Всасывающая труба

Всасывающая труба

При работе грунтонасоса в зоне приемного отверстия наконечника всасывающего пульпопровода образуется скоростное поле, которое состоит из линий токов и зоны равных скоростей. По мере удаления наконечника от приемного отверстия скорости подтекающих струй уменьшаются. Так, при расстоянии от плоскости приемного отверстия, равном его диаметру, скорости подтекающих струй уменьшаются в 2 раза, а при расстоянии, равном двум его диаметрам,— почти в 10 раз.

Если всасывающую трубу приблизить к подошве забоя, то форма скоростного поля изменится: по центру приемного отверстия образуется завихрение. При этом размыв грунта начинается около стенок наконечника и развивается как в глубину слоя песка, так и к центру наконечника. По мере увеличения глубины разработки грунта завихрение в центре вытягивается до тех пор, пока не прекратится отрыв частиц грунта. Частицы грунта в процессе всасывания сползают по откосам воронки к ее центру, где подхватываются вихрем и увлекаются во всасывающую трубу. Это происходит до тех пор, пока весь грунт, находящийся в зоне всасывания, не будет разработан.

После этого во всасывающую трубу будет поступать чистая вода. Поэтому для обеспечения непрерывного всасывания грунта необходимо, чтобы приемное отверстие наконечника всасывающей трубы находилось от подошвы забоя на определенном расстоянии, зависящем от вида разрабатываемого грунта, формы и размеров наконечника всасывающей трубы.

Всасывающая труба смонтирована на раме, которая шарнирно закреплена на корпусе земснаряда. Труба соединена либо шаровым шарниром, либо шлангом с корпусным всасывающим пульпопроводом грунтонасоса, установленного на земснаряде. Для компенсации возможных смещений всасывающей трубы при ее перемещении в вертикальной плоскости служит сальниковый компенсатор, устанавливаемый на всасывающей линии. Рама всасывающей трубы через полиспастные блоки подвешена тросом к стреле подвески и с помощью рамоподъемной лебедки может перемещаться в вертикальной плоскости вверх и вниз.

Это обеспечивает контакт всасывающей трубы с грунтом в подводном забое и необходимую глубину разработки грунта. Для облегчения заглубления всасывающей трубы в грунт при небольших начальных глубинах ее наконечник устанавливают под углом 15—20°, чтобы всасывающая труба не опиралась на край воронки, образующейся при разработке грунта.

Для уменьшения гидравлических сопротивлений, возникающих при входе водяных струй в приемное отверстие наконечника всасывающей трубы, площадь этого отверстия увеличивают в 1,5 1,7 раза по сравнению с площадью поперечного сечения всасывающей трубы. Для этих же целей на наконечнике у приемного отверстия устанавливают обтекатели.

Наконечники бывают в виде конического раструба, щелевидного раструба и цилиндрические. Конические и цилиндрические наконечники всасывающего пульпопровода применяют для разработки песчаных грунтов без крупных включений; щелевидный для разработки забоев, засоренных негабаритными включениями (камнями, древесными остатками).

Размер щели по высоте щелевидного наконечника должен быть на 10—15 мм меньше диаметра шара, проходящего через рабочее колесо грунтонасоса. Например, размер щелевого наконечника земснаряда с грунтонасосом 20Р-11 по высоте должен быть не более 220 мм. Ширину наконечника определяют в зависимости от требуемой площади приемного отверстия наконечника, которая равна 1,5— 1,7 площади поперечного сечения всасывающей трубы. Чтобы через приемное отверстие наконечника не могли пройти щелевидные камни, устанавливают поперечные ограничители ножи. Расстояние между ножами равно диаметру шара, проходящего через рабочее колесо грунтонасоса, установленного на земснаряде.

Устройства от засорения

При разработке засоренных забоев на земснарядах применяют устройства, предупреждающие засорение всасывающего пульпопровода и грунтонасоса. Простейшим из них является ограничитель в виде серповидного крюка, изготовленного из круглой стали диаметром 25—30 мм. Устанавливают ограничитель по оси наконечника перед его приемным отверстием. Негабаритный камень, подхваченный входящим во всасывающую трубу потоком, ударяясь о крюк, отскакивает от наконечника и падает на дно забоя вне зоны всасывания.

Более эффективно устанавливать на наконечник объемную не-подвижную или подвижную решетку. Неподвижная решетка представляет собой усеченный конус, собранный из круглой стали диаметром 20—30 мм. Нижним основанием конус надет па наконечник и приварен. Расстояние кольца решетки от приемного отверстия наконечника не должно превышать диаметра всасывающей трубы D, а диаметр кольца должен быть не более 0.4D.

Подвижная решетка состоит из двух дисков (нижнего и верхнего), посаженных на оси на щелевидном наконечнике и ножен, приваренных к торцовой части дисков. Благодаря установленным ножам попадание негабаритных включений (камней) во всасывающую трубу исключается. Когда часть решетки забита камнями, машинист включает тросовый привод и поворачивает решетку вокруг оси, при этом камни, упираясь в направляющую пластину наконечника, выталкиваются из решетки. Приемное отверстие наконечника перекрывается второй частью подвижной решетки. При засорении камнями второй части решетку поворачивают в обратном направлении, камни выталкиваются направляющей пластиной наконечника с противоположной стороны.

Засорение решетки камнями машинист земснаряда определяет по вакуумметру и манометру, установленным на пульте управления. Тросовый привод решетки осуществляется одной лебедкой, имеющей реверс.

Чаще всего применяют камнезадерживающее и камневыбрасывающее устройство, устанавливаемое на всасывающей трубе на расстоянии 2—3 м от приемного отверстия наконечника. Такое устройство можно использовать на земснарядах со всасывающей трубой, а также с грунтозаборными устройствами, имеющими механические рыхлители.

Неподвижные входной и выходной коническо-цилиндрические патрубки жестко связаны между собой ребрами жесткости и балками. Подвижный патрубок шарниром соединен с выходным патрубком. Внутри входного патрубка установлены два зуба, делящие полость трубы па три секции. При диаметре всасывающей трубы 426 мм расстояние между зубьями равно 160—170 мм, т. е. камни и другие включения в грунте крупнее 170 мм пройти через зубья не могут, чем исключается возможность засорения проточных каналов рабочего колеса грунтонасоса. К нижней части патрубка внутри приварен язык, препятствующий проходу камней во всасывающую трубу из патрубка при его открытии.

При задержании камня зубьями резко возрастают показания вакуумметра и машинист земснаряда включает привод на открытие патрубка, при этом камни, застрявшие между зубьями, выталкиваются выталкивателем, а застрявшие между стенками патрубка и зубьями стенками подвижного патрубка. Наилучшим приводом для этого устройства является гидравлический, который обеспечивает плавное открытие и закрытие подвижного патрубка, что исключает возможные гидравлические удары. Этот привод легко автоматизировать, установив исполнительный механизм на привод кранов и соединив его с электроконтактным вакуумметром.

Это же устройство может быть использовано для предотвращения срыва вакуума при завале грунтом наконечника всасывающей трубы. В случае завала необходимо открыть патрубок и при дальнейшей работе земснаряда завал грунта будет разобран. Камерный камнеуловитель устанавливают на корпусном всасывающем пульпопроводе. Принцип его действия основан на снижении скорости потока пульпы, вследствие чего из него выпадают крупные включения. Камера верхней своей частью приваривается к всасывающему пульпопроводу на его горизонтальном участке. К нижней части камеры шарнирно прикреплено днище. Чтобы в камере камнеуловителя не оседал песок, его днище имеет отверстия, через которые из водоема в камеру поступает небольшое количество воды, достаточное для уноса песка во всасывающую трубу. С противоположной стороны от шарнира к днищу прикреплен рычаг для открытия и закрытия днища.

Иногда на всасывающих пульпопроводах земснарядов устанавливают щековые и роторные дробилки, которые раздробляют крупные камни, прошедшие через всасывающую трубу. Питание всасывающей трубы грунтом происходит за счет неподдающихся регулированию оползней забоя. Поэтому при избы-точном поступлении грунта наконечник всасывающей трубы может оказаться засыпанным грунтом, в результате чего произойдет срыв вакуума. Для предупреждения срыва вакуума имеется несколько конструкций устройств, обеспечивающих поступление воды в зону всасывания или непосредственно во всасывающую трубу.

Например, на всасывающей трубе устанавливают жалюзи, которыми управляют дистанционно. В момент завала наконечника всасывающей трубы жалюзи открывают, что предотвращает срыв вакуума и обеспечивает нормальную работу грунтонасоса, а имеющееся разрежение в наконечнике обеспечивает постепенную разработку завала грунта.

Устройство, обеспечивающее подачу воды в зону всасывания при завале наконечника, представляет собой дополни-тельную трубу длиной 4—5 м, установленную на всасывающей трубе таким образом, чтобы нижний конец трубы не доходил до приемного отверстия наконечника на 1 —1,5 диаметра всасывающей трубы. При завале грунтом наконечника всасывающей трубы под влиянием имеющегося разрежения у приемного отверстия наконечника по трубе в зону разрежения будет поступать из верхних слоев вода, которая постепенно размоет обвалившийся грунт.

Для эффективной разработки песчаных забоев с прослойками из ила или суглинка па всасывающей трубе устанавливают гидравлические рыхлители, которые разрушают струей воды массив из плотных грунтов. Для этого на земснаряде в зависимости от его производительности устанавливают центробежный насос с подачей от 300 до 1500 м3/ч воды и напором 60—100 м. Вода от насоса, пройдя через гибкий шланг или специальный сальниковый шарнир, по трубе, установленной вдоль всасывающей трубы, поступает к насадку, который выступает вперед за приемное отверстие наконечника на расстояние, равное полутора-двум диаметрам всасывающей трубы. Из насадка вода с большой скоростью в виде монолитной струи вылетает к груди забоя и благодаря большой ударной силе разрушает грунт.

При разработке грунта земснарядами, оборудованными гидрорыхлителями, необходимо, чтобы насадок гидрорыхлителя находился всегда в непосредственной близости от грунта, так как ударная сила струи в воде резко уменьшается.

Совмещенные гидрорыхлители

Ниже рассматриваются гидрорыхлители, совмещенные с эжекторными грунтозаборными устройствами. Эжекторные грунтозаборные устройства применяют при разработке грунтов с глубин более 12 м, когда всасывающей способности грунтонасоса не хватает для подъема пульпы по всасывающей трубе земснаряда даже при относительно невысокой консистенции пульпы и работа ведется либо при кавитационном В этих случаях применяют или эжектирующие устройства, или погружные грунтонасосы различных конструкций.

Кольцевой щелевой эжектор устанавливают на конце всасывающей трубы вместо наконечника. Вода от центробежного насоса через патрубок поступает в кольцевую камеру. Большая часть воды из камеры через кольцевую щель поступает с большой скоростью во всасывающий патрубок и с увлекаемой пульпой проходит через диффузор во всасывающую трубу. Часть воды из камеры через патрубок и насадок расходуется на рыхление грунта. Основным недостатком кольцевого щелевого эжектора является сужение входного отверстия всасывающего патрубка, благодаря чему создастся большая скорость потока пульпы и как следствие быстрый износ входного кольца и патрубка.

Более износостойким является многоструйное эжектирующес устройство с кольцевым коллектором шестью восемью насадками, расположенными под некоторым углом по внешнему контуру всасывающей трубы. Это эжектирующее устройство может быть применено и при механических рыхлителях.

Грунтозаборное эжектирующес устройство с центральным насадком является приставкой к наконечнику всасывающей трубы. Вода от насоса поступает к коллектору, из которого через насадок, установленный точно по центру приемного отверстия наконечника, мощной струей направляется в наконечник всасывающей трубы. Часть воды через противоположно установленный насадок расходуется на рыхление.
Особенностью работы эжекторных грунтозаборных устройств является необходимость заглубления их в грунт, т. е. наибольшая производительность земснаряда обеспечивается при завале всасывающего наконечника. Если же этого нет, то поступающая от насоса вода еще больше разжижает пульпу.

Погружные грунтонасосы устанавливают на раму грунтозаборного устройства, поэтому они работают под уровнем воды и подают пульпу высокой консистенции. Погружные грунтонасосы являются первой ступенью, а насосы, установленные на корпусе зем-снаряда, второй ступенью. Как правило, погружные насосы являются пнзконапорными (напор не более 20 м) с большой подачей.