CN102004043A - 一种深海多金属硫化物矿体大容量取样器 - Google Patents

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一种深海多金属硫化物矿体大容量取样器，其包括机架、升降油缸组、液压站、装料机构、控制单元和采集机构。本发明之深海多金属硫化物矿体大容量取样器，用于深海多金属硫化物矿体的大容量钻探取样，工作效率高，取样多，可靠性高，其可实现海底多金属硫化物的原位采集，为在实验室开展其物理参数的测试研究和采样系统破碎掘进、采集、输运等装备的研制提供基础数据。

Description

一种深海多金属硫化物矿体大容量取样器
技术领域
本发明涉及一种用于深海多金属硫化物矿体原位大容量取样的深海多金属硫化物矿体大容量取样器。
背景技术
海底多金属硫化物矿作为一种具有战略意义的海底多金属矿产资源, 是目前国际海底科学和固体矿产资源开采的研究热点。其主要分布在2000～5000m深处的大洋中脊和地层断裂活动带，富含铁、铜、铅、锌及银、金、钴、镍、铂等金属，主要以块状、烟囱状和泥状等三种形态赋存在海底。为进行多金属硫化物矿体的开采，必须了解其矿体的物理力学特性。对矿体进行取样分析是一种常见而有效的手段。目前，主要采用钻探设备进行钻探取样，但常规的钻探设备一般结构较复杂，工作效率低，取样少，可靠性差。
发明内容
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种工作效率高，取样多，可靠性高的深海多金属硫化物矿体大容量取样器。     
本发明的技术方案是：其包括机架、升降油缸组、液压站、装料机构、控制单元和采集机构； 
所述机架由顶梁、横梁、底梁和侧梁Ⅰ、侧梁Ⅱ组成，侧梁Ⅰ上固定有开有滑槽Ⅰ的固定块Ⅰ，侧梁Ⅱ固定有开有滑槽Ⅱ的固定块Ⅱ；
所述升降油缸组的油缸均布于机架上部两侧，升降油缸组的活塞杆端均铰接在装料机构的承梁上，另一端通过法兰与顶梁下部固连， 液压站和控制单元固定在机架的横梁上，
所述装料机构包括左料仓Ⅰ、右料仓Ⅱ、三通管、出料管、水泵、射管、承梁，装料机构设于机架内，位于机架的横梁下方，左料仓Ⅰ、右料仓Ⅱ对称固定于机架的底梁上，左料仓Ⅰ、右料仓Ⅱ之间设有钢管，钢管下端穿过底梁后与采样机构的锥盘相连，钢管顶端通过法兰与三通管连接，两出料管对称设于三通管左右两端，出料管呈90度弯曲，两出料管下端分别伸入无顶盖的左料仓Ⅰ、右料仓Ⅱ中，钢管中部两侧对称设有斜孔，斜孔外端通过法兰与水泵相连，射管进水端与水泵相连。 
所述左料仓Ⅰ左侧固定有对称分布的两块滑块Ⅰ，右料仓Ⅱ右侧固定有对称分布的两块滑块Ⅱ，滑块Ⅰ、滑块Ⅱ分别嵌套在机架两侧的滑槽Ⅰ、滑槽Ⅱ内，滑块Ⅰ、滑块Ⅱ上端与承梁固连，下端与底梁固连，承梁两端分别置于机架两侧的滑槽Ⅰ、滑槽Ⅱ内，底梁两端分别置于机架两侧的滑槽Ⅰ、滑槽Ⅱ内；
所述采集机构包括锥盘、滚筒、外框、液压马达、导轨、平推油缸组、外筒罩，所述外框为倒凹形长方体结构，上部中心设有圆口，锥盘上端穿过所述圆口与钢管下端通过法兰连接，外筒罩为筒形结构，锥盘下端与外筒罩上端固连，外框下部与外筒罩外壁之间对称焊接两横板，滚筒固定于外筒罩内，两液压马达对称设于外框与外筒罩外壁之间，液压马达一端与外框法兰连接，液压马达另一端穿过外筒罩筒壁与滚筒相连，液压马达用于驱动滚筒转动，两平推油缸组对称布置在底梁底部，底梁底部对称设有纵向布置的两导轨，外框上方固定有两滑块，滑块一端与外框固连，另一端置于导轨上，平推油缸组的活塞杆端与外框固连，另一端与底梁固连。
所述左料仓Ⅰ、右料仓Ⅱ之间设有两个固定于底梁上的卡梁，从而有利于防止钢管的左右摆动。
本发明之深海多金属硫化物矿体大容量取样器，用于深海多金属硫化物矿体的大容量钻探取样，工作效率高，取样多，可靠性高，其可实现海底多金属硫化物的原位采集，为在实验室开展其物理参数（硬度、剪切强度、最低沉降速度等）的测试研究和采样系统破碎掘进、采集、输运等装备的研制提供基础数据。
附图说明
图1是本发明一实施例结构示意图；
图2为图1所示实施例A向结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图1，本实施例包括机架1、升降油缸组2、液压站3、装料机构4、控制单元5和采集机构8； 
所述机架1由顶梁11、横梁13、底梁49和侧梁Ⅰ14-1、侧梁Ⅱ14-2组成，侧梁Ⅰ14-1上固定有开有滑槽Ⅰ的固定块Ⅰ15-1，侧梁Ⅱ14-2固定有开有滑槽Ⅱ的固定块Ⅱ15-2；
所述升降油缸组2的油缸均布于机架1上部两侧，升降油缸组2的活塞杆端均铰接在装料机构4的承梁47上，另一端通过法兰与顶梁11下部固连， 液压站3和控制单元5固定在机架1的横梁13上，
所述装料机构4包括左料仓Ⅰ46-1、右料仓Ⅱ46-2、三通管41、出料管42、水泵43、射管44、承梁47，装料机构4设于机架1内，位于机架1的横梁13下方，左料仓Ⅰ46-1、右料仓Ⅱ46-2对称固定于机架1的底梁49上，左料仓Ⅰ46-1、右料仓Ⅱ46-2之间设有钢管6，钢管6下端穿过底梁49后与采样机构8的锥盘81相连，钢管6顶端通过法兰与三通管41连接，两出料管42对称设于三通管41左右两端，出料管42呈90度弯曲，两出料管42下端分别伸入无顶盖的左料仓Ⅰ46-1、右料仓Ⅱ46-2中，钢管6中部两侧对称设有斜孔，斜孔外端通过法兰与水泵43相连，射管44进水端与水泵43相连。 
所述左料仓Ⅰ46-1左侧固定有对称分布的两块滑块Ⅰ48-1，右料仓Ⅱ46-2右侧固定有对称分布的两块滑块Ⅱ48-2，滑块Ⅰ48-1、滑块Ⅱ48-2分别嵌套在机架1两侧的滑槽Ⅰ、滑槽Ⅱ内，滑块Ⅰ48-1、滑块Ⅱ48-2上端与承梁47固连，下端与底梁49固连，承梁47两端分别置于机架1两侧的滑槽Ⅰ、滑槽Ⅱ内，底梁49两端分别置于机架1两侧的滑槽Ⅰ、滑槽Ⅱ内。
所述采集机构8包括锥盘81、滚筒82、外框83、液压马达84、导轨85、平推油缸组87、外筒罩88，所述外框83为倒凹形长方体结构，上部中心设有圆口，锥盘81上端穿过所述圆口与钢管6下端通过法兰连接，外筒罩88为筒形结构，锥盘81下端与外筒罩88上端固连，外框83下部与外筒罩88外壁之间对称焊接两横板89，以利于辅助固定外框83，滚筒82固定于外筒罩88内，两液压马达84对称设于外框83与外筒罩88外壁之间，液压马达84一端与外框83法兰连接，液压马达84另一端穿过外筒罩88筒壁与滚筒82相连，液压马达84用于驱动滚筒82转动，两平推油缸组87对称布置在底梁49底部，底梁49底部对称设有纵向布置的两导轨85，外框83上方固定有两滑块86，滑块86一端与外框83固连，另一端置于导轨85上，平推油缸组87的活塞杆端与外框83固连，另一端与底梁49固连。
所述左料仓Ⅰ46-1、右料仓Ⅱ46-2之间设有两个固定于底梁49上的卡梁45，从而有利于防止钢管6的左右摆动。
所述采集机构8在平推油缸组87作用下，可沿导轨85前后移动，带动钢管6在左料仓Ⅰ46-1、右料仓Ⅱ46-2之间前后跟随运动，从而使得出料管42相对左料仓Ⅰ46-1、右料仓Ⅱ46-2前后移动。 
工作原理：将本发明之深海多金属硫化物矿体大容量取样器坐底并调平后，启动液压马达84、水泵43和平推油缸组87，滚筒82开始掘削硫化物矿块，硫化物矿块破碎，并在滚筒82上部堆积，破碎的硫化物矿块7在与水泵43相连的射管44喷射的射流作用下，经锥盘81输入钢管6，然后经三通管41和出料管42落入左料仓Ⅰ46-1、右料仓Ⅱ46-2中；采集机构8在平推油缸组87作用下，沿导轨85前移，滚筒82跟随采集机构8掘削硫化物矿块，完成表层矿体的采集后，停止液压马达84、水泵43和平推油缸组87；启动升降油缸组2，滑块Ⅰ48-1、滑块Ⅱ48-2分别沿机架1两侧的滑槽Ⅰ、滑槽Ⅱ下移，采集机构8、装料机构4跟随下移一定深度后停止，再次启动液压马达84、水泵43和平推油缸组87；重复上述采集过程，完成次层矿体的采集，如此反复，直至完成深层矿体的采样。

Claims (2)

1. 一种深海多金属硫化物矿体大容量取样器，其特征在于，包括机架、升降油缸组、液压站、装料机构、控制单元和采集机构； 
所述机架由顶梁、横梁、底梁和侧梁Ⅰ、侧梁Ⅱ组成，侧梁Ⅰ上固定有开有滑槽Ⅰ的固定块Ⅰ，侧梁Ⅱ固定有开有滑槽Ⅱ的固定块Ⅱ；
所述升降油缸组的油缸均布于机架上部两侧，升降油缸组的活塞杆端均铰接在装料机构的承梁上，另一端通过法兰与顶梁下部固连， 液压站和控制单元固定在机架的横梁上；
所述装料机构包括左料仓Ⅰ、右料仓Ⅱ、三通管、出料管、水泵、射管、承梁，装料机构设于机架内，位于机架的横梁下方，左料仓Ⅰ、右料仓Ⅱ对称固定于机架的底梁上，左料仓Ⅰ、右料仓Ⅱ之间设有钢管，钢管下端穿过底梁后与采样机构的锥盘相连，钢管顶端通过法兰与三通管连接，两出料管对称设于三通管左右两端，出料管呈90度弯曲，两出料管下端分别伸入无顶盖的左料仓Ⅰ、右料仓Ⅱ中，钢管中部两侧对称设有斜孔，斜孔外端通过法兰与水泵相连，射管进水端与水泵相连； 
所述左料仓Ⅰ左侧固定有对称分布的两块滑块Ⅰ，右料仓Ⅱ右侧固定有对称分布的两块滑块Ⅱ，滑块Ⅰ、滑块Ⅱ分别嵌套在机架两侧的滑槽Ⅰ、滑槽Ⅱ内，滑块Ⅰ、滑块Ⅱ上端与承梁固连，下端与底梁固连，承梁两端分别置于机架两侧的滑槽Ⅰ、滑槽Ⅱ内，底梁两端分别置于机架两侧的滑槽Ⅰ、滑槽Ⅱ内；
所述采集机构包括锥盘、滚筒、外框、液压马达、导轨、平推油缸组、外筒罩，所述外框为倒凹形长方体结构，上部中心设有圆口，锥盘上端穿过所述圆口与钢管下端通过法兰连接，外筒罩为筒形结构，锥盘下端与外筒罩上端固连，外框下部与外筒罩外壁之间对称焊接两横板，滚筒固定于外筒罩内，两液压马达对称设于外框与外筒罩外壁之间，液压马达一端与外框法兰连接，液压马达另一端穿过外筒罩筒壁与滚筒相连，液压马达用于驱动滚筒转动，两平推油缸组对称布置在底梁底部，底梁底部对称设有纵向布置的两导轨，外框上方固定有两滑块，滑块一端与外框固连，另一端置于导轨上，平推油缸组的活塞杆端与外框固连，另一端与底梁固连。
2.根据权利要求1所述的深海多金属硫化物矿体大容量取样器，其特征在于，所述左料仓Ⅰ、右料仓Ⅱ之间设有两个固定于底梁上的卡梁。
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