一种用于深海矿产气力提升系统中的可调节注气孔径装置

本发明涉及气力提升系统，具体而言是一种用于深海矿产气力提升系统中的可调节注气孔径装置及计算方法。

背景技术：

1、相关研究表明，在进行气力提升实验时，注气孔径的大小会对气力提升的效率产生影响。具体而言之，气泵上的孔径越小，则将液面提升相同高度所需要的其流量就越小。但是其变化程度尚不明晰，而且在不同浸没率下，影响程度也不同。为了在实际海试中可以研究注气孔经大小与气力提升效率之间的关系，提出本次发明装置。

2、公知的可以改变孔口直径的资料有很多：申请号为201921988581的中国专利公开了一种改变灌注口径的牙科充填树脂填充装置，先将不同型号填充孔放入第二卡环并通过第一卡环与第二卡环的加紧作用，完成替换；申请号为201811055740.x的中国专利公开了一种利用发条改变口径进而转换风速的设备，通过蚊香型发条齿条和齿轮的配合完成对口径的调节；申请号为201710409507.6的中国专利公开了一种可改变口径和流速功能的管件，主要是通过调节波浪形板的角度改变弯头管件的口径；申请号为202021836621.0的中国专利公开了一种内径可调节法兰，通过使口径调节块在密封箱体内的滑动，达到使法兰本体内介质流通的管道口径改变的目的。

3、上述改变口径的技术要么使用环境受到限制，要么结构不能够在有限的空间内完成对口径的改变；一般情况下要在大型气举式提升的海试中想要对气力提升的效率的影响因素进行研究，诸如注气孔径，注气角度等，相对困难。更换装置并再次调试需要投入一定的的海试时间，并且因为不敢保证每次更换完设备后其他控制变量跟上一次实验保持一致，周期加长的同时效果可能也差强人意。

技术实现思路

1、根据上述技术问题，而提供一种用于深海矿产气力提升系统中的可调节注气孔径装置，可以实现直接在深海环境下改变气力提升系统的注气孔径，改变提升管道中气泡的形态，进而研究孔径对气力提升效率的影响。不用更换设备，大大提升了海试的精度和效率。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种用于深海矿产气力提升系统中的可调节注气孔径装置，包括上法兰、下法兰，所述上法兰和所述下法兰之间固定有竖直设置的内层多尺寸孔管道，所述内层多尺寸孔管道的上下两端与所述上法兰和所述下法兰的法兰通孔连通；

4、所述内层多尺寸孔管道的中部外表面分为多个通孔区，且每个通孔区内布置有多个通孔，不同通孔区内的所述通孔的孔径不同；

5、所述多尺寸孔管道外套设有中层管套，所述中层管套上开设有一个与所述通孔区相适配的窗口；

6、所述中层管套的顶部有密封舱，所述中层管套的上部与上轴承的内环固定，所述上轴承的外环与所述密封舱固定，且所述中层管套的顶部和所述内层多尺寸孔管道的上部均位于所述密封舱内，所述密封舱内具有用于驱动所述中层管套转动的转动机构，所述密封舱与所述上法兰的法兰盘螺纹连接；

7、所述中层管套外具有外层管套，所述外层管套的顶部与所述密封舱底部固定连接；所述外层管套的中部设置有注气孔；

8、所述下法兰的法兰盘上加工有一个环形槽，所述环形槽内安装有下轴承，所述中层管套的底端与所述下轴承的内环固定连接，所述外层管套的底端与所述下轴承的外环固定连接，所述外层管套与所述环形槽的槽壁间隙配合。

9、所述外层管套的底部外沿不超过所述下轴承的下沿，所述中层管套的底部外沿不超过所述下轴承的下沿。

10、优选地，所述转动机构包括设置在所述密封舱内的伺服电机，所述伺服电机的输出轴上设置有齿轮，所述中层管套的顶部具有与所述齿轮啮合的外齿。

11、优选地，所述内层多尺寸孔管道于所述通孔区的上部和下部，及所述中层管套于所述窗口上部和下部均设置有相配合的密封圈安装槽，密封圈安装于所述密封圈安装槽内。

12、优选地，所述中层管套于所述窗口的左右两侧设置有密封胶条。

13、优选地，所述注气孔的数量为两个，且上下布置。

14、优选地，所述环形槽的槽深大于所述下轴承的高度。

15、优选地，所述外层管套与所述环形槽的槽壁之间的间隙通过密封结构密封。

16、优选地，所述密封舱与所述上法兰连接处采用水密处理。

17、优选地，密封舱内安装有定位装置，对应的中层管套上部设置有四组定位槽。

18、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

19、1、本发明提供的一种用于深海矿产气力提升系统中的可调节注气孔径装置，能够通过控制驱动机构在水下根据实验需要直接变换注气通孔的孔径大小，进而改变气泡形成的初始条件。将中层管套、外层管套和密封舱作为一个整体，密封舱采用螺纹连接的方式，且采用环形槽深于下轴承的方式，利于密封舱的拆卸以方便对驱动装置进行检查或是更换。方便大型海试的实验研究。

20、2、在研究注气孔径在实际海试中对气举提升效率的影响时，本装置不需要更换多个孔径设备，节约了设备更换导致的时间成本。减少了潮汐对于实时监测的浸没率的影响，保证了试验的精度与实验结果的可靠性。

技术特征：

1.一种用于深海矿产气力提升系统中的可调节注气孔径装置，其特征在于，包括上法兰、下法兰，所述上法兰和所述下法兰之间固定有竖直设置的内层多尺寸孔管道，所述内层多尺寸孔管道的上下两端与所述上法兰和所述下法兰的法兰通孔连通；

2.根据权利要求1所述的一种用于深海矿产气力提升系统中的可调节注气孔径装置，其特征在于，所述转动机构包括设置在所述密封舱内的伺服电机，所述伺服电机的输出轴上设置有齿轮，所述中层管套的顶部具有与所述齿轮啮合的外齿。

3.根据权利要求1所述的一种用于深海矿产气力提升系统中的可调节注气孔径装置，其特征在于，所述内层多尺寸孔管道于所述通孔区的上部和下部，及所述中层管套于所述窗口上部和下部均设置有相配合的密封圈安装槽，密封圈安装于所述密封圈安装槽内。

4.根据权利要求1所述的一种用于深海矿产气力提升系统中的可调节注气孔径装置，其特征在于，所述中层管套于所述窗口的左右两侧设置有密封胶条。

5.根据权利要求1所述的一种用于深海矿产气力提升系统中的可调节注气孔径装置，其特征在于，所述注气孔的数量为两个，且上下布置。

6.根据权利要求1所述的一种用于深海矿产气力提升系统中的可调节注气孔径装置，其特征在于，所述环形槽的槽深大于所述下轴承的高度。

7.根据权利要求1所述的一种用于深海矿产气力提升系统中的可调节注气孔径装置，其特征在于，所述外层管套与所述环形槽的槽壁之间的间隙通过密封结构密封。

8.根据权利要求1所述的一种用于深海矿产气力提升系统中的可调节注气孔径装置，其特征在于，密封舱内安装有定位装置，对应的中层管套上部设置有四组定位槽。

技术总结
本发明提供一种用于深海矿产气力提升系统中的可调节注气孔径装置及计算方法，包括上法兰、下法兰，所述上法兰和所述下法兰之间固定有竖直设置的内层多尺寸孔管道；所述内层多尺寸孔管道的中部外表面分为多个通孔区；所述多尺寸孔管道外套设有中层管套，所述中层管套上开设有一个与所述通孔区相适配的窗口；中层管套外具有外层管套，外层管套具有注气孔，通过旋转中层管套，使其窗口与不同的通孔区相对应，即可实现注气孔径的调节。本发明可以实现直接在深海环境下改变气力提升系统的注气孔径，改变提升管道中气泡的形态，进而研究孔径对气力提升效率的影响。不用更换设备，大大提升了海试的精度和效率。

技术研发人员：邹丽,于宗冰,金国庆,董岩青,罗子帆,赵志民,詹凯,董西丽
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15