Пневмогидравлический земснаряд Советский патент 1983 года по МПК E02F3/88 

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для добычи по/lesHHX ископаемых или подъема грунта со дна водоема. Известен земснаряд, включающий плавсредство, всасывающую трубу, смеситель воздуха с пульпой, подъемную трубу Г. Недостатком данного устройства является малая производительность. Известен пневмогидравлический земснаряд, включающий плавучее основание с установленными на нем компрессором и грунтозаборником, выполненным из ферм в виде пантографа с газо- и водопроводными тру., бами и из телескопической подъемной трубы. При этом грунтозаборник установлен вертикально и связан с плавучим основанием посредством двойной шарнирной подвески 2 Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон глубин разработки, так как длина корпуса земснаряда определяется габаритами ферм пантографа, которые в свою очередь зависят от глубины грунтозабора. Так, при глубине грунтозабора 100 м, корпус земснаряда должен иметь длину 120 м. Такая длина корпуса земснаряда может быть принята за предельную длину. Для глубин грунтозабора более 100 м непозволительно увеличивается длина корпуса земснаряда и растет мощность рамоподъемных лебедок. Целью изобретения является повышение производительности земснаряда путем увеличения диапазона, глубин разработки грунта. Поставленная цель достигается тем, что в пневмогидравлическом земснаряде, включающем плавучее основание с установленными на Нем компрессором и грунтозаборником, выполненным из ферм в виде пантографа с газо- и водопроводными трубами и из телескопической подъемной трубы, трунтозаборник снабжен дополнительными пантографами, а телескопическая подъемная труба имеет поплавки, установленные в месте соединения ее секций с элементами пантографа, при этом полость каждого поплавка разделена на верхнюю герметичную и нижнюю, сообщенную с окружающей средой, по лости, при этом каждая нижняя полость поплавка в своей верхней части через один управляемый клапан сообщена .с газопроводнымитрубами грунтозаборника, а через другой управляемый клапан - с окружающей средой. На фиг. 1 изображено пневмогидравлическое грунтозаборяое устройство в рабочем положении, вид сбоку; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - пяевмотидравлическое грунтозаборное устройство в походном положении; на фиг. 4 - схема поочередного заполнения полостей поплавков жидкостью и газом (фермы условно не соединены с Поплавками); на фиг. 5 - автономный пнев могидравлический земснаряд в рабочем положении, вид сбоку; на фиг. 6 - вид Б на фиг. 5. . Пневмогидравлический земснаряд включает плавучее средство 1 и состоит из подъемной телескопической трубы -2, концевая секция 3 которой крепится к концевому поплавку-наконечнику 4, а промежуточные секции 5 - к промежуточным поплавкам 6. Верхняя секция 7 крепится к каретке 8, которая может -быть подвещена на плавучем средстве 1, например, посредством двойной щарнирной подвески 9. Поплавки соединены между собой и с кареткой 8 фермами 10 при помощи щарниров 11. Фермы 10 выполняются из труб, по Которым подается вода на гидрорыхление грунта и газ на подъем смеси. Промежуточные поплавки 6 разделены поперечными перегородками 12 на полости 13 и 14. Полость 13 всегда заполнена воздухом. В походное положение устройство устанавливается лебедкой 15 посредством поли спаста 16 и каната 17, нижний конец П которого крепится к поплавку 4. Для пооче редного заполнения поплавков газом и жидкостью они снабжены золотниками 19, которые посредством трубопроводов 20 соединены с газораспределитёлем 21, посредством трубопроводов 22 - с верхней частью полостей 14, а посредством гибких трубопроводов 23 - с газопроводами ферм 10. На поплавках 4 и 6 также установлены стравливающие золотники 24, которые посредством трубопроводов 25 соединены с верхней частью полостей 14, а посредством трубопроводов 26 - с газораспределителем 27. Газораспределители 21 и 27 соединены с компрессором 28 соответственно .посредством трубопроводов 29 и 30. Нижние части полостей 14 и полость поплавка 4 соединены с окружающей средой горловиной 31. Пневмогидравлический земснаряд работает следующим образом. В начале работы подъемная телескопическая труба 2 из походного положения устанавливается в вертикальное лебедкой 15. При этом все полости 14 поплавков 6 и полость поплавка 4 заполнены газом, например воздухом, а сами поплавки опущены в воду. Для приведения грунтозаборного устройства в рабочее состояние газораспределитель 27 устанавливается в такое положение, когда газ под давлением от компрессора 28 по трубопроводу 26 подводится к золотнику 24, расположенному на поплавке 4. Золотник 24 под действием газа устанавливается в положение «Открыто (показано на фиг. 4 для золотника, установленного на поплавке 4), и полость поплавка 4 соединяется посредством трубопровода 25 и золотника 24 с окружающей средой.Под действием разности давлений в полость поплавка 4 поступает вода через горловину 31, вытесняя газ через трубопровод 25 и зоютйик 24. Когда полость поплавка 4 напол яяется водой, трубопровод 26 соединяется с атмосферой посредством газор аспределителя 27, при этом золотник 24 под действием пружины устанавливается в положение «Закрыто (положение золотника показано на промежуточных поплавках 6). При этом поплавок-Наконечник 4 опускается йа дно водоема и принудительно, заглубляется в фунт под действием своей массы и массы ферм концевого пантографа. После заглубления концевого поплавка 4 по трубам, из которых выполнены фермы 10, и цапфовым соединениям в шарнирах 11 (или по гибким рукавам) подается газ на подъем гидросмеси и вода на гидроразрыхление грунта. Аэрогидросмесь, образующаяся в концевой секции 3, поднимается вверх по вертикальной подъемной телескопической трубе 2 и перекачивается в грунтосборники, установленные на плавучем основании. По мере увеличения глубины выработки заполняются водой полости 14 промежуточных поплавков 6 поочередно снизу вверх посредством газораспределителя 27 и золотников 24, установленных на промежуточных поплавках. При этом объемы полостей 13 и 14 находятся в таком соотношении, что при заполнении полостей 14 водой, а полостей 13 воздухом, промежуточные поплавки 6 с трубами промежуточных секций и соединяющими их фермами находятся в равновесном состоянии и опускаются вниз за счет силы тяжести концевого поплавка 4 и концевой-секции 3. При заполнении полостей 13 и 14 воздухом подъемная сила промежуточного поплавка 6 больше веса концевого поплавка 4 и концевой секции 3. При подъеме земснаряда из рабочего положения в исходное необходимо полости 14 поплавков 6 и полость поплавка 4 поочередно сверху вниз заполнить газом. Для этого посредством газораспределителя 21 газ под давлением от компрессора 28 по трубопроводу 20 подается на управление золотника 19, расположенного на верхнем промежуточном поплавке 6, и устанавливает его в положение «Открыто (положение золотника 19 показано на верхнем промежуточном поплавке 6). При этом золотники 24 находятся в положении «Закрыто. Полость 14 верх него поплавка 6 соединяется посредством золотника 19 и трубопроводов 22 и 23 с газопроводной трубой фермы 10. Газ под давлением от компрессора 28 через трубу фермы 10, трубопровод 23, золотник 19 и трубу 22 поступает в верхнюю часть полости 14 верхнего поплавка 6 и вытесняет оттуда воду через горловину 31. Когда вся полость 14 верхнего поплавка 6 заполняется газом, трубопровод 20 соединяется с атмосферой газораспределителем 21, и золотник 19 под действием пружины устанавливается в положение «Закрыто (положение золотника показано на нижних поплавках 6 и 4), забирая газ в полости 14 верхнего поплавка. Затем также поочередно сверху вниз по средством газораспределителя 21 и золотников 19 заполняются газом полости 14 промежуточных поплавков 6 и полость роплавка 4, и грунтозаборное устройство устанавливается в вертикальное положение в сложенном виде. При этом поплавки 4 и 6 стягиваются канатом 18 и устанавливаются в походное положение или, для очистки засорившегося Наконечника, в положение, показанное на фиг. 3. В случае завала концевого поплавка-наконечника 4 обвалившимся грунтом полости 14 всех поплавков заполняются газом, и за счет суммарной подъемной силы всех юплавков и натяжения каната 18 поплаюк 4 освобождается от завала. Наличие полости 13 в промежуточных поплавках 6, постоянно заполненной воздухом, позволяет поддерживать промежуточные секции в равновесном состоянии, что дает возможность выполнять все пантографы конструктивно одинаковыми и не металлоемкими. Предлагается вариант автономного пневмогидравлического земснаряда для добычи полезных ископаемых со дна морей и океана при сильном волнении (фиг. 5 и 6). Автономный пневмогидравлический земснаряд состоит из подъемной телескопической трубы 2, концевая секция 3 которой крепится к концевому поплавку 4, а промежуточные секции 5 - к промежуточным поплавкам 6, верхняя секция - к верхнему поплавку 32. Поплавки соединены между собой фермами 10 посредством шарниров П. Фермы 10 выполняются из труб. Поплавки 6 и 32 разделены поперечными перегородками 12 на полости 13 и 14. Концевой поплавок 14 имеет полость 14 и дополнительную полость 33. Пневмогидравлический земснаряд работает следующим образом. В исходном положении перей грунтозабором устройство находится в вертикальном положении в сложенном состоянии, когда полость 33 поплавка 4 заполнена водой. Полости 13 и 14 всех поплавков заполнены газом. При этом поплавок 4 находится в равновесном состоянии благодаря определенному соотношению полостей 14 и 33. При заполнении полости 14 поплавка 4 водой, он начинает опускаться на дно водоема и принудительно заглубляется в грунт. После заглубления концевого поплавка 4 начинается процесс грунтозабора. По мере увеличения глубины выработки вода подается в полости 14 промежуточных поплавков 6 поочередно снизу вверх. При этом поплавки 6 переходят в равновесное состояние и опускаются вниз за счет тяжести концевого звена Грунт, поднятый со дна водоема, грузится в судно-шаланду. Газ на подъем гидросмеси, которая образуется в концевой секции 3, подается от компрессорной установки, расположенной на судне-шаланде, по специальным магистралям и трубам ферм 10. При сильном воляенин полость 14 поплавка 32 заполняется водой настолько, что он опускается вниз, находясь в равновесном .состоянии. Для перехода в. походное положение полости 14 всех поплавков поочередно сверху вниз заполняются воздухом. При этом грунтозаборное устройство земснаряда складывается в вертикальном положении. При заполнении полости 33 поплавка 4 воздухом грунтозаборное устройство земснаряда занимает горизонтальное положение благодаря боковому расположению полости 33. В таком положении грунтозаборное устройство земснаряда укладывается на палубе судна-шаланды и транспортируется к новому месту разработки. Последовательное соединение поплавков друг с другом пантографами позволяет им перемещаться в вертикальном направлении друг относительно друга и исключает поперечйые относительные перемещения, которые возможны при работе земснаряда на течейии, при наличии глубинных морских течений, а также в процессе швартовки транспортных судов к земснаряду для отгрузки товарных фракций. При поперечных смещениях поплавков друг относительно Друга в. процессе установки грунтозаборного устройства в походное положение возможны заеДания и заклинивания секций трубопроводов вследствие перекосов труб друг относительно друга, что снижает надежность. Поэтому для повышения надежности работы земснаряда все поплавки последовательно соединены друг с другом пантографами, Пневмогидравлический земснаряд представляет собой механизм, собранный из модульных элементов (модульным элементом можно обозначить каждую секцию телескопической трубы с поплавком и пантографом), т.е. добавляя сверху к подъемной трубе секции с поплавками и пантографами или убирая их, можно увеличивать или уменьшать максимальные глубины грунтозабора без реконструкций остальных элементов земснарядов, что позволит увеличить диапазон глубин грунтозабора и применять предлагаемое устройство при разработке подводных карьеров практически неограниченных глубин при его ограниченных габаритах.

ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ЗЕМСНАРЯД, включающий плавучее основание с установленными на нем компрессором и грунтозаборником, выполненным из ферм в виде пантографа с газо- и водопроводными трубами и из телескопической подъемной трубы, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности земснаряда путем увеличения диапазона глубин разработки грунта, грунтозаборник снабжен дополнительными пантографами, а телескопическая подъемная труба имеет поплёвки, установленные в месте соединения ее секций с элементами пантографа, при этом полость каждого поплавка разделена на верхнюю герметичную и нижнюю, сообщенную с окружающей средой, полости, при этом каждая нижняя полость поплавка в своей верхней части через один управляемый к.1апан сообщена с газопроводными трубами грунтозаборника, а через другой управляемый клапан - с окружающей средой.

,

.

Фиг.6