CN210981750U - 一种模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种深海采矿实验设备。技术方案是：一种模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置，其特征在于：该实验装置包括直立且通过第一管道相互连通的水罐与水箱，水箱的出口通过第二管道连通搅拌机；搅拌机的出口通过第六管道连通废水收集箱的同时，又通过第四管道连通实验离心泵的进口；实验离心泵的出口通过第五管道连通固液分离机输入口；固液分离机的液态出口正对着水箱进口，固液分离机的固态出口对准着竖直布置的颗粒箱；颗粒箱的出口连通竖直布置的第三管道以输出颗粒，并且通过三通阀旁通第二管道；所述实验离心泵由第一电机驱动。该实验装置可以模拟出海水的不同波动状况对管道及实验离心泵性能的影响。

Description

一种模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种深海采矿实验设备，具体为模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置。

背景技术

自上世纪60年代以来，世界大国越来越重视深海资源的勘探和开发。因此，对深海采矿水力提升系统的研究就变得十分有意义。采矿系统处于海洋环境中，其中扬矿管在自重、泵组和中继仓等重力的作用下，会承受很大的轴向载荷，同时会受到波浪、海流和采矿船的拖航等动载荷的作用，加剧了扬矿管的轴向负荷。扬矿管所受到的影响，会进一步对采矿系统中的提升泵的性能及提升效率产生影响。因此，研究海水波动对管道的影响，对提升深海采矿水力提升系统的工作效率具有重要作用。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术的不足，提出一种模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置；该实验装置可以模拟出海水的不同波动状况对管道及实验离心泵性能的影响。

本实用新型提供的技术方案是：一种模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置，其特征在于：该实验装置包括直立且通过第一管道相互连通的水罐与水箱，水箱的出口通过第二管道连通搅拌机；搅拌机的出口通过第六管道连通废水收集箱的同时，又通过第四管道连通实验离心泵的进口；实验离心泵的出口通过第五管道连通固液分离机输入口；固液分离机的液态出口正对着水箱进口，固液分离机的固态出口对准着竖直布置的颗粒箱；颗粒箱的出口连通竖直布置的第三管道以输出颗粒，并且通过三通阀旁通第二管道；所述实验离心泵由第一电机驱动；

以上所有部件均固定在机架上；

此外，激振器通过弹簧安装在机架上，激振器又通过力学传感器作用于第五管道竖直段的外管壁，以模拟海水中扬矿硬管受到的波动影响；

实验离心泵的进出口部位分别设置进口压力传感器和出口压力传感器，以通过测得的压力计算出实验离心泵的性能曲线。

所述水箱进口安装着滤网。

所述第四管道与第六管道上分别安装着开关阀。

所述第一电机的电机轴轴线竖直布置。

所述第五管道上装有电磁流量计。

本实用新型的工作原理是：在水罐中注满水，同时在颗粒箱中放入颗粒，水通过第一管道进入水箱中，颗粒通过第三管道进入第二管道，与水一同进入搅拌机中。混合液通过第四管道进入实验泵中。泵的进出口均设有压力传感器，通过测得的压力来计算泵的性能曲线。在第五管道上设有激振器和电磁流量计，以此来模拟海水波动对管道的撞击。混合液通过第五管道进入固液分离机，其中水通过滤网进入水箱中，颗粒通过挤压螺杆进入颗粒箱中。固液两相得以分离。

本实用新型的有益效果是：本实用新型可以在实验室中直接研究深海采矿海水波动对管道的影响以及对实验离心泵性能的影响，还可以进行实验颗粒与水的分离与回收，从而节省大量人力物力，并且显著提高了研究工作效率。

附图说明

图1是本实用新型的系统布置结构示意图。

图中有：1.第一电机；2.联轴器；3.实验离心泵；4.第一支架；5.进口压力传感器；6.出口压力传感器；7.第四管道；8.第二支架；9.开关阀；10.开关阀；11. 第六管道；12.废水收集箱；13.第三支架；14.开关阀；15.水罐；16.第一管道； 17.第二电机；18.开关阀；19.水箱；20.固液分离机；21.滤网；22.挤压螺杆；23. 颗粒箱；24.三通阀；25.第三管道；26.第二管道；27.搅拌机；28.第三电机；29. 第五管道；30.电磁流量计；31.弹簧；32.激振器；33.力学传感器。

具体实施方式

以下结合附图所述的实施例作进一步的说明。

图1所示的模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置中，实验离心泵3 和第一电机2通过第一支架4固定，第一电机通过联轴器2连接实验离心泵的转轴。进口压力传感器5和出口压力传感器6分别安装在实验离心泵的进出口管道处。激振器32与弹簧31相连，通过力学传感器33作用在第五管道29。电磁流量计30也安装在第五管道29上，以测定混合液的流量。固液分离机20由第二电机17驱动，搅拌机27由第三电机28驱动，它们都通过第二支架8固定。水罐通过第三支架13固定。所述机架包括第一支架、第二支架、第三支架。

实验开始后，打开第一管道上的开关阀18，水罐15中的水进入水箱19中，之后进入第二管道26。通过调节三通阀24，颗粒由第三管道25进入第二管道与水混合。之后混合液会进入搅拌机27中进行充分混合。这时关闭开关阀10，打开开关阀9，混合液会流入第四管道7中；之后混合液会进入到实验离心泵3 中，通过实验离心泵3进入第五管道29中。进口压力传感器5和出口压力传感器6会记录实验离心泵3进出口管道压力的变化。我们还可以调节激振器32的频率，通过力学传感器33作用在管道上，使管道产生轻微的振动；以此来模拟海水的波动频率，进而模拟不同工况下海水对管道的冲击。电磁流量计30会记录第五管道29中的流量。之后混合液会进入到固液分离机20中，水会在重力的作用下通过滤网21进入水箱中，颗粒会在固液分离机中的挤压螺杆22作用下进入颗粒箱23中。以此循环直至实验结束。

实验结束后，可以通过调节三通阀24，使颗粒通过第三管道25底部排出。水通过水箱19进入第二管道26后会进入搅拌机27中，会将搅拌机中残留的颗粒带出，并且对搅拌机进行清洗。这时关闭开关阀9，打开开关阀10，水会和残留的颗粒进入第六管道11，最后会进入废水收集箱12排出。最后打开开关阀 14，水罐中的水可以通过水管底部的管道流出并进行回收。

Claims (5)

1.一种模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置，其特征在于：该实验装置包括直立且通过第一管道(16)相互连通的水罐(15)与水箱(19)，水箱的出口通过第二管道(26)连通搅拌机(27)；搅拌机的出口通过第六管道(11)连通废水收集箱(12)的同时，又通过第四管道(7)连通实验离心泵(3)的进口；实验离心泵的出口通过第五管道(29)连通固液分离机(20)输入口；固液分离机的液态出口正对着水箱进口，固液分离机的固态出口对准着竖直布置的颗粒箱(23)；颗粒箱的出口连通竖直布置的第三管道以输出颗粒，并且通过三通阀(24)旁通第二管道(26)；所述实验离心泵(3)由第一电机驱动；

以上所有部件均固定在机架上；

此外，激振器(32)通过弹簧(31)安装在机架上，激振器又通过力学传感器(33)作用于第五管道竖直段的外管壁，以模拟海水中扬矿硬管受到的波动影响；

实验离心泵的进出口部位分别设置进口压力传感器(5)和出口压力传感器(6)，以通过测得的压力计算出实验离心泵(3)的性能曲线。

2.根据权利要求1所述的模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置，其特征在于：所述水箱进口安装着滤网(21)。

3.根据权利要求2所述的模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置，其特征在于：所述第四管道与第六管道上分别安装着开关阀。

4.根据权利要求3所述的模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置，其特征在于：所述第一电机的电机轴轴线竖直布置。

5.根据权利要求4所述的模拟深海采矿海水波动对管道影响的实验装置，其特征在于：所述第五管道上装有电磁流量计(30)。

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