[发明专利]一种海底锰结核优势流场捕捉装置

说明书

本发明公开了一种海底锰结核优势流场捕捉装置，包括泵体、锥体管、肘管和扩散段，泵体的一端连接竖直向上的输送管，泵体的另一端连接锥体管的小口，锥体管的大口连接肘管的竖直口，肘管为L型管，肘管的水平口与扩散段相连。肘管水平段和扩散段下均设置有若干个万向轮。本发明规定了泵体、锥体管、肘管以及扩散段相互连接的几何限定条件、以及锥体管和扩散段的扩散方式。肘管的水平段及扩散段下设置有行走装置，可作为整个系统的承力底座。本发明将进流限定在扇形区域内，并限制竖直方向的进流高度，从而形成优势流场，以增大喇叭口的进流速度，集中了水力，可以提高系统吸入端摄取物体的能力，使海底锰结核或颗粒状矿物之摄取效率得以提高。

技术领域

本发明涉及采矿的技术领域，特别是涉及一种海底锰结核优势流场捕捉装置。

背景技术

锰结核的外形像土豆，里面密密层层的，直径一般在1～25厘米，最大的直径可达1米，重几百千克。它含有70多种元素，锰结核中含有多种金属资源和非金属资源，其中锰、铜、钴、镍的含量非常高。世界各大洋锰结核的总储量约为3万亿吨，其中4000亿吨锰、88亿吨铜、164亿吨镍、98亿吨钴，分别为大陆储量的几十倍至几千倍，具有很高的工业开采价值，被誉为21世纪的矿产资源。大洋底部广泛分布着锰结核，高效开采海底锰结核资源，具有重要的战略意义和经济价值。

然而，开采锰结核的难度极大。首先，它分布在深海的海底表层，那里的海水压力很大，对采矿装置的抗压性、牢固性和耐腐蚀性等都有特殊的要求。其次，要把锰结核从几千米深的地方采集起来并提升到海面，没有高功率的提升装置和先进的采矿设备是无法操作的。此外，为了提高采矿效率，还必须配备精度高、性能可靠的监测、显示、记录和控制系统。所以世界各国至今开采锰结核的方法还未成熟。目前一般认为有3种方法比较适用：空气升举采矿系统、连续戽斗式采矿系统和水力升举采矿系统。

其中，水力升举采矿系统，是通过泵体和输送管道，利用水力的挟物能力，将锰结核抽上来。优势流场是一种在接近海底(或底边界)处能够产生较大流速的流场，能够增大水体的挟物能力，有利于通过水力摄取锰结核等海底矿物资源、或其它固体颗粒。水力升举采矿系统的海底最初端，即吸入端，其捕获效率直接影响到整个系统的采矿效率。一般的泵体装置，其底部进流方式可视为四周进流，四周均匀进流，流速低，挟物能力就低，采矿效率就低。据此，发明高效的海底锰结核采矿设备是有前瞻性意义的。

发明内容

本发明的目的是提供一种海底锰结核优势流场捕捉装置，以解决上述现有技术存在的问题，通过产生优势流场使泵体吸入端摄取物体的能力提高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种海底锰结核优势流场捕捉装置，包括泵体、锥体管、肘管和扩散段，所述泵体的一端连接竖直向上的输送管，所述泵体的另一端连接所述锥体管的小口，所述锥体管的大口连接所述肘管的竖直口，所述肘管为L型管，所述肘管的水平口连接所述扩散段，所述扩散段为喇叭状的扩散管。

优选的，所述肘管包括相互连接的竖直段和水平段，所述扩散段包括相互连接的直线扩散段和曲线扩散段，所述肘管水平段与所述直线扩散段以相切方式相连接。

优选的，所述肘管水平段与所述扩散段下均设置有行走装置。

优选的，所述行走装置为若干个万向轮。

优选的，所述直线扩散段的扩张角度为3°-4°，所述曲线扩散段为一圆滑过渡的弧面。

优选的，所述肘管的水平段进口与所述扩散段的高度均不大于30cm。

优选的，所述锥体管的长度不小于所述锥体管的大口直径的五倍。

优选的，所述锥体管的锥面倾斜角度为3°-4°。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：