CN106121655B - 一种海底采矿车的水力集矿头及其集矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种海底采矿车的水力集矿头及其集矿方法，该水力集矿头包括带开口的壳体，输矿管，支撑连接件和螺旋旋转板，所述支撑连接件及输矿管连接于所述壳体外侧，所述螺旋旋转板设置于所述壳体内部；螺旋吸矿罩，设置于所述壳体内部两侧，所述螺旋吸矿罩末端圆柱部分和所述输矿管以轴承相接，所述螺旋吸矿罩前端与拨盘式限高轮固接，所述拨盘式限高轮与传动齿轮组相互配合，均置放于所述壳体远离开口一侧，所述传动齿轮组的轴两端分别伸入第一液压舱室和第二液压舱室，两液压舱室以传送管相连通。本发明采用螺旋水流实现海底矿物的采集，并且可以在运行速度不达要求时实现外部换挡，相比于原有海底集矿装备，其更环保、高效、节能、可靠。
Description
技术领域
本发明涉及采矿资源装备技术领域，特别涉及一种海底采矿车的水力集矿头及其集矿方法。
背景技术
随着世界工业和经济的高速发展，矿产资源消耗量急剧增加，陆地矿产资源在全球范围内日趋短缺甚至枯竭，人类将目光转向占地球表面积71％的海洋，海洋矿产资源开采是弥补陆地资源枯竭的有效方式。
在国际海底区域蕴藏着如锰结核、富钴结壳、热硫化物和多金属软泥等丰富的金属矿产资源，由于各种资源在海底环境的差异以及古海洋的变化，各个矿产分布不同，而且同种矿产资源在不同区域的储存量、品位也都各不相同，为了保证对海底资源的最大化利用，在采集时应该尽可能地减少资源的浪费。
现在国际普遍的集矿技术可分为两种：一是机械式开采，它利用长的链斗或海底机器人把海底表面的矿石收集起来，然后运用传送带提上来。由于的深海地形，深海动力、深海通信等，该方式工作范围，工作效率受到严重的限制；二是浮式开采，它利用高速对射水流把海底矿石吹起，通过泵和管道以水力或气力方式将矿石从海底提升，该方式受深海环境影响较小，但耗能大，采集的矿石中泥浆多，对深海生态造成的影响较大。
综上所述，为改善原有海底集矿装备的生产效率低、耗能大、对海床生态破坏严重等不足，本发明提出一种海底采矿车的水力集矿头及其集矿方法。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种海底采矿车的水力集矿头及其集矿方法，相比于原有海底集矿装备，其更环保、高效、节能、可靠。
为了达到上述目的，本发明提出一种海底采矿车的水力集矿头，包括带开口的壳体，输矿管，支撑连接件和螺旋旋转板，所述支撑连接件及输矿管连接于所述壳体外侧，所述螺旋旋转板设置于所述壳体内部；
螺旋吸矿罩，设置于所述壳体内部两侧，所述螺旋吸矿罩末端圆柱部分和所述输矿管以轴承相接，所述螺旋吸矿罩前端与拨盘式限高轮固接，所述拨盘式限高轮与传动齿轮组相互配合，均置放于所述壳体远离开口一侧，所述传动齿轮组的轴两端分别伸入第一液压舱室和第二液压舱室，两液压舱室以传送管相连通。
进一步的，所述传动齿轮组包括第一传动齿轮、第二传动齿轮和第三传动齿轮，其中所述拨盘式限高轮与第一传动齿轮相互咬合，所述第一传动齿轮与第二传动齿轮、第三传动齿轮同轴，均置放于所述壳体远离开口一侧。
进一步的，所述传动齿轮组还包括第四传动齿轮和第五传动齿轮，其中所述第三传动齿轮、第四传动齿轮和第五传动齿轮之间按照顺序咬合相接，且均置放于同一防水舱室内。
进一步的，所述第五传动齿轮与所述螺旋旋转板共轴。
进一步的，所述拨盘式限高轮转动时，咬合带动第一传动齿轮，从而使得与第一传动齿轮同轴的第三传动齿轮以一定角速度转动；
咬合相接的第五传动齿轮与第四传动齿轮，在第三传动齿轮的带动下转动，并使得与第五传动齿轮同轴的螺旋旋转板以一定角速度转动，从而形成螺旋水流，将矿物从泥土里吸起，并推向两侧的螺旋吸矿罩；
在输矿管内部的负压作用下，在螺旋吸矿罩内部将生成向内旋转的螺旋流，并携带矿物进入输矿管，实现海底矿物的采集。
进一步的，当海底采矿车运行速度不达要求时，可以在外部换挡，使得第二液压舱室中的液体通过传送管进入第一液压舱室，推动与第一传动齿轮、第二传动齿轮和第三传动齿轮同心的轴向集矿头两侧运动，使得第一传动齿轮脱离与拨盘式限高轮的咬合，第二传动齿轮与拨盘式限高轮相互咬合，实现换挡过程。
为了达到上述目的，本发明还提出一种海底采矿车的水力集矿方法，包括下列步骤：
当海底采矿车运动时，拨盘式限高轮将紧贴海底泥土，从而在采矿车带动下转动；
拨盘式限高轮转动时，咬合带动第一传动齿轮，从而使得与第一传动齿轮同轴的第三传动齿轮以一定角速度转动；
咬合相接的第五传动齿轮与第四传动齿轮，在第三传动齿轮的带动下转动，并使得与第五传动齿轮同轴的螺旋旋转板以一定角速度转动，从而形成螺旋水流，将矿物从泥土里吸起，并推向两侧的螺旋吸矿罩；
在输矿管内部的负压作用下，在螺旋吸矿罩内部将生成向内旋转的螺旋流，并携带矿物进入输矿管，实现海底矿物的采集。
进一步的，当海底采矿车运行速度不达要求时，可以在外部换挡，使得第二液压舱室中的液体通过传送管进入第一液压舱室，推动与第一传动齿轮、第二传动齿轮和第三传动齿轮同心的轴向集矿头两侧运动，使得第一传动齿轮脱离与拨盘式限高轮的咬合，第二传动齿轮与拨盘式限高轮相互咬合，实现换挡过程。
本发明提出的海底采矿车的水力集矿头及其集矿方法，采用螺旋旋转板以一定角速度转动，从而形成螺旋水流，将矿物从泥土里吸起，并推向两侧的螺旋吸矿罩，在输矿管内部的负压作用下，在螺旋吸矿罩内部将生成向内旋转的螺旋流，并携带矿物进入输矿管，实现海底矿物的采集。同时当海底采矿车运行速度不达要求时，可以在外部换挡。本发明提出的海底采矿车的水力集矿头及其集矿方法，相比于原有海底集矿装备，其更环保、高效、节能、可靠。
附图说明
图1所示为本发明较佳实施例的海底采矿车的水力集矿头结构示意图。
图2所示为本发明较佳实施例的拨盘式限高轮与传动齿轮组配合结构示意图。
图3所示为本发明较佳实施例的水力集矿头结构示意图。
图4所示为图3的水力集矿头沿A-A方向的剖面结构示意图。
图5所示为本发明较佳实施例的海底采矿车的水力集矿方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图1～图4，图1所示为本发明较佳实施例的海底采矿车的水力集矿头结构示意图。图2所示为本发明较佳实施例的拨盘式限高轮与传动齿轮组配合结构示意图。图3所示为本发明较佳实施例的水力集矿头结构示意图。图4所示为图3的水力集矿头沿A-A方向的剖面结构示意图。
本发明提出一种海底采矿车的水力集矿头，包括带开口的壳体，输矿管12，支撑连接件和螺旋旋转板3，所述支撑连接件及输矿管12连接于所述壳体外侧，所述螺旋旋转板3设置于所述壳体内部；
螺旋吸矿罩1，设置于所述壳体内部两侧，所述螺旋吸矿罩1末端圆柱部分和所述输矿管12以轴承相接，所述螺旋吸矿罩1前端与拨盘式限高轮2固接，所述拨盘式限高轮2与传动齿轮组相互配合，均置放于所述壳体远离开口一侧，所述传动齿轮组的轴两端分别伸入第一液压舱室9和第二液压舱室11，两液压舱室以传送管10相连通。
根据本发明较佳实施例，所述传动齿轮组包括第一传动齿轮6、第二传动齿轮7和第三传动齿轮8，其中所述拨盘式限高轮2与第一传动齿轮6相互咬合，所述第一传动齿轮6与第二传动齿轮7、第三传动齿轮8同轴，均置放于所述壳体远离开口一侧。
进一步的，所述传动齿轮组还包括第四传动齿轮5和第五传动齿轮4，其中所述第三传动齿轮8、第四传动齿轮5和第五传动齿轮4之间按照顺序咬合相接，且均置放于同一防水舱室内。
进一步的，所述第五传动齿轮4与所述螺旋旋转板3共轴。
所述拨盘式限高轮2转动时，咬合带动第一传动齿轮6，从而使得与第一传动齿轮6同轴的第三传动齿轮8以一定角速度转动；
咬合相接的第五传动齿轮4与第四传动齿轮5，在第三传动齿轮8的带动下转动，并使得与第五传动齿轮4同轴的螺旋旋转板3以一定角速度转动，从而形成螺旋水流，将矿物从泥土里吸起，并推向两侧的螺旋吸矿罩1；
在输矿管12内部的负压作用下，在螺旋吸矿罩1内部将生成向内旋转的螺旋流，并携带矿物进入输矿管12，实现海底矿物的采集。
进一步的，当海底采矿车运行速度不达要求时，可以在外部换挡，使得第二液压舱室11中的液体通过传送管10进入第一液压舱室9，推动与第一传动齿轮6、第二传动齿轮7和第三传动齿轮8同心的轴向集矿头两侧运动，使得第一传动齿轮6脱离与拨盘式限高轮2的咬合，第二传动齿轮7与拨盘式限高轮2相互咬合，实现换挡过程。
请参考图5，图5所示为本发明较佳实施例的海底采矿车的水力集矿方法流程图。本发明还提出一种海底采矿车的水力集矿方法，包括下列步骤：
步骤S100：当海底采矿车运动时，拨盘式限高轮2将紧贴海底泥土，从而在采矿车带动下转动；
步骤S200：拨盘式限高轮2转动时，咬合带动第一传动齿轮6，从而使得与第一传动齿轮6同轴的第三传动齿轮8以一定角速度转动；
步骤S300：咬合相接的第五传动齿轮4与第四传动齿轮5，在第三传动齿轮8的带动下转动，并使得与第五传动齿轮4同轴的螺旋旋转板3以一定角速度转动，从而形成螺旋水流，将矿物从泥土里吸起，并推向两侧的螺旋吸矿罩1；
步骤S400：在输矿管12内部的负压作用下，在螺旋吸矿罩1内部将生成向内旋转的螺旋流，并携带矿物进入输矿管12，实现海底矿物的采集。
进一步的，当海底采矿车运行速度不达要求时，可以在外部换挡，使得第二液压舱室中的液体通过传送管进入第一液压舱室，推动与第一传动齿轮6、第二传动齿轮7和第三传动齿轮8同心的轴向集矿头两侧运动，使得第一传动齿轮6脱离与拨盘式限高轮的咬合，第二传动齿轮7与拨盘式限高轮相互咬合，实现换挡过程。
综上所述，本发明提出的海底采矿车的水力集矿头及其集矿方法，采用螺旋旋转板以一定角速度转动，从而形成螺旋水流，将矿物从泥土里吸起，并推向两侧的螺旋吸矿罩，在输矿管内部的负压作用下，在螺旋吸矿罩内部将生成向内旋转的螺旋流，并携带矿物进入输矿管，实现海底矿物的采集。同时当海底采矿车运行速度不达要求时，可以在外部换挡。本发明提出的海底采矿车的水力集矿头及其集矿方法，相比于原有海底集矿装备，其更环保、高效、节能、可靠。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (8)
1.一种海底采矿车的水力集矿头，其特征在于，包括带开口的壳体，输矿管，支撑连接件和螺旋旋转板，所述支撑连接件及输矿管连接于所述壳体外侧，所述螺旋旋转板设置于所述壳体内部；
螺旋吸矿罩，设置于所述壳体内部两侧，所述螺旋吸矿罩末端圆柱部分和所述输矿管以轴承相接，所述螺旋吸矿罩前端与拨盘式限高轮固接，所述拨盘式限高轮与传动齿轮组相互配合，均置放于所述壳体远离开口一侧，所述传动齿轮组的轴两端分别伸入第一液压舱室和第二液压舱室，两液压舱室以传送管相连通。
2.根据权利要求1所述的海底采矿车的水力集矿头，其特征在于，所述传动齿轮组包括第一传动齿轮、第二传动齿轮和第三传动齿轮，其中所述拨盘式限高轮与第一传动齿轮相互咬合，所述第一传动齿轮与第二传动齿轮、第三传动齿轮同轴，均置放于所述壳体远离开口一侧。
3.根据权利要求2所述的海底采矿车的水力集矿头，其特征在于，所述传动齿轮组还包括第四传动齿轮和第五传动齿轮，其中所述第三传动齿轮、第四传动齿轮和第五传动齿轮之间按照顺序咬合相接，且均置放于同一防水舱室内。
4.根据权利要求3所述的海底采矿车的水力集矿头，其特征在于，所述第五传动齿轮与所述螺旋旋转板共轴。
5.根据权利要求4所述的海底采矿车的水力集矿头，其特征在于，所述拨盘式限高轮转动时，咬合带动第一传动齿轮，从而使得与第一传动齿轮同轴的第三传动齿轮以一定角速度转动；
咬合相接的第五传动齿轮与第四传动齿轮，在第三传动齿轮的带动下转动，并使得与第五传动齿轮同轴的螺旋旋转板以一定角速度转动，从而形成螺旋水流，将矿物从泥土里吸起，并推向两侧的螺旋吸矿罩；
在输矿管内部的负压作用下，在螺旋吸矿罩内部将生成向内旋转的螺旋流，并携带矿物进入输矿管，实现海底矿物的采集。
6.根据权利要求4所述的海底采矿车的水力集矿头，其特征在于，当海底采矿车运行速度不达要求时，可以在外部换挡，使得第二液压舱室中的液体通过传送管进入第一液压舱室，推动与第一传动齿轮、第二传动齿轮和第三传动齿轮同心的轴向集矿头两侧运动，使得第一传动齿轮脱离与拨盘式限高轮的咬合，第二传动齿轮与拨盘式限高轮相互咬合，实现换挡过程。
7.一种海底采矿车的水力集矿方法，其特征在于，包括下列步骤：
当海底采矿车运动时，拨盘式限高轮将紧贴海底泥土，从而在采矿车带动下转动；
拨盘式限高轮转动时，咬合带动第一传动齿轮，从而使得与第一传动齿轮同轴的第三传动齿轮以一定角速度转动；
咬合相接的第五传动齿轮与第四传动齿轮，在第三传动齿轮的带动下转动，并使得与第五传动齿轮同轴的螺旋旋转板以一定角速度转动，从而形成螺旋水流，将矿物从泥土里吸起，并推向两侧的螺旋吸矿罩；
在输矿管内部的负压作用下，在螺旋吸矿罩内部将生成向内旋转的螺旋流，并携带矿物进入输矿管，实现海底矿物的采集。
8.根据权利要求7所述的海底采矿车的水力集矿方法，其特征在于，当海底采矿车运行速度不达要求时，可以在外部换挡，使得第二液压舱室中的液体通过传送管进入第一液压舱室，推动与第一传动齿轮、第二传动齿轮和第三传动齿轮同心的轴向集矿头两侧运动，使得第一传动齿轮脱离与拨盘式限高轮的咬合，第二传动齿轮与拨盘式限高轮相互咬合，实现换挡过程。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhao Guocheng Inventor after: Xiao Longfei Inventor after: Chen Zhiyi Inventor after: Kou Yufeng Inventor after: Tian Xinliang Inventor after: Hu Jingchao Inventor after: Song Chunhui Inventor after: Deng Boxian Inventor before: Xiao Longfei Inventor before: Zhao Guocheng Inventor before: Chen Zhiyi Inventor before: Kou Yufeng Inventor before: Tian Xinliang Inventor before: Hu Jingchao Inventor before: Song Chunhui Inventor before: Deng Boxian |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |