CN108980121B - 一种双向进气型气力提升泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向进气型气力提升泵，包括连接座、上泵体、上腔体、支撑座、下腔体和下泵体，连接座、上腔体、支撑座、下腔体和下泵体依次连接，上泵体的左侧套装于连接座内，上泵体的右侧与下泵体形成一环形进气腔，环形进气腔用于轴向进气；连接座、上腔体、上泵体和支撑座共同形成径向进气室，支撑座、下腔体、下泵体和上泵体共同形成轴向进气室；上腔体上开设有一第一通孔，下腔体上开设有一第二通孔，上泵体上开设有若干个第三通孔，第三通孔用于径向进气。本发明通过径向进气和轴向进气增大了进料口处的负压，使双向进气型气力提升泵的提升性能得到较大的提高，整个装置结构紧凑，维护方便，安全性能可靠度高，运行和使用成本低。

Description

一种双向进气型气力提升泵

技术领域

本发明涉及提升泵技术领域，特别是涉及一种双向进气型气力提升泵。

背景技术

在近几十年的快速发展中我国陆地矿产资源已经凸显不足，像煤、石油、铁、锰、铬、铜、钾盐等矿种已经无法满足国内快速增长的消费需求，而石油、锰、铁等的含量直接关系到我国经济建设以及军事战略安全。相对陆地资源我国的海洋矿产资源要丰富很多，目前在海洋中已发现上百处主要矿产资源地，包括石油、海底煤矿、多金属结核、结壳资源和热液硫化物矿床，尤其是多金属结核(又称锰结核)，所含有的稀有贵重金属种类很多，像铜、钴、镍等。因此，海洋资源的开采成为解决我国矿产资源不足的主要途径。由于这些矿产资源大多处于深海，深海采矿技术成为研发的主要技术。

目前，已有的深海采矿技术有气力提升泵、穿梭潜水集矿机系统、海底自动采矿系统和连续链斗提升采矿系统。对于现有的气力提升泵结构较为复杂，不便于维护、安全性相对较低且其提升性能也不高。而穿梭潜水集矿机系统和海底自动采矿系统自动化程度非常高，但使用保养费用也很高。而连续链斗提升采矿系统在缆索和铲斗的连接、缆索在船上的移动、铲斗在海底工作的随意性等方面，尤其是链斗在海底工作的随意性对海底环境造成的影响最大。在综合考虑了各个因素后，普遍认为对气力提升泵进行重新研发，从而发明出能够提高提升性能的气力提升泵是最可行的，同时也是迫在眉睫的任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种双向进气型气力提升泵，以解决上述现有技术存在的问题，使双向进气型气力提升泵具有安装方便，结构简单紧奏，安全性高，提升性能高，易于维护与运行成本低的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种双向进气型气力提升泵，包括连接座、上泵体、上腔体、支撑座、下腔体和下泵体，所述连接座、所述上腔体、所述支撑座、所述下腔体和所述下泵体依次连接，所述上泵体的左侧套装于所述连接座内，所述上泵体的右侧与所述下泵体形成一环形进气腔，所述环形进气腔用于轴向进气；所述连接座、所述上腔体、所述上泵体和所述支撑座共同形成径向进气室，所述支撑座、所述下腔体、所述下泵体和所述上泵体共同形成轴向进气室；所述上腔体上开设有一第一通孔，所述下腔体上开设有一第二通孔，所述上泵体上开设有若干个第三通孔，所述第三通孔用于径向进气；所述第一通孔、所述径向进气室和所述第三通孔相互贯通，所述第二通孔、所述轴向进气室和所述环形进气腔相互贯通。

优选地，所述上泵体、所述上腔体、所述支撑座、所述下腔体和所述下泵体均同轴设置；所述连接座、所述上泵体和所述下泵体依次连通；所述连接座的右侧与所述上腔体的左侧固定连接，所述上腔体的右侧与所述支撑座的左侧固定连接，所述支撑座的右侧与所述下腔体的左侧固定连接，所述下腔体的右侧与所述下泵体的左侧固定连接，所述下泵体的左侧套装于所述下腔体内；所述上泵体的左侧套装于所述连接座内，所述上泵体的右侧套装于所述支撑座内。

优选地，所述上泵体包括依次连通的第一圆柱段和第一圆锥段，所述下泵体包括依次连通的第二圆锥段、第二圆柱段和第一法兰；所述第一圆锥段的内侧面的锥面角度与所述第二圆锥段的外侧面的锥面角度相同，所述第一圆锥段的内侧面与所述第二圆锥段的外侧面形成所述环形进气腔。

优选地，所述支撑座卡接于所述第一圆柱段和所述第一圆锥段的连接处。

优选地，所述连接座和所述支撑座的内侧面均为圆柱面，所述第一圆柱段的左侧与所述连接座的内侧面焊接连接，所述第一圆柱段的右侧与所述支撑座的内侧面焊接连接。

优选地，所述第三通孔的直径为15mm～25mm，所述第三通孔的个数为二十四个，所述第三通孔均布于所述第一圆柱段上。

优选地，所述第一法兰上设有第一安装孔，所述下泵体的第二法兰上设有第二安装孔，所述第一法兰用于通过第一安装孔将所述连接座与提升管利用螺栓连接，所述第二法兰用于通过所述第二安装孔将所述下泵体与吸料管利用螺栓连接。

优选地，所述连接座的右侧设有第一凹槽，所述支撑座的左侧设有第二凹槽，所述支撑座的右侧设有第三凹槽，所述下泵体的左侧设有第四凹槽，所述上腔体的左侧嵌入所述第一凹槽内，所述上腔体的右侧嵌入所述第二凹槽内，所述下腔体的左侧嵌入所述第三凹槽内，所述下腔体的右侧嵌入所述第四凹槽内。

优选地，所述上腔体和所述下腔体的材料为不锈钢。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、通过第一通孔、径向进气室和第三通孔的设置实现双向进气型气力提升泵的径向进气，通过第二通孔、轴向进气室和环形进气腔的设置实现双向进气型气力提升泵的轴向进气，通过径向进气和轴向进气两种独立地进气方式，增大了双向进气型气力提升泵的进料口处的负压，也使得固体颗粒所受的拖拽力及液固相间传质能力大大增强，从而使双向进气型气力提升泵的提升性能得到较大的提高。

2、双向进气型气力提升泵具有结构简单紧奏、维护方便、安全性能可靠度高、运行和使用成本低的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明双向进气型气力提升泵的结构示意图；

图2为本发明上泵体的主视图；

图3为本发明上泵体的左视图；

图4为本发明连接座的主视图；

图5为本发明连接座的左视图；

图6为本发明上腔体的主视图；

图7为本发明上腔体的左视图；

图8为本发明支撑座的主视图；

图9为本发明支撑座的左视图；

图10为本发明下腔体的主视图；

图11为本发明下腔体的左视图；

图12为本发明下泵体的主视图；

图13为本发明下泵体的左视图；

其中：1-上泵体，2-连接座，3-上腔体，4-支撑座，5-下腔体，6-下泵体，7-轴向进气室，8-环形进气腔，9-径向进气室，10-第一圆柱段，11-第三通孔，12-第一圆锥段，13-第一凹槽，14-第一法兰，15-第一安装孔，16-第一通孔，17-第二凹槽，18-第三凹槽，19-第二通孔，20-第二圆锥段，21-第二圆柱段，22-第二法兰，23-第二安装孔，24-第四凹槽。

具体实施方式

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付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种双向进气型气力提升泵，以解决现有技术存在的问题，使双向进气型气力提升泵具有安装方便，结构简单紧奏，安全性高，提升性能高，易于维护与运行成本低的优点。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

在本发明的描述中需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”和“右”指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位和位置关系，仅仅是为了方便描述的结构和操作方式，而不是指示或者暗示所指的部分必须具有特定的方位、以特定的方位操作，因而不能理解为对本发明的限制。

如图1-图13所示：本实施例提供了一种双向进气型气力提升泵，包括连接座2、上泵体1、上腔体3、支撑座4、下腔体5和下泵体6。由于本实施例中的双向进气型气力提升泵在工作过程中，上腔体3和下腔体5均要承受一定的压力，并综合考虑了成本等其它因素，决定上腔体3和下腔体5的材料选用不锈钢。上泵体1、上腔体3、支撑座4、下腔体5和下泵体6均同轴设置，保证了整个装置具有良好的同轴度，有利于提高整个装置的安装精度。连接座2、上泵体1和下泵体6依次连通，下泵体6的内径小于上泵体1的内径。

连接座2、上腔体3、支撑座4、下腔体5和下泵体6依次连接，上泵体1的左侧套装于连接座2内，上泵体1的右侧与下泵体6形成一环形进气腔8，该环形进气腔8用于轴向进气。具体地，连接座2的右侧设有第一凹槽13，支撑座4的左侧设有第二凹槽17，支撑座4的右侧设有第三凹槽18，下泵体6的左侧设有第四凹槽24；上腔体3的左侧嵌入第一凹槽13内，上腔体3的右侧嵌入第二凹槽17内，下腔体5的左侧嵌入第三凹槽18内，下腔体5的右侧嵌入第四凹槽24内；连接座2和支撑座4的内侧面均为圆柱面，第一圆柱段10的左侧与连接座2的内侧面焊接连接，第一圆柱段10的右侧与支撑座4的内侧面焊接连接，保证支撑座4和上泵体1具有一定精度的同轴度，同时使径向进气室9和轴向进气室7能够完全隔开，并能够为后续安装下泵体6时起到良好的对中性；连接座2的右侧与上腔体3的左侧焊接连接，上腔体3的右侧与支撑座4的左侧焊接连接，支撑座4的右侧与下腔体5的左侧焊接连接，下腔体5的右侧与下泵体6的左侧焊接连接，下泵体6的左侧套装于下腔体5内；上泵体1的左侧套装于连接座2内，上泵体1的右侧套装于支撑座4内；上泵体1包括依次连通的第一圆柱段10和第一圆锥段12，下泵体6包括依次连通的第二圆锥段20、第二圆柱段21和第一法兰22；第一圆锥段12的内侧面的锥面角度与第二圆锥段20的外侧面的锥面角度相同，第一圆锥段12的内侧面与第二圆锥段20的外侧面形成环形进气腔8，该环形进气腔8的间隙大小为4-8mm；支撑座4卡接于第一圆柱段10和第一圆锥段12的连接处，保证了支撑座4的安装位置得到限位，有利于提高装个装置的安装精度。

连接座2、上腔体3、上泵体1和支撑座4共同形成径向进气室9，支撑座4、下腔体5、下泵体6和上泵体1共同形成轴向进气室7，径向进气室9的压力小于轴向进气室7的压力，径向进气室9的压力值优选为高于围压0.1～0.3MPa，更优选为径向进气室9的压力值高于围压0.2MPa，轴向进气室7的压力值优选为高于围压1～3MPa，更优选为轴向进气室7的压力值高于围压2MPa。

上腔体3上开设有一第一通孔16，第一通孔16用于连接第一进气管，下腔体5上开设有一第二通孔19，第二通孔19用于连接第二进气管，第一通孔16和第二通孔19优选为设置于同侧，便于第一进气管和第二进气管的安装。

上泵体1上开设有若干个第三通孔11，第三通孔11用于径向进气。由于第三通气孔11的直径大小和数目均会对整个装置的性能造成影响，本实施例中的第三通孔11的直径优选为15mm～25mm，更优选为20mm，第三通孔11的个数优选为二十四个，第三通孔11均布于第一圆柱段10上，二十四个第三通孔11分为四排，四排第三通孔11沿第一圆柱段10的周向均布，每排设置间隔相同的六个第三通气孔11。

第一通孔16、径向进气室9和第三通孔11相互贯通，第二通孔19、轴向进气室7和环形进气腔8相互贯通。通过第一通孔16、径向进气室9和第三通孔11的设置实现双向进气型气力提升泵的径向进气，通过第二通孔19、轴向进气室7和环形进气腔8的设置实现双向进气型气力提升泵的轴向进气，通过径向进气和轴向进气两种独立地进气方式，增大了双向进气型气力提升泵的进料口处的负压，也使得固体颗粒所受的拖拽力大大增强，从而使双向进气型气力提升泵的提升性能得到较大的提高。

第一法兰14上设有第一安装孔15，下泵体6的第二法兰22上设有第二安装孔23，第一安装孔15和第二安装孔23的个数均优选为六个。第一法兰14用于通过第一安装孔15将连接座2与提升管利用螺栓连接，使得提升管与上泵体1连通，且提升管的内径与上泵体1的内径相等。第二法兰22用于通过第二安装孔23将下泵体6与吸料管利用螺栓连接，使得下泵体6与吸料管连通，且下泵体6的内径与吸料管的内径相等，保持下泵体6、吸料管和下腔体5具有一定的同轴度，便于减少运行时的能量损失。吸料管的直径小于提升管直径，且吸料管和提升管同轴设置，使吸料管和提升管布置在位置相对的同一条直线上。

本实施例中的双向进气型气力提升泵通过第一通孔16、径向进气室9和第三通孔11的设置实现双向进气型气力提升泵的径向进气，径向进气促使被吸入的固体颗粒向提升管的中心移动，使得颗粒上升时具有较高的速度，从而起到强化固液两相间传质性能作用；通过第二通孔19、轴向进气室7和环形进气腔8的设置实现双向进气型气力提升泵的轴向进气，通过径向进气和轴向进气两种独立地进气方式，增大了双向进气型气力提升泵的进料口处的负压，使气体顺利进入双向进气型气力提升泵内与流体混合发生能量交换，也使得固体颗粒所受的拖拽力大大增强，从而提高双向进气型气力提升泵的提升能力；此外，本实施例中的双向进气型气力提升泵在结构上去除了一些冗余的部分，使整个提升泵的结构变得更为紧奏，同时还具有维护方便、安全性能可靠度高、运行和使用成本低的优点。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种双向进气型气力提升泵，其特征在于：包括连接座、上泵体、上腔体、支撑座、下腔体和下泵体，所述连接座、所述上腔体、所述支撑座、所述下腔体和所述下泵体依次连接，所述上泵体的左侧套装于所述连接座内，所述上泵体的右侧与所述下泵体形成一环形进气腔，所述环形进气腔用于轴向进气；所述连接座、所述上腔体、所述上泵体和所述支撑座共同形成径向进气室，所述支撑座、所述下腔体、所述下泵体和所述上泵体共同形成轴向进气室；所述上腔体上开设有一第一通孔，所述下腔体上开设有一第二通孔，所述上泵体上开设有若干个第三通孔，所述第三通孔用于径向进气；所述第一通孔、所述径向进气室和所述第三通孔相互贯通，所述第二通孔、所述轴向进气室和所述环形进气腔相互贯通。

2.根据权利要求1所述的双向进气型气力提升泵，其特征在于：所述上泵体、所述上腔体、所述支撑座、所述下腔体和所述下泵体均同轴设置；所述连接座、所述上泵体和所述下泵体依次连通；所述连接座的右侧与所述上腔体的左侧固定连接，所述上腔体的右侧与所述支撑座的左侧固定连接，所述支撑座的右侧与所述下腔体的左侧固定连接，所述下腔体的右侧与所述下泵体的左侧固定连接，所述下泵体的左侧套装于所述下腔体内；所述上泵体的左侧套装于所述连接座内，所述上泵体的右侧套装于所述支撑座内。

3.根据权利要求1所述的双向进气型气力提升泵，其特征在于：所述上泵体包括依次连通的第一圆柱段和第一圆锥段，所述下泵体包括依次连通的第二圆锥段、第二圆柱段和第一法兰；所述第一圆锥段的内侧面的锥面角度与所述第二圆锥段的外侧面的锥面角度相同，所述第一圆锥段的内侧面与所述第二圆锥段的外侧面形成所述环形进气腔。

4.根据权利要求3所述的双向进气型气力提升泵，其特征在于：所述支撑座卡接于所述第一圆柱段和所述第一圆锥段的连接处。

5.根据权利要求3所述的双向进气型气力提升泵，其特征在于：所述连接座和所述支撑座的内侧面均为圆柱面，所述第一圆柱段的左侧与所述连接座的内侧面焊接连接，所述第一圆柱段的右侧与所述支撑座的内侧面焊接连接。

6.根据权利要求3所述的双向进气型气力提升泵，其特征在于：所述第三通孔的直径为15mm～25mm，所述第三通孔的个数为二十四个，所述第三通孔均布于所述第一圆柱段上。

7.根据权利要求3所述的双向进气型气力提升泵，其特征在于：所述第一法兰上设有第一安装孔，所述下泵体的第二法兰上设有第二安装孔，所述第一法兰用于通过第一安装孔将所述连接座与提升管利用螺栓连接，所述第二法兰用于通过所述第二安装孔将所述下泵体与吸料管利用螺栓连接。

8.根据权利要求1所述的双向进气型气力提升泵，其特征在于：所述连接座的右侧设有第一凹槽，所述支撑座的左侧设有第二凹槽，所述支撑座的右侧设有第三凹槽，所述下泵体的左侧设有第四凹槽，所述上腔体的左侧嵌入所述第一凹槽内，所述上腔体的右侧嵌入所述第二凹槽内，所述下腔体的左侧嵌入所述第三凹槽内，所述下腔体的右侧嵌入所述第四凹槽内。

9.根据权利要求1所述的双向进气型气力提升泵，其特征在于：所述上腔体和所述下腔体的材料为不锈钢。