一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置及方法，包括兩個(gè)平行設(shè)置的行走履帶、機(jī)架、儲(chǔ)礦倉(cāng)、機(jī)械齒式輸送帶、輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)、支撐架、水泵、噴水管、高壓水射流噴嘴、連接板和電纜，本發(fā)明采用四高壓水射流噴嘴形成流場(chǎng)與擋板作用以及機(jī)械齒式輸送帶聯(lián)合集礦，提高了采集輸送效率，減少了擴(kuò)散污染，并且集礦頭裝置在測(cè)距傳感器、調(diào)節(jié)油缸、支撐架的聯(lián)動(dòng)作用下能夠自適應(yīng)海底復(fù)雜地形變化，提高了采集作業(yè)安全性能。
【專利說明】
一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]深海底極為豐富的礦產(chǎn)資源被認(rèn)為是人類21世紀(jì)最重要的接替資源。深海底錳結(jié)核礦產(chǎn)資源是海底三種主要固體礦產(chǎn)資源之一，也是最早被人類所發(fā)現(xiàn)的深海礦產(chǎn)資源，其賦存于水深達(dá)4000m?6000m的海底沉積物表層，以半埋狀為主，埋藏深度在20cm以內(nèi)，錳結(jié)核礦多為球狀或橢球狀顆粒，粒徑
一般為2cm?10cm。由于分布形式與賦存狀態(tài)完全不同于附著于堅(jiān)硬基巖上的富鈷結(jié)殼及海底崎嶇不平的煙囪狀多金屬硫化物這兩種海底固體礦產(chǎn)資源，錳結(jié)核的采集過程不需要進(jìn)行切削破碎處理，但如何使采礦設(shè)備自適應(yīng)海底復(fù)雜地形變化，并高效采集直徑僅數(shù)厘米的結(jié)核礦，是目前亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于設(shè)計(jì)針對(duì)海底特殊錳結(jié)核礦的高效采集裝置，以解決上述【背景技術(shù)】方法中的不足。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，
一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置，包括兩個(gè)平行設(shè)置的行走履帶、機(jī)架、儲(chǔ)礦倉(cāng)、機(jī)械齒式輸送帶、輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)、支撐架、水栗、噴水管、高壓水射流噴嘴、連接板和電纜，所述的機(jī)架設(shè)置于兩個(gè)行走履帶之間，所述的儲(chǔ)礦倉(cāng)固定于機(jī)架上，所述的機(jī)械齒式輸送帶通過支撐架安裝于機(jī)架上并位于整個(gè)采集裝置前進(jìn)方向的一端，且機(jī)械齒式輸送帶前端的輸送方向?yàn)橛上轮辽希龅倪B接板一端連接于機(jī)械齒式輸送帶后端的最高處，另一端延伸至儲(chǔ)礦倉(cāng)內(nèi)以使錳結(jié)核礦進(jìn)入儲(chǔ)礦倉(cāng)中，輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置于機(jī)械齒式輸送帶上并驅(qū)動(dòng)機(jī)械齒式輸送帶運(yùn)動(dòng)，所述的噴水管一端為吸水頭，另一端為高壓水射流噴嘴，噴水管固定于機(jī)械齒式輸送帶上，高壓水射流噴嘴設(shè)置于機(jī)械齒式輸送帶前端的最低處，電纜連接外部電源及控制端以提供電力及控制采集裝置。
[0005]所述的一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置，所述的高壓水射流噴嘴的數(shù)量至少為兩個(gè)，所述的高壓水射流噴嘴前后設(shè)置且機(jī)械齒式輸送帶設(shè)置于靠后的噴嘴處。
[0006]所述的一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置，還包括與機(jī)械齒式輸送帶平行的前擋板和后擋板，所述的前后擋板分別設(shè)置于前后高壓水射流噴嘴處，并與機(jī)械齒式輸送帶形成水流通道。
[0007]所述的一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置，還包括測(cè)距傳感器和調(diào)節(jié)油缸，所述的測(cè)距傳感器安裝于高壓水射流噴嘴上，所述的調(diào)節(jié)油缸的一端銷連接于機(jī)架上，另一端銷連接于連接板上，連接板與機(jī)械齒式輸送帶之間為銷連接，支撐架包括兩根支撐臂，所述的兩根支撐臂的一端通過銷連接于機(jī)架上同一處，兩根支撐臂的另一端分別銷連接于機(jī)械齒式輸送帶的不同位置。
[0008]所述的一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置，還包括能自行排水和充水的中空的浮力體，所述的浮力材料固定于機(jī)架上，并通過充水及排水以輔助整個(gè)裝置的投放和回收。
[0009]所述的一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置，還包括回收端盤，所述的回收端盤固定于儲(chǔ)礦倉(cāng)頂部，端盤上端連接纜繩以實(shí)現(xiàn)裝置的投放和回收。
[0010]所述的一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置，還包括礦漿栗和輸送軟管，所述的輸送軟管的一端設(shè)置于儲(chǔ)礦倉(cāng)內(nèi)，礦漿栗設(shè)置于輸送軟管上以將儲(chǔ)礦倉(cāng)內(nèi)容物吸取至輸送軟管內(nèi)，軟管另一端穿過安裝于儲(chǔ)礦倉(cāng)頂部的回收端盤中間預(yù)留的通孔并延伸至海面上以回收儲(chǔ)礦倉(cāng)內(nèi)容物。
[0011 ] 一種深海底錳結(jié)核礦采集方法，包括以下步驟:
設(shè)置向海底噴射高壓水流的高壓水射流噴嘴，將海底的錳結(jié)核礦從埋藏處沖起并形成上升的水流，設(shè)置傳輸帶將沖起的錳結(jié)核礦輸送至用于收集錳結(jié)核礦容器內(nèi)。
[0012]所述的方法，高壓水射流噴嘴的數(shù)量至少為兩個(gè)且前后對(duì)稱設(shè)置，傳輸帶設(shè)置于靠后的高壓水射流噴嘴處以承接被沖起的錳結(jié)核礦。
[0013]所述的方法，在前后的高壓水射流噴嘴處分別設(shè)有與機(jī)械齒式輸送帶平行設(shè)置的前后擋板，并與機(jī)械齒式輸送帶形成水流通道。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)原理:至少兩個(gè)水射流噴嘴同時(shí)噴射的水流匯集于前后擋板的中心線位置，高壓水射流將半掩于海底表層沉積物的錳結(jié)核礦石吹起并通過噴射水流與機(jī)械齒式輸送帶聯(lián)合將礦石帶入儲(chǔ)礦倉(cāng)，水射流噴嘴一側(cè)的集礦頭離地高度聲學(xué)測(cè)距傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量集礦頭裝置與沉積物表面距離，調(diào)節(jié)油缸通過支撐架實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)集礦頭裝置離地高度，前后擋板以防止礦石擴(kuò)散，整個(gè)集礦裝置安裝于履帶式集礦車最前端。
[0015]本發(fā)明采用多個(gè)高壓水射流噴嘴形成流場(chǎng)與擋板作用以及機(jī)械齒式輸送帶聯(lián)合集礦，提高了采集輸送效率，減少了擴(kuò)散污染，并且集礦頭裝置在離地高度聲學(xué)測(cè)距傳感器、調(diào)節(jié)油缸、支撐架的聯(lián)動(dòng)作用下能夠自適應(yīng)海底復(fù)雜地形變化，提高了采集作業(yè)安全性會(huì)K。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明主視圖；
圖2為本發(fā)明的局部視圖；
其中，101為水射流噴嘴、10為2集礦頭離地高度聲學(xué)測(cè)距傳感器、103為噴水管、104為支撐架、105為調(diào)節(jié)油缸、106為擋板、107為機(jī)械齒式輸送帶、108為集礦驅(qū)動(dòng)電機(jī)、109為電纜、110為輸送軟管、111為回收端盤、112為浮力體、113為儲(chǔ)礦倉(cāng)、114為行走履帶、201為機(jī)架、202為吸水頭。
【具體實(shí)施方式】
[0017]參見圖1，本裝置包括高壓水射流噴嘴、集礦頭離地高度聲學(xué)測(cè)距傳感器、噴水管、支撐架、調(diào)節(jié)油缸、擋板、機(jī)械齒式輸送帶、輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電纜、輸?shù)V軟管、回收端盤、儲(chǔ)礦倉(cāng)、行走履帶。所述水射流噴嘴及集礦頭離地高度聲學(xué)測(cè)距傳感器安裝于噴水管一端，由集礦驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械齒式輸送帶裝有前后擋板并連接支撐架，調(diào)節(jié)油缸連接儲(chǔ)礦倉(cāng)與機(jī)械齒式輸送帶，整個(gè)集礦裝置安裝于履帶車前端，履帶車兩側(cè)裝有浮力體，車體中間布置有電纜及回收端盤，端盤連接儲(chǔ)礦倉(cāng)及輸?shù)V軟管。
[0018]本實(shí)施例中設(shè)置有四個(gè)水射流噴嘴，兩前兩后安裝于噴水管前端，四噴嘴口均對(duì)準(zhǔn)由前后擋板所形成的礦石輸送流場(chǎng)中心位置，這樣可以形成將錳結(jié)核礦石托起的水流，并使錳結(jié)核礦石通過機(jī)械齒式輸送帶送至儲(chǔ)礦倉(cāng)內(nèi)。同時(shí)根據(jù)具體的需要，可設(shè)置不同數(shù)量的水射流噴嘴，理論上來說，越多的水射流噴嘴可實(shí)現(xiàn)更佳的收集效果。
[0019]本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)油缸接收到集礦頭測(cè)距傳感器的反饋信號(hào)后，通過支撐架調(diào)節(jié)控制機(jī)械齒式輸送帶及噴水管的作業(yè)姿態(tài)，本實(shí)施例采用離地高度聲學(xué)測(cè)距傳感器，也可根據(jù)實(shí)際需要選用其他類型的測(cè)距傳感器。
[0020]本實(shí)施例中，電纜連接車體與海面工作船傳遞控制信號(hào)及輸送動(dòng)力，所述海底沉積物及錳結(jié)核礦石位于集礦頭裝置下方。
[0021]參見圖2，水射流噴嘴101與集礦頭離地高度聲學(xué)測(cè)距傳感器102安裝于噴水管103一端，擋板106置于由電機(jī)108驅(qū)動(dòng)的機(jī)械齒式輸送帶107上下兩側(cè)，調(diào)節(jié)油缸105連接機(jī)架201與集礦履帶通過支撐架104調(diào)節(jié)作業(yè)位置，儲(chǔ)礦倉(cāng)113安裝于機(jī)架，電纜109及回收端盤111連接于儲(chǔ)礦倉(cāng)，回收端盤連接輸送軟管110及礦漿栗112以輸送礦石，水栗202提供集礦高壓水射流。
[0022]采集作業(yè)時(shí)，四高壓水射流噴嘴101將半掩于沉積物表層的礦石沖出并輸送，在擋板106的作用下匯集于機(jī)械齒式輸送帶107上隨機(jī)械齒及水流作用輸送至儲(chǔ)礦倉(cāng)113，集礦頭離地高度聲學(xué)測(cè)距傳感器102時(shí)刻感應(yīng)水射流噴嘴與表層沉積物間距，并通過調(diào)節(jié)油缸108及支撐架104進(jìn)行調(diào)整，電纜109連接車體于海面工作船以傳遞控制信號(hào)及輸送作業(yè)動(dòng)力。
[0023]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有
各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置，其特征在于，包括兩個(gè)平行設(shè)置的行走履帶、機(jī)架、儲(chǔ)礦倉(cāng)、機(jī)械齒式輸送帶、輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)、支撐架、水栗、噴水管、高壓水射流噴嘴、連接板和電纜，所述的機(jī)架設(shè)置于兩個(gè)行走履帶之間，所述的儲(chǔ)礦倉(cāng)固定于機(jī)架上，所述的機(jī)械齒式輸送帶通過支撐架安裝于機(jī)架上并位于整個(gè)采集裝置前進(jìn)方向的一端，且機(jī)械齒式輸送帶前端的輸送方向?yàn)橛上轮辽希龅倪B接板一端連接于機(jī)械齒式輸送帶后端的最高處，另一端延伸至儲(chǔ)礦倉(cāng)內(nèi)以使錳結(jié)核礦進(jìn)入儲(chǔ)礦倉(cāng)中，輸送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置于機(jī)械齒式輸送帶上并驅(qū)動(dòng)機(jī)械齒式輸送帶運(yùn)動(dòng)，所述的噴水管一端為吸水頭，另一端為高壓水射流噴嘴，噴水管固定于機(jī)械齒式輸送帶上，高壓水射流噴嘴設(shè)置于機(jī)械齒式輸送帶前端的最低處，電纜連接外部電源及控制端以提供電力及控制采集裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置，其特征在于，所述的高壓水射流噴嘴的數(shù)量至少為兩個(gè)，所述的高壓水射流噴嘴前后設(shè)置且機(jī)械齒式輸送帶設(shè)置于靠后的噴嘴處。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置，其特征在于，還包括與機(jī)械齒式輸送帶平行的前擋板和后擋板，所述的前后擋板分別設(shè)置于前后高壓水射流噴嘴處，并與機(jī)械齒式輸送帶形成水流通道。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置，其特征在于，還包括測(cè)距傳感器和調(diào)節(jié)油缸，所述的測(cè)距傳感器安裝于高壓水射流噴嘴上，所述的調(diào)節(jié)油缸的一端銷連接于機(jī)架上，另一端銷連接于連接板上，連接板與機(jī)械齒式輸送帶之間為銷連接，支撐架包括兩根支撐臂，所述的兩根支撐臂的一端通過銷連接于機(jī)架上同一處，兩根支撐臂的另一端分別銷連接于機(jī)械齒式輸送帶的不同位置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置，其特征在于，還包括能自行排水和充水的中空的浮力體，所述的浮力材料固定于機(jī)架上，并通過充水及排水以輔助整個(gè)裝置的投放和回收。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置，其特征在于，還包括回收端盤，所述的回收端盤固定于儲(chǔ)礦倉(cāng)頂部，端盤上端連接纜繩以實(shí)現(xiàn)裝置的投放和回收。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種深海底錳結(jié)核礦采集裝置，其特征在于，還包括礦漿栗和輸送軟管，所述的輸送軟管的一端設(shè)置于儲(chǔ)礦倉(cāng)內(nèi)，礦漿栗設(shè)置于輸送軟管上以將儲(chǔ)礦倉(cāng)內(nèi)容物吸取至輸送軟管內(nèi)，軟管另一端穿過安裝于儲(chǔ)礦倉(cāng)頂部的回收端盤中間預(yù)留的通孔并延伸至海面上以回收儲(chǔ)礦倉(cāng)內(nèi)容物。8.一種深海底錳結(jié)核礦采集方法，其特征在于，包括以下步驟: 設(shè)置向海底噴射高壓水流的高壓水射流噴嘴，將海底的錳結(jié)核礦從埋藏處沖起并形成上升的水流，設(shè)置傳輸帶將沖起的錳結(jié)核礦輸送至用于收集錳結(jié)核礦容器內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，高壓水射流噴嘴的數(shù)量至少為兩個(gè)且前后對(duì)稱設(shè)置，傳輸帶設(shè)置于靠后的高壓水射流噴嘴處以承接被沖起的錳結(jié)核礦。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在前后的高壓水射流噴嘴處分別設(shè)有與機(jī)械齒式輸送帶平行設(shè)置的前后擋板，并與機(jī)械齒式輸送帶形成水流通道。
【文檔編號(hào)】E21C50/00GK105952457SQ201610342833
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】戴瑜, 陳李松, 張健, 龐李平
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)