Рис. 8.4. Насосы: а — диафрагмовый; б — самовсасывающий центробежный

Диафрагмовый насос (рис. 8.4, а) состоит из литого корпуса со всасывающим патрубком, крышки с отводящими патрубком и резиновой диафрагмы, края которой зажаты между корпусом и крышкой, а центральная часть прикреплена к колпаку с помощью тарелки. Колпаку и диафрагме через систему рычагов от механического привода сообщаются возвратно-поступательные (колебательные) движения в вертикальной плоскости. При движении диафрагмы вверх в корпусе насоса создается разрежение, за счет которого нагнетательный клапан закрывается, а всасывающий открывается и происходит засасывание жидкости в полость корпуса насоса. При движении диаграфмы вниз вода вытсняется через открытый нагнетательный клапан (клапан закрыт) в отводящий патрубок, соединенный с отводящим шлангом. Привод насоса механический — от электромотора или двигателя внутреннего сгорания. Насос с приводом монтируют на колесной тележке. В комплект насоса входит два резинотканевых шланга — всасывающий и отводящий. На свободном конце всасывающего шланга установлен сетчатый фильтр, предохраняющий насос от попадания в него посторонних частиц. Диафрагмовые насосы имеют сравнительно низкую производительность (до 30—45 м3/ч при высоте всасывания до 5 м) и применяются для выполнения небольших объемов водоотливных работ.

Значительно большую производительность (до 250—700 м3/ч) при высоте всасывания до 4,5—6 м и полном манометрическом напоре до 0,12—0,2 МПа имеют самовсасывающие центробежные насосы. Характерной особенностью самовсасывающих насосов является потребность в заливке их корпусов водой перед первым пуском в работу; при каждом последующем пуске происходит самовсасывание воды без повторной заливки.

Самовсасывающий центробежный насос (рис. 8. 4, б) состоит из корпуса, рабочего колеса, всасывающего шланга с фильтром, напорного шланга, заливной горловины с быстродействующим запорным клапаном и обратного клапана. Внутри корпуса насоса имеются два резервуара — всасывающий А и напорный Б, полости которых сообщаются между собой через спиральную камер в нижней части корпуса. В спиральной камере расположено рабочее колесо с тремя лопастями специального профиля, закрепленное на приводном валу. Вал вращается в двух конических роликовых подшипниках и снабжен специальным масляным затвором, предотвращающим просачивание воздуха в корпус насоса. Масло в затвор поступает из масленки. Перед первым пуском насоса в его корпус через горловину заливают воду, после чего включают привод насоса. С началом вращения рабочего колеса вода из всасывающего резервуара А будет нагнетаться в напорный Б. В результате разрежения, создаваемого во всасывающем резервуаре, обратный клапан откроется и воздух из всасывающего шланга начнет поступать в корпус насоса. По мере создания необходимого вакуума во всасывающей магистрали (шланг и резервуар А) последняя заполняется водой, проходящей через фильтр, самовсасывание насоса прекращается и он переходит на нормальный режим работы по откачиванию воды.

Обычно насос перекачивает загрязненную воду и поэтому имеет люк для регулярных осмотра и чистки рабочего колеса. Вода из корпуса насоса сливается через отверстие, закрытое пробкой. Насос приводится в действие от электромотора или двигателя внутреннего сгорания через редуктор. Для обеспечения быстрой доставки к месту откачки воды насосы монтируют на прицепных колесных тележках или самоходных шасси.

Самоходная водоотливная установка (рис. 8.5, а) предназначена в основном для водоотлива при строительстве линейных сооружений в полевых условиях и является навесным рабочим оборудованием на гусеничный трактор с нормальной или увеличенной шириной гусениц. Навесное оборудование состоит из специальной рамы, одного или двух центробежных самовсасывающих насосов, раздаточной коробки, всасывающего шланга с фильтром и напорного шланга. Насосы приводятся в действие от первичного вала коробки перемены передач трактора через зубчатую муфту, подвижная полумуфта (рис. 8.5, б), которой установлена на шлицах приводного вала, а неподвижная — на ведущем валу II раздаточной коробки.

Рис. 8.5. Самоходная водоотливная установка:
а — общий вид; б — кинематическая схема привода насосов

Раздаточная коробка состоит из ведущей и промежуточных шестерен, находящихся в постоянном зацеплении, и двух отключаемых ведомых шестерен, установленных на шлицах ведомых валов. От этих валов через соединительные муфты крутящий момент передается валом IV центробежным самовсасывающим насосом. Отключение одного из насосов (при неработающем приводе) производится путем вывода из зацепления соответствующей ведомой шестерни раздаточной коробки. При транспортных переездах привод насосов отключается за счет выключения зубчатой муфты, а всасывающий и напорный шланги укладываются на верхнюю площадку рамы навесного оборудования.

Оборудование для понижения уровня грунтовых вод. Для искусственного понижения уровня грунтовых вод при рытье траншей и котлованов и закрытой прокладке коммуникаций в песчаных и супесчаных водонасыщенных грунтах применяют иглофильтровые установки с погружаемыми в грунт вакуумными или эжектор ны ми иглофильтрами. Иглофильтровые установки откачивают воду из вертикальных скважин, закладываемых по контуру осу-шиваемой выемки или строящегося подземного сооружения, и отстоящих друг от друга на расстоянии до 1,5—2 м. Глубина погружения иглофильтров должна быть ниже отметки заложения со-

op ужен и я на 1—2 м. Одним из основных средств водопониже-ния на глубину до 4—5 м являются вакуумные легкие иглофильт-ровые установки (ЛИУ). Водопонижение на большую глубину обеспечивается многоярусным расположением установок ЛИУ или установками с эжекторными иглофильтрами.

Рис. 8.6. Установка ЛИУ

Установка ЛИУ (рис. 8.6, а) состоит из иглофильтров, всасывающего водосборного коллектора и самовсасывающего или центробежного насоса с электроттриводом. Серийно выпускаемые установки ЛИУ выполнены по единой принципиальной схеме, комплектуются одинаковыми иглофильтрами и отличаются одна от другой количеством иглофильтров, типом всасывающего насоса и размерами водосборного коллектора. Последний составлен из звеньев стальных труб, соединяемых на фланцах с помощью муфт 6. На каждом звене коллектора имеются патрубки, к которым с помощью гибких шлангов подсоединяются погруженные в грунт иглофильтры (рис. 8.6,б). Они служат для очистки и накопления во внутренней своей полости грунтовых вод и состоят из фильтрового звена с наконечником и глухой над-фильтровой трубы соединяемой с водосборным коллектором.

На фильтрационную сетку накладывается защитная бронзовая сетка, предохраняющая ее от механических повреждений. Верхний конец наружной трубы соединен винтовой муфтой с надфильтровой трубой, а нижний — муфтой с наконечником, снабженным зубчатой коронкой. Внутри наконечника установлен шаровой клапан, плотно прилегающий к седлу в торце внутренней трубы за счет вакуума, создаваемого насосом при отсасывании воды из иглофильтра.

Схема работы иглофильтра при откачке воды следующая: иглофильтры погружают в грунт гидравлическим способом (подмывом) или в предварительно пробуренные скважины.

В первом случае клапан открывается под напором воды, подаваемой в фильтровое звено от насоса, и погружение иглофильтра происходит под собственной тяжестью при интенсивном размыве грунта впереди фильтрового звена струей воды, поступающей через надфильтровую трубу, внутреннюю трубу и клапан в наконечник. Размытый грунт поднимается по затрубному пространству на поверхность. Величина необходимого заглубления иглофильтра в грунт в зависимости от требуемого понижения уровня грунтовых вод обеспечивается применением надфильтровых труб диаметром 38 мм различной длины (3,4 и 5 м).

Общая длина иглофильтра достигает 8,5 м. Установки ЛИУ обеспечивают производительность 60— 140 м3/ч, высоту всасывания до 7 м при полном напоре 0,24— 0,36 МПа. Мощность привода установок 5,5—20 кВт.

При строительстве туннелей 8 применяют установки с эжекторными иглофильтрами, предназначенные для понижения уровня грунтовых вод до 15—20 м. Такие установки (рис. 8.7, а) состоят из иглофильтров 7 с эжекторными водоподъемниками, распределительного напорного трубопровода и двух центробежных насосов — низконапорного и высоконапорного. Иглофильтры соединяются с распределительным трубопроводом гибкими шлангами. Подъем откачиваемой воды в эжекторных иглофильтрах осуществляется с помощью водоструйных насосов-эжекторов, принцип действия которых основан на непосредственной передаче энергии от одного движущегося потока жидкости другому. Этот принцип работы заключается в следующем. Рабочая вода от высоконапорного насоса подается под напором по пространству, образованному между внутренней водоподъемной (рис. 8.7, б) и наружной трубами иглофильтра к входному окну эжектора, состоящего из насадки, камеры смешения и диффузора. Выходя с большой скоростью из насадки диаметром 7—18 мм в камеру смешения, вода создает в ней вакуум. Под действием вакуума грунтовая вода через фильтровое звено (такое же, как у ЛИУ) подсасывается в камеру смешения и в смеси с рабочей водой подается наверх по внутренней трубе иглофильтра. Вода из иглофильтра (рис. 8.7, а) через сливной лоток (трубопровод) сливается в циркуляционный резервуар, из которого часть ее снова засасывается насосом, а избыток отводится самотеком за пределы строительной площадки или откачивается центробежным низконапорным насосом.