Гидромеханизация в мелиоративном строительстве 4 страница

Разработка грунта землесосной установкой основана на размывающей и влекущей способности воды. Центробежный насос – 3, устанавливаемый на землесосных установках, называют землесосом. Он создает поток воды, который отделяет от дна водоема частицы грунта. Через грунтоприемник – 1 он увлекается во всасывающий трубопровод – 2, заполняет корпус насоса и выбрасывается рабочим колесом в нагнетательный – 5 и транспортирующий – 6 трубопроводы, по которым транспортируется к месту укладки. Транспортирующий трубопровод (пульпопровод) – 6 в пределах водоема укладывают на понтонах – 7. Центробежный насос приводится во вращение от двигателя – 4.

Непрерывное всасывание грунта обеспечивается постоянным расположением грунтоприемника в непосредственной близости от разрабатываемого грунта. Для этого грунтоприемник передвигают поперек и вдоль снимаемого пласта и изменяют угол наклона всасывающего трубопровода в вертикальной плоскости.

При разработке связных грунтов у грунтоприемника устанавливают механический рыхлитель – 9, который ножами отделяет частицы грунта от массива, а поток воды, создаваемый центробежным насосом, захваты­вает их и засасывает во взвешенном состоянии во всасывающий трубопровод.

Землесос (рисунок 4.21) отличается от обычных водяных центробежных насосов только тем, что корпус – 1 и рабочее колесо – 2 рассчитаны на пропуск воды с грунтом, имеющим крупные каменистые включения.

Рисунок 4.21 – Землесос: 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – вал; 4 – опора; 5 – напорный патрубок; 6 – всасывающий патрубок

Землесос изготовляются из износостойких материалов. Рабочее колесо (одностороннего всасывания) посажено консольно на вал – 3, опирающийся на подшипниковую опору – 4 и соединенный непосредственно с валом электродвигателя эластичной муфтой, или через редуктор и фрикционную муфту включения с двигателем внутреннего сгорания.

От осевого смещения вал с рабочим колесом удерживается упорным подшипником, установленным сзади подшипниковой опоры. Ступица рабочего колеса расположена в сальниковой коробке, которая предохраняет от попадания на нее абразивных частиц. Для защиты сальникового уплотнения от пульпы между корпусом и рабочим колесом со стороны вала под давлением подается чистая вода.

Очистку и проверку состояния корпуса и рабочего колеса проводят через люки в корпусе. Всасывающий патрубок – 6 крепится к передней крышке. Для отсоса воздуха при запуске землесоса в верхней части корпуса имеется отверстие, к которому присоединяется вакуумный насос.

Рабочее колесо имеет от 3 до 6 лопастей, идущих по спирали от центра к наружному диаметру между двумя торцовыми дисками. При вращении рабочего колеса у всасывающего патрубка образуется разрежение, и пульпа засасывается в пространство между лопастями, откуда ими выталкивается в напорный патрубок – 5 землесоса и далее в трубопровод.

Землесосные установки изготовляют сухопутные и плавучие. Сухопутные установки бывают стационарные и передвижные (на железнодорожном, гусеничном, шагающем и колесном ходу); плавучие – на понтонах.

Стационарные землесосные установки применяют при объемах работ, которые могут быть выполнены с одной стоянки, и для транспортирования грунта, разрабатываемого другими машинами.

Передвижные землесосные установки применяют при работах, когда по условиям местности и объему работ разработка грунта или его транспортирование не может быть обеспечено с одной стоянки и требуется перемещение установки по направлению к забою. Землесосные установки, предназначенные только для транспортирования грунта, выполняются с неподвижной всасывающей частью во время работы.

На гидромелиоративных работах наибольшее применение находят плавучие землесосные установки – земснаряды. По конструктивному признаку их можно разделить на две группы:

– земснаряды для мелиоративных и дноуглубительных работ, приспособленные для работы на каналах, реках, озерах и в портах. Они имеют свою силовую дизельную или дизель-электрическую установку и приспособлены к работам при быстром течении воды и больших волнах;

– земснаряды для строительных целей и добычи полезных ископаемых с приводом механизмов электродвигателями, питающимися электроэнергией от стационарной или передвижной электростанции. Эти установки используют при сооружении крупных каналов, котлованов, очистке отстойников и голов каналов, намыве плотин и дамб, для добычи песка и гравия из-под воды и на вскрышных работах.

Для очистки каналов, прудов, водоемов, углубления дна малых рек, подводящих каналов насосных станций от наносов, строительства оросительных и осушительных каналов, рытья котлованов для мелиоративных сооружений и других подобных работ применяют дизельные и дизель-электрические малогабаритные земснаряды.

Их можно разделить на земснаряды для работы на каналах и в выемках с шириной по дну < 2,5 м с производительностью 20-35 м³/ч и < 5 м с производительностью 60-100 м³/ч.

4.2.5 Гидромониторы Гидромонитором называют механизм, предназначенный для создания компактной напорной струи воды и ее направления в нужную часть забоя для разрушения и смыва грунтов или горных пород. Он применяется для разработки выемок (каналы, котлованы и др.) с транспортированием грунта самотеком или под напором землесосной установкой или гидроэлеватором.

Гидромониторы изготовляются стандартного типа (напор 5-12 ат) – для разработки грунтов средней трудности и специального назначения – для разрушения плотных, связных грунтов (напор 15-25 ат и более). Гидромониторы бывают дальнего и ближнего боя и для производства кессонных работ.

Наибольшее распространение получили гидромониторы стандартного типа (рисунок 4.22).

Рисунок 4.22 – Гидромонитор: а – общий вид; б – дефлектор; 1 – неподвижное колено; 2 – подвижное колено; 3 – ствол; 4 – насадка; 5 – трубопровод; 6 – шарнир; 7 – шаровой шарнир; 8 – рычаг-водило; 9 – рукоятка

Выпускают стационарные гидромониторы и передвижные на гусеничном и колесном ходу, на салазках и понтонах. Нижнее неподвижное колено – 1 и верхнее подвижное колено – 2 соединены плоским фланцевым шарниром – 6, который позволяет вращать ствол с насадкой – 4 в горизонтальной плоскости на 360°, а ствол и верхнее колено соединены шаровым шарниром – 7, допускающим поворот ствола в вертикальной плоскости на 50-70°.

Небольшие гидромониторы обычно управляются рычагом-водилом – 8, один конец которого закреплен неподвижно на стволе, а другой имеет противовес.
Для управления крупными и высоконапорными гидромониторами применяют дефлектор (рисунок 4.22, 6), благодаря которому ствол вращается силой реакции вытекающей струи воды.

При отклонении дефлектора рукояткой – 9 от оси ствола на небольшой угол сила?2, составляющая реакции струи Р, вызывает вращение ствола гидромонитора в сторону наклона рукоятки – 9. Составляющая P 1 стремится сдвинуть гидромонитор назад, но уравновешивается смещению сопротивлением. Поворот дефлектора требует незначительного усилия.

Работа гидромонитором выполняется в следующей последовательности (кроме работ по удалению отвалов с берегов каналов). Гидромонитор устанавливают в забое для разрушения грунта струей воды «снизу вверх» (встречный забой) или «сверху вниз» (попутный забой). У источника воды располагается насосная станция, трубопровод – 5 от которой присоединяется к нижнему колену гидромонитора.

Гидромониторщик, направляя струю в необходимое место, постепенно вырабатывает забой. Для более эффективной работы вначале забой размывают в нижней части (подрезают). Тогда верхняя часть обрушается. Обрушенный и разрыхленный грунт смывается (транспортируется). После выработки забоя в пределах радиуса действия гидромонитор передвигается к стенке забоя на новую позицию.

Наименьшее расстояние установки гидромонитора от стенки забоя – / (по условиям техники безопасности) для гидромониторов дальнего боя определяют по зави­симости:

I = KB, (4.4)

где В – высота забоя, м; К – коэффициент обрушения; 1,2 – для лесса и лессовидных пород; 0,6-0,8 – песков; 0,4-0,6 – для суглинков; 1 – для глин.

Гидромониторы ближнего боя (с дистанционным управлением) устанавливают вплотную к стенке забоя. При смыве отвалов гидромонитор устанавливают на дамбе, на берме канала или в русле канала (плавучие). Всасывающую трубу насосной станции опускают в канал. После удаления отвала в пределах радиуса действия гидромонитор перемещается вдоль канала на следующую позицию.

Диаметр входного отверстия нижнего колена колеблется от 100 до 500 мм; диаметр отверстий насадок от 25 до 140 мм; длина ствола до 1250-2600 мм.

Диаметр d насадки подбирают по производительности насосной станции и необходимой скорости струи:

d = ,м (4.5)

где П – производительность насосной станции, м³/сек; μ – коэффициент скорости (0,92-0,96); v – скорость вылета струи из насадки, м/сек. Скорость струи должна быть: при разработке песка – 10-12 м/сек; супеси и рыхлого лесса – 12-15; плотного лесса –15-20; суглинка легкого и среднего, супеси тяжелой, рыхлой глины – 18-26; тяжелой глины – 30-35; торфа – 18-20 м/сек.

Удельный расход (количество воды, необходимое для размыва или транспортирования 1 м³ грунта) при разработке песка 2-5 м³; супеси легкой и лесса-4-6; суглинка легкого и среднего-10-16; супеси тяжелой и глины рыхлой-6-10; глины тяжелой-14-18 м³ /4/.

Современные гидромониторы выпускают с дистанционным управлением на гусеничном ходу, что дает возможность более интенсивного разрушения грунта, располагая сопло гидромонитора в необходимой близости к забою.

При проведении таких работ большое значение имеет правильная организация транспортировки пульпы. Она зависит от крупности частиц и вида грунта. Если конструктивно невозможно организовать самостоятельный отток пульпы, применяют установки для ее принудительной транспортировки. Для транспортирования под напором ее собирают в специальных колодцах (зумпфе) и перекачивают насосами или гидроэлеватором в насыпь.

4.2.6 Гидроэлеваторы Гидроэлеваторы применяются для подъема и горизонтального перемещения пульпы, если противодавление не превышает 10 м, объемы работ небольшие, условия работ стесненные, возможно попадание воздуха в трубопровод. Работают гидроэлеваторы (рисунок 4.23) по принципу водоструйных насосов (эжекторов).

Вода под напором по напорной трубе – А поднимается к насадке – Б, расположенной перед смесительной камерой – К в гидроэлеваторе. Струя воды, вылетая с большой скоростью из насадки в смесительную камеру-приемник – К, создает разрежение (вакуум) во всасывающей трубе – Т, благодаря которому пульпа или вода поступает по этой трубе, смешивается в камере – К с водой, подаваемой под напором, и через горловину – Г и диффузор – Д транспортируется по пульповоду – П.

Рисунок 4.23 – Гидроэлеватор

Гидроэлеваторы имеют низкий к.п.д. – 0,1-0,37, т.к. количество грунта в пульпе, движущейся по пульповоду, составляет 1-2% от объема воды.

Положительным свойством гидроэлеваторов является их способность бесперебойно работать в случае попадания воздуха во всасывающую трубу и возможность транспортирования с большими включениями при сравнительно небольшом износе оборудования /4/.

Дата добавления: 2015-06-25