УСТАНОВКА ДЛЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ СО ДНА АКВАТОРИИ Российский патент 2003 года по МПК E21C50/00 

Описание патента на изобретение RU2203421C1

Изобретение относится к горному делу, конкретно к технологии подводных разработок полезных ископаемых.

Известен турбобур, включающий в себя корпус, в котором на радиальных и осевых опорах установлен вал и на нем смонтирована турбина. Нижняя часть вала присоединяется к породоразрушающему инструменту. Верхняя часть корпуса турбобура соединяется с бурильной колонной (патент US 2908534).

Из-за того, что турбина развивает большую частоту вращения, породоразрушающий инструмент быстро выходит из строя, процесс бурения становится неэффективным.

Известен турбобур, включающий корпус, установленные в корпусе на радиальных и осевых опорах, связанных между собой посредством редуктора частоты вращения, и имеющие турбины верхний и нижний валы, причем нижний вал связан с породоразрушающим инструментом (долотом). Угол входа лопаток турбины, установленной на нижнем валу, находится в диапазоне 45-90o.

Угол входа лопаток турбины, установленной на верхнем валу, больше угла входа лопаток турбины, установленной на нижнем валу, на величину более 40o. Угол выхода лопаток турбины, установленной на нижнем валу, находится в диапазоне от 30 до 70o (патент РФ 2052065, МКИ Е 21 В 4/02, БИ 1, 1996).

Недостатком известного изобретения является невозможность применять турбины турбобура для добычной машины при подводных разработках полезных ископаемых.

Известна установка с самоходной тележкой для сбора конкреций в условиях дна Мирового океана, содержащая тележку на гусеничном ходу, исполнительный орган в виде барабана-рыхлителя с резцами, всасывающее сопло и привод, представляющий прямоточную многоступенчатую гидротурбину, работающую на воде (патент РФ 2112139, МКИ Е 21 С 50/00, БИ 15, 1998) - прототип.

Недостатком известной установки является отсутствие оптимизирующих параметров прямоточной гидротурбины, выражающихся в низком КПД турбины.

Задачей изобретения является повышение КПД установки путем оптимизации параметров гидротурбины.

Задача решается тем, что установка для добычи полезных ископаемых со дна акватории, содержащая тележку на гусеничном ходу, исполнительный орган в виде барабана-рыхлителя с резцами, всасывающее сопло и привод, представляющий прямоточную многоступенчатую гидротурбину, расположенную в барабане-рыхлителе, дополнительно гидротурбина снабжена сидящими на концах полого вала подшипниками скольжения со сквозными подводящими каналами на одном конце и отводящими с другого конца вала, крышками с отверстиями, соосными подводящим и отводящим каналам, и цапфами, при этом ступени статора гидротурбины закреплены на полом валу, а ступени ротора - на корпусе барабана-рыхлителя, подвешенного на двух рычагах, причем средний диаметр решетки лопастей турбины на порядок превышает высоту их установки.

Углы входа и выхода в статоре гидротурбины β1c=85-95o и α1=75-80o соответственно, а в роторе - β1p=45-51o и β2p=25-32o. Количество ступеней гидротурбины n=30.

На фиг.1 представлен общий вид установки для добычи полезных ископаемых со дна акватории; на фиг.2 - разрез по А-А; на фиг.3 - схема решетки лопастей статора и ротора турбины.

Установка для добычи полезных ископаемых содержит тележку 1 (фиг.1) на гусеничном ходу, исполнительный орган в виде барабана-рыхлителя с корпусом 2, с резцами 3, всасывающее сопло 4, цапфы 5, рычаги 6, сидящие на полом валу 7 подшипники скольжения 8, статор 9, ротор 10, крышки 11 и 12, подводящий канал 13 и отводящий канал 14 с отверстиями, проходящими через крышки 11 и 12 и подшипники 8, лопасти статора 15 и ротора 16.

Установка работает следующим образом.

Поток морской воды с избыточным давлением поступает через канал 13 в крышке 11 из акватории (фиг.2), проходит через решетку лопастей статора 9 и ротора 10, установленного на подшипниках скольжения 8, вращает корпус 2 барабана-рыхлителя и передает усилие на закрепленные на нем резцы 3.

Резцы захватывают с поверхности дна конкреции вместе с илом и песком и проталкивают их к всасывающему соплу 4, закрепленному на тележке 1 на гусеничном ходу.

Барабан-рыхлитель 2 закреплен на рычагах 6 при помощи цапф 5.

В цапфе 5 задней крышки барабана имеется канал 14, через который поток воды выдавливается в акваторию.

Статорная решетка 9 закреплена на неподвижном полом валу 7.

За счет выбранных углов решеток лопастей 15 и 16 (см. фиг.3) параллелограммы скоростей потока обеспечивают вращение ротора 10 с частотой, не превышающей 100 об/мин. При числе ступеней, не превышающем 30, момент вращения ротора 10 достаточен для отделения полезного ископаемого от поверхности морского дна.

Углы входа и выхода в статоре 9 β1c=85-95o и α1=75-80o, а в роторе 10: β1p= 45-51o и β2p=25-32o обеспечивают заданные параметры механической характеристики гидротурбины при небольшом числе ступеней (n=30 шт) и высоком значении КПД турбины, большем, чем в турбобурах, и оптимальном для прототипа.

Похожие патенты RU2203421C1

название год авторы номер документа
ПРЯМОТОЧНАЯ МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ ГИДРОТУРБИНА 2007
  • Маховиков Борис Серафимович
  • Незаметдинов Айдар Бариевич
  • Шорников Виталий Викторович
  • Екимов Николай Александрович
RU2352783C1
УСТАНОВКА ДЛЯ СБОРА ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ С ПОВЕРХНОСТИ МОРСКОГО ДНА 1999
  • Маховиков Б.С.
  • Кабанов О.В.
  • Братчиков Н.В.
  • Шорников В.В.
RU2165021C1
САМОХОДНАЯ ТЕЛЕЖКА ДЛЯ СБОРА КОНКРЕЦИЙ В УСЛОВИЯХ ДНА МИРОВОГО ОКЕАНА 2003
  • Маховиков Б.С.
  • Незаметдинов А.Б.
  • Шалыгин А.В.
RU2231643C1
САМОХОДНАЯ ТЕЛЕЖКА ДЛЯ СБОРА КОНКРЕЦИЙ В УСЛОВИЯХ ДНА МИРОВОГО ОКЕАНА 1999
  • Маховиков Б.С.
  • Кабанов О.В.
  • Шорников В.В.
  • Шмидт В.Э.
RU2150004C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРАБОТКИ КОНКРЕЦИЙ 2000
  • Добрецов В.Б.
  • Асатур К.Г.
  • Лигоцкий Д.Н.
  • Кулындышев В.А.
  • Мареев Д.Б.
  • Федотов А.Б.
RU2170823C1
УСТАНОВКА С САМОХОДНОЙ ТЕЛЕЖКОЙ ДЛЯ СБОРА КОНКРЕЦИЙ В УСЛОВИЯХ ДНА МИРОВОГО ОКЕАНА 1996
  • Маховиков Б.С.
  • Незаметдинов А.Б.
RU2112139C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРАБОТКИ КОНКРЕЦИЙ 2000
  • Добрецов В.Б.
  • Асатур К.Г.
  • Лигоцкий Д.Н.
  • Кулындышев В.А.
  • Мареев Д.Б.
  • Федотов А.Б.
RU2170824C2
Устройство для разработки конкреций 2002
  • Добрецов В.Б.
  • Докукин В.П.
  • Лигоцкий Д.Н.
  • Глазов А.Н.
  • Ергина Е.Б.
  • Шмухлярова Н.А.
RU2221144C1
ГРУНТОЗАБОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПОДВОДНЫХ РОССЫПЕЙ 2004
  • Добрецов Виктор Борисович
  • Лигоцкий Дмитрий Николаевич
  • Опрышко Денис Сергеевич
  • Федотов Андрей Борисович
  • Якубовский Матвей Матвеевич
RU2280165C1
СПОСОБ ДОБЫЧИ КОНКРЕЦИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2000
  • Тимофеев И.П.
  • Тарасов Ю.Д.
RU2167298C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 203 421 C1

Реферат патента 2003 года УСТАНОВКА ДЛЯ ДОБЫЧИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ СО ДНА АКВАТОРИИ

Изобретение относится к горному делу, к подводным разработкам полезных ископаемых. Установка содержит тележку на гусеничном ходу, исполнительный орган в виде барабана-рыхлителя с резцами, всасывающее сопло и привод, представляющий прямоточную многоступенчатую гидротурбину, расположенную в барабане-рыхлителе, снабжена сидящими на концах полого вала подшипниками скольжения со сквозными подводящими каналами на одном конце и отводящими с другого конца вала, крышками с отверстиями, соосными подводящим и отводящим каналам, и цапфами. Ступени статора гидротурбины закреплены на полом валу, а ступени ротора - на корпусе барабана-рыхлителя, подвешенного на двух рычагах. Средний диаметр решетки лопастей на порядок превышает высоту их установки. Углы входа и выхода в статоре гидротурбины β1c = 85-95° и α1 = 75-80° соответственно, а в роторе - β1p = 45-51° и β2p = 25-32°. Количество ступеней гидротурбины n=30. Изобретение обеспечивает повышение КПД установки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 203 421 C1

1. Установка для добычи полезных ископаемых со дна акватории, содержащая тележку на гусеничном ходу, исполнительный орган в виде барабана-рыхлителя с резцами, всасывающее сопло и привод, представляющий прямоточную многоступенчатую гидротурбину, расположенную в барабане-рыхлителе, отличающаяся тем, что гидротурбина снабжена сидящими на концах полого вала подшипниками скольжения со сквозными подводящими каналами на одном конце и отводящими с другого конца вала, крышками с отверстиями, соосными подводящим и отводящим каналам, и цапфами, при этом ступени статора гидротурбины закреплены на полом валу, а ступени ротора на корпусе барабана-рыхлителя, подвешенного на двух рычагах, причем средний диаметр решетки лопастей турбины на порядок превышает высоту их установки. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что углы входа и выхода в статоре гидротурбины β1c = 85-95° и α1 = 75-80°, соответственно, а в роторе - β1p = 45-51° и β2p = 25-32°. 3. Установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что количество ступеней гидротурбины n=30.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2203421C1

УСТАНОВКА С САМОХОДНОЙ ТЕЛЕЖКОЙ ДЛЯ СБОРА КОНКРЕЦИЙ В УСЛОВИЯХ ДНА МИРОВОГО ОКЕАНА 1996
  • Маховиков Б.С.
  • Незаметдинов А.Б.
RU2112139C1
Установка для разработки конкреций илов и россыпей со дна морей и океанов 1982
  • Тимофеев Игорь Парфенович
  • Ненарокомов Владислав Юрьевич
  • Улащик Николай Константинович
  • Ульянов Евгений Михайлович
  • Лукошков Андрей Васильевич
SU1099081A1
Устройство для подъема марганцевых конкреций или подобных образований с морского дна 1985
  • Ханс Аманн
  • Аксель Бат
SU1602397A3
Установка для подводной добычи конкреций 1990
  • Истошин Станислав Юрьевич
  • Бухаров Александр Олегович
  • Смирнов Андрей Викторович
  • Рудаков Олег Викторович
  • Аврутов Андрей Владимирович
  • Макаренко Сергей Петрович
SU1761957A1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОНСЕРВОВ "СУП С МОЙВОЙ И КАПУСТОЙ" 2014
  • Квасенков Олег Иванович
RU2560281C1
US 4280288 A, 28.07.1981.

RU 2 203 421 C1

Авторы

Маховиков Б.С.

Шорников В.В.

Незаметдинов А.Б.

Шалыгин А.В.

Даты

2003-04-27Публикация

2001-10-10Подача