CN2253391Y - 深海多金属结核开采水力复合式集矿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及的是一种开采深海多金属结核的水力复合式集矿装置。包括采集和输送两部分，其中设置有两排与集矿潜水泵相连的喷嘴，喷嘴上方设有斜向后方的导流罩构成采集部分，导流罩的出口与输送射流器的吸料口连接，其出料口用软管接到提升系统，射流器喷嘴斜向出料口并用供水管与输送潜水泵连接。本实用新型的最大特点是用输送射流器替代了刮板输送机构，不存在旋转运动件，并将采集输送机构与向提升系统供矿合二为一，结构简化，工作可靠性强。
Description
本实用新型涉及的是一种开采深海多金属结核的装置，具体是水力复合式集矿装置。
在世界各大洋底沉积物的表层赋存着储量丰富的多金属结核，它含有多种金属，具有很高的经济开采价值。20世纪70年代以来，已试验研究的集矿装置主要有机械式、水力式和复合式三大类。机械式集矿装置的结构较水力式复杂，挖齿易损坏，挖取的沉积物太多，集矿口易被大块结核矿石和海底沉积物堵塞，要达到长时间、高效率连续可靠运转难度很大；水力式集矿装置利用射流产生的负压抽吸结核矿石，其缺点是采集大量海底沉积物，集矿口离海底高度的变化对集矿效率的影响极大；已有的双排喷咀采集、倾斜链板输送的复合集矿装置，克服了上述两种集矿装置的缺点，但链板或刮板输送机构的旋转运动件多，结构复杂，运转可靠性低。
本实用新型的目的就是提供一种将结核矿石从海底采集上来而携带海泥最少，对海底沉积层破坏最小，结构简单，工作可靠和故障率低的高效率集矿装置。
本实用新型的技术方案是：包括采集和输送两部分，其中设置有两排与集矿潜泵相连的喷咀，两排喷咀的射流相对斜向海底，在喷咀上方设有斜向后方的导流罩，导流罩的出口与输送射流器的吸料口连接，其出料口用软管接到提升系统，射流器喷咀斜向出料口，用供水管与输送潜水泵连接。
在上述技术方案中，海底结核矿石在双排喷咀射流冲击力和形成的上升水流作用下冲离海底沉积物向上运动，由于装置向前平移，经导流罩导向输送射流器的吸料口，射流器喷咀的高速水射流在吸料管内产生负压，将结核矿石与水的混合物从导流罩出口吸入吸料管内，并在射流速度转换而增高的压力作用下经软管压送到提升系统供矿仓内。
用本实用新型的采矿装置，不仅具有对海底沉积层破坏最小，几乎不携带沉积物，装置与海底不接触而运动阻力小，不会采集较大块岩石等优点，最重要的特点是，由于用输送射流器替代了刮板输送机构，不存在旋转运动件，并将集矿装置的采集输送机构与由集矿机向提升系统供矿仓供矿的输送系统合二为一，使集矿装置结构大为简化，从而达到高可靠性长时间连续高效率集矿。
下面结合实施例附图详细描述。
首先对附图进行说明。
图1表示本实用新型的结构图，为一种实施例；
图2表示本实用新型的第二种实施例；
图3表示输送射流器喷咀的三种不同结构，其中3a为双侧喷咀式；3b为环状喷咀式；3e为中心喷咀式。
图4表示本实用新型的集矿装置与提升系统联合作业进行深海多金属结核矿石采矿的实施例。
在图1所示的实施例中，由集矿潜水泵(图中未画出)，双排喷咀(12)、(13)、导流罩(15)和缓冲仓(16)组成水力采集系统，按集矿运动方向(3)，在前部靠近海底(1)处设置两排相隔一定距离的喷咀(12)，(13)，后排喷咀(13)的后下方固定悬挂有延至海底(1)的橡胶挡板(14)两排喷咀(12)、(13)用管路与集矿潜水泵排水口相连，在喷咀(12)、(13)上方设置有向后倾斜的导流罩(15)，其出口接到一缓冲仓(16)，缓冲仓(16)上部设有网孔(17)。射流输送系统由输送潜水泵(图中未画出)，射流器(18)和输送软管(23)组成，射流器(18)的吸料口(19)与缓冲仓(16)相连，其出料口(22)用软管(23)接到提升系统靠近海底(1)的供矿仓(8)上，射流器喷咀(21)斜向出料口(22)，用供水管(20)与输送潜水泵相连。
设计原理和工作过程是：启动集矿潜水泵，其大流量低压水通过两排喷咀(12、13)相对斜向海底(1)喷出，使结核矿石(2)冲离海底(1)冲洗掉沉积物，在形成的上升水流作用下被举起，由于集矿装置向前(3)平移，经导流罩(15)被导向缓冲仓(16)，在缓冲仓(16)内经上方的网孔(17)排除携带的沉积物。橡胶档板(14)的作用是，阻挡后排喷咀(13)处水流向后流出，保证双排喷咀(12、13)能形成上升水流。输送潜水泵排出的高压水经管路(20)送入喷咀(21)，产生高速射流，使吸料管(19)内产生负压，将缓冲仓(16)内结核矿石(2)吸入，并在出料管(22)内与射流水混合，混合过程中射流水将其一部分动能传递给被吸结核矿石(2)，随着速度转换出料管(22)内压力升高，在此压力作用下经软管(23)将结核矿石(2)，输送到提升系统海底供矿仓(8)内。
图2表示本实用新型的另一种实施例，即导流罩(15)的出口与射流器(18)的吸料管(19)直接相连，取消了图1实施例中的缓冲仓(16)。而是利用提升系统(9)靠近海底的供矿仓(8)的网孔来进一步排除携带的沉积物，使集矿装置结构更加简单。
图3表示图1和图2所示水力复合式集矿装置(4)所配用的输送射流器(18)的三种结构形式。图3a为双侧喷咀式，没有扩散管段，输送管直径不变，具有结构简单，浆体流动阻力小，耐磨损等优点。图3b为环状喷咀式，喷咀沿吸料管(19)圆周分布，射流均匀，有利于提高输送效率。图3e为中心喷咀式。图中的环状喷咀式和中心喷咀式射流器均有扩散管道(24)，也可以制成不带扩散管段的结构形式。
Claims (4)
1、一种深海多金属结核开采水力复合式集矿装置，包括采集和输送两部分，其特征是设置有两排与集矿潜水泵相连的喷咀(12)、(13)，两排喷咀(12)、(13)的射流相对斜向海底，在喷咀(12)、(13)上方设有斜向后方的导流罩(15)，导流罩(15)的出口与输送射流器(18)的吸料口(19)连接，其出料口(22)用软管(23)接到提升系统，射流器喷咀(21)斜向出料口(22)，用供水管(20)与输送潜水泵连接。
2、根据权利要求1所述的深海多金属结核开采水力复合式集矿装置，其特征是在导流罩(15)与输送射流器(18)之间为缓冲仓(16)，缓冲仓(16)的上部设有网孔(7)。
3、根据权利要求1所述的深海多金属结核开采水力复合式集矿装置，其特征是在后排喷咀(13)的后下方固定悬挂有延至海底(1)的橡胶挡板(14)。
4、根据权利要求1所述的深海多金属结核开采水力复合式集矿装置，其特征是输送射流器(18)包括双侧喷咀式、环状喷咀式和中心喷咀式三种结构形式。
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