CN106703813A - 一种气泡减阻式的海洋采矿立管 - Google Patents

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CN106703813A CN201611185695.0A CN201611185695A CN106703813A CN 106703813 A CN106703813 A CN 106703813A CN 201611185695 A CN201611185695 A CN 201611185695A CN 106703813 A CN106703813 A CN 106703813A
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徐双喜
翟亚
黄晨
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
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Abstract

本发明提供一种气泡减阻的海洋采矿立管，包括相互嵌套的外管和内管、设置在外管和内管之间的输气主管、喷嘴、输气支管和支撑结构；输气主管设有至少一根，固定在内管外壁上，输气主管用于与采矿船的供气设备连接；喷嘴沿内管周向均匀分布；喷嘴一端与内管连通，喷嘴另一端通过输气支管与输气主管连通；支撑结构上开有供输气支管通过的孔。本发明在水面上由采矿船支撑，伸至海底，并与集矿系统连接，利用压缩空气，通过设置在本立管上的喷嘴，在内管内表面形成气水混合的两相流，从而降低液体粘性系数，达到减小摩擦阻力的目的。

Description

一种气泡减阻式的海洋采矿立管
技术领域
本发明涉及海洋采矿立管具领域，尤其是一种气泡减阻的海洋采矿立管。
背景技术
海洋蕴藏着丰富的矿产资源，随着陆上矿产资源的枯竭，深海采矿成为未来发展的热点。海洋采矿利用液体射流原理，通过从采矿船上吊下伸到海底的立管提升矿石。液体在立管内流动时，立管内壁对流体的阻力较大，消耗能量较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种气泡减阻的海洋采矿立管，能够减小立管内壁对流体的摩擦阻力。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种气泡减阻的海洋采矿立管，其特征在于：它包括相互嵌套的外管和内管、设置在外管和内管之间的输气主管、喷嘴、输气支管和支撑结构；
所述的输气主管设有至少一根，固定在内管外壁上，输气主管用于与采矿船的供气设备连接；
所述的喷嘴沿内管周向均匀分布；喷嘴一端与内管连通，喷嘴另一端通过输气支管与输气主管连通；
所述的支撑结构上开有供输气支管通过的孔。
按上述方案，所述的内管外壁上设有用于固定喷嘴的堆形结构。
按上述方案，所述的外管为钢质，相邻的外管之间通过焊接或法兰连接。
按上述方案，所述的内管为钢质或复合材料，相邻的内管之间通过凸型或凹型连接接头活动连接。
按上述方案，所述的输气主管上，沿长度方向间距布置若干个压力表。
按上述方案，所述的喷嘴的流量可控。
按上述方案，所述的内管最底部沿周向设置一圈所述的喷嘴，且沿长度方向根据气泡运行距离选择性布置所述的喷嘴。
按上述方案，所述的支撑结构与内管外壁之间、与外管内壁之间，均以接触方式连接。
本发明的有益效果为：本发明在水面上由采矿船支撑，伸至海底，并与集矿系统连接，利用压缩空气，通过设置在本立管上的喷嘴，在内管内表面形成气水混合的两相流，从而降低液体粘性系数，达到减小摩擦阻力的目的。通过数值仿真分析，采用气泡减阻措施的采矿立管，流体摩擦阻力可减小30%以上。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
图2为图1的A-A剖面图。
图3为图1的B-B剖面图。
图4为图1的C-C剖面图。
图中：1. 外管，2. 内管，3. 支撑结构，4. 输气主管，5. 喷嘴，6. 输气支管。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
本发明提供一种气泡减阻的海洋采矿立管，如图1至图4所示，它包括相互嵌套的外管1和内管2、设置在外管1和内管2之间的输气主管4、喷嘴5、输气支管6和支撑结构3；所述的输气主管4设有至少一根，固定在内管2外壁上，输气主管4用于与采矿船的供气设备连接；所述的喷嘴5沿内管2周向均匀分布，保证气泡可以覆盖内管内壁；喷嘴5一端与内管2连通，喷嘴另一端通过输气支管6与输气主管4连通；所述的支撑结构3上开有供输气支管6通过的孔。
所述的内管2外壁上设有用于固定喷嘴5的堆形结构。另外在内管2上开设与喷嘴5匹配的圆孔。
所述的外管1为钢质，相邻的外管1之间通过焊接或法兰连接。
所述的内管2为钢质或复合材料，内管2较外管1细，嵌套在外管1内。通过固定在内管2外壁上的支撑结构3保持内管2的稳定，该支撑结构3与外管1内壁形状吻合，为便于拆装，其与外管1内壁只是接触，而未固定连接。内管2之间在端部接头处，通过凸型或凹型连接接头活动连接。为防止内管2发生转动，可在内管2上端设置稳定的螺栓。
所述的输气主管4上，沿长度方向间距布置若干个压力表。输气主管4通过法兰连接实现延长的目的。
所述的喷嘴5的流量可控。
更具体的，应在内管2下端布置一圈喷嘴，沿长度方向可根据气泡运行距离而选择性布置。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种气泡减阻的海洋采矿立管，其特征在于：它包括相互嵌套的外管和内管、设置在外管和内管之间的输气主管、喷嘴、输气支管和支撑结构；
所述的输气主管设有至少一根，固定在内管外壁上，输气主管用于与采矿船的供气设备连接；
所述的喷嘴沿内管周向均匀分布；喷嘴一端与内管连通，喷嘴另一端通过输气支管与输气主管连通；
所述的支撑结构上开有供输气支管通过的孔。
2.根据权利要求1所述的气泡减阻的海洋采矿立管，其特征在于：所述的内管外壁上设有用于固定喷嘴的堆形结构。
3.根据权利要求1所述的气泡减阻的海洋采矿立管，其特征在于：所述的外管为钢质，相邻的外管之间通过焊接或法兰连接。
4.根据权利要求1所述的气泡减阻的海洋采矿立管，其特征在于：所述的内管为钢质或复合材料，相邻的内管之间通过凸型或凹型连接接头活动连接。
5.根据权利要求1所述的气泡减阻的海洋采矿立管，其特征在于：所述的输气主管上，沿长度方向间距布置若干个压力表。
6.根据权利要求1所述的气泡减阻的海洋采矿立管，其特征在于：所述的喷嘴的流量可控。
7.根据权利要求1或2所述的气泡减阻的海洋采矿立管，其特征在于：所述的内管最底部沿周向设置一圈所述的喷嘴，且沿长度方向根据气泡运行距离选择性布置所述的喷嘴。
8.根据权利要求1所述的气泡减阻的海洋采矿立管，其特征在于：所述的支撑结构与内管外壁之间、与外管内壁之间，均以接触方式连接。
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