海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器的制造方法
【專利摘要】本實用新型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，本實用新型的有益效果是：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)動力，形成旋轉(zhuǎn)布料，填充均勻；3)對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)射流不會形成料堆，從而減少移船次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。
【專利說明】海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型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采坑進(jìn)行采坑充填。充填作業(yè)的要求是（1)尾礦回填到采 空區(qū)，不可擴(kuò)散到待采區(qū)，否則會降低待采區(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， 這種直排方式會攪動海底已沉礦砂，造成渾淤面上升，破壞海底生態(tài)；同時形成的料堆垮堆 后會形成亂流（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 品的開米一直無法形成大規(guī)模生產(chǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本實用新型克服現(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 的前提下實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案實現(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、連接法蘭和限長拉桿組成，套筒套裝在波紋橡膠軟 管外部，通過限長拉桿與上、下兩端的連接法蘭連接，并可沿限長拉桿相對滑動。
[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 油滑動軸承，軸承兩端通過迷宮式密封圈密封。
[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，沿浮盤體外圓周均勻、對稱布置。
[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，本實用新型的有益效果是：
[0015] 1)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 海底已沉礦砂，造成渾淤面上升的現(xiàn)象，不會破壞海底生態(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】
【附圖說明】
[0019] 圖1是本實用新型的結(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.無油滑動軸承
【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進(jìn)一步說明：
[0025] 見圖1，是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，本實用新型海底填砂旋轉(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通過套筒式連接裝置與上部的外接輸漿管1和下部的螺旋下降通道給漿 筒6實現(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和限長拉桿4組成，套筒3套裝在波紋 橡膠軟管2外部，通過限長拉桿4與上、下兩端的連接法蘭5連接，并可沿限長拉桿4相對 滑動。
[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 無油滑動軸承13,軸承兩端通過迷宮式密封圈12密封。（見圖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。（見圖2)
[0030] 所述射槍9數(shù)量為6個，沿浮盤體外圓周均勻、對稱布置。
[0031] 所述出水孔10與浮盤體水平面的夾角為20°?40°。（見圖3)
[0032] 本實用新型海底填砂旋轉(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)船用近千米長的輸漿管1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] 本實用新型海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器的工作原理是：由選礦作業(yè)船通過輸漿管1輸 至海底的，壓力為IMPa的尾礦漿，通過螺旋下降通道給漿筒6形成螺旋運動，并由浮盤式旋 轉(zhuǎn)射流發(fā)射器8底部排出，同時浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器8在外圍射槍9的射流作用下做旋 轉(zhuǎn)運動，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] 本實用新型海底填砂旋轉(zhuǎn)式布料器，上部通過輸漿管1與作業(yè)船連通，輸漿管1為 軟接頭大尺寸管道，作業(yè)時由作業(yè)船在海面定位、定點進(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，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 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,防止其過度伸長擴(kuò)張，套筒3通過限長拉桿4與上、下 法蘭5連接，使波紋橡膠軟管2與輸漿管1和螺旋下降通道給料筒6之間實現(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)對螺旋布料器產(chǎn)生沖擊，在海底產(chǎn)生設(shè)備跳 動，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) 定給楽筒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潤滑，摩擦系數(shù)極小的高分子材料做的套圈式 滑動旋轉(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)方向為順時針方向 (也可沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)）。
[0038] 浮盤式旋轉(zhuǎn)射流發(fā)射器8設(shè)有數(shù)個射槍9,優(yōu)選為6個，組成三對力偶射流動力源， 利用海水反推力，形成三對反力偶，海水反力偶作用推動布料器旋轉(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)的動力源，出水孔10與水平方向呈 30°角時射程最遠(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 動力衰減，但由于慣性力和物料是沉砂流，安息角很小，仍然會擴(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、連接法蘭和限長拉桿組成，套筒套裝在波紋橡膠軟管外部，通過限長拉桿與上、下 兩端的連接法蘭連接，并可沿限長拉桿相對滑動。
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)有無油滑動軸承，軸承兩端通過迷宮 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， 沿浮盤體外圓周均勻、對稱布置。
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】E21F15/00GK203891927SQ201420250314
【公開日】2014年10月22日 申請日期: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 申請人:中國冶金礦業(yè)鞍山冶金設(shè)計研究院有限責(zé)任公司