CN114876814B - 一种模块化的无轴驱动深海采矿混输泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模块化的无轴驱动深海采矿混输泵，所述混输泵为无轴的机泵一体化结构，并由多个相同的水力级模块首尾相接组成，每个所述水力级模块均设有润滑冷却循环结构，所述混输泵可进行智能调控。有益效果：该泵采用无轴技术将轴驱动转化为布置在泵内电机驱动，降低混输泵易堵塞的情况，并提高了颗粒的输送效率；通过对泵的模块化设计，使得各个水力级独立，便于在某一个单元级出现故障等问题时，方便维修与更换，以达到降低因为泵的故障导致的工作以及安全问题，从而提高生产效率，降低经济损失等；该无轴混输泵可根据不同水深工况改变扬程来提高工作效率。

Description

一种模块化的无轴驱动深海采矿混输泵
技术领域
本发明属于采矿混输泵技术领域，具体涉及一种模块化的无轴驱动深海采矿混输泵。
背景技术
现有的混输泵多级串联且工作工况单一无法适用于不同水深的工作环境，泵体中若有一级水力级出现问题会影响整体的颗粒输送导致工作的停止且在维修更换的过程中较为麻烦困难，同时现有泵体流道径向尺寸大、扩散严重无法高效输送颗粒，这也导致其流道复杂颗粒通过路经长容易出现混输泵堵塞的问题产生，使得在深海采矿中输送的效率降低，后续维修及安全成本过高，无法实现利益最大化。
可见在深海采集运输颗粒过程中，减少颗粒在混输泵输送过程中的堵塞，提高运输效率，同时可以根据不同水深的工况改变扬程从而提高混输泵的运用场合，并且可以通过及时的更换维护泵中个水力级，以提高混输泵的使用寿命，这对提高深海采矿的生产效率以及减低因为维护或工作中损坏导致的经济有着十分重要的作用。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于深海采矿中根据水深工况通过特定的调节机制进行适应改变工程扬程来提高工作效率的无轴混输泵，同时该泵采用无轴泵技术将轴驱动转化为布置在泵内电机驱动，降低混输泵易堵塞的情况，并提高了颗粒的输送效率，同时在通过对泵的模块化设计，使得各个水力级独立，便于在某一个单元级出现故障等问题时，可以方便维修与更换，以达到降低因为泵的故障导致的工作以及安全问题，从而提高生产效率，降低经济损失等。
为实现上述目的，本发明提供一种模块化的无轴驱动深海采矿混输泵，其特征在于，所述混输泵为无轴的机泵一体化结构，并由多个相同的水力级模块首尾相接组成，每个所述水力级模块均设有润滑冷却循环结构，所述混输泵可进行智能调控。
优选的，所述无轴的机泵一体化结构，采用布置在所述混输泵内电机驱动，且所述电机驱动与转子进行高度耦合，实现机泵一体，同时所述混输泵的所述转子、叶轮和轴承体三者合为一体。
优选的，所述水力级模块由径向的所述叶轮和空间导叶组合形成独立的整体，每个独立单元通过各自的电机系统进行独立控制，每个独立单元通过快速耦合的方式进行联接实现模块化。
优选的，所述润滑冷却循环结构包括设置在所述水力级模块进口外侧的上游轴承进口和出口处的下游导叶出口，所述上游轴承进口处设有所述轴承体和推力盘，所述下游导叶出口处设有过滤器，所述推力盘右部通过叶轮前泵腔的出口连通所述下游导叶出口。
优选的，所述智能调控包括扭矩平衡调节和全水深自适应调节；每个所述水力级模块电机转速以及方向均可调节，并保持每一所述水力级模块的扭矩总和达到平衡，且设定不同的电机转速，实现在不同水深情况下的自适应。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该泵采用无轴技术将轴驱动转化为布置在泵内电机驱动，降低混输泵易堵塞的情况，并提高了颗粒的输送效率。
2、通过对泵的模块化设计，使得各个水力级独立，便于在某一个单元级出现故障等问题时，方便维修与更换，以达到降低因为泵的故障导致的工作以及安全问题，从而提高生产效率，降低经济损失等。
3、该无轴混输泵可根据不同水深工况改变扬程来提高工作效率。
附图说明
图1为传统混输泵结构示意图；
图2为本发明的剖视结构示意图；
图3为本发明的局部剖视结构示意图；
图4为本发明的润滑冷却循环结构示意图。
图中：1、混输泵；2、水力级模块；3、电机驱动；4、转子；5、叶轮；6、轴承体；7、空间导叶；8、上游轴承进口；9、下游导叶出口；10、推力盘；11、过滤器；12、叶轮前泵腔。
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做出创造性劳动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。
请参阅图2-4，本发明提供一种模块化的无轴驱动深海采矿混输泵，所述混输泵1为无轴的机泵一体化结构，并由多个相同的水力级模块2首尾相接组成，每个所述水力级模块2均设有润滑冷却循环结构，所述混输泵1可进行智能调控。
请参阅图1-3，所述无轴的机泵一体化结构，采用布置在所述混输泵1内电机驱动3，且所述电机驱动3与转子4进行高度耦合，实现机泵一体，同时所述混输泵1的所述转子4、叶轮5和轴承体6三者合为一体；在本实施例中，通过将原本传统的轴驱动(参照附图1)转化为布置在泵内电机驱动3，并且将电机驱动3及泵的转子4进行高度耦合，取消了在现有泵体中原本存在着传统的二者耦联结构从而实现机泵一体；同时将混输泵1的叶轮5、转子4和轴承体6三者合为一体，使得原本长度较长且处于轴体直径处的轴承现处于叶轮5外径处，从而消除传统泵轴结构，减低颗粒堵塞现象以及增大流道提高颗粒的输送效率。
请参阅图2-3，所述水力级模块2由径向的所述叶轮5和空间导叶7组合形成独立的整体，每个独立单元通过各自的电机系统进行独立控制，每个独立单元通过快速耦合的方式进行联接实现模块化；在本实施例中，对于混输泵1的每个水力级模块化设计，使得每个径向叶轮5和空间导叶7的组合形成独立的整体，且各个独立单元产生故障时不会相互影响可以通过各自的电机系统进行独立控制，并且每个独立单元可以通过快速耦合的方式进行联接实现模块化，使得混输泵1可以根据不同的水深进行相应个数水力级的搭配，同时以便在某个单元在水下工作时出现故障问题时，能够通过水下机器人ROV或AUV在不通过吊起整个管线的情况下实现对问题水力级模块2的快速更换及维护。
请参阅图4，所述润滑冷却循环结构包括设置在所述水力级模块2进口外侧的上游轴承进口8和出口处的下游导叶出口9，所述上游轴承进口8处设有所述轴承体6和推力盘10，所述下游导叶出口9处设有过滤器11，所述推力盘10右部通过叶轮前泵腔12的出口连通所述下游导叶出口9；在本实施例中，通过在每个水力级模块2的下游导叶出口9附近，将输送液经过滤器11过滤引出，使其返回该级叶轮进口外侧上游轴承进口8的轴承体6和推力盘10位置，在通过压力差形成润滑冷却回路，以便混输泵1能够在水下工作中实现轴承体6的润滑和电机驱动3工作的冷却，从而提高轴承体6以及电机的使用寿命。
请参阅图2-3，所述智能调控包括扭矩平衡调节和全水深自适应调节；每个所述水力级模块2电机转速以及方向均可调节，并保持每一所述水力级模块2的扭矩总和达到平衡，且设定不同的电机转速，实现在不同水深情况下的自适应；在本实施例中，由于模块化的设计，各个水力级的驱动电机相互独立，互不干涉，因此通过特定的调节机制，可以实现在每一单元的水力级电机转速以及方向的不同，通过实现电机转速以及方向的不同设定，使得每一水力级的扭矩总和达到平衡，减少因为扭矩原因导致的泵体的故障同时保证混输泵1在水下工作的稳定性，同时可以根据不同水深情况，设定不同的电机转速，实现在不同水深情况下的自适应，提高混输泵1的工作效益。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种模块化的无轴驱动深海采矿混输泵，其特征在于，所述混输泵（1）为无轴的机泵一体化结构，并由多个相同的水力级模块（2）首尾相接组成，每个所述水力级模块（2）均设有润滑冷却循环结构，所述混输泵（1）可进行智能调控；所述无轴的机泵一体化结构，采用布置在所述混输泵（1）内电机驱动（3），且所述电机驱动（3）与转子（4）进行高度耦合，实现机泵一体，同时所述混输泵（1）的所述转子（4）、叶轮（5）和轴承体（6）三者合为一体；所述润滑冷却循环结构包括设置在所述水力级模块（2）进口外侧的上游轴承进口（8）和出口处的下游导叶出口（9），所述上游轴承进口（8）处设有所述轴承体（6）和推力盘（10），所述下游导叶出口（9）处设有过滤器（11），所述推力盘（10）右部通过叶轮前泵腔（12）的出口连通所述下游导叶出口（9）；通过在每个所述水力级模块（2）的所述下游导叶出口（9）附近，将输送液经所述过滤器（11）过滤引出，使其返回该级叶轮进口外侧所述上游轴承进口（8）的所述轴承体（6）和所述推力盘（10）位置，通过压力差形成润滑冷却回路。
2.根据权利要求1所述的一种模块化的无轴驱动深海采矿混输泵，其特征在于，所述水力级模块（2）由径向的所述叶轮（5）和空间导叶（7）组合形成独立的整体，每个独立单元通过各自的电机系统进行独立控制，每个独立单元通过快速耦合的方式进行联接实现模块化。
3.根据权利要求1所述的一种模块化的无轴驱动深海采矿混输泵，其特征在于，所述智能调控包括扭矩平衡调节和全水深自适应调节；每个所述水力级模块（2）电机转速以及方向均可调节，并保持每一所述水力级模块（2）的扭矩总和达到平衡，且设定不同的电机转速，实现在不同水深情况下的自适应。
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