работе указанного устройства в воду попадает большое количество гнилостно-органических взвесей, что недопустимо в питьевых водоемах.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту предлагаемому является устройство для очистки дна водоема (Патент РФ на изобретение №2206672, Устройство для очистки дна водоема, E02F 5/28, от 20.06.2003). Устройство состоит из камеры разрежения, соединенной с двумя эжекторами, один из которых выполняет роль механизма удаления взвеси, заборного устройства в виде ковша с боковыми стенками, измельчителя в виде приводных режущих дисков. Ковш выполнен сужающимся к выходу, а в его сужающейся части поперечно установлен шнековый транспортер, за которым расположена накопительная емкость. Ось вращения шнекового транспортера параллельна оси вращения режущих дисков измельчителя. Режущие диски измельчителя установлены перед ковшом заборного устройства.
Недостатком наиболее близкого аналога является низкая надежность работы, вследствие наматывания на режущие диски измельчителя водорослей и забивания растительными остатками как непосредственно шнеков, так и пневмотраспортера. В результате этого эксплуатация данного устройства в водоемах с водной растительностью крайне затруднена.
Отсюда, технической проблемой при очистке дна водоемов является наматывание водорослей на любые вращающиеся элементы конструкции, контактирующие с растительной органикой в процессе ее переработки и извлечения из водоема.
Техническим результатом предлагаемого решения является повышение надежности работы устройства путем предотвращения наматывания водорослей на вращающиеся части устройства.
Поставленный технический эффект достигается тем, что в устройстве для очистки дна водоема, содержащем камеру разрежения, заборное устройство, измельчитель, механизм удаления взвеси из камеры, согласно предлагаемому решению, измельчитель смонтирован внутри камеры и выполнен в виде закрепленного на корпусе камеры наружного цилиндра и внутреннего цилиндра, установленного на крыльчатке, при этом в цилиндрах на цилиндрической поверхности выполнены окна, а элемент разрежения в камере выполнен в виде насоса, установленного в камере. Устройство для очистки дна водоема может быть снабжено дополнительным цилиндром, установленным внутри внутреннего цилиндра, окно которого совпадает с окном внешнего цилиндра. Механизм удаления взвеси из камеры может быть выполнен в виде установленного по оси камеры разрежения стержня, имеющего в нижней части наконечник с конической поверхностью, сопряженной с конической поверхностью отверстия дна камеры разрежения, при этом верхний конец стержня подпружинен относительно корпуса камеры.
Выполнение измельчителя в виде наружного и внутреннего цилиндров, на цилиндрической поверхности которых выполнены окна, и установка внутреннего цилиндра на крыльчатке позволяют при вращении внутреннего цилиндра в наружном цилиндре надежно измельчать водоросли, другую органику, включая пленочные материалы типа пакетов, без наматывания их на вращающиеся части устройства. Это устраняет поломки и остановки для очистки вращающихся частей от намотанных водорослей, что повышает надежность работы устройства. Размещение измельчителя внутри камеры разрежения позволяет избежать попадания образующихся при работе измельчителя взвесей в открытый водоем.
Снабжение устройства дополнительным цилиндром, установленным заявляемым образом внутри внутреннего цилиндра предотвращает вихреобразование внутри внутреннего (режущего) цилиндра, что также повышает надежность работы устройства.
Предлагаемое устройство проиллюстрировано на фиг. 1-5, где на фиг. 1 показан общий вид устройства, на фиг. 2 - измельчитель устройства, на фиг. 3 - сечение А-А фиг. 2, на фиг. 4 - измельчитель устройства с дополнительным цилиндром, на фиг. 5 - сечение Б-Б фиг. 4.
Устройство для очистки дна водоема содержит камеру 1 разрежения, погружной насос 2, расположенный в верхней части камеры 1. Внутри камеры 1 на крыльчатке насоса 2 расположен измельчитель 3. Измельчитель 3 содержит закрепленный неподвижно на корпусе камеры 1 внешний цилиндр 4, внутри которого на крыльчатке насоса 2 смонтирован внутренний цилиндр 5. В цилиндрах 4 и 5 выполнены окна 6 и 7. По оси камеры 1 разрежения расположен стержень 8, имеющий в нижней части конический наконечник 9, коническая поверхность которого сопряжена с конической поверхностью отверстия 10 дна камеры 1. На верхней части стержня 8 установлена регулируемая гайка 11, между которой и корпусом камеры 1 размещен упругий элемент 12. Камера 1 снабжена заборным рукавом 13 с всасывающим рукавом (на черт. не показан).
Вариантом устройства может быть наличие дополнительного цилиндра 14, установленного внутри внутреннего цилиндра 5, окно 15 которого совпадает с окном 6 внешнего цилиндра.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В начале работы устройство опускают в водоем. Затем приводят его в рабочее состояние, надавливая на стержень 8 и сжимая через регулируемую гайку 11 пружину 12, при этом конический наконечник 9, расположенный на другом конце стержня 8, открывает отверстие 10 в нижней части камеры разрежения 1. В результате камера разрежения 1, измельчитель 3, погружной насос 2 и заборный патрубок 13 с заборным рукавом заполняются водой без образования воздушных подушек. После заполнения устройства водой прекращают давление на стержень 8, и пружина 12 через гайку 11 возвращает конический наконечник 9 в положение, в котором он закрывает отверстие 10 дна камеры разрежения 1. Устройство готово к работе.
Далее включают погружной насос 2, который одновременно создает разрежение в камере 1 и приводит в движение внутренний цилиндр 5 измельчителя 3. За счет разрежения в камеру 1 всасываются через заборный патрубок 13 продукты очистки и вместе с потоком устремляются в измельчитель 3, проходя последовательно через окна 6 и 7 соответственно внешнего (неподвижного) цилиндра 4 и внутреннего (вращающегося) цилиндра 5 в насос 2 и далее. Междуоконные стенки внутреннего цилиндра 5 периодически перекрывают окно 6 внешнего цилиндра 4 и работают как ножи гильотинного типа, разрезая (разрывая) волокнистые составляющие продукта очистки на фрагменты по мере их поступления в полость измельчителя. Тяжелые фрагменты извлекаемого продукта из-за разности высот на входе в камеру 1 через заборный патрубок 13 (низ) и на выходе через измельчитель 3 (верх) оседают в нижней части камеры разрежения 1. По мере накопления тяжелых фрагментов на дне камеры 1 стержень 8 с коническим наконечником 9 перемещают вниз, открывая отверстие 10 дна камеры 1, и происходит выгрузка из нее продукта очистки либо обратно в водоем (мытый песок), либо в соответствующую тару для утилизации.
При исполнении устройства с дополнительным цилиндром 14, экранирующим внутренний (вращающийся) цилиндр 5 с внутренней стороны измельчителя при сохранении прохода пульпы через окно 15, расположенное напротив окна 6 внешнего цилиндра 4, дополнительно предотвращается образование вихрей в потоке пульпы, поступающей в насос 2.
Устройство может подавать илосодержащую пульпу с измельченной растительностью в специальные фильтровальные мешки или геотубы, в которых измельченная водная растительность осушается, а затем извлекается и транспортируется к месту утилизации или дальнейшего использования.
Устройство может навешиваться на любое плавучее и неплавучее средство, например на лодку, понтон, мостки, зимой использоваться со льда, а также применяться автономно при расположении на собственной поплавковой раме или при опускании непосредственно на дно водоема. Согласно предлагаемому решению был изготовлен опытный экземпляр устройства на базе погружного дренажного насоса мощностью 1,9 kW, число оборотов в мин. 3000, с размером пропускаемых частиц до 50 мм. Использованы напорно-всасывающие рукава диаметром 50 мм. Измельчитель выполнен по схеме с тремя цилиндрами, сопрягаемыми по диаметрам 54 и 50 мм. Площади окон неподвижных цилиндров равны площади сечения всасывающего рукава. Устройство было смонтировано на автономной поплавковой раме и находилось в свободном плавании, не стесняя работу оператора с всасывающим рукавом. Вес агрегата с поплавковой рамой - 57 кг.
3
Испытания показали уверенную работу по любому виду водорослей, и что особенно актуально - по нитевидным (спирогира, или «тина»). Вместе с водорослями устройство надежно извлекало сопутствующие водорослям органические черные сероводородные илы, а также легкие минеральные илы, что способствует оздоровлению и восстановлению самоочищающей способности водоема. Производительность по пульпе - до 30 м в час, остановов по техническим причинам не было. Работа проходила в условиях полного отсутствия взмучивания воды и сохранения ее чистоты и прозрачности.
Предлагаемое устройство найдет применение для очистки водоемов преимущественно питьевого и рекреационного назначения от илистых донных отложений с густой водной растительностью, а также водоемов, являющимися гидрологическими памятниками природы.