Спосіб підвищення рівня використання підйомної спроможності морського ерліфта та система для його реалізації

1. Спосіб підвищення рівня використання підйомної спроможності морського ерліфта, що включає підйом елементів підводних родовищ корисних копалин у складі гідросуміші, подачу стисненого повітря в змішувач підйомної труби, створення багатокомпонентної суміші після надходження стисненого повітря в потік гідросуміші та транспортування потоку багатокомпонентної суміші в підйомній трубі морського ерліфта, який відрізняється тим, що попередньо задають величину витрати потоку гідросуміші, який надходить у підвідну тр убу морського ерліфта, в басейні морської води океану з потоку гідросуміші, який підіймається у підвідній трубі, за допомогою насоса формують додатковий потік гідросуміші, з якого отримують окремі потоки гідросуміші, котрі подають в потік багатокомпонентної суміші підйомної труби морського ерліфта, контролюють величину витрати потоку гідросуміші, який надходить у підвідну трубу морського ерліфта та транспортується в ній до виведення з його складу додаткового потоку гідросуміші, порівнюють контрольовану величину з заданою та досягають їх відповідності шляхом регулювання величин витрати окремих потоків гідросуміші, при цьому безперервно виводять тверді частки зі складу додаткового потоку гідросуміші, який надходить в насос, та подають виведені з потоку всмоктувального трубопроводу насоса тве 2 (19) 1 3 85116 Винахід відноситься до машинобудування і може бути використаний безпосередньо при розробці підводних родовищ корисних копалин. Відомий спосіб підйому пульпи, який включає подачу стисненого повітря у встановлений на підйомній трубі морського ерліфта змішувач у складі водоповітряної суміші та керування величиною тиску у змішувачі шляхом регулювання співвідношення витрат води та повітря, що надходять у змішувач, [авт. св. CPCP №1533399 A1, кл. E21С45/00, F04F1/20, 1988p.]. Недоліками відомого способу є низька ефективність безперервного підйому елементів розробляємих підводних родовищ корисних копалин внаслідок низької точності керування величинами витрат потоків підйомної та підвідної труб морського ерліфта та подачі стисненого повітря у підйомну трубу морського ерліфта у складі водоповітряної суміші, а також високих показників об'ємного газовмісту та швидкості потоку багатокомпонентної суміші у вер хній частині підйомної труби морського ерліфта, що значно знижує продуктивність ерліфтного підйому по твердим часткам та величину ви трати потоку гідросуміші, яка надходить у підвідну трубу морського ерліфта. Відома ерліфтна установка зі способу підйому пульпи, яка містить підйомну тр убу, камеру підживлення з патрубком, підвідну трубу, змішувач підйомної труби, насос з нагнітальним трубопроводом, встановлений на підйомній трубі повітрявідділювач, компресор з відповідним нагнітальним трубопроводом, датчики визначення витрат рідини та стисненого газу, при цьому нагнітальний трубопровід компресора сполучений зі змішувачем підйомної труби, а нагнітальний трубопровід насоса сполучений через додатковий змішувач з нагнітальним трубопроводом компресора, [авт. св. CPCP №1533399 A1, кл. E21С45/00, F04F1/20, 1988р.]. Недоліками відомої ерліфтної установки є низька ефективність безперервного підйому елементів розробляємих підводних родовищ корисних копалин внаслідок низької точності керування величинами витрат потоків підйомної та підвідної труб морського ерліфта та подачі стисненого повітря у змішувач підйомної труби морського ерліфта у складі водоповітряної суміші, а також високих показників об'ємного газовмісту та швидкості потоку багатокомпонентної суміші у вер хній частині підйомної труби морського ерліфта, що значно знижує продуктивність ерліфтного підйому по твердим часткам та величину витрати потоку гідросуміші, яка надходить у підвідну трубу морського ерліфта. Найбільш близьким технологічним рішенням є спосіб підйому пульпи, який включає подачу стисненого повітря у змішувач підйомної труби по повітропроводу у складі водоповітряної суміші, регулювання величини тиску у змішувачі підйомної труби шляхом зміни співвідношення витрат води та повітря в потоці водоповітряної суміші, при цьому попередньо задають необхідну величину тиску повітря у змішувачі підйомної труби, а в про 4 цесі підйому пульпи підтримують цю величину шляхом регулювання співвідношення витрат води та повітря з наступним відведенням води в затрубний простір у нижній частині вертикальної ділянки повітропроводу, [патент України №30137 А, кл. E21C45/00, F04F1/20, 2000р.]. Недоліками найбільш близького технологічного рішення є низька ефективність безперервного підйому елементів розробляємих підводних родовищ корисних копалин внаслідок низької точності керування величинами витрат потоків підйомної та підвідної труб морського ерліфта та високих показників об'ємного газовмісту та швидкості потоку багатокомпонентної суміші у верхній частині підйомної труби морського ерліфта, що значно знижує продуктивність ерліфтного підйому по твердим часткам та величину витрати потоку гідросуміші, яка надходить у підвідну трубу морського ерліфта. Найбільш близьким технічним рішенням є ерліфтна установка зі способу підйому пульпи, яка містить підйомну трубу, камеру підживлення з патрубком, підвідну трубу, змішувач підйомної труби, насос з нагнітальним трубопроводом, встановлений на підйомній трубі повітрявідділювач, компресор з відповідним нагнітальним трубопроводом, встановлений у проміжному поперечному перерізі нагнітального трубопроводу компресора водовідділювач, з'єднаний з водовідділювачем патрубок, який сполучений з оточуючим його середовищем, датчики визначення витрат рідини та стисненого повітря, при цьому нагнітальний трубопровід компресора сполучений зі змішувачем підйомної труби, а нагнітальний трубопровід насоса сполучений через додатковий змішувач з нагнітальним трубопроводом компресора, [патент України №30137 А, кл. E21C45/00, F04F1/20, 2000р.]. Недоліками найбільш близького технічного рішення є низька ефективність безперервного підйому елементів розробляємих підводних родовищ корисних копалин внаслідок низької точності керування величинами витрат потоків підйомної та підвідної труб морського ерліфта та високих показників об'ємного газовмісту та швидкості потоку багатокомпонентної суміші у верхній частині підйомної труби морського ерліфта, що значно знижує продуктивність ерліфтного підйому по твердим часткам та величину витрати потоку гідросуміші, яка надходить у підвідну трубу морського ерліфта. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу підвищення рівня використання підйомної спроможності морського ерліфта в якому, шляхом контролю величини витрати потоку гідросуміші, який надходить у підвідну трубу морського ерліфта, забезпечується можливість підвищення ефективності безперервного підйому елементів розробляємих підводних родовищ корисних копалин внаслідок зменшення величин об'ємного газовмісту та швидкості потоку багатокомпонентної суміші у вер хній частині підйомної труби морського ерліфта, що підвищить продуктивність ерліфтного підйому по твердим часткам та точність 5 85116 6 керування величинами витрат потоків підйомної та сувкою та зворотними клапанами, додаткові зміпідвідної труб морського ерліфта. шувачі встановлено в ставі підйомної труби Поставлена задача розв'язується таким чиморського ерліфта, обладнаний зворотним клапаном, що відомий спосіб підвищення рівня викорисном нагнітальний трубопровід насоса містить тання підйомної спроможності морського ерліфта, окремий акумулятор та сполучений через відповіщо включає підйом елементів підводних родовищ дні керовані засувки з додатковими змішувачами, корисних копалин у складі гідросуміші, подачу стидатчик визначення витрати рідини сполучений з сненого повітря в змішувач підйомної труби, ствопідвідною трубою морського ерліфта, окремий рення багатокомпонентної суміші після надхоакумулятор, який містить нагнітальний трубопродження стисненого повітря в потік гідросуміші та від насоса, встановлено в ставі всмоктувального транспортування потоку багатокомпонентної сумітрубопроводу насоса, рівень заглиблення в баші в підйомній трубі морського ерліфта, який відсейн морської води океану додаткового акумуляповідно до винаходу відрізняється тим, що попетора перевищує рівень заглиблення з'єднання редньо задають величину витрати потоку датчика визначення витрати рідини з підвідною гідросуміші, який надходить у підвідну трубу мортрубою морського ерліфта, нагнітальний трубоського ерліфта, в басейні морської води океану з провід насоса через поворотний позиційний розпотоку гідросуміші, який підіймається у підвідній подільний кран та патрубок додатково сполучений трубі, за допомогою насоса формують додатковий з окремим акумулятором, в ставі підйомної труби потік гідросуміші, з якого отримують окремі потоки морського ерліфта додаткові змішувачі розташогідросуміші, котрі подають в потік багатокомпоненвані вище за робочий змішувач, встановлене в тної суміші підйомної труби морськогоерліфта, окремому акумуляторі та обладнане основними та контролюють величину витрати потоку гідросуміші, додатковими лопатями робоче колесо з'єднане з який надходить у підвідну трубу морського ерліфдатчиком визначення швидкості обертання - тахота та транспортується в ній до виведення з його метром, всмоктувальний трубопровід насоса споскладу додаткового потоку гідросуміші, порівнюлучений з додатковим акумулятором, а нагнітальють контрольовану величину з заданою та досяний трубопровід насоса має спеціальний гають їх відповідності шляхом регулювання велинаконечник, який розташований в окремому акучин витрат окремих потоків гідросуміші, при цьому муляторі. безперервно виводять тверді частки зі складу доНа Фігурах 1, 2, 3, 4 та 5 зображена схема сисдаткового потоку гідросуміші, який надходить в теми для реалізації способу підвищення рівня винасос, та подають виведені з потоку всмоктувалькористання підйомної спроможності морського ного трубопроводу насоса тверді частки в потік ерліфта. нагнітального трубопроводу насоса. Система для підвищення рівня використання В основу винаходу поставлена задача удоскопідйомної спроможності морського ерліфта містить налення системи для підвищення рівня викориспідйомну 1 та підвідну 2 труби, компресор 3 з натання підйомної спроможності морського ерліфта гнітальним трубопроводом 4, встановлений на в якій, шляхом введення додаткових елементів та підйомній трубі 1 повітрявідділювач 5, сполучений з'єднань в відому конструктивну схему, забезпечуз нагнітальним трубопроводом 4 робочий змішується можливість підвищення ефективності безпевач 6 підйомної труби 1, насос 7 з відповідними рервного підйому елементів розробляємих підводвсмоктувальним 8 та нагнітальним 9 трубопровоних родовищ корисних копалин внаслідок дами, встановлений в ставі нагнітального трубозменшення величин об'ємного газовмісту та швидпроводу 4 акумулятор 10, ряд додаткових змішукості потоку багатокомпонентної суміші у верхній вачів 11, 12, а також датчик визначення витрати частині підйомної труби морського ерліфта, що рідини 13, при цьому став підвідної труби 2 містить підвищить продуктивність ерліфтного підйому по додатковий акумулятор 14, нагнітальний труботвердим часткам та точність керування величинапровід 4 обладнаний керованою засувкою 15 та ми витрат потоків підйомної та підвідної труб морзворотними клапанами 16, 17, додаткові змішувачі ського ерліфта при раціональній конфігурації тех11 та 12 встановлено в ставі підйомної труби 1, нічних засобів. обладнаний зворотним клапаном 18 нагнітальний Поставлена задача розв'язується таким читрубопровід 9 містить окремий акумулятор 19 та ном, що відома система для підвищення рівня висполучений через керовані засувки 20 та 21 з докористання підйомної спроможності морського датковими змішувачами 11 та 12 відповідно, датерліфта, яка містить підйомну та підвідну труби, чик визначення витрати рідини 13 сполучений з компресор з нагнітальним трубопроводом, встанопідвідною трубою 2, окремий акумулятор 19, який влений на підйомній трубі повітрявідділювач, спомістить нагнітальний трубопровід 9, встановлено в лучений з нагнітальним трубопроводом компресоставі всмоктувального трубопроводу 8, рівень зара робочий змішувач підйомної труби, насос з глиблення в басейн морської води океану додатвідповідними всмоктувальним та нагнітальним кового акумулятора 14 перевищує рівень заглибтрубопроводами, встановлений в ставі нагнітальлення з'єднання датчика визначення витрати ного трубопроводу компресора акумулятор, додарідини 13 з підвідною трубою 2, нагнітальний трутковий змішувач та датчик визначення витрати бопровід 9 через поворотний позиційний розподірідини, яка відповідно до винаходу відрізняється льний кран 22 та патрубок 23 додатково сполучетим, що додатковий змішувач входить до складу ний з окремим акумулятором 19, в ставі підйомної ряду додаткових змішувачів, став підвідної труби труби 1 додаткові змішувачі 11 та 12 розташовані містить додатковий акумулятор, нагнітальний трувище за робочий змішувач 6, встановлене в окребопровід компресора обладнаний керованою замому акумуляторі 19 та обладнане основними 24 7 85116 8 та додатковими 25 лопатями робоче колесо 26 цес безперервного осадження елементів розробз'єднане з датчиком визначення швидкості оберляємих підводних родовищ корисних копалин зі тання - тахометром 27, всмоктувальний трубопроскладу проходячого через нього потоку гідросуміші від 8 сполучений з додатковим акумулятором 14, а всмоктувального трубопроводу 8. В процесі осанагнітальний трубопровід 9 має спеціальний накодження елементи розробляємих підводних родонечник 28, який розташований в окремому акумувищ корисних копалин надходять у нижню частину ляторі 19. Система додатково містить блок керуокремого акумулятора 19, де вони потрапляють в вання 29. потік нагнітального трубопроводу 9 та транспорСпосіб за допомогою системи для підвищення туються далі у його складі. Це забезпечує можлирівня використання підйомної спроможності морвість безперервного транспортування елементів ського ерліфта реалізується наступним чином. розробляємих підводних родовищ корисних копаПопередньо задають величину витрати потоку лин у складі додаткового потоку гідросуміші, вигідросуміші, який надходить у підвідну тр убу 2 ключаючи проходження твердих часток через роморського ерліфта. Перед запуском системи для бочі ступіні насоса 7. Транспортування потоку підвищення рівня використання підйомної спровсмоктувального трубопроводу 8 через робочий можності морського ерліфта керовані засувки 15, об'єм окремого акумулятора 19 забезпечує обер20 та 21 повністю закриті, а нагнітальний труботання обладнаного основними 24 та додатковими провід 9 через поворотний позиційний розподіль25 лопатями робочого колеса 26, що, в свою черний кран 21 сполучений з патрубком 23 (див. гу, сприяє процесу осадження елементів корисних Фіг.4). копалин, а також перешкоджає відбуванню процеБлок керування 29 виконує запуск компресора сів агломерації в окремому акумуляторі 19 та його 3, а також відкриває керовану засувку 15. Внаслізаштибовки. Спеціальний наконечник 28 та додатдок цього компресор 3 здійснює подачу стисненого кові лопаті 25 робочого колеса 26 допомагають повітря по нагнітальному тр убопроводу 4 через ефективно інтегрувати потік нагнітального трубоакумулятор 10, відкриту керовану засувку 15, звопроводу 9 після надходження в нього твердих часротні клапани 16, 17 та робочий змішувач 6 в підток розробляємих підводних родовищ корисних йомну трубу 1 морського ерліфта. В підйомній копалин. трубі 1 стиснене повітря починає підійматися, Після запуску насоса 7 блок керування 29 за утворюючи при цьому потік багатокомпонентної допомогою датчика визначення витрати рідини 13 суміші. Після розповсюдження стисненого повітря розпочинає здійснювати контроль величини випо всій довжині підйомної труби 1 блок керування трати потоку гідросуміші, який надходить у підвід29 забезпечує сполучення насоса 7 через нагнітану трубу 2 та транспортується в ній до виведення з льний трубопровід 9 з окремим акумулятором 19 його складу додаткового потоку гідросуміші, порівшляхом зміни положення поворотного позиційного нює контрольовану величину з заданою та досягає розподільного крана 22, частково відкриває кероїх відповідності шляхом регулювання величин вивані засувки 20 та 21 і виконує запуск заповненого трат сформованих з додаткового потоку гідросуморською водою океану насоса 7. Насос 7 починає міші окремих потоків гідросуміші, які через часткоподавати зосереджену у верхній частині окремого во відкриті керовані засувки 20, 21 та додаткові акумулятора 19 морську воду океану у нагнітальзмішувачі 11, 12 подають в потік багатокомпонентний трубопровід 9. Потік нагнітального трубопроної суміші підйомної труби 1. воду 9 проходить через зворотний клапан 18, розРівень розташування в ставі підйомної труби 1 діляється на окремі потоки, які через частково додаткового змішувача 12 знаходиться вище, ніж відкриті керовані засувки 20, 21 та додаткові змірівень розташування додаткового змішувача 11 і шувачі 11, 12 вводяться в потік багатокомпонентвеличина подачі окремого потоку гідросуміші в ної суміші підйомної труби 1. Значна кінетична додатковий змішувач 12 має менший вплив на енергія потоку багатокомпонентної суміші забезтиск в робочому змішувачі 6 та величину надхопечить гарантований підйом вводимих у його дження в нього потоку гідросуміші з підвідної труби склад окремих потоків гідросуміші. Це дозволить 2, ніж величина подачі окремого потоку гідросуміші підвищити ефективність безперервного підйому в додатковий змішувач 11. Це забезпечить високу елементів розробляємих підводних родовищ кориточність керування величинами витрат потоків сних копалин внаслідок зменшення величин об'підйомної 1 та підвідної 2 труб морського ерліфта. ємного газовмісту та швидкості потоку багатокомПри необхідності збільшення величини витрапонентної суміші у верхній частині підйомної труби ти потоку гідросуміші, який надходить у підвідну 1, що підвищитьпродуктивність ерліфтного підйотрубу 2 та транспортується в ній до виведення з му по твердим часткам. При відкачуванні морської його складу додаткового потоку гідросуміші, блок води з заглибленого в океан окремого акумулятокерування 29 збільшує величину відкриття керовара 19 в нього по всмоктувальному трубопроводу 8 ної засувки 21 та зменшує величину відкриття кепочинає надходити додатковий потік гідросуміші, рованої засувки 20. Таким чином, величина кінетиякий формується в додатковому акумуляторі 14 з чної енергії потоку багатокомпонентної суміші в потоку гідросуміші підвідної труби 2 та містить зоні розташування додаткового змішувача 12 біелементи розробляємих підводних родовищ корильша, ніж величина кінетичної енергії потоку багасних копалин. токомпонентної суміші в зоні розташування додатВ окремому акумуляторі 19 швидкість руху гідкового змішувача 11 і величина подачі окремого росуміші значно нижча, ніж у всмоктувальному потоку гідросуміші в додатковий змішувач 12 петрубопроводі 8. Таким чином, в окремому акумуревищує величину подачі окремого потоку гідроляторі 19 під дією сил гравітації відбувається просуміші в додатковий змішувач 11. 9 85116 10 При необхідності зменшення величини витрадільного крана 22, внаслідок чого потік нагнітальти потоку гідросуміші, який надходить у підвідну ного трубопроводу 9 через поворотний позиційний трубу 2 та транспортується в ній до виведення з розподільний кран 22 та патрубок 23 спрямовуєтьйого складу додаткового потоку гідросуміші, блок ся на основні лопаті 24 робочого колеса 26. Після керування 29 зменшує величину відкриття керовастабілізації величини швидкості обертання робоної засувки 21 та збільшує величину відкриття кечого колеса 26 блок керування 29 здійснює зміну рованої засувки 20. Таким чином, величина кінетиположення поворотного позиційного розподільного чної енергії потоку багатокомпонентної суміші в крана 22, що забезпечує безпосереднє сполучензоні розташування додаткового змішувача 12 біня насоса 7 по нагнітальному трубопроводу 9 з льша, ніж величина кінетичної енергії потоку багаокремим акумулятором 19. токомпонентної суміші в зоні розташування додатБезпосередньо перед зупинкою системи для кового змішувача 11, а величина подачі окремого підвищення рівня використання підйомної спропотоку гідросуміші в додатковий змішувач 12 нижможності морського ерліфта блок керування 29 ча, ніж величина подачі окремого потоку гідросуповністю закриває керовані засувки 15, 20, 21, поміші в додатковий змішувач 11. воротний позиційний розподільний кран 22 встаПаралельно зі здійсненням контролю величиновлює у відображене на Фіг.4 положення та викони витрати потоку гідросуміші, який надходить у нує з упинку компресора 3 та насоса 7. підвідну трубу 2 та транспортується в ній до вивеПовторний запуск системи для підвищення рідення з його складу додаткового потоку гідросумівня використання підйомної спроможності морсьші, блок керування 29 за допомогою тахометра 27 кого ерліфта виконується за наведеною вище техвиконує контроль величини швидкості обертання нологією запуску системи. обладнаного основними 24 та додатковими 25 Таким чином, застосування винаходу, що залопатями робочого колеса 26. При заштибовці являється, дозволить отримати високопродуктивокремого акумулятора 19 величина швидкості ний ерліфтний підйом, який може бути застосоваобертання робочого колеса 26 істотно знижується ний при відробці підводних родовищ корисних або дорівнює нулю, і блок керування 29 виконує копалин в зонах з частими океанічними штормами, розштибовку окремого акумулятора 19 шляхом що передбачає інтенсифікацію підйомних процезміни положення поворотного позиційного розпосів. 11 Комп’ютерна в ерстка О. Гапоненко 85116 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601