深海扬矿泵结构及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种深海扬矿泵结构及其控制方法，所属扬矿泵技术领域，包括扬矿泵壳体，扬矿泵壳体内设有高速轴，高速轴与扬矿泵壳体间设有分流驱动机构，分流驱动机构与高速轴间设有细颗粒流体甬道，细颗粒流体甬道上设有若干与高速轴相限位固定套接的导流旋转叶轮。分流驱动机构包括低速旋转轮毂，低速旋转轮毂外壁设有螺旋叶片盘，低速旋转轮毂内设有与低速旋转轮毂相限位嵌套固定的减速器。具有结构紧凑、分流效果好、浆料通过性好、输送动力足和使用寿命长的优点，既能提升输送效率，又能节省轴向空间。实现高浓度大颗粒浆料与细小颗粒的海水分开过流，避免了流道堵塞现象。起到了流道内浆料对泵的低磨损和高效过流的目的。

Structure and Control Method of Deep-sea Mine-lifting Pump

【技术实现步骤摘要】
深海扬矿泵结构及其控制方法
本专利技术涉及扬矿泵
，具体涉及一种深海扬矿泵结构及其控制方法。
技术介绍
深海采矿系统对浆料泵管线输送的安全性要求很高，一定不能堵塞流道。现有的扬矿泵为多级空间导叶式的泵，矿石颗粒与海水呈一定浓度，统一地通过流道，为达到设定的扬程，泵的叶轮具备相对较高的转速（约1450rpm）和过流速度（叶轮外端的速度可达20-30m/s），因此，既存在堵塞隐患，又会产生很大磨损。深海采矿是我国海洋强国战略的一部分，也是面向未来的一个重要的能源通道，目前的深海采矿工程试验和面向商业开采的采矿系统，均是管道提升式，即一定浓度的矿石颗粒和海水的混合浆料要以一定的速度从海底被提升到海面，其中的关键动力输送装备就是深海扬矿泵，这种泵是多级长轴、径向叶轮配备空间导叶的结构型式，除去水力性能的要求，泵的过流部件抗磨损也是一个重要指标。现有的设计还不能有效地降低这种大颗粒两相流的磨损。
技术实现思路
本专利技术主要解决现有技术中存在抗磨损性能差、容易堵塞流道和使用寿命短的不足，提供了一种深海扬矿泵结构及其控制方法，其深海扬矿泵结构具有结构紧凑、分流效果好、浆料通过性好、输送动力足和使用寿命长的优点，解决了泵的堵塞和过流部件抗磨损差的问题。其控制方法既能提升输送效率，又能节省轴向空间。实现高浓度大颗粒浆料与细小颗粒的海水分开过流，避免了流道堵塞现象。起到了流道内浆料对泵的低磨损和高效过流的目的。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种深海扬矿泵结构，包括扬矿泵壳体，所述的扬矿泵壳体内设有高速轴，所述的高速轴与扬矿泵壳体间设有分流驱动机构，所述的分流驱动机构与高速轴间设有细颗粒流体甬道，所述的细颗粒流体甬道上设有若干与高速轴相限位固定套接的导流旋转叶轮。所述的分流驱动机构包括低速旋转轮毂，所述的低速旋转轮毂外壁设有延伸出低速旋转轮毂前端的螺旋叶片盘，所述的低速旋转轮毂内设有与低速旋转轮毂相限位嵌套固定的减速器；所述的减速器包括旋转轮毂驱动盘，所述的旋转轮毂驱动盘内设有与旋转轮毂驱动盘相套接的输出齿轮轴，所述的输出齿轮轴与旋转轮毂驱动盘间设有传动齿轮组件。作为优选，所述的传动齿轮组件两端均设有与传动齿轮组件相限位套接固定的端盖，所述的端盖外壁分别与旋转轮毂驱动盘相密封件式嵌套限位固定，所述的端盖内壁均与输出齿轮轴相轴承密封式卡簧限位嵌套固定，所述的端盖与输出齿轮轴间均设有滚珠轴承。作为优选，所述的传动齿轮组件包括若干呈环形分布的固定短轴，所述的固定短轴上均设有与旋转轮毂驱动盘、输出齿轮轴相齿形啮合的过渡传动齿轮，两相邻过渡传动齿轮间均设有与端盖相限位嵌套的尼龙轴柱。作为优选，所述的转轮毂驱动盘前端设有与低速旋转轮毂相限位嵌套的过滤罩。作为优选，所述的旋转轮毂驱动盘包括与传动齿轮组件相齿形啮合的齿圈，所述的齿圈外围设有与低速旋转轮毂呈一体化嵌套的外盘管，所述的外盘管与齿圈间设有若干呈环形均匀分布的连接弧形板。所述的输出齿轮轴包括输出轴，所述的输出轴上设有与传动齿轮组件相齿形啮合的齿轮轴，所述的输出轴上设有与高速轴相平键式限位嵌套固定的键槽。作为优选，所述的高速轴与扬矿泵壳体间设有与高速轴相花键式卡嵌限位套接的扬矿泵驱动电机，所述的扬矿泵驱动电机与高速轴间设有轴套法兰盘，所述的轴套法兰盘与扬矿泵驱动电机间设有推力平衡架。作为优选，所述的深海扬矿泵结构的控制方法包括如下操作步骤：第一步：使用时，先开启扬矿泵驱动电机带动高速轴驱动导流旋转叶轮进行旋转吸流，使得矿浆在螺旋离心作用下进入扬矿泵壳体内，此时高速轴同步为分流驱动机构提供动力。第二步：当矿浆注入后，分流驱动机构通过减速器，实现低速旋转轮毂驱动螺旋叶片盘进行低速大扭矩输出；螺旋叶片盘延伸段起到提前对海水进行分开过流，将高浓度带大颗粒的浆料与海水分流，避免了细颗粒流体甬道堵塞。第三步：高浓度带大颗粒的浆料由螺旋叶片盘驱动沿扬矿泵壳体内壁进入后腔与细颗粒流体甬道出来的海水合流一同输送出扬矿泵壳体。作为优选，当高速轴将转速同步传递至输出齿轮轴，由输出齿轮轴上的齿轮轴与外围若干呈环形的过渡传动齿轮相啮合传动，外围的过渡传动齿轮同时均匀驱动旋转管驱动盘上的齿圈，实现旋转轮毂驱动盘与低速旋转轮毂同步等速旋转。作为优选，螺旋叶片盘的旋转速度实现高浓度带大颗粒浆料的进料流速，导流叶片的转速驱动细颗粒流体甬道内海水的进料流速，由于海水的密度小于高浓度带大颗粒浆料的密度，采用进料流速比要大于密度比，避免细颗粒流体甬道出口与高浓度带大颗粒浆料汇合处容易出现沉淀回流堵塞现象。作为优选，当矿浆进入扬矿泵壳体后，分流驱动机构端口处设有过滤罩将大颗粒进行阻隔，由螺旋叶片盘将过滤出的大颗粒渣滓随螺旋叶片盘驱动高浓度带大颗粒的浆料沿扬矿泵壳体内壁排至扬矿泵壳体后端。本专利技术能够达到如下效果：本专利技术提供了一种深海扬矿泵结构及其控制方法，与现有技术相比较，该深海扬矿泵结构具有结构紧凑、分流效果好、浆料通过性好、输送动力足和使用寿命长的优点，解决了泵的堵塞和过流部件抗磨损差的问题。其控制方法既能提升输送效率，又能节省轴向空间。实现高浓度大颗粒浆料与细小颗粒的海水分开过流，避免了流道堵塞现象。起到了流道内浆料对泵的低磨损和高效过流的目的。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的分流驱动机构的立体结构图。图3是本专利技术的分流驱动机构的结构剖视图。图4是本专利技术的减速器的爆炸图。图5是本专利技术的旋转轮毂驱动盘的结构示意图。图6是本专利技术的输出齿轮轴的结构示意图。图7是本专利技术的传动齿轮组件的结构示意图。图中：扬矿泵壳体1，分流驱动机构2，导流旋转叶轮3，细颗粒流体甬道4，推力平衡架5，扬矿泵驱动电机6，轴套法兰盘7，高速轴8，过滤罩9，螺旋叶片盘10，低速旋转轮毂11，减速器12，旋转轮毂驱动盘13，端盖14，传动齿轮组件15，输出齿轮轴16，外盘管17，连接弧形板18，齿圈19，齿轮轴20，输出轴21，键槽22，滚珠轴承23，过渡传动齿轮24，固定短轴25，尼龙轴柱26。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对专利技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例：如图1-7所示，一种深海扬矿泵结构，包括扬矿泵壳体1，扬矿泵壳体1内设有高速轴8，高速轴8后端与扬矿泵壳体1间设有与高速轴8相花键式卡嵌限位套接的扬矿泵驱动电机6，扬矿泵驱动电机6与高速轴8间设有轴套法兰盘7，轴套法兰盘7与扬矿泵驱动电机6间设有推力平衡架5。高速轴8前端与扬矿泵壳体1间设有分流驱动机构2，分流驱动机构2与高速轴8间设有细颗粒流体甬道4，细颗粒流体甬道4上设有3组各5片与高速轴8相限位固定套接的导流旋转叶轮3。分流驱动机构2包括低速旋转轮毂11，低速旋转轮毂11外壁设有延伸出低速旋转轮毂11前端的螺旋叶片盘10，低速旋转轮毂11内设有与低速旋转轮毂11相限位嵌套固定的减速器12。减速器12包括旋转轮毂驱动盘13，旋转轮毂驱动盘13前端设有与低速旋转轮毂11相限位嵌套的过滤罩9。旋转轮毂驱动盘13内设有与旋转轮毂驱动盘13相套接的输出齿轮轴16，输出齿轮轴16与旋转轮毂驱动盘13间设有传动齿轮组件15。传动齿轮组件15两端均设有与传动齿轮组件15相限位套接固定的端盖14，端盖14外壁分别与旋转轮毂驱动盘13相密封件式嵌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深海扬矿泵结构，其特征在于：包括扬矿泵壳体（1），所述的扬矿泵壳体（1）内设有高速轴（8），所述的高速轴（8）与扬矿泵壳体（1）间设有分流驱动机构（2），所述的分流驱动机构（2）与高速轴（8）间设有细颗粒流体甬道（4），所述的细颗粒流体甬道（4）上设有若干与高速轴（8）相限位固定套接的导流旋转叶轮（3）；所述的分流驱动机构（2）包括低速旋转轮毂（11），所述的低速旋转轮毂（11）外壁设有延伸出低速旋转轮毂（11）前端的螺旋叶片盘（10），所述的低速旋转轮毂（11）内设有与低速旋转轮毂（11）相限位嵌套固定的减速器（12）；所述的减速器（12）包括旋转轮毂驱动盘（13），所述的旋转轮毂驱动盘（13）内设有与旋转轮毂驱动盘（13）相套接的输出齿轮轴（16），所述的输出齿轮轴（16）与旋转轮毂驱动盘（13）间设有传动齿轮组件（15）。

【技术特征摘要】
1.一种深海扬矿泵结构，其特征在于：包括扬矿泵壳体（1），所述的扬矿泵壳体（1）内设有高速轴（8），所述的高速轴（8）与扬矿泵壳体（1）间设有分流驱动机构（2），所述的分流驱动机构（2）与高速轴（8）间设有细颗粒流体甬道（4），所述的细颗粒流体甬道（4）上设有若干与高速轴（8）相限位固定套接的导流旋转叶轮（3）；所述的分流驱动机构（2）包括低速旋转轮毂（11），所述的低速旋转轮毂（11）外壁设有延伸出低速旋转轮毂（11）前端的螺旋叶片盘（10），所述的低速旋转轮毂（11）内设有与低速旋转轮毂（11）相限位嵌套固定的减速器（12）；所述的减速器（12）包括旋转轮毂驱动盘（13），所述的旋转轮毂驱动盘（13）内设有与旋转轮毂驱动盘（13）相套接的输出齿轮轴（16），所述的输出齿轮轴（16）与旋转轮毂驱动盘（13）间设有传动齿轮组件（15）。2.根据权利要求1所述的深海扬矿泵结构，其特征在于：所述的传动齿轮组件（15）两端均设有与传动齿轮组件（15）相限位套接固定的端盖（14），所述的端盖（14）外壁分别与旋转轮毂驱动盘（13）相密封件式嵌套限位固定，所述的端盖（14）内壁均与输出齿轮轴（16）相轴承密封式卡簧限位嵌套固定，所述的端盖（14）与输出齿轮轴（16）间均设有滚珠轴承（23）。3.根据权利要求2所述的深海扬矿泵结构，其特征在于：所述的传动齿轮组件（15）包括若干呈环形分布的固定短轴（25），所述的固定短轴（25）上均设有与旋转轮毂驱动盘（13）、输出齿轮轴（16）相齿形啮合的过渡传动齿轮（24），两相邻过渡传动齿轮（24）间均设有与端盖（14）相限位嵌套的尼龙轴柱（26）。4.根据权利要求2所述的深海扬矿泵结构，其特征在于：所述的旋转轮毂驱动盘（13）前端设有与低速旋转轮毂（11）相限位嵌套的过滤罩（9）。5.根据权利要求1或2或3所述的深海扬矿泵结构，其特征在于：所述的旋转轮毂驱动盘（13）包括与传动齿轮组件（15）相齿形啮合的齿圈（19），所述的齿圈（19）外围设有与低速旋转轮毂（11）呈一体化嵌套的外盘管（17），所述的外盘管（17）与齿圈（19）间设有若干呈环形均匀分布的连接弧形板（18）；所述的输出齿轮轴（16）包括输出轴（21），所述的输出轴（21）上设有与传动齿轮组件（15）相齿形啮合的齿轮轴（20），所述的输出轴（21）上设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：宿向辉，唐臻吉，朱慧杰，刘明艳，马特，江俊辉，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33