一种用于粗颗粒的深海采矿提升泵的制作方法

1.本发明涉及一种提升泵，尤其涉及一种用于粗颗粒的深海采矿提升泵。


背景技术：

2.随着工业社会对各种矿产资源的需求不断加大，陆地上的矿产资源在多年的开采中已经渐渐衰竭，因此海洋中的各种矿产资源越来越被重视。为了缓解工业社会对各种矿产资源的急需，以及陆地上的矿产资源的逐渐衰竭，提高深海中矿产资源的开采技术水平尤为需要，而矿石混输提升技术是深海采矿技术的关键。
3.目前，国内外的矿石混输提升大多数采用的是离心式叶片泵，使用离心式提升泵会有以下两个问题，一是离心泵的叶片容易磨损，因为矿浆中含有大量形状不规则的粗颗粒，在泵运行过程中这些粗颗粒会对叶片造成严重的损害；二是离心泵的运行需要功率较大的电机。从已有的提升泵可以看出，磨损、堵塞等问题是当前提升泵优化发展面临的难题。因此，设计出不易磨损、堵塞和便于替换维护的深海采矿提升泵是目前提高深海采矿技术面临的主要问题。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明目的是提供一种用于粗颗粒的深海采矿提升泵，该提升泵不易磨损、堵塞，且便于替换维护。
5.技术方案：本发明包括泵体部分和管道，所述的泵体部分包括并联设置的多个泵体，多个泵体的底部共同连接有管道，每个泵体的一侧均通过矿浆进出口与矿浆管道连接，其连接管路上设有滤网，泵体另一侧均与海水管道连接。
6.所述的管道为u型管道，u型管道的两端分别通过中间盖体与泵体连接，利用u 型管道的压差使左泵体和右泵体的推杆可以循环工作。
7.所述的泵体内设有隔膜，隔膜边缘嵌入泵体内，隔膜将泵室分割成矿浆泵室和海水泵室。
8.所述的隔膜将泵室分割成矿浆泵室和海水泵室。
9.所述的隔膜中央连接有推杆，推杆的底部依次穿过泵体和中间盖体，伸入u型管道内。
10.所述推杆伸入u型管道的末端设有活塞，利用u型管道的压差使左泵体和右泵体的推杆和活塞可以循环工作。
11.所述的泵体上设有海水进出口，所述的海水进出口与海水管道连接。
12.所述的中间盖体靠近泵体的一端安装有导向套，所述的导向套套在推杆外侧，用于推杆的导向、支撑和动密封。
13.所述的矿浆管道上设有进口阀和出口阀。
14.所述的海水管道上设有进口阀、加压进口阀、减压阀和减压出口阀，以保证工作过程不会出现突然增压和卸压，以避免对隔膜的冲击，有助于减少管道中的压力波动，使压力
波动最小化，并确保矿浆连续流动。
15.有益效果：
16.(1)本发明采用海水回注驱动提升泵、动力系统布置在海上的采矿平台上，避开了深水电机的技术弊端；
17.(2)采用双排-吸驱动模式，采用泵组工作模式，冗余能力强，泵组中出现个别泵故障不影响系统的正常工作；
18.(3)可以用于20mm-50mm范围的粗颗粒矿浆的提升；
19.(4)在矿浆泵室与矿浆管道连接的管道中安装滤网，可以避免粗颗粒矿浆进入矿浆泵室与隔膜发生碰撞、摩擦，从而提高了隔膜的使用寿命，相较于离心式提升泵，输送压力高、效率高、坚固耐用、不易磨损；
20.(5)设置了海水泵室加压进口阀和海水泵室减压出口阀，保证工作过程不会出现突然增压和卸压对隔膜的冲击，有助于减少管道中的压力波动，使压力波动最小化，并确保矿浆连续流动。
附图说明
21.图1为本发明的整体结构示意图；
22.图2为本发明的泵体部分结构示意图；
23.图3为本发明中间盖体的结构示意图；
24.图4为本发明的u型管道示意图；
25.图5为本发明的运输管道分布图。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明作进一步说明。
27.如图1至图5所示，本发明包括泵体部分2、中间盖体3和u型管道4，泵体部分2包括左泵体和右泵体，通过海水的吸入与排放实现矿浆的提升，两侧泵体对称分布，两侧泵体的底部分别通过中间盖体3共同连接u型管道4，泵体部分2的顶部连接有矿浆管道1，中部连接有海水管道5。
28.如图2所示，单个泵体包括泵体13，泵体13顶部设有矿浆进出口7，中部设有海水进出口11，矿浆进出口7与矿浆管道1连接，连接管路上设有滤网6，避免了粗颗粒矿浆进入矿浆泵室8与隔膜9发生碰撞、摩擦，大大提高了隔膜9的使用寿命。海水进出口11与海水管道5连通。左泵体和右泵体的矿浆进出口7和水进出口11均设置在同一侧。泵体13内安装有隔膜9，隔膜9边缘嵌入泵体13内，隔膜9将泵室分割成矿浆泵室8和海水泵室12，隔膜9中央连接有推杆10，推杆10的底部依次穿过泵体13和中间盖体3，伸入u型管道4内，伸入u型管道4的推杆10末端设有活塞16，如图4 所示。
29.u型管道4包括u型管17，u型管17的左右两侧均伸入有推杆10，推杆10底部安装有活塞16，利用u型管道4的压差使左泵体和右泵体的推杆10可以循环工作。
30.如图3所示，中间盖体3包括盖体14和导向套15，用来连接泵体13和u型管道4，将u型管道4与两个并联的泵体13固定。在中间盖体3接近泵体13的一端还安装有导向套15，导向套15套在推杆10外侧，导向套15的主要功能是用于推杆10的导向、支撑和动密封。
31.本发明的工作原理为：
32.提升泵开始工作时泵内充满矿浆，且矿浆中的粗颗粒被滤网6拦截没有进入泵体13 内，将左海水进口阀38、右海水出口阀32、左矿浆出口阀21和右矿浆进口阀25打开，其余所有阀门关闭，海水管道5内的高压海水进入左泵体的海水泵室12，推动左泵体内的隔膜9上升，从而带动左泵体内的推杆10上升，左泵体内的推杆10利用u型管道4 的压差带动右泵体内的推杆10下降，从而带动右泵体内的隔膜9下降，左泵体的矿浆泵室8和右泵体的海水泵室12体积减少，将左泵体的矿浆泵室8内的矿浆压出泵室，左泵体内矿浆在排出时会连同被滤网6拦截的粗颗粒一起通过矿浆出口管道22排出，将右泵体的海水泵室12内的海水排出泵室，再通过海水出口管道33排出，同时右泵体的矿浆泵室8的体积增加，右泵体的矿浆泵室8将矿浆由右矿浆进口管道26吸入右泵体的矿浆泵室8，且矿浆中的粗颗粒被滤网6拦截没有进入泵体内。
33.在左泵体的海水泵室12工作结束时，将左海水进口阀38、右海水出口阀32、左矿浆出口阀21和右矿浆进口阀25关闭，将左海水出口阀34、右海水进口阀28、左矿浆进口阀19和右矿浆出口阀23打开，左泵体的海水泵室12和右泵体的矿浆泵室8体积减小，右泵体的矿浆泵室8将矿浆压到矿浆管道1内，右泵体内的矿浆在排出时会连同被滤网6拦截的粗颗粒一起通过矿浆出口管道22排出，左泵体的海水泵室12将海水压到海水管道5内，再通过海水出口管道33排出，左泵体的矿浆泵室8体积增大，将左矿浆进口管道18内的矿浆吸入泵室，且矿浆中的粗颗粒被滤网6拦截没有进入泵体内，如此实现泵体工作的一个循环。
34.在左泵体的左海水进口阀38打开之前，先将左海水泵室加压进口阀37打开，向泵室增加压力，增压到一定程度再打开左海水进口阀38，驱动隔膜9运动，以减少压力变动对隔膜9的冲击，同理在右泵体的右海水进口阀28打开前先将右海水泵室加压进口阀29打开向泵内缓慢增加压力，之后再打开右海水进口阀28。
35.在左泵体的左海水出口阀34打开前先将左海水泵室减压出口阀35打开，减小泵室内的压力，然后再打开左海水出口阀34排出泵内的海水，同理，在右泵体的右海水出口阀32打开前先打开右海水泵室减压出口阀31进行卸压，然后再打开右海水出口阀32 排出海水。这个循环会随着时间的推移而重复，以保证工作过程不会出现突然增压和卸压，以避免对隔膜9的冲击，有助于减少管道中的压力波动，使压力波动最小化，并确保矿浆连续流动。