Устройство для добычи полезных ископаемых с больших глубин

 

Изобретение предназначено для использования при добыче полезных ископаемых с больших глубин и может быть применено при добыче вязкой нефти с большим выносом песка и при подводной добыче сыпучих материалов. Устройство содержит цилиндр, связанный с колонной труб, и полый поршень, связанный с колонной штанг посредством штока. Полый поршень имеет канал с воронкообразной формы участком, расширяющимся в сторону заборного конца. В канале поршня установлен запорный клапан, а в верхней части цилиндра выполнена перегородка, перекрытая напорным клапаном. Между обоими указанными клапанами имеется замкнутое пространство изменяемого в процессе работы объема. Устройство позволяет производить подъем на поверхность разрабатываемые полезные ископаемые без дополнительных приспособлений. 1 ил.

Известно устройство для транспортирования породы при подводной добыче полезных ископаемых в виде черпаковой цепи (см. Б.М.Шкундин. Машины для гидромеханизации земляных работ. / Под ред. Епифанова С.П.- М.: Стройиздат, 1982, с. 133-140), применяемое в дражных земснарядах. Устройство имеет ряд недостатков и среди них - сложность конструкции, большие затраты и ограниченная глубина разработки.

Известен также способ транспортирования породы с помощью гидротранспортного трубопровода, при котором мелкие частицы породы, образующие водяные взвеси, переносятся на требуемое расстояние. Отделение частиц от воды происходит в отстойниках, расположенных на плавсредствах или на суше. Способ широко применяется в землесосных снарядах (см. Б.М.Шкундин. Машины для гидромеханизации земляных работ./ Под ред. Епифанова С.П., М.: Стройиздат, 1982, с. 78-133). Недостатками данного способа являются: ограниченность функциональных возможностей (в основном способ применяется при добыче песка и сапропеля); большая энергоемкость, связанная с тем, что 99% энергии расходуется на транспортирование воды; большие площади, занимаемые отстойниками, и длительность процесса разделения воды и взвеси, а следовательно, большие эксплуатационные расходы.

Известно устройство для транспортирования породы при подводной добыче полезных ископаемых, содержащее колонну труб полой насадкой, имеющей канал с участком воронкообразной формы, расширяющимся в сторону заборного конца насадки. Привод устройства связан с колонной труб с возможностью осуществления ее возвратно- поступательного перемещения и обеспечения внедрения насадки в породу для ее продавливания через канал насадки и запорный механизм (патент России N 2079659). Недостатком устройства является относительно малая (несколько метров) глубина разработки. Большую глубину разработки можно достичь, если воспользоваться устройством, аналогичным скважинному насосу, описанному в патенте России 1622624. Устройство содержит связанный с колонной труб цилиндр, связанный с колонной штанг полый поршень, снабженный расположенным в его канале нагнетательным клапаном, установленный с возможностью выхода из цилиндра и соединенный посредством эластичного элемента.

Недостатком данного устройства является ограниченная глубина добычи полезных ископаемых, связанная с тем, что в момент внедрения полого поршня в добываемые ископаемые на клапан давит столб жидкости и породы, затрудняющий открытие клапана и пропуск очередной порции полезных ископаемых.

Цель изобретения - увеличение глубины разработки за счет того, что в момент внедрения полого поршня в добываемое ископаемое запорный механизм-клапан, установленный в канале поршня, разгружается от давления, создаваемого столбом жидкости и породы.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для добычи полезных ископаемых с больших глубин, содержащем связанный с колонной труб цилиндр, связанный с колонной штанг посредством штока полый поршень, имеющий канал с участком воронкообразной формы, расширяющимся в сторону заборного конца, и запорный механизм-клапан, установленный в канале поршня, с возможностью перекрытия канала; имеется перегородка с проходным каналом, перекрытым напорным клапаном, установленная в верхней части цилиндра с образованием замкнутого пространства между запорным механизмом - клапаном и указанной перегородкой, при этом нагнетательный клапан установлен с возможностью свободного скольжения по штоку.

На чертеже схематично представлено устройство, позволяющее добывать с больших глубин жидкие полезные ископаемые, а также сыпучие (псевдожидкие) ископаемые при их подводной добыче.

Устройство содержит связанный с колонной труб 1 цилиндр 2 с перегородкой 3, в которой имеется проходной канал 4, закрываемый клапаном 5, связанный с колонной приводных штанг 6 шток 7, на конце которого закреплен поршень 8, снабженный расположенным в его канале 9 с участком воронкообразной формы 10 клапаном 11.

Устройство для добычи полезных ископаемых работает следующим образом.

Устройство, связанное с колонной труб 1, помещают на некоторую глубину под уровень добываемых полезных ископаемых, находящихся в грунтосборнике, на дне водоема или в виде пласта.

При ходе приводных штанг 6 вниз, осуществляемом за счет веса колонны штанг 6, штока 7 и поршня 8, поршень 8 внедряется в добываемое ископаемое, при этом происходит продавливание его через канал 9 в поршне с участком воронкообразной формы 10. Добываемое ископаемое давит на клапан 11, открывает его и проходит в цилиндр 2, заполняя всеувеличивающееся межклапанное пространство, ограниченное перегородкой 3.

При обратном ходе колонны штанг 6 и соответственно штока 7 и полого поршня 8, осуществляемом посредством привода механизма, аналогичного станку-качалке, клапан 11 закрывается вследствие уменьшения объема межклапанного пространства, а затем начинает расти давление. Когда усилия, действующие на клапан 5 снизу, превысят усилия, создаваемые столбом жидкости и породы, действующие на клапан 5 сверху, клапан 5 открывается, и добываемое ископаемое через проходной канал 4 в перегородке 3 выдавливается в колонну труб 1.

При ходе штанг 6 вниз клапан 5, свободно скользящий по штоку 7, под действием столба жидкости и породы закрывает проходной канал 4, что позволяет разгруженному клапану 11 открываться, при этом происходит заполнение цилиндра 2 добываемым ископаемым.

При дальнейших ходах полого поршня 8 уровень добываемого ископаемого в колонне труб повышается, достигая конца трубы, и оно попадает в верхний приемник (не показано).

Формула изобретения

Устройство для добычи полезных ископаемых с больших глубин, содержащее связанный с колонной труб цилиндр, связанный с колонной штанг посредством штока полый поршень, имеющий канал с участком воронкообразной формы, расширяющимся в сторону заборного конца, и заборный механизм-клапан, установленный в канале поршня с возможностью перекрытия канала, а также перегородку с проходным каналом, перекрытым напорным клапаном, установленную в верхней части цилиндра, с образованием замкнутого пространства между запорным механизмом-клапаном и указанной перегородкой, при этом нагнетательный клапан установлен с возможностью свободного скольжения по штоку.

РИСУНКИ

Рисунок 1