SU872663A1 - Soil intake of dredge - Google Patents

Description

(54) ГРУНТОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО ЗЕМСНАРЯДА(54) GROUND CONSTRUCTION EARTHING PLANT

1one

Изобретение относитс  к землесосным снар дам дл  добычи нерудных, материалов из подводных забоев.The invention relates to suction dredgers for the extraction of nonmetallic materials from underwater faces.

Известны грунтозаборные устройства землесосного снар да, включающие всасывающий наконечник ,с эжекторной головкой и диффузором, водоподвод щий коллектор с пространственной решеткой, эжектирующие и разрыхл ющие насадки I.Primary suction dredger devices are known, including a suction nozzle, with an ejector head and a diffuser, a water supply collector with a spatial grid, ejecting and loosening nozzles I.

Недостатками известных грунтозаборных устройств  вл ютс  низкие интенсивность дезинтеграции глинистых включений и JQ фективность забора грунта. Низка  эффективность дезинтеграции глинистых включений при разработке подводных забоев не позвол ет получать качественные нерудные материалы и вызывает необходимость в устройстве специальных сооружений дл  is полной дезинтеграции указанных смесей.The disadvantages of the known soil collecting devices are the low intensity of disintegration of clay inclusions and the JQ efficiency of soil collection. The low efficiency of disintegration of clay inclusions in the development of underwater faces does not allow obtaining high-quality non-metallic materials and necessitates the construction of special structures for the complete disintegration of these mixtures.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  грун озаборное устройство земснар да, включающее водозаборный трубопровод, кольцевой .кол- лектор , смеситель;Ную камеру, рыхлитеЛьные и эжектирующие насадки с коническим входом и цилиндрической частью 2. .The closest in technical essence to the proposed invention is the soil of the dredger intake device, which includes a water intake pipeline, an annular collector, a mixer; a new chamber, loose and ejecting nozzles with a conical inlet and a cylindrical part 2..

Однако данное устройство не позвол ет создать дл  разрыхлени , дезинтеграции глинистых включений и эжектировани  материала пульсирующих суперкавитирующих и взаимно соудар ющихс  струй, обеспечивающих интенсивную дезинтеграцию глинистых включений в материале и его эффективный забор из забо .However, this device does not allow for the disintegration, disintegration of clay inclusions and the ejection of material pulsating supercavitating and mutually colliding jets, providing intensive disintegration of clay inclusions in the material and its effective removal from the bottom.

Цель изобретени  - инт енсификаци  разрущени  глинистых включений в разрабатываемом забое путем воздействи  на них кавитирующих пульсирующих и взаимоудар ющихс  струй.The purpose of the invention is to intensify the destruction of clay inclusions in the developed bottomhole by exposing them to cavitating pulsating and inter-impinging jets.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в грунтозаборном устройстве земснар да, включающем водоподвод щий трубопровод, кольцевой коллектор, смесительную камеру., рыхлительные и эжектирующие насадки с коническим входом и цилиндрической частью, рыхлительные насадки выполнены с углом конусности 45-60°, при этом отнощение длины цилиндрической части к ее диаметру находитс  в пределах 0,25-1,0.The goal is achieved by the fact that in the soil-collecting device of the dredge, including water supply pipeline, ring collector, mixing chamber., Loosening and ejecting nozzles with a conical inlet and a cylindrical part, loosening nozzles are made with a taper angle of 45-60 °, while the length ratio the cylindrical part to its diameter is in the range of 0.25-1.0.

О Целью повышени  интенсивности пульсации струй, эжектирующие насадки имеют конусный выход, при этом отнОщение ее длины к диаметру цилиндрической частиО The purpose of increasing the intensity of pulsation of the jets, the ejecting nozzles have a tapered output, while the ratio of its length to the diameter of the cylindrical part

находитс  в пределах 0,75-1,5, а угол конусности составл ет 15-25°.is in the range of 0.75-1.5, and the taper angle is 15-25 °.

Продольные оси рыхлительных насадок расположены под углом 40-50° к горизонтальной плоскости устройства и пересекаютс  в одной точке, расположенной в вертикальной диаметральной плоскоссги устройства и ниже оси смесительной, ка, меры, при этом отношение рассто ни  от выходного торца эжектирующей насадки до плоскости к диаметру смесительной камеры находитс  в пределах 1,3-1,9, а отношение рассто ни  от точки пересечени  до оси смесительной камеры к ее диаметруThe longitudinal axes of the loosening nozzles are located at an angle of 40-50 ° to the horizontal plane of the device and intersect at one point located in the vertical diametrical planar device and below the mixing axis, measures, while the ratio of the distance from the output end of the ejector nozzle to the plane to the diameter mixing chamber is in the range of 1.3-1.9, and the ratio of the distance from the intersection point to the axis of the mixing chamber to its diameter

1,1 - 1,7.1.1 - 1.7.

При выполнении устройства с указанными параметрами и техническими усовершенствовани ми создаютс  суперкавитирующие и взаимносоудар ющие струи. Конический вход в насадку с углом конусности 45-60° обеспечивает, при минимальных гидравлических потер х в нем, направление движущихс  частиц жидкости под углом 22,5-30° к оси насадки, их отрыв от струй кромки перехода к цилиндрической части и резко криволинейную траекторию движени  частиц в цилиндрической части с образованием в ней зоны пониженного давлени , в которой жидкость переходит в парообразное состо ние, создава  кавитационную каверну. Эта каверна растет до величин, несколько больщей длины цилиндрической части насадки, выходит за ее пределы, в результате чего в нее из окру-, жающей среды втекает с большой скоростью поток жидкости, который удар ет в переднюю часть каверны и отрывает ее от поверхности насадки. Сразу начинает расти нова  каверна, а оторвавша с  часть каверны сноситс  по потоку струи и захлопываетс  вдали от насадки, не каса сь ее поверхности (такие струи называютс  суперкавнтирующими ). Процесс отрыва и захлопывани  суперкаверны происходит cj-poro периодически с частотой от нескольких дес тков до нескольких сотен герц и зависит, главным образом , от расхода воды через насадку и ее геометрических параметров. Цилиндричес- ,, /ч ка  часть насадки при длине 0,25-1,0 ее диаметра обеспечивает создание в ней зоны пониженного давлени , кавитационнои каверны , втекание в каверну с больщой скоростью потока жидкости с выходного торца насадки, отрыв и снос по течению каверны максимальной длины и образование новых каверн. Отрыв и захлопывание суперкаверны создают пульсацию в струе и окружающей среде , генерируют мощные ударные волны, которые интенсивно разрыхл ют материал и диспергируют глинистые включени . Интенсивность диспергировани  глинистых включений в материале резко увеличиваетс  от воздействи  - на них гидравлическихWhen the device is executed with the specified parameters and technical improvements, supercavitating and mutual impacting jets are created. The conical entrance to the nozzle with an angle of taper of 45-60 ° ensures, with minimum hydraulic losses x in it, the direction of moving fluid particles at an angle of 22.5-30 ° to the axis of the nozzle, their separation from the jets of the transition edge to the cylindrical part and a sharply curved trajectory movement of particles in the cylindrical part with the formation of a zone of reduced pressure in it, in which the liquid enters the vaporous state, creating a cavitation cavity. This cavity grows to a size somewhat longer than the cylindrical part of the nozzle, extends beyond its limits, as a result of which a fluid flow flows from the environment at high speed into the front of the cavity and separates it from the nozzle surface. Immediately, a new cavity begins to grow, and the part of the cavity that is torn off is blown down by the stream and closes away from the nozzle without touching its surface (such jets are called supercavious). The process of detachment and collapse of the supercover occurs cj-poro periodically with a frequency of several tens to several hundred hertz and depends mainly on the flow of water through the nozzle and its geometrical parameters. The cylindrical part of the nozzle with a length of 0.25-1.0 of its diameter ensures the creation of a zone of reduced pressure, cavitation cavity, flowing into the cavity with a high flow rate of liquid from the outlet end of the nozzle, detachment and drift along the cavity maximum length and the formation of new cavities. Separation and collapse of the supercoupler create a pulsation in the jet and the environment, generate powerful shock waves that intensively loosen the material and disperse the clay inclusions. The intensity of dispersion of clay inclusions in the material increases sharply from the impact of hydraulic

микроударов, образующихс  при схлопывании многочисленных кавитационных пузырьков с ультразвуковой частотой. Пульсирующа  суперкавитирующа  стру  обладает порщневым эффектом, что увеличивает ее транспортирующие свойства и позвол ет подавать во всасывающее отверстие устройства пульпу с высоким содержанием материала.micro-blows resulting from the collapse of numerous cavitation bubbles with an ultrasonic frequency. The pulsating supercavitating jet has a piston effect, which increases its transporting properties and allows pulp with a high content of material to be fed into the suction port of the device.

Выполнение эжектирующей насадки с коническим выходом длиной 0,75-1,5 диаметра ее цилиндрической части и углом конусности 15-25° обеспечивает увеличение размеров образующихс  суперкаверн, а, следовательно, повышает интенсивность пульсаций и порщневой эффект эжектирующей струи. Расположение продольных осей двух рыхлительных насадок под углом 45 - 5° к вертик-альной и горизонтальной диаметральным плоскост м устройства и их пересечение в одной точке обеспечивает взаимное соударение рыхлительных струй под углом 80-100°, в результате чего происходит интенсивна  дезинтеграци  глинистых включений в материале, перемещаемым стру ми при взаимном соударении его частиц и под действием схлопывающихс  в зоне соударени  струй кавитационных пузырьков. Кроме этого, соударение рыхлительных струй под углом 80-100° образует общую кумул тивную струю, направленную по оси и в сторону всасывающего отверсти  устройства , что обеспечивает принудительное перемещение материала в зону всасывани  и значительно повышает эффективность €го забора из забо . Расположение точки пересечени  рыхлительных струй в вертикальной диаметральной плоскости устройства на рассто нии от выходного торца эжектирующей насадки 1,6 ±0,3 и ниже ее оси 1,4±0,3 диаметра смесительной камеры обеспечивает эффективное рыхление материала и насыщение им рыхлительных и общей кумул тивной струй, а также принудительное перемещение материала в зону всасывани  устройства. На фиг. 1 изображено грунтозаборное устройство, вид сверху; на фиг. 2J - I1 -/- .11 т 1 л. - л . ,4, - - рЗЗрСЗ Д-А на фиг. 1; на фиг 3 - вид Б на л, с, л, лл, фиг. 2; на фиг. 4 - профиль рыхлительного насадка; на фиг. 5 - профиль эжектирующего насадка. Устройство содержит водоподвод щий трубопровод 1, присоединенный к кольцевому коллектору 2, к торцовой стенке которого присоединены труба 3 с эжектирующим насадком 4 и труба 5 с рыхлительными насадками 6. Продольна  ось эжектирующего насадка 4 расположена соосно с конфузором 7, смесительной камерой 8, диффузором 9 и всасывающей трубой 10. Продольные оси рыхлительных насадок расположены под углом 45 ±5° к вертикальнойThe implementation of the ejecting nozzle with a conical outlet with a length of 0.75-1.5 diameters of its cylindrical part and a taper angle of 15-25 ° provides an increase in the size of the resulting supercaverns, and, consequently, increases the intensity of the pulsations and the piston effect of the ejecting jet. The arrangement of the longitudinal axes of the two loosening nozzles at an angle of 45 - 5 ° to the vertical and horizontal diametrical planes of the device and their intersection at one point ensures the mutual impact of the loosening jets at an angle of 80-100 °, resulting in intensive disintegration of clay inclusions in the material moved by the jets upon mutual collision of its particles and under the action of jets of cavitation bubbles collapsing in the zone of impact. In addition, the collision of loosening jets at an angle of 80-100 ° forms a common cumulative jet directed along the axis and toward the suction opening of the device, which ensures the forced movement of material into the suction zone and significantly increases the efficiency of the intake from the bottom. The location of the intersection point of the loosening jets in the vertical diametral plane of the device at a distance from the output end of the ejecting nozzle 1.6 ± 0.3 and below its axis of 1.4 ± 0.3 of the diameter of the mixing chamber ensures effective loosening of the material and its saturation of the loosening and total cumulus jets, as well as the forced movement of material into the suction area of the device. FIG. 1 shows a soil collecting device, top view; in fig. 2J - I1 - / - .11 t 1 l. - l. , 4, - - rZZRSZ D-A in FIG. one; FIG. 3 is a view of B on l, s, l, ll, fig. 2; in fig. 4 - profile loosening nozzle; in fig. 5 - profile ejecting nozzle. The device contains a water supply pipe 1 connected to an annular collector 2, pipe 3 with an ejector nozzle 4 and pipe 5 with loosening nozzles 6 are attached to the end wall. The longitudinal axis of the ejector nozzle 4 is coaxial with the confuser 7, mixing chamber 8, diffuser 9 and suction pipe 10. The longitudinal axis of the loosening nozzles are located at an angle of 45 ± 5 ° to the vertical

и горизонтальной диаметральным плоскост м устройства и пересекаютс  в одной точке , расположенной в вертикальной диаметральной плоскости устройства на рассто нии от выходного торца эжектирующёй насадки 1,6 ±0,3 и ниже ее продолььной оси 1,4 ±0,3 диаметра смесительной камеры. Выходные торцы рыхлительных насадок размещены на рассто нии 1 ± 0,2 ot выходного торца эжектирующёй насадки.and the horizontal diametral planes of the device and intersect at one point located in the vertical diametral plane of the device at a distance from the output end of the ejection nozzle 1.6 ± 0.3 and below its longitudinal axis 1.4 ± 0.3 of the diameter of the mixing chamber. The output ends of the loosening nozzles are located at a distance of 1 ± 0.2 ot the output end of the ejecting nozzle.

Работа предлагаемого устройства осуществл етс  следующим образом.The operation of the proposed device is carried out as follows.

По водоподвод щему трубопроводу. 1 от насоса подвод т рабочую воду в кольцевой коллектор 2, из которого ее одновременно подают по трубе 3 в эжектирующую насадку 4, а по трубам 5 - в рыхлительные насадки 6. Вытекающа  из эжектирующёй насадки 4 суперкавитирующа  пульсирующа  стру  насыщаетс  материалом и увлекает его совместно с водой из окружающей среды и в виде пульпы, под действием поршневого эффекта, подает в конфузор 7, смесительную камеру 8, диффузор 9 и всасьь вающий трубопровод 10 устройства, при этом происходит разрыхление, разрущение материала в забое и дезинтеграци  глинистых включений под действием ударных волн, генерируемых пульсирующей струей, а также дезинтеграци  включений гидравлическими микроударами, образующимис  при схлопывании многочисленных кавитационных пузырьков. Вытекающие из рыхлительных насадок 6 суперкавитирующие пульсирующие струи разрыхл ют матер иал в , насыщаютс  им, взаимно непрерывно соудар ютс , в результате чего происходит их гидродинамическое торможение, образование общей кумул тивной струи, направленной в сторону всасывающего отверсти  устройства, что обеспечивает принудительное перемещение материала, в зону всасывани  и значительно повыщаёт эффективность его забора из забо . При соударении струй происходит интенсивна  дезинтеграци  глинистых включений вследствие взаимного соударени  частиц материала и под действием схлопывающихс  в зоне соударени  кавитационных пузырьков.By water supply pipeline. 1 from the pump, working water is supplied to the annular manifold 2, from which it is simultaneously fed through pipe 3 to ejecting nozzle 4, and through pipes 5 to loosening nozzles 6. The supercavitating pulsating jet flowing out of the ejecting nozzle 4 is saturated with material and carries it along with water from the environment and in the form of pulp, under the action of the piston effect, supplies the confuser 7, the mixing chamber 8, the diffuser 9 and the suction pipe 10 of the device, thus loosening, destroying the material in the bottomhole and disintegrating Inist inclusions under the action of shock waves generated by pulsating jet as well as disintegration inclusions hydraulic mikroudarami, obrazuyuschimis when cavitation bubbles collapse numerous. The supercavitating pulsating jets flowing from the loosening nozzles 6 loosen the material, saturate it, mutually continuously collide, resulting in their hydrodynamic inhibition, the formation of a common cumulative jet directed towards the suction inlet of the device, which ensures the material to be forced to move, suction zone and significantly increases the efficiency of its intake from the bottom. When the jets collide, there is an intense disintegration of clay inclusions due to the mutual impact of the material particles under the action of collapsing bubbles in the impact zone of the cavitation bubbles.

Использование изобретени  позвол ет повысить качество добываемых нерудны материалов способом гидромеханизации за счет повышени  интенсивности дезинтеграции глинистых включений на 35% непосредственно в разрабатываемом забое, ликвидировать затраты на устройство специальных сооружений дл  дезинтеграции глинистых включений, повысить эффективность забора материала из забо  на 40%, что обеспечивает снижение расхода электроэнергии при добыче и обогащении материала на 15%.The use of the invention allows to improve the quality of the extracted non-metallic materials by the method of hydro-mechanization by increasing the intensity of disintegration of clay inclusions by 35% directly in the developed bottom, eliminating the cost of building special structures for disintegrating clay inclusions, increasing the efficiency of material extraction from the bottom by 40%, which reduces energy consumption in the extraction and enrichment of the material by 15%.

Claims (3)

1.Грунтозаборное устройство земснар да , включающее водоподвод щий трубопровод , кольцевой коллектор, смесительную камеру , рыхлительные и эжекторные насадки1. Ground-collecting device of the dredge, including the power supply pipeline, annular manifold, mixing chamber, loosening and ejector nozzles с коническим входом и цилиндрической частью, отличающеес  тем, что, с целью интенсификации разрущени  глинистых включений в разрабатываемом забое путем воздействи  на них кавитирующих и соудар ющих струй, рыхлительные насадкиWith a conical inlet and a cylindrical part, characterized in that, in order to intensify the destruction of clay inclusions in the developed bottomhole by influencing them with cavitating and colliding jets, loosening nozzles выполнены с углом конусности 45-60°, при этом отношение длины цилиндрической части к ее диаметру находитс  в пределах 0,25-1,0.made with a taper angle of 45-60 °, wherein the ratio of the length of the cylindrical part to its diameter is in the range of 0.25-1.0. 2.Устройство по п. 1, отличающеес 2. The device according to claim 1, characterized by тем, что, с целью повыщени  интенсивностиin order to increase the intensity пульсации струи,, эжектирующие насадки имеют конусный выход, при этом отнощение длины к диаметру цилиндрической части находитс  впределах 0,75-1,5, а угол конусности составл ет 15-25°.The pulsations of the jet, the ejecting nozzles have a tapered output, with the ratio of the length to the diameter of the cylindrical part being within 0.75-1.5, and the angle of taper is 15-25 °. 3. Устройство по п. I и 2, отличающеес  тем, ,что продольные оси рыхлительных насадок расположены под углом 40-50° к горизонтальной плоскости устройства и пересекаютс  в одной точке, расположенной в вертикальной диаметральной плоскости .устройства, при этом отношение рассто ни  от выходного торца эжектирующёй3. A device according to claim I and 2, characterized in that the longitudinal axes of the loosening nozzles are at an angle of 40-50 ° to the horizontal plane of the device and intersect at one point located in the vertical diametral plane of the device, the ratio of the distance from output end ejecting насадки до плоскости к диаметру смесительной камеры находитс  в пределах 1,3- 1,9, а отношение рассто ни  от точки пересечени  до оси смесительной камеры к ее диаметру 1,1 -1,7.the nozzle to the plane to the diameter of the mixing chamber is within 1.3-1.9; and the ratio of the distance from the intersection point to the axis of the mixing chamber to its diameter is 1.1-1.7. Источники информации, во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination 1.Биткин Т. В. и др. Гидромеханизаци  на транспортном строительстве. М., «Транспорт , 1970, с. 70-72.1. Bitkin T. W. et al. Hydromechanization in transport construction. M., “Transport, 1970, p. 70-72. 2.Авторское свидетельство СССР № 422827, кл. Е 02 F 3/92, 1974.2. USSR author's certificate number 422827, cl. E 02 F 3/92, 1974.