УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОБЫЧИ ИЛИСТЫХ ОТЛОЖЕНИЙ (ВАРИАНТЫ)
DEVICE TO PRODUCE SILT DEPOSITS (VERSIONS)

Изобретение относится к области добычи придонных илов, в частности сапропеля из природных водоемов, и его использования, например, в качестве удобрения, наполнителя при производстве строительных материалов, в медицине.
Известно устройство для добычи сапропеля, включающее размещенный в камере насос, всасывающий патрубок и нагнетательный патрубок (RU 2193627 С1, 27.11.2002).
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является устройство для добычи илистых отложений, включающее камеру с заборным элементом, отводящий элемент, насос (RU 2030518 С1, 10.03.1995).
Недостатком известных устройств является ненадежность работы устройства за счет возможного попадания в насос различных включений илистых отложений, а также необходимости дополнительной очистки добытого сапропеля для последующего его использования.
Задачей заявленного изобретения является устранение указанных недостатков.
Технический результат - повышение надежности работы устройства за счет исключения поломок насоса, снижение трудозатрат за счет исключения, дополнительных операций по очистке добытого сапропеля от различных мелких включений из илистых отложений и повышения качества получаемого продукта (сапропеля).
Это достигается тем, что по первому варианту выполнения в устройстве для добычи илистых отложений, включающем камеру, заборный элемент, отводящий элемент, согласно изобретению устройство снабжено насосом, размешенным в камере, а камера снабжена вертикальной перегородкой с расположенным в ней выше днища камеры выгрузным патрубком, при этом насос расположен в одной части камеры, а заборный элемент - в другой части камеры, снабжен впускным клапаном и выполнен в виде патрубка, одна часть которого расположена вне камеры, причем отводящий элемент выполнен в виде соединенного с насосом напорного трубопровода с обратным клапаном.
Согласно второму варианту выполнения в устройстве для добычи илистых отложений, включающем камеру с заборным элементом, отводящий элемент, согласно изобретению устройство снабжено насосом, а камера снабжена дополнительной камерой, связанной с основной камерой посредством расположенного выше днища камеры выгрузного патрубка, при этом насос расположен в дополнительной камере, а заборный элемент - в основной камере, снабжен впускным клапаном и выполнен в виде патрубка, одна часть которого расположена вне камеры, причем отводящий элемент выполнен в виде соединенного с насосом напорного трубопровода с обратным клапаном.
Кроме того, в каждом из вариантов выполнения устройства выгрузной патрубок снабжен с сеткой-фильтром. Заборный элемент снабжен ковшом, размещенным в передней части расположенного вне камеры конца заборного элемента по направлению движения устройства. Днище и стенки камеры или основной и дополнительной камер имеют смотровые люки. При выполнении камеры погружной, часть камеры с размещенным в ней насосом или основная и дополнительная камеры сообщены с атмосферой посредством труб. При выполнении камеры полупогружной каждая часть камеры или основная и дополнительная камеры выполнены в виде труб круглого или квадратного сечения, верхний торец которой расположен над поверхностью воды. Днище части камеры с заборным элементом или основной камеры выполнено в виде герметичной крышки.
Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг.1а, б показан вариант выполнения устройства с погружной камерой, разделенной перегородкой;
на фиг.2 показан вариант выполнения устройства с погружными основной и полупогружной дополнительной камерами;
на фиг.3 показан вариант выполнения полупогружных с основной и дополнительной камерами.
Устройство содержит камеру 1 с заборным 2 элементом, отводящий 3 элемент, насос 4. Согласно первому варианту выполнения устройства (фиг.1) камера 1 снабжена вертикальной перегородкой 5 с расположенным в ней выше днища 6 камеры 1 выгружным патрубком 7. Насос 4 расположен в одной части камеры 1, а заборный 2 элемент - в другой части камеры 1. Согласно второму варианту выполнения устройства (фиг.2) камера 1 снабжена дополнительной 8 камерой, связанной с основной камерой посредством расположенного выше днища 6 основной камеры 1 выгружного патрубка 7. Насос 4 расположен в дополнительной 8 камере, а заборный 2 элемент размещен в основной камере 1. При этом как в первом (фиг.1б), так и во втором вариантах выполнения камеры 1 заборный 2 элемент снабжен впускным клапаном 9 и выполнен в виде патрубка, одна часть которого расположена вне камеры. Отводящий 3 элемент выполнен в виде соединенного с насосом 4 напорного трубопровода с обратным клапаном 10. Выгружной патрубок 7 снабжен с сеткой-фильтром 11 для исключения попадания различных мелких включений в насос 4, что исключает его поломки и, следовательно, повышает надежность работы устройства. Кроме того, подаваемый в отводящий 3 элемент продукт не нуждается в дальнейшей очистке, т.е. снижаются трудозатраты и повышается качество получаемого продукта. Заборный 2 элемент может быть снабжен ковшом 12, размещенным в передней части расположенного вне камеры конца заборного 2 элемента по направлению движения устройства. Днище 6 и стенки камеры 1 с перегородкой 5 или основной 1 и дополнительной 8 камер имеют смотровые люки. При выполнении камеры погружной каждая часть камеры 1 или основная 1 и дополнительная 8 камеры сообщены с атмосферой посредством труб 13. При выполнении камеры полупогружной часть камеры 1 с размещенным в ней насосом 4 (фиг.2) или основная 1 и дополнительная 8 камеры выполнены в виде полупогружной трубы круглого или квадратного сечения, верхний торец которой 14 расположен над поверхностью воды. Днище 6 части камеры с заборным 2 элементом или основной 1 камеры выполнено в виде герметичной крышки. За счет расположения выгружного патрубка 7 выше днища 6 в камере образуется отстойник 16, в котором оседают крупные включения, имеющиеся в разрабатываемых илах (камни, комки, галька, гравий и пр.)
Заборный 2 элемент может быть выполнен гибким в виде патрубка.
Насос 4 может быть центробежным, винтовым, шнековым, поршневым, мембранным, перистальтическим и подбирается с учетом вязкости и плотности разрабатываемой породы, глубины разработки, длины и диаметра напорного трубопровода, высоты подъема точки выгрузки над уровнем воды.
Подающий насос 4 может быть оснащен как электрическим, так и гидравлическим приводом (мотором). Для надежности работы насоса 4, соединения мотора с валом насоса, а также исключения попадания моторного масла в водоем, насос 4 помещают в часть камеры, отделенную перегородкой 5 или в дополнительную камеру 8.
Впускной клапан 9 может быть размещен вне камеры 1 перед нижней точкой заборного 2 элемента (фиг.1б, фиг.2) или внутри камеры (фиг.1а). Вариант размещения клапана 9 вне камеры 1 облегчает управление клапаном 9, но увеличивает потери напора на входе. Такой вариант размещения клапана 9 применим при работе на больших глубинах, а вариант внутрикамерного размещения клапана 9 приемлем при работе на малых глубинах.
Устройство работает следующим образом.
н
Перед началом работы клапан 9 закрыт и устройство погружают в толщу разрабатываемого, например, сапропеля на глубину разработки, чтобы нижняя плоскость ковша 12 находилась выше границы вязкопластичного состояния илистой толщи с тем, чтобы пласт илистой породы в вязкотекучем состоянии находился над ковшом 12 и была обеспечена возможность его втягивания в ковш за счет внешнего гидростатического давления. Втягивание породы в погружную или полупогружную камеру 1 происходит через ковш 12 и заборный 2 элемент за счет внешнего гидростатического давления, возникающего при погружении камеры 1. Втягивание сапропеля в камеру 1 обеспечивается за счет перепада давления внутри и снаружи камеры 1, т.к. давление снаружи камеры 1 равно Р=γh, где h - глубина погружения камеры 1 (глубина погружения верхней точки заборного 2 элемента), а давление внутри камеры соответствует атмосферному. Чем больше h, тем больше давление снаружи камеры 1, тем выше втягивающая способность устройства. При больших глубинах разработки скорость втягивания сапропеля в камеру 1 через ковш 12 и заборный 2 элемент можно регулировать сопротивлением клапана 9.
После заполнения части камеры с заборным 2 элементом или основной камеры 1 осуществляют их опорожнение через выгружной патрубок 7, соединенный с частью камеры, в которой размещен насос 4 или с дополнительной камерой 8 с насосом 4. Подающий насос 4 производит забор (втягивание) породы из части камеры с заборным 2 элементом или их основной камеры 1 за счет небольшого подпора породы, возникающего в части камеры с заборным 2 элементом или из основной камеры 1 и за счет разряжения, создаваемого самим насосом 4 на входе насоса, а подачу породы в отводящий 3 элемент в виде напорного трубопровода осуществляет за счет давления, создаваемого самим насосом 4 на выходе насоса.
Регулируя производительность насоса 4 в соответствии со скоростью наполнения камеры 1, можно добиться равновесия между объемом втягивания сапропеля в камеру 1 и объемом перекачки сапропеля насосом 4. При этом чем меньше вязкость сапропеля и чем больше глубина разработки, тем выше может быть производительность насоса 4.
Отводящий 3 элемент в виде напорного трубопровода, оборудованный обратным клапаном 10, обеспечивает исключение обратного перетекания сапропеля из напорного трубопровода в насос 4, в случае его остановки, подъема и ремонта устройства.
Для оперативного обслуживания камер 1 и 8, днище 6 и стенки камер могут быть оборудованы герметичными смотровыми люками, позволяющими, например, производить осмотр камер, вести очистку отстойника 16 от крупных скоплений, проверять рабочее состояние узлов насоса 4, соединительных кабелей (при электрическом варианте) и гидравлических шлангов (при гидравлическом варианте исполнения).
В связи с тем, что насосу 4 не приходится напрямую работать на втягивание ила, т.к. структура ила нарушена при входе его в камеру 1, насос 4 производит втягивание текучей породы с нарушенной структурной решеткой под небольшим подпором из камеры 1 через выгружной элемент, что значительно облегчает условия работы насоса и позволяет обеспечить ему необходимую мощность только на подачу породы в напорный трубопровод.