Устройство для управления землесосным снарядом

,1 ОСУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ(71) Центральное конструкторское бюро с опытным производством АН БССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЗЕМЛЕСОСНЫМ СНАРЯДОМ(57) Изобретение касается автоматизации землесосных снарядов. Цель изобретения - повышение произ-ти эсосного снаряда. Устройство с ено датчиком (Д) 1 расхода, Д 2 плотности пульпы, Д 3 напора,Д 4 мощности грунтового насоса, Д 5 разрежения,Д 11 сопротивления среды Блок 6 определения ожидаемого расхода формируетсигнал. характеризующий величину расхода в напорной трубе. Блок 7 определяет допустимую величину вакуума, соответствующую оптимальному значениюразрежения на всасе. Полученная величина сравнивается в блоке 8 сравненияс величиной существующего разрежения,поступающей с Д 5.Выходной сигнал блока 8 управляет исполнительным механизмом 9, задающим скорость папильонирования с учетом величины сигнала Д11. Работу устройства контролируетблок 1 О контроля, осуществляющий ваварийном режиме отключение исполнительного механизма 9 и включение сигнализации. 1 э.п, ф-лы, 3 ил.30 Изобретение относится к гидромеха"низации, а именно к устройствам. авто"матизации землесосных снарядов придобыче полезных ископаемых, в частности малосвязанных грунтов типа озерного ила (сапропеля ), и является усовершенствованием известного устройства.Цель изобретения - повышение производительности эемлесосного снаря,да,На фиг.1 представлена блок-схемапредлагаемого устройства; на фиг,2;эемлесосный снаряд с расположением 15;устройства для управления, общий вид;на фиг.З - схематическое расположение и одна из возможных конструкций1 датчика сопротивления среды.Устройство для управления земле,сосным снарядом содержит датчики расхода 1, плотности пульпы 2, напора 3,,насоса, датчик 5 разрежения, блокб определения ожидаемого расхода,блок 7 определения допустимой величины вакуума, блок 8 сравнения, исполнительный механизм 9. блок 10контроля. и датчик 11 сопротивлениясреды.Датчики расхода 1, плотности пульпы 2, напора 3, мощности грунтового;на вход которого подключен также блок6 определения ожидаемого расхода, свя,занный в свою очередь с датчиком 1расхода, а выходы блока 7 определениядопустимой величины вакуума соединены 40с входами блока 8 сравнения и блока10 контроля, при этом блок 8 сраннения соединен также с датчиком 5 разрежения, исполнительным механизмом 9 иблоком 1 О контроля. На вход исполнитеЛьного механизма 9 также подключендатчик 11 сопротивления среды, соединенный с блоком 1 О контроля.Принцип действия датчика 11 сопротивления среды основан на измерениисопротивления среды продвижению нней грунтозаборного органа. Датчик11 сопротивления среды может использовать любой способ передачи и переработки информации - электрический,гидравлический, пневматический, ком-,бинированный и т.п.Одно из возможных исполнений датчика 11 сопротивления среды предстанляет собой два чувствительных элемента, закрепленных на разных сторонахгрунтозаборного устройстна 12 в виде камер 13 с гибкими мембранами 14 иприбора сравнения их показаний в виде дифференциального манометра 15,Полости камер 13 и манометра 15 сое"динены и заполнены жидкостью, Показания манометра 15 пропорциональнывеличине сопротивления сапропелевойзалежи продвижению сквозь нее грунтозаборного устройства.С выхода дифференциального манометра стандартный электрический сигнал 0-5 мА подается на вход (обмотку управления) исполнительного механизма 9 и на вход блока 10 контроля. При этом большему сопротивлениюсреды соответствует меньшая скоростьпапильониронания и наоборот,Чувствительность датчика 11 сопро.фтинления среды обусловлена конструктивным ныполнением. При движении грунтозаборного устройства в воде (см,фиг3)Р 1= Р,где Р Р- давление воды на чувствительные элементы.При наличии сапролеля Р 17 Р (либо Р)Р при движении в другую сторону). При этом(2)дР = Р-, Р 2,где ДР - разница давлений.Эта величина определяет степень воздействия сапропеля залежи на чувствительный элемент. Следовательно, величина ВР (и соответствующий ей электрический эквивалент на выхо - де с дифференциального манометра) однозначно определяет механические и геологические свойства сапропелевой залежи. Эта величина является интегральной оценкой (с позиций воз можности грунтоэабора) таких свойств залежи .как консистенция, вязкость, влажность, температура, степень предварительной переработки материала и т.п.Таким образом, датчик 11 сопротивления среды дает информацию, обеспечивающую соотношение технологических режимов грунтозабора со свойствами залежи и, следовательно, обеспечивает повышение произнодительнос 143748630 Регулирование ведется по шести каналам: расходу, плотности пульпы,напору, мощности грунтового насоса,разрежению, сопротивлению среды,Сигналы с датчиков 1, 2, 3,4 и блока 6 определения ожидаемого расхо ти землесосного снаряда в зонах смалопластичным и вязким материалом.Описываемая конструкция датчика11 сопротивления среды содержит не 5стандартные изготавливаемые. части -две камеры 13 с мембранами 14 и диф-ференциальный манометр 15, В качестве последнего может быть применен лю-бой серийный дифманометр, имеющий Оэлектрический .выход, например, типаДС-Э.Исполнительным механизмом 9 являются штатные для многих земснарядовпапильонажные лебедки, имеющие 5привод от двигателя постоянного тока, управляемые через магнитные усилители типа ПМУМ 2, Сигналы управления в описываемом устройстве от блока 8 сравнения и датчика 11 сопротивления среды поступают на обмотки управления соответственно левого илиправого магнитного усилителя (в за висимости от направления папильонирования). В обмотке управления происходит суммирование сигналов, и соответственно сумма меняет число оборотов электродвигателя лебедки и скорость папильонирования.Устройство работает следующимобразом.Опускается рама грунтозаборногоустройства 12 землесосного снаряда,заполняют систему водой, включаютустройство для управления эемлесосным снарядом, включают грунтовый насос 16 (фиг.2).При нахождении грунтозаборного устройства в залежи начинается процесс всасывания и транс"портирования пульпы по напорному трубопроводу, На выходах датчиков расхода 1, плотности 2, напора 3, мощности 4, разрежения 5, сопротивлениясреды 11 появляются сигналы,.Блок 6 определения ожидаемого расхода на основе показаний датчика 1расхода определяет величину расхода вв напорном трубопроводе через время,соответствующее времени прохожденияпульпы из всасывающего трубопровода 50через грунтовый насос в напорныйтрубопровод,да поступают на блок 7 определения допустимой величины вакуума, в котором значения сигналов с датчика 1 рас хода и блока 6 определения ожидаемого расхода возводятся во вторую степень, определяется произведение сигналов с датчика 1 расхода и датчика 2 плотности, и величина сигнала с датчика 4 мощности делится на зто произведение, Далее определяется сумма сигналов в блоке суммирования с датчика 3 напора, с первого и второго блоков умножения и блока деления.Величина сигнала с блока 7 определения допустимой величины вакуума соответствует оптимальной величине разрежения во всасе. Эта величина в блоке 8 сравнения сравнивается с величиной существующего разрежения, поступающего с датчика 5 разрежения.Выходной сигнал блока 8 сравнения поступает на обмотку управления исполнительного механизма 9. Сюда же поступает сигнал с датчика 11 сопротивления среды и происходит их суммирование.Если сигнал с датчика 5 разрежения больше, чем сигнал с блока определения допустимой величины вакуума и при этом сигнал с датчика 11 сопротивления среды достаточно мал, что говорит о хорошей текучести сапропеля залежи, то исполнительный механизм 9 увеличивает скорость папильонирования. Это приводит к увеличению количества поступающего грунта, изменению плотности пульпы, изменениям показаний, поступающих с других датчиков, и соответственно к увеличению сигнала с блока 7 определения допустимой величины вакуума,.Процесс будет приближаться к установившемуся режимуЕсли же на пути грунтозаборного устройства окажутся слои более вязкого сапропеля и разрежение превысит оптимальное, то исполнительный механизм 9 уменьшает скорость папильонирования. (Засорение всаса является недопустимым, это приводит к кавитации. Задачей датчика 11 сопротивления среды является предотвра" щение этого).Таким образом, в процессе работы разрежение во всасе грунтонасоса (скорость папильонирования) поддерживается на оптимальном уровне, отсутствует кавитационный режим, повышается производительность землесосно"(4) где Ч В 6 Ч ЙйЮ 5 1437 го снаряда, срок службы грунтового насоса и проточной части конструкции и обеспечиваются все преимущества предлагаемого устройства.Работу устройства контролирует блок 10 контроля. Если в процессе работы выйдет из строя один из управляющих блоков или датчиков или сразу несколько, то это приведет к тому, 10 Что сигнал на выходе блока 8 сравнения будет иметь значение, отличное от возможных значений, характерныйя.исправной работы устройства. В тои случае блок 10 контроля отключа т исполнительный механизм 9 и приодит в действие сигнализацию.Необходимость учета параметров, контролируемых в описываемом устройстве (расход, плотность пульпы, на О ор, мощности грунтового насоса, раэ - ежения и свойств среды), показана атематическими зависимостями, привеенными в описании к основному изобретению, при этом процесс грунтозабора 26 определяется напряжением сдвига сапропелевой залежи. При движении в залежи йеибрвна датчика деформируется с силой, равной30 где Р - сопротивление продвижениюмембраны в среде;А - площадь мембраны в плоскости, ЗБперпендикулярной направлениюнабегающего потока;лс " касательное напряжение сдви,га, определяемое для гидросиесей уравнением Бенгама 40- статическое начальное напряжение сдвига.Коэффициент структурной вязкости 9 является функцией ряда физических па": раметров, в том числе температуры,А начальное напряжение сдвига определяется как,55 уЯ,Бсо10 (100-А )(5)- зольность сапропеля;- содержание органическихвеществ в сапропеле.Иэ вышесказанного следует, что показания датчика сопротивления средыопределяют возможности грунтозабора,его оптимальную интенсивность.В целом непрерывное регулированиеидет по 6 параметрам: мощности грунтового насоса Я(й), напора в напорном трубопроводе И(й), плотностипульпы, расхода пульпы Ц(е), разрежению во всасе 7 и сопротивлению среды (напряжению сдвига сапропелевой залежи).Преимуществом данного устройстваявляется обеспечение работы землесосного снаряда с учетом параметровсреды, что оптимизирует процессгрунтозабора и транспортированияматериала. Необходимость такого обеспечения видна в том, что состояниерабочего тела (сапропелевой залежи)характеризуется набором как стабильных, так и переменных во времени ив пространстве параметров и поэтомуадаптация режимов работы зеилесосного снаряда к ним является обязательной,За счет улучшения качества регулирования, устранения кавитационныережимов, точного поддержания оптимальных параметров процесса, повьппения долговечности работы насоса ипроточной части конструкции удаетсяповысить производительность эемлесосного снаряла,Формула изобретения1. Устройство для управления землесосныи снарядом по авт.св.В 1258959, о т л и ч а ю щ е е с я теи, что, с целью повышения производительности, в него введен датчик сопротивления среды, первый выход которого подключен к входу исполнительного механизма, а второй - к входу блока контроля а2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю Щ е е с я тем, что датчик сопротивления среды выполнен в виде двух закрепленных на противоположньм сторонах грунтозаборного устройства землесосного снаряда чувствительных элементов, соединенных с первым и вторым входаии элемента сравнения.1437486 Лйф Составитель А.МартыновБандура Техред Л.Сердюкова едак орректор Н.Король 5/ЗО ак ираж 6 5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,В 11 ИИПИ Государственн по делам изобрете13035, Москва, Ж, Р Подписного комитета СССРий и открытийушская наб., д. 4/