CN110006625A - 一种深海矿石水力输送系统模型实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深海矿石水力输送系统模型实验装置，包括蓄水池、中继仓、分离仓、骨料仓、储料仓、矿浆泵、提升硬管、信息采集系统、矿石传输系统等；安装有射流器的中继仓支撑于蓄水池中，提升硬管直插于中继仓低端，其上安装有矿浆泵，矿浆泵工作时，沉降于中继仓底端的矿石颗粒被吸入提升硬管内，经管道运输后到达储料仓；储料仓内的矿浆流体在其自重的作用下，经回流管被输送至分离仓内，矿浆经分离仓后，液态水在其自重的作用下流入蓄水池，矿石颗粒则落入骨料仓内，经矿石传输系统后又落入中继仓，进入下一个工作循环。当系统工作稳定时，信息采集系统开始工作，对系统中关键部位的流场进行实时监控，以获得矿石颗粒的稳定传输特性参数及中继仓内的流场分布情况。本发明结构简单、使用方便，其实验结果可为扬矿管道水力输送系统的设计和分析提供基础数据。
Description
技术领域
本发明涉及深海采矿，具体涉及对深海采矿中扬矿管内矿石颗粒运动特性进行研究的实验装置。研究输送系统关键部位的流场分布特性，为扬矿管道水力输送系统的设计和分析提供基础数据。
背景技术
随着世界经济的不断发展，对矿产资源的需求也越来越大，过度的资源开发造成地球陆地矿产资源日益枯竭，为了满足人类生存和发展的需要，世界各国从上世纪开始就将目光投向浩瀚的海洋。深海矿石输送系统的功能是将海底采集的矿石提升到海面的采矿船上，是深海采矿的核心技术之一。深海矿产资源的开发必须依赖良好的采矿设备，欧美各国从上个世纪70年代就开始了对深海矿产资源的商业开采活动，并已完成了多金属结合物等矿产资源开采前的技术储备。随着科技的不断进步，人类所能达到的开采深度已经突破了6000m，深海各项技术也得到了一定完善和改进，但同时也面临着新的挑战和难题。
在扬矿管道水力提升方面，日本、德国、印度等建立了深海扬矿水力提升系统实验模型，并进行了相关海试实验，但其研究的重点大多集中在输运参数的获取和系统总体技术集成等方面，对于矿石颗粒在输送系统提升管道吸入口易于积料而堵塞管口问题，至今仍未形成有效的解决方案。
为解决矿石颗粒易于在输送系统吸入口积料而堵塞管口的问题，我国中南大学徐海良、陈卫等人发明了“一种深海矿石输送系统中继仓”，该设备的基本原理是：在中继仓仓体底部安装有射流发生器，射流发生器上端为提升硬管的喇叭形吸入口，深海采矿作业时，在矿浆泵的抽吸作用下，喇叭形吸入口与射流发生器之间因局部负压而形成水射流，淹没水射流对其周围流体的卷吸作用使得沉降于中继仓底端的矿石颗粒产生振动，振动的矿石颗粒在射流水击与矿浆泵抽吸的双重作用下被吸入提升管道内，经管道运输后被提升至海面采矿船上。
迄今为止，该深海矿石输送系统中继仓设备仅在理论与数值模拟上对其可行性、流场分布情况、系统的流动特性进行论证，无实际实验数据支撑，因此，有必要对其实际应用情况进行实验研究，为其结构优化、流场分析提供基础数据。
发明内容
本发明的目的是：提供一种深海矿石水力输送系统模型实验装置，该实验装置通过研究矿石水力输送作业时，中继仓内流场的流动特性、固液两相流管道流动的流动特性、流体流经矿浆泵时的流动特性等，为扬矿管道水力输送系统的设计和分析提供基础数据。
为了解决以上问题，本发明采用的技术方案是：一种深海矿石水力输送系统模型实验装置，包括机架、蓄水池、中继仓、矿浆泵、提升硬管、回流管、信息采集系统、矿石传输系统、储料仓、分离仓、入口压力计、出口压力计、电磁流量计等。提升硬管上安装有矿浆泵、入口压力计、出口压力计、电磁流量计和喇叭形吸入口，其上端与储料仓相连，下端直插于中继仓内，与中继仓内的射流发生器在同一铅锤线上。矿浆泵工作时，在矿浆泵的抽吸作用下，喇叭形吸入口与射流发生器之间因局部负压而形成水射流，淹没水射流对其周围流体的卷吸作用使得沉降于中继仓底端的矿石颗粒产生振动，振动的矿石颗粒在射流水击与矿浆泵抽吸的双重作用下被吸入提升管道内，经管道运输后被输送至储料仓内。储料仓内的矿浆在其自重的作用下经回流管后流入分离仓内，分离仓上设置有过滤板，过滤板上设置有比矿石颗粒粒径小的过滤孔，矿浆流经分离仓时，液态水向下经减速管后流入储水池中，而矿石颗粒则落入骨料仓内，当骨料仓内的矿石颗粒储存到达一定数量后，骨料仓底端的卸料门开启，矿石颗粒经矿石传输系统后又落入中继仓内，继续下一个工作循环。
为便于实验监控，提升硬管、回流管、储水池四周的挡水板、矿浆泵壳体、分离仓和中继仓均采用有机玻璃透明材料，矿浆泵、储料仓、分离仓、骨料仓和矿石传输系统均安装在机架上，中继仓由支撑架支撑安装于蓄水池中。
监控系统流场流动特性的信息采集系统由计算机、高速摄像机、数据分析仪和数据线组成，为实时监控矿石颗粒在提升管道内及中继仓底端，特别是提升硬管上喇叭形吸入口处矿石颗粒的流动特性，在中继仓侧面、提升硬管侧面、矿浆泵侧面附近设置有多台高速摄像机，同时对系统多部位的流动特性进行实时摄像，实验完成后将所采集的信息传输至计算机和数据分析仪内进行分析。
附图说明
图1为一种深海矿石水力输送系统模型实验装置的结构示意图。
图2为分离仓结构示意图。
图3为分离仓内过滤板结构示意图。
图4为信息采集系统示意图。
图5为骨料仓结构示意图。
图6为中继仓在蓄水池上安装后的俯视图。
附图标记说明：
1.蓄水池，1-1.挡水板，1-2.支撑架，2.减速管，3.分离仓，3-1.分离仓仓体，3-2.过滤板，3-3.过滤孔，4.回流管，5.储料仓，6.出口压力计，7.矿浆泵，8.入口压力计，9.电磁电磁流量计，10.信息采集系统，10-1.高速摄像机，10-2.数据分析仪，10-3.计算机，10-4.数据线，11.提升硬管，12.机架，13.中继仓，14.喇叭形吸入口，15.射流发生器，16. 矿石传输系统，17.骨料仓，17-1.仓体，17-2.卸料门。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1至图6所示，一种深海矿石水力输送系统模型实验装置，其主要包括蓄水池1、减速管2、分离仓3、回流管4、储料仓5、出口压力计6、矿浆泵7、入口压力计8、电磁流量计9、信息采集系统10、提升硬管11、机架12、中继仓13、喇叭形吸入口14、射流发生器15、矿石传输系统16、骨料仓17等。提升硬管11上安装有矿浆泵7、入口压力计8、出口压力计6、电磁流量计9和喇叭形吸入口14，其上端与储料仓5相连，下端直插于中继仓13内，与中继仓13内的射流发生器15在同一铅锤线上。
为便于实验监控，提升硬管11、回流管4、储水池1四周的挡水板1-1、矿浆泵7的壳体、分离仓3和中继仓13均采用有机玻璃透明材料，矿浆泵7、储料仓5、分离仓3、骨料仓17和矿石传输系统16均安装在机架12上，中继仓13由支撑架1-2支撑安装于蓄水池1中。
监控系统流场流动特性的信息采集系统10由高速摄像机10-1、数据分析仪10-2、计算机10-3和数据线10-4组成，为实时监控矿石颗粒在输送系统中的流动特性，特别是提升硬管11上喇叭形吸入口14与射流发生器15之间区域矿石颗粒的流动特性，在中继仓13侧面、提升硬管11侧面、矿浆泵7侧面附近设置有多台高速摄像机10-1，同时对系统多部位的流动特性进行实时摄像。
模拟作业时，启动矿浆泵7，在矿浆泵7的抽吸作用下，提升硬管11下喇叭形吸入口14与射流发生器15之间因局部负压而形成水射流，淹没水射流对其周围流体的卷吸作用使得沉降于中继仓13底端的矿石颗粒产生振动，振动的矿石颗粒在射流水击与矿浆泵7抽吸的双重作用下被吸入提升硬管11内，经管道运输后被输送至储料仓5中。储料仓5内的矿浆在其自重的作用下经回流管4流入分离仓3内，分离仓3上设置有过滤板3-2，矿浆流经分离仓3上的过滤板3-2时，液态水向下经减速管2后流入储水池1中，而矿石颗粒则落入骨料仓17内，当骨料仓17内的矿石颗粒储存到达一定数量后，骨料仓17底端的卸料门17-2开启，矿石颗粒经矿石传输系统16后又落入中继仓13内，继续下一个工作循环。
当系统的工作过程平稳后，高速摄像机10-1开始工作，信息采集系统10对混合流体流经矿浆泵7、流体在提升硬管11内的输运情况以及中继仓13内的流场特征进行实时监控，以获取矿石水力输送系统流动特性参数，供实验人员研究分析，为扬矿管道水力输送系统的设计和分析提供基础数据。
Claims (4)
1.一种深海矿石水力输送系统模型实验装置，其特征在于：蓄水池（1）、减速管（2）、分离仓（3）、回流管（4）、储料仓（5）、出口压力计（6）、矿浆泵（7）、入口压力计（8）、电磁流量计（9）、信息采集系统（10）、提升硬管（11）、机架（12）、中继仓（13）、矿石传输系统（16）、骨料仓（17）；沉降于中继仓（13）底端的矿石颗粒在矿浆泵（7）的抽吸及射流水击双重作用下被吸入提升硬管（11）内，经管道运输后到达储料仓（5），储料仓（5）内的矿浆在其自重的作用下，经回流管（4）被输送至分离仓（3）内，矿浆经分离仓（3）后，液态水在其自重的作用下流入蓄水池（1），固态矿石颗粒则落入骨料仓（17）中，经矿石传输系统（16）后又落入中继仓（13）内，矿浆泵（7）持续工作，矿石颗粒水力输送进入下一个工作循环；当系统工作稳定时，信息采集系统（10）对中继仓（13）内、提升硬管（11）内和矿浆泵（7）内的流动情况进行实时监控，并将所采集的数据传输给计算机（10-3）与数据分析仪（10-2）以供实验人员分析。
2.根据权利要求1所述的一种深海矿石水力输送系统模型实验装置，其特征在于：所述蓄水池（1）四周的挡水板（1-1）、中继仓（13）、矿浆泵（7）壳体、提升硬管（11）均为有机玻璃透明材料。
3.根据权利要求1所述的一种深海矿石水力输送系统模型实验装置，其特征在于：所述提升硬管（11）下端直插于中继仓（13）底端，上端与储料仓（5）相连，其上安装有出口压力计（6）、矿浆泵（7）、入口压力计（8）和电磁流量计（9）。
4.根据权利要求1所述的一种深海矿石水力输送系统模型实验装置，其特征在于：分离仓（3）上设置有过滤板（3-2）、过滤板（3-2）上设置有比矿石颗粒粒径小的过滤孔（3-3）。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111322253A (zh) * | 2020-01-30 | 2020-06-23 | 浙江理工大学 | 深海采矿陆上浆料提升实验平台 |
| CN112326000A (zh) * | 2020-09-02 | 2021-02-05 | 武汉船用机械有限责任公司 | 用于深海矿物输送系统的试验装置 |
| CN112667954A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-16 | 浙江理工大学 | 一种在深海采矿设备断电时防结核堆积的设备及设计方法 |
| CN114112472A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-03-01 | 上海交通大学 | 一种固体颗粒垂直管道输送室内试验系统 |
| WO2023109342A1 (zh) * | 2021-12-13 | 2023-06-22 | 江苏科技大学 | 一种模拟深海环境的深海采矿混输提升试验系统 |
| CN117470569A (zh) * | 2023-10-31 | 2024-01-30 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种粗颗粒垂直提升管道闭环实验装置及其对比预测方法 |
-
2019
- 2019-04-02 CN CN201910261324.3A patent/CN110006625A/zh active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111322253A (zh) * | 2020-01-30 | 2020-06-23 | 浙江理工大学 | 深海采矿陆上浆料提升实验平台 |
| CN111322253B (zh) * | 2020-01-30 | 2021-11-05 | 浙江理工大学 | 深海采矿陆上浆料提升实验平台 |
| CN112326000A (zh) * | 2020-09-02 | 2021-02-05 | 武汉船用机械有限责任公司 | 用于深海矿物输送系统的试验装置 |
| CN112326000B (zh) * | 2020-09-02 | 2022-07-22 | 武汉船用机械有限责任公司 | 用于深海矿物输送系统的试验装置 |
| CN112667954A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-16 | 浙江理工大学 | 一种在深海采矿设备断电时防结核堆积的设备及设计方法 |
| CN112667954B (zh) * | 2020-12-23 | 2024-03-19 | 浙江理工大学 | 一种在深海采矿设备断电时防结核堆积的设备及设计方法 |
| CN114112472A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-03-01 | 上海交通大学 | 一种固体颗粒垂直管道输送室内试验系统 |
| CN114112472B (zh) * | 2021-12-03 | 2023-02-03 | 上海交通大学 | 一种固体颗粒垂直管道输送室内试验系统 |
| WO2023109342A1 (zh) * | 2021-12-13 | 2023-06-22 | 江苏科技大学 | 一种模拟深海环境的深海采矿混输提升试验系统 |
| CN117470569A (zh) * | 2023-10-31 | 2024-01-30 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种粗颗粒垂直提升管道闭环实验装置及其对比预测方法 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |