權(quán)利要求

1.一種深海探礦采礦水下集輸泵組，其特征在于，設(shè)于船體下方，包括：

支撐平臺(1);

泵組機(jī)構(gòu)(2)，所述泵組機(jī)構(gòu)(2)設(shè)于所述支撐平臺(1)上，所述泵組機(jī)構(gòu)(2)包括第一泵體(21)、第二泵體(22)、第三泵體(23)和第四泵體(24)，所述第一泵體(21)、所述第二泵體(22)、所述第三泵體(23)和所述第四泵體(24)水平分布于所述支撐平臺(1)的平面上，所述第一泵體(21)的進(jìn)口用于輸入含有礦物的液體，所述第一泵體(21)的出口連通所述第二泵體(22)的進(jìn)口，所述第二泵體(22)的出口連通所述第三泵體(23)的進(jìn)口，所述第三泵體(23)的出口連通所述第四泵體(24)的進(jìn)口，所述第四泵體(24)的出口用于輸出含有礦物的液體，所述第一泵體(21)、所述第二泵體(22)、所述第三泵體(23)和所述第四泵體(24)串聯(lián)，所述第一泵體(21)、所述第二泵體(22)、所述第三泵體(23)和所述第四泵體(24)的回轉(zhuǎn)方向相配合，使所述泵組機(jī)構(gòu)(2)的扭力抵消;

驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)，設(shè)于所述支撐平臺(1)上，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)傳動連接所述泵組機(jī)構(gòu)(2)，用于帶動所述泵組機(jī)構(gòu)(2)運(yùn)轉(zhuǎn);

壓力平衡機(jī)構(gòu)(4)，設(shè)于所述支撐平臺(1)上，所述壓力平衡機(jī)構(gòu)(4)連接所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)，用于調(diào)節(jié)所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)內(nèi)部壓力;

輸送管線，所述輸送管線連通所述泵組機(jī)構(gòu)(2)的出口與所述船體，將所述泵組機(jī)構(gòu)(2)輸出的礦物輸送至所述船體上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海探礦采礦水下集輸泵組，其特征在于，所述第一泵體(21)和所述第三泵體(23)沿第一直線分布且均沿第一方向回轉(zhuǎn)，所述第一泵體(21)的軸線與所述第三泵體(23)的軸線平行，所述第二泵體(22)和所述第四泵體(24)沿第二直線分布且均沿第二方向回轉(zhuǎn)，所述第二泵體(22)的軸線與所述第四泵體(24)的軸線平行，所述第一泵體(21)與所述第二泵體(22)對角分布，所述第三泵體(23)與所述第四泵體(24)對角分布，所述第一直線與所述第二直線平行，所述第一方向與所述第二方向相反。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海探礦采礦水下集輸泵組，其特征在于，所述第一泵體(21)和所述第二泵體(22)沿第一直線分布，所述第一泵體(21)的軸線與所述第二泵體(22)的軸線垂直設(shè)置，所述第三泵體(23)和所述第四泵體(24)沿第二直線分布，所述第三泵體(23)的軸線與所述第四泵體(24)的軸線垂直，所述第一泵體(21)與所述第三泵體(23)對角分布，所述第二泵體(22)與所述第四泵體(24)對角分布，所述第一直線與所述第二直線平行，所述第一泵體(21)的軸線與所述第三泵體(23)的軸線平行，所述第二泵體(22)與所述第四泵體(24)的軸線平行，所述第一泵體(21)、所述第二泵體(22)、所述第三泵體(23)和所述第四泵體(24)的回轉(zhuǎn)方向相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海探礦采礦水下集輸泵組，其特征在于，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)中填充有液體，所述壓力平衡機(jī)構(gòu)(4)包括承載殼體(41)、調(diào)節(jié)組件(42)和輸入管(43)，所述調(diào)節(jié)組件(42)設(shè)于所述承載殼體(41)中，所述調(diào)節(jié)組件(42)中用于充填液體，所述輸入管(43)的一端連接所述調(diào)節(jié)組件(42)，所述輸入管(43)的另一端連通所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)，使液體能在所述調(diào)節(jié)組件(42)與所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)中往復(fù)流動。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的深海探礦采礦水下集輸泵組，其特征在于，所述調(diào)節(jié)組件(42)包括第一支撐件(421)、第二支撐件(422)和兩個(gè)伸縮件(423)，所述第一支撐件(421)和所述第二支撐件(422)相對設(shè)于所述承載殼體(41)內(nèi)，所述伸縮件(423)的兩端分別連接所述第一支撐件(421)和所述第二支撐件(422)，兩個(gè)所述伸縮件(423)相對設(shè)置，使所述第一支撐件(421)、所述第二支撐件(422)和兩個(gè)所述伸縮件(423)圍設(shè)形成容納空間，所述輸入管(43)連通所述容納空間。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海探礦采礦水下集輸泵組，其特征在于，還包括接線箱(5)，所述接線箱(5)電連接所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的深海探礦采礦水下集輸泵組，其特征在于，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)設(shè)有四個(gè)，所述接線箱(5)設(shè)有四個(gè)，四個(gè)所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)分別對應(yīng)連接所述第一泵體(21)、所述第二泵體(22)、所述第三泵體(23)和所述第四泵體(24)，所述接線箱(5)與所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)一一對應(yīng)設(shè)置。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的深海探礦采礦水下集輸泵組，其特征在于，所述接線箱(5)包括動力纜接線箱體和信號纜接線箱體，所述動力纜接線箱體和所述信號纜接線箱體均電連接所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)(3)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海探礦采礦水下集輸泵組，其特征在于，所述壓力平衡機(jī)構(gòu)(4)設(shè)有若干個(gè)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海探礦采礦水下集輸泵組，其特征在于，所述輸送管線采用輕質(zhì)材料制成。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本申請涉及水下礦物輸送設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種深海探礦采礦水下集輸泵組。

背景技術(shù)

[0002]把深海探礦采礦物質(zhì)輸送到水面上是非常困難的，尤其是將深海礦物質(zhì)從水下幾千米輸送至位于水面的船上更是困擾行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

[0003]目前，大多數(shù)的輸送方案是在不同深度的水下采用二級、三級或更多級吊裝在水中的泵站，采用不同泵站接替作業(yè)、逐級加壓的接力方式實(shí)現(xiàn)深海礦物質(zhì)的向上輸送。

[0004]但是，這種多級輸送方案，吊裝于水中的多個(gè)泵站形成的泵組在使用時(shí)，會因其自身的扭力對輸送管線產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭力，因此輸送管線通常采用重量較大的硬管連接，無法實(shí)現(xiàn)輸送管線的輕量化;并且，使用時(shí)需要逐級安裝，設(shè)備的安裝周期長，工程造價(jià)高。

[0005]上述相關(guān)技術(shù)中，存在有泵組產(chǎn)生的扭力影響輸送管線輕量化且安裝周期長的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

[0006]為了提升泵組輸送管線的輕量化特征并縮短安裝周期，本申請?zhí)峁┮环N深海探礦采礦水下集輸泵組。

[0007]本申請?zhí)峁┑纳詈Ｌ降V采礦水下集輸泵組，采用如下的技術(shù)方案：

一種深海探礦采礦水下集輸泵組，設(shè)于船體下方，包括：支撐平臺;泵組機(jī)構(gòu)，所述泵組機(jī)構(gòu)設(shè)于所述支撐平臺上，所述泵組機(jī)構(gòu)包括第一泵體、第二泵體、第三泵體和第四泵體，所述第一泵體、所述第二泵體、所述第三泵體和所述第四泵體水平分布于所述支撐平臺的平面上，所述第一泵體的進(jìn)口用于輸入含有礦物的液體，所述第一泵體的出口連通所述第二泵體的進(jìn)口，所述第二泵體的出口連通所述第三泵體的進(jìn)口，所述第三泵體的出口連通所述第四泵體的進(jìn)口，所述第四泵體的出口用于輸出含有礦物的液體，所述第一泵體、所述第二泵體、所述第三泵體和所述第四泵體串聯(lián)，所述第一泵體、所述第二泵體、所述第三泵體和所述第四泵體的回轉(zhuǎn)方向相配合，使所述泵組機(jī)構(gòu)的扭力抵消;驅(qū)動機(jī)構(gòu)，設(shè)于所述支撐平臺上，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)傳動連接所述泵組機(jī)構(gòu)，用于帶動所述泵組機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn);壓力平衡機(jī)構(gòu)，設(shè)于所述支撐平臺上，所述壓力平衡機(jī)構(gòu)連接所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)內(nèi)部壓力;輸送管線，所述輸送管線連通所述泵組機(jī)構(gòu)的出口與所述船體，將所述泵組機(jī)構(gòu)輸出的礦物輸送至所述船體上。

[0008]通過采用上述技術(shù)方案，支撐平臺為泵組機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)和壓力平衡機(jī)構(gòu)提供支撐作用，以便于在水面上或陸地上進(jìn)行預(yù)安裝，相較于水下安裝的方式，能夠在降低安裝難度的同時(shí)，縮短安裝周期，實(shí)現(xiàn)快速安裝;驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動泵組機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，壓力平衡機(jī)構(gòu)用于使驅(qū)動機(jī)構(gòu)能適用于深海的水下高壓;第一泵體、第二泵體、第三泵體和第四泵體水平分布于支撐平臺上，且在水平方向?qū)崿F(xiàn)串聯(lián)，即該集輸泵組在使用時(shí)，第一泵體、第二泵體、第三泵體和第四泵體位于同一深度，通過第一泵體、第二泵體、第三泵體和第四泵體的串聯(lián)，提高輸送距離，以能將水下的礦物通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)、泵組機(jī)構(gòu)和輸送管線的驅(qū)動帶動作用輸送至船體上;并且，通過第一泵體、第二泵體、第三泵體和第四泵體各自內(nèi)部葉輪回轉(zhuǎn)方向相配合的方式，抵消泵組機(jī)構(gòu)整體的扭力，緩解連接于泵組機(jī)構(gòu)與船體之間的輸送管線發(fā)生扭轉(zhuǎn)的情況，有助于使輸送管線實(shí)現(xiàn)輕量化，降低由于發(fā)生扭轉(zhuǎn)而需要使輸送管線采用重量較大的硬管的必要性，降低操作難度，降低成本。

[0009]可選地，所述第一泵體和所述第三泵體沿第一直線分布且均沿第一方向回轉(zhuǎn)，所述第一泵體的軸線與所述第三泵體的軸線平行，所述第二泵體和所述第四泵體沿第二直線分布且均沿第二方向回轉(zhuǎn)，所述第二泵體的軸線與所述第四泵體的軸線平行，所述第一泵體與所述第二泵體對角分布，所述第三泵體與所述第四泵體對角分布，所述第一直線與所述第二直線平行，所述第一方向與所述第二方向相反。

[0010]通過采用上述技術(shù)方案，位于第一直線上的第一泵體和第三泵體內(nèi)部葉輪回轉(zhuǎn)方向與位于第二直線上的第二泵體和第四泵體內(nèi)部葉輪回轉(zhuǎn)方向相反，使相互平行的第一直線和第二直線上的泵體回轉(zhuǎn)方向相反，從而使泵組機(jī)構(gòu)整體的扭力能實(shí)現(xiàn)相互抵消，提升泵組機(jī)構(gòu)及支撐平臺的穩(wěn)定性，降低對輸送管線的扭力作用，有助于使輸送管線實(shí)現(xiàn)輕量化。

[0011]可選地，所述第一泵體和所述第二泵體沿第一直線分布，所述第一泵體的軸線與所述第二泵體的軸線垂直設(shè)置，所述第三泵體和所述第四泵體沿第二直線分布，所述第三泵體的軸線與所述第四泵體的軸線垂直，所述第一泵體與所述第三泵體對角分布，所述第二泵體與所述第四泵體對角分布，所述第一直線與所述第二直線平行，所述第一泵體的軸線與所述第三泵體的軸線平行，所述第二泵體與所述第四泵體的軸線平行，所述第一泵體、所述第二泵體、所述第三泵體和所述第四泵體的回轉(zhuǎn)方向相同。

[0012]通過采用上述技術(shù)方案，由于第一泵體、第二泵體、第三泵體和第四泵體的設(shè)置方位圍設(shè)呈矩形，并使第一泵體、第二泵體、第三泵體和第四泵體內(nèi)部葉輪的回轉(zhuǎn)方向相同，從而使泵組機(jī)構(gòu)整體的扭力能相互抵消，提升泵組機(jī)構(gòu)及支撐平臺的穩(wěn)定性，降低對輸送管線的扭力作用，有助于使輸送管線實(shí)現(xiàn)輕量化。

[0013]可選地，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)中填充有液體，所述壓力平衡機(jī)構(gòu)包括承載殼體、調(diào)節(jié)組件和輸入管，所述調(diào)節(jié)組件設(shè)于所述承載殼體中，所述調(diào)節(jié)組件中用于充填液體，所述輸入管的一端連接所述調(diào)節(jié)組件，所述輸入管的另一端連通所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)，使液體能在所述調(diào)節(jié)組件與所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)中往復(fù)流動。

[0014]通過采用上述技術(shù)方案，驅(qū)動機(jī)構(gòu)中填充液體，易于使驅(qū)動機(jī)構(gòu)能適應(yīng)深海水下的高壓，從而正常運(yùn)行;利用液體的不可壓縮性，驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的液體能通過輸入管流入承載殼體中的調(diào)節(jié)組件中，或從調(diào)節(jié)組件中流入驅(qū)動機(jī)構(gòu)中，從而避免驅(qū)動機(jī)構(gòu)在高壓作用下?lián)p壞，使驅(qū)動機(jī)構(gòu)能持續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。

[0015]可選地，所述調(diào)節(jié)組件包括第一支撐件、第二支撐件和兩個(gè)伸縮件，所述第一支撐件和所述第二支撐件相對設(shè)于所述承載殼體內(nèi)，所述伸縮件的兩端分別連接所述第一支撐件和所述第二支撐件，兩個(gè)所述伸縮件相對設(shè)置，使所述第一支撐件、所述第二支撐件和兩個(gè)所述伸縮件圍設(shè)形成容納空間，所述輸入管連通所述容納空間。

[0016]通過采用上述技術(shù)方案，第一支撐件、第二支撐件和兩個(gè)伸縮件圍設(shè)形成容納空間，能用于接納驅(qū)動機(jī)構(gòu)中的液體或?qū)⒄{(diào)節(jié)組件中的液體輸入驅(qū)動機(jī)構(gòu)中，以使驅(qū)動機(jī)構(gòu)保持壓力平衡，從而穩(wěn)定驅(qū)動泵組機(jī)構(gòu)。

[0017]可選地，還包括接線箱，所述接線箱電連接所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

[0018]通過采用上述技術(shù)方案，能通過接線箱控制驅(qū)動機(jī)構(gòu)，以根據(jù)采礦情況選擇性地開啟驅(qū)動機(jī)構(gòu)或停機(jī)，使泵組機(jī)構(gòu)能整體啟動或停機(jī)，簡化操作步驟，降低操作難度。

[0019]可選地，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)有四個(gè)，所述接線箱設(shè)有四個(gè)，四個(gè)所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)分別對應(yīng)連接所述第一泵體、所述第二泵體、所述第三泵體和所述第四泵體，所述接線箱與所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)一一對應(yīng)設(shè)置。

[0020]通過采用上述技術(shù)方案，通過接線箱控制對應(yīng)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)的啟停，從而能使四個(gè)驅(qū)動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)相對獨(dú)立的啟動或停止，進(jìn)而使第一泵體、第二泵體、第三泵體和第四泵體能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)或停機(jī)，提高適用性。

[0021]可選地，所述接線箱包括動力纜接線箱體和信號纜接線箱體，所述動力纜接線箱體和所述信號纜接線箱體均電連接所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

[0022]通過采用上述技術(shù)方案，動力纜接線箱體用于控制驅(qū)動機(jī)構(gòu)的動力源，使驅(qū)動機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)，信號纜接線箱用于接收驅(qū)動機(jī)構(gòu)的啟停信息及船體的信號，通過將動力源和信號源分離，能降低操作失誤的風(fēng)險(xiǎn)，降低操作難度，并且能通過動力源和信號源的相對獨(dú)立，降低同時(shí)損壞的可能，提高可靠性。

[0023]可選地，所述壓力平衡機(jī)構(gòu)設(shè)有若干個(gè)。

[0024]通過采用上述技術(shù)方案，在設(shè)置一個(gè)壓力平衡機(jī)構(gòu)時(shí)，能降低支撐平臺上的載重，降低安裝難度;在設(shè)置多個(gè)壓力平衡機(jī)構(gòu)時(shí)，能通過多個(gè)壓力平衡機(jī)構(gòu)提高對驅(qū)動機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)壓力的可靠性。

[0025]可選地，所述輸送管線采用輕質(zhì)材料制成。

[0026]通過采用上述技術(shù)方案，由于在水下幾千米的深處開采礦物，輸送管線較長，采用輕質(zhì)材料制成能減輕整體重量，減小船體負(fù)載，并且降低安裝及使用時(shí)的操作難度。

[0027]綜上所述，本申請包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

1.支撐平臺為泵組機(jī)構(gòu)、驅(qū)動機(jī)構(gòu)和壓力平衡機(jī)構(gòu)提供支撐作用，以便于在水面上或陸地上進(jìn)行預(yù)安裝，相較于水下安裝的方式，能夠在降低安裝難度的同時(shí)，縮短安裝周期，實(shí)現(xiàn)快速安裝;驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動泵組機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，壓力平衡機(jī)構(gòu)用于使驅(qū)動機(jī)構(gòu)能適用于深海的水下高壓;第一泵體、第二泵體、第三泵體和第四泵體水平分布于支撐平臺上，且在水平方向?qū)崿F(xiàn)串聯(lián)，即該集輸泵組在使用時(shí)，第一泵體、第二泵體、第三泵體和第四泵體位于同一深度，通過第一泵體、第二泵體、第三泵體和第四泵體的串聯(lián)，提高輸送距離，以能將水下的礦物通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)、泵組機(jī)構(gòu)和輸送管線的驅(qū)動帶動作用輸送至船體上;并且，通過第一泵體、第二泵體、第三泵體和第四泵體各自內(nèi)部葉輪回轉(zhuǎn)方向相配合的方式，抵消泵組機(jī)構(gòu)整體的扭力，緩解連接于泵組機(jī)構(gòu)與船體之間的輸送管線發(fā)生扭轉(zhuǎn)的情況，有助于使輸送管線實(shí)現(xiàn)輕量化，降低由于發(fā)生扭轉(zhuǎn)而需要使輸送管線采用重量較大的硬管的必要性，降低操作難度，降低成本;

2.位于第一直線上的第一泵體和第三泵體內(nèi)部葉輪回轉(zhuǎn)方向與位于第二直線上的第二泵體和第四泵體內(nèi)部葉輪回轉(zhuǎn)方向相反，使相互平行的第一直線和第二直線上的泵體回轉(zhuǎn)方向相反，從而使泵組機(jī)構(gòu)整體的扭力能實(shí)現(xiàn)相互抵消，提升泵組機(jī)構(gòu)及支撐平臺的穩(wěn)定性，降低對輸送管線的扭力作用，有助于使輸送管線實(shí)現(xiàn)輕量化;

3.由于第一泵體、第二泵體、第三泵體和第四泵體的設(shè)置方位圍設(shè)呈矩形，并使第一泵體、第二泵體、第三泵體和第四泵體內(nèi)部葉輪的回轉(zhuǎn)方向相同，從而使泵組機(jī)構(gòu)整體的扭力能相互抵消，提升泵組機(jī)構(gòu)及支撐平臺的穩(wěn)定性，降低對輸送管線的扭力作用，有助于使輸送管線實(shí)現(xiàn)輕量化。

附圖說明

[0028]圖1是本申請實(shí)施例一的深海探礦采礦水下集輸泵組的分布示意圖。

[0029]圖2是本申請實(shí)施例一的壓力平衡機(jī)構(gòu)的示意圖。

[0030]圖3是本申請實(shí)施例二的深海探礦采礦水下集輸泵組的分布示意圖。

[0031]附圖標(biāo)記說明：

1、支撐平臺;2、泵組機(jī)構(gòu);21、第一泵體、22、第二泵體;23、第三泵體;24、第四泵體;25、連接管;3、驅(qū)動機(jī)構(gòu);4、壓力平衡機(jī)構(gòu);41、承載殼體;42、調(diào)節(jié)組件、421、第一支撐件;422、第二支撐件;423、伸縮件;43、輸入管;5、接線箱。

具體實(shí)施方式

[0032]以下結(jié)合附圖1-附圖3對本申請作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本實(shí)施例中，如未明確規(guī)定，“連接”、“相連”及“固定”作為廣義理解，包括固定連接、可拆卸連接、連接形成一體結(jié)構(gòu)、機(jī)械連接、電連接、直接連接、由中介間接連接、內(nèi)部連接和兩個(gè)元件之間相互作用等情形，可以根據(jù)具體情況進(jìn)行理解。在未作相反說明的情況下，本申請中使用的方位詞如“內(nèi)、外”是指相應(yīng)零部件的本身輪廓而言的。

[0033]實(shí)施例一

如圖1所示，本申請實(shí)施例公開一種深海探礦采礦水下集輸泵組(以下簡稱為“集輸泵組”)。該集輸泵組設(shè)于船體下方，包括支撐平臺1、泵組機(jī)構(gòu)2、驅(qū)動機(jī)構(gòu)3、壓力平衡機(jī)構(gòu)4和輸送管線，用于在確定深海中礦物位置后進(jìn)行開采，以將深海中的礦物隨水流輸送至水面上的船體中。

[0034]支撐平臺1為泵組機(jī)構(gòu)2、驅(qū)動機(jī)構(gòu)3和壓力平衡機(jī)構(gòu)4提供支撐作用，使泵組機(jī)構(gòu)2、驅(qū)動機(jī)構(gòu)3和壓力平衡機(jī)構(gòu)4集成于支撐平臺1上，以便于在水面上或陸地上進(jìn)行預(yù)安裝。相較于水下裝配的方式，先將支撐平臺1上的泵組機(jī)構(gòu)2、驅(qū)動機(jī)構(gòu)3和壓力平衡機(jī)構(gòu)4裝配完成，能通過預(yù)先集成的方式提高現(xiàn)場施工的操作便捷性，在降低安裝難度的同時(shí)，通過預(yù)安裝的方式，能縮短該集輸泵組在采礦使用時(shí)的安裝周期，實(shí)現(xiàn)快速安裝。

[0035]如圖1所示，泵組機(jī)構(gòu)2設(shè)于支撐平臺1上。泵組機(jī)構(gòu)2包括第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24，第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24水平分布于支撐平臺1的平面上。第一泵體21的進(jìn)口用于輸入含有礦物的液體，使深海礦物隨水流進(jìn)入泵組機(jī)構(gòu)2中;第一泵體21可以通過進(jìn)料箱或進(jìn)料管線實(shí)現(xiàn)進(jìn)料。第一泵體21的出口連通第二泵體22的進(jìn)口，第二泵體22的出口連通第三泵體23的進(jìn)口，第三泵體23的出口連通第四泵體24的進(jìn)口，第四泵體24的出口用于輸出含有礦物的液體，將礦物排出至泵組機(jī)構(gòu)2外部。第四泵體24的出口與輸送管線連接，以能將礦物輸送至船體上。

[0036]第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24在同一平面內(nèi)串聯(lián)，使得該集輸泵組在使用時(shí)，第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24位于水下的同一深度處。通過第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24的串聯(lián)，增加輸送距離，以能將水下幾千米的礦物輸送至水面上的船體內(nèi)。第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24可以通過連接管25實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，連接管25的材質(zhì)和長度、直徑等參數(shù)根據(jù)需要選擇。

[0037]如圖1所示，輸送管線用于連通泵組機(jī)構(gòu)2的出口與船體，以將泵組機(jī)構(gòu)2輸出的礦物輸送至船體上。通過第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24在同一深度分布且各自的回轉(zhuǎn)方向相配合，能使泵組機(jī)構(gòu)2整體的旋轉(zhuǎn)扭力被抵消，保持運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的相對平衡;并且能緩解連接于泵組機(jī)構(gòu)2與船體之間的輸送管線發(fā)生扭轉(zhuǎn)的情況，有助于使輸送管線實(shí)現(xiàn)輕量化，降低由于發(fā)生扭轉(zhuǎn)而需要使輸送管線采用重量較大的硬管的必要性，也能降低操作難度，降低成本。

[0038]第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24均可以選用合適的水泵結(jié)構(gòu)，可以是葉輪式泵，通過內(nèi)部葉輪繞軸線的回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)液體的輸送，從而使礦物能隨液體流動實(shí)現(xiàn)輸送;具體地，第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24均可以是渣漿泵、中開泵、潛水泵、端吸泵或其他形式的水泵結(jié)構(gòu)?？梢岳斫獾氖牵谝槐皿w21的回轉(zhuǎn)方向指第一泵體21中葉輪繞自身軸線的回轉(zhuǎn)方向;第二泵體22的回轉(zhuǎn)方向指第二泵體22中葉輪繞自身軸線的回轉(zhuǎn)方向;第三泵體23的回轉(zhuǎn)方向指第三泵體23中葉輪繞自身軸線的回轉(zhuǎn)方向;第四泵體24的回轉(zhuǎn)方向指第四泵體24中葉輪繞自身軸線的回轉(zhuǎn)方向。泵組機(jī)構(gòu)2中的每臺水泵結(jié)構(gòu)可以是機(jī)泵同軸結(jié)構(gòu)，也可以是機(jī)泵分體結(jié)構(gòu)，根據(jù)需要選擇即可。該集輸泵組結(jié)構(gòu)簡單、無較大的旋轉(zhuǎn)扭力，能通過一級集輸泵組實(shí)現(xiàn)將水下幾千米處的礦物輸送至水面上的船體中的效果;并且一級集輸泵組有助于實(shí)現(xiàn)快速安裝，在支撐平臺1及其上的泵組機(jī)構(gòu)2、驅(qū)動機(jī)構(gòu)3和壓力平衡機(jī)構(gòu)4預(yù)安裝后，將其吊裝于水中，僅需通過輸送管線連接泵組機(jī)構(gòu)2和船體即可完成安裝，從而能節(jié)省操作時(shí)間和施工成本。

[0039]如圖1所示，驅(qū)動機(jī)構(gòu)3設(shè)于支撐平臺1上，驅(qū)動機(jī)構(gòu)3傳動連接泵組機(jī)構(gòu)2，用于帶動泵組機(jī)構(gòu)2運(yùn)轉(zhuǎn)，以使泵組機(jī)構(gòu)2能輸送液體。壓力平衡機(jī)構(gòu)4設(shè)于支撐平臺1上，壓力平衡機(jī)構(gòu)4連接驅(qū)動機(jī)構(gòu)3，用于調(diào)節(jié)驅(qū)動機(jī)構(gòu)3內(nèi)部壓力，以使驅(qū)動機(jī)構(gòu)3能適用于深海的水下高壓，保障該集輸泵組能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)3、泵組機(jī)構(gòu)2和輸送管線將深海的礦物隨水流輸送至船體上。

[0040]輸送管線采用輕質(zhì)材料制成。由于在水下幾千米的深處開采礦物，需要使用的輸送管線較長，在泵組機(jī)構(gòu)2對外的扭力抵消后，使輸送管線能采用輕質(zhì)材料制成，從而減輕該集輸泵組的整體重量，減小船體負(fù)載，并且能通過減輕重量降低安裝及使用時(shí)的操作難度，提升使用時(shí)的穩(wěn)定性。

[0041]如圖1所示，可選地，第一泵體21和第三泵體23沿第一直線分布且均沿第一方向回轉(zhuǎn)，第一泵體21的軸線與第三泵體23的軸線平行;第二泵體22和第四泵體24沿第二直線分布且均沿第二方向回轉(zhuǎn)，第二泵體22的軸線與第四泵體24的軸線平行。第一泵體21與第二泵體22呈對角分布，第三泵體23與第四泵體24呈對角分布。第一直線與第二直線平行，第一方向與第二方向相反;第一方向和第二方向二者中的一個(gè)可以是順時(shí)針，另一個(gè)為逆時(shí)針。可以理解的是，回轉(zhuǎn)方向指水泵結(jié)構(gòu)內(nèi)葉輪的回轉(zhuǎn)方向。位于第一直線上的第一泵體21和第三泵體23內(nèi)部葉輪回轉(zhuǎn)方向與位于第二直線上的第二泵體22和第四泵體24內(nèi)部葉輪回轉(zhuǎn)方向相反，使相互平行的第一直線和第二直線上的水泵結(jié)構(gòu)內(nèi)葉輪的回轉(zhuǎn)方向相反，從而使泵組機(jī)構(gòu)2整體的扭力能實(shí)現(xiàn)相互抵消，提升泵組機(jī)構(gòu)2及支撐平臺1的穩(wěn)定性，降低對輸送管線的扭力作用，有助于使輸送管線實(shí)現(xiàn)輕量化。具體地，第一直線上的水泵結(jié)構(gòu)和第二直線上的水泵結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)方向均朝向支撐平臺1的中心或者均背離支撐平臺1的中心，以能實(shí)現(xiàn)扭力抵消。

[0042]如圖1和圖2所示，驅(qū)動機(jī)構(gòu)3中填充有液體，以能承受深海的靜壓力，有助于使驅(qū)動機(jī)構(gòu)3能適應(yīng)深海水下的高壓，保障其能正常運(yùn)行。驅(qū)動機(jī)構(gòu)3可以是適用于深海水下使用的電動機(jī);具體地，電動機(jī)可以是充油式，也可以是充水式，根據(jù)實(shí)際情況確定其具體形式和液體種類即可。

[0043]壓力平衡機(jī)構(gòu)4包括承載殼體41、調(diào)節(jié)組件42和輸入管43，調(diào)節(jié)組件42設(shè)于承載殼體41中。調(diào)節(jié)組件42中用于充填液體，壓力平衡機(jī)構(gòu)4可以是充油式，也可以是充水式，根據(jù)實(shí)際情況確定具體形式和液體種類即可。驅(qū)動機(jī)構(gòu)3中的液體和壓力平衡機(jī)構(gòu)4中的液體種類可以是相同的，液體量根據(jù)需要設(shè)置。輸入管43的一端連接調(diào)節(jié)組件42，輸入管43的另一端連通驅(qū)動機(jī)構(gòu)3，使液體能在調(diào)節(jié)組件42與驅(qū)動機(jī)構(gòu)3中往復(fù)流動。利用液體的不可壓縮性，根據(jù)驅(qū)動機(jī)構(gòu)3內(nèi)部和外部壓力大小，使驅(qū)動機(jī)構(gòu)3中的液體能選擇性地通過輸入管43流入承載殼體41中的調(diào)節(jié)組件42內(nèi)，或者由調(diào)節(jié)組件42流向驅(qū)動機(jī)構(gòu)3內(nèi)，以避免驅(qū)動機(jī)構(gòu)3在高壓作用下發(fā)生損壞。通過壓力平衡機(jī)構(gòu)4平衡驅(qū)動機(jī)構(gòu)3內(nèi)外的壓力，根據(jù)不同深度壓力差進(jìn)行自動補(bǔ)償、平衡驅(qū)動機(jī)構(gòu)3內(nèi)腔的壓力，使驅(qū)動機(jī)構(gòu)3內(nèi)部腔室與外部環(huán)境保持壓力平衡，使驅(qū)動機(jī)構(gòu)3能持續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行。

[0044]如圖1和圖2所示，可選地，調(diào)節(jié)組件42包括第一支撐件421、第二支撐件422和兩個(gè)伸縮件423。第一支撐件421和第二支撐件422相對設(shè)于承載殼體41內(nèi)，第一支撐件421和第二支撐件422均可以是板狀件，第一支撐件421和第二支撐件422中可以至少有一個(gè)連接承載殼體41，另一個(gè)能在承載殼體41內(nèi)移動，使調(diào)節(jié)組件42能始終在承載殼體41中。伸縮件423的兩端分別連接第一支撐件421和第二支撐件422，兩個(gè)伸縮件423相對設(shè)置，使第一支撐件421、第二支撐件422和兩個(gè)伸縮件423圍設(shè)形成容納空間，輸入管43連通容納空間，液體能通過輸入管43流入或流出容納空間，以使驅(qū)動機(jī)構(gòu)3內(nèi)外保持壓力平衡，從而能穩(wěn)定驅(qū)動泵組機(jī)構(gòu)2。

[0045]伸縮件423可以是柔性件，以能實(shí)現(xiàn)伸縮功能。柔性件的種類不做具體限制，能實(shí)現(xiàn)一定的伸縮功能且能承載液體即可。在容納空間內(nèi)液體較少時(shí)收縮，帶動第一支撐件421和第二支撐件422中的至少一個(gè)發(fā)生移動;在容納空間內(nèi)流入液體時(shí)隨液體量的增加而伸長，從而能實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動機(jī)構(gòu)3的補(bǔ)償作用，保障驅(qū)動機(jī)構(gòu)3內(nèi)外壓力平衡。

[0046]如圖1和圖2所示，該集輸泵組還包括接線箱5，接線箱5可以設(shè)于支撐平臺1上，接線箱5電連接驅(qū)動機(jī)構(gòu)3。通過接線箱5控制驅(qū)動機(jī)構(gòu)3，以根據(jù)采礦情況選擇性地開啟驅(qū)動機(jī)構(gòu)3或停機(jī)，使泵組機(jī)構(gòu)2能整體啟動或停機(jī)，簡化操作步驟，降低操作難度。根據(jù)使用需求，接線箱5可以是充油式，也可以是內(nèi)部澆注絕緣材料式等其他形式的結(jié)構(gòu)。

[0047]如圖1和圖2所示，可選地，接線箱5包括動力纜接線箱體和信號纜接線箱體，動力纜接線箱體和信號纜接線箱體均電連接驅(qū)動機(jī)構(gòu)3。動力纜接線箱體用于控制驅(qū)動機(jī)構(gòu)3的動力源，使驅(qū)動機(jī)構(gòu)3能實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn);信號纜接線箱用于接收驅(qū)動機(jī)構(gòu)3的啟停信息及船體的信號，使船體和該集輸泵組能實(shí)現(xiàn)信號聯(lián)通。通過將動力源和信號源分離，能降低操作失誤而意外停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。接線箱5可以設(shè)置一個(gè)，以能整體控制驅(qū)動機(jī)構(gòu)3，降低操作難度;并且能通過動力源和信號源的相對獨(dú)立，降低同時(shí)損壞的風(fēng)險(xiǎn)，提高可靠性。

[0048]如圖1和圖2所示，可選地，驅(qū)動機(jī)構(gòu)3設(shè)有四個(gè)，接線箱5可以設(shè)置兩個(gè)，每個(gè)接線箱5分別控制兩個(gè)驅(qū)動機(jī)構(gòu)3。接線箱5也可以設(shè)有四個(gè)，四個(gè)驅(qū)動機(jī)構(gòu)3分別對應(yīng)連接第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24，接線箱5與驅(qū)動機(jī)構(gòu)3一一對應(yīng)設(shè)置。通過接線箱5控制對應(yīng)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)3的啟停，從而能使四個(gè)驅(qū)動機(jī)構(gòu)3實(shí)現(xiàn)相對獨(dú)立的啟動或停止，進(jìn)而使第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)或停機(jī)，提高適用性。根據(jù)接線箱5與驅(qū)動機(jī)構(gòu)3不同的對應(yīng)形式，可以選用不同型號的臍帶電纜。

[0049]如圖1和圖2所示，可選地，壓力平衡機(jī)構(gòu)4設(shè)有若干個(gè)。在設(shè)置一個(gè)壓力平衡機(jī)構(gòu)4時(shí)，能降低支撐平臺1上的載重，降低安裝難度;在設(shè)置多個(gè)壓力平衡機(jī)構(gòu)4時(shí)，能通過多個(gè)壓力平衡機(jī)構(gòu)4提高對驅(qū)動機(jī)構(gòu)3調(diào)節(jié)壓力的可靠性;也可以使多個(gè)壓力平衡機(jī)構(gòu)4與多個(gè)驅(qū)動機(jī)構(gòu)3一一對應(yīng)設(shè)置，提高調(diào)節(jié)精度和壓力調(diào)整范圍。

[0050]可以理解的是，該集輸泵組還包括必要的用于連接、支撐、驅(qū)動和控制的結(jié)構(gòu)，以使該集輸泵組能正常運(yùn)行;該集輸泵組各部分的形狀、尺寸、設(shè)置數(shù)量等參數(shù)可以根據(jù)需要確定，能實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的功能即可。該集輸泵組的總揚(yáng)程通過計(jì)算獲得，通過流量、潛沒深度、固體濃度、固體比重、有效輸送距離等參數(shù)決定。并且，在使用時(shí)，可以通過流量、揚(yáng)程、效率等參數(shù)確定配載電動機(jī)的功率。該集輸泵組也可以采用兩個(gè)或多個(gè)，通過輸送管線吊裝形成二級、三級或多級集輸泵組，增加輸送距離的同時(shí)，由于不會對輸送管線產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭力，因而使輸送管線不易發(fā)生纏繞，有助于提高承載平臺1和泵組機(jī)構(gòu)2等結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及輸送的可靠性。

[0051]本申請實(shí)施例一種深海探礦采礦水下集輸泵組的實(shí)施原理為：預(yù)先將泵組機(jī)構(gòu)2、驅(qū)動機(jī)構(gòu)3和壓力平衡機(jī)構(gòu)4安裝于支撐平臺1上;在確定采礦位置后，將支撐平臺1整體放入水中，連接輸送管線，以使泵組機(jī)構(gòu)2能在預(yù)設(shè)位置進(jìn)行采礦;該集輸泵組在使用時(shí)，第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24位于水下的同一深度處，通過第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24的串聯(lián)，提高水泵結(jié)構(gòu)的總揚(yáng)程，增加輸送距離，以能通過一級集輸泵組將海底幾千米處的礦物輸送至水面上的船體內(nèi)，無需二次加壓，簡化結(jié)構(gòu);通過第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24的布置方式以及各自的回轉(zhuǎn)方向相配合，使泵組機(jī)構(gòu)2整體的扭力被抵消，不會由于泵組機(jī)構(gòu)2對輸送管線產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭力而影響輸送管線的輕質(zhì)化，從而能緩解連接于泵組機(jī)構(gòu)2與船體之間的輸送管線發(fā)生扭轉(zhuǎn)的情況，使輸送管線輕量化，從而減輕重量，降低操作難度和成本。

[0052]實(shí)施例二

如圖3所示，本實(shí)施例中的深海探礦采礦水下集輸泵組與實(shí)施例一基本相同，不同之處在于：第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24在支撐平臺1上的布置方式和回轉(zhuǎn)方向不同。

[0053]本實(shí)施例中，第一泵體21和第二泵體22沿第一直線分布，第一泵體21的軸線與第二泵體22的軸線垂直設(shè)置;第三泵體23和第四泵體24沿第二直線分布，第三泵體23的軸線與第四泵體24的軸線垂直。第一泵體21與第三泵體23呈對角分布，第二泵體22與第四泵體24呈對角分布。第一直線與第二直線平行，第一泵體21的軸線與第三泵體23的軸線平行，第二泵體22與第四泵體24的軸線平行，第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24的回轉(zhuǎn)方向相同。

[0054]如圖3所示，由于第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24的設(shè)置方位圍設(shè)呈矩形，并使第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24內(nèi)部葉輪的回轉(zhuǎn)方向相同，從而使得呈矩形布置的第一泵體21、第二泵體22、第三泵體23和第四泵體24的布置方位及軸線方向的不同，配合回轉(zhuǎn)方向的設(shè)置能將泵組機(jī)構(gòu)2整體的扭力相互抵消，提升泵組機(jī)構(gòu)2及支撐平臺1的穩(wěn)定性，降低對輸送管線的扭力作用，有助于使輸送管線實(shí)現(xiàn)輕量化。

[0055]本申請實(shí)施例一種深海探礦采礦水下集輸泵組的實(shí)施原理與實(shí)施例一基本相同，在此不再過多贅述。

[0056]以上均為本申請的較佳實(shí)施例，并非依此限制本申請的保護(hù)范圍，故：凡依本申請的結(jié)構(gòu)、形狀、原理所做的等效變化，均應(yīng)涵蓋于本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。

說明書附圖(3)