САМОРАЗГРУЖАЮЩИЙСЯ ШЛЮЗ Российский патент 1999 года по МПК B03B5/70 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для разработки россыпных месторождений в прибрежной прибойной зоне.

Известен саморазгружающийся шлюз с подвижным резиновым покрытием, выполненный в виде транспортера с бесконечной лентой корытообразного профиля: на жесткой раме установлены приводной и натяжной барабаны, на которых натянута лента с гофрированными бортами. Длина рабочей части ленты шлюза 3 - 4 м. Нижняя поверхность резиновых лент лежит на металлической плите из износостойкого железа. Скорость движения ленты 0,8 м/мин. Разгрузка концентрата производится при движении ленты у верхнего барабана. Для обмыва ленты к месту разгрузки подается вода, разбрызгиваемая форсунками. Для сбора концентрата под рамой шлюза монтируется лоток и сборный бункер. Вращение ленты шлюза осуществляется через редуктор, соединенный муфтой с валом приводного барабана (В.Н.Шохин, А.Г.Лопатин Гравитационные методы обогащения. М.: Недра. 1980, с.289 - 293, рис. 7.19.).

Недостатки этого решения - энергоемкость процесса обогащения, поскольку энергия расходуется на принудительное перемещение ленты-шлюза, и невозможность работы устройства в автономном режиме при минимальном вмешательстве человека.

Известен также саморазгружающийся шлюз, содержащий желоб с трафаретом и улавливающим покрытием, выполненным в виде минеральными постели, и приемный бункер концентрата (см. В.Н.Шохин, А.Г.Лопатин Гравитационные методы обогащения. М.: Недра, 1980, с.280-281).

Недостаток этого технического решения определяется тем, что разгрузка шлюза осуществляется путем поднятия трафарета над дном желоба (посредством специального механизма) и смыва концентрата со шлюза струями воды. Из этого вытекают следующие конструктивные ограничения - трафарет должен быть один на весь шлюз и выполнен массивным, чтобы удерживать всю минеральную постель. Таким образом, длина шлюза не может быть большой, а эффективность извлечения полезного компонента не будет высокой и не может быть повышена за счет увеличения длины шлюза. Кроме того, продолжительность процесса сполоска определяется временем, затрачиваемым на перемещение по всей длине желоба шлюза частиц, уловленных у входного конца желоба (по данным разработчиков устройства, это порядка 40 минут что возможно и достаточно на россыпях с низким содержанием полезного компонента (например, золотых), но при более высоком содержании полезного компонента, такая производительность (продолжительность) сполоска будет неудовлетворительной. Кроме того, данное техническое решение не пригодно для использования в прибрежной морской зоне (в условиях переменного по направлению) перемещения масс воды.

Задача, на решение которой направлено заявленное решение, выражается в упрощении и ускорении процесса сполоска шлюза при обеспечении высокой эффективности улавливания полезного компонента и приспособленности устройства к работе в прибрежной морской зоне.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в сокращении расстояния, на которое необходимо перемещать концентрат при разгрузке желоба, при исключении необходимости перемещения (подъема) трафаретов. Кроме того, исключается возможность перемещения водяных потоков от поверхности желоба к его дну, и тем самым предотвращается возможность "вымывания" концентрата при попадании волн на желоб сверху.

Поставленная задача решается тем, что саморазгружающийся шлюз, содержащий желоб с трафаретом и улавливающим покрытием, выполненным в виде минеральной постели, и приемный бункер, отличается тем, что под желобом шлюза закреплен промежуточный бункер, выполненный в виде дополнительного желоба, длиной и шириной соответствующего размерам желоба шлюза, при этом на дне последнего выполнены отверстия, а полость желоба шлюза отделена от полости промежуточного бункера шиберной задвижкой, выполненной в виде пластины, снабженной отверстиями и размещенной в контакте с дном желоба шлюза с возможностью перемещения относительно него, при этом выпускное отверстие промежуточного бункера связано с полостью приемного бункера, а приемное отверстие промежуточного бункера снабжено съемной крышкой.

Кроме того, по длине шлюза установлено по меньшей мере два трафарета.

Кроме того, размеры отверстий в шиберной задвижке и днище желоба шлюза равны друг другу и расстояниям между ними по длине шлюза, кроме того, размеры отверстий превышают максимальные размеры частиц, улавливаемых шлюзом.

Кроме того, желоб шлюза закрыт сверху перекрытием, размеры которого в плане соответствуют размерам желоба шлюза.

Кроме того, в качестве съемной крышки промежуточного бункера использован свободный конец шиберной задвижки, выступающей за пределы длины шлюза, при этом приемное отверстие промежуточного бункера размещено в одной плоскости с нижней поверхностью шиберной задвижки.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения и признаков прототипа и аналога свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Совокупность признаков первого пункта формулы обеспечивает возможность удаления концентрата по кратчайшей траектории - через дно желоба, при этом обеспечивается возможность размещения в желобе не одного, а нескольких трафаретов. Кроме того, конструкция заслонки обеспечивает возможность одновременного открывания всех отверстий в днище желоба при минимальном перемещении самой заслонки.

Признаки второго пункта формулы обеспечивают возможность повышения "производительности" шлюза за счет увеличения числа трафаретов в днище желоба при минимальном перемещении самой заслонки.

Признаки второго пункта формулы обеспечивают возможность повышения "производительности" шлюза за счет увеличения числа трафаретов и уменьшения расстояний между ними.

Признаки третьего пункта формулы обеспечивают беспрепятственную очистку желоба шлюза от концентрата и минимизацию расстояния, на которое необходимо переместить заслонку для очистки желоба (это расстояние фактически соответствует размерам отверстия по длине шлюза).

Признаки четвертого пункта формулы обеспечивают защиту полости желоба от попадания в него сверху волн и тем самым исключают вымывание концентрата из желоба и организуют движение водяных масс вдоль желоба. Таким образом, обеспечивается возможность использования устройства в прибрежной морской зоне.

Признаки пятого пункта формулы обеспечивают "автоматическое" включение смывающих потоков в промежуточном бункере при "сбросе" в него концентрата из желоба шлюза.

На фиг. 1 схематически показан продольный разрез устройства в рабочем режиме; на фиг. 2 то же, перед началом сполоска; на фиг. 3 - по окончании сполоска; на фиг. 4 показана конструкция задвижки; на фиг.5 - поперечный разрез устройства.

На чертежах показаны желоб 1 шлюза, промежуточный бункер 2, приемный бункер 3 концентрата, трафареты 4, шиберная задвижка 5, направляющие 6, отверстия 7 в днище желоба 1, отверстия 8 в шиберной задвижке 5, приемное отверстие 9 промежуточного бункера 2, перекрытие 10 желоба 1 шлюза, выступающий участок 11 задвижки 5, козырек 12, кроме того, на чертежах показаны концентрат 13, дно водоема 14 и анкера 15 (обеспечивающие фиксацию устройства) и направление 16 смещения шиберной задвижки 5.

Конструкция изготавливается из углеродистой стали. Желоб 1 и промежуточный бункер 2 жестко связывают друг с другом (в зависимости от условий транспортирования, монтажа и т.п., эта связь может быть жесткой - постоянной, например, за счет электросварки, или же разъемной, например, при использовании винтовых соединений). Аналогично выполняется и соединение желоба 1 с крышкой 10. Трафареты 4 выполняются либо из уголковой стали, либо из дерева и жестко связываются с дном желоба.

Максимальные размеры отверстий 8 и 7 в дне желоба 1 и в шиберной задвижке 5 ограничиваются только условиями прочности конструкции, минимальные должны превышать три максимальных размера частиц, улавливаемых шлюзом, что полностью исключит возможность заштыбовывания отверстий. Предпочтительная форма отверстий - прямоугольник, ориентированный длинной осью поперек желоба.

Направляющие 6 выполнены из уголкового или пруткового профиля и скреплены сварной со стенками (бортами) промежуточного бункера 2, с зазором (между опорной поверхностью направляющих и обращенной к ним плоскостью днища желоба 1), обеспечивающим беспрепятственное скольжение задвижки 5.

Задвижка 5 выполнена в виде металлического листа 4 ( при больших размерах должна иметь каркас из металлического профиля). Выступающий конец задвижки 5 полностью перекрывает приемное отверстие 9 промежуточного бункера 2. Целесообразно, чтобы конец 11 задвижки 5 был продолжен козырьком 12, отогнутым вверх, что способствует интенсификации движения водных потоков через промежуточный бункер 2, при открытом его приемном отверстии 9.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают в прибрежной зоне таким образом, чтобы направление движения прибрежных волн совпадало с продольной осью шлюза, при этом шлюз фиксируют посредством анкеров 15, забиваемых в дно 14 (перед установкой шлюза необходимо сформировать углубление для размещения приемного бункера 3 концентрата), кроме того, целесообразно "опустить" дно шлюза 1 на уровень поверхности дна 14, соответственно заглубив приемный конец промежуточного бункера. По окончании этих работ устройство готово к работе.

В исходном положении крышка 10 защищает желоб 1, задвижка 5 максимально выдвинута вперед, перекрывая приемное отверстие 9 промежуточного бункера 2, а под отверстиями 7 в днище желоба расположены непроницаемые участки шиберной задвижки 5 (перемычки, имеющиеся между ее отверстиями 8). Таким образом, в исходном положении полость желоба 1 шлюза изолирована от полости промежуточного бункера 2 и в нее свободно поступают массы воды, содержащие взвешенные твердые частицы, в том числе и полезных компонентов.

При этом полость промежуточного бункера 2 изолирована от прохождения через нее потоков воды (защищена от их смывающего действия).

Гидросмесь (вода со взвешенными в ней твердыми частицами) проходит через желоб шлюза 1, увлекаемая набегающий на берег волной, и возвращается обратно с отхлынувшим от берега потоком.

Частицы полезного компонента, например золота, вольфрама, титаномагнетитов, как более тяжелые по сравнению с вмещающими пустыми пород, осаждаются на дне шлюза 1, образуя объем концентрата 13.

Для сполоска концентрата 13 к шиберной задвижке 5 прикладывают усилие в направлении 16 (например, подтягивают лебедкой - на чертежах не показана). В результате этого задвижка "наползает" своим свободным (обращенным к берегу) концом на приемный бункер концентрата 3, одновременно открывая приемное отверстие 9 промежуточного бункера 2, при этом отверстия 8 шиберной задвижки 5 совпадают с отверстиями 7 в днище желоба 1. Вследствие этого концентрат 13 пересыпается через отверстия 7 и 8 на дно полости промежуточного бункера 2, по которому, под действием потоков воды врывающихся через приемное отверстие 9, концентрат попадает в бункер 3, откуда убирается по мере накопления.

По истечении времени, достаточного для смыва всего накопленного объема концентрата 13 в приемный бункер 3 (определяемого опытным путем и составляющего, в зависимости от конкретных гидрологических условий, от 3 до 10 минут), шиберную задвижку 5 возвращают в исходное положение. При этом отверстия 7 в днище желоба 1 вновь оказываются перекрыты перемычками между отверстиями 8 шиберной задвижки 5, и тем самым полость желоба 1 оказывается отсечена от полости промежуточного бункера 2. Далее все повторяется.

Для повышения оперативности уборки концентрата из приемного бункера 3 целесообразно использовать контейнеры, боковые стенки которых конгруэнтны внутренней полости бункера 3. В этом случае сама конструкция приемного бункера 3 "играет роль" ниши, предназначенной для размещения съемных контейнеров.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для разработки россыпных месторождений в прибрежной прибойной зоне. Саморазгружающийся шлюз содержит желоб с трафаретом и улавливающее покрытие, выполненное в виде минеральной постели, и приемный бункер концетрата. Под желобом шлюза закреплен промежуточный бункер, выполненный в виде дополнительного желоба шлюза, полость которого отделена от полости промежуточного бункера шиберной задвижкой, выполненной в виде пластины, снабженной отверстиями и размещенной в контакте с дном желоба шлюза с возможностью перемещения относительно него, при этом выпускное отверстие промежуточного бункера связано с полостью приемного бункера, а приемное отверстие промежуточного бункера снабжено съемной крышкой. По длине шлюза установлены трафареты. Размеры отверстий в шиберной задвижке и днище желоба шлюза равны друг другу и расстояниям между ними по длине шлюза, размеры отверстий превышают максимальные размеры частиц, улавливаемых шлюзом. Желоб шлюза закрыт сверху перекрытием, размеры которого в плане соответствуют размерам желоба шлюза. В качестве съемной крышки промежуточного бункера использован свободный конец шиберной задвижки, выступающей за пределы длины шлюза, при этом приемное отверстие промежуточного бункера размещено в одной плоскости с нижней поверхностью шиберной задвижки. Изобретение позволяет упростить и ускорить процесс сполоска шлюза при обеспечении высокой эффективности улавливания полезного ископаемого. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Саморазгружающийся шлюз, содержащий желоб с трафаретом и улавливающее покрытие, выполненное в виде минеральной постели, и приемный бункер концентрата, отличающийся тем, что под желобом шлюза закреплен промежуточный бункер, выполненный в виде дополнительного желоба, длиной и шириной соответствующего размерам желоба шлюза, при этом на дне последнего выполнены отверстия, а полость желоба шлюза отделена от полости промежуточного бункера шиберной задвижкой, выполненной в виде пластины, снабженной отверстиями и размещенной в контакте с дном желоба шлюза с возможностью перемещения относительно него, при этом выпускное отверстие промежуточного бункера связано с полостью приемного бункера, а приемное отверстие промежуточного бункера снабжено съемной крышкой. 2. Шлюз по п.1, отличающийся тем, что по длине шлюза установлено по меньшей мере два трафарета. 3. Шлюз по п. 1, отличающийся тем, что размеры отверстий в шиберной задвижке и днище желоба шлюза равны друг другу и расстояниям между ними по длине шлюза, кроме того, размеры отверстий превышают максимальные размеры частиц, улавливаемых шлюзом. 4. Шлюз по п.1 или 3, отличающийся тем, что желоб шлюза закрыт сверху перекрытием, размеры которого в плане соответствуют размерам желоба шлюза. 5. Шлюз по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что в качестве съемной крышки промежуточного бункера использован свободный конец шиберной задвижки, выступающей за пределы длины шлюза, при этом приемное отверстие промежуточного бункера размещено в одной плоскости с нижней поверхностью шиберной задвижки.