ЭЖЕКТОРЫ И ИНЖЕКТОРЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ; ИХ КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЕТ
Эжекторы
Эжекторы, как и гидроэлеваторы, по принципу действия являются водоструйными насосами. На объектах гидромеханизации их применяют для заливки водой землесосов на землесосных снарядах и землесосных установках, а также для заливки крупных центробежных насосов, подающих воду к гидромониторам и гидроэлеваторам. Заливка водой производится перед пуском насосов и землесосов.
При больших расходах воды на участках гидромеханизации такие насосы группируются в насосные станции.
При заливке насосов и землесосов водой эжектор целесообразно устанавливать так, чтобы его всасывающий патрубок был присоединен к наивысшей точке корпуса; для этого у некоторых марок землесосов имеется специальное отверстие и фланцевое крепление в верхней части корпуса. На всасывающем патрубке эжектора имеется кран, отсоединяющий эжектор после заливки землесоса перед его пуском в работу. Иногда эжектор присоединяют к всасывающей линии перед землесосом. В этом случае на всасывающем патрубке эжектора имеется шаровой клапан, который автоматически открывается при запуске эжектора и автоматически закрывается после запуска землесоса, когда вакуум, создаваемый землесосом, превысит вакуум, создаваемый эжектором.
Эжектор (см. рис. 63) состоит из напорного патрубка, по которому подводится вода; всасывающего патрубка, непосредственно подсоединяемого к области, в которой создается вакуум; корпуса, имеющего ревизию (крышку) для его очистки,- насадка, горловины, в которой происходит смешение рабочего и подсасываемого потоков жидкости или газа, и диффузора. К диффузору крепится выбросная труба, которая выводится за борт землесосного снаряда или к водоприемнику насосной или землесосной установки.
Последовательность гидравлического расчета эжектора та же, что и гидроэлеватора. Разница состоит в том, что расчет напорной линии не производится, поскольку жидкость в напорной трубе обычно не поднимается. Высота подъема жидкости во всасывающей линии исчисляется от уровня в приемном бассейне до оси эжектора.
На крупных землесосных снарядах установленные эжекторы расходуют до 50 л/с воды при напоре 50—75 м вод. ст. Диаметр насадка эжектора 20—40 мм, на заливку крупного землесоса требуется 5—10 мин.
Применение эжекторов разнообразно: они применяются на выгрузке нерудных материалов из барж, при проходке кессонов, при создании и эксплуатации колодцев и т. д.
Инжекторы
Нижеописываемые устройства свое название получили от латинского injicere «бросать внутрь», и первым назначением инжекторов было — подача воды в парковые котлы за счет энергии водяного пара, отбираемого из того же котла, куда закачивают воду. Позднее инжекторами стали называть различные нагнетатели, в том числе и устройства, применяемые на всасывающих линиях землесосов, способствующие подаче грунта по всасывающей трубе к рабочему колесу землесоса.
Инжектор на всасывающей линии землесоса является всасывающе-нагнетательным аппаратом, поскольку, воздействуя на внешнюю область всасывающей трубы, способствует всасыванию смеси грунта с водой и, работая как инжектор, способствует продвижению гидросмеси по всасывающему тракту, тем самым повышая всасывающую способность землесос- но-транспортирующего агрегата; в лучшую сторону изменяет ограничения по высоте всасывания; отдаляет или полностью устраняет область кавитации, что позволяет разрабатывать тяжелые грунты при высоких консистенциях гидросмеси и с больших глубин водоема.
Инжектор в устье всасывающей трубы в общем виде представляет собой водоструйный насос. Извне подводимая струя воды входит во всасывающую трубу со стороны грунтозаборной области, проходит искусственно созданное сужение или сама струя создает это сужение, в котором, согласно принципу Бернулли, возникает разряжение, способствующее всасыванию грунта, а в последующем расширении струи создается диффузорный эффект — трансформация кинетической энергии рабочей и подсосанной жидкости в потенциальную, в силу чего поток гидросмеси подходит к рабочему колесу землесоса с избыточным давлением или при незначительном разрежении. Это повышение давления суммируется с напором, развиваемым землесосом, что является дополнительным положительным эффектом от установки инжектора в устье всасывающей трубы.
При работе землесоса в ординарных условиях наличие инжектора может привести к уменьшению производительности землесоса и повышенному расходу удельной энергии на добычу грунта, поэтому установка инжектора должна быть оправдана технической необходимостью (например, добыча гравия с большой глубины водоема) и сопровождаться тщательным гидравлическим расчетом и экономическим обоснованием.
С. П. Огородников предложил следующую расчетную формулу:
Мустафин сочетал гидродиффузион- ныи способ рыхления грунта со всасывающим наконечником С. П. Огородникова и В. А. Бороздича кольцевой наконечник, позволяющий заглублять его подслой грунта, т. е. обеспечил максимально возможный перепад давления в зоне интенсивного всасывания и получение устойчиво высокого значения консистенции гидросмеси, подаваемой во всас (см. рис. 68).
Длина смесительной камеры инжектора равна двум—четырем диаметрам этой камеры. Коэффициент местных потерь кольцевой щели равен 0,2—0,25.
Применительно к кольцевому эжекторноинжекторному аппарату В. П. Лахтин предложил следующие упрощенные расчетные зависимости:
При исследовании работы землесоса с созданием подпора во всасывающем трубопроводе было установлено, что подключение инжектора к работе землесоса требует расходования дополнительной мощности, что может быть оправдано и компенсировано увеличением производительности землесоса по грунту только при некоторых режимах работы землесоса.