Гидроэлеваторы

Действие гидроэлеваторов, иначе струйных насосов, основано на непо­средственной передаче энергии одного потока, называемого рабочим, другому - всасываемо­му потоку, обладающему меньшим запасом энергии. В струйных насосах отсутствуют ка­кие-либо движущиеся части, благодаря чему по надежности они превосходят все другие ти­пы насосов, кроме эрлифтов  (см. ниже).

К насадку 1 (рис. 1-50) под некоторым дав­лением подводится рабочая жидкость. Выле­тая с большой скоростью из насадка, струя жидкости увлекает частицы воздуха из каме­ры 2, благодаря чему в этой камере образует­ся вакуум. Под влиянием внешнего давления подлежащая перекачиванию жидкость посту­пает во всасывающую трубу 3 и в камеру 2. В этой камере и далее в горловине 4 происходят смешение рабочего и всасываемого

Принци­пиальная схема ги­дроэлеватора
Рис. 1-50 Принци­пиальная схема ги­дроэлеватора

по­токов жидкости и передача энергии от первого потока второму. В расширяющемся патрубке 5 (диффузоре) происходит снижение скорости потока, преобразование кинетической энергии в потенциальную энергию давления, под влия­нием которого и происходит движение жидко­сти по напорному трубопроводу.

Имеются сведения, что на работах по сооружению Литейного моста в Петербурге гидроэлеватор применя­ли в 1875 г. По-видимому, на этих работах в России гидроэлеваторы применялись впервые. С 1886 г. начи­нается применение гидроэлеваторов в золотодобываю­щей промышленности. В 1931 г. на строительстве Невдубстрой был успешно применен гидроэлеватор при выемке котлована в плывунных грунтах. Можно ука­зать еще целый ряд примеров достаточно успешного применения гидроэлеваторов в строительстве. В послед­нее время они получили применение как средство повы­шения всасывающей способности грунтовых насосов, а также и как самостоятельное устройство для грунтозабора на землесосных снарядах. Об этих применениях гидроэлеваторов будет рассказано ниже в разделе о грунтозаборных устройствах.

Наряду с отмеченной выше простотой и на­дежностью гидроэлеваторов они имеют и крупные недостатки, к которым прежде всего сле­дует отнести весьма низкий к. п. д. и весьма незначительную дальность подачи. Эти недо­статки ограничивают область применения ги­дроэлеваторов в строительстве решением от­дельных частных задач небольшого объема. Так, например, небольшой гидроэлеватор мо­жет быть с успехом применен на земляных работах для водоотлива при сильно загрязнен­ной воде, откачка которой не может быть вы­полнена обычными насосами, а установка грунтового насоса не оправдана незначитель­ным объемом работ. Есть примеры успешного применения гидроэлеваторов для добычи песчано-гравийных материалов.

Такие работы ве­ли в 1936 т. на Раменском карьере строитель­ства канала имени Москвы. Гидроэлеватор был установлен на одном понтоне с питавшим его насосом производительностью 1700 м3/ч при напоре 78 м вод. ст.Грунтозабор осуще­ствляли с глубины 15 м. Для увеличения зоны всасывания гидроэлеватор имел две симме­трично расположенные всасывающие трубы диаметром по 450 мм.Эти трубы в свою оче­редь разветвлялись на две трубы по 300 мм. Таким образом, гидроэлеватор имел четыре всасывающие трубы. Производительность установки составила около 120 м3/ч.

На рис. 1-51 показан разрез по гидроэлева­тору конструкции Союззолото. Воду под соответствующим давлением подводят к патрубку /, и затем она с большой скоростью вытека­ет из насадка 2, в камере 3 создается разрежение,

 Гидроэлеватор конструкции Союззолото

Рис.   1-51 Гидроэлеватор конструкции Союззолото
 

и через трубу 6 за­сасывается пульпа, прохо­дящая затем через горло­вину 4 и диффузор 5 в на­порный пульповод. Стенка приемной камеры, противо­положная входному отвер­стию, подвержена прямому удару твердых частиц, со­держащихся в пульпе, и по­тому быстро изнашивается. Для защиты стенки приме­няют легкосменяемую броню. На рис. 1-52 показана более совершенная конст­рукция гидроэлеватора. Отличительной особенностью конструкции является спе­циальная цилиндрическая вставка 2 между приемно-смесительной камерой / и диффузором 3. Наличие та­кой вставки обеспечивает пересечение конуса струи на определенном расчетном диаметре в пределах горло­вины. Устройство вставки несколько повыси­ло к. п. д. гидроэлеватора.
 
В последние десятилетия в СССР было со­здано большое количество (не менее 20) раз­личных типов гидроэлеваторов, приспособлен­ных к тем или другим конкретным условиям работы. На рис. 1-53 показан гидроэлеватор, рассчитанный на сухую загрузку, Грунт, под­лежащий транспортированию, загружается в воронку / и через патрубок 2 попадает в при­емную камеру 3. Пройдя затем через камеру

Усовершенствованная конструкция  гидроэлеватора
Рис.    1-52    Усовершенствованная конструкция  гидроэлеватора

 Гидроэлеватор для сухой загрузки
Рис. 1-53 Гидроэлеватор для сухой загрузки

смешения 4 и дуффузор (диффузор на ри­сунке не показан), пульпа направляется по напорному пульпо­воду в заданную точку. Такие гидроэлеваторы могут найти примене­ние в комбинирован­ных схемах производ­ства земляных работ, Т. е. в тех случаях, когда грунт разрабатывают средствами сухой механизации, а транспортирование целесооб­разно осуществлять при помощи воды. Так как к. п. д. гидроэлеваторов быстро падает с увеличением дальности подачи, то обычно оказывается нецелесообразным использовать гидроэлеватор для подачи пульпы на расстоя­ние, превышающее 25-35 м.

Коэффициент полезного действия гидроэле­ватора, как и любой машины, определяется как отношение выполненной работы к израс­ходованной. Так как в понятие «выполненная работа» могут вкладывать различный смысл, то существует по крайней мере шесть различ­ных толкований понятия к. п. д. гидроэлевато­ра. Остановимся на двух наиболее распростра­ненных. Эти понятия выражены формулами:

    (1-19)

    (1-20)

Значение букв показано в расчетной схеме на рис. 1-54. В числителе выражения (1-19)

Схема   гидроэлеватора
Рис.   1-54  Схема   гидроэлеватора    (к   определению к. п. д.)
записана мощность, теоретически необходимая для того, чтобы обеспечить подъем пульпы с удельным весом   в количестве   в едини­цу времени с горизонта А-А до горизонта Б-Б, а в знаменателе мощность, фактически расхо­дуемая на работу гидроэлеватора. Это поня­тие к. п. д. гидроэлеватора применяют наибо­лее часто, и оно соответствует тому случаю, когда полезной является только жидкость, от­качиваемая из зумпфа, например при работах на водоотливе.
 
В выражении (1-20) в числителе стоит сум­ма расходов рабочей и всасываемой жидкости, т. е. подъем рабочей жидкости также признан полезным. Такой случай может быть, например, при подаче пульпы на приборы обогаще­ния, требующие воды больше, чем ее содер­жится во всасываемой пульпе.
Для определения соотношения геометриче­ских размеров деталей гидроэлеваторов существует   целый    ряд   достаточно   сложных   и громоздких способов расчета, однако опытная проверка результатов этих расчетов часто сви­детельствует о значительном расхождении фактически полученных параметров с ожидае­мыми. Эти расхождения являются следствием большой сложности явлений, происходящих в гидроэлеваторе, и недостаточной их изучен­ности.
 
Гидроэлеваторы для строительных работ серийно не изготовляют. В каждом конкретном случае гидроэлеваторы заказывают по индиви­дуальному проекту.