CN117090576A - 一种羽流再利用的深海采矿车 - Google Patents

Abstract

本发明提供羽流再利用的深海采矿车，涉及深海采矿车领域，包括羽流收集装置，设置于采矿车上；第一输水管和第二输水管，分别设于羽流收集装置的水流输出端上；储料仓，固定于采矿车上，储料仓分为吸入段和连通吸入段的储藏段；第一输水管的输出端连通于吸入段；储藏段的侧壁上开设有贯通的回流孔；分离装置，设置于储藏段内；分离装置包括若干清洗喷嘴、主管道、过滤板；主管道设置于储藏段侧壁上且其输出端连通若干清洗喷嘴，过滤板设置于储藏断内壁，过滤板位于回流孔和清洗喷嘴之间；第二输水管的输出口连通于主管道的输入端。本申请具有改善设备能耗大、改善海底生态环境破坏的效果。

Description

一种羽流再利用的深海采矿车

技术领域

本申请涉及深海采矿车领域，尤其是涉及一种羽流再利用的深海采矿车。

背景技术

陆上矿物资源现出资源短缺的趋势，而丰富的海洋内蕴含着丰富的矿产资源，使得深海采矿技术逐渐成为前沿发展方向。现今，深海采矿技术多以履带式采矿车在海底行走至矿产区域进行采矿作业，利用抽吸泵/喷射泵的水射流原理对矿物进行冲吸，以达到矿物采集到采矿车料仓中。对于履带式行走时的尾流水会产生羽流沉积问题，多以在尾部设置羽流收集泵将羽流收集用于抑制羽流扩散。

现有技术在中，矿物采集、羽流收集由多台抽吸泵独立作业，造成采矿车安装设备多且能源消耗大；采矿车行走过程中尾流水产生的羽流水会搅动海底的淤泥，导致浮浊物的扩散，再通过抽吸泵的作用下，会使得矿物和浮浊物一同被收集，导致海底生态环境被破坏。

发明内容

为了减小将大量浮浊物一同收集而导致的海底生态环境破坏的问题，本申请提供一种羽流再利用的深海采矿车。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种羽流再利用的深海采矿车，包括，

至少一个羽流收集装置，设置于外部采矿车上且用于吸收因行走时产生的浮浊物；

至少一组第一输水管和第二输水管，分别设于所述羽流收集装置的水流输出端上；

储料仓，固定于外部采矿车上，所述储料仓分为吸入段和连通所述吸入段的储藏段；所述吸入段的第一端呈开口设置，且朝向海底面，所述吸入段的第二端位于所述吸入段第一端的上方；其中，所述第一输水管的输出端连通于所述吸入段，使得在吸入段的第一端形成负压用于将矿物吸入所述储料仓；所述储藏段的第一端连通于所述吸入段的第二端，且所述储藏段的第二端位于所述吸入段的第一端下方；其中，所述储藏段的侧壁上开设有贯通的回流孔；

分离装置，设置于所述储藏段内；所述分离装置包括若干清洗喷嘴、主管道、过滤板；所述主管道设置于所述储藏段侧壁上且其输出端连通若干清洗喷嘴，所述过滤板设置于所述储藏断内壁且用于矿物在其上方的滑落，所述过滤板位于所述回流孔和所述清洗喷嘴之间；其中，所述第二输水管的输出端连通于所述主管道的输入端且使得所述喷嘴喷射的水可将经过所述过滤板上的矿物清理并从所述清洗喷嘴流出。

本发明的羽流再利用的深海采矿车，所述回流孔和所述清洗喷嘴别设置于所述储藏段的相对内壁，且所述回流孔高于所述清洗喷嘴；所述过滤板呈倾斜设置，所述过滤板的一侧固定于所述储藏段内壁且高于所述清洗喷嘴，所述过滤板的另一侧低于所述清洗喷嘴；

所述过滤板和所述回流孔轴线的夹角为a,a取值范围是[30°,60°]；

其中，所述过滤板的一侧和关联于所述回流孔的所述储藏段内壁之间形成矿物储藏通道。

本发明的羽流再利用的深海采矿车，所述过滤板包括反射区和过滤区，且所述过滤板上的过滤孔位于所述过滤区；所述过滤区位于所述清洗喷嘴喷射范围内。

本发明的羽流再利用的深海采矿车，所述回流孔位于所述吸入段和所述储藏段之间。

本发明的羽流再利用的深海采矿车，所述羽流收集装置数量为两个；所述羽流收集装置包括收集水管、若干羽流收集组件、泵体、分流器；

所述泵体固定于外部采矿车上，所述收集水管环绕于对应外部采矿车履带装置，所述泵体的输入端和所述收集水管的输出端连通；所述收集水管上开设有若干通孔，且所述通孔朝上；所述羽流收集组件设置于所述收集水管上且覆盖于对应所述通孔上；所述分流器位于于外部采矿车上且设置于所述泵体的输出端；

其中，同组的所述第一输水管的输入端和第二输水管的输入端连接于相同所述分流器。

本发明的羽流再利用的深海采矿车，所述羽流收集组件包括管体，盖体、若干分隔杆；

所述管体一端固定于所述收集水管外侧壁，所述管体另一端的外侧壁上固定若干所述分隔杆；其中，管体内部和对应所述通孔连通；所述分隔杆沿周向间隔设置，所述盖体固定于若干所述分隔杆，且在所述盖体和所述管体之间形成羽流进入的流通通道。

本发明的羽流再利用的深海采矿车，所述吸入段呈倾斜设置，所述吸入段和水平方向夹角为d,d的取值范围[45°,60°]。

本发明的羽流再利用的深海采矿车，所述泵体和所述收集水管的连接处设置有过滤组件；所述过滤组件包括固定于所述泵体和所述收集水管之间的过滤外壳，和设置于所述过滤外壳内部的多孔性固体吸附剂；

所述多孔性固体吸附剂为活性炭和/或明矾。

本发明的羽流再利用的深海采矿车，所述储藏段的第二端底部上开设有若干溢出孔。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

一、羽流再利用的深海采矿车的主要工作流程是，先通过羽流收集装置，将由于采矿车行走时产生的浮浊物吸收，减小扩散，然后将收集的水流，一部分输向第一输水管，在水射流采矿原理下，会将浮浊物和矿物一同收集进入吸入段，矿物和浮浊物经过吸入段后进入储藏段；一部分输入第二输水管，再利用清洗喷嘴在储藏段中对矿物进行冲洗，由于浮浊物和矿物因重量不同呈现的悬浮沉降状态不同，矿物在过滤板上经过时，大部分的浮浊物将在清洗喷嘴的作用下，和矿物分离，并通过回流孔落回海底，最终实现泥矿分离工作；该方式下，一方面，减小了收集到的浮浊物负重，继而减少了采矿车能源消耗，起到节能作用；另一方面，利用尾流水进行矿物冲吸作业，在采矿车作业时收集尾流水扩散的同时，又再次利用了尾流水，达到环境保护效果。

二、过滤板的倾斜设置，使得矿物可在过滤板上滑落，此时清洗喷嘴的水流冲射于矿物，对矿物表面进行清理，实现矿物和浮浊物的分离；进一步的，过滤板的角度设置，清洗喷嘴的角度设置，是为了更好地将浮浊物排出储藏段，使得浮浊物回流入海底。

三、过滤组件的设置能够去除一部分位于浮浊物中的有害物质，减小采矿车在运动过程中，将有害物质扩散至周围环境。

四、通孔开设的位置、羽流收集组件可以减小大型矿物进入的可能性，减小收集水管堵塞的可能性。

附图说明

图1本申请实施例羽流再利用的深海采矿车的整体结构示意图

图2本申请实施例羽流再利用的深海采矿车的另一视角结构示意图

图3本申请实施例羽流再利用的深海采矿车的分离装置的结构示意图

图4本申请实施例羽流再利用的深海采矿车的过滤板结构示意图

图5本申请实施例羽流再利用的深海采矿车的羽流收集装置结构示意图

图6本申请实施例羽流再利用的深海采矿车的羽流组件结构示意图

附图标记说明：1、采矿车；2、羽流收集装置；3、第一输水管；4、第二输水管；5、吸入段；6、储藏段；7、回流孔；8、分离装置；9、清洗喷嘴；10、主管道；11、过滤板；12、收集水管；13、泵体；14、分流器；15、通孔；16、管体；17、盖体；18、分隔杆；19、过滤组件；20、溢出孔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种羽流再利用的深海采矿车作进一步详细说明。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。

参看图1-图3，在实施例中，本申请提供一种羽流再利用的深海采矿车，包括采矿车1、至少一个羽流收集装置2、至少一组第一输水管3和第二输水管4、储料仓、分离装置8；羽流收集装置2设置于采矿车1上且用于吸收因行走时产生的浮浊物；第一输水管3和第二输水管4分别设于羽流收集装置2的水流输出端上。

储料仓，固定于采矿车1上，储料仓分为吸入段5和连通吸入段5的储藏段6；吸入段5的第一端呈开口设置，且朝向海底面，吸入段5的第二端位于吸入段5第一端的上方；其中，第一输水管3的输出端连通于吸入段5并通过第一输水管3的输出水流在吸入段5的第一端形成负压(其工作原理进一步做说明，当从第一输水管3内喷射出的水流以一定的流速经过吸入段5，此时将带动位于吸入段5第一端周围流速较慢的水流一起流动，由此水流带动矿物的吸入，以及水流速越大产生的负压越大，水流就越能带动矿物的吸入)；储藏段6的第一端连通于吸入段5的第二端，且储藏段6的第二端位于吸入段5的第一端下方；其中，储藏段6的侧壁上开设有贯通的回流孔7。

分离装置8，设置于储藏段6内；分离装置8包括若干清洗喷嘴9、主管道10、过滤板11；主管道10设置于储藏段6侧壁上且其输出端连通若干清洗喷嘴9，过滤板11设置于储藏断内壁且用于矿物在其上方的滑落，过滤板11位于回流孔7和清洗喷嘴9之间；其中，第二输水管4的输出端连通于主管道10的输入端并使得从清洗喷嘴9的水流将经过过滤板11和回流孔7。

羽流再利用的深海采矿车1的主要工作流程是，先通过羽流收集装置2，将由于采矿车1行走时产生的浮浊物吸收，减小扩散，然后将收集的水流，一部分输向第一输水管3，在水射流采矿原理下，会将浮浊物和矿物一同收集进入吸入段5，矿物和浮浊物经过吸入段5后进入储藏段6；一部分输入第二输水管4，再利用清洗喷嘴9在储藏段6中对矿物进行冲洗，由于浮浊物和矿物因重量不同呈现的悬浮沉降状态不同，矿物在过滤板11上经过时，大部分的浮浊物将在清洗喷嘴9的作用下，和矿物分离，并通过回流孔7落回海底，最终实现泥矿分离工作；该方式下，一方面，减小了收集到的浮浊物负重，继而减少了采矿车1能源消耗，起到节能作用；另一方面，利用尾流水进行矿物冲吸作业，在采矿车1作业时收集尾流水扩散的同时，又再次利用了尾流水，达到环境保护效果。

下面对本实施例的种羽流再利用的深海采矿车的具体结构进行进一步说明：

参照图2-图4，回流孔7和清洗喷嘴9别设置于储藏段6的相对内壁，且回流孔7高于清洗喷嘴9；过滤板11呈倾斜设置，过滤板11的一侧固定于储藏段6内壁且高于清洗喷嘴9，过滤板11的另一侧低于清洗喷嘴9；

过滤板11和回流孔7轴线的夹角为a,a取值范围是[30°，60°]。

其中，过滤板11的一侧和关联于回流孔的储藏段6内壁之间形成矿物储藏通道。

进一步说明，矿物从吸入段5进入储藏段6，经过矿物储藏通道最终进入储藏段6第二端的底部；通过过滤板11和回流孔7之间形成特定夹角，使得清洗喷嘴9射出的水流将浮浊物从外部矿物上带走之后，尽可能从回流孔7流出；由此实现浮浊物和矿物的分离。

当然在设计的过程中，分离装置8尽可能的靠近海底面，使得从回流孔7排出的浮浊物尽可能的快速回落于海底，减小扩散的可能性。

本实施例中，储藏段6的第二端底部上开设有若干溢出孔20。

进一步设置，储藏段6的第二端同样朝向海底且靠近海底面，由于从储藏段6进入的水流主要是通过溢出孔20排出，一方面减小浮浊物、有害物质向周围环境扩散，尽可能将浮浊物重新落于海底面；另一方面，减小水流对周围环境的影响，导致水流再次导致浮浊物的扩散。

因此，优选的，储料仓位于采矿车1两车履带之间。

参照图1-图3，本实施例中，回流孔7位于吸入段5和储藏段6之间；过滤板11包括反射区和过滤区，过滤板11上的过滤孔位于过滤区；过滤区位于清洗喷嘴9喷射范围内。

过滤板11上的反射区作用：从储藏段6第一端进入的水流，大部分将冲击于反射区，实现水流的逆行流动，增加该处的扰动，使得浮浊物受到水流的冲击，能够更易和矿物分离；且过滤板11的反射将促使逆向流动的水流向回流孔7运动，带走浮浊物；当然，反射区可以减小浮浊物从未被清洗喷嘴9干涉处直接进入储藏段6第二端的可能性；过滤板11上的过滤区作用：清洗喷嘴9喷射的水流经过过滤区的过滤孔，对矿物和浮浊物进行分离；进一步的，过滤孔的大小设置，可以进一步控制其流速。

总体上来看，大部分的矿物和浮浊物进入储藏段6之后，先经过反射区(该部分虽然由于清洗喷嘴9喷射不到，但是由于反射区的存在，浮浊物不会直接进入储藏段6第二端)，矿物在过滤板11上滚动并经过过滤区，最后进入矿物储藏通道。

本实施例中，羽流收集装置2数量为两个，且分别对应采矿车1两侧的履带；羽流收集装置2包括收集水管12、若干羽流收集组件、泵体13、分流器14；泵体13固定于采矿车1上，收集水管12环绕于对应采矿车1履带，泵体13的输入端和收集水管12的输出端连通；收集水管12上开设有若干通孔15，且通孔15朝上；羽流收集组件设置于收集水管12上且覆盖于对应通孔15上；分流器14位于采矿车1上且设置于泵体13的输出端；

其中，连接同组的第一输水管3的输入端和第二输水管4的输入端连接于相同分流器14。

进一步设置，通孔15间隔均匀设置于收集水管12上；为了避免大块矿物进入收集水管12导致的堵塞问题，因此将通孔15朝上开设，减小堵塞的可能性。

参照图5和图6，本实施例中，羽流收集组件包括管体16，盖体17、若干分隔杆18；管体16一端固定于收集水管12外侧壁，管体16另一端的外侧壁上固定若干分隔杆18；其中，管体16内部和对应通孔15连通；分隔杆18沿周向间隔设置，盖体17固定于若干分隔杆18，且在盖体17和管体16之间形成羽流进入的流通通道。

进一步设置，若干分隔杆18均匀间隔沿管体16轴向设置；通过盖体17和分隔杆18的设置，盖体17减小上方矿物或大颗粒杂质进入的可能性，分隔杆18减小大块矿物或大颗粒杂质从下方进入的可能性，继而减小收集水管12的堵塞现象。

参照图1和2，本实施例中，泵体13和收集水管12的连接处设置有过滤组件19；过滤组件19包括固定于泵体13和收集水管12之间的过滤外壳，和设置于过滤外壳内部的多孔性固体吸附剂；多孔性固体吸附剂可为活性炭和/或明矾。

进一步说明，过滤组件19的设置能够去除一部分位于浮浊物中的有害物质，减小采矿车1在运动过程中，将有害物质扩散至周围环境

吸入段5呈倾斜设置，吸入段5和水平方向夹角为d,d的取值范围[45°,60°]。

综合而上述，本申请实施例种深海采矿车羽流再利用冲吸装置的实施过程为：通过泵体13，将因采矿车1行走时带动的浮浊物吸入流通通道内，进入收集水管12；水流再经过过滤组件19、分流器14，一部分水流进入第一输水管3，另一部份水流进入第二输水管4，进入第一输水管3的水流用于在吸入段5形成负压，带动矿物的吸入，第二输水管4的水流经过主管道10、清洗喷嘴9，用于对进入储藏段6的矿物、浮浊物分离；分离出的浮浊物在清洗喷嘴9水流的推动下，朝回流孔7排出。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种羽流再利用的深海采矿车，其特征在于，包括，

采矿车；

至少一个羽流收集装置，设置于所述采矿车上且用于吸收因行走时产生的浮浊物；

至少一组第一输水管和第二输水管，分别设于所述羽流收集装置的水流输出端上；

储料仓，固定于所述采矿车上，所述储料仓分为吸入段和连通所述吸入段的储藏段；所述吸入段的第一端呈开口设置，且朝向海底面，所述吸入段的第二端位于所述吸入段第一端的上方；其中，所述第一输水管的输出端连通于所述吸入段并通过所述第一输水管的输出水流在所述吸入段的第一端形成负压；所述储藏段的第一端连通于所述吸入段的第二端，且所述储藏段的第二端位于所述吸入段的第一端下方；其中，所述储藏段的侧壁上开设有贯通的回流孔；

分离装置，设置于所述储藏段内；所述分离装置包括若干清洗喷嘴、主管道、过滤板；所述主管道设置于所述储藏段侧壁上且其输出端连通若干清洗喷嘴，所述过滤板设置于所述储藏断内壁且用于矿物在其上方的滑落，所述过滤板位于所述回流孔和所述清洗喷嘴之间；其中，所述第二输水管的输出端连通于所述主管道的输入端并使得从所述清洗喷嘴的水流将经过所述过滤板和所述回流孔。

2.根据权利要求1所述的羽流再利用的深海采矿车，其特征在于，所述回流孔和所述清洗喷嘴别设置于所述储藏段的相对内壁，且所述回流孔高于所述清洗喷嘴；所述过滤板呈倾斜设置，所述过滤板的一侧固定于所述储藏段内壁且高于所述清洗喷嘴，所述过滤板的另一侧低于所述清洗喷嘴；

所述过滤板和所述回流孔轴线的夹角为a,a取值范围在[30°,60°]；

其中，所述过滤板的一侧和关联于所述回流孔的所述储藏段内壁之间形成矿物储藏通道。

3.根据权利要求2所述的羽流再利用的深海采矿车，其特征在于，所述过滤板包括反射区和过滤区，且所述过滤板上的过滤孔位于所述过滤区；所述过滤区位于所述清洗喷嘴喷射范围内。

4.根据权利要求2所述的羽流再利用的深海采矿车，其特征在于，所述回流孔位于所述吸入段和所述储藏段之间。

5.根据权利要求1所述的羽流再利用的深海采矿车，其特征在于，所述羽流收集装置数量为两个，且分别对应所述采矿车两侧的履带装置；所述羽流收集装置包括收集水管、若干羽流收集组件、泵体、分流器；

所述泵体固定于所述采矿车上，所述收集水管环绕于对应所述采矿车履带装置，所述泵体的输入端和所述收集水管的输出端连通；所述收集水管上开设有若干通孔，且所述通孔朝上；所述羽流收集组件设置于所述收集水管上且覆盖于对应所述通孔上；所述分流器位于所述采矿车上且设置于所述泵体的输出端；

其中，连接同组的所述第一输水管的输入端和所述第二输水管的输入端连接于相同所述分流器。

6.根据权利要求5所述的羽流再利用的深海采矿车，其特征在于，所述羽流收集组件包括管体，盖体、若干分隔杆；

所述管体一端固定于所述收集水管外侧壁，所述管体另一端的外侧壁上固定若干所述分隔杆；其中，管体内部和对应所述通孔连通；所述分隔杆沿周向间隔设置，所述盖体固定于若干所述分隔杆，且在所述盖体和所述管体之间形成羽流进入的流通通道。

7.根据权利要求1所述的羽流再利用的深海采矿车，其特征在于，所述吸入段呈倾斜设置，所述吸入段和水平方向夹角为d,d的取值范围[45°,60°]。

8.根据权利要求5所述的羽流再利用的深海采矿车，其特征在于，所述泵体和所述收集水管的连接处设置有过滤组件；所述过滤组件包括固定于所述泵体和所述收集水管之间的过滤外壳，和设置于所述过滤外壳内部的多孔性固体吸附剂；

所述多孔性固体吸附剂为活性炭和/或明矾。

9.根据权利要求1所述的羽流再利用的深海采矿车，其特征在于，所述储藏段的第二端底部上开设有若干溢出孔。