一种扬矿组件的制作方法

本实用新型涉及深海采矿领域，尤其涉及一种防堵塞功能的扬矿组件。

背景技术：

随着陆地矿产资源的日益枯竭，深海矿产将成为人类追逐的目标之一。现有的深海采矿系统主要由水面支持母船、扬矿泵管系统、水底集矿系统等部分组成。其中，将矿产资源从海底集矿系统提升到水面母船的扬矿泵管系统是研究的重点之一。

扬矿泵管系统是一种由单个或多个提升泵与输送管道组成的长距离垂直管道提升系统。目前，扬矿泵管系统存在管道内局部矿物颗粒浓度过高影响输运、提升泵暂停工作而形成的上部管道矿物颗粒沉积等问题，其中，提升泵的暂停是当提升泵因工作需要暂时停止工作、断电不能工作、或故障原因停止工作时，提升泵上部管道中的矿物颗粒会自动下沉，大量堵塞在提升泵的出口及其上面。当提升泵需要再度工作时，由于提升泵出口大量堆积的矿物颗粒，会造成提升的工作效率下降或无法工作。

因此，在扬矿泵管系统中设计一种装置，在必要时刻将提升管道中堆积的矿物颗粒排放到海中，降低输送管道堵管可能性，同时提高扬矿泵管系统的安全性和可靠性，已经成为深海采矿所必须解决的问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型目的在于提供一种新型防止堵塞的扬矿组件。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种扬矿组件，包括三通管和排放阀，所述三通管包括输送管和排放管，所述输送管包括入口端和出口端，所述排放管与输送管连通并偏向输送管入口端，所述排放管与所述排放阀连接，通过三通管和排放阀的联合作用，解决了深海采矿系统堵塞的问题。

进一步的，所述排放阀包括排放法兰及与其固定连接的支撑架，所述排放法兰与所述三通管的排放管固定连接，所述支撑架的底板上开设有通孔，所述支撑架的底板与所述排放法兰之间设置有堵塞，一施力杆的一端穿过所述支撑架底板上的通孔与所述堵塞固定，所述堵塞上还设有至少两个套接孔，相应数量的导向杆经各该套接孔与排放法兰固定，支撑架底板通孔与排放法兰的中心轴同轴，该结构简单、快速地实现了输送管道内的矿物颗粒的排放。

进一步的，所述堵塞包括锥形堵头，所述锥形堵头能与排放法兰的中心孔密封贴合，锥形堵头与对应的排放法兰中心孔能够在一定的同轴度误差情况下，保证良好的自动对中的效果。

进一步的，所述导向杆距离所述排放法兰的远端设置有行程调节部件，可以控制施力杆的工作行程，使排放出口的大小可以调节，同时也保护了油缸。

进一步的，所述行程调节部件为螺母，该种调节方式简单经济易于实现调节和防松功能。

进一步的，所述套接孔在堵塞外沿周向均匀设置，从而能更好保护油缸并能保证堵头的对中及密封效果。

进一步的，所述支撑架呈“门”型支撑结构，既能为液压提供支撑，同时也能为排放阀打开时提供更大的排放空间。

进一步的，所述施力杆为活塞杆，所述活塞杆的另一端连接液压装置的油缸，该种装置结构简单，经济实用，动作灵敏，能较好的实现活塞杆的往复运动功能。

进一步的，所述三通管的输送管设置在：

扬矿系统的提升泵与连接水面支持母船的输送硬管之间；和/或

设置在两个所述提升泵之间；和/或

所述扬矿系统的集矿车与中间仓之间的软管上；

其中，所述扬矿系统中，所述中间仓与所述提升泵的另端连接。

进一步的，所述输送管竖直方向上套接有中部加强板，所述中部加强板位于所述排放管与输送管的连通处的上部，所述输送管入口端连接入口法兰，所述中部加强板与入口法兰之间连接有多根加强筋，通过将中部加强板和入口法兰连接，为三通管提供了支撑，减少三通管的应力集中问题，从而保护了三通管。

本实用新型具有以下有益效果：

解决了深海采矿系统暂停工作再次启动后，提升泵上方的矿物颗粒堆积而无法正常工作的问题，或者其管道内的矿物颗粒浓度过高的问题，通过本实用新型及时将输送管道内堆积堵塞的矿物颗粒排放到海水中，提高了扬矿系统的安全性和可靠性。

下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例公开的排放阀结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例公开的堵塞结构示意图；

图3是本实用新型优选实施例公开的支撑架结构示意图；

图4是本实用新型优选实施例公开的扬矿组件结构示意图；

图5是本实用新型优选实施例公开的深海采矿系统结构示意图。

图例说明：

1、水面支持母船；2、输送硬管；3、三通管；31、入口端；32、输送管；33、排放管；34、入口法兰；35、出口端；36、中部加强板；37、加强筋；4、排放阀；41、排放法兰；42、导向杆；43、堵塞；431、套接孔；432、锥形堵头；44、支撑架；441、通孔；442、底板；443、支撑架固定孔；45、油缸；451、活塞杆；49、螺母；5、提升泵；6、中间仓；7、输送软管；8、软管三通管；9、集矿车。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本实用新型实施例首先公开一种排放阀4，如图1-图3所示，排放阀4包括上部的排放法兰41及与其固定连接的支撑架44。排放法兰41上设置有中心通孔，支撑架44整体呈类似“门”形支撑结构，支撑架包括底板442、通孔441和支撑架固定孔443，,底板442上开设有底板通孔441，支撑架44的底板442与排放法兰41之间设置有堵塞43，一施力杆的一端穿过上述支撑架44的底板442上的通孔441与堵塞43固定，在本实施例中，该施力杆为液压装置油缸45中的活塞杆451，通过液压油的液力驱动来带动堵塞43完成往复动作，进而完成排放阀4的开启和闭合。该油缸45插接在支撑架44上的通孔441中，并且用螺栓固定在支撑架44的底板442上。该活塞杆451的运动执行端部固定连接堵塞43，堵塞43上还设有至少两个套接孔431，本实施例中，在堵塞43的边缘设置4个套接孔431并且沿堵塞外沿周向均匀设置，相应数量的4个导向杆42经各该套接孔431固定在排放法兰41上，导向杆42的固定端采用螺纹固定连接，可选的，采用过盈配合固定连接。安装固定后，通孔441与排放法兰41的中心轴以及堵塞43的中心轴同轴，以确保排放阀4关闭后的密封性能。进一步，通过导向杆42与套接孔431的配合来对堵塞43的横向限位，能让活塞杆451避免承受深海作业时横向载荷或者其它冲击载荷，保护了油缸45和活塞杆451，同时也使堵塞43的同轴对中性能更好。

优选的，堵塞43的堵头为锥形结构的锥形堵头432，与之相对应的排放法兰41的中心孔上也有可与之贴合的锥形孔结构，本领域技术人员不难知道，由于锥形结构的存在，锥形堵头432与对应的排放法兰41中心孔能够在一定的同轴度误差情况下，保证良好的自动对中并紧密贴合的效果，从而锥形堵头432能与排放法兰41的中心孔密封贴合，保证输送系统工作时良好的密封性能。

优选的，导向杆42距离排放法兰41的远端设置有行程调节部件，在本实施例中，该行程调节功能是通过导向杆42上的螺纹与对应的螺母49配合完成，优选的每根导向杆42的自由端采用两个螺母49配合使用以达到防松功能。

然后，本实施例公开了一种具有该排放阀4的深海采矿系统，如图4、图5所示，包括水面支持母船1、扬矿泵管系统和水底集矿系统，水底集矿系统通过扬矿泵管系统与水面支持母船1连接；水底集矿系统包括集矿车9、中间仓6和输送软管7，集矿车9和中间仓6通过输送软管7连接，其中，输送软管上设置有一软管三通管8。该系统还设置有扬矿组件连通深海采矿系统的输送管道，该扬矿组件包括三通管3和上述的排放阀4，该三通管3包括输送管32和排放管33，该输送管32包括入口端31和出口端35，排放管33与输送管32连通并偏向输送管32的入口端31，排放管33可以通过焊接方式与输送管32连接，排放管33出口端通过焊接与排放阀4的排放法兰41连接。三通管3的输送管32设置在扬矿泵管系统的提升泵5与连接水面支持母船1的输送硬管2之间，和/或设置在两个提升泵5之间，和/或水底集矿系统的集矿车9与中间仓之间的输送软管7上，从而达到良好的排放效果。

优选的，输送管32竖直方向上套接有中部加强板36，中部加强板36位于排放管33与输送管32的连通处的上部，输送管32的出口端35连接入口法兰34，该中部加强板36与入口法兰34之间连接有多根加强筋37，在本实施例中，加强筋的数量为4个，均匀分布于三通管3的输送管32下部的四周，加强筋37一端与中部加强板36固定连接，另一端与入口法兰34固定连接，可选的连接方式为焊接或者螺纹连接。从而很好的加固了三通管3及排放阀4，防止该段结构由于应力集中而受到破坏。

优选的，深海采矿系统的输送管道内设置有传感器和可视检测装置，可以及时监控输送系统内部的压力、矿物颗粒输送速度等各项指标，便于及时处理各种状况，可选的，上述传感器和可视检测装置安装在三通管3处。

当采矿系统正常工作时，如图1所示，液压装置的油缸45的活塞杆451带动堵塞43向上运动到最高点，堵塞43的锥形堵头432与排放法兰41的中心孔紧密贴合，排放法兰41闭合进而排放阀4关闭。矿物颗粒经海底集矿车9的采集，通过输送软管7将矿物颗粒输送至中间仓6，然后通过提升泵5的提升作用将矿物颗粒从中间仓6提升至位于海面的水面支持母船1，从而完成了整个深海的采矿作业过程。

当采矿系统停止工作时，扬矿泵管系统中还充满着矿物颗粒，由于系统的停止提升泵5无法提供提升力，矿物颗粒会在重力作用下向提升泵5的输出端自然降沉，并有在提升泵内及上部形成堆积的趋势。此时，液压装置触发动作，油缸45的活塞杆451沿相反方向运动，锥形堵头432离开排放法兰41，排放阀4打开，矿物颗粒会在重力的作用下沿三通管3的排放管33出口运动，从而沿着排放法兰41和堵塞43之间的间隙排放到海水当中去，在解除堵管风险后，油缸45的活塞杆451动作，关闭排放阀，继续执行后续动作。

此外，当输送管道内的传感器和可视检测装置检测到压力异常或者矿物颗粒堆积等其它异常情况时，系统会自动关闭提升泵5并同时打开排放阀4，将矿物颗粒排放到海水中去，及时解除风险。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。