Землесос представляет собой специализированное оборудование, основная задача которого — транспортировка смеси грунта с водой (гидросмеси) по напорным трубопроводам. Расстояние транспортировки определяется проектом работ или техническими возможностями насоса по созданию необходимого давления. По своему принципу действия землесосы являются модифицированными центробежными насосами, конструкция которых адаптирована для перекачивания жидкостей с высоким содержанием абразивных твердых частиц.
Историческая справка
В России землесосная техника начала применяться еще в 1867 году. Знаковым событием стало создание в 1935 году первого советского землесоса марки МВС (Москва — Волгострой). Вскоре после этого появились модели серии ЗНК-200. Конструкторский прорыв совершил инженер В.А. Мороз, разработавший в 1937 году землесос ЗГМ-1. Усовершенствованная версия этой машины — ЗГМ-2 — доказала свою надежность и эффективность, благодаря чему используется на землесосных снарядах и установках до сих пор.
Конструкция и основные элементы землесоса
Современный землесос — это сложный агрегат, состоящий из нескольких ключевых узлов:
- Корпус: Изготавливается из чугуна или стали, имеет форму улитки для плавного изменения направления потока гидросмеси. В корпусе размещается рабочее колесо, а для технического обслуживания предусмотрены смотровые люки.
- Рабочее колесо: Главный рабочий орган, передающий энергию жидкости. КПД всей машины во многом зависит от рациональной формы его лопаток (обычно их 3-4). Поскольку колесо подвержено максимальному абразивному износу, его поверхности часто укрепляют твердыми сплавами.
- Крышки и бронедиски: Закрывают корпус со стороны всасывания и нагнетания. Для защиты от быстрого износа грунтом на их внутреннюю сторону устанавливают сменные стальные бронедиски толщиной от 25 мм.
- Патрубки и вал: Всасывающий патрубок крепится к крышке, а напорный обычно отливается как единое целое с корпусом. Рабочее колесо насажено на вал, который выходит из корпуса через специальное сальниковое уплотнение, предотвращающее утечки и подсос воздуха.
Для первоначальной заливки насоса перед пуском в верхней части корпуса предусмотрен фланец для подключения эжектора.
Земснаряды: плавучие землеройные комплексы
Землесосный снаряд (земснаряд) — это плавучая машина непрерывного действия, предназначенная для подводной разработки грунта. Его ключевая особенность — способность работать исключительно под водой. Основная функция земснаряда: извлечение грунта, его преобразование в водогрунтовую смесь (пульпу) и гидравлическая транспортировка в место укладки (отвал).
Конструктивно любой земснаряд включает:
- Плавучее основание (понтон или корпус).
- Грунтовой насос (землесос).
- Грунтозаборное устройство (всасывающая труба, рама, рыхлитель).
- Напорный пульпопровод.
- Систему перемещения (якорно-швартовную или ходовую).
- Энергетическую установку, системы управления и бытовые помещения.
Типы земснарядов для больших глубин
Обычные земснаряды имеют ограничение по глубине всасывания (обычно до 15-18 метров). Для работы на больших глубинах применяются три специальных типа:
- С погружными насосами: Грунтовой насос опускается непосредственно в забой.
- Эжекторные: Используют энергию струи рабочей жидкости для подъема грунта.
- Эрлифтные: Подъем смеси осуществляется сжатым воздухом.
Землесосные установки и критерии выбора техники
Землесосная установка — это агрегат на базе грунтового насоса со вспомогательным оборудованием для перекачки гидросмеси. Они делятся на забойные (работают в паре с гидромонитором) и перекачивающие (служат для повышения напора в системе, включаясь последовательно с другими насосами).
Выбор типа снаряда для конкретного проекта — комплексная задача. Помимо требуемой производительности необходимо учитывать:
- Глубину и дальность разработки.
- Высоту подачи пульпы.
- Гранулометрический состав грунта (размер частиц).
- Наличие крупных включений (валунов).
Наличие большого количества валунов, размер которых превышает проходное сечение землесоса более чем на 3-5%, делает применение земснарядов экономически нецелесообразным. В таких условиях более эффективны черпаковые или дражные машины, оснащенные дробильным оборудованием, плавучими конвейерами и пульпопроводами. Эта комбинация позволяет использовать преимущества механической разработки с гидравлическим и конвейерным транспортом.
Для работы на рыхлых несвязных грунтах с содержанием гравия до 30% (без валунов) подходят земснаряды с фрезерными рыхлителями или работающие по схеме свободного всасывания. Если же в песчано-гравийной смеси содержится более 30% гравия, использование механических разрыхлителей на снаряде становится обязательным условием эффективной работы.