一种深海采矿阀控式清水泵矿石水力提升设备的利记博彩app
【专利摘要】一种深海采矿阀控式清水泵矿石水力提升设备，它由储料仓、清水泵、电动阀、文丘里引射器、钟阀、液压缸、电磁换向阀、矿浆分离器、喷射管及管道组成。储料仓内设有喷射管，在其上端安装钟阀，其下端连接电动阀并安装在文丘里引射器上，文丘里引射器右端连接电动阀和清水泵，左端连接矿浆水力提升管道。安装于钟阀上的矿浆分离器用于对矿浆进行分离，通过电磁换向阀控制液压缸可以关闭和打开钟阀，由于储料仓内外压力差很大，因此在钟阀活塞内设计有先导阀。通过对设备中多种阀门的控制，可以将矿石从储料仓内掺入到水力提升管道内并提升到海面。由于该设备具有扬程高、重量轻、流量大、长期可靠工作等特点，因此具有很好的应用前景。
【专利说明】一种深海采矿阀控式清水泵矿石水力提升设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种深海采矿矿石水力提升设备，特别涉及到一种通过阀门控制清水泵，将矿石从储料仓内掺入到水力提升管道内，将矿石从海底提升到海面一种深海采矿矿石水力提升设备。
技术背景
[0002]深海多金属矿藏有锰结核和钴结壳两种，锰结核赋存于3000m-6000m的海底淤泥上，钴结壳赋存于1500m-3000m的海山上。据美国加利福尼亚大学Mero教授估计，太平洋海底的多金属结核和多金属结壳有1.7万亿吨,多金属结核和结壳中含有铜、钴、镍、猛、铁、钨、金、银等70多种元素，其中铜为50亿吨，相当于陆地储量的9倍，钻为30亿吨，相当于陆地储量的539倍，镍为90亿吨，相当于陆地储量的83倍，锰为2000亿吨，相当于陆地储量的57倍。
[0003]深海采矿技术是将海底多金属矿藏采集并输送到海面，它包括海底多金属矿藏采集、矿石从海底提升到海面、海面支持以及采矿船动力定位等技术。深海采矿矿石提升设备的功能是将海底采集的矿石提升到海面的采矿船上，是深海采矿的核心技术之一。
[0004]对于深海采矿矿石提升设备这一关键技术，美国、德国、法国、日本、韩国等都对此进行了长期的理论和实验研究，普遍认为首先采用采矿车将海底矿石采集，然后采用水力提升设备，通过管道将矿石提升到海面采矿船上的矿石提升方法，最具工业应用前景。
[0005]根据理论研究，在海水的静压作用下，将体积浓度为10%左右的锰结核矿浆从6000m海底提升到海面，水力提升系统所需要的扬程为650m左右。
[0006]目前，根据矿石提升管道和提升设备的不同，主要分为矿浆泵水力提升法和清水泵水力提升法。由于将矿石从海底提升到海面所需的水力提升设备扬程很高，因此矿浆泵水力提升方法需要采用多台多级离心式矿浆泵接力将矿石从海底提升至海面，并且矿浆泵水力提升设备还有以下技术缺点:
[0007](I)由于矿浆泵处于大洋深部工作，维修十分不便，因此可靠性要求高。但矿浆泵在使用过程中普遍存在叶轮和蜗壳等过流零件与矿石颗粒磨损严重而导致矿浆泵使用寿命短，泵的扬程、效率、汽蚀性能变差，泵的密封可靠性降低等问题。
[0008](2)矿浆泵水力提升系统的布放与安装十分困难。为了减轻矿浆泵的磨损，矿浆泵的转速一般设计较低，其结果是尺寸变大；另一方面，单级矿浆泵扬程较低，矿浆泵水力提升法必须采用多台多级矿浆泵进行接力提升，因此，矿浆泵水力提升系统设备的质量大、系统复杂，布放与安装十分困难。
【发明内容】
[0009]为了满足深海采矿矿石水力提升设备具备扬程高、流量大和长期安全可靠工作的要求，本发明提出了一种首先采用清水泵将海水加压，然后通过阀门控制将储料仓内的矿石掺入到水力提升管道内，将矿石提升到海面的采矿船上的一种矿石水力提升设备。
[0010]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:椭球形状储料仓内设有喷射管，喷射管通过电动阀和管道与水泵出水管相接，在储料仓上端通过法兰盘安装有圆柱型钟阀，储料仓下端通过管道和电动阀安置在文丘里引射器上，文丘里引射器右端通过电动阀和管道与清水泵相连，左端连接矿浆水力提升管道。
[0011]钟阀由阀体、活塞、活塞杆和驱动液压缸组成。钟阀阀体下端通过法兰安装在储料仓上，钟阀阀体上端安装有矿浆分离器，驱动液压缸安装在矿浆分离器上；液压缸通过管道、电磁换向阀与水泵出水管相接，通过电磁换向阀控制液压缸驱动活塞作上下运动，从而关闭和打开钟阀；由于钟阀打开时储料仓内外压力差达65Mpa，因此，必须在活塞内设计先导阀。
[0012]先导阀由以活塞为阀体、活塞杆末端设计成小活塞、压板和螺钉组成，当钟阀关闭时，小活塞关闭流道，先导阀处于关闭状态。当打开钟阀时，活塞杆向下运动，打开流道，海水从压板上的小孔流入并通过流道流出，储料仓内外压力平衡后，活塞杆继续向下运动，打开钟闽活塞。
[0013]矿浆分离器通过法兰盘安装在钟阀上，分离器右侧设有与矿浆来料管连接的接口，分离器左侧设有出水管，通过分离器将矿浆中的矿石和海水进行分离，矿石流入储料仓内，海水排出分尚器。
[0014]本发明的工作原理分为如下三个步骤:首先，文丘里引射器上端电动阀和喷射管上的电动阀处于关闭状态，钟阀、文丘里引射器与水泵之间的电动阀处于打开状态，海水在清水泵的作用下被吸入泵内加压，并通过矿浆提升管道提升到海面。
[0015]然后，流入分离器内矿浆中的矿石颗粒在重力作用下通过钟阀流入储料仓内，储料仓内被矿石排挤出的海水和矿浆中分离出的海水通过分离器上方的出水管排出，通过分离器将矿石和海水进行分离。当储料仓装满矿石后，关闭钟阀，打开文丘里引射器上端电动阀和喷射管上的电动阀，储料仓内的矿石颗粒在喷射管的射流作用下和文丘里引射器的拖拽作用下流入矿浆提升管道内，在水泵的作用提升至海面。
[0016]通过调节喷射管上的电动阀和文丘里引射器与水泵之间的电动阀的开口度可以控制喷射管水流参数(流量、流速、压力等)，达到控制矿石流入提升管道内的速度，从而可以达到控制矿浆提升管内矿浆提升浓度，防止矿浆提升浓度过高而阻塞管道。
[0017]由于清水泵具有扬程高(工业用泵扬程已超1000米)、重量轻、流量大等特点，并且在水力提升过程中矿石不经过水泵，能保证阀控式清水泵水力提升设备长期可靠工作，因此该种水力提升设备具有很好的应用前景。
[0018]下面结合附图和实施例对发明专利进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明的原理结构示意图。
[0020]图2为本发明先导阀关闭状态结构示意图。
[0021]图3为本发明先导阀打开状态结构示意图。
具体实施方案
[0022]图1中，1、储料仓，2、喷射管，3、电动阀，4、管道，5、清水泵，6、电动阀，7、管道，8、管道，9、文丘里引射器，10、电动阀，11、矿浆提升管道，12、法兰，13、阀体，14、活塞，15、活塞杆，16、液压缸，17、管道，18、电磁换向阀，19、法兰，20、矿浆分离器，21、矿浆管接口，22、出水口。
[0023]在图1中，储料仓⑴内设有喷射管(2)通过电动阀(3)、管道(4)与水泵(5)的出水管相接，在储料仓(I)上端法兰盘(12)上安装有圆柱型钟阀阀体(13)，储料仓(I)下端连接管道(7)、电动阀(10)并安置在文丘里引射器(9)上，文丘里引射器(9)右端连接电动阀￠)、管道(8)和清水泵(5)，左端连接矿浆水力提升管道(11)。
[0024]钟阀由阀体(13)、活塞(14)、活塞杆(15)和驱动液压缸(16)组成。钟阀阀体(13)下端法兰(12)安装在储料仓(I)上，钟阀阀体(13)上端安装有矿浆分离器(20)，驱动液压缸(16)安装在矿浆分离器(20)上；液压缸(16)通过管道(17)、电磁换向阀(18)与水泵出水管(4)相接，通过电磁换向阀(18)控制液压缸(16)驱动活塞(14)作上下运动，从而关闭和打开钟阀；由于储料仓(I)内外压力差达65Mpa，因此，必须在活塞内设计先导阀。
[0025]矿浆分离器(20)通过法兰盘(19)安装在钟阀阀体(13)上，分离器(20)右侧设有与矿浆来料管连接的接口(21)，分离器左侧设有分离出水管(22)，通过分离器(20)将矿浆中的矿石和海水进行分离，矿石流入储料仓内(I)，海水排出分离器(20)。
[0026]图2中，14、活塞，15、活塞杆，23、小活塞，24、压板，25、小孔，26、螺钉，27、流道。
[0027]在图2中，先导阀由以活塞(14)为阀体、活塞杆(15)末端设计成小活塞(23)、压板(24)和螺钉(26)组成，当钟阀关闭时，小活塞关闭流道(27)，先导阀处于关闭状态。
[0028]在图3中，当打开钟阀时，活塞杆(15)向下运动，打开流道(27)，海水从压板(24)上的小孔(25)流入，通过流道(27)流出，储料仓(I)内外压力平衡后，活塞杆(15)继续向下运动，打开钟阀活塞(14)。
【权利要求】
1.一种深海采矿阀控式清水泵矿石水力提升设备，它由储料仓、清水泵、电动阀、文丘里引射器、钟阀、液压缸、电磁换向阀、矿浆分离器、喷射管及管道组成。储料仓内设有喷射管，在其上端安装钟阀，其下端连接电动阀并安装在文丘里引射器上，文丘里引射器右端连接电动阀和清水泵，左端连接矿浆水力提升管道；安装于钟阀上的矿浆分离器用于对矿浆进行分离，通过电磁换向阀控制液压缸可以关闭和打开钟阀，由于储料仓内外压力差很大，因此在钟阀活塞内设计有先导阀；通过对设备中多种阀门的控制，可以将矿石从储料仓掺入到水力提升管道内并提升到海面。
2.根据权利要求1所述的深海采矿阀控式清水泵矿石水力提升设备，其特征在于钟阀由阀体、活塞、活塞杆和驱动液压缸组成。钟阀安装在储料仓上，钟阀上端安装有矿浆分离器，驱动液压缸安装在矿浆分离器上；液压缸通过管道连接电磁换向阀与水泵出水管，通过电磁换向阀控制液压缸驱动活塞作上下运动，从而关闭和打开钟阀。
3.根据权利要求1所述的深海采矿阀控式清水泵矿石水力提升设备，其特征在于在活塞内设计有先导阀，先导阀由以活塞为阀体、活塞杆末端设计有小活塞、压板和螺钉组成，当钟阀关闭时，先导阀处于关闭状态；当打开钟阀时，活塞杆向下运动，先打开先导阀后再打开活塞。
4.根据权利要求1所述的深海采矿阀控式清水泵矿石水力提升设备，其特征在于圆柱型矿浆分离器右侧设有与矿浆来料管连接的接口，分离器左侧设有分离出水管，通过分离器将矿浆中的矿石和海水进行分离。
【文档编号】B65G53/30GK104310065SQ201410519903
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2014年10月8日
【发明者】杨放琼, 徐海良, 李立 申请人:中南大学