Гибкий погружной пульпопровод

 

Изобретение относится к области разработки и добычи полезных ископаемых шельфовой зоны морей и океанов. Гибкий погружной пульпопровод характеризуется тем, что содержит несколько секций пульпопроводных труб и снабжен герметичной оболочкой, коаксиально закрепленной на пульпопроводной трубе при условии совпадения центров тяжести оболочки и трубы и удовлетворения следующего неравенства: М_шарн + М_см + М_тр + М_об/V_шарн + V_см + V_тр + V_об ≅ ρ_в, где М_шарн, М_см, М_тр, М_об, V_шарн, V_см, V_тр, V_об - соответственно масса и объем шарнира, гидросмеси, трубы и оболочки; ρ_в - плотность воды. Оболочка может быть выполнена в виде жестко соединенных герметичных полуцилиндров, охватывающих трубу по всему периметру, например, из синтактика с удельным весом 0,5-0,6 т/м³ либо в виде закрытой с обоих торцов металлической трубы, заполненной газом. Благодаря такому выполнению создается гибкий погружной пульпровод, позволяющий надежно транспортировать пульпу с различных глубин. 3 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области разработки шельфовых месторождений полезных ископаемых и предназначено для пульпопроводов комплексов, работающих на шельфе.

Известно шаровое соединение для полупогружного пульпопровода, включающее шар и чашу, соединенные между собой при помощи нажимного кольца, отличающееся тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения надежности соединения труб пульпопровода, оно снабжено составным хомутом с трапецеидальной проточкой по его внутренней кольцевой поверхности, накидным болтом и шарнирной осью, соединенной посредством цапфы с нажимным кольцом, причем ось шарнира установлена на цапфе с возможностью поворота и продольного перемещения, а хомут снабжен ограничителями поворота его частей, при этом нажимное кольцо и чаша выполнены с наружными буртами, боковые поверхности которых параллельны поверхностям проточки (Патент РФ N 1016446 кл. E 02 F 7/10, БИ N 17, 07.05.83).

Эта конструкция всегда имеет положительную плавучесть за счет применения понтонных звеньев, что не позволяет использовать ее при транспортировке полезных ископаемых со дна морей и океанов.

Задача предполагаемого изобретения - создание гибкого погружного пульпопровода, позволяющего надежно транспортировать пульпу с различных глубин.

Задача решается тем, что гибкий погружной пульпопровод, состоящий из секций пульпопроводных труб, шарнирно соединенных между собой, снабжен герметичной оболочкой, выполненной в виде двух полуцилиндров из синтактика или в виде полой герметичной трубы, заполненной газом, коаксиально закрепленной на пульпопроводной трубе при условии совпадения центров тяжести оболочки и трубы и удовлетворении следующему неравенству где М_шарн и V_шарн, M_см и V_см, M_тр и V_тр, M_об и V_об - соответственно массы и объемы шарнира, гидросмеси, трубопровода и оболочки, и ρ_в - плотность воды.

Устройство поясняется чертежами, где - на фиг.1 представлена система гидротранспорта смеси; - на фиг.2 представлена схема секции пульпопроводной трубы с оболочкой в виде полой герметичной трубы: - на фиг.3 представлена схема секции пульпопроводной трубы с оболочкой в виде двух герметичных кольцевых полуцилиндров; - на фиг.4 представлен разрез А-А фиг.3.

Устройство содержит: 1 - добычной комплекс; 2 - плавсредство: 3 - гибкий погружной пульпопровод:
4 - секции гибкого погружного пульпопровода:
5 - шарниры, соединяющие секции пульпопровода;
6 - пульпопроводная труба:
7 - чаша шарнира:
8 - шар шарнира;
9 - нажимное кольцо:
10 - составной хомут;
11 - оболочка пульпопровода в виде полой герметичной трубы:
12 - оболочка пульпопровода в виде двух кольцевых полуцилиндров из синтактика с плотностью 0,5-0,6 т/м³;
13 - стяжки:
14 - фиксирующие кольца.

Представленная на фиг.1 система содержит добычной комплекс 1, который в процессе работы может удаляться от вертикали относительно плавсредства 2 на расстояние, определяемое длиной пульпопровода 3, состоящего из секций 4, соединенных между собой при помощи шарниров 5.

Пульпопроводная труба 6 (см. фиг.2) имеет шарниры с двух сторон, которые выполнены в виде чаши 7, приваренной к одному концу трубы, и в виде шара 8, приваренного к другому концу трубы, которые могут быть соединены между собой при помощи нажимного кольца 9, снабженного составным хомутом 10. Пульпопровод снабжен оболочкой 11, коаксиально закрепленной на трубе при условии совпадения центров тяжести оболочки и трубы в точке С и удовлетворения следующему неравенству

где М_шарн и V_шарн, M_см и V_см, М_тр и V_тр, М_об и M_об - соответственно массы (кг) и объемы (м³) шарнира, гидросмеси, трубопровода и оболочки, и ρ_в - плотность воды.

При этом оболочка 11 в виде полой герметичной трубы, раскроенная и сваренная из стальных листов, также имеет центр тяжести в точке C, совпадающий с центром тяжести пульпопроводной трубы, и заполнена газом, например воздухом.

На фиг. 3 представлена схема секции пульпопроводной трубы с оболочкой в виде двух герметичных полуцилиндров 12, которые могут быть выполнены из легкого материала, например синтактика с плотностью 0,5-0,6 т/м³, охватывающих внешнюю поверхность пульпопроводной трубы и зафиксированных стяжками 13. Между торцом наружной оболочки и шаром находятся фиксирующие кольца 14.

Сыпучее полезное ископаемое со дна шельфа разрыхляется механическим устройством добычного комплекса 1 и подается в пульпопровод 3 за счет энергии насоса. На плавсредстве 2 гидросмесь обезвоживается и обогащается.

Плавсредство 2 с помощью подъемных систем опускает добычной комплекс на воду и к нему присоединяют несколько секций гибкого погружного пульпопровода, после чего его погружают в воду на глубину, определяемую длиной присоединенных секций. Затем присоединяют следующую группу секций и т.д.

После того, как добычной комплекс 1 достигнет дна, присоединяется еще несколько секций, обеспечивающих свободное перемещение комплекса по дну, а последняя присоединенная секция закрепляется на плавсредстве посредством шарнирного соединения 5.

При помощи добычного комплекса обрабатывается некоторая площадь дна, ограниченная длиной пульпопровода и глубиной проведения работ, после чего судно перемещается на другое место в зависимости от конфигурации месторождения полезного ископаемого.

В процессе работы комплекса секции пульпопроводной трубы занимают различные положения (I, II, (III) относительно вертикальной оси, длина гибкого трубопровода остается постоянной, угол поворота последующей секции относительно предыдущей обычно не превышает 15^o .

Подъем добычного комплекса после прекращения его работы производится в порядке, обратном спуску комплекса. Монтаж-демонтаж добычной системы производится при помощи двух установленных на плавсредстве лебедок с тросом.

Благодаря тому, что пульпопроводная труба, заполненная гидросмесью, имеет плавучесть, близкую к нулю, сила действия трубопровода на добычную машину будет минимальной.

В результате использования предполагаемого изобретения "Гибкий погружной пульпопровод" достигается эффект:
- технический - создается гибкий погружной пульпопровод, позволяющий транспортировать пульпу с различных глубин;
экономический - значительно снижаются капитальные затраты, а эксплуатационные соизмеримы с эксплуатационными затратами при подземной добыче рудных полезных ископаемых;
экологический - позволяет транспортировать гидросмесь и хвосты обогащения полезного ископаемого, не загрязняя окружающую среду.

Формула изобретения

1. Гибкий погружной пульпопровод, содержащий несколько секций пульпопроводных труб, шарнирно соединенных между собой, отличающийся тем, что пульпопровод снабжен герметичной оболочкой, коаксиально закрепленной на пульпроводной трубе при условии совпадения центров тяжести оболочки и трубы и удовлетворения следующего неравенства:

где M_шарн, M_см, M_тр, M_об, V_шарн, V_см, V_тр, V_об - соответственно масса (кг) и объем (м³) шарнира, гидросмеси, трубы и оболочки;
ρ_в - плотность воды.

2. Гибкий погружной пульпопровод по п.1, отличающийся тем, что оболочка пульпопроводной трубы выполнена в виде жестко соединенных герметичных полуцилиндров, охватывающих трубу по всему периметру.

3. Гибкий погружной пульпопровод по п.2, отличающийся тем, что полуцилиндры выполнены из синтактика с удельным весом 0,5 - 0,6 т/м³.

4. Гибкий погружной пульпопровод по п.1, отличающийся тем, что оболочка выполнена в виде закрытой с обоих торцов металлической трубы, заполненной газом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4