АГРЕГАТ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ КОБАЛЬТОВЫХ КОРОК Российский патент 1994 года по МПК E21C50/00 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для отбора проб, пробной эксплуатации и разработки кобальтовых корок.

Наиболее близким к предлагаемому является подводное грунтозаборное устройство "Черномор" (авт.св. N 1087667, кл. Е 21 С 50/00, 1981) для добычи россыпных полезных ископаемых, включающее прямоугольные грунтозаборные емкости с одной торцовой открытой стенкой, установленные в связанной с гибкой подвеской раме с возможностью перемещения и стыковки, емкости снабжены гидроцилиндрами, сообщающимися с морской средой, полости штоков имеют камеры сжатия, одна из емкостей снабжена дополнительными гидроцилиндрами для автоматической разгрузки устройства от грунта.

Недостатками прототипа являются низкая эффективности использования при разработке крепких пород и малые объемы извлекаемого ископаемого за один цикл.

Цель изобретения - увеличение объемов добычи за один цикл, снижение потерь полезного ископаемого.

Это достигается за счет абразивного разрушения кобальтовых корок на полную мощность, осаждения взвешенных частиц в приемные воронки камер агрегата.

На фиг.1 показан общий вид агрегата в транспортном положении; на фиг.2 - продольный разрез агрегата; на фиг.3 - вид агрегата в плане; на фиг.4 - положение камер в момент хода вала вверх; на фиг.5 - камера в момент заполнения ее продуктами разрушения кобальтовой корки.

Агрегат для разработки кобальтовых корок включает корпус 1, грунтоприемные камеры 2, гибкую подвеску (канат) 3 для связи с грузоподъемным механизмом плавсредства.

Корпус 1 выполнен полым с открытой нижней гранью, на внутренних стенках корпуса закреплены кронштейны 4 с окнами 5, под кронштейнами закреплены пластинчатые пружины 6. В полости корпуса 1 размещен полый вал 7, выполненный с возможностью поступательного перемещения в корпусе 1, в полости вала 7 установлена с возможностью осевого перемещения свая 8 квадратного сечения.

В средней части вала 7 расположены зубчатые рейки 9, кинематически связанные с шестернями 10. Рычаги 11 закреплены одним концом на шестернях 10, противоположные концы рычагов 11 посредством гибких звеньев 12 связаны с гибкой подвеской 3. В нижней части вала 7 выполнены зубья 13 несимметричной формы.

В нижней части корпуса 1 с помощью косынок и полуосей подвешены на кронштейнах 4 четыре грунтоприемные камеры 2 трапециевидного сечения в плане; полуоси 14 размещены в окнах 5 кронштейнов 4. На малой боковой грани камер 2 закреплены несимметричные зубья 15, взаимодействующие с зубьями 13 вала 7. На большой боковой грани камер 2 выполнен вертикальный паз 16 для пластинчатой пружины 6, нижние концы которой жестко закреплены в корпусе 1. Защелки 17 фиксируют корпус 1 на оголовнике 18.

В верхней части камер 2 расположены приемные воронки 19 с окнами 20.

В днище камер 2 расположены приемные клапаны 21, выполненные в виде подпружиненных шариков. Днище камер имеет сферическую форму и покрыто слоем абразивного материала 22.

Агрегат работает следующим образом.

Перед спуском агрегата защелки 17 фиксируют на оголовнике 18 нижнее положение сваи 8, грунтоприемные камеры 2 находятся в крайнем нижнем положении с расположением полуосей 14 в основании окон 5 кронштейнов 4, рычаги 11 расположены в крайнем верхнем положении, соприкасаясь с верхними упорами 23. При спуске агрегата за счет суммарной массы и скорости его падения свая 8 внедряется и заглубляется в подстилающие породы 24, защелки 17 выходят из зацепления с оголовком 18 и нижний край корпуса 1 плотно ложится на поверхность кобальтовой корки 25. Рычаги 11 поворачиваются вниз до упора в корпус 1 агрегата, приводя во вращение шестерни 10. Зубья шестерен 10 входят в зацепление с зубчатыми рейками 9 вала 7 и перемещают вверх вал 7. При этом зубчатые рейки 9 вала 7 входят в зацепление с зубьями 15 камер 2 и приводят их в колебательное движение относительно поверхности кобальтовой корки 25. Абразивный материал 22 входит в контакт с поверхностью кобальтовой корки 25 и разрушает ее с образованием мелкодисперсной пульпы. Грунтоприемные камеры 2 опускаются на поверхность корки 25 с выходом шариков клапана 21 из посадочных гнезд и поступлением пульпы во внутренние полости камер 2 за счет создания избыточного давления пульпы под шариками клапана 21.

Поворотом рычагов 11 до контакта с упорами 23 вал 7 перемещается вниз. Взаимодействием зубьев 13 и 15 камерам 2 сообщается колебательное движение с одновременным разрушением поверхности корки 25 и перемещением пульпы через приемные клапаны 21 в грунтоприемные камеры 2.

Помимо колебательных движений камера 2 совершает возвратно-поступательное движение вдоль продольных осей при подаче полого вала 7 вниз за счет несимметричности зубьев 13 и 15. Зубья 13 полого вала 7, перемещаясь по наклонной плоскости зубьев 15, передвигают камеры 2 к корпусу 1 агрегата, сжимая при этом пружины 6. Затем сжатые пружины 6 передвигают камеры 2 в сторону полого вала 7 на величину, равную высоте зубьев 13. Таким образом происходит дополнительное абразивное разрушение корки 25. Количество возвратно-поступательных движений, совершаемых камерами 2, соответствуют числу зубьев, расположенных на малых боковых гранях камер 2. Кроме того, взвешенные частицы пульпы осаждаются на наклонных поверхностях воронок 19 и через окна 20, расположенные в вершинах воронок, поступают во внутренние полости камер 2. После отработки корки 25 на полную мощность прекращаются манипуляции канатом 3 на время полного осаждения взвешенных частиц в приемные воронки 19. Затем агрегат переставляют путем поднятия его над поверхностью корки с фиксацией сваи 8 в крайнем нижнем положении с помощью защелок 17 с последующим опусканием и заглублением сваи 8. После этого циклы по разрушению корки повторяют до полного заполнения внутренних полостей камер 2 с последующим подъемом агрегата на поверхность, на плавсредстве производят разгрузку пульпы из камер 2 через окна (не показаны).

После перестановки плавсредства производят дальнейшую разработку кобальтовых корок.

Использование изобретения позволяет вовлечь в эксплуатацию кобальтовые корки с высокой эффективностью, а также производить опробование с высокой достоверностью и гарантированной представительностью.

Использование: в горнодобывающей промышленности для разработки кобальтовых корок на дне Мирового океана. Сущность изобретения: агрегат включает корпус, грунтоприемные камеры и гибкую подвеску для связи с грузоподъемным механизмом судна обслуживания. Корпус выполнен полым с открытой нижней гранью, на внутренних стенках корпуса закреплены кронштейны, имеющие окна. Под кронштейнами установлены пластинчатые пружины, взаимодействующие с грунтоприемными камерами. Агрегат снабжен размещенным в полости корпуса полым валом, в средней части которого закреплены зубчатые рейки, а в нижней части выполнены зубья несимметричной формы. В полости вала установлена свая квадратного сечения, а в полости корпуса имеются взаимодействующие с зубчатыми рейками шестерни с рычагами, связанными посредством гибких звеньев с гибкой подвеской. Грунтоприемные камеры расположены в нижней части полости корпуса и выполнены с закрепленными на боковой грани зубьями несимметричной формы, взаимодействующими с зубьями полого вала. Камеры имеют приемные воронки и приемные клапаны. Днище камер имеет сферическую поверхность, покрытую абразивным материалом. В верхней части камеры закреплены полуоси, размещенные в окнах кронштейнов. 5 ил.

АГРЕГАТ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ КОБАЛЬТОВЫХ КОРОК, включающий корпус, установленные с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно корпуса грунтоприемные камеры и гибкую подвеску для связи с грузоподъемным механизмом судна обслуживания, отличающийся тем, что корпус выполнен полым с открытой нижней гранью, закрепленными на внутренних стенках корпуса кронштейнами, с окнами и пластинчатыми пружинами, закрепленными под кронштейнами, а агрегат снабжен установленным в полости корпуса с возможностью поступательного перемещения полым валом, в средней части которого закреплены зубчатые рейки, в нижней части выполнены зубья несимметричной формы, установленной с возможностью осевого перемещения в полости вала сваей квадратного сечения, размещенными в полости корпуса с возможностью поворота и взаимодействия с зубчатыми рейками шестернями, закрепленными одним концом на шестернях рычагами, противоположные концы которых посредством гибких звеньев связаны с гибкой подвеской, причем грунтоприемные камеры установлены в нижней части полости корпуса и выполнены поперечного трапециевидного сечения с закрепленными на малой боковой грани зубьями несимметричной формы с возможностью их взаимодействия с зубьями полого вала, с вертикальным пазом на большой боковой грани для размещения пластинчатой пружины, с приемными воронками в верхней части камер, с приемными клапанами, установленными в днище камеры, имеющей сферическую и покрытую абразивным материалом нижнюю поверхность, и с полуосями, закрепленными в верхней части камеры и размещенными в окнах кронштейнов корпуса.