RU2346109C1

RU2346109C1 - Device for taking ground of vacuum machine for cleaning of hydraulic works and water basins from thin layers of contaminated sediment load

Info

Publication number: RU2346109C1
Application number: RU2007121558/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Константинович Голубев (RU); Николай Константинович Голубев
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2009-02-10

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention is related to devices for cleaning of hydraulic works and water basins from thin layers of contaminated sediment load. Device comprises suction nozzle, bottom part of which contains body in the form of collapsible umbrella from waterproof cloth fixed on frame of spokes and rods, which are hingedly fixed to each other and with bushings installed on suction nozzle: lower fixed bushing and upper movable bushing, which is hingedly fixed to stem of hydraulic cylinder fixed in suction nozzle, on movable bushing displacement section of which guide bars are installed. Bars have annular projections-limiters in upper and lower positions. At that flexible sealing in the form of foam rubber cylinder is tightly fixed along perimeter of lower edge of waterproof cloth of umbrella, in top part of which openings with valves are provided. Air nozzles are installed in lower part of spokes and located horizontally in sectors formed inside umbrella cavity by radial vertical walls mounted on suction nozzle. Nozzles are installed radially, and directed oppositely along lower edge of umbrella, and are communicated to atmosphere and/or compressor by means of supply nozzles, flexible hoses fixed inside umbrella on frame spokes, annular distributor located on the surface of movable bushing, and air duct equipped with valve.

EFFECT: higher efficiency of works aimed at cleaning of hydraulic structures and water basins from thin layers of contaminated sediment load by increase of efficiency and improvement of cleaning quality.

7 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для очистки гидросооружений (каналов, лотков, отстойников, аванкамер насосных станций и т.п.) и водоемов (прудов, водохранилищ, озер и рек) от тонких слоев загрязненных наносов.The present invention relates to a device for cleaning hydraulic structures (canals, trays, sedimentation tanks, upstream chambers of pumping stations, etc.) and reservoirs (ponds, reservoirs, lakes and rivers) from thin layers of contaminated sediments.

Известно грунтозаборное устройство для очистки от тонких слоев наносов гидросооружений, каналов, лотков, отстойников и аванкамер насосных станций (полож. реш. по заявке №2005131857/03, Е02В 15/00).Known soil intake device for cleaning thin layers of sediment of hydraulic structures, channels, trays, sumps and tank chambers of pumping stations (pos. Resol. By application No. 2005131857/03, ЕОВВ 15/00).

Устройство включает корпус с граблиной, отсасывающие каналы, устроенные в граблине и радиально соединенные с отверстием отсасывающего патрубка. Внутри корпуса по его периметру смонтированы гибкие клапаны, состоящие из разрезных по длине отдельных полос одинаковой толщины и имеющие отверстия, расположенные выше кромки корпуса напротив отсасывающих каналов, при этом по периметру корпуса в местах стыков гибких полос основных клапанов смонтированы внахлестку дополнительные клапаны также в виде гибких полос. Грунтозаборное устройство соединено с манипулятором вакуумной машины посредством цилиндрических шарниров, обеспечивающих вращение устройства вокруг продольной и поперечной осей плоскости корпуса, при этом на корпусе смонтированы опорные катки.The device includes a housing with a rake, suction channels arranged in a rake and radially connected to the opening of the suction pipe. Flexible valves are mounted inside the housing along its perimeter, consisting of separate strips of the same thickness that are split along the length and having openings located above the edge of the housing opposite the suction channels, while additional valves are also mounted along the perimeter of the joints at the joints of the flexible bands of the main valves, also in the form of flexible stripes. The soil intake device is connected to the manipulator of the vacuum machine by means of cylindrical hinges providing rotation of the device around the longitudinal and transverse axes of the plane of the housing, while the track rollers are mounted on the housing.

Недостатками этого устройства являются неэффективность его использования для подводной очистки гидросооружений от тонких загрязненных наносов из-за их взмучивания при возвратно-поступательном движении устройства, что может привести к вторичному загрязнению водного объекта. Кроме того, при производстве работ возможен подсос окружающей среды (вода, воздух) через боковые клапаны в связи с беспорядочным изгибом разрезных полос и образованием отверстий между ними при возвратно-поступательном движении устройства с нажимом, что снижает эффективность очистки, особенно при наличии значительных глубин воды.The disadvantages of this device are the inefficiency of its use for underwater cleaning of hydraulic structures from thin contaminated sediments due to their agitation during the reciprocating movement of the device, which can lead to secondary pollution of the water body. In addition, during work, the environment (water, air) can leak through the side valves due to the random bending of the cutting strips and the formation of holes between them during the reciprocating movement of the device with pressure, which reduces the cleaning efficiency, especially in the presence of significant water depths .

Наиболее близким предлагаемому техническим решением является грунтозаборное устройство эрлифта для подводной разработки грунта, включающее всасывающий патрубок, расположенный в его нижней части корпус в виде зонта, гидромониторы с радиально-щелевыми водно-воздушными соплами, смонтированными внутри этого зонта (ав. св. №384996, E02F 3/88, БИ №25, 1973 г.).The closest proposed technical solution is an airlift intake device for underwater excavation, including a suction pipe, an umbrella located in its lower part, hydraulic monitors with radial-slotted air-water nozzles mounted inside this umbrella (St. St. No. 384996, E02F 3/88, BI No. 25, 1973).

Недостатком этого устройства является низкая эффективность из-за незначительной консистенции пульпы, образуемой при разработки грунта в результате подсоса большого количества воды под нижнюю кромку зонта и поступления ее от гидромониторов. Применение гидромониторов малоэффективно при разработке тонких загрязненных слоев наносов, так как они большей частью имеют рыхлое сложение, не требующее больших затрат энергии для их разработки, а также из-за возможности их взмучивания струями и вторичного загрязнения водного объекта.The disadvantage of this device is its low efficiency due to the insignificant consistency of the pulp formed during the development of the soil as a result of suction of a large amount of water under the lower edge of the umbrella and from water monitors. The use of hydraulic monitors is ineffective in the development of thin contaminated sediment layers, since they mostly have loose composition, which does not require large energy expenditures for their development, and also because of the possibility of their agitation by jets and secondary pollution of a water body.

Жесткая конструкция зонта требует значительных трудозатрат при его перемещении под водой, не позволяет обеспечить равномерный контакт грунтозаборного устройства с очищаемой неровной поверхностью, что вызывает произвольное поступление воды в корпус по периметру кромки зонта и приводит к неравномерной по площади разработке наносных отложений, снижая в целом качество производимых работ.The rigid design of the umbrella requires considerable labor when moving under water, it does not allow uniform contact of the soil sampling device with the uneven surface being cleaned, which causes an arbitrary flow of water into the body along the perimeter of the edge of the umbrella and leads to uneven development of alluvial deposits, reducing the overall quality of the produced works.

Кроме того, удаление продуктов очистки за пределы очищаемого сооружения связано со значительным объемом дополнительных работ по намыву пульпы в отстойник, ее осветлению, разработке намытых отложений и их транспортировке к месту укладки.In addition, the removal of cleaning products outside the cleaned structure is associated with a significant amount of additional work on the washing of the pulp into the sump, its clarification, the development of washed deposits and their transportation to the place of laying.

Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемое грунтозаборное устройство вакуумной машины для очистки от тонких слоев загрязненных наносов гидросооружений, водоемов, включающее всасывающий патрубок, расположенный в нижней его части корпус в виде зонта, смонтированные внутри него воздушные сопла, которое отличается тем, что корпус выполнен в виде складного зонта из водонепроницаемой ткани, закрепленной на каркасе из спиц и стержней, шарнирно соединенных между собой и со смонтированными на всасывающем патрубке втулками: нижней - неподвижной и верхней - подвижной, шарнирно соединенной со штоком гидроцилиндра, закрепленного на всасывающем патрубке, на участке перемещения подвижной втулки которого смонтированы направляющие рейки, имеющие в верхнем и нижнем положениях кольцевые выступы-ограничители, при этом по периметру нижней кромки водонепроницаемой ткани зонта, в верхней части которой выполнены отверстия с клапанами, герметично закреплено гибкое уплотнение в виде валика из поролона, а воздушные сопла установлены в нижней части спиц и расположены горизонтально в секторах, образованных внутри полости зонта смонтированными на всасывающем патрубке радиальными вертикальными стенками, при этом сопла расположены радиально, а вдоль нижней кромки зонта противоположно направленно и посредством подводящих патрубков гибких шлангов, закрепленных внутри зонта на спицах каркаса, кольцевого распределителя, располагаемого на поверхности подвижной втулки, и воздуховода, оборудованного краном, сообщены с атмосферой и/или компрессором.To eliminate these shortcomings allows the proposed soil intake device of a vacuum machine for cleaning thin layers of contaminated sediment of hydraulic structures, reservoirs, including a suction pipe, a housing located in its lower part in the form of an umbrella, air nozzles mounted inside it, which differs in that the housing is made in the form of a folding umbrella made of waterproof fabric, mounted on a frame of knitting needles and rods pivotally connected to each other and with bushings mounted on the suction pipe: lower - stationary and upper - movable, pivotally connected to the hydraulic cylinder rod mounted on the suction pipe, on the moving section of the movable sleeve of which guide rails are mounted having annular protrusions in the upper and lower positions, while around the perimeter of the lower edge of the waterproof fabric of the umbrella, the upper part of which has holes with valves, a flexible seal in the form of a foam roller is hermetically fixed, and air nozzles are installed in the lower part of the spokes and the horizontal but in the sectors formed inside the cavity of the umbrella by the radial vertical walls mounted on the suction pipe, the nozzles are located radially, and along the lower edge of the umbrella are oppositely directed and through the supply pipes of flexible hoses mounted inside the umbrella on the spokes of the frame, an annular distributor located on the surface of the movable bushings, and the duct equipped with a valve, are in communication with the atmosphere and / or compressor.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства в разрезе (сечение II-II фиг.2), на фиг.2 - устройство в плане, на фиг.3 - устройство со сложенным зонтом, на фиг.4 - вид снизу (А-А фиг.1), на фиг.5 - сеч.III-III фиг.6, на фиг.6 - узел «Б» устройства (сеч.IV-IV фиг.7), на фиг.7 - узел «Б» в плане.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a diagram of the proposed device in section (section II-II of figure 2), figure 2 - the device in plan, figure 3 - the device with a folded umbrella, figure 4 - bottom view (A-A of FIG. 1), FIG. 5 is a sectional view III-III of FIG. 6, FIG. 6 is a node “B” of the device (cross-section IV-IV of FIG. 7), FIG. 7 - node "B" in the plan.

Предлагаемое грунтозаборное устройство вакуумной машины включает всасывающий патрубок 1, расположенный в нижней его части корпус в виде складного зонта 2 из водонепроницаемой ткани, закрепленной на каркасе из радиально расположенных спиц 3 и стержней 4, шарнирно соединенных между собой и с нижней 5 неподвижной и верхней 6 подвижной втулками, смонтированными на всасывающем патрубке 1. Подвижная втулка 6 шарнирно соединена со штоком 7 гидроцилиндра 8, закрепленного на всасывающем патрубке 1. По периметру нижней кромки 9 водонепроницаемой ткани зонта 2 герметично закреплено гибкое уплотнение в виде валика 10 из поролона. В верхней части зонта 2 выполнены отверстия с клапанами 11. Внутри полости зонта 2, в нижней части спиц 3 установлены воздушные сопла 12, 13, 14, расположенные горизонтально в секторах 15, образованных радиальными вертикальными стенками 16, смонтированными на всасывающем патрубке 1. Воздушные сопла 12 расположены радиально, а сопла 13 и 14 - вдоль нижней кромки 9 зонта 2 противоположно направленно. Сопла 12, 13 и 14 соединены между собой подводящим патрубком 17. На всасывающем патрубке 1 на участке перемещения подвижной втулки 6 смонтированы направляющие рейки 18, имеющие в верхнем и нижнем положении на всасывающем патрубке 1 кольцевые выступы-ограничители 19. Воздушные сопла 12, 13 и 14 посредством подводящих патрубков 17, гибких шлангов 20, закрепленных внутри зонта 2 на спицах 3, кольцевого распределителя 21, расположенного на поверхности подвижной втулки 6, и воздуховода 22 сообщены с атмосферой и/или с компрессором 23. На воздуховодах, соединяющих грунтозаборное устройство с атмосферой и/или с компрессором 23, установлены краны 24 и 25. Всасывающий патрубок 1 имеет обратный клапан 26 и соединен с гибким трубопроводом 27 и манипулятором 28 вакуумной машины посредством цилиндрических шарниров 29 и 30.The proposed suction device of a vacuum machine includes a suction pipe 1, a housing located in its lower part in the form of a folding umbrella 2 made of waterproof fabric, mounted on a frame of radially spokes 3 and rods 4, pivotally connected to each other and to the lower 5 fixed and upper 6 movable bushings mounted on the suction nozzle 1. The movable sleeve 6 is pivotally connected to the rod 7 of the hydraulic cylinder 8 mounted on the suction nozzle 1. A waterproof fabric around the perimeter of the lower edge 9 2 umbrella sealingly secured in a flexible sealing roller 10 of foam rubber. Openings with valves 11 are made in the upper part of the umbrella 2. Inside the cavity of the umbrella 2, in the lower part of the spokes 3, air nozzles 12, 13, 14 are installed horizontally in sectors 15 formed by vertical radial walls 16 mounted on the suction pipe 1. Air nozzles 12 are located radially, and the nozzles 13 and 14 along the lower edge 9 of the umbrella 2 are oppositely directed. The nozzles 12, 13 and 14 are interconnected by a supply pipe 17. On the suction pipe 1 on the moving portion of the movable sleeve 6 mounted guide rails 18 having in the upper and lower position on the suction pipe 1 annular protrusions limiters 19. Air nozzles 12, 13 and 14 by means of inlet pipes 17, flexible hoses 20, mounted inside the umbrella 2 on the spokes 3, an annular distributor 21 located on the surface of the movable sleeve 6, and the duct 22 are in communication with the atmosphere and / or with the compressor 23. On the ducts connecting soil-unit to the atmosphere and / or with a compressor 23, installed valves 24 and 25. The suction nozzle 1 has a check valve 26 and is connected to a flexible conduit 27 and the manipulator 28 through the vacuum machine cylindrical hinges 29 and 30.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

С помощью манипулятора 26 устройство опускают ближе к очищаемой поверхности, где с помощью гидроцилиндра 8 раскрывают зонт 2 нажатием штока 7 на подвижную втулку 6. В результате перемещения подвижной втулки 6 по всасывающему патрубку 1 происходит взаимодействие соединенных между собой спиц 3 и стержней 4 каркаса, неподвижной 5 и подвижной 6 втулок с образованием корпуса в виде раскрытого зонта 2. Наличие направляющих реек 18 и соответствующих пазов в подвижной втулке 6 обеспечивает фиксированное перемещение каркаса вдоль всасывающего патрубка 1, необходимое для надежного раскрытия зонта 2. При этом упоры-ограничители 19 в виде кольцевых выступов ограничивают продольное перемещение подвижной втулки 6 вдоль всасывающего патрубка в пределах, необходимых для заданного раскрытия зонта 2, и исключают перегрузки на каркас и его возможную поломку, особенно при производстве работ под водой и отсутствии видимости устройства.Using the manipulator 26, the device is lowered closer to the surface to be cleaned, where, using the hydraulic cylinder 8, the umbrella 2 is opened by pressing the rod 7 on the movable sleeve 6. As a result of moving the movable sleeve 6 along the suction pipe 1, the spokes 3 and the rods 4 of the frame are interconnected, fixed 5 and the movable 6 bushings with the formation of the housing in the form of an open umbrella 2. The presence of the guide rails 18 and the corresponding grooves in the movable sleeve 6 provides a fixed movement of the frame along the suction pipe 1, which is necessary for reliable opening of the umbrella 2. In this case, the stop-limiters 19 in the form of annular protrusions limit the longitudinal movement of the movable sleeve 6 along the suction pipe to the extent necessary for the specified opening of the umbrella 2, and exclude overloads on the frame and its possible breakdown, especially when work under water and the lack of visibility of the device.

Раскрытый зонт 2 манипулятором 28 опускают на подводную поверхность сооружения или водоема и прижимают к очищаемой поверхности. При этом в результате деформации гибкого уплотнения в виде валика 10 из поролона достигается плотный контакт устройства с очищаемой поверхностью с копированием ее рельефа, что препятствует поступлению в полость зонта 2 воды. При опускании раскрытого зонта под воду часть воды, находящейся в полости зонта 2, поступает за ее пределы через клапаны 11 в верхней части корпуса устройства, в результате чего упрощается процесс опускания зонта 2 под воду за счет уменьшения сопротивления корпуса и снижения скорости обтекания потоком кромки 9 зонта 2, что в свою очередь уменьшает взмучивание загрязненных наносных отложений. Кроме того, повышается эффективность очистки за счет уменьшения количества воды, всасываемой устройством под купол зонта.The opened umbrella 2 with the manipulator 28 is lowered to the underwater surface of the structure or reservoir and pressed to the surface being cleaned. In this case, as a result of the deformation of the flexible seal in the form of a roller 10 of foam rubber, tight contact of the device with the surface being cleaned with copying of its relief is achieved, which prevents water from entering the cavity of the umbrella 2. When lowering the open umbrella under water, part of the water in the cavity of the umbrella 2 enters beyond its limits through the valves 11 in the upper part of the device body, which simplifies the process of lowering the umbrella 2 under water by reducing the resistance of the body and reducing the speed of flow around the edge 9 umbrella 2, which in turn reduces the agitation of contaminated sediment. In addition, the cleaning efficiency is improved by reducing the amount of water absorbed by the device under the umbrella dome.

Наличие цилиндрических шарниров 29 и 30, обеспечивающих вращение устройства вокруг продольной и поперечной осей плоскости зонта 2, позволяет производить очистку наклонных поверхностей гидросооружений, водоемов и т.п.The presence of cylindrical hinges 29 and 30, providing rotation of the device around the longitudinal and transverse axes of the plane of the umbrella 2, allows you to clean the inclined surfaces of hydraulic structures, ponds, etc.

Опустив раскрытый зонт 2 на очищаемую поверхность, включают вакуум-насос вакуумной машины, создавая разрежение под куполом зонта 2, и одновременно открывают кран 23 на воздуховоде 22. При создании разрежения под куполом зонта в сопла 12, 13, 14 через воздуховод 22, кольцевой распределитель 21, гибкие шланги 20 и подводящие патрубки 17 поступает воздух, образуя напорные воздушные струи. Происходит рыхление наносных отложений и их транспортирование потоком водно-воздушной смеси к всасывающему патрубку 1 и далее по гибкому трубопроводу 27 в накопительную емкость вакуумной машины. При наличии плотных, трудно размываемых наносных отложений воздух в сопла 12, 13, 14 подают с помощью компрессора 23. В результате постоянного нажима манипулятором 28 на устройство происходит постепенное погружение зонта 2 на глубину, соответствующую толщине слоя очищаемых наносов.By lowering the opened umbrella 2 to the surface to be cleaned, the vacuum pump of the vacuum machine is turned on, creating a vacuum under the dome of the umbrella 2, and at the same time, the valve 23 is opened on the duct 22. When creating a vacuum under the dome of the umbrella into the nozzles 12, 13, 14 through the duct 22, an annular distributor 21, flexible hoses 20 and inlet pipes 17, air enters, forming pressure air jets. Loose deposits are loosened and transported by a stream of water-air mixture to the suction pipe 1 and then through the flexible pipe 27 to the storage tank of the vacuum machine. In the presence of dense, difficult to wash out sediment deposits, air is supplied to the nozzles 12, 13, 14 by means of a compressor 23. As a result of the constant pressing of the manipulator 28 on the device, the umbrella 2 is gradually immersed to a depth corresponding to the thickness of the layer of cleaned sediments.

При перемещении на новую позицию зонт 2 закрывают, устройство поднимают и опускают на новую очищаемую поверхность, повторяя процесс его установки и очистки. При перемещении устройства в процессе производства работ обратный клапан 26 закрывает всасывающий патрубок 1, препятствуя повторному загрязнению окружающей среды.When moving to a new position, umbrella 2 is closed, the device is raised and lowered to a new surface to be cleaned, repeating the process of installing and cleaning it. When moving the device during the work, the check valve 26 closes the suction pipe 1, preventing re-pollution.

Расположение сопел 12, 13, 14 в нижней части зонта 2 в горизонтальной плоскости радиально и вдоль нижней кромки зонта 2 противоположно направленно обеспечивает всестороннее по площади секторов 15 воздействие воздушных струй на наносные отложения, повышая эффективность очистки. Наличие же внутри полости зонта секторов 15, ограниченных радиальными вертикальными стенками 16, также способствует повышению эффективности размыва наносных отложений за счет образования более мощного сосредоточенного потока водно-воздушной смеси.The location of the nozzles 12, 13, 14 in the lower part of the umbrella 2 in a horizontal plane radially and along the lower edge of the umbrella 2 oppositely directed provides a comprehensive across the area of sectors 15 effect of air jets on sediment deposits, increasing the cleaning efficiency. The presence within the cavity of the umbrella of the sectors 15, limited by radial vertical walls 16, also contributes to an increase in the efficiency of erosion of sediment due to the formation of a more powerful concentrated flow of the air-water mixture.

При очистке устройства от засорения может быть использована нагнетательная система вакуумной машины для продувки и промывки гибкого трубопровода 25, всасывающего патрубка 1, воздушных сопел 12, 13, 14 и системы подачи к ним воздуха.When cleaning the device from clogging, the injection system of a vacuum machine can be used to purge and rinse the flexible pipe 25, the suction pipe 1, air nozzles 12, 13, 14 and the air supply system to them.

После заполнения накопительной емкости вакуумная машина транспортирует продукты очистки к месту складирования.After filling the storage tank, the vacuum machine transports the cleaning products to the storage location.

Таким образом, предлагаемое грунтозаборное устройство позволяет значительно повысить эффективность работ по очистке гидросооружений, водоемов и т.п. от тонких слоев загрязненных наносов за счет увеличения консистенции продуктов очистки, уменьшения трудозатрат на очистку устройства от засорения, на транспортировку и складирование продуктов очистки без привлечения дополнительных средств механизации, а также повысить качество работ за счет исключения возможности вторичного загрязнения водного объекта.Thus, the proposed soil sampling device can significantly increase the efficiency of work on cleaning hydraulic structures, reservoirs, etc. from thin layers of contaminated sediments by increasing the consistency of cleaning products, reducing labor costs for cleaning the device from clogging, transporting and storing cleaning products without using additional means of mechanization, and also improving the quality of work by eliminating the possibility of secondary pollution of a water body.

Claims

Soil-suction device of a vacuum machine for cleaning thin layers of contaminated sediments of hydraulic structures and ponds, including a suction pipe, an umbrella located in its lower part, air nozzles mounted inside it, characterized in that the umbrella is made of a folding waterproof fabric mounted on a frame made of spokes and rods pivotally connected to each other and with bushings mounted on the suction pipe: lower fixed and upper movable, hydraulic cylinder pivotally connected to the rod a rail mounted on a suction nozzle, on which the guide rails are mounted on the moving sleeve portion of the movable sleeve, having annular protrusions in the upper and lower positions, while around the perimeter of the lower edge of the waterproof fabric of the umbrella, in the upper part of which holes with valves are made, a flexible the seal is in the form of a foam roller, and air nozzles are installed in the lower part of the spokes and are located horizontally in the sectors formed inside the cavity of the umbrella mounted on the suction the nozzle with radial vertical walls, while the nozzles are located radially, and along the lower edge of the umbrella in the opposite direction, and by means of inlet nozzles, flexible hoses mounted inside the umbrella on the spokes of the frame, an annular distributor located on the surface of the movable sleeve, and an air duct equipped with a tap, communicated with the atmosphere and / or with the compressor.