一种关于颗粒循环进料的气力提升及数据观测装置

本技术涉及深海采矿工程领域，特别是涉及一种关于颗粒循环进料的气力提升及数据观测装置。

背景技术：

1、截止到今天，我国对于深海采矿的工作开展得如火如荼，伴随着深海采矿技术的开展，我国对于深海采矿的试验工作也正在进行。但是由于深海采矿多发生在几千米的深海之中，因此如何将矿物采集并输运上去仍是非常大的难题。特别是运输方面，深海环境复杂，选择合适的深海采矿运输方式对于深海采矿有着深远的意义。

2、目前，深海采矿运输方式大致分为两种：气力输运以及水力输运。两种方法的输运方式截然不同，一种依靠水泵不断向上抽水，最终达到将矿石从海底运输上来的效果，而另一种是将压缩气体注入海水，利用海平面与海底的压力差，将矿石颗粒从海底运输到地面上。

3、为了对气力输运过程进行观测，会通过实验模拟深海采矿气力运输方式，进而对实际的深海采矿进行良好的预测，从而提前预知运输中的一些难以并进行适当的处理。但是现有的实验装置需要人工手动不断地进行加料，从而使得实验过程过于繁琐。并且，通过先前的实验，发现在气力提升过程中，在气流量较大时，颗粒的提升往往是一瞬间的。因此，在对于管道内部监测时，会产生极大的困扰，又由于颗粒的量一定是有限的，增加颗粒的数量也会造成管道的堵塞，急需一个系统能够将颗粒循环利用，从而达到数据的稳定采集。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种关于颗粒循环进料的气力提升及数据观测装置。

2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本申请中的一种关于颗粒循环进料的气力提升及数据观测装置，装置主体包括气力提升管、旋风筒、水箱、液体循环管和颗粒循环管；

3、所述气力提升管的下端设有用于使流体旋转上升的旋喷多孔进气阀门，所述气力提升管顶端与气体分离舱相连；所述气体分离舱顶部顺序设置防撞网和疏水透气膜；

4、所述气力提升管顶部与固液分离舱连接，所述固液分离舱通过液体循环管与所述水箱连接，所述固液分离舱通过颗粒循环管与底部的旋风筒连接；

5、所述气力提升管底部与所述旋风筒连接；

6、所述水箱底部与所述旋风筒连接；

7、所述气力提升管内设置有用于采集气力提升数据的流量计和浓度压力传感器，所述流量计和所述浓度压力传感器与外部计算机连接。

8、可选地，所述旋喷多孔进气阀门设置在所述气力提升管的下部，所述旋喷多孔进气阀门与外部的气泵连接，所述旋喷多孔进气阀门用于对所述气力提升管内旋转加气。

9、可选地，所述液体循环管、所述颗粒循环管、所述水箱和所述旋风筒的连接处均设有阀门。

10、可选地，所述颗粒循环管中还设有用于存放固体矿料的旋钮阀门网筛，所述旋钮阀门网筛下方还设有压力传感器，所述旋钮阀门网筛的控制端、所述压力传感器的数据端均与所述计算机连接。

11、可选地，所述颗粒循环管的侧面设有加料管，所述加料管上设有阀门。

12、可选地，所述固液分离舱内设有漏斗形网筛，所述漏斗形网筛的中部中空，所述漏斗形网筛管壁设有滤网；

13、所述液体循环管的管口连接至所述固液分离舱并位于所述漏斗形网筛的滤网的下方，所述颗粒循环管的管口连接至固液分离舱并位于所述漏斗形网筛的中部的下方。

14、可选地，所述旋风筒为上大下小的圆台形。

15、可选地，所述防撞网设置有过滤颗粒的滤网；所述疏水透气膜为仅允许气体透过隔绝液体固体的薄膜。

16、本实用新型的有益效果：本申请中的一种关于颗粒循环进料的气力提升及数据观测装置，通过旋喷多孔进气阀门对气力提升管内进行加气，形成气液固三相混合流。气液固三相流体在动力推动下，进入气力提升管顶部。其中气体通过防撞网，并通过疏水透气膜排出，液体与固体在防撞网以及疏水透气膜的共同作用下，进入固液分离舱中，在网筛的筛分下，固体与液体通过颗粒循环管与液体循环管分别进入下方旋风筒以及水箱中，形成固体颗粒与液体的循环。在整个实验装置运行过程中，气液固三相流不断地通过气力提升管道提升至管道顶部。气力提升管道内部设置有流量计和浓度压力传感器，对于三相流体流动过程进行实时的数据监测。本申请在进行气力提升实验时，通过液体循环管和颗粒循环管循环加料，解决了之前需要人工进料的问题，同时通过不断地进料，解决了先前由于提升太快，数据监测不准确的问题。从而使实验操作更简便以及实验数据监测更准确。

技术特征：

1.一种关于颗粒循环进料的气力提升及数据观测装置，其特征在于，装置主体包括气力提升管(4)、旋风筒(7)、水箱(10)、液体循环管(16)和颗粒循环管(13)；

2.根据权利要求1所述的一种关于颗粒循环进料的气力提升及数据观测装置，其特征在于，所述旋喷多孔进气阀门(6)设置在所述气力提升管(4)的下部，所述旋喷多孔进气阀门(6)与外部的气泵连接，所述旋喷多孔进气阀门(6)用于对所述气力提升管(4)内旋转加气。

3.根据权利要求1所述的一种关于颗粒循环进料的气力提升及数据观测装置，其特征在于，所述液体循环管(16)、所述颗粒循环管(13)、所述水箱(10)和所述旋风筒(7)的连接处均设有阀门(11)。

4.根据权利要求1所述的一种关于颗粒循环进料的气力提升及数据观测装置，其特征在于，所述颗粒循环管(13)中还设有用于存放固体矿料的旋钮阀门网筛(9)，所述旋钮阀门网筛(9)下方还设有压力传感器(12)，所述旋钮阀门网筛(9)的控制端、所述压力传感器(12)的数据端均与所述计算机连接。

5.根据权利要求1所述的一种关于颗粒循环进料的气力提升及数据观测装置，其特征在于，所述颗粒循环管(13)的侧面设有加料管，所述加料管上设有阀门(11)。

6.根据权利要求1所述的一种关于颗粒循环进料的气力提升及数据观测装置，其特征在于，所述固液分离舱(15)内设有漏斗形网筛(8)，所述漏斗形网筛(8)的中部中空，所述漏斗形网筛(8)管壁设有滤网；

7.根据权利要求1所述的一种关于颗粒循环进料的气力提升及数据观测装置，其特征在于，所述旋风筒(7)为上大下小的圆台形。

8.根据权利要求1所述的一种关于颗粒循环进料的气力提升及数据观测装置，其特征在于，所述防撞网(2)设置有过滤颗粒的滤网；所述疏水透气膜(1)为仅允许气体透过隔绝液体固体的薄膜。

技术总结
本申请涉及一种关于颗粒循环进料的气力提升及数据观测装置，通过旋喷多孔进气阀门对气力提升管内进行加气，形成气液固三相混合流。气液固三相流体在动力推动下，进入气力提升管顶部。其中气体通过防撞网，并通过疏水透气膜排出，液体与固体在防撞网以及疏水透气膜的共同作用下，进入固液分离舱中，在网筛的筛分下，固体与液体通过颗粒循环管与液体循环管分别进入下方旋风筒以及水箱中，形成固体颗粒与液体的循环。在整个实验装置运行过程中，气液固三相流不断地通过气力提升管道提升至管道顶部。气力提升管道内部设置有流量计和浓度压力传感器，对于三相流体流动过程进行实时的数据监测。从而使实验操作更简便以及实验数据监测更准确。

技术研发人员：沈义俊,张凯瑞,李萌,杜燕连,陈云,甘羽星,冉倩
受保护的技术使用者：海南大学
技术研发日：20230807
技术公布日：2024/3/27