一种用于深海采矿的硬管提升泵的制作方法

1.本发明涉及深海采矿硬管提升泵技术领域，具体涉及一种用于深海采矿的硬管提升泵。


背景技术：

2.随着陆地上的矿产资源日益减少，科学家把目光投向了广阔的海洋，因为海洋中的矿产资源远远大于陆地。金属锰结核这种矿物一般沉淀在海床上，由于深海环境恶劣，开采难度很大。在所有已知的开采方式中，管道提升方式是比较成功的，它的优点在于可以连续工作，产出量大，并且对海底生态系统影响小。
3.现有的管道提升系统主要由采矿车、中继矿仓、提升硬管、提升电泵和采矿船组成。采矿原理如下：采矿车在海底工作，把采集的锰结核经软管输送至中继矿仓，通过给料机将锰结核定量送入提升硬管，并由提升电泵把锰结核提升至采矿船上。提升电泵是管道提升采矿系统中的一个重要设备，具有高扬程、低流量以及粗颗粒矿石通流和回流能力，但是由于固液两相流中的固体颗粒的冲击，使得提升电泵过流部件受到磨损，内部流动状况恶化，水力性能下降，可靠性变差。
4.国内外有不少学者对该类型提升电泵进行了研究。德国ksb公司研制了六级混合流离心式潜水泵，并在太平洋5000米的海底通过了海试，但是存在堵泵和回流难的问题；日本则研制了两台八级离心式提升电泵，分为上部泵和下部泵，各有四级，潜水电机在中间，但因为结构问题，仍然存在回流不通畅的问题；法国开发了六级深海潜液电泵，根据数值模拟的情况发现提升泵第二级出现回流，第一级没有出现严重的固体颗粒堆积或堵塞现象，但第二级出现了一些堆积区；国内湖南大学流体力学及其装备研究所以及长沙矿冶研究院对提升电泵研究较多；
5.但现有技术方案泵的结构是潜水电机在泵的下部，这种结构由于泵的潜水电机在泵的入口，通过泵的吸力将结核吸入泵的叶轮后在电机与泵入口吸入壳处会产生淤堵，而且泵的进口由于结核首先要通过电机外壁的环形流道，由于电机的存在使得进口液流容易产生紊流从而影响泵的效率。因此提出一种用于深海采矿的硬管提升泵的设计。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种用于深海采矿的硬管提升泵，解决以下技术问题：
7.(1)硬管提升泵吸入口淤堵问题；(2)吸入口紊流状态，泵的效率低问题。
8.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
9.一种用于深海采矿的硬管提升泵，包括外壳体、泵体和潜水电机，所述外壳体的内部且位于泵体的出口处设置有潜水电机。
10.作为本发明进一步的方案：外壳体包括从左至右依次连接的吸入法兰、硬管、出口过渡段和吐出法兰，所述潜水电机外壳和出口过渡段的内壁之间围成环形流道。
11.作为本发明进一步的方案：所述泵体设于硬管内，所述泵体包括泵轴、泵轴上串接
的旋转叶轮、导叶体和排沙盘，潜水电机的输出轴通过套筒联轴器连接泵轴。
12.作为本发明进一步的方案：所述泵轴上靠近潜水电机的一端上设置有吐出壳。
13.作为本发明进一步的方案：所述旋转叶轮与导叶体连接处前端设有导叶口环和叶轮口环。
14.作为本发明进一步的方案：所述潜水电机转轴与泵轴采用同轴设计。
15.本发明的有益效果：本技术硬管提升泵泵与扬矿硬管串接放于1000m深海水下，利用泵的扬程把水底中继舱结核通过扬矿硬管输送到洋面采矿船上。该泵结构为立式结构，将泵的结构改为潜水电机放于泵的上部即泵叶轮出口处，这样由于通过泵的叶轮加压在泵出口处压力较高所以结核在泵的出口处不会发生淤堵，另外泵的进口由于没有电机的存在所以泵的吸入口不会发生液流的紊流态，从而提高了泵的效率。
附图说明
16.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
17.图1是本发明提升泵的内部结构示意图。
18.图中：1、外壳体；2、潜水电机；3、泵体；4、环形流道；11、吸入法兰；12、硬管；13、出口过渡段；14、吐出法兰；31、泵轴；32、旋转叶轮；33、导叶体；34、排沙盘；35、吐出壳；321、导叶口环；331、叶轮口环。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
20.请参阅图1所示，本发明为一种用于深海采矿的硬管提升泵，包括外壳体1、泵体3和潜水电机2，所述外壳体1的内部且位于泵体3的出口处设置有潜水电机2，所述泵体3设于硬管12内，所述泵体3包括泵轴31、泵轴31上串接的旋转叶轮32、导叶体33和排沙盘34，潜水电机2的输出轴通过套筒联轴器连接泵轴31。所述潜水电机2转轴与泵轴31采用同轴设计，通过套筒联轴器相接；泵的轴向力传递到潜水电机2。该泵与扬矿硬管串接放于1000m深海水下，利用泵的扬程把水底中继舱结核通过扬矿硬管输送到洋面采矿船上。本发明的核心结构为泵体3的旋转叶轮32和潜水电机2，利用泵体3的吸力将结核通过吸入法兰11吸入泵体3的进口，通过旋转叶轮32加压后从扬矿硬管将结核输送到洋面上。本发明主要解决了硬管提升泵吸入口淤堵以及改善了泵吸入口紊流状态提高了泵的效率这两方面的技术问题。已有技术方案是泵的潜水电机在泵的下部，本发明是泵的潜水电机在泵的上部。现有技术方案泵的结构是潜水电机在泵的下部，这种结构由于泵的潜水电机在泵的入口，通过泵的吸力将结核吸入泵的叶轮后在电机与泵入口吸入壳处会产生淤堵，而且泵的进口由于结核首先要通过电机外壁的环形流道，由于电机的存在使得进口液流容易产生紊流从而影响泵的效率。针对这两方面的缺陷，本发明是将泵的结构改为潜水电机放于泵的上部即泵叶轮出口处，形成不一样的通道，这样由于通过泵的叶轮加压在泵出口处压力较高所以结核在泵的出口处不会发生淤堵，另外泵的进口由于没有电机的存在所以泵的吸入口不会发生液
流的紊流态，从而提高了泵的效率。现有技术中提升泵的具体结构可以参见专利号为2019109350361的一种用于深海采矿粗颗粒提升的多级泵或专利号为2019103537891的用于深海采矿扬矿泵的固液两相水力设计方法。
21.外壳体1包括从左至右依次连接的吸入法兰11、硬管12、出口过渡段13和吐出法兰14，所述潜水电机2外壳和出口过渡段13的内壁之间围成环形流道4。所述泵轴31上靠近潜水电机2的一端上设置有吐出壳35，起到导料的作用。所述旋转叶轮32与导叶体33连接处前端设有导叶口环321和叶轮口环331，起到良好的密封作用，所述泵轴31的端部设置通过员螺母连接有轴头套，起到良好的密封作用。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。