CN220910518U - 一种采矿管道通断机构以及海底采矿管道 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种采矿管道通断机构以及海底采矿管道，用于连接近底管道和扬矿管道，其中，采矿管道通断机构包括：固定支撑件，固定支撑件用于固定连接在扬矿管道上；转动支撑件，转动支撑件转动设置在固定支撑件上，转动支撑件用于连接近底管道；驱动组件，驱动组件的一端铰接在固定支撑件上，另一端铰接在转动支撑件上；转动支撑件通过驱动组件的驱动而转动，以使近底管道对接或脱离扬矿管道。本申请解决了现有技术中的上游的提升电泵在断电后导致矿浆反流，易被管道中反流的矿浆压坏下游采矿设备或造成堵塞的问题。

Description

一种采矿管道通断机构以及海底采矿管道

技术领域

本申请涉及海底采矿技术领域，尤其涉及的是一种采矿管道通断机构。

背景技术

海底采矿系统基本由海底采矿车、泵送提升系统组成，海底采矿车采集的海底矿石，通过泵送提升系统的提升电泵将矿石从海底提升到水面采矿船上。

但现有泵送提升系统的提升电泵需要通电才能工作，如果出现断电的情况下，提升电泵就停止工作，此时泵送提升系统管道内的矿浆失去提升力，矿浆在重力作用下矿浆反流，导致将下游设备(例如下游泵、采矿机器人等)压坏或堵塞的情况出现。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种采矿管道通断机构，解决了现有技术中下游设备在断电后易被管道中的矿浆压坏或堵塞的问题。

一方面，本申请提供一种采矿管道通断机构，用于连接近底管道和扬矿管道，其中，采矿管道通断机构包括：

固定支撑件，固定支撑件用于固定连接在扬矿管道上；

转动支撑件，转动支撑件转动设置在固定支撑件上，转动支撑件用于连接近底管道；

驱动组件，驱动组件的一端铰接在固定支撑件上，另一端铰接在转动支撑件上；

转动支撑件通过驱动组件的驱动而转动，以使近底管道对接或脱离扬矿管道。

可选地，固定支撑件包括：外延架，外延架上设置有对接上接头，对接上接头用于与扬矿管道连接；

固定轴，固定轴固定连接在外延架上，并位于对接上接头的外侧；

转动支撑件套设在固定轴上，并绕固定轴转动。

可选地，转动支撑件包括：旋转管，旋转管套设在固定轴上；

旋转架，旋转架固定连接旋转管，旋转架上设置有对接下接头，对接下接头位于旋转管的外侧；

对接下接头连接近底管道，并通过驱动组件的驱动而与对接上接头相连接或相分离。

可选地，转动支撑件还包括：对接封堵头，对接封堵头固定设置在旋转架上，并与对接下接头绕旋转管的旋转中心呈圆周分布；

转动支撑件通过驱动组件的驱动而具有第一状态和第二状态；

在第一状态下，对接下接头与对接上接头相连接，以使近底管道和扬矿管道相连通；

在第二状态下，对接封堵头与对接上接头相连接，以使扬矿管道朝下的一端封闭。

可选地，固定支撑件还包括：驱动固定架，驱动固定架固定连接在固定轴上，并与外延架之间偏离预设角度；

驱动组件铰接在驱动固定架上。

可选地，驱动组件包括液压缸，液压缸的尾部通过铰接座连接在驱动固定架上；

液压缸的活塞杆通过铰接座连接在旋转架上；

液压缸通过活塞杆推动旋转架绕固定轴旋转。

可选地，液压缸的尾部、液压缸的活塞杆分别与铰接座的连接位之间设置有弹性垫。

可选地，旋转管内卡嵌有轴承，固定轴通过轴承与旋转管转动连接。

另一方面，本申请提出一种海底采矿管道，其中包括：近底管道，近底管道用于连接海底采矿机器人；

扬矿管道，扬矿管道用于连接海面矿船；

以及上所述的采矿管道通断机构；

可选地，近底管道为柔性管，扬矿管道为钢管。

有益效果：本申请中的一种采矿管道通断机构，通过在扬矿管道上设置固定支撑件，并在固定支撑件上转动设置转动支撑件，在驱动组件的驱动下，使转动支撑件可以绕固定支撑件旋转一预设角度，从而使位于转动支撑件上的近底管道可以进行活动，从而可以使近底管道对接或脱离扬矿管道。当上游的提升电泵断电或出现故障停止工作的情况下，驱动组件推动转动支撑件进行转动，从而将近底管道推开一定角度，与固定设置的扬矿管道脱离，扬矿管道中的矿物就不会通过近底管道而对下游设备进行挤压，从而实现对下游设备的有效保护，解决了断电后的下游设备易被管道中的矿浆压坏或堵塞的问题。

附图说明

图1为本申请实施例的一种采矿管道通断机构的结构示意图。

图2为本申请实施例的一种采矿管道通断机构的第一状态下的结构示意图。

图3为本申请实施例的一种采矿管道通断机构的第二状态下的结构示意图。

图中各标号：100、近底管道；110、扬矿管道；200、固定支撑件；210、外延架；211、对接上接头；220、固定轴；300、转动支撑件；310、旋转管；320、旋转架；321、对接下接头；322、对接封堵头；400、驱动组件；410、驱动固定架；420、液压缸；421、铰接座。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

实施例一

在海底采矿过程中，近底管道100为与海底采矿机(例如采矿机器人)所连接的管道，通常采用软管，近底管道100直接与采矿机(下游设备)进行连通，通过提升电泵将矿浆输送到软管，再输送到扬矿管道110，最后被抽到海面采矿船上。扬矿管道110通常采用刚性管，例如钢管，延伸到海面，其可以将泵起的矿浆稳定输送到采矿船上。由于海底采矿需要深海作业，因此扬矿管道110的延伸长度很长，在泵送矿浆的过程中，也会堆积大量矿浆。

如图1、图2所示，本申请提供一种采矿管道通断机构，用于连接近底管道100和扬矿管道110。为方便结构描述，本机构在海中使用时，以海底所在方向为下，海面所在方向为上，本机构的各部件均以此方向作为参考方向进行结构描述。其中采矿管道通断机构主要包括：固定支撑件200、转动支撑件300以及驱动组件400。固定支撑件200用于固定连接在扬矿管道110的下端，转动支撑件300转动设置在固定支撑件200上，转动支撑件300用于连接近底管道100，转动支撑件300的转动轴线偏离于扬矿管道110的中轴线设置。驱动组件400的一端铰接在固定支撑件200上，另一端铰接在转动支撑件300上，转动支撑件300通过驱动组件400的驱动而转动，以使近底管道100对接或脱离扬矿管道110；驱动组件400采用两端铰接的形式，可以在推动转动支撑件300进行转动的过程中，使驱动组件400本身可以进行角度的摆动，从而避免驱动组件400本身在伸缩过程中与转动支撑件300的推动所产生的干涉问题。实现对转动支撑件300的平稳推动。

本实施例中的采矿管道通断机构通过在扬矿管道110上设置固定支撑件200，使刚性固定的扬矿管道110可以很稳定的固定住该固定支撑件200，并在固定支撑件200上转动设置转动支撑件300，在驱动组件400的驱动下，使转动支撑件300可以绕固定支撑件200旋转一预设角度，从而使位于转动支撑件300上的近底管道100可以进行活动，以实现近底管道100对接或脱离扬矿管道110。当提升电泵断电或出现故障停止工作的情况下，驱动组件400推动转动支撑件300进行转动，从而将近底管道100推开一定角度，与固定设置的扬矿管道110脱离，扬矿管道110中的矿物就不会通过近底管道100而对下游设备(例如采矿机器人)进行挤压，从而实现对下游设备的有效保护，解决了断电后的下游设备易被管道中的矿浆压坏的问题。而当提升电泵可以正常工作时，通过驱动组件400带动转动支撑件300回位，从而使近底管道100重新与扬矿管道110进行对接，实现正常泵送矿浆。

进一步，如图1、图2所示，本实施例中的固定支撑件200具体包括：外延架210以及固定轴220。外延架210上设置有对接上接头211，对接上接头211用于与扬矿管道110连接；对接上接头211沿上下方向设置，外延架210设置在对接上接头211的径向的一侧(外侧)。固定轴220固定连接在外延架210上，固定轴220沿上下方向延伸设置，从而使固定轴220位于对接上接头211的外侧；为使连接更稳定，外延架210可以采用三角架结构，三角架的两侧边固定在对接上接头211的连接法兰上，三角架的顶角侧固定在固定轴220的连接法兰上，连接轴的直径小于对接上接头211的外径。从而当对接上接头211与扬矿管道110进行固定连接后，通过连接上接头可以对三角架进行稳定支撑，进而对固定轴220进行稳定支撑。转动支撑件300套设在固定轴220上，并绕固定轴220转动。转动支撑件300位于外延架210的下方，并可以进行转动，通过固定轴220可以与转动支撑件300进行转动配合，使转动支撑件300可以绕固定轴220进行稳定转动。

进一步，如图1、图2所示，本实施例中的转动支撑件300具体包括：旋转管310以及旋转架320。旋转管310套设在固定轴220上，从而可以绕固定轴220进行旋转。旋转架320可以采用三角架形式，这样的结构具有稳定的结构强度。旋转架320固定连接旋转管310，并与旋转管310一起转动，旋转架320上设置有对接下接头321，对接下接头321位于旋转管310的外侧，对接下接头321连接近底管道100，并通过驱动组件400的驱动而与对接上接头211相连接或相分离。对接下接头321沿上下方向延伸预定长度，对接下接头321距离固定轴220的中轴的长度与对接上接头211距离固定轴220的中轴的长度相等。通过旋转架320的旋转，从而可以使对接下接头321与对接上接头211进行精准对接。

进一步，如图1、图2、图3所示，转动支撑件300还包括对接封堵头322，对接封堵头322固定设置在旋转架320上，并与对接下接头321绕旋转管310的旋转中心呈圆周分布。对接封堵头322的外形可以与对接下接头321的外形结构相同，而对接下接头321的内部有通道，但对接封堵头322的内部为封闭，这样在转动过程中，可以实现对扬矿管道110的封堵。转动支撑件300通过驱动组件400的驱动而具有第一状态(如图1、图2所示)和第二状态(如图3所示)；在第一状态下，对接下接头321与对接上接头211相连接，以使近底管道100和扬矿管道110相连通；如图3所示，在第二状态下，对接封堵头322与对接上接头211相连接，以使扬矿管道110朝下的一端封闭。

提升电泵断电或出现故障停止工作的情况下，通过转动支撑件300的旋转，使对接下接头321脱离对接上接头211的同时，对接封堵头322移动到对接上接头211的下方，从而实现对对接上接头211的封堵。当提升电泵进行工作时，通过转动支撑件300的旋转，使对接封堵头322脱离对接上接头211的同时，对接下接头321移动并回位到对接上接头211的下方，从而实现与对接上接头211的重新连通。采用对接封堵头322，可以避免与近底管道100断开后的扬矿管道110内部的矿浆排入到海底而需要重新抽取的问题。

进一步，如图1、图2所示，本实施例中的固定支撑件200还包括驱动固定架410，驱动固定架410固定连接在固定轴220上，并与外延架210之间偏离预设角度，驱动组件400铰接在驱动固定架410上。驱动固定架410与外延架210的偏离的角度可以在15度到45度之间，采用这样偏移角度的情况下，使驱动组件400安装到驱动固定架410后，与转动支撑件300之间形成一个比较合理的推动角度，使对转动支撑件300的推动更加省力，更加有利于转动支撑件300的推动。

进一步，如图1、图2所示，本实施例中的驱动组件400包括液压缸420，液压缸420的尾部通过铰接座421连接在驱动固定架410上，从而使液压缸420与驱动固定架410实现铰接。液压缸420的活塞杆通过铰接座连接在旋转架320上，实现液压缸420的另一端的铰接。液压缸420通过活塞杆推动旋转架320绕固定轴220旋转。采用液压缸420的形式，可以提供很大的推力，而且推力平稳，适合海底采矿的管道对接，在液压缸420的活塞杆在推动过程中，会产生长度的变化，而为使长度变化转变为角度的变化，则使液压缸420的两端均铰接，且能在转动平面内进行铰接转动，从而避免会产生结构运动干涉的问题。

另外的一种方案中，液压缸420采用弹簧液压缸420，弹簧液压缸420(复位液压缸420)具有自回位功能，当正常供电时，弹簧液压缸420处于收缩状态(工作状态下，内部弹簧被压收)，如果断电，弹簧液压缸420停止供油，其在内部的弹簧作用下推动活塞杆移动，进而推动旋转架320转动，从而实现断电后将对接下接头321推开。

进一步，在另外的方案中，液压缸420的尾部、液压缸420的活塞杆分别与铰接座421的连接位之间设置有弹性垫(图示中未画出)，弹性垫可以承载很大的推力后而产生弹性变形，设置弹性垫可以避免液压缸420与铰接座之间产生刚性摩擦而产生磨损，同时在很大的推力下所产生的弹性变形可以产生让位，使液压缸420对旋转架320的推动更加顺畅。

进一步，本实施例中的旋转管310内卡嵌有轴承(图示中未画出)，固定轴220通过轴承与旋转管310转动连接，轴承连接形式使旋转管310的转动更加灵活，磨损更小，提高结构的使用寿命。

实施例二

本实施例提出一种海底采矿管道，其中包括：近底管道、扬矿管道以及如实施例一中的采矿管道通断机构。近底管道用于连接海底采矿机器人，扬矿管道用于连接海面矿船。通过采矿管道通断机构来控制近底管道与扬矿管道的对接或断开。

进一步，近底管道为柔性管，近底管道采用软管，方便在海底跟随采矿车进行移动。扬矿管道为钢管，方便与采矿船进行安装，实现矿浆的稳定输送。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种采矿管道通断机构，用于连接近底管道和扬矿管道，其特征在于，所述采矿管道通断机构包括：

固定支撑件，所述固定支撑件用于固定连接在所述扬矿管道上；

转动支撑件，所述转动支撑件转动设置在所述固定支撑件上，所述转动支撑件用于连接所述近底管道；

驱动组件，所述驱动组件的一端铰接在所述固定支撑件上，另一端铰接在所述转动支撑件上；

所述转动支撑件通过所述驱动组件的驱动而转动，以使所述近底管道对接或脱离所述扬矿管道。

2.根据权利要求1所述的采矿管道通断机构，其特征在于，所述固定支撑件包括：外延架，所述外延架上设置有对接上接头，所述对接上接头用于与所述扬矿管道连接；

固定轴，所述固定轴固定连接在所述外延架上，并位于所述对接上接头的外侧；

所述转动支撑件套设在所述固定轴上，并绕所述固定轴转动。

3.根据权利要求2所述的采矿管道通断机构，其特征在于，所述转动支撑件包括：旋转管，所述旋转管套设在所述固定轴上；

旋转架，所述旋转架固定连接所述旋转管，所述旋转架上设置有对接下接头，所述对接下接头位于所述旋转管的外侧；

所述对接下接头连接所述近底管道，并通过所述驱动组件的驱动而与所述对接上接头相连接或相分离。

4.根据权利要求3所述的采矿管道通断机构，其特征在于，所述转动支撑件还包括：对接封堵头，所述对接封堵头固定设置在所述旋转架上，并与所述对接下接头绕所述旋转管的旋转中心呈圆周分布；

所述转动支撑件通过所述驱动组件的驱动而具有第一状态和第二状态；

在第一状态下，所述对接下接头与所述对接上接头相连接，以使所述近底管道和所述扬矿管道相连通；

在第二状态下，所述对接封堵头与所述对接上接头相连接，以使所述扬矿管道朝下的一端封闭。

5.根据权利要求3所述的采矿管道通断机构，其特征在于，所述固定支撑件还包括：驱动固定架，所述驱动固定架固定连接在所述固定轴上，并与所述外延架之间偏离预设角度；

所述驱动组件铰接在所述驱动固定架上。

6.根据权利要求5所述的采矿管道通断机构，其特征在于，所述驱动组件包括液压缸，所述液压缸的尾部通过铰接座连接在所述驱动固定架上；

所述液压缸的活塞杆通过铰接座连接在所述旋转架上；

所述液压缸通过所述活塞杆推动所述旋转架绕所述固定轴旋转。

7.根据权利要求6所述的采矿管道通断机构，其特征在于，所述液压缸的尾部、所述液压缸的活塞杆分别与所述铰接座的连接位之间设置有弹性垫。

8.根据权利要求3所述的采矿管道通断机构，其特征在于，所述旋转管内卡嵌有轴承，所述固定轴通过所述轴承与所述旋转管转动连接。

9.一种海底采矿管道，其特征在于，包括：近底管道，所述近底管道用于连接海底采矿机器人；

扬矿管道，所述扬矿管道用于连接海面矿船；

以及如权利要求1-8任一所述的采矿管道通断机构。

10.根据权利要求9所述的海底采矿管道，其特征在于，所述近底管道为柔性管，所述扬矿管道为钢管。