RU2260095C1

RU2260095C1 - Hydraulic erosion device for suction dredge

Info

Publication number: RU2260095C1
Application number: RU2004118350/03A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Борисов (RU); Н.Н. Борисов
Original assignee: Волжская государственная академия водного транспорта (ФГОУ ВПО "ВГАВТ")
Priority date: 2004-06-17
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2005-09-10

Abstract

FIELD: dredging or soil-shifting equipment, particularly dredges or machines for rock building material production, namely for sand and gravel excavation.

SUBSTANCE: erosion device comprises accumulator with nozzles arranged on suction ground receiving means and water supply pipeline connected to the accumulator. Nozzles are arranged along accumulator made as two coaxial pipes. Outer pipe is fixed and provided with arch-shaped windows arranged along the tube. Inner tube may rotate relative outer one and is formed with center of gravity displaced relative axis of it rotation. Inner tube is provided with nozzles arranged in outer tube windows. Window length L is determined as L≥(D/2)·α_max+d, where D is outer pipe diameter, α_max- maximal angle of dredge frame inclination towards horizon, rad., d is outer nozzle diameter.

EFFECT: increased efficiency of soil loosening and enhanced ground intake conditions.

4 dwg

Description

Изобретение относится к гидромеханизации, в частности к дноуглублению, а также добыче нерудных строительных материалов.The invention relates to hydromechanization, in particular to dredging, as well as the extraction of non-metallic building materials.

Известны гидравлические рыхлители грунта земснарядов, состоящие из коллектора с соплами, неподвижно установленного сверху на всасывающем грунтоприемнике, и водоподводящего трубопровода (Стариков А.С. Технологические процессы земснарядов. - М.: Транспорт. 1989, рис. 50а., стр.114).Known hydraulic soil cultivators of dredgers, consisting of a collector with nozzles, motionless mounted on top of the suction dredger, and a water supply pipeline (Starikov A.S. Technological processes of dredgers. - M.: Transport. 1989, Fig. 50a., P. 114).

Недостатком известных грунтозаборных устройств является то, что при изменяющихся в процессе эксплуатации глубинах разработки грунта (углах опускания рамы земснаряда) эффект воздействия струй рыхлителя на массив грунта значительно снижается вследствие уменьшения горизонтальной проекции струй, а следовательно, и глубины проникновения струй в грунт. Для того чтобы грунт, взрыхляемый и вытесняемый струями гидравлического рыхлителя из массива, перемещался к всасывающему грунтоприемнику, струи целесообразно направлять под углом 7÷15° к горизонту. В то же время для интенсивного рыхления грунта желательно, чтобы горизонтальная проекция струй была как можно больше, т.к. при этом глубина их проникновения в массив грунта будет максимальной и эффект их воздействия будет наибольшим. При расположении коллектора с соплами сверху части грунтоприемника и максимальном угле наклона рамы земснаряда угол наклона сопел к горизонту составит 45÷55°, причем величина горизонтальной проекции струи существенно уменьшается, т.е. эффект их воздействия на грунт будет малым. При расположении коллектора с соплами снизу грунтоприемника и небольших глубинах разработки грунта (малых углах наклона рамы земснаряда) увеличивается вероятность того, что нижние сопла, направленные почти горизонтально, будут работать не на взвешивание грунта, а на размыв и грунт будет уносится течением. Кроме того, в этом случае возникают трудности с заглублением грунтоприемника в грунт. При одновременной работе обоих рядов сопел (верхний и нижний) вдвое увеличиваются энергетические затраты на рыхление грунта вследствие необходимости увеличения подачи рыхлительного насоса.A disadvantage of the known soil sampling devices is that when the depths of excavation vary during operation (dipping angles of the dredger frame), the effect of the ripper jets on the soil mass is significantly reduced due to a decrease in the horizontal projection of the jets and, consequently, the depth of penetration of the jets into the soil. In order for the soil, loosened and displaced by the jets of a hydraulic cultivator from the array, to move to the suction soil receiver, it is advisable to direct the jets at an angle of 7 ÷ 15 ° to the horizontal. At the same time, for intensive loosening of the soil, it is desirable that the horizontal projection of the jets be as large as possible, because while the depth of their penetration into the soil mass will be maximum and the effect of their impact will be greatest. When the collector with nozzles is located on top of the soil receiver and the maximum angle of inclination of the dredger frame, the angle of inclination of the nozzles to the horizon is 45–55 °, the horizontal projection of the jet decreases substantially, i.e. the effect of their impact on the ground will be small. When the collector with nozzles is located below the soil receiver and at small depths of excavation (small angles of inclination of the dredger frame), the likelihood that the lower nozzles directed almost horizontally will not work on weighing the soil, but on the erosion and the soil will be carried away by the flow. In addition, in this case, difficulties arise with the penetration of the soil receiver into the soil. With the simultaneous operation of both rows of nozzles (upper and lower), the energy consumption for loosening the soil doubles due to the need to increase the feed of the ripping pump.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является гидравлический рыхлитель земснаряда, включающий коллектор с соплами, расположенный в зеве всасывающего грунтоприемника и разделяющий зев на две секции (а.с. 1208145, авторы Борисов Н.Н., Лукин Н.В. Б.И. №4, 30.01.86 г.).The closest technical solution to the invention is a hydraulic dredger cultivator, including a collector with nozzles, located in the throat of the suction soil receiver and dividing the throat into two sections (A.S. 1208145, authors Borisov N.N., Lukin N.V. B.I. No. 4, 01/30/86).

Недостатком известного устройства является то, что при изменяющихся в процессе эксплуатации глубинах разработки грунта (углах опускания рамы земснаряда) секции зева грунтоприемника работают неравномерно. При малых глубинах эффективнее всасывает грунт нижняя секция грунтоприемника, а верхняя всасывает грунт с меньшей консистенцией. При больших глубинах - наоборот. Кроме того, при изменяющихся глубинах разработки уменьшается горизонтальная проекция струи, уменьшается глубина их проникновения в грунт, снижается эффект их воздействия на массив.A disadvantage of the known device is that when changing the depth of exploitation of the soil (the angles of lowering the frame of the dredger) sections of the pharynx of the soil receiver work unevenly. At shallow depths, the lower section of the soil collector is more efficiently sucking up the soil, and the upper one is sucking up the soil with a lower consistency. At great depths - on the contrary. In addition, with varying depths of development, the horizontal projection of the jet decreases, the depth of their penetration into the soil decreases, and the effect of their impact on the array decreases.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и повышение эффективности рыхления грунта за счет поддержания оптимального угла воздействия струй рыхлителя на массив грунта независимо от глубины разработки грунта.The task of the invention is to eliminate these drawbacks and increase the efficiency of loosening the soil by maintaining the optimal angle of impact of the ripper ripper on the soil array, regardless of the depth of soil development.

Технический результат изобретения достигается тем, что в известном устройстве, включающем коллектор с соплами, расположенными вдоль коллектора под углом 7÷15° к горизонту, установленным на всасывающем грунтоприемнике и подсоединенным к коллектору водоподводящим трубопроводом, коллектор выполнен в виде двух соосных труб, причем внешняя труба установлена неподвижно и снабжена дугообразными окнами, расположенными вдоль трубы, а внутренняя труба, смонтированная с возможностью поворота относительно внешней трубы, выполнена со смещенным центром тяжести относительно оси вращения и снабжена соплами, размещенными в окнах внешней трубы, при этом длина окон должна быть не менее определенной по зависимостиThe technical result of the invention is achieved by the fact that in the known device, including a collector with nozzles located along the collector at an angle of 7 ÷ 15 ° to the horizon, mounted on the suction soil collector and connected to the collector by a water supply pipe, the collector is made in the form of two coaxial pipes, the outer pipe installed motionless and provided with arcuate windows located along the pipe, and the inner pipe mounted with the possibility of rotation relative to the outer pipe is made with offset the center of gravity relative to the axis of rotation and is equipped with nozzles located in the windows of the outer pipe, while the length of the windows must be at least determined by the dependence

где D - диаметр внешний трубы коллектора;where D is the diameter of the outer pipe of the collector;

α_max - максимальный угол наклона рамы земснаряда к горизонту, радиан;α _max - the maximum angle of the dredger frame to the horizon, radian;

d - внешний диаметр сопел.d is the outer diameter of the nozzles.

Результат достигается тем, что при опускании рамы грунтозаборного устройства земснаряда в рабочее положение независимо от глубины разработки сопла гидрорыхлителя, размещенные на внутренней трубе, всегда занимают оптимальное положение к горизонту, при этом глубина проникновения струй воды в массив грунта будет максимальной, а качество рыхления грунта и всасывание образовавшейся гидросмеси будут наиболее эффективными.The result is achieved by the fact that when lowering the frame of the dredging device of the dredger to the working position, regardless of the depth of development, the nozzles of the hydraulic ripper located on the inner pipe always occupy the optimal position to the horizon, while the depth of penetration of water jets into the soil mass will be maximum, and the quality of soil loosening and the absorption of the resulting slurry will be most effective.

Схема предлагаемого гидравлического рыхлителя представлена на фиг.1 - вид сверху, фиг.2 - вид спереди, фиг.3 - разрез по соплу на фиг.1 при положении рамы земснаряда по-походному, фиг.4 - разрез по соплу на фиг.1 при положении рамы земснаряда на максимальной глубине работы.A diagram of the proposed hydraulic cultivator is shown in FIG. 1, a top view, FIG. 2 is a front view, FIG. 3 is a section through a nozzle in FIG. 1 when the dredger frame is in a marching position, FIG. 4 is a section through a nozzle in FIG. 1 with the position of the dredger frame at the maximum working depth.

Гидравлический рыхлитель содержит коллектор, состоящий из двух соосных труб - внешней 1 и внутренней 2 и установленный на всасывающем грунтоприемнике 3, и трубопровод подвода воды 9. Внешняя труба 1 установлена неподвижно на грунтоприемнике 3 и имеет окна 4, расположенные вдоль трубы. Внутренняя труба 2 смонтирована подвижно относительно внешней трубы 1 в подшипниках 5 и имеет сопла 6, размещенные в окнах 4 внешней трубы 1 и сообщающиеся с полостью трубы 2. Труба 2 имеет смещенный центр тяжести относительно оси вращения 7 за счет установки в нижней части трубы балласта 8. Длина окон 4 во внешней трубе должна быть равнаThe hydraulic cultivator contains a collector, consisting of two coaxial pipes - external 1 and internal 2 and mounted on the suction soil receiver 3, and a water supply pipe 9. The outer pipe 1 is fixedly mounted on the soil receiver 3 and has windows 4 located along the pipe. The inner pipe 2 is mounted movably relative to the outer pipe 1 in the bearings 5 and has a nozzle 6 located in the windows 4 of the outer pipe 1 and communicating with the cavity of the pipe 2. The pipe 2 has an offset center of gravity relative to the axis of rotation 7 due to the installation of a ballast 8 in the lower part of the pipe . The length of the windows 4 in the outer pipe should be equal

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Перед началом работы включается насос гидрорыхления (на рисунках не показан) и рыхлящая вода подается по трубопроводу 9 через внутреннюю полость трубы 2 к соплам 6. Затем всасывающий грунтоприемник 3 из походного положения опускается на заданную глубину разработки и включается грунтовой насос (на рисунке не показан). При опускании грунтоприемника 3 внешняя труба 1 коллектора изменяет свое положение в пространстве по отношению к горизонту, т.к. жестко связана с всасывающим грунтоприемником 3. Внутренняя труба 2 за счет смещенного центра тяжести относительно оси вращения остается по отношению к горизонту в прежнем положении, поворачиваясь на оси 7 в подшипниках 5. Сопла 6 свободно перемещаются в окнах 4 при опускании грунтоприемника 3 в рабочее положение, сохраняя оптимальный угол наклона струй 7-15° к горизонту. Струи воды, вытекающие из сопел 6, находящихся в оптимальном положении, с большой скоростью внедряются в грунт, рыхлят его и вытесняют в сторону грунтоприемника 3, который эффективно всасывает образовавшуюся гидросмесь.Before starting work, the hydraulic loosening pump is turned on (not shown in the figures) and the loosening water is supplied through pipeline 9 through the internal cavity of the pipe 2 to the nozzles 6. Then, the suction soil collector 3 from the stowed position is lowered to a predetermined development depth and the soil pump is turned on (not shown) . When lowering the soil acceptor 3, the outer pipe 1 of the collector changes its position in space with respect to the horizon, because rigidly connected to the suction soil receiver 3. The inner pipe 2 due to the displaced center of gravity relative to the axis of rotation remains in relation to the horizon in the same position, turning on the axis 7 in the bearings 5. Nozzles 6 move freely in the windows 4 when lowering the soil receiver 3 in the working position, maintaining the optimum angle of inclination of the jets 7-15 ° to the horizon. The jets of water flowing out of the nozzles 6, which are in the optimal position, penetrate the soil with great speed, loosen it and displace it towards the soil collector 3, which effectively absorbs the resulting hydraulic mixture.

При изменении глубины разработки грунта грунтоприемник может либо опускаться ниже, либо подниматься выше. При этом сопла 6 будут оставаться в неизменном оптимальном положении по отношению к горизонту, т.к. балласт 8 не позволит трубе 2 изменить свое положение при изменении глубины разработки и струи рыхлящей воды будут всегда направлены под одним и тем оптимальным углом к массиву грунта. Длина окон 4 равна

позволяет беспрепятственно перемещаться соплам при изменении глубины разработки грунта от нуля до максимальной.When changing the depth of the development of the soil, the soil collector can either fall lower or rise higher. In this case, the nozzle 6 will remain in the same optimal position with respect to the horizon, because ballast 8 will not allow pipe 2 to change its position when changing the depth of development and the streams of loosening water will always be directed at the same optimal angle to the soil mass. The length of the windows 4 is

allows nozzles to move freely when changing the depth of excavation from zero to maximum.

Таким образом, предложенный гидравлический рыхлитель позволяет всегда, независимо от положения грунтоприемника, обеспечивать наиболее оптимальное положение сопел, а следовательно, и струй воды по отношению к грунту, тем самым повышаются эффективность рыхления грунта и в целом технические показатели земснаряда.Thus, the proposed hydraulic cultivator always allows, regardless of the position of the soil receiver, to provide the most optimal position of the nozzles, and therefore the water jets in relation to the soil, thereby increasing the efficiency of soil loosening and overall technical performance of the dredger.

Claims

Hydraulic cultivator of a dredging projectile, consisting of a collector mounted on the suction soil collector with nozzles located along the collector and a water supply pipe connected to the collector, characterized in that the collector is made in the form of two coaxial pipes, the outer pipe being fixed and provided with arcuate windows located along pipes, and the inner pipe mounted with the possibility of rotation relative to the outer pipe is made with a displaced center of gravity relative to and rotation and is equipped with nozzles located in the windows of the outer pipe, while the length of the windows L must be at least determined from the ratio

where D is the diameter of the outer pipe of the collector;

α _max - the maximum angle of the dredger frame to the horizon, radian;

d is the outer diameter of the nozzles.