[实用新型]带有自清洗功能的防堵塞防淤积抗磨损矿浆输送泵

说明书

本实用新型涉及一种带有自清洗功能的防堵塞防淤积抗磨损矿浆输送泵，包括矿浆输送泵主体、高压清水辅助装置，矿浆输送泵主体由潜水电机和多级离心泵组成，多级离心泵的每个工作腔内部设有高压水引流结构，高压水引流结构通过工作腔上的高压水进口连接所述高压清水辅助装置，由高压清水辅助装置提供清洁海水，通过高压水进口注入到多级离心泵的每个工作腔内部，在工作腔的高压水引流结构区域形成局部高压水流，防止矿浆输送过程中的堵塞卡滞以及停泵后的淤积，并且缓解固体颗粒对部件表面的冲击磨损。本实用新型的矿浆输送泵可以有效解决矿浆输送泵一直存在的易堵塞淤积、易卡滞、易磨损等问题，大幅度提高设备使用寿命和可靠性。

技术领域

本实用新型涉及一种用于深海采矿的矿浆输送泵，尤其是一种具备自清洗功能的防堵塞防淤积抗磨损矿浆输送泵。

背景技术

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。

如图1所示，深海采矿系统由海底集矿机20、矿浆流体提升输送系统和海面采矿船21等系统组成。矿浆输送泵22是其核心设备。

如图2所示，目前世界各国研发的矿浆输送泵均存在运行时易堵塞卡滞、易磨损，停泵时易淤积等难以解决的问题，造成该问题的主要原因是矿浆输送泵工作介质为含有矿石固体颗粒的海水(称为矿浆)。在实际采矿作业过程中，为了保证深海采矿的经济性，矿浆中的矿石颗粒一般在直径10mm以上，甚至达到50mm，而矿石在矿浆中的浓度一般达到10％左右，此种高浓度大颗粒固液两相流在输送过程中，首先，固体颗粒跟随液体的碰撞冲击会对泵体的内部工作表面以及叶轮表面造成较大的磨损；其次，运行过程中，矿石颗粒也容易进入矿浆输送泵叶轮进出口口环、水轴承等间隙部位，引起泵的堵塞卡滞；第三，当泵停止时，流体速度逐渐下降，矿浆中的固体颗粒将会下沉淤积在矿浆输送泵工作腔内，当泵再次启动时，产生卡滞和磨损。

目前的矿浆输送泵主要存在如下问题：

1、矿浆输送过程中，固体颗粒在跟随液体流动中引起的碰撞冲击会对泵体内部工作面以及叶轮表面造成较大的磨损；

2、运行过程中，矿石颗粒容易进入矿浆输送泵叶轮进出口口环、水润滑轴承等间隙部位，引起泵的堵塞卡滞；

3、停泵时，矿浆流动速度逐渐下降，其中的固体颗粒将会下沉淤积在矿浆输送泵工作腔内，当泵再次启动时，容易产生卡滞和磨损。

世界各国均开展了矿浆输送泵的研究工作，期间，曾经采用过轴流泵、混流泵、隔膜泵以及多级离心泵等多种形式，但经多年研究论证和试验分析，最终均采用了多级离心泵的型式，为了解决以上所诉的堵塞卡滞、淤积磨损等问题，针对多级离心泵目前主要采用了叶片数量优化(采用3或4叶片叶轮)、叶型优化及加厚、叶轮进口斜切、倾斜流道、带空间导叶的导向器等措施，提高矿浆输送泵的通过性(防阻塞卡滞和淤积)和抗磨损性能。但是从各国实验室以及海上试验结果来看，矿浆输送泵的堵塞卡滞、淤积磨损等问题虽然有所改善，但还并没有实质性的解决，成为深海采矿无法商业化的瓶颈之一。因此，目前急需开发研制出一种能够较好的解决堵塞淤积以及磨损等问题的矿浆输送泵。

发明内容

本实用新型是要提供一种带有自清洗功能的防堵塞防淤积抗磨损矿浆输送泵，目的在于矿浆输送泵高压水引流结构设计和高压清水辅助装置设计，在矿浆输送泵主体工作腔内部形成局部高压清水流动，大幅度改善目前深海采矿用矿浆输送泵运行过程中普遍存在的易堵塞、卡滞、淤积以及部件磨损等问题，从而全面提升矿浆输送泵使用寿命和经济性。