RU2249654C1 - Suction-tube dredger intake device - Google Patents

Abstract

FIELD: development of offshore and driver bottom deposits.

SUBSTANCE: proposed suction-tube dredger intake device contains suction head with protective screen and nozzles, and pipelines for delivery of water. Intake device is furnished with rocking frame installed for contact with ground and provided with row of semicylindrical suction channels in lower part nonuniformly distributed over perimeter of frame. Extreme ribs of protective screen are made hollow, with channel to deliver water, or air and water. Central ribs are made solid, being mounted with tilting relative to longitudinal axis of protective screen, and are provided with ripping teeth. Water nozzles are installed in lower part of ribs, and possibility of delivery of air to nozzles is provided. Water nozzles are made radially slotted. Teeth are displaced in horizontal plane relative to each other and are turned in opposite sides. Water nozzles in lower part of ribs of protective screen are made coaxially to ribs. Water nozzles are made with tilting relative to axes of ribs of protective screen.

EFFECT: improved efficiency of preparation of pulp, taking in ground and suction.

5 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к грунтозаборным устройствам и может быть использовано для разработки морских и речных донных отложений, выполнения дноуглубительных работ, а также добычи строительных материалов.The invention relates to soil sampling devices and can be used for the development of sea and river bottom sediments, dredging, and mining of building materials.

Известны устройства для разработки донных отложений в виде волочащегося грунтозаборника, включающие неподвижную переднюю и подвижную заднюю части и решетку с насадками [1] или разрыхляющими ножами [2] в зоне всасывания.Known devices for the development of bottom sediments in the form of a dragging soil intake, including a fixed front and moving rear parts and a grill with nozzles [1] or loosening knives [2] in the suction zone.

Недостатками таких устройств является то, что, прежде всего, движение по дну осуществляется только в одном направлении, а также что потери полезного ископаемого при выемке достаточно велики вследствие плохой ориентировки грунтозаборного устройства по дну. Глубина добычи не превышает 30-40 метров.The disadvantages of such devices is that, first of all, the movement along the bottom is carried out in only one direction, and also that the loss of minerals during excavation is quite large due to poor orientation of the soil sampling device along the bottom. The depth of production does not exceed 30-40 meters.

Наиболее близким к предложенному является грунтозаборное устройство, включающее всасывающий наконечник и общий подводящий водовод с насадками, которые размещены по горизонтальной оси и делят наконечник на две отдельные всасывающие секции [3].Closest to the proposed is a soil intake device, including a suction tip and a common inlet conduit with nozzles that are placed along the horizontal axis and divide the tip into two separate suction sections [3].

Недостатком данного устройства является сложность равномерного контакта плоскости всасывания наконечника рельефа дна, что приводит к значительному снижению плотности образуемой гидросмеси.The disadvantage of this device is the difficulty of uniform contact of the suction plane of the bottom relief tip, which leads to a significant decrease in the density of the formed slurry.

Техническая задача заключается в повышении эффективности процесса пульпоприготовления, грунтозабора и всасывания при создании интенсивного процесса гидровзвешивания донных отложений и создании оптимальных скоростей всасывания по всему периметру грунтозаборника путем механического рыхления зубьями и напорного гидровзвешивания напорными струями жидкости и воздуха.The technical task is to increase the efficiency of the process of pulp preparation, soil sampling and suction when creating an intensive process of hydraulic weighing of bottom sediments and creating optimal suction speeds around the entire perimeter of the soil sampling by mechanical loosening of teeth and pressure hydraulic weighing by pressure jets of liquid and air.

Указанная техническая задача достигается тем, что известное грунтозаборное устройство земснаряда, содержащее всасывающий наконечник с защитной решеткой и насадками, трубопроводы для подвода, по крайней мере, воды, снабжено установленной на нем с возможностью контакта с грунтом качающейся рамой, имеющей в нижней части ряд полуцилиндрических всасывающих каналов, неравномерно распределенных по всему периметру рамы, при этом крайние ребра защитной решетки выполнены полыми с каналами для подвода воды или воздуха и воды, центральные ребра выполнены цельными и смонтированы наклонно к продольной оси защитной решетки и имеют зубья для рыхления донных отложений, причем насадки для подвода воды установлены в нижней части ребер с возможностью подвода к ним воздуха.The specified technical problem is achieved by the fact that the known dredging device of the dredger, containing a suction tip with a protective grill and nozzles, pipelines for supplying at least water, is equipped with a swinging frame mounted on it with the possibility of contact with the soil, which has a row of semi-cylindrical suction in the lower part channels unevenly distributed around the entire perimeter of the frame, while the extreme edges of the protective grill are hollow with channels for supplying water or air and water, the central ribs Execute one piece and mounted obliquely to the longitudinal axis of the protective grid and have teeth for loosening the sediments, with the nozzle for the water supply are installed in the lower part of the ribs with the possibility of supplying air to it.

При этом насадки для подвода воды выполнены радиально-щелевыми.In this case, nozzles for supplying water are made radially slotted.

Кроме того, зубья смещены в горизонтальной плоскости друг относительно друга и развернуты в противоположные стороны.In addition, the teeth are offset in the horizontal plane relative to each other and deployed in opposite directions.

Насадки для подвода воды в нижней части ребер защитной решетки выполнены соосно с ребрами.Nozzles for supplying water in the lower part of the ribs of the protective grill are made coaxially with the ribs.

Насадки для подвода воды выполнены наклонно к осям ребер защитной решетки.Nozzles for water supply are made obliquely to the axes of the ribs of the protective grill.

На фиг.1 изображено предлагаемое грунтозаборное устройство, вид сбоку; на фиг.2 – то же устройство, вид снизу; на фиг.3 – то же устройство, вид спереди; на фиг.4 - разрез по линии С-С полого ребра защитной решетки с наклонно установленной насадкой; на фиг.5 – разрез по линии С₁-С₁ полого ребра защитной решетки с наклонно установленной насадкой, вид сбоку; на фиг.6 – разрез по линии D-D полого ребра с вертикально установленной насадкой; на фиг. 7- разрез по линии D₁-D₁ разрез полого ребра с вертикально установленной насадкой, вид сбоку.Figure 1 shows the proposed soil intake device, side view; figure 2 is the same device, bottom view; figure 3 is the same device, front view; figure 4 is a section along the line CC of the hollow rib of the protective grill with an inclined nozzle; figure 5 is a section along the line C ₁ -C _{1 of the} hollow ribs of the protective lattice with an inclined nozzle, side view; Fig.6 is a section along the line DD of a hollow rib with a vertically mounted nozzle; in FIG. 7- section along the line D ₁ -D ₁ section of a hollow rib with a vertically mounted nozzle, side view.

Грунтозаборное устройство содержит всасывающий наконечник 1 с защитной решеткой 2, с четырьмя крайними полыми 3,4,5,6 и тремя центральными цельными 7,8,9 ребрами, трубопровод 10 и патрубки 11,12,13,14 для подвода воды, трубопровод 15 и распределитель 16 для подвода воздуха к насадкам 17,18,19,20 для гидрорыхления донных отложений. Два крайних цельных ребра 7 и 9 смонтированы наклонно и имеют по одному зубу 21 и 22, выходящему за пределы плоскости всасывания и предназначенному для опережающего (врубового) механического рыхления донных отложений. Контактирующая с грунтом качающаяся рама 23 смонтирована на оси вращения 24 у торцов всасывающего наконечника и имеет по периметру нижней кромки 25 ряд полуцилиндрических всасывающих каналов 26, неравномерно распределенных и загущенных к середине осевого всасывающего потока.The soil intake device contains a suction tip 1 with a protective grill 2, with four extreme hollow 3,4,5,6 and three central integral 7,8,9 ribs, a pipeline 10 and nozzles 11,12,13,14 for water supply, the pipeline 15 and a distributor 16 for supplying air to the nozzles 17,18,19,20 for hydraulic loosening of bottom sediments. Two extreme integral ribs 7 and 9 are mounted obliquely and have one tooth 21 and 22 extending beyond the suction plane and intended for advanced (cutting) mechanical loosening of bottom sediments. The swinging frame 23 in contact with the soil is mounted on the axis of rotation 24 at the ends of the suction tip and has along the perimeter of the lower edge 25 a row of semi-cylindrical suction channels 26 that are unevenly distributed and thickened towards the middle of the axial suction flow.

Насадки для подвода воды могут быть выполнены с радиально-щелевым зазором 27 и смонтированы в нижней части полых ребер либо наклонно, либо соосно. Полое ребро имеет канал для воды 28 и воздуха 29.Nozzles for supplying water can be made with a radially slotted gap 27 and mounted in the lower part of the hollow ribs either obliquely or coaxially. The hollow rib has a channel for water 28 and air 29.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При использовании грунтозаборного устройства в земснарядах эрлифтного типа перед началом работы включаются насос и компрессор (не показаны). По трубопроводу 10 и далее по патрубкам 11, 12, 13,14 вода под напором подается в крайние полые ребра 3,4,5,6 защитной решетки 2, а затем через водяной канал 28 - к насадкам 17,18,19,20. Одновременно сжатый воздух по трубопроводу 15 и распределителю 16 подается через воздушный канал 29 в полые ребра 3,4,5,6 в щелевое кольцевое отверстие 27 вокруг насадок 17,18,19,20. Затем грунтозаборное устройство эрлифта опускается на заданную глубину.When using a soil sampling device in airlift type dredgers, a pump and a compressor (not shown) are turned on before starting work. Through the pipeline 10 and further through the nozzles 11, 12, 13.14, water under pressure is supplied to the extreme hollow ribs 3,4,5,6 of the guard 2, and then through the water channel 28 to the nozzles 17,18,19,20. At the same time, compressed air through the pipe 15 and the distributor 16 is fed through the air channel 29 into the hollow ribs 3,4,5,6 into the slotted annular hole 27 around the nozzles 17,18,19,20. Then the airlift soil intake device descends to a predetermined depth.

В процессе работы грунтозаборное устройство 1 совершает возвратно-поступательные перемещения по дну, при этом качающаяся рама 23 за счет свободного изменения угла наклона при поворотах вокруг оси вращения 24 имеет полный контакт с всасываемыми донными отложениями по всему периметру.In the process, the soil sampling device 1 performs reciprocating movements along the bottom, while the swinging frame 23 due to the free change in the angle of inclination when turning around the axis of rotation 24 has full contact with the suction bottom sediments around the perimeter.

Такой контакт с рельефом дна препятствует прорыву чистой воды к оси всасывания наконечника 1. Вода со значительной скоростью поступает в полость всасывания через полуцилиндрические каналы 26, расположенные по периметру нижней кромки 25 контактирующей с грунтом качающейся рамы 23, что создает местное контурное разжижение донных отложений и постоянное заглубление всасывающего наконечника 1 в горную массу. Внутри под контактирующей с грунтом качающейся рамой 23 происходит опережающее начальное механическое врубообразование с помощью зубьев 21 и 22, смонтированных на наклонных цельных ребрах 7 и 9 и выходящих за контуры контактирующей с грунтом качающейся рамы 23. Радиально-щелевые соосные насадки 18 и 20 псевдоожижают донные отложения, что позволяет интенсивно взвешивать и направлять разжиженную трехфазную смесь (вода - воздух - твердое) к центральной части всасывающего наконечника 1 с помощью газожидкостных струй наклонных насадок 17 и 19. Под качающейся рамой 23 трехфазная смесь дегазируется и отделившаяся воздушная фаза создает в центральной части дополнительный градиент давления, что частично или полностью (в зависимости от расхода подаваемого в радиально-щелевую насадку воздуха) обеспечивает работу эрлифта. При этом оставшаяся разжиженная двухфазная смесь (вода - твердое) интенсивно всасывается наконечником 1.Such contact with the bottom topography prevents the breakthrough of clean water to the suction axis of tip 1. Water enters the suction cavity at a considerable speed through the semi-cylindrical channels 26 located along the perimeter of the lower edge 25 of the swinging frame 23 in contact with the ground, which creates a local contour liquefaction of the bottom sediments and a constant deepening the suction tip 1 into the rock mass. Inside the swinging frame 23, which is in contact with the soil, the leading mechanical cutting starts ahead with the help of teeth 21 and 22 mounted on inclined solid ribs 7 and 9 and extending beyond the contours of the swinging frame 23, which are in contact with the soil. The radial-slot coaxial nozzles 18 and 20 fluidize the bottom sediments , which allows you to intensively weigh and direct the liquefied three-phase mixture (water - air - solid) to the central part of the suction tip 1 using gas-liquid jets of inclined nozzles 17 and 19. With the frame 23, the three-phase mixture is degassed and the separated air phase creates an additional pressure gradient in the central part, which partially or completely (depending on the flow rate of the air supplied to the radial slotted nozzle) ensures the operation of the airlift. In this case, the remaining liquefied two-phase mixture (water - solid) is intensively absorbed by tip 1.

При использовании грунтозаборного устройства в земснарядах грунтонасосного типа порядок работы не изменяется. Однако в конструкции устройства будет отсутствовать трубопровод 15 и распределитель 16 для подачи сжатого воздуха к полым ребрам 3,4,5,6 и щелевое кольцевое отверстие 27 вокруг насадок 17,18,19,20. Соответственно не будет осуществляться подача сжатого воздуха, а грунтозаборное устройство будет работать только с использованием воды, подаваемой под напором.When using an intake device in dredgers of a pump-type pump, the operating procedure does not change. However, in the design of the device there will be no pipeline 15 and a distributor 16 for supplying compressed air to the hollow ribs 3,4,5,6 and a slotted annular hole 27 around the nozzles 17,18,19,20. Accordingly, compressed air will not be supplied, and the soil sampling device will only work using water supplied under pressure.

Предложенное грунтозаборное устройство возможно использовать при добыче полезных ископаемых, сложенных породами различного гранулометрического состава, как разрыхленных, так и переуплотненных, в шельфовой зоне морей и океанов, в подводной части водоемов различного типа.The proposed soil sampling device can be used in the extraction of minerals composed of rocks of various particle size distribution, both loosened and re-compacted, in the shelf zone of seas and oceans, in the underwater part of water bodies of various types.

1. Авторское свидетельство СССР №375353, Е 02F 3/88, 1973.1. USSR author's certificate No. 375353, E 02F 3/88, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР №990980, Е 02F 3/88, 1973.2. Copyright certificate of the USSR No. 990980, E 02F 3/88, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР №1208145, Е 02F 3/88, 1986.3. USSR copyright certificate No. 1208145, E 02F 3/88, 1986.

Claims (5)

1. Грунтозаборное устройство земснаряда, содержащее всасывающий наконечник с защитной решеткой и насадками, трубопроводы для подвода, по крайней мере, воды, отличающееся тем, что грунтозаборное устройство снабжено установленной на нем с возможностью контакта с грунтом качающейся рамой, имеющей в нижней части ряд полуцилиндрических всасывающих каналов, неравномерно распределенных по всему периметру рамы, при этом крайние ребра защитной решетки выполнены полыми с каналами для подвода воды или воздуха и воды, центральные ребра выполнены цельными, смонтированы наклонно к продольной оси защитной решетки и имеют зубья для рыхления донных отложений, причем насадки для подвода воды установлены в нижней части ребер с возможностью подвода к ним воздуха.1. A suction dredger device containing a suction tip with a protective grill and nozzles, pipelines for supplying at least water, characterized in that the dredging device is equipped with a swinging frame mounted on it with the possibility of contact with the ground, having a row of semi-cylindrical suction frames in the lower part channels unevenly distributed along the entire perimeter of the frame, while the extreme edges of the protective grill are hollow with channels for supplying water or air and water, the central ribs are made Yelnia are mounted obliquely to the longitudinal axis of the protective grid and have teeth for loosening the sediments, with the nozzle for the water supply are installed in the lower part of the ribs with the possibility of supplying air to it. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насадки для подвода воды выполнены радиально-щелевыми.2. The device according to claim 1, characterized in that the nozzles for supplying water are made radially slotted. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что зубья смещены в горизонтальной плоскости относительно друг друга и развернуты в противоположные стороны.3. The device according to claim 1, characterized in that the teeth are offset in the horizontal plane relative to each other and deployed in opposite directions. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насадки для подвода воды в нижней части ребер защитной решетки выполнены соосно с ребрами.4. The device according to claim 1, characterized in that the nozzles for supplying water in the lower part of the ribs of the protective lattice are made coaxially with the ribs. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насадки для подвода воды выполнены наклонно к осям ребер защитной решетки.5. The device according to claim 1, characterized in that the nozzles for supplying water are made obliquely to the axes of the ribs of the protective grill.

Images