Способ подъема гидросмеси с больших глубин и устройство для его реализации
Изобретения относятся к машиностроению и могут быть использованы при разработке подводных месторождений полезных ископаемых. Способ подъема гидросмеси (ГС) включает транспортирование твердых частиц в составе ГС и подачу ГС во всасывающий трубопровод (ВТ) насоса. Предварительно задают величину концентрации потока гидросмеси ВТ до выведения из его состава твердых частиц в океане на глубине, отвечающей параметрам подъема и составу ГС. Непрерывно выводят твердые частицы из состава ГС, поступающей в насос, и контролируют величину концентрации ГС, образуемой потоком нагнетательного трубопровода с поступающими в него твердыми частицами. Сравнивают контролируемую величину с заданной и достигают их соответствия путем регулирования величины подачи насоса. Устройство для подъема ГС содержит насос и аккумулятор (А), установленный в ставе нагнетательного трубопровода насоса. Насос и А погружены в океан. А установлен в промежуточном поперечном сечении ВТ. В А установлено рабочее колесо с лопастями, а нагнетательный трубопровод имеет наконечник, расположенный в А. Изобретения направлены на усовершенствование подъема ГС с больших глубин путем контроля величины концентрации ГС, обеспечения непрерывного подъема полезных ископаемых без измельчения их твердых частиц. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано непосредственно при разработке подводных месторождений полезных ископаемых.
Известен способ подъема многокомпонентной смеси с больших глубин насосной установкой, включающий запуск установки, откачку воды в составе водовоздушной смеси путем подачи сжатого воздуха в промежуточную ступень насоса, отделения воздуха от смеси в промежуточном сечении нагнетательного трубопровода, повторной подачи его на сжатие в насос установки, при этом предварительно задают скорость транспортирования твердой составляющей пульповоздушной смеси, а затем в стационарном режиме работы установки на водовоздушной смеси с заданной скоростью подают твердую составляющую пульпы в нагнетательный трубопровод и транспортируют многокомпонентную смесь при поддержании заданной величины скорости (патент Украины № 61294А, кл. F04F 1/00, F04F 1/20, E21F 17/00, 2003 г.).
Недостатками известного способа являются ухудшение напорно-расходных характеристик насоса в результате подачи сжатого воздуха непосредственно в насос, сложность технологического процесса, а также наличие сжатого воздуха в составе транспортируемого потока многокомпонентной смеси, что предопределяет снижение эффективности подъема элементов подводных месторождений полезных ископаемых.
Известно устройство для транспортирования гидросмеси, содержащее центробежный насос, соединенный всасывающим трубопроводом с приемным резервуаром, нагнетательный трубопровод, содержащий управляемую задвижку, при этом всасывающий трубопровод дополнительно содержит подпитывающие патрубки с управляемыми задвижками, входные сечения которых расположены на разных уровнях приемного резервуара, а всасывающий трубопровод имеет наконечник, содержащий ряд всасывающих патрубков (патент Украины № 67246А, кл. F04D 29/70, F04D 13/00, 2004 г.).
Недостатками известного устройства является транспортирование элементов разрабатываемых подводных месторождений полезных ископаемых в составе гидросмеси через насос, что предопределяет существенное измельчение твердых частиц, вследствие чего ухудшается процесс их последующей переработки.
Наиболее близким технологическим решением является способ транспортирования гидросмеси, включающий подачу гидросмеси во всасывающий трубопровод гидротранспортной установки, при этом предварительно задают концентрацию гидросмеси, контролируют величину концентрации транспортируемой гидросмеси, сравнивают контролируемую величину с заданной и обеспечивают их соответствие путем дополнительной подачи гидросмеси необходимой концентрации в транспортируемый поток (патент Украины № 67246А, кл. F04D 29/70, F04D 13/00, 2004 г.).
Недостатками наиболее близкого технологического решения является транспортирование элементов разрабатываемых подводных месторождений полезных ископаемых в составе гидросмеси через насос, что предопределяет существенное измельчение твердых частиц, вследствие чего ухудшается процесс их последующей переработки.
Наиболее близким технологическим решением является насосная установка для перекачивания пульпы, содержащая две рабочие камеры, нижние части которых соединены между собой, а с центробежным насосом - системой трубопроводов, подводящие и нагнетательные трубопроводы, соединяющие соответственно источник перекачиваемой смеси и потребитель с рабочими камерами, при этом насосная установка дополнительно содержит питатель, аккумулятор пневматической энергии, многосекционный центробежный насос для создания водовоздушной смеси, выполняющей роль рабочего агента, соединенный с нагнетательным трубопроводом через загрузочные камеры односекционный центробежный насос, соединенный со шнековым питателем с помощью сети трубопроводов, содержащих управляемые задвижки (патент Украины № 61294А, кл. F04F 1/00, F04F 1/20, Е21F 17/00, 2003 г.).
Недостатками наиболее близкого технологического решения являются ухудшение напорно-расходных характеристик насоса в результате подачи сжатого воздуха непосредственно в насос, наличие сжатого воздуха в составе транспортируемого потока многокомпонентной смеси, что предопределяет снижение эффективности подъема элементов подводных месторождений полезных ископаемых, а также значительная металлоемкость насосной установки.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа подъема гидросмеси с больших глубин, в котором, путем контроля величины концентрации гидросмеси, образуемой потоком нагнетательного трубопровода насоса с поступающими в него твердыми частицами, обеспечивается возможность непрерывного подъема элементов разрабатываемых подводных месторождений полезных ископаемых в составе гидросмеси, исключая процессы введения сжатого воздуха в состав гидросмеси и транспортирования твердых частиц через насос.
Поставленная задача решается таким образом, что способ подъема гидросмеси с больших глубин, включающий транспортирование твердых частиц в составе гидросмеси и подачу гидросмеси во всасывающий трубопровод насоса, который, в соответствии с изобретением, отличается тем, что предварительно задают величину концентрации потока гидросмеси всасывающего трубопровода насоса до выведения из его состава твердых частиц, в океане на глубине, отвечающей параметрам подъема и составу гидросмеси, непрерывно выводят твердые частицы из состава гидросмеси, поступающей в насос, контролируют величину концентрации гидросмеси, образуемой потоком нагнетательного трубопровода насоса с поступающими в него твердыми частицами, сравнивают контролируемую величину с заданной и достигают их соответствия путем регулирования величины подачи используемого насоса.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для подъема гидросмеси с больших глубин, в котором, путем дополнительных соединений элементов известной конструктивной схемы, обеспечивается возможность непрерывного подъема элементов разрабатываемых подводных месторождений полезных ископаемых в составе гидросмеси, исключая процессы введения сжатого воздуха в состав гидросмеси и транспортирования твердых частиц через насос, при минимальной конфигурации технических средств.
Поставленная задача решается таким образом, что устройство для подъема гидросмеси с больших глубин, содержащее насос с всасывающим и нагнетательным трубопроводами и аккумулятор, установленный в ставе нагнетательного трубопровода насоса, которое, в соответствии с изобретением, отличается тем, что насос и установленный в ставе его нагнетательного трубопровода аккумулятор погружены в океан, аккумулятор, содержащийся в ставе нагнетательного трубопровода насоса, установлен в промежуточном поперечном сечении всасывающего трубопровода насоса, оборудованное лопастями рабочее колесо установлено в аккумуляторе, а нагнетательный трубопровод насоса имеет специальный наконечник, расположенный в аккумуляторе. Кроме того, внутренний диаметр специального наконечника изменяется по его длине.
На фиг.1 и 2 изображена схема устройства для реализации способа подъема гидросмеси с больших глубин.
Устройство для подъема гидросмеси с больших глубин содержит погруженный в океан насос 1 с всасывающим 2 и нагнетательным 3 трубопроводами, содержащийся в ставе нагнетательного трубопровода 3 и погруженный в океан на глубину, отвечающую параметрам подъема и составу гидросмеси, аккумулятор 4 установлен в промежуточном поперечном сечении всасывающего трубопровода 2, оборудованное лопастями 5 рабочее колесо 6 установлено в аккумуляторе 4, нагнетательный трубопровод 3 имеет специальный наконечник 7, расположенный в аккумуляторе 4, а консистометры 8 и 9 соединены с всасывающим 2 и нагнетательным 3 трубопроводами соответственно. Устройство дополнительно содержит блок управления 10.
Способ с помощью устройства для подъема гидросмеси с больших глубин реализуется следующим образом.
Предварительно задают величину концентрации потока гидросмеси всасывающего трубопровода 2 до выведения из его состава твердых частиц. Заданную величину концентрации определяет консистометр 8.
Блок управления 10 запускает заполненный жидкостью насос 1, который начинает откачивать жидкость, находящуюся в верхней части аккумулятора 4. При откачивании жидкости из погруженного в океан аккумулятора 4 в него начинает поступать по всасывающему трубопроводу 2 поток гидросмеси, содержащий элементы разрабатываемых подводных месторождений полезных ископаемых. Процесс формирования гидросмеси в нижних сечениях всасывающего трубопровода 2 относится непосредственно к функциям агрегата сбора и в данной заявке не рассматривается. Величина концентрации потока гидросмеси, поступающего в аккумулятор 4, является предварительно заданной величиной, которую определяет консистометр 8.
В аккумуляторе 4 скорость движения гидросмеси значительно ниже, чем во всасывающем трубопроводе 2. Таким образом, в аккумуляторе 4 под действием сил гравитации происходит процесс непрерывного осаждения элементов разрабатываемых подводных месторождений полезных ископаемых из состава проходящего через него потока всасывающего трубопровода 2. В процессе осаждения элементы разрабатываемых подводных месторождений полезных ископаемых поступают в нижнюю часть аккумулятора 4, где они попадают в поток нагнетательного трубопровода 3 и транспортируются дальше в его составе. Это обеспечивает возможность непрерывного подъема элементов разрабатываемых подводных месторождений полезных ископаемых в составе гидросмеси, исключая транспортирование твердых частиц через используемый насос 1. Специальный наконечник 7 помогает эффективно формировать поток нагнетательного трубопровода 3 после поступления в него твердых частиц разрабатываемых подводных месторождений полезных ископаемых. При этом внутренний диаметр специального наконечника 7 изменяется по его длине.
Транспортирование потока всасывающего трубопровода 2 через объем аккумулятора 4 приводит к принудительному вращению оборудованного лопастями 5 рабочего колеса 6, что, в свою очередь, способствует процессу равномерного осаждения элементов полезных ископаемых, а также препятствует возникновению процессов агломерации в аккумуляторе 4 и его заштыбовке.
После запуска насоса 1 блок управления 10 с помощью консистометра 9 контролирует величину концентрации гидросмеси, образуемой потоком нагнетательного трубопровода 3 с поступающими в него твердыми частицами, сравнивает контролируемую величину с заданной и достигает их соответствия путем регулирования величины подачи используемого насоса.
При необходимости изменения величины концентрации гидросмеси, образуемой потоком нагнетательного трубопровода 3 с поступающими в него твердыми частицами, блок управления 10 изменяет обороты вала насоса 1, вследствие чего изменяется его подача.
Непосредственно перед остановкой устройства для подъема гидросмеси с больших глубин блок управления 10 выполняет остановку насоса 1.
Таким образом, применение заявляемого изобретения позволит осуществлять подъем элементов подводных месторождений полезных ископаемых без существенного измельчения твердых частиц, ухудшающего процесс их последующей переработки, что, в свою очередь, обеспечит улучшение условий эксплуатации насоса, а также повысит эффективность разработки подводных месторождений полезных ископаемых.
1. Способ подъема гидросмеси с больших глубин, включающий транспортирование твердых частиц в составе гидросмеси и подачу гидросмеси во всасывающий трубопровод насоса, отличающийся тем, что предварительно задают величину концентрации потока гидросмеси всасывающего трубопровода насоса до выведения из его состава твердых частиц, в океане на глубине, отвечающей параметрам подъема и составу гидросмеси, непрерывно выводят твердые частицы из состава гидросмеси, поступающей в насос, контролируют величину концентрации гидросмеси, образуемой потоком нагнетательного трубопровода насоса с поступающими в него твердыми частицами, сравнивают контролируемую величину с заданной и достигают их соответствия путем регулирования величины подачи используемого насоса.
2. Устройство для подъема гидросмеси с больших глубин, содержащее насос с всасывающим и нагнетательным трубопроводами и аккумулятор, установленный в ставе нагнетательного трубопровода насоса, отличающееся тем, что насос и установленный в ставе его нагнетательного трубопровода аккумулятор погружены в океан, аккумулятор, содержащийся в ставе нагнетательного трубопровода насоса, установлен в промежуточном поперечном сечении всасывающего трубопровода насоса, оборудованное лопастями рабочее колесо установлено в аккумуляторе, а нагнетательный трубопровод насоса имеет наконечник, расположенный в аккумуляторе.
3. Устройство для подъема гидросмеси с больших глубин по п.2, отличающееся тем, что внутренний диаметр наконечника изменяется по его длине.
