книги из ГПНТБ / Лобанов, Д. П. Гидромеханизация геологоразведочных и горных работ учеб. пособие

насосам. Насосы этого типа приспособлены для перекачивания гидросмесей с твердыми частицами размером до 25 мм (а в больших по размеру насосах и выше). Технические данные некоторых насо­ сов приведены в табл. 13.

Последние конструктивные схемы песковых насосов более совер­ шенны. Так, в насосе, представленном на рис. 88, корпус, крышка и опорная станина выполнены из чугуна, рабочее колесо и вкла­ дыши — из хромистой стали, броиедиски — из зшлеродистой стали.

■ШП. J . 1 Т Q3L

Рис. 88. Продольный разрез пескового насоса типа П:

1 — корпус; 2 — рабочее колесо; 3 — крышка корпуса; 1 — станина; s — вал; t u ? — бронедиски; S — напорный патрубок; 9 — упорное кольцо; 10 — болт крепления

Эффективным направлением совершенствования насосов данного типа является освоение различного рода армировок (резиной и камен­ ным литьем) и быстроразъемных конструкций (рис. 89). Рабочие колеса и другие детали изготавливают из резины и различных искус­ ственных материалов. Обеспечивается быстрая смена изношенных узлов.

П о р ш н е в ы е н а с о с ы применяют для гидросмесей, пред­ ставленных в основном тонкими классами; их называют шламовыми. Приведенные в гл. VII и табл. 13 данные о поршневых насосах свидетельствуют об их эффективности для условий перекачки смесей под большими напорами. Основной недостаток этих насосов — боль­ шие габаритные размеры и вес, что затрудняет применение их в под­ земных выработках (см. рис. 76).

Новейшие типоразмеры У8-6 и У8-7 Уралмашзавода с электро­ двигателями мощностью соответственно 640 и 750 кВт изготавли­ вают с применением термической обработки, хромирования и поли­ ровки для клапанов и штоков; с применением особой резины для

201

Отличительной особенностью конструктивного выполнения шламо­ вых насосов такого типа является шнековая подача гидросмеси. Например, винтовой насос типа ВН-18 развивает напор до 80 м вод. ст. и производительность около 18 м3/ч (рис. 91).

Применение тех или иных типов насосов для гидросмесей опре­ деляется, помимо параметров, способностью противостоять гидро-

Рис. 90. Конструктивная схема и гидравлическая часть днафрагмовых раствороиасосов:

а — конструктивная схема: 1 — диафрагма, 2 и 3 — цагпетателпый и всасывающий клапаны; б — гидравлическая часть насосов типа HP и С: J — корпус, 2 — всасывающий патрубок, 3 — воздушный колпак, 4 — резиновая диафрагма, 5 и 6 — шаровые клапаны, 7 — ограни­ читель, S — седло клапана, 9 — рабочая камера, 10 — втулка плунжера

и в первую очередь их твердости, острогранности и круп­ ности.

Условия эксплуатации углесосов по сравнению с насосами для породных или рудных гидросмесей более благоприятны. Однако п о в ы ш е н н ы е т р е б о в а н и я к и з н о с о с т о й к о с т и углесосов столь же важны, как и для других насосов. Это объясняется тем, что для углесосов характерны более высокие окружные ско­ рости рабочих колес (более высокие напоры), более сложные кон­ структивные компоновки (например, с двумя рабочими колесами),

203

определенные трудности и дороговизна ремонта в подземных усло­

виях.

Для всех типов насосов первостепенное значение имеет долго­ вечность работы уплотнений. При их износе увеличиваются перетоки жидкости из отвода в рабочее колесо, что вызывает снижение рас­ хода, к. п. д. и ведет к возрастанию мощности. Износ уплотнений вызывает и дополнительные осевые нагрузки. Износ входных и вы­ ходных кромок лопастей рабочих колес, а также стенок улитки также существенно влияет на рабочие характеристики и изменяет их.

. 39

\|

33О 20 40 60 80 Г,°/.

Рис. 92. Влияние щцроабразпвпого износа:

а — на характеристику И (Q); б — на. рабочее колесо; 1 — зона износа диска; 2 — зона отверстий (действие кусков); 3 — зона износа лопаток; 4 — зона отверстий (действие песка)

и мелких фракций породы (угля) в гидросмеси. Зоны сквозных отверстий появляются в различных местах от воздействия мелких и крупных частиц.

Приведем ориентировочные данные о сроках службы отдель­ ных насосов для гидросмесей до ремонта (с разборкой).

Двухколесные углесосы с вкладышами и деталями из прочных сплавов обеспечивают на рядовых углях (с породой до 10%) без разборки до 1600 ч.

Насосы крупных размеров, армированные резиной или другими материалами, на тонкоизмельченных породах обеспечивают до 3000 ч; армированные легированными сталями,— на песках до 2500 ч и на песчано-гравийных смесях (до 20% гравия) около 1000 ч.

205

Насосы средних и малых размеров, армированные резиной или вкладышами из сплавов, на тонкоизмельченных материалах обе­ спечивают до 2500 ч на песчаных породах — до 2000 ч и на песчано­ гравийных — до 800 ч.

Поршневые насосы с армировкой и другими протнвоабразивными мероприятиями на тонкоизмельченных материалах обеспечи­ вают до 4000 ч (клапанов 1500 м).

В табл. 16 приведены ориентировочные данные о межремонт­ ных сроках службы насосов для гидросмесей с частицами крупных и средних размеров. Причиной сравнительно коротких межремонт­ ных сроков является преждевременная разбалансировка рабочего колеса вследствие изменения его профиля из-за насоса и др.

С целью уменьшения износа рабочих колес и бронедисков, а также предохранения упорного подшипника на абразивных породах обяза­ тельно применяется система промывки щелей зазоров высоконапор­ ной водой. Щелевые зазоры не более 3 мм, поэтому для отжима

влического транспорта производится в соответствии с принятой технологической схемой при учете эксплуатационных характеристик насосов для гидросмеси.

Для мелких классов углей измельченных руд и других сыпучих материалов (хвостов, шлаков и т. и.) в схемах технологического транспорта применяют центробежные насосы с различными вариан­ тами компоновки агрегатов. Например, на гидрошахтах насосные агрегаты гидроподъемных, перекачных и других станций загрузки гидросмеси в трубопровод обычно представлены одноили двух­ ступенчатыми — с последовательным расположением насосов для гидросмеси. Общий напор на одной станции достигает 500 м вод. ст.

Для грунтовых насосов напоры ограничены 50—60 м вод. ст., и для преодоления значительных геодезических высот применяют так называемую к а с к а д н у ю с х е м у (последовательно со­ единенных) насосов в одной станции. По такой схеме в первой сту­

206

пени могут использоваться вертикальные погружные насосы. Эти насосы, как и предназначенные для воды, имеют корпус, отлитый вместе с задней крышкой, и вертикальный вал. Весь агрегат под­

ты машин.

На установках гидравлического транспорта концентратов в стес­ ненных условиях металлургических заводов и при сравнительно малой абразивности гидросмеси, помимо последовательного вклю­ чения в агрегатах, применяют иногда и параллельное соединение. При параллельном соединении насосов основным условием совме­ стной работы является полная идентичность Q—H характеристик насосов. Производительность установки при работе только одного

207

насоса всегда больше половины, чем при работе двух, что \объяс­ няется влиянием характеристики трубопровода.

Преимущество гидравлического транспорта с н а с о с а м и п о с р а в н е н и ю с з а г р у з о ч н ы м и у с т р о й с т в а м и (см. § 4) заключается в сравнительно низкой начальной стоимости насосов, меньшей трудоемкости, а также в простоте обслуживания. Однако для гидротранспорта насосами часто требуется большая мощность и значительные эксплуатационные расходы вследствие повышенного износа оборудования. Достоинства насосных уста­ новок — наличие дополнительного резерва водоотлива, дезинтегра­ ция гидросмеси. Практика показывает, что насосы для рядовой горной массы целесообразно применять на углях при геодезиче­ ских отметках ие более 200—250 м, а на рыхлых рудах — до 100 м. Для кусковых углей и руд наиболее целесообразно применять загрузочные устройства, особенно при больших, чем указано, геоде­ зических отметках. Следует отметить, что быстроходные насосы (более 950 оэ/мнн) рекомендуются только для мелких малоабра­ зивных материалов.

Загрузочные устройства изнашиваются значительно меньше, чем насосы. Периодически загрузочные устройства следует тща­ тельно испытывать и устанавливать определенный режим шлюзо­ вания. Если загрузочное устройство применяется для гндроподъема, то при диаметре труб 250 мм допустим максимальный размер ку­ сков 100 мм в поперечинке. Для пластинчатой руды или угля этот размер следует ограничивать 70—80 мм. Для центробежных насосов допускается размер кусков 40—50 мм (до 5% негабаритных кусков), а для диафрагмовых 0,5 мм.

Если обеспечить дробление руды в шахте до 10—15 мм, как это необходимо, например, по технологии обогащения свинцовых, цинковых, медных и других руд, то гидравлический подъем может быть осуществлен с наилучшими технико-экономическими показа­ телями.

К. п. д. гидроподъема с загрузочными устройствами при распо­ ложении насоса для воды в шахте может быть несколько выше, чем грунтового насосного агрегата (если к. п. д. водяного насоса по­ рядка 0,85). Следует учитывать потребность мощности для водо­ отлива. С учетом этого фактора расход энергии на гидроподъем может быть в 1,3—1,5 раза снижен.

§ 3. ЗЕМЛЕСОСНЫЕ СНАРЯДЫ

Эти снаряды выполняются с плавучим основанием (на понто­ нах), а морские снаряды — с основанием в виде корпуса судна. На плавучем основании располагается гидротранспортное, судовое (или папильонажное) и вспомогательное оборудование. В качестве основного оборудования применяют обычные грунтовые насосы крупных размеров (для глубинных снарядов), включенные после­ довательно в две ступени. Нагнетательный трубопровод выпол-

ияется с плавучей (на понтонах) п магистральной (на суше) частями. На рис. 94 приведена схема земснаряда.

Корпус землесосного снаряда для рек и водоемов состоит из нескольких плоскодонных понтонов, соединенных балками и име­ ющих водонепроницаемые отсеки. На понтонах размещается палубная надстройка из стального каркаса с деревянной или металлической

Рпс. 94. Конструктивная схема землесосного снаряда:

J — корпус; 2 — рама, несущая всас; 3—4 — рыхлитель; 5 — землесос; 6 — устройства для сгущения (обогащения); 7 — водяной насос; 8 — свайный аппарат; 9 — лебедка (для переме­ щения или папильонирования); 10 — трубопровод

облицовкой. Основное оборудование снаряда располагается внутри надстройки.

Рыхлитель, состоящий из рамы с укрепленными на ней подшип­ никами и валом, фрезы и блоками для тросов, размещается в проеме между понтонами — в носовой части корпуса. Подъем и опускание рамы рыхлителя производится с помощью лебедки. Для уменьшения нагрузки на лебедку трос от барабана пропускается через поли­ спаст, подвешенный к стреле. Стрела удерживается в наклонном положении тросовыми растяжками.

Всасывающая труба прикрепляется к рыхлителю с помощью шарового шарнира, ось вращения которого совпадает с осью враще­ ния рамы рыхлителя, нли резинового шланга. Свайный аппарат состоит из двух стальных свай, поднимаемых с помощью блоков тросами от барабанов лебедок. Подача тока для питания моторов производится с суши по гибкому резиновому кабелю, уложенному по поплавкам рабочего трубопровода.

Землесосные снаряды описанной конструкции имеют разборный корпус и палубную надстройку. Перевозятся они железнодорожным транспортом. В соответствии с этим предельная длина корпуса принимается 27 м, ширина понтона 3,25 м, а предельное водоизме­ щение корпуса из расчета осадки его в пределах 0,5—0,6 м соста­ вляет около 50 т. Для таких землесосных снарядов глубина разра­ ботки принимается до 8 м от поверхности воды. Разборные земсна­ ряды изготавливаются с землесосами IP , Р и др. Более крупные снаряды выполняют как уникальные установки.

Наиболее характерной современной тенденцией в области кон­ струирования землесосных снарядов является создание оборудо­ вания для разработки гравелистых и связных пород (в т. ч. с нега­ баритными включениями) и применение износоустойчивых мате­ риалов для армировкн землесосов.

Создан новый земснаряд (по схеме рис. 94) типа 200-60КС (шифр в соответствии с новым типовым рядом). Снаряд оборудован насо­ сом типа 16ГРУ-8т для гидросмеси с расходом по воде 2200—2400 м3/ч при напоре 56—58 м вод. ст. Для легких песчаных пород произво­ дительность по твердому до 360 м3/ч, а для тяжелых гравелистых около 100 м3/ч. Глубина подводной разработки до 15 м. Предусмо­ трены сменные рыхлители: роторно-ковшовый для глубины до 8 м, фрезерный с набором фрез для глубины до 12 м и свободный всас с эжекциопным устройством для глубины до 15 м.

Снаряд оборудован аппаратом напорного свайного хода, разви­ вающего продольное нажатие на разрыхлитель с усилием в 5,9 т. Напорный свайный ход состоит из тележки с копром, удерживающим сваю в вертикальном положении, сваи длиной 20 м и диаметром 530 мм с литым конусным наконечником и свайной лебедки. Папильонажные лебедки имеют тяговое усиление по 5 т каждая с плавным регулированием скорости вращения барабана от 1 до 10 м/мин (применением индукционной муфты скольжения ИМС-20 конструк­ ции Тяжпромэлектропроект). Предусмотрена система автоматиче­ ского управления и блокировки механизмов, обеспечивающих ра­ боту снаряда по заданной программе. Новый агрегат по сравнению со снарядами того же класса более эффективен по основным показа­ телям на 30—40%.

Рыбинским заводом выпускается новый землесосный снаряд типа 350-50Т для связных и гравелисто-песчаных пород. Основные преимущества земснаряда типа 350-50Т по сравнению с применяемым земснарядом типа 300-40 следующие: утяжеление веса рыхлителя, повышение мощности мотора рыхлителя, мощности и тяговых уси-

210