2. Расчет напорного гидротранспорта
Цель занятия. Определить параметры гидроэлеваторной установки, а также параметры гидравлического транспортирования с помощью грунтовых насосов, выбор типа и количества грунтовых насосов, трассирование пульпопровода.
2.1. Общие сведения
Напорный гидротранспорт применяют для транспортирования пульпы на обогатительные фабрики (приборы) или в отвалы при разработке рыхлых отложений гидромониторами, бульдозерами, скреперами, экскаваторами и плавучими землесосными снарядами. При разработке рыхлых отложений средствами гидромеханизации напорный гидротранспорт (рис. 2.1) осуществляется с помощью напорных насосов, грунтовых насосов и гидроэлеваторов (струйных насосов).
Рис.
2.1. Схемы гидротранспортных установок:
а-всасывание гидросмеси из зумпфа; б-с
подачей пород в напорный трубопровод
специальными загрузочными устройствами;
в-струйными насосами (гидроэлеваторами);
г-самотечный (безнапорный) гидротранспорт
Они просты по конструкции, не имеют движущихся деталей, характеризуются малыми габаритами, небольшим весом, невысокой стоимостью, могут быть изготовлены в небольших механических мастерских. При снижении уровня воды в зумпфе и обнажении всасывающих отверстий гидроэлеватор не требует повторного запуска и по заполнении зумпфа начинает работать на полную мощность. Высота всасывания достигает 6...7 м. Вместе с тем гидроэлеваторы имеют невысокий к.п.д. (в пределах 20...25 %). Поэтому гидроэлеваторные установки характеризуются значительным расходом воды.
Грунтовые насосы (рис. 2.3) на гидравлических разработках россыпей перекачивают пески на высоту 10...50 м, а по горизонтали до 2 км. При понижении уровня воды в зумпфе ниже обреза всасывающей трубы всасывание прекращается. После этого грунтовый насос с горизонтальным валом приходится заново «заряжать», на что уходит 5...15 мин. Поэтому при использовании грунтовых насосов необходимо обеспечивать более равномерное поступление различных песков к землесосной станции и производить более точную увязку между его производительностью, числом работающих гидромониторов и диаметром их насадок. На устойчивость работы грунтового насоса оказывают существенное влияние консистенция гидросмеси и характеристики всасывающего и напорного трубопроводов. Оптимальным является такой режим работы грунтового насоса, при котором достигается его максимальная производительность по породе при максимальных удельных затратах энергии.
Землесосы и грунтовые насосы относятся к центробежным одноступенчатым насосам и имеют целый ряд специфических особенностей, так как в отличие от обычных центробежных насосов они предназначены для транспортирования по трубам смеси грунта (или твердых частиц) с водой.
Среди указанных особенностей землесосов и грунтовых насосов можно отметить следующие:
- корпус и рабочее колесо, подвергающиеся значительным динамическим нагрузкам при перекачивании гидросмеси, изготовляются массивными, из износоустойчивых материалов;
- на корпусе имеется геометрически закрывающийся люк, используемый для осмотра рабочего колеса и внутренней полости корпуса и удаления застрявших между лопастями колеса крупных кусков породы;
- рабочее колесо землесоса имеет меньшее, чем у обычных центробежных насосов, число лопаток (от 2 до 5), что обеспечивает пропуск крупных кусков породы;
- крышка корпуса землесоса съемная;
- защита внутренней поверхности корпуса землесоса от абразивного износа обеспечивается сменными бронедисками;
- для предохранения бронедисков от истирания в полость между рабочим колесом и бронедисками подается "отжимная" вода с напором на 5...10 м и больше напора, развиваемого землесосом;
- для уменьшения вибрационных нагрузок подшипники вала и станина землесоса выполняются массивными.
Рис.
2.2. Схема гидроэлеватора
Рис.
2.3. Землесосная станция на салазках:
1-всас;
2-шаровой
шарнир; 3-лаз; 4-грунтовый насос;
5-электродвигатель;
6-сани; 7-лебедка (1 т); 8-кабина;
9-стрела;
10-струйный насос; 11-водопровод; 12-напорный
пульпопровод; 13-обратный клапан;
14-пусковой реостат; 15-электрооборудование
Принципиального различия между землесосами и грунтовыми насосами нет.
Серийный их выпуск в СССР был освоен двумя заводами: Черемховским машиностроительным им. Карла Маркса и Бобруйским машиностроительным им. В.И. Ленина. В настоящее время выпуск грунтовых насосов также освоен Ярославским машиностроительным заводом и ОАО «Звезда» (г. Санкт-Петербург).
В зависимости от назначения и условий эксплуатации все грунтовые насосы, выпускаемые Бобруйским машиностроительным заводом им. В.И. Ленина, подразделяются на три модификации.
Первая модификация грунтовых насосов марки ГрК отличается тем, что проточный канал этих насосов покрывается слоем футеровки, состоящей из смеси корунда, размером 3...7 мм, и бакелитового лака. Футеровка приобретает износоустойчивые качества после термической обработки в электропечах. Такая технология изготовления корпусов грунтовых насосов, футерованных зернами корунда, увеличивает износостойкость и срок их службы в несколько раз.
Вторая модификация грунтовых насосов марки ГрТ имеет двухкорпусное исполнение: у насоса сменная рубашка на корпусе, предохраняющая его от быстрого износа.
Третья модификация грунтовых насосов марки ГрУ отличается уширенным проходным сечением, так как имеет трехлопастное рабочее колесо, что позволяет пропускать более крупные куски породы. Две первые модификации грунтовых насосов изготавливаются с четырехлопастными рабочими колесами. Все детали грунтовых насосов, подверженные абразивному износу, изготавливаются из легированных сталей и твердых сплавов.