способ загрузки грунта в напорный трубопровод гидротранспортной установки и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ загрузки грунта в напорный трубопровод гидротранспортной установки, заключающийся в том, что грунт подают в загрузочное приспособление и перемещают его в последнем на вход напорного трубопровода, отличающийся тем, что в процессе перемещения грунта в загрузочном приспособлении его уплотняют с образованием по крайней мере двух пробок по длине приспособления с последующим рыхлением перед входом в напорный трубопровод установки.

2. Устройство загрузки грунта в напорный трубопровод гидротранспортной установки, содержащее шнек, установленный в корпусе с загрузочным и разгрузочным патрубками, отличающееся тем, что корпус и спираль шнека в нем выполнены с равномерно изменяющимися в направлении разгрузочного патрубка диаметрами, причем спираль выполнена по своей длине по меньшей мере с двумя разрывами в витках и равномерно уменьшающимся шагом в направлении разгрузочного патрубка, а последний виток спирали шнека расположен между последним из разрывов в ее витках и разгрузочным патрубком, при этом величина диаметров корпуса и шнека со стороны загрузочного патрубка на 10 15% больше, чем со стороны разгрузочного.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидротранспорта твердых материалов, преимущественно пластических глинистых и песчано-глинистых грунтов, потоком жидкости по трубопроводу. Предлагаемое техническое решение может быть использовано при разработке полезных ископаемых и в строительстве земляных сооружений

Известен способ подачи водогрунтовой смеси в напорный трубопровод с помощью устройства /а. с. СССР N 195368 МКИ B 65 G 53/40, заявл. 30.07.65. опубл. 12.04.67 бюл. N 9/.

Транспортируемый материал под тяжестью собственного веса попадает в стояк и погружается в воду, затем по стояку проходит в напорный трубопровод и увлекается водяным потоком.

Недостатком способа является ограниченная дальность транспортировки и небольшая высота подъема перемещаемого материала, обусловленные самотечной загрузкой грунта в трубопровод и невозможностью создания в нем избыточного давления. Это снижает эффективность способа.

Известен способ гидротранспорта грунта, описанный в /а. с. СССР N 308951 МКИ B 65 G 53/40, заявл. 13.04.70, опубл. 09.07.71, бюл. N 22/.

Перемещение грунта осуществляется путем проталкивания лопастями вращающейся фрезы в напорный трубопровод, где грунт увлекается водяным потоком. Способ может быть эффективно использован для равномерной загрузки вязких грунтов с растительными включениями.

Однако, указанный метод не обеспечивает достаточной герметичности в месте загрузки грунта в трубопровод, что снижает эффективность процесса.

Наиболее прогрессивным решением является технологический комплекс напорного гидротранспорта грунта (Г.В.Биткин, М.А.Горин, Н.Г.Вавилов "Гидромеханизация на транспортном строительстве", М. 1970 г. с. 242-244), который является наиболее близким к заявляемому способу по совокупности признаков.

В известном техническом решении обеспечивается более высокая эффективность гидротранспорта за счет перемещения грунта высоким избыточным давлением транспортирующей жидкости, но, однако, она является недостаточной из-за того, что загрузка грунта в магистральный трубопровод осуществляется самотеком через два шлюзовых аппарата, которые попеременно подключаются к магистральному трубопроводу, что приводит к неравномерной цикличной и не оптимальной подаче грунта в трубопровод, а также к холостой работе трубопровода во время частых систематических переключений шлюзов.

Кроме того, недостатком известного технологического комплекса является сложность изготовления и высокая трудоемкость обслуживания загрузочных аппаратов.

Кроме того, известен также способ загрузки грунта в напорный трубопровод гидротранспортной установки, заключающийся в том, что грунт подают в загрузочное приспособление и перемещают его в последнем на вход напорного трубопровода (см. кн. А.Е.Смолдырева "Гидро- и пневмотранспорт в металлургии", Москва, Металлургия, 1985 г. стр. 184, рис.78).

Известный способ не обеспечивает достаточного уплотнения материала, что приводит к нарушению герметичности и создает условия для прорыва транспортирующей жидкости. Это снижает надежность эксплуатации гидротранспортной установки.

Кроме того, устройство не пригодно для загрузки пород грунта с растительными включениями.

Изобретение предусматривает достигаемый технический результат, разработку способа, обеспечивающего высокую эффективность гидротранспорта грунтов, и создание для этого конструкции устройства, отличающегося простотой изготовления и обслуживания.

Для достижения поставленной задачи в способе загрузки грунта в напорный трубопровод гидротранспортной установки, заключающемся в том, что грунт подают в загрузочное приспособление и перемещают его в последнем на вход напорного трубопровода и в процессе перемещения грунта в загрузочном приспособлении его уплотняют с образованием, по крайней мере, двух пробок по длине приспособления с последующим рыхлением перед входом в напорный трубопровод установки.

Перемещение грунта к месту назначения высоким избыточным давлением транспортирующей жидкости при его непрерывной максимальной загрузке обеспечивает значительное увеличение дальности транспортировки.

Создание грунтовых пробок путем неоднократного максимального уплотнения грунта обеспечивает стабильность процесса транспортирования при возможных колебаниях подачи грунта, а также в случае временного прекращения его поступления. Формирование двух грунтовых пробок увеличивает герметичность узла загрузки и исключает возможность выброса транспортирующей жидкости.

Величина плотности на 30-45% выше исходной является достаточной для формирования пробки. Снижение указанной разности в плотностях не будет создавать герметизирующей пробки, а увеличение приводит к затруднению прохождения материала в магистральный трубопровод.

Разрыхление грунта непосредственно на входе в магистральный трубопровод обеспечивает беспрепятственное прохождение материала в транспортном трубопроводе.

Описываемый способ осуществляется в устройстве, содержащем шнек, установленный в корпусе с загрузочным и разгрузочным патрубками, причем корпус и спираль шнека в нем выполнены с равномерно уменьшающимися в направлении разгрузочного патрубка диаметрами, а спираль выполнена по своей длине, но меньшей мере, с двумя разрывами в витках и равномерно уменьшающимся шагом в направлении разгрузочного патрубка, при этом последний виток спирали шнека расположен между последним из разрывов в ее витках и разгрузочным патрубком, а величина диаметров корпуса и шнека со стороны загрузочного патрубка на 10-15% больше, чем с разгрузочного.

Конструкция заявляемого устройства позволяет обеспечить непрерывную загрузку грунта в магистральный трубопровод, находящийся под высоким избыточным давлением транспортирующей жидкости, и поддерживать при этом постоянную герметичность на входе грунта в трубопровод за счет уплотнения грунта и создания грунтовых пробок в корпусе шнекового механизма.

Выполнение диаметра корпуса и спирали шнека равномерно уменьшающимися позволяет осуществить процесс подготовки герметизирующей пробки. Оптимальным является выполнение диаметров на входе и выходе с разницей 10-15% т.к. при разнице менее 10% невозможно образование плотной пробки, а с 10% начинается уплотнение и создается плотная пробка, обеспечивающая достаточную герметичность, и увеличение диаметра на входе более, чем на 15% нецелесообразно.

Выполнение спирали шнека с разрывами обеспечивает формирование сплошных грунтовых пробок постоянной величины и с заданной плотностью.

Последний виток шнека обеспечивает рыхление грунта на выходе его в магистральный трубопровод.

На чертеже представлено заявляемое устройство для осуществления способа гидротранспорта грунта.

Устройство для осуществления способа гидротранспорта грунта включает корпус-трубу 1 с загрузочным 2 и разгрузочным 3 патрубками и размещенный в корпусе шнек 4. Спираль шнека имеет два разрыва 5 и 6, разделяющее устройство на два участка 7 и 8, и разрыхлительный виток 11. На чертеже также показаны сформированные пробки 9 и 10.

Работа устройства по заявляемому способу осуществляется следующим образом.

Между пунктами загрузки и разгрузки грунта укладывают магистральный трубопровод 12. При этом перед фронтом загрузки монтируют трубопровод, оснащенный одним или несколькими фланцевыми патрубками 13 с плотно закрытыми крышками (на чертеже не показаны). В назначенном пункте крышку патрубка снимают и крепят к патрубку трубопровода фланец разгрузочного патрубка 3 шнекового механизма. При первом запуске системы гидротранспорта в загрузочный патрубок 2 загружают предварительно подготовленный грунт в объеме, равном примерно 2/3 внутреннего объема корпуса шнекового механизма и включают в работу шнек 4. Шнек 4, увлекая грунт, перемещает его в направлении магистрального трубопровода и одновременно с этим, благодаря уменьшению размеров диаметра корпуса, диаметра и шага спирали, грунт заполняет все сечение корпуса и уплотняется, а попав в разрывы спирали, спрессовывается и образует грунтовую пробку 9, перемещается в виде пробки под давлением первого участка 7 спирали к второму 8. По мере продвижения пробки 9 второй участок 8 спирали срезает с пробки 9 стружку грунта и, перемещая ее к второму разрыву 6 спирали, дополнительно уплотняет ее и спрессовывает грунт, который, попав во второй разрыв 6 спирали, образует вторую грунтовую пробку 10. После этого включают подачу жидкости в трубопровод. Под влиянием загружаемого в шнековый механизм грунта весь грунт внутри корпуса перемещается к разгрузочному патрубку 3, обеспечивая надежную герметичность узла загрузки и предотвращая выход воды через шнековый механизм.

При кратковременном прекращении или уменьшении подачи грунта в шнековый механизм герметичность узла загрузки сохраняется за счет сохранения грунтовых пробок 9 и 10. При продолжающейся подаче грунта в шнековый механизм, грунт продолжает перемещаться к разгрузочному патрубку 3, доходит до последнего витка спирали 11, который срезает грунт с торца пробки 10, и отправляет равномерно и мелкоразрыхленный грунт в магистральный трубопровод, где он подхватывается потоком жидкости и перемещается в назначенное место.