CN111927461A - 一种深海采矿作业可自动回收的配重块及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于深海采矿技术领域，尤其是涉及一种深海采矿作业可自动回收的配重块，包括采矿车本体，所述采矿车本体上连通有输送管，且输送管通过滑块滑动连接有环形配重块，所述环形配重块的下端侧壁固定连接有两个第一空心杆，且第一空心杆通过两个卡接机构卡接有第二空心杆，所述第二空心杆远离第一空心杆的一端与采矿车本体固定连接。本发明可通过设置的顶杆和卡接机构的配合，可以使环形配重块在采矿车本体落下后，自动与采矿车本体脱离，同时使环形配重块中的两种反应物可以相互接触产生气体，带动环形配重块自动上浮，便于工作人员对其进行回收。
Description
技术领域
本发明属于深海采矿技术领域，尤其是涉及一种深海采矿作业可自动回收的配重块及其使用方法。
背景技术
人类赖以生存繁衍的地球上海洋面积占71％,各国专属经济区以外的国际公海占全球面积的49％。海洋是资源的宝库,她蕴藏有极其丰富的深海矿产资源,包括锰结核、富钴结壳和热液硫化物等，为了开发深海中的矿产资源，常会向深海中投放采矿车，然后通过输送管将采矿车采集的矿产资源输送至采集船上。
现今，为了加快采矿车落入海底的速度，常会在采矿车上设置配重块，以提高采矿车的重量，当采矿车到底海底后，为了减轻采矿车的负重，以及提高采矿车的使用空间，常会将采矿车上的配重块推送至深海中，使得配重块在后期不可回收，这种方式造成了资源的浪费，另外配重块长时间遗弃于深海中，容易锈蚀污染海洋环境，且配重块易被大鱼误食，造成海洋生物的死亡，为此，我们提出一种深海采矿作业可自动回收的配重块及其使用方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种深海采矿作业可自动回收的配重块及其使用方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种深海采矿作业可自动回收的配重块，包括采矿车本体，所述采矿车本体上连通有输送管，且输送管通过滑块滑动连接有环形配重块，所述环形配重块的下端侧壁固定连接有两个第一空心杆，且第一空心杆通过两个卡接机构卡接有第二空心杆，所述第二空心杆远离第一空心杆的一端与采矿车本体固定连接，所述环形配重块上滑动连接有与第一空心杆相配合的密封杆，且密封杆的下端延伸至第一空心杆中并固定连接有磁性球，所述环形配重块的空腔中放置有第一反应物和第二反应物，且第一反应物和第二反应物被密封杆隔离，所述采矿车本体上滑动连接有与密封杆相配合的顶杆，且顶杆上套设有与卡接机构相配合的磁环。
在上述的一种深海采矿作业可自动回收的配重块中，所述环形配重块的一侧内壁固定连接有框架，且框架中转动连接有齿轮，所述输送管上设置有齿条，且齿轮与齿条相啮合，所述齿轮的转动轴的两端均固定连接有转盘，所述转盘上固定连接有球形块，且球形块远离转盘的圆心，所述环形配重块上设置有与球形块相配合的振动机构。
在上述的一种深海采矿作业可自动回收的配重块中，所述卡接机构包括卡杆和拉伸弹簧，所述卡杆滑动连接于第二空心杆上，且卡杆与第二空心杆之间通过拉伸弹簧固定连接，所述第一空心杆的内壁上开设有与卡杆相匹配的卡槽，且卡杆的一端延伸至卡槽中设置，所述卡杆与磁环相吸。
在上述的一种深海采矿作业可自动回收的配重块中，所述振动机构包括滑杆、撞击杆、复位弹簧和撞击球，所述滑杆和撞击杆均滑动连接于环形配重块上，且滑杆和撞击杆之间固定连接有连杆，所述连杆和环形配重块之间通过多个复位弹簧固定连接，所述滑杆的一端固定连接有与球形块相配合的球形抵块，所述撞击球固定连接于撞击杆上，且撞击球与输送管接触连接。
在上述的一种深海采矿作业可自动回收的配重块中，所述顶杆的下端转动连接有滚轮，且顶杆的上端固定连接有与磁性球相配合的弧形块。
在上述的一种深海采矿作业可自动回收的配重块中，所述密封杆为上粗下细结构设计。
一种深海采矿作业可自动回收的配重块的使用方法，该方法包括以下步骤：
S1、采矿车本体落入海底时，在海底地面的阻力和采矿车本体自身重力的作用下，顶杆会上滑收起，其上的滚轮会和采矿车本体上的行走轮同时与海底接触，配合采矿车本体进行移动，此时即可控制采矿车本体采矿，同时配合输送管输送矿物质；
S2、顶杆上滑的过程中，会通过弧形块顶起磁性球，使密封杆较细的一端进入环形配重块的空腔中，使环形配重块的空腔不在受到密封杆较粗的一端堵塞，此时环形配重块中的两种反应物会相互接触产生气体，且顶杆上的磁环会吸合两个卡杆，使环形配重块会解除与采矿车本体的连接，在环形配重块中气体的作用下，环形配重块会上浮；
S3、环形配重块在上浮的过程中，环形配重块上的齿轮会在齿条的啮合作用下发生转动，齿轮转动的过程中会带动两个转盘同步转动，转盘转动过程中会带动其上的球形块间隔挤压对应的球形抵块，配合复位弹簧的拉力，撞击杆会带动撞击球往复撞击输送管，使输送管产生振动，振落其内壁上附着的矿物质，使矿物质可以得到更好的输送，当环形配重块完全浮出海面后，工作人员即可对环形配重块进行回收。
本发明的有益效果在于：
当采矿车本体降落至海底时，顶杆会上滑顶起密封杆，使环形配重块中第一反应物和第二反应物所处的空间连通，进而使第一反应物和第二反应物产生气体，同时在磁环的作用下，卡杆会脱离第一空心杆，使环形配重块解除与采矿车本体的连接，在气体的作用下，环形配重块会自动上浮，浮出海面，便于工作人员回收，且环形配重块上浮运动的过程中，通过齿轮和齿条的配合，可以带动撞击球往复撞击输送管，使输送管产生振动，振落输送管内壁上附着的矿物质，便于输送管更好的输送矿物质。
本发明的突出特点在于：利用了采矿车本体下落后自身的重力和海底地面阻力的作用，使环形配重块可自动与采矿车本体脱离，同时使环形配重块中的两种反应物可以相互接触产生气体，带动环形配重块自动上浮，便于工作人员对其进行收取。
附图说明
图1是本发明提供的一种深海采矿作业可自动回收的配重块及其使用方法的正视结构示意图；
图2是本发明提供的一种深海采矿作业可自动回收的配重块及其使用方法的第一空心杆和第二空心杆相互配合的正视透视结构示意图；
图3是本发明提供的一种深海采矿作业可自动回收的配重块及其使用方法的环形配重块的俯视透视结构示意图；
图4为图2中A处的放大结构示意图；
图5为图3中B处的放大结构示意图；
图6是本发明提供的一种深海采矿作业可自动回收的配重块及其使用方法的采矿车工作示意简图。
图中，1采矿车本体、2输送管、3滑块、4环形配重块、5第一空心杆、6卡接机构、61卡杆、62拉伸弹簧、7第二空心杆、8密封杆、9磁性球、10顶杆、11磁环、12框架、13齿轮、14齿条、15转盘、16球形块、17振动机构、171滑杆、172撞击杆、173复位弹簧、174撞击球、18卡槽、19连杆、20球形抵块、21滚轮、22弧形块。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
如图1-6所示，一种深海采矿作业可自动回收的配重块，包括采矿车本体1，采矿车本体1上连通有输送管2，且输送管2通过滑块3滑动连接有环形配重块4，环形配重块4的下端侧壁固定连接有两个第一空心杆5，且第一空心杆5通过两个卡接机构6卡接有第二空心杆7，第二空心杆7远离第一空心杆5的一端与采矿车本体1固定连接，环形配重块4上滑动连接有与第一空心杆5相配合的密封杆8，且密封杆8的下端延伸至第一空心杆5中并固定连接有磁性球9，环形配重块4的空腔中放置有第一反应物和第二反应物，且第一反应物和第二反应物被密封杆8隔离，第一反应物和第二反应物，有多种选择，例如高锰酸钾和双氧水生成氧气、碳酸钙和盐酸反应生成二氧化碳等。
密封杆8为上粗下细结构设计，密封杆8的结构设计，可以在初期时，利用两个密封杆8粗的一端将环形配重块4的空腔分隔为两部分，避免两种反应物相互接触反应，后期，可以在密封杆8细的一端进入环形配重块4的空腔后，空腔不在被分隔，其内的两种反应物会相互接触，产生反应生成气体，带动环形配重块4上浮。
采矿车本体1上滑动连接有与密封杆8相配合的顶杆10，且顶杆10上套设有与卡接机构6相配合的磁环11，顶杆10的下端转动连接有滚轮21，且顶杆10的上端固定连接有与磁性球9相配合的弧形块22，设置的滚轮21，可以避免顶杆10的下端直接与海底接触，影响采矿车本体1的移动，弧形块22的设置，便于后期顶杆10更好的推动磁性球9。
卡接机构6包括卡杆61和拉伸弹簧62，卡杆61滑动连接于第二空心杆7上，且卡杆61与第二空心杆7之间通过拉伸弹簧62固定连接，第一空心杆5的内壁上开设有与卡杆61相匹配的卡槽18，且卡杆61的一端延伸至卡槽18中设置，卡杆61与磁环11相吸，卡杆61靠近磁环11的一端固定连接有磁性片，便于磁环11吸合，通过设置的卡杆61，可以配合顶杆10的上滑，,利用磁环11吸合卡杆61，使卡杆61与第一空心杆5的卡槽18脱离，进而实现环形配重块4与采矿车本体1的分离，设置的拉伸弹簧62，可以保证初期卡杆61与插槽1卡接的稳固性。
环形配重块4的一侧内壁固定连接有框架12，且框架12中转动连接有齿轮13，输送管2上设置有齿条14，且齿轮13与齿条14相啮合，齿轮13的转动轴的两端均固定连接有转盘15，转盘15上固定连接有球形块16，且球形块16远离转盘15的圆心，环形配重块4上设置有与球形块16相配合的振动机构17，通过设置的齿轮13和齿条14，可以配合环形配重块4的上浮带动两个转盘15上的球形块16转动，使球形块16可以间隔挤压振动机构17。
振动机构17包括滑杆171、撞击杆172、复位弹簧173和撞击球174，滑杆171和撞击杆172均滑动连接于环形配重块4上，且滑杆171和撞击杆172之间固定连接有连杆19，连杆19和环形配重块4之间通过多个复位弹簧173固定连接，滑杆171的一端固定连接有与球形块16相配合的球形抵块20，撞击球174固定连接于撞击杆172上，且撞击球174与输送管2接触连接，通过设置的球形抵块20可以配合球形块16的间隔挤压，带动撞击杆172滑动，且球形抵块20的球形结构设计，不会使球形块16和球形抵块20相抵时发生卡死，另外设置的复位弹簧173，可以在自身的拉力作用下，可以在球形块16和球形抵块20分离时，带动撞击杆172回位，进而可以配合球形块16的转动，可以实现撞击杆172的往复滑动，使其上的撞击球174可以往复撞击输送管2，使输送管2可以产生振动，振落其内壁上附着的矿物质，使矿物质可以得到很好的输送。
当需要对深海中的矿物资源进行采集时，通过输送管2将采矿车本体1投放入深海中，当采矿车本体1落入海底时，在海底地面的阻力和采矿车本体1自身重力的作用下，顶杆10会上滑收起，其上的滚轮21会和采矿车本体1上的行走轮同时与海底接触，配合采矿车本体1进行移动，此时即可控制采矿车本体1采矿，同时配合输送管2输送矿物质。
顶杆10上滑的过程中，会通过弧形块22顶起磁性球9，使密封杆8较细的一端进入环形配重块4的空腔中，使环形配重块4的空腔不在受到密封杆8较粗的一端堵塞，此时环形配重块4中的两种反应物会相互接触产生气体，当磁性球9在顶杆10的推力作用下，与密封杆8的滑孔吸合，且闭合滑孔时，此时顶杆10上的磁环11会位于两个卡杆61之间，两个卡杆61会在磁环11的磁力作用下，被磁环11吸合，两个卡杆61会与第一空心杆5的卡槽18脱离，此时环形配重块4会解除与采矿车本体1的连接。
在环形配重块4中气体的作用下，环形配重块4会上浮，在上浮的过程中，环形配重块4上的齿轮13会在齿条14的啮合作用下发生转动，齿轮13转动的过程中会带动两个转盘15同步转动，转盘15转动过程中会带动其上的球形块16间隔挤压对应的球形抵块20，球形抵块20受到挤压力的作用，会带动滑杆171滑动，在连杆19的作用下，复位弹簧173会受到挤压力，同时撞击杆172会与滑杆171同步滑动，撞击杆172上的撞击球174会与输送管2脱离，当球形块16不在挤压球形抵块20时，在复位弹簧173的拉力作用下，撞击杆172会带动撞击球174回位，撞击输送管2，使输送管2产生振动，振落其内壁上附着的矿物质，使矿物质可以得到更好的输送，进而配合球形块16的转动，可以使撞击球174往复撞击输送管2，当环形配重块4浮出海面后，即可对环形配重块4进行回收，通过本装置的设置，使得环形配重块4可以自动上浮，便于工作人员进行回收，避免了环形配重块4不可回收造成的浪费，以及对海洋的污染。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种深海采矿作业可自动回收的配重块，包括采矿车本体(1)，其特征在于，所述采矿车本体(1)上连通有输送管(2)，且输送管(2)通过滑块(3)滑动连接有环形配重块(4)，所述环形配重块(4)的下端侧壁固定连接有两个第一空心杆(5)，且第一空心杆(5)通过两个卡接机构(6)卡接有第二空心杆(7)，所述第二空心杆(7)远离第一空心杆(5)的一端与采矿车本体(1)固定连接，所述环形配重块(4)上滑动连接有与第一空心杆(5)相配合的密封杆(8)，且密封杆(8)的下端延伸至第一空心杆(5)中并固定连接有磁性球(9)，所述环形配重块(4)的空腔中放置有第一反应物和第二反应物，且第一反应物和第二反应物被密封杆(8)隔离，所述采矿车本体(1)上滑动连接有与密封杆(8)相配合的顶杆(10)，且顶杆(10)上套设有与卡接机构(6)相配合的磁环(11)。
2.根据权利要求1所述的一种深海采矿作业可自动回收的配重块，其特征在于，所述环形配重块(4)的一侧内壁固定连接有框架(12)，且框架(12)中转动连接有齿轮(13)，所述输送管(2)上设置有齿条(14)，且齿轮(13)与齿条(14)相啮合，所述齿轮(13)的转动轴的两端均固定连接有转盘(15)，所述转盘(15)上固定连接有球形块(16)，且球形块(16)远离转盘(15)的圆心，所述环形配重块(4)上设置有与球形块(16)相配合的振动机构(17)。
3.根据权利要求1所述的一种深海采矿作业可自动回收的配重块，其特征在于，所述卡接机构(6)包括卡杆(61)和拉伸弹簧(62)，所述卡杆(61)滑动连接于第二空心杆(7)上，且卡杆(61)与第二空心杆(7)之间通过拉伸弹簧(62)固定连接，所述第一空心杆(5)的内壁上开设有与卡杆(61)相匹配的卡槽(18)，且卡杆(61)的一端延伸至卡槽(18)中设置，所述卡杆(61)与磁环(11)相吸。
4.根据权利要求2所述的一种深海采矿作业可自动回收的配重块，其特征在于，所述振动机构(17)包括滑杆(171)、撞击杆(172)、复位弹簧(173)和撞击球(174)，所述滑杆(171)和撞击杆(172)均滑动连接于环形配重块(4)上，且滑杆(171)和撞击杆(172)之间固定连接有连杆(19)，所述连杆(19)和环形配重块(4)之间通过多个复位弹簧(173)固定连接，所述滑杆(171)的一端固定连接有与球形块(16)相配合的球形抵块(20)，所述撞击球(174)固定连接于撞击杆(172)上，且撞击球(174)与输送管(2)接触连接。
5.根据权利要求1所述的一种深海采矿作业可自动回收的配重块，其特征在于，所述顶杆(10)的下端转动连接有滚轮(21)，且顶杆(10)的上端固定连接有与磁性球(9)相配合的弧形块(22)。
6.根据权利要求1所述的一种深海采矿作业可自动回收的配重块，其特征在于，所述密封杆(8)为上粗下细结构设计。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种深海采矿作业可自动回收的配重块的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、采矿车本体(1)落入海底时，在海底地面的阻力和采矿车本体(1)自身重力的作用下，顶杆(10)会上滑收起，其上的滚轮(21)会和采矿车本体(1)上的行走轮同时与海底接触，配合采矿车本体(1)进行移动，此时即可控制采矿车本体(1)采矿，同时配合输送管(2)输送矿物质；
S2、顶杆(10)上滑的过程中，会通过弧形块(22)顶起磁性球(9)，使密封杆(8)较细的一端进入环形配重块(4)的空腔中，使环形配重块(4)的空腔不在受到密封杆(8)较粗的一端堵塞，此时环形配重块(4)中的两种反应物会相互接触产生气体，且顶杆(10)上的磁环(11)会吸合两个卡杆(61)，使环形配重块(4)会解除与采矿车本体(1)的连接，在环形配重块(4)中气体的作用下，环形配重块(4)会上浮；
S3、环形配重块(4)在上浮的过程中，环形配重块(4)上的齿轮(13)会在齿条(14)的啮合作用下发生转动，齿轮(13)转动的过程中会带动两个转盘(15)同步转动，转盘(15)转动过程中会带动其上的球形块(16)间隔挤压对应的球形抵块(20)，配合复位弹簧(173)的拉力，撞击杆(172)会带动撞击球(174)往复撞击输送管(2)，使输送管(2)产生振动，振落其内壁上附着的矿物质，使矿物质可以得到更好的输送，当环形配重块(4)完全浮出海面后，工作人员即可对环形配重块(4)进行回收。
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| CN (1) | CN111927461A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112712978A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-27 | 徐志永 | 一种电磁感应线圈 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4294564A (en) * | 1978-08-21 | 1981-10-13 | Global Marine Inc. | Method of deployment, release and recovery of ocean riser pipes |
| CN105043813A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-11-11 | 国家深海基地管理中心 | 一种全海深小型自浮式直通冲击取样装置 |
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-
2020
- 2020-08-13 CN CN202010814081.4A patent/CN111927461A/zh active Pending
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