Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ГИДРОМОНИТОРОВ

Общая компоновка гидромонитора

Общий вид гидромонитора показан на рис. 1. Нижнее неподвижное колено 10 и верхнее колено 5, способное поворачиваться вокруг вертикальной оси, в современных конструкциях выполняются стальными.

Нижнее колено имеет опорную лапу, с помощью которой оно крепится к какой-либо уложенной на грунт опоре или раме, если гидромонитор смонтирован на салазках или других средствах его передвижения. Ствол 7 выполняется литым или из штампованной стали. Штампованные половинки обычно сваривают. Верхнее колено с нижним соединяется горизонтальным шарниром 4, а ствол соединяется с верхним коленом шаровым шарниром 6. На конец ствола навинчивается насадок 8. На стволе гидромонитора (с ручным управлением) имеются две стойки, к которым крепится рычаг управления (водило). К свободному фланцу нижнего колена гидромонитора присоединен напорный водовод /, по которому к гидромонитору от насоса или насосной станции подводится вода. Первое звено трубопровода, соединенное с фланцем, передвигается вместе с гидромонитором.

При очередной передвижке гидромонитора между первой и второй трубой обычно подсоединяют следующее звено водовода. Как правило, трубы наращивают на быстроразъемных соединениях, что сокращает время на передвижку. В гидромониторах с дистанционным гидравлическим управлением имеются гидроцилиндры 3 и 9 управления стволом гидромо_ нитора в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Рабочая жидкость от пульта управления 11 подводится к цилиндрам управления по шлангу 2.

Первое звено водовода (считая от гидромонитора) иногда монтируют в виде телескопической трубы (рис. 18), которая позволяет уменьшить число передвижек с разборкой водовода. При постановке нового звена труб телескопическая труба вдвигается, а когда забой отойдет на длину наращенной трубы, телескопическая труба выдвигается и гидромонитор передвигается на новую позицию.



Горизонтальный и вертикальный шарниры

Гидромонитор имеет два шарнира (рис. 19), которые дают возможность изменять положение ствола гидромонитора и направлять струю воды в нужную точку забоя. Горизонтальный шарнир обеспечивает вращение ствола гидромонитора вокруг вертикальной оси: в одних конструкциях на 360°, а в других, например с дистанционным управлением при помощи гидропередачи, на 90°. Вертикальный шарнир дает возможность перемещать ствол в вертикальной плоскости примерно на 30° горизонтальной плоскости.

Горизонтальный шарнир в современных гидромониторах представляет собой конструкцию, обеспечивающую легкоподвижность верхнего колена относительно нижнего и герметичность внутреннего канала гидромонитора в области сочленения верхнего и нижнего колен.

Верхнее колено имеет приварной фланец 2, а нижнее разъемную обойму. К нижнему колену приваривается точеный патрубок 3 с резьбой для навинчивания упорного фланца 6, в который упирается шариковый подшипник 5, удерживаемый обоймой. Кожаная манжета обеспечивает герметичность, прижимаясь под давлением воды к обработанным поверхностям.

Вертикальный шарнир представляет собой полутор, приваренный к цилиндрическому концу верхнего колена. Эта конструкция обеспечивает неизменяемость по площади живого сечения внутреннего канала гидромонитора. Ствол гидромонитора соединяется с верхним коленом сальниковым устройством, скользящим на поверхности шарового (торцового) шарнира. При таком соединении невольно создается некоторое уширение внутреннего канала при переходе потока из верхнего колена в ствол гидромонитора.

Поток воды, выходящий из верхнего колена в ствол, создает эжектирующий эффект в этой расширенной области, что может вызвать подсасывание воздуха в случае, если сальниковое устройство шарового шарнира негерметично. Это явление крайне нежелательно, так как находящийся в гидромониторе воздух при вылете струи из насадка интенсивно расширяется и разрушает струю.

Наличие двух описанных шарниров вполне обеспечивает управляемость струей гидромонитора.

Ствол гидромонитора

Ствол (рис. 20) представляет собой стальную трубу цилиндрическую или конфузорного профиля. В последнем случае живое сечение ствола постепенно уменьшается в направлении движения воды, что обеспечивает плавное нарастание скорости, которая при вылете струи из гидромонитора имеет уже большое значение, определяемое формулой


Цилиндрическая труба проще по изготовлению, но имеет большую массу, чем коническая. Разница величин гидравлических сопротивлений конического и цилиндрического стволов незначительна.

Ствол гидромонитора на конце большего диаметра имеет фланец и болтами крепится к фланцу на сальниковом устройстве шарового шарнира. При транспортировке гидромонитора ствол легко снимается без нарушения сальникового устройства.

Поток воды, выходящий из верхнего колена, будет закрученным, как и во всех случаях движения жидкости по искривленным руслам. Если не принять никаких мер к устранению закручивания потока, то струя, выходящая из насадка, также окажется закрученной, что в значительной мере снизит ее устойчивость и силу динамического воздействия на грунт.


Проведенные исследования работы гидромониторов показали, что наиболее рациональным способом ликвидации закрученности потока является установка струенаправляющих пластин или специальных успокоителей (в виде сот) внутри ствола. Пластины (ребра) устанавливают в два ряда по длине ствола гидромонитора и по три ребра в ряду, т. е. по периферии Толщину ребер достаточно принять равной 4—5 мм.


На конце ствола гидромонитора крепится цилиндрическое кольцо с внешней нарезкой; на эту нарезку навинчивают насадок так, что-бы канал насадка без выступов и эксцентрицитета соосно продолжал цилиндрический канал ствола гидромонитора.


Насадок гидромонитора

Насадок крепится на конце ствола гидромонитора, и его полость окончательно формирует гидромониторную струю. Гидромониторные насадки имеют коническую форму с углом конусности 2а = 10-У-200.

Величина угла конусности влияет на значение коэффициента расхода. По опытным данным, максимальное значение коэффициента расхода соответствует узкому диапазону величин угла конусности, равному 2а= 13—14°. Однако этот максимум может смещаться в ту или другую сторону в зависимости от профиля насадка. Дело в том, что коноидальные насадки имеют не коническую внутреннюю поверхность с прямыми образующими, а некоторые сложные лекальные поверхности с двоякой кривизной и цилиндрической частью у выхода из насадка. До настоящего времени нет строго узаконенных очертаний и соотношений, например длины цилиндрической части к диаметру насадка у выхода, что до. некоторой степени влияет на значение коэффициента расхода. Длина цилиндрической части принимается от 0,25 до 3d0. У некоторых насадков цилиндрическая часть отсутствует. На рис. 21 изображен насадок гидромонитора РГМ-1.

Значения коэффициента расхода незначительно увеличиваются с повышением давления перед насадком и увеличением размеров насадка.

Большое влияние на значение коэффициента расхода оказывает качество обработки и состояние внутренней поверхности насадка при эксплуатации. Чем тщательнее обработана рабочая поверхность насадка, тем выше значение коэффициента расхода. Для наилучших насадков, применяемых при эксплуатации гидромониторов, коэффициент расхода достигает значений р,=0,97-0,99.


Среднее значение коэффициента расхода производственных насадков можно принимать равным р = 0,96. Качество обработки поверхности насадка, выбор рациональной формы его поверхности, качество центровки при навинчивании на конец ствола гидромонитора, тщательность совпадения обреза поверхностей ствола и насадка в значительной мере влияют на качество гидромониторной струи.

На рис. 22 показано влияние значения угла конусности на коэффициент расхода р (заштрихованная полоса охватывает разброс значений р, вызванный конструктивными особенностями испытанных насадков).

На рис. 23 приведен график зависимости р от напора Н перед насадком и от длины цилиндрической части. Из графика видно, что с увеличением о значение р уменьшается.

Гидромеханизация. Учебное пособие для вузов. А. П. Юфин. Изд. 2-е, перераб и доп М., Стройиздат, 1974, 223 с.

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики