一种自循环深海矿产水力提升系统

1.本实用新型涉及深海采矿技术领域，具体而言是一种自循环深海矿产水力提升系统。


背景技术：

2.随着陆地资源的逐年消耗，海洋中蕴含的多种矿产资源逐渐成为各个国家重点关注的焦点。如今的深海矿产输送方式中，水力管道提升式混输系统被认为最具应用前景，并且通过了国内外各组织多次海试验证。然而传统的水力提升混输泵管系统采取的方式往往是在水下将海水与矿物一起抽取上来，然后将矿物留下，海水则直接就地排放。海水经过与矿粒的混合将不再保持原来的清澈状态，更趋向于一种浑浊的混合液体，直接排放会对海洋生态环境产生一定的污染，并且这种污染的结果可能是长期的、未知的。此外，海下载荷复杂多变，立管的振动问题也影响着作业的安全性与可靠性，如何减少作业过程中的振动问题也是一个受到关注的焦点。另外，现有的中继站均设置有一个矿粒储存仓，工作效率低下。


技术实现要素：

3.根据上述技术问题，而提供一种自循环深海矿产水力提升系统。
4.本实用新型采用的技术手段如下：
5.一种自循环深海矿产水力提升系统，包括设置在水面支持系统上的固液分离装置，且固液分离装置通过提升硬管与位于海中的中继站的出料口连接，且提升硬管内安装有混输泵，固液分离装置的液体出口通过循环水泵与软管的一端连接，软管的另一端由上至下螺旋式缠绕在提升硬管外后与中继站的入水口连接。
6.优选地，中继站包括一个矿粒储存仓，矿粒储存仓的进/出口通过矿粒输水管与海水矿粒混输管道的进/出料口连接，中继站的出料口为海水矿粒混输管道的一端，中继站的入水口为海水矿粒混输管道的另一端。
7.或中继站包括至少两个矿粒储存仓，且每个矿粒储存仓的进/出口通过均通过矿粒输水管与海水矿粒混输管道的进/出料口连接，中继站的出料口为海水矿粒混输管道的一端，中继站的入水口为海水矿粒混输管道的另一端。
8.优选地，矿粒存储仓内设置有矿粒破碎搅拌装置。
9.优选地，矿粒输水管内具有开闭矿粒输水管的矿粒输送开关。
10.较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
11.1、采用软管将固液分离装置分离出来的海水重新导入中继站中重复利用，不再将用过的海水直接排向海中，避免了环境的污染。
12.2、采用软管螺旋式缠绕在硬管外，能够有效的降低提升硬管的振动。
13.3、采用多个矿粒储存仓，能够实现矿粒储存仓交替工作或同时工作，增加了工作效率。
14.基于上述理由本实用新型可在深海采矿等领域广泛推广。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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。
16.图1为本实用新型实施例1和2中一种自循环深海矿产水力提升系统示意图。
17.图2为本实用新型实施例1中中继站示意图。
18.图3为本实用新型实施例2中中继站示意图。
19.图中：1、中继站；2、提升硬管；3、混输泵；4、固液分离装置；5、循环水泵；6、软管；7、水面支持系统；8/8a/8b、矿粒储存仓；9/9a/9b、矿粒输水管；10、海水矿粒混输管道；11/11a/11b、矿粒破碎搅拌装置；12/12a/12b、矿粒输送开关。
具体实施方式
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
21.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
22.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
23.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因
此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
25.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
26.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
27.实施例1
28.如图1～2所示，一种自循环深海矿产水力提升系统，包括设置在水面支持系统7上的固液分离装置4，且固液分离装置4通过提升硬管2与位于海中的中继站1的出料口连接，且提升硬管2内安装有混输泵3，固液分离装置4的液体出口通过循环水泵5与软管6的一端连接，软管6的另一端由上至下螺旋式缠绕在提升硬管2外后与中继站1的入水口连接。
29.中继站1包括一个矿粒储存仓8，矿粒储存仓8的进/出口通过矿粒输水管9与海水矿粒混输管道10的进/出料口连接，中继站1的出料口为海水矿粒混输管道10的一端，中继站1的入水口为海水矿粒混输管道10的另一端，即提升硬管2的底端与海水矿粒混输管道10的一端连接，软管6的一端与海水矿粒混输管道10的另一端连接。
30.矿粒存储仓8的进/出口处设置有矿粒破碎搅拌装置11。
31.矿粒输水管9内具有开闭矿粒输水管9的矿粒输送开关12。
32.开始工作前，矿粒输送开关12打开，矿粒储存仓8进入海水，海水经过矿粒储存仓8、矿粒输水管9、海水矿粒混输管道10、提升硬管2、混输泵3、固液分离装置4、循环水泵5、软管6、海水矿粒混输管道10、矿粒输送水管9、矿粒储存仓8完成循环，使整个系统得到所需海水。之后关闭矿粒输送开关12，向矿粒储存仓8内输送矿物，矿物密度达到设定数值时，不在向矿粒储存仓8内输送矿物。
33.工作时，矿物在矿粒破碎搅拌装置11下破碎，达到预设粒度后，打开矿粒输送开关12，矿物在海水的带动下由混输泵和提升硬管2的作用下提升至固液分离装置4进行分离，得到矿物，分离出来的海水由循环水泵5和软管6重新返回至中继站1内重新利用，完成工作循环。
34.在破碎搅拌装置11的作用下，大体积矿粒会被破碎后在进入海水矿粒混输管道10，保证混输作业过程中管道不会发生堵塞情况，此外该装置叶轮的运转速度还能将矿粒转运速度控制在合理范围内，易于作业进程的控制。
35.实施例2
36.如图1和3所示，一种自循环深海矿产水力提升系统，本实施例与实施例1的不同之处在于：中继站包括至少两个矿粒储存仓8，分别为矿粒储存仓8a和矿粒存储仓8b，且矿粒
储存仓8a和矿粒存储仓8b的进/出口分别通过均通过矿粒输水管9a和矿粒输水管9b与海水矿粒混输管道10的两个进/出料口连接，中继站1的出料口为海水矿粒混输管道10的一端，中继站1的入水口为海水矿粒混输管道10的另一端。矿粒存储仓8a和矿粒存储仓8b的进/出口处分别设置有矿粒破碎搅拌装置11a和矿粒破碎搅拌装置11b。矿粒输水管9a和矿粒输水管9b内均具有开闭矿粒输水管9a和矿粒输水管9b的矿粒输送开关12a和矿粒输送开关12b。
37.当矿粒储存仓8a内的矿物密度达到一定数值后，不再向矿粒储存仓8a输送矿物，矿粒破碎搅拌装置11a开始运转，同时矿粒输送开关12a打开，矿粒开始沿矿粒输送管道9a进入海水矿粒混输管道10。此时，开始从外界向矿粒储存仓8b中进行矿物运送。
38.当矿粒储存仓8a中的矿粒密度降到一定数值后，关闭矿粒输送开关12a，矿粒破碎搅拌装置11a停止运转，重新向矿粒存储仓8a中输送矿物。
39.此时，矿粒储存仓8b已满足仓内矿粒密度要求，矿粒破碎搅拌装置11b开始运转，同时矿粒输送开关12b打开，矿粒开始沿矿粒输送管道9b进入海水矿粒混输管道10能够继续进行混输提升。
40.这样做的目的，一方面，尽可能的减小了外界海水进入循环系统，保证自循环系统的正常进行。另一方面，通过交替使用两个矿粒储存仓8提供无间断的矿粒，使矿物提升系统能够始终保持在工作状态，保证了效率。
41.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。