CN205827780U - 海底多金属硫化物矿水池模拟采矿试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海底多金属硫化物矿水池模拟采矿试验台，包括机座、驱动控制系统、大臂、截割电机和螺旋滚筒，所述的驱动控制系统固定于机座上并驱动控制大臂升降，所述的大臂的一端铰接在机座上，所述的螺旋滚筒设置于大臂的另一端，截割电机安装于大臂上以驱动螺旋滚筒转动，本实用新型采用两个不同转向的截割滚筒切削矿石形成水流作用提高了矿物收集效率，减小了污染，通过调节螺杆的作用调节滚筒间的夹角及间距，满足对不同分布形式矿石的采集。采用双缸同步调节大臂以调节试验台模拟采矿的作业高度及过程，采用PLC手动/自动控制程序以对试验台连续及特定工作状态进行测试及分析研究。

Description

海底多金属硫化物矿水池模拟采矿试验台

技术领域

本实用新型涉及一种海底多金属硫化物矿水池模拟采矿试验台。

背景技术

十八大报告中明确提出“提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国”的战略目标和任务，突出强调了提高海洋资源开发能力在发展海洋经济和建设海洋强国中的前提作用，对我国海洋资源开发工作提出了更高的要求。各国都在加紧技术储备，竞相抢占国际海底战略性矿产资源。而深海底多金属硫化物是继深海多金属结核、富钴结壳之后被发现和认识的一种新的深海矿产资源，特别是富含多种贵金属，被认为具有更好的商业开发前景。开发国际海底多金属硫化物矿具有增加资源储备和扩展战略空间的重大意义。采矿技术研究是深海多金属硫化物资源开发研究中不可缺少的关键环节。由于所处深海底特殊环境，开展海上原位物理试验难度大、投资高、风险大，因此在进行海试之前开展充分的实验室模拟采矿试验与验证研究十分必要和关键。

发明内容

为了解决目前海上原位物理试验难度大、投资高、风险大的技术问题，本实用新型提供一种能够在地面进行模拟采矿的海底多金属硫化物矿水池模拟采矿试验台。

为了实现上述技术效果，本实用新型的技术方案是，一种海底多金属硫化物矿水池模拟采矿试验台，包括机座、驱动控制系统、大臂、截割电机和螺旋滚筒，所述的驱动控制系统固定于机座上并驱动控制大臂升降，所述的大臂的一端铰接在机座上，所述的螺旋滚筒设置于大臂的另一端，截割电机安装于大臂上以驱动螺旋滚筒转动，驱动控制系统包括液压驱动电机、齿轮泵、分流集流阀、两个液控单向阀、PLC控制器、溢流阀、油箱、单向节流阀、电磁换向阀和举升大臂的两个液压缸，液压驱动电机驱动齿轮泵运动，所述的电磁换向阀通过齿轮泵连接油箱，并依次通过单向节流阀、分流集流阀、液控单向阀来连接至两个液压缸的一端，两个液压缸的另一端再分别通过管道连通至电磁换向阀以形成液压回路，PLC控制器通信连接各阀门及电机以进行控制。

所述的一种海底多金属硫化物矿水池模拟采矿试验台，驱动控制系统还包括溢流阀，所述的溢流阀通过管道连接于齿轮泵与电磁换向阀之间，PLC控制器通信连接溢流阀。

所述的一种海底多金属硫化物矿水池模拟采矿试验台，还包括矿浆泵，所述的螺旋滚筒包括互相平行设置的左螺旋滚筒和右螺旋滚筒，所述的矿浆泵设置于大臂一端并处于左螺旋滚筒和右螺旋滚筒中间，矿浆泵通信连接PLC控制器，且上端设有输送软管接头，左螺旋滚筒和右螺旋滚筒为布设有多个截齿的形状结构相同的圆柱体并分别沿自身中轴旋转，两个螺旋滚筒的旋转方向分别朝向矿浆泵入口并使切削的矿石向矿浆泵运动。

所述的一种海底多金属硫化物矿水池模拟采矿试验台，还包括左摇臂、右摇臂、左角度调节螺杆和右角度调节螺杆，所述的左螺旋滚筒和右螺旋滚筒分别通过左摇臂和右摇臂铰接至大臂上，左角度调节螺杆和右角度调节螺杆的一端铰接大臂，另一端分别铰接左摇臂和右摇臂，以分别驱动左摇臂和右摇臂进而调节两滚切削筒之间的夹角和间距。

本发明的技术原理：采用两个螺旋滚筒在角度调节螺杆的调节下同时截割矿石，左切削滚筒逆时针转动与右切削滚筒顺时针转动作用下形成自下而上的水流加上泵送作用使得剥离矿物快速收集，并通过液压驱动双缸同步调节大臂以调节作业高度。

本发明采用两个不同转向的截割滚筒切削矿石形成水流作用提高了矿物收集效率，减小了污染，通过调节螺杆的作用调节滚筒间的夹角及间距，满足对不同分布形式矿石的采集。采用双缸同步调节大臂以调节试验台模拟采矿的作业高度及过程，采用PLC手动/自动控制程序以对试验台连续及特定工作状态进行测试及分析研究。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本发明主视图；

图2为本发明截割采矿部分局部视图；

图3为本发明液压及控制系统视图；

其中，101为机座、102为截割电机、103为液压缸103、104为角度调节螺杆、105为螺旋滚筒、106为摇臂、107为矿浆泵、108为大臂、109为输送软管接头、110为液压油箱、111为PLC控制器、112为液压驱动电机、113阀门组件、114为左螺旋滚筒、115为右螺旋滚筒、116为电磁换向阀、117为单向节流阀、118为分流集流阀、119为液控单向阀、120为过滤器、121为溢流阀。

具体实施方式

参见图1，该试验台包括机座101、截割电机102、液压缸103、角度调节螺杆104、螺旋滚筒105、摇臂106、矿浆泵107、大臂108、输送软管接头109、液压油箱110、PLC控制器111、液压驱动电机112、阀门组件113，液压系统及PLC控制系统安装于机座101，大臂108与机座101铰接并由液压缸103连接，螺旋滚筒105安装于摇臂106，摇臂与大臂铰接，之间通过角度调节螺杆104调节，矿浆泵107安装于两滚筒中间，上端设置输送软管连接头109，螺旋滚筒下方设置模拟矿料。

参见图2，所述左螺旋滚筒114和右螺旋滚筒115结构形状一致，截齿棋盘式布置，摇臂106连接滚筒铰接于大臂108并通过角度调节螺杆104以调节滚间距及角度，矿浆泵107位于两滚筒之间上端设置矿料输送软管接头109。

参见图3，驱动控制系统包括液压驱动电机、齿轮泵、分流集流阀、两个液控单向阀、PLC控制器、溢流阀、油箱、单向节流阀、电磁换向阀和举升大臂的两个液压缸，液压驱动电机驱动齿轮泵运动，所述的电磁换向阀通过齿轮泵连接油箱，并依次通过单向节流阀、分流集流阀、液控单向阀来连接至两个液压缸的一端，两个液压缸的另一端再分别通过管道连通至电磁换向阀以形成液压回路，PLC控制器通信连接各阀门及电机以进行控制。

驱动控制系统还包括溢流阀，溢流阀通过管道连接于齿轮泵与电磁换向阀之间，PLC控制器通信连接溢流阀。

为了清洁液压回路，在齿轮泵和液压油箱之间还设有过滤器。

试验台进行试验时，左螺旋滚筒114逆时针转动、右螺旋滚筒115顺时针转动，二者速度一致，在双滚筒共同作用下形成自下而上的水流，采取的矿料伴着水流通过矿浆泵107吸入，通过输送软管传输，提高了采集及传输效率，减少了环境污染，两滚筒通过各自角度调节螺杆104以调节滚筒间距离及角度以满足不同分形式分布矿料的有效截取，与摇臂106铰接的大臂108由双缸液压系统进行同步举升以保证试验台稳定工作，在手动/自动控制系统的控制下便于对试验台特定状态及连续状态进行测试与分析。

本实用新型可开展大量模拟采矿试验，以验证所提出的采矿方法与技术的可行性与可靠性，对实际采矿系统的优化设计与控制提供重要参考。目前我国针对海底多金属硫化物矿的开采研究基本停留在理论设计计算与计算机数值模拟，未见相应试验系统的构建与研究。

Claims (4)

1.一种海底多金属硫化物矿水池模拟采矿试验台，其特征在于，包括机座、驱动控制系统、大臂、截割电机和螺旋滚筒，所述的驱动控制系统固定于机座上并驱动控制大臂升降，所述的大臂的一端铰接在机座上，所述的螺旋滚筒设置于大臂的另一端，截割电机安装于大臂上以驱动螺旋滚筒转动，驱动控制系统包括液压驱动电机、齿轮泵、分流集流阀、两个液控单向阀、PLC控制器、溢流阀、油箱、单向节流阀、电磁换向阀和举升大臂的两个液压缸，液压驱动电机驱动齿轮泵运动，所述的电磁换向阀通过齿轮泵连接油箱，并依次通过单向节流阀、分流集流阀、液控单向阀来连接至两个液压缸的一端，两个液压缸的另一端再分别通过管道连通至电磁换向阀以形成液压回路，PLC控制器通信连接各阀门及电机以进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种海底多金属硫化物矿水池模拟采矿试验台，其特征在于，所述的驱动控制系统还包括溢流阀，所述的溢流阀通过管道连接于齿轮泵与电磁换向阀之间，PLC控制器通信连接溢流阀。

3.根据权利要求1所述的一种海底多金属硫化物矿水池模拟采矿试验台，其特征在于，还包括矿浆泵，所述的螺旋滚筒包括互相平行设置的左螺旋滚筒和右螺旋滚筒，所述的矿浆泵设置于大臂一端并处于左螺旋滚筒和右螺旋滚筒中间，矿浆泵通信连接PLC控制器，且上端设有输送软管接头，左螺旋滚筒和右螺旋滚筒为布设有多个截齿的形状结构相同的圆柱体并分别沿自身中轴旋转，两个螺旋滚筒的旋转方向分别朝向矿浆泵入口并使切削的矿石向矿浆泵运动。

4.根据权利要求3所述的一种海底多金属硫化物矿水池模拟采矿试验台，其特征在于，其特征在于，还包括左摇臂、右摇臂、左角度调节螺杆和右角度调节螺杆，所述的左螺旋滚筒和右螺旋滚筒分别通过左摇臂和右摇臂铰接至大臂上，左角度调节螺杆和右角度调节螺杆的一端铰接大臂，另一端分别铰接左摇臂和右摇臂，以分别驱动左摇臂和右摇臂进而调节两滚切削筒之间的夹角和间距。