Патент на изобретение №2181835
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) АГРЕГАТ ДЛЯ ГЛУБОКОВОДНОЙ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
(57) Реферат: Изобретение может быть использовано для добычи железомарганцевых конкреций. Задача: снижение энергозатрат на выемку и подъем полезного ископаемого на поверхность. Сущность: агрегат для глубоководной добычи, включающий установленный на колесной паре и соединенный трубопроводом с плавсредством погружной аппарат, снабженный захватным механизмом и эрлифтным устройством, отличается тем, что захватный механизм выполнен в виде трособлочного узла, включающего установленную на днище погружного аппарата реверсивную пневмоприводную многобарабанную лебедку, направляющие блоки, установленные на днище погружного аппарата симметрично его продольной оси и равноудаленные от его вертикальной оси, систему размещенных горизонтально и параллельно друг другу в вертикальной плоскости тросов, каждый из которых одним концом закреплен на барабане лебедки с охватом направляющих блоков, а вторым концом закреплен на последнем блоке, при этом тросы пропущены через отверстия в траверсах, выполненных в виде шаров, и через отверстия в траверсах, выполненных в виде цилиндров, кроме того, агрегат содержит систему тяговых тросов, закрепленных одними концами на имеющей пневмопривод и установленной с возможностью реверсивного вращения вокруг нижней торцевой части трубы эрлифта однобарабанной лебедке, а вторыми концами связанных посредством строп со смежными цилиндрическими траверсами, размещенными по обе стороны каждого из направляющих блоков, причем колесная пара погружного аппарата снабжена пневмоприводом. Кроме того, эрлифтное устройство выполнено в виде двух последовательно установленных эрлифтов одинаковой производительности, причем диаметр трубы эрлифта для подъема железомарганцевых конкреций определен максимальным размером куска породы, а диаметр трубы эрлифта для выдачи измельченного материала определен предкавитационной скоростью гидросмеси, при этом в качестве рабочего агента в эрлифтах использован рабочий агент пневмодвигателей погружного аппарата. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. Изобретение относится к техническим средствам освоения твердых полезных ископаемых Мирового океана и может быть эффективно использовано для добычи железомарганцевых конкреций (ЖМК). Известен агрегат для глубоководной добычи полезных ископаемых, включающий погружной аппарат с исполнительным органом, соединенный трубопроводом с плавсредством (патент Японии 56-41798, кл. Е 21 С 45/00, 1981). Недостатком технического решения является ограниченная область сбора ЖМК с одной стоянки погружного аппарата, что влечет за собой повышение эксплуатационных затрат. Известен также агрегат для глубоководной добычи полезных ископаемых, включающий установленный на ходовой части и соединенный трубопроводом с плавсредством погружной аппарат, снабженный захватным механизмом и эрлифтным подъемным устройством (см. А.С. СССР 724742, кл. Е 21 С 50/00, 1980). Недостатком этого решения являются значительные затраты на выемку и подъем полезного ископаемого, связанные с обеспечением энергетических потребностей агрегата при его работе на глубине. Задачей изобретения является повышение эффективности добычи за счет снижения энергозатрат на выемку и подъем полезного ископаемого на поверхность. Поставленная задача решается тем, что агрегат для глубоководной добычи полезных ископаемых, включающий установленный на ходовой части и соединенный трубопроводом с плавсредством погружной аппарат, снабженный захватным механизмом и эрлифтным подъемным устройством, отличается тем, что ходовая часть выполнена в виде колесной пары, а захватный механизм выполнен в виде трособлочного узла, включающего установленную на днище погружного аппарата реверсивную пневмоприводную многобарабанную лебедку, направляющие блоки, установленные на днище погружного аппарата симметрично его продольной оси, равноудаленнные от его вертикальной оси, систему размещенных горизонтально и параллельно друг другу в вертикальной плоскости тросов, каждый из которых одним концом закреплен на барабане лебедки с охватом направляющих блоков, а вторым концом закреплен на последнем блоке, при этом тросы пропущены через отверстия в траверсах, выполненных в виде шаров, и через отверстия в траверсах, выполненных в виде цилиндров, кроме того, агрегат содержит систему тяговых тросов, закрепленных одними концами на имеющей пневмопривод и установленной с возможностью реверсивного вращения вокруг нижней торцевой части трубы эрлифта однобарабанной лебедке, а вторыми концами связанных посредством строп со смежными цилиндрическими траверсами, размещенными по обе стороны каждого из направляющих блоков, причем колесная пара погружного аппарата снабжена пневмоприводом. Кроме того, эрлифтное подъемное устройство выполнено в виде двух последовательно установленных эрлифтов одинаковой производительности, причем диаметр трубы эрлифта для подъема железомарганцевых конкреций определен максимальным размером куска породы, а диаметр трубы эрлифта для выдачи измельченного материала определен предкавитационной скоростью гидросмеси, при этом в качестве рабочего агента в эрлифтах использован рабочий агент пневмодвигателей погружного аппарата. Сущность изобретения заключается в выполнении исполнительного органа в виде трособлочного захватного механизма, снабженного многобарабанной лебедкой реверсивного вращения с системой тросов, что позволяет захватывать и перемещать ЖМК в зону всасывания эрлифта. Размещение однобарабанной лебедки на нижней торцевой части эрлифта с пневмоприводом реверсивного вращения, с вращением барабана вокруг трубы эрлифта позволяет регулировать вращение как в противоположном направлении, так и с остановкой лебедки. Использование отработанного рабочего агента пневмодвигателей погружного аппарата в эрлифтах позволяет экономно расходовать энергоресурсы агрегата. Проведенный заявителем поиск по научно-техническим и патентным источникам позволяет выявить отличительные признаки в заявляемом техническом решении, следовательно, заявляемое устройство удовлетворяет критерию изобретения “Новизна”. Отличительные от прототипа существенные признаки удовлетворяют требованию изобретательского уровня, а их совокупность указывает на причинно-следственную связь, направленную на достижение технического результата, обеспечивающего решение поставленной задачи. На фиг. 1 показан вертикальный разрез агрегата, на фиг.2 и 3 изображен трособлочный захватный механизм в исходном и рабочем положениях соответственно, на фиг. 4 показано положение элементов захватного механизма, на фиг.5 показан разрез эрлифта для подачи ЖМК, фиг.6 иллюстрирует распределение рабочего агента по потребителям. Агрегат для глубоководной добычи включает погружной аппарат 1, колесные пары 2, соединенные осью 3 с пневмодвигателем 4. Аппарат 1 посредством трубопровода 5 соединен с плавсредством (на чертежах не показано). Днище 6 погружного аппарата 1 снабжено исполнительным органом, выполненным в виде трособлочного захватного механизма, снабженного многобарабанной лебедкой 7 с пневмоприводом реверсивного вращения. Захватный механизм снабжен также отклоняющим блоком 8 и направляющими блоками 9, 10, 11 и 12, установленными на наружной поверхности днища 6 с креплением верхних торцевых частей в подшипниках 13. Блоки 8-12 удалены от вертикальной оси 14 погружного аппарата 1 на равное расстояние и расположены симметрично относительно его продольной оси 15. На каждом из барабанов ледебки 7 запасованы концы тросов 16, 17 и 18, вторые концы которых жестко закреплены на последнем блоке 12. Параллельность тросов 16, 17 и 18 в вертикальных плоскостях, проходящих по впадинам пазов смежных блоков 8-9, 9-10, 10-11, 11-12 вследствие их провисания при значительных расстояниях между смежными блоками, обеспечивается траверсами 19, выполненными в виде шаров, через отверстия которых пропущены тросы. Количество шаровых траверс 19 на участках между смежными блоками регламентируется расстояниями между ними, а также необходимостью создания вокруг нижней торцевой части эрлифта 20 для подъема ЖМК, исходя из диаметров траверс, зоны доставки, размеры которой были бы меньше или равны размерам зоны всасывания 21 эрлифта. Для натяжения тросов 16, 17 и 18 и стабилизации расстояний между ними в вертикальных плоскостях служат цилиндрические траверсы 22 с отверстиями, в которые пропущены тросы, причем расстояние между отверстиями в траверсах 19 и 22 одинаковы. Расстояние между тросами 16, 17 и 18 в вертикальной плоскости, а также расстояние между тросом 18 и поверхностью подстилающих пород 23, устанавливают из условия захвата конкреций 24 с минимальными размерами. Отвесное расстояние между тросом 16 и поверхностью подстилающих пород 23 равно мощности илов 25, к которым приурочены ЖМК 24. На нижней торцевой части эрлифта 20 установлена однобарабанная лебедка 26 с пневмоприводом 27 реверсивного вращения с возможностью вращения барабана вокруг трубы эрлифта. На барабане лебедки 26 запасованы концы тяговых тросов 28, вторые концы которых выполнены в виде строп 29 и попарно закреплены на смежных цилиндрических траверсах 22 каждого из блоков 8-12. Эрлифт 20 снабжен диспергатором 30, выпускными окнами 31 и отделителем рабочего агента 33. Отражатели отделителя 33 выполнены с возможностью прохода через их перфорацию рабочего агента и пульпы, твердыми компонентами которой являются илы. Отделитель рабочего агента сообщен с трубопроводом 5, который снабжен диспергатором 34 и всасывающими патрубками 35. В приемной камере 36 погружного аппарата 1 установлены шаровые мельницы 37 и 38 с пневмоприводами 39 и 40. Загрузочные люки мельниц 37 и 38 через наклонные лотки 41 и 42 сообщены с выпускными окнами 31. Аппарат 1 снабжен камерой 43, в которую помещен твердый компонент рабочего агента, например, гранулированный гидрит лития, и камерой 44, заполненной водой. Аппарат содержит балластную емкость 45 и распределитель рабочего агента 46. Трубопровод 5 при подаче рабочего агента на диспергатор 34 работает в системе эрлифта, причем его производительность по твердому равна производительности эрлифта 20. Диаметр трубы эрлифта 20 регламентируется кондиционным куском, т.е. должен обеспечить свободный проход для ЖМК с максимальными размерами. Диаметр трубопровода 5 принимают минимально возможного сечения исходя из предкавитационной скорости потока гидросмеси. Агрегат для глубоководной добычи работает следующим образом. На поверхности акватории производят заправку камер 43 и 44 компонентами рабочего агента. Балластную емкость 45 заполняют водой, вытесняя при этом из внутренней полости рабочий агент, тем самым сообщают погружному аппарату отрицательную плавучесть. Затем опускают погружной аппарат 1 на поверхность подстилающих пород 23. После этого по команде с пульта управления плавсредством открывают запорный элемент (на чертежах не показан), осуществляя гидравлическую связь камеры 44 с камерой 43. Гранулированный гидрит лития, вступая в химическую реакцию с водой, выделяет водород, являющийся рабочим агентом, который поступает на распределитель 46. Затем открывают запорные элементы 47 и 48 и рабочий агент подают на пневмодвигатель 27 лебедки 26 и пневмодвигатель лебедки 7. Барабаны лебедки 7 работают в режиме сматывания тросов 16, 17 и 18, а барабан лебедки 26 – в режиме навивки тросов 28 с соблюдением условия равенства линейных скоростей тросов. Таким образом, ЖМК 24, находящиеся в зоне, ограниченной тросами 16, 17 и 18, захватываются и перемещаются в зону всасывания 21 эрлифта 20. Затем запорный элемент 48 перекрывают с остановкой пневмодвигателя лебедки 7. Муфту сцепления пневмодвигателя 27 отсоединяют от лебедки 26 с остановкой последней. Отработанный рабочий агент пневмодвигателем 27 поступает на диспергатор 30 эрлифта 20. ЖМК 24 из зоны всасывания 21 поступают во внутреннюю полость трубы эрлифта 20, а затем через окна 31 и наклонные лотки 41 и 42 подаются в шаровые мельницы 37 и 38. Открытием запорных элементов 49 и 50 подают рабочий агент на пневмодвигатели 39 и 40, которые приводят во вращение мельницы 37 и 38. В мельницах ЖМК измельчаются, а измельченный материал 51 складируется в приемной камере 36. Пульпа, содержащая илы и газообразный рабочий агент, пройдя через отражатели отделителя 33, поступает в трубопровод 5. Одновременно на диспергатор 34 подают отработанный рабочий агент пневмодвигателями лебедки 7, 39 и 40 мельниц 37 и 38. Система, содержащая трубопровод 5, диспергатор 34 и рабочий агент, работает в режиме эрлифтирования измельченного материала 51 на плавсредство, который поступает по патрубкам 35 в трубопровод 5. После выдачи ЖМК, находящихся в зоне всасывания 32, измельчения их и выдачи измельченного материала 51 на плавсредство, открывают запорный элемент 48 с подачей рабочего агента на пневмодвигатель лебедки 7 с сообщением ей вращения в обратную сторону. Одновременно с помощью муфты сцепления передают вращение от пневмодвигателя 27 лебедке 26 в противоположном направлении. Захватный механизм возвращают в исходное положение за счет равенства линейных скоростей тросов 16, 17 и 18 и тросов 28. После этого запорные элементы 47, 48, 49 и 50 закрывают, открывая при этом запорный элемент 52 с подачей рабочего агента на пневмодвигатель 4 колесной пары 2, соединенной осью 3. Погружной аппарат перемещают по поверхности подстилающих пород 23 с установкой блоков 9 и 10 в места стоянки блоков 11 и 12 при отработке предыдущей выемочной камеры, контуры которой ограничены тросами 16, 17 и 18 в исходном положении захватного механизма. Отработанный пневмодвигателем 4 рабочий агент тоже подают на диспергатор 34. Циклы по захвату, подъему, измельчению ЖМК и выдаче измельченного материала повторяют при отработке очередной заходки, аналогичны с ранее описанными. После полного расхода компонентов рабочего агента при открытом запорном элементе 53 подают рабочий агент во внутреннюю полость балластной емкости 45, сообщая при этом погружному аппарату 1 положительную плавучесть. На поверхности акватории камеры 44 и 43 заполняют компонентами рабочего агента с последующим погружением аппарата в акваторию. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 22.05.2002
Номер и год публикации бюллетеня: 32-2003
Извещение опубликовано: 20.11.2003
|
||||||||||||||||||||||||||
