Конструктивно землесосы выполняют одноступенчатыми, т. е. с одним рабочим колесом с односторонним всасыванием, иначе крупные фракции гидросмеси затрудняли бы работу землесоса при своем переходе из одного рабочего колеса в другое. Кроме того, для обеспечения прохода крупных фракций применяется небольшое количество лопаток (2—5), а проходное сечение рабочего колеса выполняется почти равным сечению всасывающего патрубка.

Рабочим органом землесоса является его рабочее колесо. Главными геометрическими параметрами рабочего колеса, определяемыми гидравлическими расчетами, являются наружный и внутренний диаметры по лопаткам, ширина колеса и форма лопаток. Рабочие колеса землесосов могут быть открытого, полузакрытого и закрытого типа.

Наибольшее распространение получили закрытые рабочие колеса (рис. 142, б).

Рабочие колеса выполняют цельнолитыми из чугуна, углеродистой или специальной Стали; для уменьшения их износа применяют покрытие твердыми сплавами, специальную термическую обработку и гуммирование (покрытие слоем резины). Колеса жестко крепятся на конце вала землесоса фланцами или сажаются на конусный конец вала с последующей затяжкой гайкой.

Рабочее колесо помещается в улиткообразном, обычно разъемном корпусе землесоса, где происходит преобразование скоростного напора в давление.
Для осмотра и очистки корпуса в нем имеется люк, закрываемый крышкой на болтах. В верхней части корпус имеет отверстие с фланцем для присоединения трубы небольшого диаметра.

Рис. 142. Землесос: а — продольный разрез; б — закрытое рабочее колесо

Это отверстие сообщает внутреннее пространство землесоса с вакуум-насосом или эжектором, которые включаются для заливки землесоса водой перед его пуском.

При помощи вакуумнаооса или эжектора из свободных полостей землесоса удаляется воздух, в корпусе создается вакуум, и в него по всасывающей трубе поступает вода из приемного бассейна. Когда землесос полностью заполнен (залит) водой, вакуум-насос (или эжектор) выключается; линия, по которой производилось удаление воздуха, перекрывается, и землесос готов к пуску и перекачке гидросмеси.

Рис. 143. Характеристика землесоса:
а — схема построения характеристики; б — сводный график подач и напоров землесосов

На характеристиках землесосов напор определяется для воды; для гидросмеси необходимо учитывать ее удельный вес и соответственно пересчитать характеристику.

На базе большого опыта эксплуатации землесосов в СССР осваивается серия новых землесосов типа Гр (грунтовые насосы) . Конструктивно они представляют собой одноступенчатые центробежные насосы консольного типа с четырехлопастным рабочим колесом одностороннего всасывания.

По ГОСТ 9075—59 серия землесосов типа Гр состоит из 10 типоразмеров производительностью от 25 до 20 000 мг/ч при напоре от 75 до 720 кн/м2 (от 7,5 до 72 м вод. ст.). Сводный график подач и напоров землесосов приведен на рис. 143, б.

Эти землесосы создаются на базе отработанных в ВИГМе моделей и по к. п. д. и всасывающей способности находятся на уровне лучших зарубежных образцов.

Эффективность работы землесоса зависит в основном от двух взаимосвязанных и влияющих друг на друга процессов: грунто-забора (всасывания) и грунтоотвода (гидротранспорта грунта). Под всасывающей способностью землесоса понимается его способность отрывать частицы грунта от забоя и подавать забранную гидросмесь по всасывающему трубопроводу к центру рабочего колеса. Под транспортирующей способностью понимается способность землесоса перемещать гидросмесь определенного расхода и консистенции по напорному трубопроводу.

При необходимости подачи гидросмеси на значительную высоту или ее транспортирования на большие расстояния напор, развиваемый одним землесосом, равный для землесоса среднего размера 1 км, может оказаться недостаточньш. В этих случаях применяется последовательная работа землесосов с перекачкой гидросмеси из основного землесоса в землесосы перекачивающих станций. Перекачивающие станции могут быть береговыми или плавучими.

К числу существенных недостатков землесосов относятся: – ограниченность развиваемого напора [800—900 кн/м2 (80— 90 м вод. ст.)] для самых крупных моделей; – ограниченность крупности материала, который может перекачивать землесос (сечение проточной части землесосов не превышает 0,5—0,6 диаметра всасывающего патрубка).

Этих недостатков лишены устройства безземлесосного гидротранспорта, которые в настоящее время создаются в СССР и за рубежом. Сущность безземлесосного гидротранспорта заключается в том. что при помощи специальных аппаратов твердый материал вводится в напорный трубопровод, по которому насосами подается вода с необходимой скоростью.

Рис. 144. Принципиальная схема загрузочного устройства

Питатели (аппараты), при помощи которых осуществляется ввод твердого материала в напорный водовод, могут быть цикличного или непрерывного действия. Применительно к условиям гидротехнического строительства наиболее перспективны шлюзовые питатели бункерного типа цикличного действия. Принципиальная схема загрузочного устройства такого типа показана на рис. 144.

Вода от насосной станции под давлением, достаточным для преодоления всех гидравлических потерь и геометрической разности высот, подается в трубопровод в количестве и со скоростью, достаточной для транспортирования грунта заданного гранулометрического состава. Грунт из забоя подается конвейером и через открытую задвижку попадает в шлюзовую камеру загрузочного аппарата. Вода, вытесняемая из камеры загружаемым материалом, будет сливаться через открытую задвижку. Задвижки во время загрузки должны быть закрыты. После заполнения шлюзовой камеры грунтом задвижки закрываются, задвижка открывается и. давление в шлюзовой камере и трубопроводе быстро выравнивается. Затем открывается задвижка, материал под действием собственного веса поступает в трубопровод и подается по нему к месту укладки.

Дросселированием потока воды задвижкой создаются условия, при которых через задвижку, шлюзовую камеру и задвижку установится ток воды, способствующий загрузке трубопровода. Опыты показывают, что при правильном выборе уклона дна камеры и сечений трубопроводов, маневрируя задвижками, удается в широких пределах регулировать насыщение потока твердым материалом или, что то же, регулировать консистенцию пульпы. После полной разгрузки шлюзовой камеры задвижки закрываются, затем открывается задвижка, благодаря чему давление в камере снижается до атмосферного; появляется возможность открыть задвижку и начать очередную загрузку шлюзовой камеры. Задвижки работают в легких условиях —при выравненном давлении и с закрытием на чистой воде.