УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ КОЛОНН МНОГОЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК E21C50/00 

Изобретение относится к горному делу и может использоваться при разработке месторождений полезных ископаемых шельфа и Мирового океана.

Известен эрлифт для подъема металлсодержащих пульп, включающий пульпоподъемную колонну для подачи воды [1]. Недостатком эрлифта является невозможность его использования для геологоразведочных работ на шельфе при волнении моря.

Известно также устройство для разработки породы с морского дна, включающее колонну с всасывающей головкой и каналом для подъема пульпы [2]. Недостатком устройства является низкая надежность и низкая экономичность работы при волнении моря из-за невозможности стабилизации колонн, что приводит к нарушению режимов всасывания и к аварийным ситуациям.

На фиг.1 показан общий вид устройства; на фиг.2 - кондуктор в разрезе; на фиг.3 - то же, в плане.

Устройство для стабилизации колонн содержит пульпоподъемную колонну 1 с всасывающей головкой 2. Колонна 3 предназначена для подачи сжатого воздуха, колонна 4 - для подачи воды под давлением. Верхний конец колонны 1 размещен в проеме 5 плавсредства 6 и снабжен противовесом. Последний выполнен в виде муфты 7 со стопорными кольцами 8 и 9 и противоположно направленных кронштейнов 10 и 11 и установлен на расстоянии, равном половине длины волны от поверхности водоема. Полые шары 12 и 13 размещены на кронштейнах 10 и 11 с возможностью перемещения и сообщены с источником сжатого воздуха высоконапорными рукавами 14 и 15 и клапаном 16, а клапаном 17 - с окружающей средой. В проеме 5 плавсредства 6 установлен кондуктор, выполненный в виде цилиндрического корпуса 18, на внутренней стенке которого размещены секторообразные секции 19 с образованием в центре отверстия для колонны 1. Реборды корпуса 18 жестко закреплены на плавсредстве. Секции 18 выполнены из эластичного материала и каналами 20 сообщены с магистралью 21 для подачи сжатого воздуха.

Устройство работает следующим образом. При отсутствии волнения моря шары установлены на кронштейнах на минимально возможном расстоянии от оси колонны 1 и заполнены водой. Известно, что при волнении моря турбулентное движение распространяется от поверхности на глубину, равную длине волны. Для выравнивания противовесом моментов сил равномерно распределенной нагрузки, приложенной к верхней части колонны при волнении водоема, муфта 7 с помощью стопорных колец 8 и 9 устанавливается без возможности соприкосновения с корпусом плавсредства во избежание аварийной ситуации.

При волнении моря с учетом количественных показателей возмущения поверхности водоема на колонну 1 действуют: F₁ - выталкивающая сила при заполнении полости шара 12 сжатым воздухом; и F₂ - сила погружения шара 13 за счет заполнения его полости водой. Следует учитывать направление вектора скорости перемещения воды V. При направлении скорости, как показано вектором V, шар 12 заполняется сжатым воздухом, вода вытесняет при этом через клапан 17, а шар 13 остается заполнен водой. Центры тяжести шаров находятся на расстояниях l от оси колонны 1. Глубина погружения противовеса, равная половине длины волны, устанавливается до спуска колонны. Отклонение колонны 1 от вертикали управляется воздушным клапаном 16 по следящей системе. По магистрали 22 и каналам 21 в секции 19 подается сжатый воздух, образуя упруго-деформируемую конструкцию, охватывающую колонну 1. По колонне 1 подается вода для размыва пород, пульпа эрлифтируется в трюм 22 плавсредства. Уравновесив усилия, вызванные волнением моря, и стабилизировав зенитные углы колонны близко к отвесным, производится выемка заходки 23 выемочной камеры. Затем подача сжатого воздуха в полости секций 19 прекращается, колонна 1 опускается с одновременным поднятием противовеса на величину М, равную мощности заходки. Циклы по выемке заходок и перестановки противовеса повторяются.

Использование: в горной промышленности при добыче полезных ископаемых со дна водоема. Сущность изобретения: устройство для стабилизации колонн многоцелевого назначения содержит размещенную верхним концом в проеме плавсредства пульпоприемную колонну со всасывающей головкой. С целью стабилизации колонны при волнении поверхности водоема она снабжена противовесом, установленным на расстоянии, равном половине длины волны, от поверхности водоема. Противовес выполнен в виде муфты с противоположно направленными кронштейнами, на которых с возможностью перемещения вдоль кронштейнов размещены полые шары. Противовес установлен с возможностью вращения и осевого перемещения. Полость каждого шара сообщена с источником сжатого воздуха и с окружающей средой. Кроме того, устройство снабжено установленным в проеме плавсредства кондуктором, выполненным в виде цилиндрического корпуса с жестко закрепленными на плавсредстве ребордами. На внутренней стенке кондуктора размещены эластичные секции с образованием в центре кондуктора размещены эластичные секции с образованием в центре кондуктора отверстия для колонны. 3 ил., 1 з.п. ф-лы.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ КОЛОНН МНОГОЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ, включающее размещенную верхним концом в проеме плавсредства пульпоподъемную колонну со всасывающей головкой, отличающееся тем, что оно снабжено установленным на верхнем конце колонны на расстоянии, равном половине длины волны от поверхности водоема, противовесом, выполненным в виде муфты с противоположно направленными кронштейнами, на которых с возможностью перемещения вдоль кронштейнов размещены полые шары, причем противовес установлен с возможностью вращения и осевого перемещения, а полость каждого шара сообщена с источником сжатого воздуха и с окружающей средой. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено установленным в проеме плавсредства кондуктором, выполненным в виде цилиндрического корпуса с жестко закрепленными на плавсредстве ребордами, причем на внутренней стенке корпуса размещены выполненные из эластичного материала и заполненные сжатым воздухом секторообразные секции с образованием в центре кондуктора отверстия для колонны.