Грунтозаборное устройство вакуумной машины для очистки от тонких слоев загрязненных наносов гидросооружений и водоемов

Грунтозаборное устройство вакуумной машины для очистки от тонких слоев загрязненных наносов гидросооружений и водоемов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для очистки гидросооружений (каналов, лотков, отстойников, аванкамер насосных станций и т.п.) и водоемов (прудов, водохранилищ, озер и рек) от тонких слоев загрязненных наносов.

Известно грунтозаборное устройство для очистки от тонких слоев наносов гидросооружений, каналов, лотков, отстойников и аванкамер насосных станций (полож. реш. по заявке №2005131857/03, Е02В 15/00).

Устройство включает корпус с граблиной, отсасывающие каналы, устроенные в граблине и радиально соединенные с отверстием отсасывающего патрубка. Внутри корпуса по его периметру смонтированы гибкие клапаны, состоящие из разрезных по длине отдельных полос одинаковой толщины и имеющие отверстия, расположенные выше кромки корпуса напротив отсасывающих каналов, при этом по периметру корпуса в местах стыков гибких полос основных клапанов смонтированы внахлестку дополнительные клапаны также в виде гибких полос. Грунтозаборное устройство соединено с манипулятором вакуумной машины посредством цилиндрических шарниров, обеспечивающих вращение устройства вокруг продольной и поперечной осей плоскости корпуса, при этом на корпусе смонтированы опорные катки.

Недостатками этого устройства являются неэффективность его использования для подводной очистки гидросооружений от тонких загрязненных наносов из-за их взмучивания при возвратно-поступательном движении устройства, что может привести к вторичному загрязнению водного объекта. Кроме того, при производстве работ возможен подсос окружающей среды (вода, воздух) через боковые клапаны в связи с беспорядочным изгибом разрезных полос и образованием отверстий между ними при возвратно-поступательном движении устройства с нажимом, что снижает эффективность очистки, особенно при наличии значительных глубин воды.

Наиболее близким предлагаемому техническим решением является грунтозаборное устройство эрлифта для подводной разработки грунта, включающее всасывающий патрубок, расположенный в его нижней части корпус в виде зонта, гидромониторы с радиально-щелевыми водно-воздушными соплами, смонтированными внутри этого зонта (ав. св. №384996, E02F 3/88, БИ №25, 1973 г.).

Недостатком этого устройства является низкая эффективность из-за незначительной консистенции пульпы, образуемой при разработки грунта в результате подсоса большого количества воды под нижнюю кромку зонта и поступления ее от гидромониторов. Применение гидромониторов малоэффективно при разработке тонких загрязненных слоев наносов, так как они большей частью имеют рыхлое сложение, не требующее больших затрат энергии для их разработки, а также из-за возможности их взмучивания струями и вторичного загрязнения водного объекта.

Жесткая конструкция зонта требует значительных трудозатрат при его перемещении под водой, не позволяет обеспечить равномерный контакт грунтозаборного устройства с очищаемой неровной поверхностью, что вызывает произвольное поступление воды в корпус по периметру кромки зонта и приводит к неравномерной по площади разработке наносных отложений, снижая в целом качество производимых работ.

Кроме того, удаление продуктов очистки за пределы очищаемого сооружения связано со значительным объемом дополнительных работ по намыву пульпы в отстойник, ее осветлению, разработке намытых отложений и их транспортировке к месту укладки.

Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемое грунтозаборное устройство вакуумной машины для очистки от тонких слоев загрязненных наносов гидросооружений, водоемов, включающее всасывающий патрубок, расположенный в нижней его части корпус в виде зонта, смонтированные внутри него воздушные сопла, которое отличается тем, что корпус выполнен в виде складного зонта из водонепроницаемой ткани, закрепленной на каркасе из спиц и стержней, шарнирно соединенных между собой и со смонтированными на всасывающем патрубке втулками: нижней - неподвижной и верхней - подвижной, шарнирно соединенной со штоком гидроцилиндра, закрепленного на всасывающем патрубке, на участке перемещения подвижной втулки которого смонтированы направляющие рейки, имеющие в верхнем и нижнем положениях кольцевые выступы-ограничители, при этом по периметру нижней кромки водонепроницаемой ткани зонта, в верхней части которой выполнены отверстия с клапанами, герметично закреплено гибкое уплотнение в виде валика из поролона, а воздушные сопла установлены в нижней части спиц и расположены горизонтально в секторах, образованных внутри полости зонта смонтированными на всасывающем патрубке радиальными вертикальными стенками, при этом сопла расположены радиально, а вдоль нижней кромки зонта противоположно направленно и посредством подводящих патрубков гибких шлангов, закрепленных внутри зонта на спицах каркаса, кольцевого распределителя, располагаемого на поверхности подвижной втулки, и воздуховода, оборудованного краном, сообщены с атмосферой и/или компрессором.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства в разрезе (сечение II-II фиг.2), на фиг.2 - устройство в плане, на фиг.3 - устройство со сложенным зонтом, на фиг.4 - вид снизу (А-А фиг.1), на фиг.5 - сеч.III-III фиг.6, на фиг.6 - узел «Б» устройства (сеч.IV-IV фиг.7), на фиг.7 - узел «Б» в плане.

Предлагаемое грунтозаборное устройство вакуумной машины включает всасывающий патрубок 1, расположенный в нижней его части корпус в виде складного зонта 2 из водонепроницаемой ткани, закрепленной на каркасе из радиально расположенных спиц 3 и стержней 4, шарнирно соединенных между собой и с нижней 5 неподвижной и верхней 6 подвижной втулками, смонтированными на всасывающем патрубке 1. Подвижная втулка 6 шарнирно соединена со штоком 7 гидроцилиндра 8, закрепленного на всасывающем патрубке 1. По периметру нижней кромки 9 водонепроницаемой ткани зонта 2 герметично закреплено гибкое уплотнение в виде валика 10 из поролона. В верхней части зонта 2 выполнены отверстия с клапанами 11. Внутри полости зонта 2, в нижней части спиц 3 установлены воздушные сопла 12, 13, 14, расположенные горизонтально в секторах 15, образованных радиальными вертикальными стенками 16, смонтированными на всасывающем патрубке 1. Воздушные сопла 12 расположены радиально, а сопла 13 и 14 - вдоль нижней кромки 9 зонта 2 противоположно направленно. Сопла 12, 13 и 14 соединены между собой подводящим патрубком 17. На всасывающем патрубке 1 на участке перемещения подвижной втулки 6 смонтированы направляющие рейки 18, имеющие в верхнем и нижнем положении на всасывающем патрубке 1 кольцевые выступы-ограничители 19. Воздушные сопла 12, 13 и 14 посредством подводящих патрубков 17, гибких шлангов 20, закрепленных внутри зонта 2 на спицах 3, кольцевого распределителя 21, расположенного на поверхности подвижной втулки 6, и воздуховода 22 сообщены с атмосферой и/или с компрессором 23. На воздуховодах, соединяющих грунтозаборное устройство с атмосферой и/или с компрессором 23, установлены краны 24 и 25. Всасывающий патрубок 1 имеет обратный клапан 26 и соединен с гибким трубопроводом 27 и манипулятором 28 вакуумной машины посредством цилиндрических шарниров 29 и 30.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

С помощью манипулятора 26 устройство опускают ближе к очищаемой поверхности, где с помощью гидроцилиндра 8 раскрывают зонт 2 нажатием штока 7 на подвижную втулку 6. В результате перемещения подвижной втулки 6 по всасывающему патрубку 1 происходит взаимодействие соединенных между собой спиц 3 и стержней 4 каркаса, неподвижной 5 и подвижной 6 втулок с образованием корпуса в виде раскрытого зонта 2. Наличие направляющих реек 18 и соответствующих пазов в подвижной втулке 6 обеспечивает фиксированное перемещение каркаса вдоль всасывающего патрубка 1, необходимое для надежного раскрытия зонта 2. При этом упоры-ограничители 19 в виде кольцевых выступов ограничивают продольное перемещение подвижной втулки 6 вдоль всасывающего патрубка в пределах, необходимых для заданного раскрытия зонта 2, и исключают перегрузки на каркас и его возможную поломку, особенно при производстве работ под водой и отсутствии видимости устройства.

Раскрытый зонт 2 манипулятором 28 опускают на подводную поверхность сооружения или водоема и прижимают к очищаемой поверхности. При этом в результате деформации гибкого уплотнения в виде валика 10 из поролона достигается плотный контакт устройства с очищаемой поверхностью с копированием ее рельефа, что препятствует поступлению в полость зонта 2 воды. При опускании раскрытого зонта под воду часть воды, находящейся в полости зонта 2, поступает за ее пределы через клапаны 11 в верхней части корпуса устройства, в результате чего упрощается процесс опускания зонта 2 под воду за счет уменьшения сопротивления корпуса и снижения скорости обтекания потоком кромки 9 зонта 2, что в свою очередь уменьшает взмучивание загрязненных наносных отложений. Кроме того, повышается эффективность очистки за счет уменьшения количества воды, всасываемой устройством под купол зонта.

Наличие цилиндрических шарниров 29 и 30, обеспечивающих вращение устройства вокруг продольной и поперечной осей плоскости зонта 2, позволяет производить очистку наклонных поверхностей гидросооружений, водоемов и т.п.

Опустив раскрытый зонт 2 на очищаемую поверхность, включают вакуум-насос вакуумной машины, создавая разрежение под куполом зонта 2, и одновременно открывают кран 23 на воздуховоде 22. При создании разрежения под куполом зонта в сопла 12, 13, 14 через воздуховод 22, кольцевой распределитель 21, гибкие шланги 20 и подводящие патрубки 17 поступает воздух, образуя напорные воздушные струи. Происходит рыхление наносных отложений и их транспортирование потоком водно-воздушной смеси к всасывающему патрубку 1 и далее по гибкому трубопроводу 27 в накопительную емкость вакуумной машины. При наличии плотных, трудно размываемых наносных отложений воздух в сопла 12, 13, 14 подают с помощью компрессора 23. В результате постоянного нажима манипулятором 28 на устройство происходит постепенное погружение зонта 2 на глубину, соответствующую толщине слоя очищаемых наносов.

При перемещении на новую позицию зонт 2 закрывают, устройство поднимают и опускают на новую очищаемую поверхность, повторяя процесс его установки и очистки. При перемещении устройства в процессе производства работ обратный клапан 26 закрывает всасывающий патрубок 1, препятствуя повторному загрязнению окружающей среды.

Расположение сопел 12, 13, 14 в нижней части зонта 2 в горизонтальной плоскости радиально и вдоль нижней кромки зонта 2 противоположно направленно обеспечивает всестороннее по площади секторов 15 воздействие воздушных струй на наносные отложения, повышая эффективность очистки. Наличие же внутри полости зонта секторов 15, ограниченных радиальными вертикальными стенками 16, также способствует повышению эффективности размыва наносных отложений за счет образования более мощного сосредоточенного потока водно-воздушной смеси.

При очистке устройства от засорения может быть использована нагнетательная система вакуумной машины для продувки и промывки гибкого трубопровода 25, всасывающего патрубка 1, воздушных сопел 12, 13, 14 и системы подачи к ним воздуха.

После заполнения накопительной емкости вакуумная машина транспортирует продукты очистки к месту складирования.

Таким образом, предлагаемое грунтозаборное устройство позволяет значительно повысить эффективность работ по очистке гидросооружений, водоемов и т.п. от тонких слоев загрязненных наносов за счет увеличения консистенции продуктов очистки, уменьшения трудозатрат на очистку устройства от засорения, на транспортировку и складирование продуктов очистки без привлечения дополнительных средств механизации, а также повысить качество работ за счет исключения возможности вторичного загрязнения водного объекта.

Грунтозаборное устройство вакуумной машины для очистки от тонких слоев загрязненных наносов гидросооружений и водоемов, включающее всасывающий патрубок, расположенный в нижней его части корпус в виде зонта, смонтированные внутри него воздушные сопла, отличающееся тем, что зонт выполнен складным из водонепроницаемой ткани, закрепленной на каркасе из спиц и стержней, шарнирно соединенных между собой и со смонтированными на всасывающем патрубке втулками: нижней неподвижной и верхней подвижной, шарнирно соединенной со штоком гидроцилиндра, закрепленного на всасывающем патрубке, на участке перемещения подвижной втулки которого смонтированы направляющие рейки, имеющие в верхнем и нижнем положениях кольцевые выступы-ограничители, при этом по периметру нижней кромки водонепроницаемой ткани зонта, в верхней части которого выполнены отверстия с клапанами, герметично закреплено гибкое уплотнение в виде валика из поролона, а воздушные сопла установлены в нижней части спиц и расположены горизонтально в секторах, образованных внутри полости зонта смонтированными на всасывающем патрубке радиальными вертикальными стенками, при этом сопла расположены радиально, а вдоль нижней кромки зонта противоположно направленно, и посредством подводящих патрубков, гибких шлангов, закрепленных внутри зонта на спицах каркаса, кольцевого распределителя, располагаемого на поверхности подвижной втулки, и воздуховода, оборудованного краном, сообщены с атмосферой и/или с компрессором.