CN117005869B - 一种防止结核卡塞的水下集矿装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止结核卡塞的水下集矿装置，包括输送管，输送管的输入端与罩壳连通，罩壳内安装有滚筒，滚筒上设有若干扰动板，扰动板跟随滚筒旋转以推送结核穿过罩壳进入输送管，扰动板沿滚筒的周向呈放射状排布；水下集矿装置还包括近端与罩壳内壁相连、远端贴近滚筒的防卡板，防卡板与扰动板均呈齿状结构、且防卡板齿条与扰动板齿条相互交错，当滚筒旋转时，防卡板朝远离滚筒方向推挤卡塞在相邻两扰动板间的结核以使之松脱。通过设置防卡板，能够利用其推动卡塞在相邻扰动板间的结核，使得结核朝向背离滚筒的方向移动，从而能够实现及时自动清除卡塞在相邻扰动板间的结核的目的。

Description

一种防止结核卡塞的水下集矿装置

技术领域

本发明主要涉及集矿设备技术领域，尤其涉及一种防止结核卡塞的水下集矿装置。

背景技术

深海多金属结核被普遍认为是最具开发前景的海底资源，集矿装置是整个多金属结核采矿系统的首端环节。现有的集矿装置主要可分为水力式、机械式和复合式三类，其中水力式集矿装置是通过水射流来拾取结核并将其输送到一定高度，其适应性较强，但能量利用率较低、水射流对海底稀软底质破坏较强、易形成较强的羽状流；机械式集矿装置是利用带式轮斗或链板等形式收集并输送海底结核，其能耗较低，但机构复杂、可靠性较低、易堵塞且卸载困难、挖掘阻力大、会增大采矿车行走能耗；复合式集矿装置是利用水力拾取结核并采用链条输送，这种方式同样存在机械故障多、可靠性差的问题。

为了克服以上三类集矿装置的缺陷，逐步改进形成了具有用于捕捉结核的机械滚筒和用于传送结核的水力输送机构的集矿装置（如中国专利申请CN201910148523.3）。该类型的集矿装置虽然能够解决现有水力式集矿系统水力捕捉过程中能量损耗大、底质扰动大的问题，也能解决现有复合式集矿机构采用倾斜链板输送结核带来的运动件多、结构复杂、运转可靠性低的问题，但其结构特征又带来了结核卡塞的问题。具体而言，如图1所示的现有技术中第一种结核卡塞情况，当现有技术中的结核1’的体积较大时，现有技术中的结核1’易卡塞在相邻两现有技术中的扰动板2’间，其既不能进入现有技术中的输送通道3’，也不能从现有技术中的罩壳4’中脱出，而是始终跟随现有技术中的滚筒5’旋转，从而影响现有技术中的扰动板2’捕捉其他结核、进而影响集矿效率。因此，需要一种能够及时自动清除卡塞在相邻扰动板间的结核的水下集矿装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种防止结核卡塞的水下集矿装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种防止结核卡塞的水下集矿装置，包括输送管和罩壳，所述输送管的输入端与罩壳连通，所述罩壳内安装有滚筒，所述滚筒上设有若干扰动板，所述扰动板跟随滚筒旋转以推送结核穿过罩壳进入输送管，所述扰动板沿滚筒的周向呈放射状排布；还包括近端与罩壳内壁相连、远端贴近滚筒的防卡板，所述防卡板设有防卡板齿条，所述扰动板设有扰动板齿条，所述防卡板齿条与所述扰动板齿条相互交错，当滚筒旋转时，所述防卡板与扰动板呈相对运动并使防卡板的远端进入相邻两扰动板之间的空间形成向外拨离的动作。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述防卡板的近端位于输送管和罩壳的后侧交界处。

所述防卡板与罩壳弹性铰接，所述防卡板在推力作用下发生旋转、并在推力消失后自动复位。

还包括喷管，所述喷管的远端与外部供液机构相连、近端与喷头相连，所述喷头穿入输送管并朝向背离输入端的方向喷射液体、以推动结核移动。

所述罩壳包括弧形板，所述弧形板的前端延伸形成前封板、后端延伸形成后封板；所述罩壳的底端开口呈前侧高后侧低的倾斜状。

所述前封板与弧形板相切，且所述前封板与水平面的夹角β小于90°；所述后封板与弧形板相切，且所述后封板呈竖直状。

所述喷管和所述喷头的数量不少于一组，其中一个所述喷管设置在弧形板与前封板的交界处，与该喷管相连的喷头朝向输送管的输入端的中心位置。

所述扰动板齿条的末端成型有弯爪，所述弯爪的弯曲方向与滚筒的旋转方向一致。

所述扰动板齿条与滚筒弹性铰接，且所述弧形板与后封板的交界处向内凸设有挡条，所述挡条能够推挤扰动板齿条的末端从而使其发生旋转。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

通过设置防卡板，能够利用其推动卡塞在相邻扰动板间的结核，使得结核朝向背离滚筒的方向移动，从而能够实现及时自动清除卡塞在相邻扰动板间的结核的目的。

附图说明

图1是现有技术中第一种结核卡塞过程示意图；

图2是水下集矿装置的结构示意图；

图3是图2中A-A的剖面示意图；

图4是实施例1中水下集矿装置避免第一种结核卡塞的过程示意图，其中图4中的a为结核跟随滚筒旋转的状态示意图，图4中的b为防卡板斜插进结核与滚筒的间隙之中的状态示意图，图4中的c为结核松脱并进入输送管的状态示意图；

图5是现有技术中第二种结核卡塞过程示意图，其中图5中的a为现有技术中的结核跟随现有技术中的滚筒旋转的状态示意图，图5中的b为现有技术中的结核卡塞在现有技术中的扰动板与现有技术中的罩壳的现有技术中的后侧交界处之间的状态示意图；

图6是实施例2中水下集矿装置避免第二种结核卡塞的过程示意图，其中图6中的a为结核运动至与防卡板接触的状态示意图，图6中的b1为结核偏离后侧交界处并进入输送管的状态示意图，图6中的b2为结核紧贴滚筒、错开后侧交界处的状态示意图；

图7是实施例3中集矿装置的结构示意图；

图8是实施例4中集矿装置的结构示意图。

图中各标号表示：

1’、现有技术中的结核；2’、现有技术中的扰动板；3’、现有技术中的输送通道；4’、现有技术中的罩壳；5’、现有技术中的滚筒；6’、现有技术中的后侧交界处；

1、输送管；11、输入端；12、前侧板；13、后侧板；2、罩壳；21、弧形板；22、前封板；23、后封板；24、挡条；3、滚筒；4、扰动板；41、扰动板齿条；42、弯爪；5、结核；6、防卡板；61、防卡板齿条；7、后侧交界处；8、喷管；9、喷头。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

如图2至图4所示，本实施例的防止结核卡塞的水下集矿装置，包括输送管1和罩壳2，输送管1的输入端11与罩壳2连通，罩壳2内安装有滚筒3，滚筒3上设有若干扰动板4，扰动板4跟随滚筒3旋转以推送结核5穿过罩壳2进入输送管1，扰动板4沿滚筒3的周向呈放射状排布；还包括近端与罩壳2内壁相连、远端贴近滚筒3的防卡板6，防卡板6设有防卡板齿条61，扰动板4设有扰动板齿条41，防卡板齿条61与扰动板齿条41相互交错，当滚筒3旋转时，防卡板6与扰动板4呈相对运动并使防卡板6的远端进入相邻两扰动板4之间的空间形成向外拨离的动作。防卡板6的近端位于输送管1和罩壳2的后侧交界处7。具体而言，输送管1与罩壳2的交界线呈环状，后侧交界处7是沿滚筒3旋转方向的下游交界线段，例如当输送管1为方形管时，其包括如图2中所示的前侧板12和后侧板13，所谓后侧交界处7即为后侧板13与罩壳2的交界位置。防卡板6的近端与罩壳2的内壁形成固定连接，且连接位置位于输送管1与罩壳2的后侧交界处7。防卡板6的远端呈齿状结构，在进行装配时，其防卡板齿条61与扰动板齿条41相互交错、各不干扰，也就是说，防卡板6的各齿条均可从扰动板4的各齿条间隙中穿过，当防卡板6或扰动板4发生旋转时，二者的齿条不会发生碰撞（详见图3）。当相邻扰动板4间卡塞有结核5，且该结核5跟随滚筒3旋转时（如图4中a所示），结核5旋转至防卡板6末端所在位置后，防卡板6将斜插进结核5与滚筒3的间隙之中，随着结核5的继续转动，防卡板6对其产生远离滚筒3的推挤（如图4中b所示），在推力的作用下，结核5将朝向远离滚筒3的方向移动，而由于扰动板4沿滚筒3的周向呈放射状排布，意味着相邻两扰动板4的间距沿远离滚筒3的方向逐渐增大，当结核5移动至相邻扰动板4的间距大于结核5外径的位置时，结核5便会松脱，并将在扰动板4的推动下进入输送管1（如图4中c所示）。可见，相对于现有技术，本申请通过设置防卡板6，能够利用其推动卡塞在相邻扰动板4间的结核5，使得结核5朝向背离滚筒3的方向移动，从而能够实现及时自动清除卡塞在相邻扰动板4间的结核5的目的。

本实施例中，还包括喷管8，喷管8的远端与外部供液机构相连、近端与喷头9相连，喷头9穿入输送管1并朝向背离输入端11的方向喷射液体、以推动结核5移动。通过设置喷管8和与之连通的喷头9，外部液体经二者注入输送管1中，且外部液体的流向背离输送管1的输入端11，从而能够推动结核5移动。

本实施例中，罩壳2包括弧形板21，弧形板21的前端延伸形成前封板22、后端延伸形成后封板23；罩壳2的底端开口呈前侧高后侧低的倾斜状。前封板22与弧形板21相切，且前封板22与水平面的夹角β小于90°；后封板23与弧形板21相切，且后封板23呈竖直状。通过将罩壳2的底端开口设置成前侧高后侧低的倾斜状，当外部驱动器驱使水下集矿装置向前移动时，能够更加便于结核5从前侧进入罩壳2，从而便于结核5被扰动板4捕获。

实施例2

如图5和图6所示，本发明防止结核卡塞的水下集矿装置的第二实施例，该水下集矿装置与实施例1基本相同，区别在于：防卡板6与罩壳2弹性铰接，防卡板6在推力作用下发生旋转、并在推力消失后自动复位。

现有技术中还存在第二种卡塞结核的情况，如图5所示，当现有技术中的结核1’在现有技术中的扰动板2’的推动下运动至现有技术中的输送通道3’与现有技术中的罩壳4’的现有技术中的后侧交界处6’时，现有技术中的结核1’易卡塞在现有技术中的扰动板2’与现有技术中的罩壳4’的现有技术中的后侧交界处6’之间。

在本实施例中，输送管1与罩壳2的后侧交界处7上弹性铰接有防卡板6，且防卡板6的远端贴近滚筒3。当结核5由扰动板4推动运动至与防卡板6接触时（如图6中a所示），防卡板6斜插进结核5与滚筒3之间的间隙之中，并对结核5产生向上的推力，在该推力的作用下，结核5的运动轨迹偏离后侧交界处7并进入输送管1（如图6中b1所示）。或者，当结核5由扰动板4推动运动至与防卡板6接触时（如图6中a所示），结核5在重力作用下贴靠滚筒3未进入输送管1，在扰动板4的持续推动下，结核5推动防卡板6翻转，防卡板6亦对结核5产生朝向滚筒3的压力，使得结核5在该区域间始终紧贴滚筒3，从而错开后侧交界处7、避免发生卡塞（如图6中b2所示）。可见，相对于现有技术，本申请通过设置与罩壳2弹性铰接的防卡板6，能够利用其推动结核5从而使其运动轨迹偏离后侧交界处7，进而能够避免结核5易卡塞在扰动板4与后侧交界处7之间。

实施例3

如图7所示，本发明防止结核卡塞的水下集矿装置的第三实施例，该水下集矿装置与实施例2基本相同，区别在于：本实施例中，喷管8和喷头9的数量为两组，其中一个喷管8设置在弧形板21与前封板22的交界处，与该喷管8相连的喷头9朝向输送管1的输入端11的中心位置。当结核5在扰动板齿条41的带动下旋转至输送管1的输入端11处时，由于喷头9朝向输入端11的中心位置喷射水柱，故该水柱将对结核5形成朝向输送管1的冲击，在该冲击力的作用下，结核5更易从扰动板齿条41间脱离并被推入输送管1中。

本实施例中，扰动板齿条41的末端成型有弯爪42，弯爪42的弯曲方向与滚筒3的旋转方向一致。通过在扰动板齿条41的末端设置弯曲方向与滚筒3的旋转方向一致的弯爪42，当扰动板齿条41连通弯爪42一起旋转时，能够更有利于将结核5翻起，并且，在旋转的过程中，结核5更难从扰动板齿条41的末端滑落。

实施例4

如图8所示，本发明防止结核卡塞的水下集矿装置的第四实施例，该水下集矿装置与实施例2基本相同，区别在于：本实施例中，扰动板齿条41与滚筒3弹性铰接，且弧形板21与后封板23的交界处向内凸设有挡条24，挡条24能够推挤扰动板齿条41的末端从而使其发生旋转。若防卡板6未将卡塞在相邻扰动板齿条41间的结核5剥离，当位于旋转方向下游的扰动板齿条41旋转至与挡条24碰撞时，在挡条24的推动下，该扰动板齿条41向朝向远离卡塞的结核5的方向旋转，从而使得卡塞有结核5的两扰动板齿条41的间距增大，进而导致扰动板齿条41无法将结核5夹紧而使得结核5脱落。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种防止结核卡塞的水下集矿装置，包括输送管（1）和罩壳（2），所述输送管（1）的输入端（11）与罩壳（2）连通，所述罩壳（2）内安装有滚筒（3），所述滚筒（3）上设有若干扰动板（4），所述扰动板（4）跟随滚筒（3）旋转以推送结核（5）穿过罩壳（2）进入输送管（1），所述扰动板（4）沿滚筒（3）的周向呈放射状排布；其特征在于：还包括近端与罩壳（2）内壁相连、远端贴近滚筒（3）的防卡板（6），所述防卡板（6）设有防卡板齿条（61），所述扰动板（4）设有扰动板齿条（41），所述防卡板齿条（61）与所述扰动板齿条（41）相互交错，当滚筒（3）旋转时，所述防卡板（6）与扰动板（4）呈相对运动并使防卡板（6）的远端进入相邻两扰动板（4）之间的空间形成向外拨离的动作；所述防卡板（6）的近端位于输送管（1）和罩壳（2）的后侧交界处（7）；所述防卡板（6）与罩壳（2）弹性铰接，所述防卡板（6）在推力作用下发生旋转、并在推力消失后自动复位。

2.根据权利要求1所述的防止结核卡塞的水下集矿装置，其特征在于：还包括喷管（8），所述喷管（8）的远端与外部供液机构相连、近端与喷头（9）相连，所述喷头（9）穿入输送管（1）并朝向背离输入端（11）的方向喷射液体、以推动结核（5）移动。

3.根据权利要求2所述的防止结核卡塞的水下集矿装置，其特征在于：所述罩壳（2）包括弧形板（21），所述弧形板（21）的前端延伸形成前封板（22）、后端延伸形成后封板（23）；所述罩壳（2）的底端开口呈前侧高后侧低的倾斜状。

4.根据权利要求3所述的防止结核卡塞的水下集矿装置，其特征在于：所述前封板（22）与弧形板（21）相切，且所述前封板（22）与水平面的夹角β小于90°；所述后封板（23）与弧形板（21）相切，且所述后封板（23）呈竖直状。

5.根据权利要求4所述的防止结核卡塞的水下集矿装置，其特征在于：所述喷管（8）和所述喷头（9）的数量不少于一组，其中一个所述喷管（8）设置在弧形板（21）与前封板（22）的交界处，与该喷管（8）相连的喷头（9）朝向输送管（1）的输入端（11）的中心位置。

6.根据权利要求1所述的防止结核卡塞的水下集矿装置，其特征在于：所述扰动板齿条（41）的末端成型有弯爪（42），所述弯爪（42）的弯曲方向与滚筒（3）的旋转方向一致。

7.根据权利要求3所述的防止结核卡塞的水下集矿装置，其特征在于：所述扰动板齿条（41）与滚筒（3）弹性铰接，且所述弧形板（21）与后封板（23）的交界处向内凸设有挡条（24），所述挡条（24）能够推挤扰动板齿条（41）的末端从而使其发生旋转。