CN113640051A - 一种海底多金属结核取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海底多金属结核取样装置，包括安装框架、物料仓、用于采集海底多金属结核的结核采集装置和用于将结核采集装置内的多金属结核冲洗至物料仓内不同的料仓间的结核冲洗装置，物料仓、结核采集装置和结核冲洗装置均安装在安装框架内，安装框架的顶部设置有用于连接水面母船的连接结构。本发明的取样装置通过一次布放，即可实现多次采样，金属结核在水压力的作用下输送到不同的料仓间，完成结核物料的输送，也能对结核进行清洗，从而采集后的金属结核中的淤泥含量也很少。

Description

一种海底多金属结核取样装置

技术领域

本发明涉及深海采矿装备技术领域，尤其涉及一种海底多金属结核取样装置。

背景技术

海底多金属结核多赋存于水深3000-6000m深的海底，是一种十分重要的海底矿产资源，含有锰、铜、镍和钴等76种金属元素，是陆地上紧缺的矿产资源，如果进行商业开采，将能极大的缓解陆地上矿产资源缺乏的问题。而在，开采之前，需要对多金属结核在海底的覆盖率、粒径和丰度等参数进行评估，以说明多金属结核在海底的赋存情况。

目前，对深海多金属结核矿物还处于勘探阶段，由于其一般呈颗粒状分布在海底表面，所以，多金属结核在海底的覆盖率、粒径分布和丰度大小等对说明其赋存情况具有重要的意义。在航次任务勘探中，主要采用光学深拖系统和箱式取样的方法分别对海底多金属连续分布规律和结核粒径，丰度等进行探测。但是，取样时，采集的样品中海底淤泥含量较多，需要后期大量的清洗工作。进一步的，取样装置受到海底淤泥的阻力比较大，取样过程取样装置对海底表面的扰动较大。

发明内容

本发明目的在于提供一种海底多金属结核取样装置，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明公开了一种海底多金属结核取样装置，包括安装框架、物料仓、用于采集海底多金属结核的结核采集装置和用于将所述结核采集装置内的多金属结核冲洗至物料仓内不同的料仓间的结核冲洗装置，所述物料仓、结核采集装置和结核冲洗装置均安装在所述安装框架内，所述安装框架的顶部设置有用于连接水面母船的连接结构。

进一步的，所述结核采集装置包括采集框、结核富集机构、横向驱动装置和用于驱动采集框上下运动的上下驱动装置，所述采集框的顶部和底部均设置有开口，所述采集框的底部设置有过渡仓，所述横向驱动装置设置为当采集框插入海底时驱动结核富集机构将所述采集框内的金属结核推送到所述过渡仓内，所述上下驱动装置设置为可驱动所述过渡仓运动到与所述结核冲洗装置和物料仓连接的位置

进一步的，所述采集框的侧板沿着竖直方向延伸，所述过渡仓为设置在所述采集框底部一侧的弧形槽，且该弧形槽的上端开口与所述采集框的下端开口对齐设置。

进一步的，所述结核冲洗装置包括水泵、过渡仓密封盖和物料输送管道，所述过渡仓的一端设置有通过所述物料输送管道推开而相互连通的转动密封盖，所述水泵的输出端与所述过渡仓密封盖连通，所述过渡仓和采集框设置为通过向上运动与所述过渡仓密封盖形成物料冲洗通道，所述物料冲洗通道的两端与所述水泵和物料输送管道连接。

进一步的，所述过渡仓密封盖靠近采集框中心的一侧设置有刮板，所述刮板的底部倾斜向所述采集框中心设置。

进一步的，所述过渡仓密封盖的一端与所述采集框枢接，所述过渡仓密封盖与所述过渡仓密封盖枢接的位置设置有可自动驱动所述过渡仓密封盖封闭所述过渡仓的输出口的弹性元件。

进一步的，所述结核富集机构包括多根耙杆和可相对所述采集框横向运动的耙杆安装板，所述耙杆沿着所述耙杆安装板的长度方向间隙均布，且所述耙杆的底部向所述过渡仓弯曲。

进一步的，所述物料仓可转动安装在在所述物料输送管道输出口的下方，所述料仓间沿着所述物料仓的周向均布。

进一步的，所述安装框架上安装有上下运动滑轨和横向运动滑轨，所述采集框与所述上下运动滑轨滑接，所述结核富集机构与所述横向运动滑轨滑接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的取样装置通过一次布放，即可实现多次采样，金属结核在水压力的作用下输送到物料仓内不同的料仓间，既能有效的完成结核物料的输送，也能对结核进行清洗，从而采集后的金属结核中的淤泥含量也很少；同时，由于采集框内耙杆的采用，从而采样的过程中对海底的扰动非常小，采样装置所受到海底淤泥的阻力也很小。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例公开的海底多金属结核取样装置的主视示意图；

图2为本发明实施例公开的海底多金属结核取样装置的俯视示意图；

图3为本发明实施例公开的海底多金属结核取样装置的轴测示意图；

图4为本发明实施例公开的海底多金属结核取样装置的结核采集示意图；

图5为本发明实施例公开的海底多金属结核取样装置的结核冲洗示意图。

图例说明：

1、物料仓；11、料仓间；2、结核采集装置；22、采集框；23、结核富集机构；231、耙杆；232、耙杆安装板；24、横向驱动装置；25、上下驱动装置；26、过渡仓；27、上下运动滑轨；28、横向运动滑轨；3、结核冲洗装置；31、水泵；32、过渡仓密封盖；33、物料输送管道；34、物料冲洗通道；35、刮板；36、弹性元件；37、物料冲洗管道；38、转动密封盖；4、安装框架；41、连接结构。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1-图5所示，本发明实施例公开了一种海底多金属结核取样装置，使用时，通过光电复合缆与水面母船通讯，通过光电复合缆向丰度取样评估装置供电、通讯交互等。具体的，取样装置包括安装框架4和安装在安装框架4内的物料仓1、用于采集海底多金属结核的结核采集装置2、用于将结核采集装置2内的多金属结核冲洗至物料仓1内不同的料仓间11的结核冲洗装置3，从而取样装置内的结核在水压力的作用下输送到物料仓1内不同的料仓间11，既能有效的完成结核物料的输送，也能对结核进行清洗，而安装框架4为开有孔的矩形或者方形管件焊接构成，既减轻了重量，也避免水压压力变形，物料仓1、结核采集装置2和结核冲洗装置3均安装在安装框架4内，从而可以起到很好的保护作用。安装框架4上设置有用于连接水面母船的连接结构41，从而便于吊装、布放和回收等作业，连接结构41可以是与光电复合缆连接的转接头结构。

在本实施例中，结核采集装置2包括采集框22、结核富集机构23、横向驱动装置24及用于驱动采集框22上下运动的上下驱动装置25。采集框22顶部和底部均设置有开口，从而采集框22在上下运动时可以减少对水体的扰动，采集框22底部设置有的过渡仓26，横向驱动装置24设置为当采集框22插入海底时驱动结核富集机构23将采集框22内的金属结核推送到过渡仓26内。具体的，采集框22的侧板沿着竖直方向延伸，本实施例是长度*宽度为500mm*500mm矩形框，过渡仓26为设置在采集框22底部一侧的弧形槽，插入海底时也可以减少扰动的效果，且该弧形槽的上端开口与采集框22的下端开口对齐设置，结核富集机构23包括多根耙杆231和可相对采集框22横向运动的耙杆安装板232，耙杆231沿着耙杆安装板232的长度方向间隙均布，且耙杆231的底部向过渡仓26弯曲，采集框22在上下驱动装置25的驱动插入海底时，结核富集机构23位于远离过渡仓26的一侧，在横向驱动装置24的驱动下向左运动，从而将多金属结核耙入过渡仓26内，完成结合的采集，横向驱动装置24和上下驱动装置25可以选用多种可实现伸缩功能的机构，在本实施例中，均采用液压油缸实现伸缩驱动，从而可以共用一套液压系统。

在本实施例中，结核冲洗装置3包括水泵31、过渡仓密封盖32和物料输送管道33，过渡仓26的一端设置有通过物料输送管道33设置推开而相互连通的转动密封盖38，水泵31的输出端通过物料冲洗管道37与过渡仓密封盖32连通，过渡仓26设置为可向上运动与过渡仓密封盖32形成物料冲洗通道34，当上下驱动装置25驱动过渡仓26向上运动后，物料输送管道33会逐渐旋转推开转动密封盖38，直至物料输送管道33与过渡仓26完全对接，此时转动密封盖38完全打开，物料冲洗通道34的两端仅与水泵31和物料输送管道33连接，接着水泵31开始动作，将水流注入物料冲洗通道34，在水压的作用下，物料冲洗通道34内的金属结核会经过物料输送管道33进入物料仓1内对应的料仓间11，从而完成一次取样。同时，由于物料仓1的内壁为多孔结构，通过水泵31还能够起到冲洗的作用，显著减少金属结核上的淤泥。

在本实施例中，过渡仓密封盖32靠近采集框22中心的一侧设置有刮板35，刮板35的底部倾斜向采集框22中心设置，从而当耙杆231将金属结核推入过渡仓26内时，通过刮板35将靠近耙杆231内的物料刮入过渡仓26，避免耙杆231回退时金属结核的逸散，其中，刮板35可以采用较软的橡胶板，避免破坏金属结核。

在本实施例中，转动密封盖38的一端与采集框22枢接，转动密封盖38与采集框22枢接的位置设置有可自动驱动转动密封盖38封闭过渡仓26的输出口的弹性元件36。其中弹性元件36可以为同轴安装的扭力弹簧，确保转动密封盖38保持关闭过渡仓26的输出口的趋势。

在本实施例中，物料仓1设置在物料输送管道33输出口的下方，物料仓1通过液压马达驱动而可转动设置在车架1上，具体的，物料仓1可以采用液压马达或者电机直接驱动，料仓间11沿着物料仓1的周向设置，每采样一次后，物料仓1自动转动到下一个料仓间11与物料输送管道33的输出端对齐，从而可以实现测量车的一次布放、多次采样，提高了采样的效率。

在本实施例中，安装框架4上安装有上下运动滑轨27和横向运动滑轨28，采集框22通过安装的滑块与上下运动滑轨27滑接，结核富集机构23通过安装的滑块与横向运动滑轨28滑接。从而确保采集框22和结核富集机构23的运动精度。其中，采集框22和结核富集机构23可以采用液压油缸往复驱动，当然，也可以采用丝杆螺母等其他伸缩机构驱动。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种海底多金属结核取样装置，其特征在于，包括安装框架(4)、物料仓(1)、用于采集海底多金属结核的结核采集装置(2)和用于将所述结核采集装置(2)内的多金属结核冲洗至物料仓(1)内不同的料仓间(11)的结核冲洗装置(3)，所述物料仓(1)、结核采集装置(2)和结核冲洗装置(3)均安装在所述安装框架(4)内，所述安装框架(4)的顶部设置有用于连接水面母船的连接结构(41)。

2.根据权利要求1所述的海底多金属结核取样装置，其特征在于，所述结核采集装置(2)包括采集框(22)、结核富集机构(23)、横向驱动装置(24)和上下驱动装置(25)，所述采集框(22)的顶部和底部均设置有开口，所述采集框(22)的底部设置有过渡仓(26)，所述横向驱动装置(24)设置为当采集框(22)插入海底时驱动结核富集机构(23)将所述采集框(22)内的金属结核推送到所述过渡仓(26)内，所述上下驱动装置(25)设置为可驱动所述过渡仓(26)运动到与所述结核冲洗装置(3)和物料仓(1)连接的位置。

3.根据权利要求2所述的海底多金属结核取样装置，其特征在于，所述采集框(22)的侧板沿着竖直方向延伸，所述过渡仓(26)为设置在所述采集框(22)底部一侧的弧形槽，且该弧形槽的上端开口与所述采集框(22)的下端开口对齐设置。

4.根据权利要求2所述的海底多金属结核取样装置，其特征在于，所述结核冲洗装置(3)包括水泵(31)、过渡仓密封盖(32)和物料输送管道(33)，所述过渡仓(26)的一端设置有通过所述物料输送管道(33)推开而相互连通的转动密封盖(38)，所述水泵(31)的输出端与所述过渡仓密封盖(32)连通，所述过渡仓(26)和采集框(22)设置为通过向上运动与所述过渡仓密封盖(32)形成物料冲洗通道(34)，所述物料冲洗通道(34)的两端与所述水泵(31)和物料输送管道(33)连接。

5.根据权利要求4所述的海底多金属结核取样装置，其特征在于，所述过渡仓密封盖(32)靠近采集框(22)中心的一侧设置有刮板(35)，所述刮板(35)的底部倾斜向所述采集框(22)中心设置。

6.根据权利要求4所述的海底多金属结核取样装置，其特征在于，所述过渡仓密封盖(32)的一端与所述采集框(22)枢接，所述过渡仓密封盖(32)与所述采集框(22)枢接的位置设置有可自动驱动所述过渡仓密封盖(32)封闭所述过渡仓(26)的输出口的弹性元件(36)。

7.根据权利要求2所述的海底多金属结核取样装置，其特征在于，所述结核富集机构(23)包括多根耙杆(231)和可相对所述采集框(22)横向运动的耙杆安装板(232)，所述耙杆(231)沿着所述耙杆安装板(232)的长度方向间隙均布，且所述耙杆(231)的底部向所述过渡仓(26)弯曲。

8.根据权利要求4所述的海底多金属结核取样装置，其特征在于，所述物料仓(1)可转动设置在所述物料输送管道(33)输出口的下方，所述料仓间(11)沿着所述物料仓(1)的周向均布。

9.根据权利要求2所述的海底多金属结核取样装置，其特征在于，所述安装框架(4)上安装有上下运动滑轨(27)和横向运动滑轨(28)，所述采集框(22)与所述上下运动滑轨(27)滑接，所述结核富集机构(23)与所述横向运动滑轨(28)滑接。

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