ГРУНТОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО ЗЕМЛЕСОСНОГО СНАРЯДА

Предполагаемая полезная модель относится к гидромеханизации и предназначена для разработки илистых грунтов и сапропеля.
Известно грунтозаборное устройство землесосного снаряда, включающее осевой шнековый насос и разрыхлитель, установленные на одном валу, неподвижный направляющий аппарат, конический всасывающий наконечник, причем разрыхлитель выполнен в виде расширяющегося к забою конического шнека, а шнек осевого насоса - цилиндрическим (патент РФ на изобретение №1609888, кл. E02F 3/88, 1989).
Недостатком известного устройства является низкая эффективность разработки вязкопластичных грунтов вследствие их высокой вязкости.
Известно и принято за прототип грунтозаборное устройство землесосного снаряда, включающее осевой шнековый насос и разрыхлитель, установленные на одном валу, и напорный трубопровод, при этом оно снабжено установленным на валу и между осевым насосом и напорным патрубком выправляющим аппаратом с соплами, выполненными на его лопастях и направленными в полость напорного патрубка, и коллектором сжатого газа, присоединенным к соплам выправляющего аппарата (патент РФ на изобретение №1613616, Е21С 45/00, E02F 3/88, 1988.).
Недостатком известного устройства является недостаточно высокая эффективность разработки вязкопластичных грунтов высокой вязкости (ил, сапропель), которые являются вязкопластичными жидкостями, так как газом разжижается жидкость, поступившая в полость напорного патрубка, а в полости шнекового насоса перемещается высоковязкая жидкость. Это приводит к большим потерям мощности на трение в шнековом насосе.
Решаемая предполагаемой полезной моделью задача - снижение энергоемкости при перекачивании высоковязкого грунта шнековым насосом.
Технический результат, который может быть получен при использовании заявляемого технического решения - снижение вязкости перекачиваемой шнековым насосом жидкости перед входом в насос.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата в известном грунтозаборном устройстве землесосного снаряда, включающем осевой шнековый насос и разрыхлитель, установленные на одном валу, неподвижный направляющий аппарат, установленный, между разрыхлителем и осевым насосом, наконечник, охватывающий разрыхлитель, сопла, соединенные с источником сжатого газа, в соответствии с новым предложением сопла установлены перед осевым насосом на направляющем аппарате с возможностью подачи газа в поступающую в насос жидкость.
Возможны дополнительные варианты конструкции грунтозаборного устройства землесосного снаряда, в котором целесообразно, чтобы:
- сопла были установлены на наконечнике;
- сопла были направлены в сторону осевого насоса;
- сопла были направлены в сторону разрыхлителя;
- сопла были направлены как в сторону осевого насоса, так и в сторону разрыхлителя.
Указанные преимущества, а также особенности предлагаемой полезной модели поясняются вариантами ее осуществления со ссылками на чертежи: на фиг. 1 изображена схема грунтозаборного устройства, когда сопла установлены на направляющем аппарате; на фиг. 2 - когда сопла установлены на наконечнике; на фиг. 3 - узел А (вариант 1) на фиг. 1; на фиг. 4 - узел А (вариант 2) на фиг. 1; на фиг. 5 - узел А (вариант 3) на фиг. 1; на фиг 6 - узел Б на фиг. 2; на фиг. 7 - разрез В-В на фиг. 1.
Грунтозаборное устройство землесосного снаряда включает осевой шнековый насос 1 и разрыхлитель 2, установленные на одном валу 3; неподвижный направляющий аппарат 4, установленный между разрыхлителем и осевым насосом; наконечник 5, охватывающий разрыхлитель; сопла 6, соединенные с источником сжатого газа 7. Сопла 6 установлены перед осевым насосом 1 с возможностью подачи газа в поступающую в насос жидкость. Осевой насос 1 состоит из шнека 8, установленного в корпусе 9. Корпус 9 соединен с выправляющим аппаратом 10 и нагнетательным патрубком 11. Сопла соединены с источником сжатого газа 7 трубопроводом 12. Направляющий аппарат 4 имеет ребра 13. Между источником сжатого газа 7 и соплами 6 может быть установлен прерыватель потока 14.
Грунтозаборное устройство работает следующим образом. При включении приводного двигателя (не показан) через вал 3 вращение передается на шнек 8 и разрыхлитель 2. Разрыхленный с помощью разрыхлителя 2 илистый грунт поступает в виде вязкопластичной жидкости на шнек 8 и нагнетается им через выправляющий аппарат 10 и напорный патрубок 11 к потребителю.
Одновременно с включением приводного двигателя шнека 8 включается также привод источника 7 сжатого газа, последний подает сжатый газ по газопроводу 12 в сопла 6. Истекая из сопел 6 с высокой скоростью, газ
перемешивается с поступающей в насос 1 вязкопластичной жидкостью и разжижает ее, значительно снижая предельное напряжение сдвига и пластическую вязкость и увеличивая текучесть жидкости. Благодаря поступлению в насос 1 высокотекучей жидкости значительно снижаются затраты мощности на ее перекачивание, так как снижаются затраты энергии на потери на трение жидкости о вращающиеся части насоса, и повышается энергоэффективность работы. Кроме того, уменьшаются потери на преодоление гидравлических сопротивлений при перекачивании вязкопластичной жидкости по грунтопроводу к потребителю. Это также снижает потребляемую мощность шнекового насоса.
Сопла 6 могут быть размещены на направляющем аппарате 4 в виде отверстий, через которые в поступающую в насос 1 жидкость подается газ (фиг. 3). Это наиболее простая конструкция. Однако газ распределяется неравномерно по толщине слоя жидкости, что вызывает неравномерное повышение ее текучести и снижает эффективность работы.
Сопла 6 могут быть установлены в виде насадков 6 в ребрах 13 направляющего аппарата 4 и направлены в сторону осевого насоса 1 (фиг. 4), или в сторону разрыхлителя 2 (не показано), или в сторону насоса и в сторону разрыхлителя (фиг. 5). Когда сопла направлены в сторону осевого насоса 1 (фиг. 4), то газ не только разжижает поступающую в насос жидкость, но и создает дополнительный подпор. Когда сопла 6 направлены в сторону разрыхлителя 2, то газ перемешивается с поступающей в насос 1 жидкостью более эффективно, но создает сопротивление на входе. Когда сопла 6 направлены и в сторону разрыхлителя 2 и сторону насоса 1, то газ наиболее эффективно перемешивается с поступающей в насос 1 жидкостью и создает дополнительный подпор (фиг. 5). Вариант установки сопел выбирается в зависимости от вязкости поступающей в насос 1 жидкости. При очень высокой вязкости предпочтителен вариант по фиг. 5, при низкой вязкости - по фиг. 4, при средней вязкости сопла могут направлены в сторону разрыхлителя 2.
Сопла 6 могут быть установлены на наконечнике 5 (фиг. 6). В этом случае газ перемешивается с поступающей в насос 1 жидкостью наиболее эффективно, так как разрыхлитель 2 выполняет здесь функции миксера. Благодаря наконечнику 5 газ не будет выходить на периферию. Такой вариант предпочтителен при разработке слежавшихся илистых грунтов.
Устройство может быть снабжено прерывателем потока 14, который будет подавать определенные порции газа в зависимости от вязкости разрабатываемого илистого грунта.