ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2019 года по МПК E02F7/00 E02F3/50 E21C50/00 

Изобретение относится к техническим средствам для разработки полезных ископаемых на морском дне и предназначено для загрузки грузовых емкостей механизма подъема, например, цепного конвейера.

Известны устройства для добычи полезных ископаемых с морского дна. Так «Автономное устройство для подъема полезных ископаемых со дна акватории» - патент РФ №2545233, кл. Е21С 50/00, опубл. 27.02.2015 г.- содержит грейферный ковш, заполняющийся на дне и всплывающий на поверхность под воздействием специальных устройств, где обнаруживается и поднимается на судно. Такое устройство не может работать непрерывно и обеспечить потребную производительность добычи.

Известно также "Плавучее устройство для донных отложений" (заявка РФ №2016118853, опубликована 20.11.2017, Бюл. №32). Согласно заявке, механизм подъема донных отложений выполнен в виде цепного конвейера с грузовыми ковшами. Данное устройство способно в ковшах поднять материал со дна моря на борт судна, но не способно наполнить грузовые ковши.

Известен «Комплекс для добычи полезных ископаемых с шельфовой зоны мирового океана» (патент РФ №2439325, кл. Е21С 50, опубл. 27.12.2010), принятый за прототип. Комплекс содержит базовое судно, связанное с добычным агрегатом напорной трубой, служащей одновременно тяговым органом. Добычный агрегат содержит захватное устройство, установленное на лыжах и выполненное в виде барабана с лопастями, размещенного в кожухе (в корпусе) с проемами вверху и внизу кожуха. Верхний проем служит для рассеивания ила, взмутненного вращающимися лопастями, а нижний проем - для доступа лопастей к граниту (к толще полезного ископаемого). Кожух содержит приемный лоток, сужающийся к всасывающему патрубку грунтового насоса, нагнетательный патрубок которого соединен с напорной трубой - тяговым органом, протянутой до базового судна. Начальный участок напорной трубы содержит отверстия для рассеивания ила. Обогащенная масса полезного ископаемого грунтовым насосом гонится на базовое судно.

Комплекс может работать на весьма ограниченных глубинах. Разведанные запасы железномарганцевых конкреций вблизи острова "Итуруп" залегают на глубине от 1600 до 3700 метров. Использовать прототип по его прямому назначению на таких глубинах маловероятно (практически невозможно).

Использовать прототип в качестве загрузочного устройства для заполнения ковшей конвейера также маловероятно. Во-первых, добычный агрегат не самоходный. Во-вторых, напорная струя грунтового насоса непрерывна, а ковши расположены в конвейере прерывисто, т.е. грунтовый насос будет преимущественно просто бросать грунт. Прототип на больших глубинах не пригоден для использования ни по прямому назначению, ни для загрузки ковшей механизма подъема.

Техническим результатом изобретения является загрузка грузовых емкостей механизма подъема донными отложениями. Причиной, препятствующей достижению технического результата в прототипе, является невозможность эффективно заполнить грузовые емкости механизма подъема. Поставленный технический результат достигается тем, что механизм подъема связан с загрузочным устройством путем установки элементов конструкции механизма подъема, в частности, приемной звездочки цепного конвейера в загрузочном устройстве, для чего валы приемной, натяжной и прижимной звездочек установлены в опорах, закрепленных на продольных стенках корпуса. Корпус, выполненный в виде двух продольных стенок, связанных днищем и передней поперечной связью, установлен на гусеничном шасси с индивидуальным приводом ведущих звездочек правой и левой гусениц. Ось прижимной звездочки расположена с возможностью горизонтального перемещения выше оси приемной звездочки и поджимается подпружиненными толкателями. Барабан с лопастями, гребущими донный грунт, валом установлен в опорах в средней части продольных стенок корпуса, а на передней поперечной связи установлен передний каток с механизмом изменения его положения по высоте, на днище же, содержащем направляющий желоб, размещен лаповый питатель с приводным механизмом.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками изобретения, являются наличие в загрузочном устройстве корпуса (в прототипе назван кожухом) и барабана с лопастями и приводным механизмом вращения.

Между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь:

- размещение приемной, натяжной и прижимной звездочек на загрузочном устройстве позволяет жестко связать его с механизмом подъема в единый комплекс с законченным циклом добычи;

- установка оси приемной звездочки цепного конвейера в корпусе загрузочного устройства обеспечивает грузовым ковшам строгую траекторию движения, что благоприятно для подачи донных отложений к ковшам;

- установка в корпусе оси натяжной звездочки обеспечивает строгое направление обратной ветви конвейерной цепи на приемную звездочку конвейера;

- установка оси прижимной звездочки выше оси приемной звездочки с возможностью ее горизонтального прижатия к приемной звездочке предотвращает обратное вращение приемной звездочки и соскакивание с нее цепи при остановке конвейера;

- лаповый питатель и направляющий желоб позволяют направить грунт из бункера в грузовые ковши с незначительными потерями;

- передний каток с возможностью вертикального перемещения позволяет регулировать толщину снимаемого барабаном с лопастями слоя грунта;

- гусеничное шасси с индивидуальным приводом каждой гусеницы обеспечивает надежное сцепление с грунтом и возможность поворотного движения.

Совокупность признаков изобретения обеспечит достижение его технического результата.

Изобретение иллюстрируется графическим материалом, где: на фиг. 1 показан вид сверху на загрузочное устройство; на фиг. 2 - продольный разрез А-А (на фиг. 1); на фиг. 3 - ступенчатый разрез В-В (на фиг. 2) по приемной и прижимной звездочками; на фиг. 4 - разрез С-С (на фиг. 2) по барабану с лопастями; на фиг. 5 - вид D (на фиг. 2) сверху на лаповый питатель; на фиг. 6 - разрез Е-Е (на фиг. 5) по приводу лапового питателя; на фиг. 7 - разрез F-F (на фиг. 1) по приводу вертикального перемещения катка; на фиг. 8 показан вид сбоку на загрузочное устройство в варианте приводов барабана с лопастями, лапового питателя и гусениц от вала приемной звездочки.

Корпус загрузочного устройства образован двумя боковыми продольными стенками 1 и 2, передней поперечной связью 3 (фиг. 1) и днищем 4 (фиг. 2). На стенках 1 и 2 закреплены опоры приемной 5 и натяжной 6 звездочек цепного конвейера 7 (фиг. 2). Вал прижимной звездочки 8 расположен выше вала приемной звездочки 5 и прижимает звездочку к прямой (тянущей) ветви цепи конвейера 7 двумя пружинами 9 (фиг. 3), воздействующими на головки толкателей 10 и упирающимися в дно лапчатых стаканов 11 и 12, закрепленных на стенках 1 и 2 (фиг. 1). В головках толкателей 10 (фиг. 3) выполнены отверстия для размещения концов 13 и 14 вала прижимной звездочки 8 (фиг. 2). Для горизонтального перемещения концов 13 и 14 вала прижимной звездочки в стенках 1 и 2 выполнены прорези 15. В случае ослабления тянущей ветви цепи при остановке конвейера возможно ее обратное движение и она может соскочить с приемной звездочки. При ослаблении цепи и «попытке» ее обратного движения прижимная звездочка прогнет цепь, зубом упрется в зуб приемной звездочки и они «заклинятся». При движении вверх звездочки «расклинятся».

Барабан 16 (фиг. 1) установлен между стенками 1 и 2 на осях 17 и 18 (фиг. 4). Конец оси 17 содержит шлицы, взаимодействующие со шлицами в отверстии барабана 16. Привод оси 17 производится от мотора 19 через редуктор 20. Ось 18 гладкая и фланцем закреплена на стенке 1 (фиг. 1).

Наклонное днище 4 (фиг. 2) вместе со стенками 1 и 2 (фиг. 1) образуют бункер, куда барабан 16 сбрасывает поднятый лопастями донный грунт. На днище 4 выполнен направляющий желоб 21 (фиг. 5) и установлен лаповый питатель 22 (применяется в снегоуборочных машинах, пат. СССР 1414924, кл. ⁴Е01Н 5/08, опубл. 07.08.1988 г., бюл. №29, «Рабочий орган снегоуборочной машины»). На фиг. 5 показана траектория движения одной лапы питателя за один оборот диска 23. Лапы поочередно проталкивают грунт из бункера в желоб 21 и по желобу к ковшам 24 (фиг. 2) конвейерной цепи. Вращение дисков 23 производится от одного вала 24 (фиг. 6) посредством червячной или зубчатой передачи. В случае конической зубчатой передачи одинаковые ведущие шестерни 25 установлены со стороны стенок 1 и 2 (фиг. 1); при червячных передачах один червяк - левый, другой - правый. В этих случаях обеспечивается встречное вращение дисков 23 и проталкивающее движение правой и левой лап в одном направлении.

Передний каток 26 (фиг. 1, 7) своей осью 27 свободно установлен в плоских спицах вилки 28. Вилка 28 свободно посажена на цилиндрическом конце винта 29, который вертикально установлен в отверстии корпуса 30 червячного механизма. От вращения винт 29 удерживается шпонкой 31, закрепленной в корпусе 30 винтами 32 и взаимодействующей с продольным пазом винта 29. Вертикальное перемещение винта 29 производится при вращении гайки-червячного колеса 33 от червяка 34, приводимого мотором 35 (фиг. 1). Вращение червяка 34 вызывает поступательное движение винта 29 вверх или вниз.

Корпус загрузочного устройства установлен на гусеничном шасси. Задние ведущие звездочки 36 (фиг. 2) установлены с внутренней стороны стенок 1 и 2 (фиг. 1) на осях с индивидуальных приводов 37 и 38 (фиг. 1) вращения ведущих звездочек правой и левой гусениц. При движении прямо правая и левая звездочки 36 вращаются с одинаковой скоростью, при поворотах один из приводов 37 или 38 останавливается.

При добыче донных отложений вращается приемная звездочка конвейера, а вместе с ней натяжная и прижимная звездочки и движется цепь конвейера с грузовыми ковшами. Загрузочное устройство движется вперед, вращается барабан, поднимает слой грунта и сбрасывает его в бункер. Вращаются диски лапового питателя, лапы захватывают грунт в бункере и проталкивают его через желоб к грузовым ковшам. Если ковши приходят на судно переполненные, значит, снимается слишком толстый слой грунта, дается сигнал на опускание переднего катка вниз, если ковши полупустые - дается сигнал на подъем переднего катка вверх.

Если разработка донных отложений ведется на сравнительно небольших глубинах (около 3000 м), возможно обеспечить значительный избыток прочности конвейерной цепи. В этом случае возможно обеспечить привод механизмов загрузочного устройства от приемной звездочки конвейера, например, посредством цепных передач. Вал приемной звездочки выполняется удлиненным, выступающим за пределы продольных стенок корпуса, на концах вала посажены ведущие звездочки цепных передач к механизмам загрузочного устройства. На фиг. 8 показано: с правого конца вала приемной звездочки 5 цепь 39 передает вращение на ведущую звездочку правой гусеницы, а цепь 40 - на вал барабана 16. Аналогичным образом с левого конца вала приемной звездочки 5 передается вращение на ведущую звездочку левой гусеницы и на вал лапового питателя. Для возможности поворотных движений в передачах на гусеницы должны быть предусмотрены муфты сцепления, управляемые с борта судна.

Передний каток в этом случае может быть нерегулируемым по высоте.

Предлагаемое загрузочное устройство позволит оптимально загрузить грузовые ковши механизма подъема для его эффективной работы.

Изобретение относится к устройствам для добычи полезных ископаемых с морского дна и может быть использовано, например, для загрузки грузовых ковшей механизма подъема донных отложений со дна моря на поверхность. Техническим результатом является эффективное заполнение грузовых емкостей механизма подъема. Загрузочное устройство содержит корпус, барабан с лопастями и привод вращения. В средней части продольных стенок корпуса размещен вал барабана с лопастями. На днище корпуса размещен лаповый питатель с приводным механизмом. При этом корпус загрузочного устройства выполнен в виде двух продольных стенок, связанных днищем с направляющим желобом и передней поперечной связью. На передней поперечной связи установлен каток с возможностью вертикального перемещения посредством винтового механизма с червячным приводом. При этом загрузочное устройство жестко связано с механизмом подъема и содержит приемную, натяжную и прижимную звездочки цепного конвейера. На продольных стенках корпуса в опорах установлены валы звездочек. Ось вала прижимной звездочки установлена выше оси вала приемной звездочки с возможностью горизонтального перемещения. Концы вала прижимной звездочки размещены в отверстиях головок подпружиненных толкателей. При этом пружины подпружиненных толкателей упираются в донышки лапчатых стаканов, закрепленных на продольных стенках корпуса. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Загрузочное устройство, содержащее корпус, барабан с лопастями и приводом вращения, отличающееся тем, что оно жестко связано с механизмом подъема и содержит приемную, натяжную и прижимную звездочки цепного конвейера, корпус загрузочного устройства выполнен в виде двух продольных стенок, связанных днищем с направляющим желобом и передней поперечной связью, а валы звездочек установлены в опорах на продольных стенках корпуса, причем, ось вала прижимной звездочки установлена выше оси вала приемной звездочки с возможностью горизонтального перемещения, концы вала прижимной звездочки размещены в отверстиях головок подпружиненных толкателей, пружины которых упираются в донышки лапчатых стаканов, закрепленных на продольных стенках корпуса, вал барабана с лопастями размещен в средней части продольных стенок, а на передней поперечной связи установлен каток с возможностью вертикального перемещения посредством винтового механизма с червячным приводом, на днище же корпуса, содержащем направляющий желоб, размещен лаповый питатель с приводным механизмом.

2. Загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что каток установлен в плоских спицах вилки, середина которой посажена с возможностью вращения на цилиндрическом нижнем конце вертикального винта, размещенного с возможностью вертикального перемещения в отверстии корпуса червячного привода, причем винт содержит шпоночный паз, взаимодействующий с закрепленной в отверстии корпуса червячного привода шпонкой, а наружной резьбой взаимодействующий с внутренней резьбой в отверстии червячного колеса привода.

3. Загрузочное устройство по п. 1, отличающееся тем, что при избытке прочности цепи конвейера привод механизмов устройства производится от вала приемной звездочки цепного конвейера посредством, например, цепных передач, причем передача с вала приемной звездочки на ведущие звездочки гусениц производится через управляемые муфты сцепления.