CN116923672A - 一种浅海应用气囊运输海底矿石的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种浅海应用气囊运输海底矿石的方法，由气囊、海底气囊站和约束气囊的钢形框架组成。本发明将海底岩层下方的矿石，可用机器人运输到密封的海底气囊站，再装入气囊，打开气囊的各项约束，在气囊下方排水增加初始动力，气囊通过浮力、拉力和框架的约束，会缓慢运输至海平面，然后通过海船将矿石取出运走。再将气囊放气密封，通过海底气囊站的装置拉回海底气囊站，然后气囊站密封，对气囊进行边充气边抽水，此方法可避免水压，实现气囊在海底充气。充好气后的气囊等待下一次装填矿石。本发明解决了传统通过液压运输设备利用管道运输至采矿船效率低、高成本的问题，同时实现气囊无水压充气。增加了可实施性。
Description
技术领域
本发明属于海洋采矿领域，具体地说，涉及一种浅海应用气囊运输海底矿石的方法。
背景技术
众所周知，全球海洋面积为整个地球表面的四分之三，在茫茫大海中蕴藏的矿产资源非常丰富。经过500多年的怒力，我国已成为世界采矿大国，随着科学技术的进步和陆地矿产资源的日益减少直至枯竭，人们必将把目光投向广阔的大海深处。可以认为，迄今为止海底仍然是一个未知的世界。现阶段海底资源的开采关键技术主要有2个方面:一是海底矿体的采掘；二是矿石的水下提升运输。而其中的核心是技术难度较大的海底采矿设备和矿石提升设备。目前，可行的采矿运输系统仍是将结核与海水混合的浆体通过管道运输到海上的集矿船。本文提出了一种相对于浅海海下矿石运输的方法，利用海水的浮力，运输气囊，气囊中装有矿石，在规定的钢形框架通道内，将气囊运送到海平面，再用海船来回收矿石。
综上，因此本发明提供了一种浅海应用气囊运输海底矿石的方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种浅海应用气囊运输海底矿石的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
一种浅海应用气囊运输海底矿石的方法，所述方法基于一种浅海应用气囊运输海底矿石的设备来实现，包括位于岩层下方的矿洞通道，矿洞通道的上方铸造有的基座，基座的上方连接有防护钢形框架，基座的内部设置有有密封机构，防护钢形框架的垂直方向上滑动配合有气囊，下双层密封阀门处设置有抽水和排水口及其和气囊进气口之间连通的充气管，且还有位于和下双层密封阀门下方并和气囊之间连接的气囊拉动装置。
可选的，密封机构包括下双层密封阀门和上双层密封阀门，下双层密封阀门和上双层密封阀门组合后呈一个放置气囊的密封空间。
可选的，气囊的中间部位贯穿开设有通槽，通槽的两端分别设置有下密封盖和上密封盖，气囊的下方开设有多个和充气管之间连通的充气密封接口，气囊的上方设置有多个排气孔。
可选的，防护钢形框架的周侧设置有排水管和进气管，而排水管和进气管之间均和密封空间之间连通，且进水管和充气管之间连通。
可选的，上双层密封阀门和下双层密封阀门均分为网格挡板和密封挡板，且网格挡板靠近气囊。
可选的，防护钢形框架包括多根立管，每两个相邻的立管之间连接有弧形杆，且多根立管组成的空间和气囊直径相同，且多根弧形杆之间的间隙小于气囊的直径。
可选的，拉动装置包括四根连接在气囊下方的四根链条、位于密封空间内的电机，电机的输出端连接有收卷盘，收卷盘和链条之间缠绕连接，下双层密封阀门处开设有供链条滑动的通孔，通孔和链条之间密封连接。
一种浅海应用气囊运输海底矿石的方法，包括如下步骤：
步骤S1，将矿石用矿车运送到海底气囊站口；
步骤S2，打开气囊的下密封盖并用抬升的方法送到气囊仓；
步骤S3，关闭气囊下的密封盖，关闭气囊站下双层密封阀门；
步骤S4，断开充气管和充气密封接口之间连接，关闭气囊拉动装置；
步骤S5，打来上双层密封阀门，解除上双层密封阀门对气囊的约束，随后打开排水管，排水管会抽离密封空间内的海水给气囊增加动力；
步骤S6，由于防护钢形框架的约束，气囊会由于水的浮力上升到水面；
步骤S7，到水面之后，打开气囊的上密封盖从气囊仓取出矿石，之后再关闭上密封盖；
步骤S8，取出矿石在后关闭上密封盖，打开排气孔对气囊排气；
步骤S9，排气后，关闭排气孔，用气囊拉动装置将气囊拉回气囊仓，随后充气密封接口粗略对准充气管；
步骤S10，关闭气囊站上双层密封阀门；
步骤S11，从充气管对气囊进行充气，同时将气囊仓的水从排水管排抽出；
步骤S12，将气囊的密封接口精确对准气囊仓的密封接口；
步骤S13，打开下双层密封阀门，再打开气囊的下密封盖将矿石填入。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果，当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以下所述的所有优点：
本发明将海底岩层下方的矿石，可用机器人运输到密封的海底气囊站，再装入气囊，打开气囊的各项约束，在气囊下方排水增加初始动力，气囊通过浮力和框架的约束，会缓慢运输至海平面，然后通过海船将矿石取出运走。再将气囊放气密封，通过海底气囊站的装置拉回海底气囊站，然后气囊站密封，对气囊进行边充气边抽水，此方法可避免水压，实现气囊在海底充气。充好气后的气囊等待下一次装填矿石。本发明解决了传统通过液压运输设备利用管道运输至采矿船效率低、高成本的问题，同时实现气囊无水压充气。增加了可实施性。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1为本发明一实施例的海底矿石运输设备立体结构示意图之一；
图2为本发明一实施例的海底矿石运输设备立体结构示意图之二；
图3为本发明一实施例的海底矿石运输设备内部立体结构示意图；
图4为图3中A处结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、基座；2、防护钢形框架；3、密封机构；4、气囊；5、充气管；6、下双层密封阀门；7、上双层密封阀门；8、通槽；9、下密封盖；10、上密封盖；11、充气密封接口；12、排气孔；13、排水管；14、进气管；15、网格挡板；16、密封挡板；17、立管；18、弧形杆；19、链条；20、电机；21、收卷盘。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
请参阅图1-4所示，在本实施例中提供了一种浅海应用气囊运输海底矿石的方法，包括所述方法基于一种浅海应用气囊运输海底矿石的设备来实现，包括位于岩层下方的矿洞通道，矿洞通道内的矿石可由机器人把矿石从通道内通过海底气囊4站装到气囊4内，矿洞通道的上方铸造有的基座1，基座1的上方连接有防护钢形框架2，防护钢形框架2为了防止气囊4在运输过程中被其他因素影响并且用来约束气囊4，基座1的内部设置有有密封机构3，防护钢形框架2的垂直方向上滑动配合有气囊4，下双层密封阀门6处设置有抽水和排水口及其和气囊4进气口之间连通的充气管5，且还有位于和下双层密封阀门6下方并和气囊4之间连接的气囊4拉动装置，由于海底水压较大，所以此气囊4运输方法只适用于浅海，且气囊4材质需要耐磨和耐高压的材料。
本实施例的，密封机构3包括下双层密封阀门6和上双层密封阀门7，下双层密封阀门6和上双层密封阀门7组合后呈一个放置气囊4的密封空间，通过密封空间的设置避免了后续海水进入矿洞通道的情况发生。
本实施例的，气囊4的中间部位贯穿开设有通槽8，通槽8内壁的周侧设置有气囊4密封接口，下双层密封阀门6的上方设置有和气囊4密封接口相对应的气囊4站密封接口，通槽8的两端分别设置有下密封盖9和上密封盖10，下密封盖9和上密封盖10为了遮挡矿石放置仓，气囊4的下方开设有多个和充气管5之间连通的充气密封接口11，气囊4的上方设置有多个排气孔12，气囊4上部设有排气孔12，下部设有充气孔，整体实行“下充上排”的运行机质，对于气囊4和充气管5以及充气密封接口11可采用电磁对接操控来保证密封性。
本实施例的，防护钢形框架2的周侧设置有排水管13和进气管14，排水管13和进气管14均和防护钢形框架2之间连接，具体的连接方式可通过焊接或者钢丝缠绕的方式安装在防护钢形框架2的周侧，而排水管13和进气管14之间均和密封空间之间连通，其中，排水管13用于抽空气囊4出站口的海水，同时可将海水保存存在管道内部，等待气囊4充气和填料以后，将气囊4站上密封阀门和网格挡板15打开，再将海水排出，这样就给气囊4运输提供原始动力。
本实施例的，上双层密封阀门7和下双层密封阀门6均分为网格挡板15和密封挡板16，且网格挡板15靠近气囊4，网格挡板15用来阻挡气囊4，密封挡板16用来阻隔海水，保证气囊4进入气囊4站后的密封工作，而且上双层密封阀门7和下双层密封阀门6均采用电动推杆的方式驱动，具体的，电动推杆采用公开号为CN114825752A的专利文件。
本实施例的，防护钢形框架2包括多根立管17，每两个相邻的立管17之间连接有弧形杆18，立管17和弧形杆18之间通过焊接的方式连接，且多根立管17组成的空间和气囊4直径相同，且多根弧形杆18之间的间隙小于气囊4的直径，通过上述方式防止气囊4在运输过程中被其他因素影响，起到了气囊4滑动导向的作用。
本实施例的，拉动装置包括四根连接在气囊4下方的四根链条19、位于密封空间内的电机20，电机20的输出端连接有收卷盘21，收卷盘21和链条19之间缠绕连接，下双层密封阀门6处开设有供链条19滑动的通孔，通孔和链条19之间密封连接，电机20采用浅海电机20，链条19的周侧套设有橡胶套，通过橡胶套的设置用于提高链条19的密封性，而收卷筒为了将气囊4拉入密封空间内。
一种浅海应用气囊4运输海底矿石的方法，包括如下步骤：
步骤S1，将矿石用矿车运送到海底气囊4站口；
步骤S2，打开气囊4的下密封盖9并用抬升的方法送到气囊4仓；
步骤S3，关闭气囊4下的密封盖，关闭气囊4站下双层密封阀门6；
步骤S4，断开充气管5和充气密封接口11之间连接，关闭气囊4拉动装置；
步骤S5，打来上双层密封阀门7，解除上双层密封阀门7对气囊4的约束，随后打开排水管13，排水管13会抽离密封空间内的海水给气囊4增加动力；
步骤S6，由于防护钢形框架2的约束，气囊4会由于水的浮力上升到水面；
步骤S7，到水面之后，打开气囊4的上密封盖10从气囊4仓取出矿石，之后再关闭上密封盖10；
步骤S8，取出矿石在后关闭上密封盖10，打开排气孔12对气囊4排气；
步骤S9，排气后，关闭排气孔12，用气囊4拉动装置将气囊4拉回气囊4仓，随后充气密封接口11粗略对准充气管5；
步骤S10，关闭气囊4站上双层密封阀门7；
步骤S11，从充气管5对气囊4进行充气，同时将气囊4仓的水从排水管13排抽出；
步骤S12，将气囊4的密封接口精确对准气囊4仓的密封接口；
步骤S13，打开下双层密封阀门6，再打开气囊4的下密封盖9将矿石填入。
本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。
Claims (8)
1.一种浅海应用气囊运输海底矿石的方法，所述方法基于一种浅海应用气囊运输海底矿石的设备来实现，其特征在于，包括位于岩层下方的矿洞通道，矿洞通道的上方铸造有的基座(1)，基座(1)的上方连接有防护钢形框架(2)，基座(1)的内部设置有有密封机构(3)，防护钢形框架(2)的垂直方向上滑动配合有气囊(4)，下双层密封阀门(6)处设置有抽水和排水口及其和气囊(4)进气口之间连通的充气管(5)，且还有位于和下双层密封阀门(6)下方并和气囊(4)之间连接的气囊(4)拉动装置。
2.根据权利要求1所述的一种浅海应用气囊运输海底矿石的方法，其特征在于，密封机构(3)包括下双层密封阀门(6)和上双层密封阀门(7)，下双层密封阀门(6)和上双层密封阀门(7)组合后呈一个放置气囊(4)的密封空间。
3.根据权利要求1所述的一种浅海应用气囊运输海底矿石的方法，其特征在于，气囊(4)的中间部位贯穿开设有通槽(8)，通槽(8)的两端分别设置有下密封盖(9)和上密封盖(10)，气囊(4)的下方开设有多个和充气管(5)之间连通的充气密封接口(11)，气囊(4)的上方设置有多个排气孔(12)。
4.根据权利要求1所述的一种浅海应用气囊运输海底矿石的方法，其特征在于，防护钢形框架(2)的周侧设置有排水管(13)和进气管(14)，而排水管(13)和进气管(14)之间均和密封空间之间连通，且进水管和充气管(5)之间连通。
5.根据权利要求1所述的一种浅海应用气囊运输海底矿石的方法，其特征在于，上双层密封阀门(7)和下双层密封阀门(6)均分为网格挡板(15)和密封挡板(16)，且网格挡板(15)靠近气囊(4)。
6.根据权利要求1所述的一种浅海应用气囊运输海底矿石的方法，其特征在于，防护钢形框架(2)包括多根立管(17)，每两个相邻的立管(17)之间连接有弧形杆(18)，且多根立管(17)组成的空间和气囊(4)直径相同，且多根弧形杆(18)之间的间隙小于气囊(4)的直径。
7.根据权利要求1所述的一种浅海应用气囊运输海底矿石的方法，其特征在于，拉动装置包括四根连接在气囊(4)下方的四根链条(19)、位于密封空间内的电机(20)，电机(20)的输出端连接有收卷盘(21)，收卷盘(21)和链条(19)之间缠绕连接。
8.根据权利要求1所述的一种浅海应用气囊运输海底矿石的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，将矿石用矿车运送到海底气囊(4)站口；
步骤S2，打开气囊(4)的下密封盖(9)并用抬升的方法送到气囊(4)仓；
步骤S3，关闭气囊(4)下的密封盖，关闭气囊(4)站下双层密封阀门(6)；
步骤S4，断开充气管(5)和充气密封接口(11)之间连接，关闭气囊(4)拉动装置；
步骤S5，打来上双层密封阀门(7)，解除上双层密封阀门(7)对气囊(4)的约束，随后打开排水管(13)，排水管(13)会抽离密封空间内的海水给气囊(4)增加动力；
步骤S6，由于防护钢形框架(2)的约束，气囊(4)会由于水的浮力上升到水面；
步骤S7，到水面之后，打开气囊(4)的上密封盖(10)从气囊(4)仓取出矿石，之后再关闭上密封盖(10)；
步骤S8，取出矿石在后关闭上密封盖(10)，打开排气孔(12)对气囊(4)排气；
步骤S9，排气后，关闭排气孔(12)，用气囊拉动装置将气囊(4)拉回气囊(4)仓，随后充气密封接口(11)粗略对准充气管(5)；
步骤S10，关闭气囊(4)站上双层密封阀门(7)；
步骤S11，从充气管(5)对气囊(4)进行充气，同时将气囊(4)仓的水从排水管(13)排抽出；
步骤S12，将气囊(4)的密封接口精确对准气囊(4)仓的密封接口；
步骤S13，打开下双层密封阀门(6)，再打开气囊(4)的下密封盖(9)将矿石填入。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liu Bo Inventor after: Xing Yanlong Inventor after: Yan Baiquan Inventor after: Hu Zhiwei Inventor after: Tian Shansi Inventor after: Bai Longhui Inventor before: Liu Bo Inventor before: Yan Baiquan Inventor before: Xing Yanlong Inventor before: Hu Zhiwei Inventor before: Tian Shansi Inventor before: Bai Longhui |