[发明专利]海底取物装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下作业设备，特别是海底取物装置。它能从3400m深处的海底提取物质(比重7.9克重/厘米³)。

背景技术

海底取物是科学家、探险家、商业人士们长期以来都在进行探索、研究，甚至捐献了毕生精力的课题。由于复杂的环境因素，造成海底取物的难度较大。在2002年7月31日日本(平成14年7月31日)，曾公开了一种“泥沙吸入排放装置”的发明创造，公开号为P2002-212970A。而美国在1986年2月11日公开的“深海采矿设备”的发明专利，专利号为US4681372。其结果都不太理想。而对于贮藏在海底的丰富宝藏如锰核矿、镍核矿、贵金属及稀金属等物质，目前，尚没有找到行之有效地挖掘开采的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海底取物装置，它能将3400m深处的海底物质被逐级提升出海面，并以水平方向喷出，从而实现海底取物之目的。

本发明是根据流体力学中的喷射现象设计而成的。它利用一种流体为载体，经加速形成高速流体，在高速流体的喷出口处产生负压，抽吸标的物；这个高速流体又附带着水泵的体积流量在猛力喷射，使被抽吸的标的物在喷管内被提升，达到取物之目的。

其解决方案是：取物器上端与扩张型提升管连接，取物器侧面与水泵连接，水泵与动力源机连接，构成海底取物装置。

取物器由外管以及其内设置的内管构成，在内管与外管它们二者的锥形端之间形成狭窄锥形通道，并在狭窄锥形通道延伸汇集处形成喷射角α，该喷射角α区域处产生抽吸负压和提升推力，而内管由套管及一端套装于套管内并与套管连接的中心管构成。

本发明由于采取上述技术方案，它不仅结构简单，而且容易制造。利用海水为载体，可有效地将3400m深处且比重为7.9克重/厘米³的海底物质，逐级提升出海面3m高处，又以1.525m/s的速度沿水平方向喷出，其喷出量为1116kg/s，合4047T/h，其中含比重为7.9克重/厘米³的海底物质927T。从而可以解决长期以来人们想解决而尚未解决的海底取物难题。

附图说明

图1为海底取物装置的结构示意图。

图2为海底取物装置的使用状态图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

图1中，外管5的两端分别连接有锥管3及锥管8。于外管5内设置有内管，它由一端连有锥管12的套管6及重叠套装于其内并与锥管12相连接为一体的中心管10构成，且套管6通过均布的3个支撑4与外管5的内壁相连接，而中心管10通过3个均布的支撑7与套管6的内壁相连接。在外管5与内管它们二者的锥形端之间形成狭窄锥形通道13，于狭窄锥形通道13的延伸汇集处形成高速流体喷射角α，并在该喷射角α区域处产生抽吸负压和提升推力，构成取物器。外管5的锥管3端通过与其连接的喷管2接扩张型提升管1，扩张型提升管1上端的喷口直径为850mm，并在扩张型提升管1的上部连接有呈90°的弯管。而锥管8端与中心管10的一端口处相连接，使内、外管之间形成的空间成为一封闭的腔体，且该端处的中心管10的端口即为抽吸端口9，它的内径d₁＝118mm。外管5的侧面通过与其连接的进水管11，与接动力电机15的水泵14相连通。电机15的功率为2150kw，水泵的体积流量为3000m³/h，水泵的工作压力为34.8MPa。

图2中，当用于提取3400m深处海底的物质r₁时，可自下而上将海底取物装置逐级置于水下。除最上面一级海底取物装置的取物器16的放置位置距海面96.5m外，其余每一级海底取物装置的取物器16的放置位置距相邻的海底取物装置的取物器16的放置位置的距离均为111.5m，如图2所示，放置于3400m深处海底的海底取物装置它的取物器16的抽吸端口9与被抽取物质r₁相接近，电机15驱动水泵14工作，在它们二者的作用下，能将被提取的物质r₁提升到111.5m的高处。以此类推，每一级放置的海底取物装置均采用相同的方式设置，除最上面一级海底取物装置外，其余的均能达到上述的提升高度。而最上面一级海底取物装置的取物器16是置于海水面下96.5m处的被提取物质r₁上面的，且扩张型提升管1要高出海水面3m。

该海底取物装置以海水为载体，在电机15和水泵14的作用下，海水经进水管11流经取物器的狭窄锥形通道13内加速，形成高速流体，并朝着喷射角α的方向喷射，这股高速流体在喷射角α区域处产生抽吸负压，将海底物质r₁从取物器16的抽吸端口9经中心管10抽吸上来，同时，这股高速流体又附带着水泵14的体积流量在猛力喷射，在这种喷射推力的作用下，使从中心管10中抽吸上来的物质r₁在喷管2内被提升，经扩张型提升管1上部的喷口以1.525m/s的速度沿水平方向喷出。如此逐级抽吸提升，最终将海底物质r₁逐级提升到海面3m高处，并沿水平方向喷射到运输船17上，从而可实现海底取物之目的。