海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器，包括從上至下依次連通的波紋橡膠軟管、螺旋下降通道給漿筒和浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器，所述波紋橡膠軟管通過(guò)套筒式連接裝置與上部的外接輸漿管和下部的螺旋下降通道給漿筒實(shí)現(xiàn)柔性連接，螺旋下降通道給漿筒與浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器之間為套筒式連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：1)海底排砂方式采用“螺旋下降末端反射流道”給礦，不會(huì)破壞海底生態(tài)平衡；2)用高壓射流排礦力偶產(chǎn)生的海水反力偶作旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，形成旋轉(zhuǎn)布料，在海底采空區(qū)均勻填充；3)對(duì)排出口射流與螺旋通道的旋轉(zhuǎn)作用相結(jié)合，形成“擴(kuò)散波輪”，布砂覆蓋面積大幅增加；4)旋轉(zhuǎn)射流不會(huì)形成料堆，從而減少移船次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。
【專利說(shuō)明】海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海底采礦用采坑尾礦回填設(shè)備，尤其涉及一種海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器。
【背景技術(shù)】
[0002]海底采礦的主要設(shè)備是集采砂和選礦為一體的作業(yè)船，其上可以進(jìn)行海上采礦、選礦、輸出精礦、廢棄尾礦等一條龍作業(yè)，水下采集的原礦經(jīng)泵送至選礦區(qū)分選，經(jīng)選礦作業(yè)分離出的礦漿需密閉送入原來(lái)采坑進(jìn)行采坑充填。充填作業(yè)的要求是(I)尾礦回填到采空區(qū)，不可擴(kuò)散到待采區(qū)，否則會(huì)降低待采區(qū)原礦品位；(2)不可在海面或海中隨意排放，要保護(hù)海洋生物，不允許破壞生態(tài)環(huán)境，否則會(huì)造成海水污染及生態(tài)平衡的破壞。
[0003]現(xiàn)有充填裝置由漏斗加深水管道組成，采用在海面下一定水深直接排放的方式，這種直排方式會(huì)攪動(dòng)海底已沉礦砂，造成渾淤面上升，破壞海底生態(tài)；同時(shí)形成的料堆垮堆后會(huì)形成亂流(沉砂流)污染。
[0004]由于受生產(chǎn)電耗和深海50米深度以上大規(guī)模外排技術(shù)上的限制，海底非金屬礦品的開(kāi)米一直無(wú)法形成大規(guī)模生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器，能滿足40000平方米面積的均勻布料，對(duì)原采空區(qū)域進(jìn)行填充，有利于在保護(hù)環(huán)境和海底生態(tài)平衡的前提下實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器，包括從上至下依次連通的波紋橡膠軟管、螺旋下降通道給漿筒和浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器，所述波紋橡膠軟管通過(guò)套筒式連接裝置與上部的外接輸漿管和下部的螺旋下降通道給漿筒實(shí)現(xiàn)柔性連接，螺旋下降通道給漿筒與浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器之間為套筒式連接。
[0008]所述套筒式連接裝置由套筒、連接法蘭和限長(zhǎng)拉桿組成，套筒套裝在波紋橡膠軟管外部，通過(guò)限長(zhǎng)拉桿與上、下兩端的連接法蘭連接，并可沿限長(zhǎng)拉桿相對(duì)滑動(dòng)。
[0009]所述螺旋下降通道給漿筒與浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器之間的套筒式連接處設(shè)有無(wú)油滑動(dòng)軸承，軸承兩端通過(guò)迷宮式密封圈密封。
[0010]所述螺旋下降通道給漿筒為圓錐體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁沿軸線方向設(shè)有螺旋盤繞的螺旋葉片。
[0011]所述浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器由浮盤體和數(shù)個(gè)射槍組成一體式結(jié)構(gòu)，射槍端部設(shè)有與浮盤體連通的出水孔。
[0012]所述射槍數(shù)量為6個(gè)，沿浮盤體外圓周均勻、對(duì)稱布置。
[0013]所述出水孔與浮盤體水平面的夾角為20°?40°。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:[0015]I)海底排砂方式采用“螺旋下降末端反射流道”給礦，避免了直排方式導(dǎo)致的攪動(dòng)海底已沉礦砂，造成渾淤面上升的現(xiàn)象，不會(huì)破壞海底生態(tài)平衡；
[0016]2)用高壓射流排礦力偶產(chǎn)生的海水反力偶作旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，形成旋轉(zhuǎn)布料，在海底采空區(qū)均勻填充，避免現(xiàn)有排料堆垮堆導(dǎo)致的亂流(沉砂流)污染；
[0017]3)對(duì)排出口射流與螺旋通道的旋轉(zhuǎn)作用相結(jié)合，形成“擴(kuò)散波輪”，形成類似電波的傳播方式，由近至遠(yuǎn)逐漸衰減，布砂覆蓋面積大幅增加；
[0018]4)旋轉(zhuǎn)射流不會(huì)形成料堆，從而減少移船次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是圖1的A-A剖視圖。
[0021]圖3是圖1的B-B剖視圖。
[0022]圖4是圖1中I部放大剖視圖。
[0023]圖中:1.輸漿管2.波紋橡膠軟管3.套筒4.限長(zhǎng)拉桿5.連接法蘭6.螺旋下降通道給漿筒7.螺旋葉片8.浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器9.射槍10.出水孔11.給漿筒下法蘭12.迷宮式密封圈13.無(wú)油滑動(dòng)軸承
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0025]見(jiàn)圖1，是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器，包括從上至下依次連通的波紋橡膠軟管2、螺旋下降通道給漿筒6和浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器8，所述波紋橡膠軟管2通過(guò)套筒式連接裝置與上部的外接輸漿管I和下部的螺旋下降通道給漿筒6實(shí)現(xiàn)柔性連接，螺旋下降通道給漿筒6與浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器8之間為套筒式連接。
[0026]所述套筒式連接裝置由套筒3、連接法蘭5和限長(zhǎng)拉桿4組成，套筒3套裝在波紋橡膠軟管2外部，通過(guò)限長(zhǎng)拉桿4與上、下兩端的連接法蘭5連接，并可沿限長(zhǎng)拉桿4相對(duì)滑動(dòng)。
[0027]所述螺旋下降通道給漿筒6與浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器8之間的套筒式連接處設(shè)有無(wú)油滑動(dòng)軸承13，軸承兩端通過(guò)迷宮式密封圈12密封。(見(jiàn)圖4)
[0028]所述螺旋下降通道給漿筒6為圓錐體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁沿軸線方向設(shè)有螺旋盤繞的螺旋葉片7。
[0029]所述浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器8由浮盤體和數(shù)個(gè)射槍9組成一體式結(jié)構(gòu)，射槍9端部設(shè)有與浮盤體連通的出水孔10。(見(jiàn)圖2)
[0030]所述射槍9數(shù)量為6個(gè)，沿浮盤體外圓周均勻、對(duì)稱布置。
[0031]所述出水孔10與浮盤體水平面的夾角為20°?40°。(見(jiàn)圖3)
[0032]本發(fā)明海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器是海底采礦、選礦、輸出精礦、廢棄尾礦就地排放一條龍生產(chǎn)的終端生產(chǎn)設(shè)備，作業(yè)船用近千米長(zhǎng)的輸漿管I將尾礦漿送到采空區(qū)，輸送到布料器的螺旋下降通道給漿筒6內(nèi)，并通過(guò)給漿筒6給浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器8喂?jié){，排砂充填采空的海底，使該地域?qū)崿F(xiàn)采完還原。
[0033]本發(fā)明海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器的工作原理是:由選礦作業(yè)船通過(guò)輸漿管I輸至海底的，壓力為IMPa的尾礦漿，通過(guò)螺旋下降通道給漿筒6形成螺旋運(yùn)動(dòng)，并由浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器8底部排出，同時(shí)浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器8在外圍射槍9的射流作用下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在采空區(qū)內(nèi)以輪幅狀擴(kuò)散波形式布砂，其擴(kuò)散面積沿徑向不斷增大，最終尾礦以拋物線軌跡沉降，落到采空海底。
[0034]本發(fā)明海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器，上部通過(guò)輸漿管I與作業(yè)船連通，輸漿管I為軟接頭大尺寸管道，作業(yè)時(shí)由作業(yè)船在海面定位、定點(diǎn)進(jìn)行海底充填尾礦，在采空區(qū)域的海面、深度定位及作業(yè)線路，均由作業(yè)船上吊裝設(shè)備控制。作業(yè)時(shí)，由海上作業(yè)船上的吊裝設(shè)備將海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器吊裝至海底的10米高度處(在填充采空區(qū)中央范圍)，填充點(diǎn)高度可調(diào)，并可隨作業(yè)船拖移。
[0035]波紋橡膠軟管2外有套筒3，防止其過(guò)度伸長(zhǎng)擴(kuò)張，套筒3通過(guò)限長(zhǎng)拉桿4與上、下法蘭5連接，使波紋橡膠軟管2與輸漿管I和螺旋下降通道給料筒6之間實(shí)現(xiàn)柔性連接，并使下部給漿筒6保持垂直。
[0036]為避免高壓漿柱(高度為30?50m)對(duì)螺旋布料器產(chǎn)生沖擊，在海底產(chǎn)生設(shè)備跳動(dòng)，失去穩(wěn)定工作能力，在螺旋下降通道給料筒6內(nèi)設(shè)置螺旋葉片7，形成螺旋下降流道，使尾礦漿在筒內(nèi)呈螺旋狀下降，使沖力由垂直下沖變換為螺旋下降，其產(chǎn)生的離心力可以穩(wěn)定給衆(zhòng)筒6。
[0037]浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器8是旋轉(zhuǎn)件，上部用套筒式連接裝置懸掛連接在給料筒下法蘭11上，下部與浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器8也采用套筒式連接，浮盤體借浮力上浮，頂在連接軸承密封水盒上，軸承選用耐磨耐腐蝕無(wú)潤(rùn)滑，摩擦系數(shù)極小的高分子材料做的套圈式滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸承；以給漿筒6軸線為旋轉(zhuǎn)軸，浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器8旋轉(zhuǎn)方向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?也可沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn))。
[0038]浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器8設(shè)有數(shù)個(gè)射槍9，優(yōu)選為6個(gè)，組成三對(duì)力偶射流動(dòng)力源，利用海水反推力，形成三對(duì)反力偶，海水反力偶作用推動(dòng)布料器旋轉(zhuǎn)布料，并使海水和漿料混合；出水孔10射流是浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器8旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源，出水孔10與水平方向呈30°角時(shí)射程最遠(yuǎn)，所以出水孔10與浮盤體水平面的夾角優(yōu)選角度為30°。射流形成六股旋轉(zhuǎn)布料波，其推力沿直徑方向衰減，布料波不斷外擴(kuò)，形成輪幅狀擴(kuò)散，覆蓋填充區(qū)。漿體一邊擴(kuò)散一邊混合，在重力沉降作用下，呈拋物線下降的砂群，均勻填充到采空區(qū)。落底后動(dòng)力衰減，但由于慣性力和物料是沉砂流，安息角很小，仍然會(huì)擴(kuò)散流行向低洼處充填。
【權(quán)利要求】
1.海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器，其特征在于，包括從上至下依次連通的波紋橡膠軟管、螺旋下降通道給漿筒和浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器，所述波紋橡膠軟管通過(guò)套筒式連接裝置與上部的外接輸漿管和下部的螺旋下降通道給漿筒實(shí)現(xiàn)柔性連接，螺旋下降通道給漿筒與浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器之間為套筒式連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器，其特征在于，所述套筒式連接裝置由套筒、連接法蘭和限長(zhǎng)拉桿組成，套筒套裝在波紋橡膠軟管外部，通過(guò)限長(zhǎng)拉桿與上、下兩端的連接法蘭連接，并可沿限長(zhǎng)拉桿相對(duì)滑動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器，其特征在于，所述螺旋下降通道給漿筒與浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器之間的套筒式連接處設(shè)有無(wú)油滑動(dòng)軸承，軸承兩端通過(guò)迷宮式密封圈密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器，其特征在于，所述螺旋下降通道給漿筒為圓錐體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁沿軸線方向設(shè)有螺旋盤繞的螺旋葉片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器，其特征在于，所述浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器由浮盤體和數(shù)個(gè)射槍組成一體式結(jié)構(gòu)，射槍端部設(shè)有與浮盤體連通的出水孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器，其特征在于，所述射槍數(shù)量為6個(gè)，沿浮盤體外圓周均勻、對(duì)稱布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器，其特征在于，所述出水孔與浮盤體水平面的夾角為20°?40°。
【文檔編號(hào)】E21C50/00GK103939138SQ201410207185
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】孫旭, 孫巍, 王兆安, 王靖文, 金輝, 李若謙, 高笙凱, 田科, 李迎春, 張放, 趙津驛 申請(qǐng)人:中國(guó)冶金礦業(yè)鞍山冶金設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司