Землесосные установки

Землесосные установки предназначаются для всасывания грунта со дна водоема (иногда с предварительным рыхлением) и перемещения его по пульповоду к месту укладки или для транспортирования грунта от места разработки к месту укладки. Они применяются при сооружении каналов, углублении и очистке каналов, отстойников, рек, озер, морей, водохранилищ; для добычи строительных материалов из-под воды (песок, гравий); для намыва плотин и дамб.

Разработка грунта землесосной установкой основана на размывающей и влекущей способности воды. Центробежный насос 3 (рис. 178) создает поток воды, который отделяет от дна водоема частицы грунта. Через грунтоприемник 1 он увлекается во всасывающий трубопровод 2, заполняет корпус насоса и рабочим колесом выбрасывается в нагнетательный и транспортирующий трубопроводы 5 и 6, 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. Сваи 8 управления перемещением землесосной установки поднимаются лебедками.

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.
Центробежный насос, устанавливаемый на землесосных установках, называют землесосом.

 

Рис. 178. Схема работы землесосной установки:
1 - грунтоприемник; 2 - всасывающий трубопровод; 3 - центробежный насос;  4 - двигатель;  5 - нагнетательный   трубопровод;   6 - транспортирующий   трубопровод;
7 - понтоны; 8 - сваи; 9 - механический рыхлитель.

Землесос (рис. 179) отличается от обычных водяных центробежных касосов только тем, что корпус 1 и рабочее колесо 2 рассчитаны на пропуск воды с грунтом, имеющим крупные каменистые включения, и 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


Рис. 179. Землесос:
1 - корпус; 2 - рабочее колесо; 3 - вал;  4 - опора; 5 - напорный патрубок; 6- всасывающий патрубок.

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 вакуумнасос.

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 делятся на сухопутные и плавучие.
Сухопутные установки изготовляют: 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 транспортирование с одной стоянки не может быть обеспечено 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. Эти земснаряды 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. Применяют эти установки 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 от наносов каналов, прудов, водоемов, углубления дна малых рек, подводящих каналов насосных станций, 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 свыше 2,5 мпроизводительностью 20-35 м3/ч и свыше 5 м производительностью 60-100 м3/ч.

Земснаряды первой группы (рис. 180) изготовляются с комбинированным устройством для разработки и транспортирования грунта. Корпус 3 металлический, плоскодонный, с прямоугольными обводами. В машинном помещении 6 в передней части установлены землесос и генератор, а в задней - двигатель внутреннего сгорания.



Рис. 180. Малогабаритная плавучая землесосная установка:
1-роторный   рыхлитель;    2 - смесительный   бункер;    3 - корпус;    4 - канат;    5 - пульт управления;  6 - машинное отделение; 7 - сваи;  8 - навес; 9 - лебедка;  10 - кронштейн.

Рабочие органы - роторный рыхлитель 1 и всасывающая труба, проходящая через смесительный бункер 2, - шарнирно соединены с корпусом и подвешены на полиспасте к кронштейну 10 так, что лебедкой можно их приподнимать и опускать. Пульт управления 5 с контрольными приборами расположен на палубе в носовой части корпуса, закрытой сверху съемным навесом 8. Рабочие передвижения снаряд совершает при помощи свай 7 и двух канатов 4, закрепленных на папильонажной лебедке 9.

Большинство земснарядов малых габаритов имеет сменное рабочее оборудование - сосун, черпаковое устройство и роторный рыхлитель. Сосуном разрабатывают пески и неплотные супеси; черпаковым устройством- плотные супеси, легкие суглинки; роторным рыхлителем - вязкие илистые грунты, заросшие растительностью. На замену рабочего оборудования
затрачивается 1,5-2 ч.

Земснаряды второй группы (рис. 181) изготовляются с неразборным и с разборным на две части корпусом 10. Рабочие органы - фрезерный рыхлитель 1 и всасывающая труба - укреплены на раме 11, которая пятой шарнирно соединена с корпусом 10, а головкой подвешена на полиспасте. Рыхлитель вращается двигателем 12, установленным на площадке у пяты рамы. Папильонажные лебедки 2 расположены на палубе носовой части, а лебедки 7 подъема свай - на палубе задней части корпуса. Землесос 3, заливочный насос 4, двигатель внутреннего сгорания 5 и дизель-генератор б размещены в трюме машинного помещения. Сваи 8 направляющими кронштейнами прикреплены к задней части корпуса. Плавучий пульповод 9 соединяется с нагнетательной трубой землесоса гибким шлангом или шаровым соединением.

Земснаряды с электроприводом (рис. 182), предназначенные для механизации земляных работ на крупных гидротехнических объектах и вскрышных работах, а также для добычи строительных материалов, выпускаются производительностью 100, 300, 500 и 1000 м3/ч, весом от 64 до 650 т. Они имеют принципиально такую же конструкцию, как и малогабаритные дизель-электрические снаряды, но у них нет своего источника электроэнергии (дизель-генератора).

Рис. 181. Земснаряд с дизель-электрическим приводом:
1 -фрезерный  рыхлитель-   2 - папильонажная   лебедка;   5 -землесос;    4 - заливочный насос; 5 - двигатель внутреннего сгорания; 6 - дизель-генератор; 7 - лебедка подъема свай; 8 - свайный аппарат; 9 - пульповод; 10 - корпус; 11 - рама;  12 - электродвигатель привода рыхлителя.

 

                     
Рис. 182. Земснаряд с электрическим приводом:
1 - фреза; 2 - канат к якорю; 3 - рама: 4 - корпус; 5 надпалубная надстройка; 6 - землесос; 7 - электродвигатель;  8- сваи; 9 - лебедки;   10 - плавучий   пульповод.

Корпус 4 земснаряда разделен на водопроницаемые отсеки. В надпалубной надстройке 5 установлены папильонажные лебедки и пульт управления. Землесос 6, соединенный эластичной муфтой с электродвигателем 7, центробежный насос для залива землесоса и подачи воды в его сальник и вакуум-насос размещены в среднем отсеке трюма корпуса. Сваи 8 поднимаются лебедками 9, расположенными на палубе задней части корпуса. Плавучий пульповод 10 с напорной трубой землесоса соединяется шаровым шарниром. Рама 3 разрыхлителя на двух шарнирах прикреплена в вырезе корпуса и подвешена на полиспасте. Канаты 2 от папильонажных лебедок к якорям идут через направляющие блоки, установленные на раме рыхлителя. Рыхлитель 1 приводится во вращение от электромотора через редуктор. Электрические устройства современных земснарядов очень сложны и состоят из высоковольтного гибкого питающего кабеля для подключения к береговым сетям (укладывается обычно по понтонам плавучего пульповода), пусковой и защитной аппаратуры, трансформаторной подстанции, высоковольтной и низковольтной внутренней сети, системы блокировок и вторичной коммутации и пульта централизованного управления.
На   земснарядах с электроприводом применяются фрезерные, роторные

 

                      

Рис.   183.    Схема    папильонажа   при обычном  свайном  ходе:
/,  // - лебедки;   1-4 - слои  грунта.

 

Рис. 184. Схема папильонажа при роторном свайном ходе:

1-III-положения   земснаряда; 1,2 - канаты.

и гидравлические рыхлители. Последние два вида почти не получили распространения. Для рабочих перемещений земснарядов применяются свайные ходы двух типов: две сваи, каждая из которых прикреплена в направляющих к корпусу земснаряда (см. рис. 180), и две сваи, проходящие в направляющих поворотной обоймы (роторный свайный ход), установленный сзади корпуса, так, что она может вращаться относительно вертикальной оси (напорный поворотный свайный ход).

При первом типе свайного хода перемещение земснаряда при разработке грунта выполняется поочередным поворачиванием снаряда вокруг одной из свай (рис. 183). Свая А под действием собственного веса опускается и заглубляется в грунт. Наматывая трос на лебедку / и ослабляя трос лебедки //, поворачивают снаряд вокруг сваи А до положения, изображенного пунктиром. Рабочий орган при этом снимает слой грунта /. Затем свая А поднимается, а свая Б опускается. Наматывая трос на лебедку // и ослабляя трос лебедки /, поворачивают снаряд вокруг сваи Б, снимая слой грунта 2. Повторением таких операций снимают слои, пока не потребуется перекладка якорей. Переложив якоря на новое место таким же путем ведут дальнейшую разработку.

При таком свайном ходе земснаряд, совершая рабочие перемещения, вращается относительно разных осей. В силу этого рабочий орган проходит часть пути по выработанному участку, а часть участка оставляет неразработанным. При разработке тяжелых связных грунтов указанный недостаток снижает производительность.

Роторный свайный ход обеспечивает выработку грунта правильными концентрическими полосами с незначительным перекрытием (рис. 184) за счет того, что свая, на которой происходит поворот, каждый раз закрепляется на оси прорези. Для начала работы земснаряд устанавливают в положение /. В грунт закрепляется свая, установленная направляющей обоймой по оси корпуса снаряда. Наматыванием каната / на барабан лебедки и ослаблением каната 2 земснаряд поворачивается вокруг опущенной сваи до положения //. Затем специальным механизмом направляющая обойма со сваями вращается до тех пор, пока поднятая свая не переместится вперед и не совместится с осью прорези. Одновременно с поворотом поднятой сваи этим же механизмом перемещается землесос вперед в положение ///.  Натяжением каната 2 при ослабленном канате / земснаряд вращается относительно вновь опущенной сваи и снимает следующую полосу грунта. Так, поворотом земснаряда относительно поочередно опускаемых свай и перемещением вперед выбирают грунт до перекладки якорей.

Пульпа от земснаряда до берега перекачивается по плавучему трубопроводу - пульповоду, а далее - по трубам, уложенным на грунт или специальные подставки.

Плавучий пульповод - это цепь из понтонов (бочек), шарнирно соединенных между собой, с проложенными по ним трубами. На некоторых понтонах установлены ручные лебедки, с помощью которых пульповод якорями закрепляется от смещения его течением воды и ветром.

Для перекладки якорей в пределах водоема к земснарядам прикрепляют лодку или катер, а для соединения плавучего пульповода с береговым - плавучие краны.

Поплавковые уровнемеры устанавливаются на резервуарах для хранения жидких и сыпучих веществ.