无水下电泵的深海采矿矿物输送泵管系统的制作方法

本技术涉及一种用于深海矿物输送的泵管系统，尤其是一种无水下电泵的深海采矿矿物输送泵管系统。

背景技术：

1、广阔海底蕴藏着极其丰富的战略金属资源，目前，国际上深海采矿商业化已见端倪，对国际海底矿区的勘探申请以及深海矿藏的开采迅速升温。

2、深海矿物开采系统主要由海底集矿车6、矿物输送系统和海面采矿船1等组成,其中矿物输送系统主要包括两种模式，一种由矿浆泵2、输送硬管3、中继舱4等组成(图1)，另一种由高压气机7、输气管路2、输送管路3、中继舱4等组成(图2)。采矿车6采集的矿物收集在中继舱4中，通过输送管路3传递到采矿船1中。

3、对于含有矿浆泵2的矿物输送系统，目前主流的矿浆泵2布置方式为矿浆泵位于水下，布置在输送硬管3与中继舱4之间，在深海多金属结核(又称锰结核)开采过程中，矿物颗粒会直接通过矿浆泵2进行传输。由于矿物的直径大小变化范围较大，矿物颗粒在通过矿浆泵2时，会造成矿浆泵2堵塞，同时矿物颗粒会对矿浆泵2进行冲击、破坏，造成矿浆泵2叶片、泵体磨损，降低矿物颗粒输送效率，严重者会损坏叶轮，导致矿浆泵2失效，同时，水下式电泵的维修及更换具有较高的难度，从而影响整个采矿系统作业。

4、对于采用高压气流传输模式的矿物输送系统，矿物输送系统除了输送硬管3之外，还需额外布置一路气体输送管路2，将储存在中继舱4中的矿物颗粒传输至采矿船，这增加了矿物输送系统的结构复杂性。由于需要保持气体高压，对输送硬管3的直径需要进行相应的设计，多金属结核主要分布于水深4000～6000m的海底表层，因此矿物输送系统是包含了长达4000米以上的超长管路系统，在拖动过程中，超长泵管系统极易受力不均而产生损坏甚至断裂，增加的管路影响整个采矿系统的维修性及采矿作业。

技术实现思路

1、本实用新型是要提供一种无水下电泵的深海采矿矿物输送泵管系统，目的在于，针对在多金属结核开采过程中，矿物输送系统需要保持高效率输送及简单高效的维修保养，提出一种将矿浆泵布置在采矿船中，同时对中继舱进行左右分舱及组合阀门设计的矿物输送方案，在不增加矿物输送系统结构复杂性的基础上，有效改善先有方案矿物输送系统矿浆泵易磨损、损坏及修理、更换难度大等不良状况，为防止矿浆泵损伤和保障整个深海采矿持续作业提供有效的帮助。

2、为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种无水下电泵的深海采矿矿物输送泵管系统，包括矿浆泵、双路高压输水管、双料舱式中继舱；所述的矿浆泵安装于采矿船上；矿浆泵进出口与双路高压输水管相连，双料舱式中继舱布置在双路高压输水管之间，其进出口阀门与双路高压输水管相连。双料舱式中继舱通过电缆连接控制器，由控制器控制双料舱式中继舱自带的组合阀门开闭。

3、进一步，所述双料舱式中继舱通过软管连接采矿车。

4、进一步，所述双料舱式中继舱包括中继舱左舱、中继舱右舱、进口阀门、出口阀门，中继舱左舱和中继舱右舱通过各自顶部的进口阀门连接软管及采矿车，中继舱左舱和中继舱右舱分别通过上部各自侧的进水阀门连接双路高压输水管，中继舱左舱和中继舱右舱分别通过各自底部的出口阀门连接双路高压输水管。

5、进一步，所述双料舱式中继舱的耐压能力根据其布置深度确定。

6、进一步，所述双料舱式中继舱的容积大小根据泵管系统整体重量以及矿浆泵水力性能情况确定，能够满足泵管系统整体平衡的输送能力。

7、进一步，所述双料舱式中继舱的重量由泵管系统整体重量以及所在海域海面以下不同深度的洋流情况确定，能够在采矿水深保持足够的稳定性。

8、进一步，所述双路高压输水管路直径大小与双料舱式中继舱的接口直径相适配。

9、进一步，所述双料舱式中继舱的阀门通过电缆传输控制信号进行开闭。

10、进一步，所述双料舱式中继舱，用于储存采矿车采集的矿物，并由矿浆泵使双路高压输水管中充满循环的高压水流，通过双料舱式中继舱自带的组合阀门开闭，将矿物提升至采矿船。

11、本实用新型的有益效果：

12、本实用新型的一种无水下电泵的深海采矿矿物输送泵管系统，通过安装在采矿船上的矿浆泵工作，双路高压输水管中充满高压水流，储存在双料舱式中继舱中的矿石通过循环高压水流输送至采矿船中，能够产生以下有益效果：

13、采用含有水下电泵的矿物输送系统，在输送直径较大的矿物颗粒时，矿浆泵会发生堵塞，水下式电泵的维修及更换具有较高的难度，从而影响整个采矿系统作业。而采用高压气流传输模式的矿物输送系统时，需额外布置一路气体输送管路，增加了矿物输送系统的结构复杂性，同时高压管路的维修同样影响整个采矿系统的维修性及采矿作业。采用本实用新型的系统后，在不增加矿物输送系统结构复杂性的基础上，有效改善原有方案矿物输送系统矿浆泵易磨损、损坏及修理、更换难度大等不良状况，为防止矿浆泵损伤和保障整个深海采矿持续作业提供有效的帮助。

技术特征：

1.一种无水下电泵的深海采矿矿物输送泵管系统，其特征在于：包括矿浆泵、双路高压输水管、双料舱式中继舱；所述的矿浆泵安装于采矿船上；矿浆泵进出口与双路高压输水管相连，双料舱式中继舱布置在双路高压输水管之间，其进出口阀门与双路高压输水管相连；双料舱式中继舱通过电缆连接控制器，由控制器控制双料舱式中继舱自带的组合阀门开闭。

2.根据权利要求1所述的无水下电泵的深海采矿矿物输送泵管系统，其特征在于：所述双料舱式中继舱通过软管连接采矿车。

3.根据权利要求1所述的无水下电泵的深海采矿矿物输送泵管系统，其特征在于：所述双料舱式中继舱包括中继舱左舱、中继舱右舱、进口阀门、出口阀门，中继舱左舱和中继舱右舱通过各自顶部的进口阀门连接软管及采矿车，中继舱左舱和中继舱右舱分别通过上部各自侧的进水阀门连接双路高压输水管，中继舱左舱和中继舱右舱分别通过各自底部的出口阀门连接双路高压输水管。

4.根据权利要求1所述的无水下电泵的深海采矿矿物输送泵管系统，其特征在于：所述双料舱式中继舱的耐压能力根据其布置深度确定。

5.根据权利要求1所述的无水下电泵的深海采矿矿物输送泵管系统，其特征在于：所述双料舱式中继舱的容积大小根据泵管系统整体重量以及矿浆泵水力性能情况确定，能够满足泵管系统整体平衡的输送能力。

6.根据权利要求1所述的无水下电泵的深海采矿矿物输送泵管系统，其特征在于：所述双料舱式中继舱的重量由泵管系统整体重量以及所在海域海面以下不同深度的洋流情况确定，能够在采矿水深保持足够的稳定性。

7.根据权利要求1所述的无水下电泵的深海采矿矿物输送泵管系统，其特征在于：所述双路高压输水管路直径大小与双料舱式中继舱的接口直径相适配。

8.根据权利要求1所述的无水下电泵的深海采矿矿物输送泵管系统，其特征在于：所述双料舱式中继舱的阀门通过电缆传输控制信号进行开闭。

9.根据权利要求1所述的无水下电泵的深海采矿矿物输送泵管系统，其特征在于：所述双料舱式中继舱，用于储存采矿车采集的矿物，并由矿浆泵使双路高压输水管中充满循环的高压水流，通过双料舱式中继舱自带的组合阀门开闭，将矿物提升至采矿船。

技术总结本技术涉及一种无水下电泵的深海采矿矿物输送泵管系统，矿浆泵安装于采矿船上；矿浆泵进出口与双路高压输水管相连，双料舱式中继舱布置在双路高压输水管之间，其进出口阀门与双路高压输水管相连。双料舱式中继舱通过电缆连接控制器，由控制器控制双料舱式中继舱自带的组合阀门开闭。采矿车采集到的储存在双料舱式中继舱中的矿物可以被循环的高压水流传递到采矿船中，相较于传统的水下电泵式矿物输送泵管系统方案及高压气流矿物输送泵管系统方案，本技术的技术方案无水下工作部件，降低了矿浆泵的损坏率，便于矿浆泵的维修与更换，同时无需提供额外的冲气管路，简化了采矿系统管路结构，提高整个深海采矿的作业持续性及效率。技术研发人员：蒋俊贤,丁可金,吕伟领,张子悦,张文斌,张维勇受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七〇四研究所技术研发日：20231214技术公布日：2024/7/18