[發明專利]一種用于集礦機自由懸停運動控制的集礦裝置

在審

• 申請號: 202010376280.1
• 申請日: 2020-05-07
• 公開（公告）號: CN111749699A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 唐軍;滕崇瑜;胡書文
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: E21C50/00
• 分類號: E21C50/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種用于集礦機自由懸停運動控制的集礦裝置，包括水力輸送機構、輸送通道和捕捉擾動機構，水力輸送機構驅動輸送通道內的水從其礦物輸入口向礦物輸出口流動，捕捉擾動機構設置在礦物輸入口處，該捕捉擾動機構包括一旋轉件，旋轉件上設置有帶有篩分作用的捕捉擾動板，捕捉擾動板通過旋轉件驅動將礦物輸入口下方的礦物顆粒推向礦物輸入口。本發明通過滾筒上的捕捉擾動板在稀軟底質中轉動，并且通過捕捉擾動板的結構設計和布置，減少捕捉擾動板所受阻力，同時減少對稀軟底質的擾動，降低能耗減少環境破壞。而水力輸送機構采用水力式結構，減少運動件，提高了運轉的可靠性。

技術領域

本發明屬于水下采礦技術領域，具體為一種用于水下多金屬結核采集的水下集礦機構。

背景技術

大洋沉積物表層賦存著豐富的多金屬結核，它含有多種金屬，具有很高的經濟開采價值。而將多金屬結核從幾千米深的海底沉積物上采集是通過集礦機構完成，同時，集礦機構是海洋采礦首道工序的完成機構，也是是深海采礦系統開發的重要組成部分。

20世紀80年代以來，國內外提出的集礦裝置主要有機械式、水力式、復合式三種。機械式采用機械裝置收集海底的結核。具有代表性的有：帶形鏈板式，滾筒鏈板式，滾筒形輪斗式和帶形輪斗式，但是機械式集礦裝置較水力式復雜，挖齒易損壞，挖取的沉積物太多，長時間、高效率連續可靠運轉難度很大；水力式集礦裝置利用射流產生的負壓抽吸結核礦石，缺點是采集大量海底沉積物，能量利用率低，對環境擾動大；現有的復合式集礦裝置，采用雙排噴嘴采集、傾斜鏈板輸送的結核，缺點是運動件多，結構復雜，運轉可靠性低。

發明內容

本發明目的在于提供一種對海洋環境擾動低、采集過程能量消耗低的水下集礦機構，從而解決上述問題。

為實現上述目的，本發明公開了一種用于集礦機自由懸停運動控制的集礦裝置，包括水力輸送機構、輸送通道和捕捉擾動機構，所述水力輸送機構驅動輸送通道內的水從其礦物輸入口向礦物輸出口流動，所述捕捉擾動機構設置在礦物輸入口處，該捕捉擾動機構包括一旋轉件，所述旋轉件上設置有帶有篩分作用的捕捉擾動板，所述捕捉擾動板通過所述旋轉件驅動將礦物輸入口下方的礦物顆粒推向所述礦物輸入口。通過帶有篩分作用的捕捉擾動板，在推送物顆粒的同時可過濾稀軟底質，減少捕捉擾動板所受阻力，同時減少對稀軟底質的擾動，降低能耗減少環境破壞。

進一步的，所述捕捉擾動板設置有多個用于過濾水下稀軟底質的過濾孔，所述過濾孔的孔徑小于目標礦物顆粒的粒徑，從可以保證稀軟底質和水通過過濾孔而目標礦物顆粒不通過。

進一步的，所述礦物輸入口設置有一集礦罩，所述集礦罩的下端設置有朝向稀軟底質的第一開口，所述捕捉擾動機構設置在集礦罩內，所述捕捉擾動板延伸到所述第一開口的下方。集礦罩為旋轉件提供一個安裝空間和礦物入口，當捕捉擾動板將礦物顆粒卷入集礦罩內空間，可以在集礦罩內形成穩定的水力，進而帶動礦物顆粒進入輸送通道。

進一步的，所述旋轉件為一滾筒，所述滾筒為中空結構，該滾筒上設置有連通內腔和外界的連接通道。通過體積較大的滾筒避免礦物顆粒在捕捉擾動板的根部滯留，通過其內外連通設置避免深水高壓壓壞滾筒。

進一步的，所述礦物輸入口朝向所述滾筒下方的捕捉擾動板，從而捕捉擾動板推送的礦物顆粒能向礦物輸入口運動。

進一步的，所述捕捉擾動板包括骨架和帶有過濾孔過濾網，所述骨架與所述滾筒可拆式安裝，所述過濾網固接在骨架上，過濾網由于其過濾孔之間為細線狀，對稀軟底質的擾動小，且過濾網來源廣泛，同時骨架的可拆式設計可以針對性的采集目標粒徑大小的礦物顆粒。

進一步的，所述捕捉擾動板在所述旋轉件上均勻布設，且所述捕捉擾動板在過滾筒軸線的平面上斷續設置，且相鄰的過滾筒軸線的平面上的捕捉擾動板交錯設置，在減小滾筒旋轉時所受稀軟底質的阻力下，也能保證每粒多金屬結核都能被捕捉擾動。