CN209163803U - 一种海底矿产资源富钴结壳的采掘头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种海底矿产资源富钴结壳的采掘头，用于切削并收集深海中的富钴结壳薄层矿。该采掘头主要由水力式采集机构、安装盘、液压减震器、液压马达和刀盘组成。该采掘头安装在海底作业车上，作业车带动采掘头移动。液压马达驱动刀盘绕其中心轴转动，利用高速的转速切削结壳使得结壳与基岩分离，三个刀盘配合旋转将剥离下的结壳块集中于采掘头的中心部位；水力式采集机构产生负压，将结壳块随水流吸入水力式采集机构的料仓中，具有集矿效率高、微地形敏感等特点。本实用新型采掘和采集机构一体化使得采掘头结构紧凑、集矿能耗更低。每个刀盘搭配独立的液压马达，能够主动旋转，破碎效率高。

Description

一种海底矿产资源富钴结壳的采掘头

技术领域

本实用新型涉及海堤工程作业设备技术领域，具体设计一种海底矿产资源富钴结壳的采掘头。

背景技术

随着陆地矿产资源的短缺和枯竭，世界各国纷纷将注意力转向资源丰富的海洋，开发和利用海洋资源也成为了人类社会发展的必然趋势。研究表明，富钴结壳富含钴、镍、铜、锌、铁等多种金属，总金属含量高，其中战略性金属钴的含量在所有深海矿产资源中最高，且超过陆地矿钴品位的几十倍，具有巨大的经济价值。我国根据已勘探查明了富钴结壳的分布规律和矿床特性和资源量，已向国际海底管理局申请在海底区域内获得了富钴结壳开采矿区。

富钴结壳是一种产于大洋800～2800米水深海山表面的沉积固体矿床，厚度大部分为 2～10cm，属于薄层矿体。富钴结壳的采矿系统是采用采掘头将海山表面的富结壳矿体剥离基岩，由采集机构将矿体收集至提升管内，然后矿体与水一起提升至海面。对于一种高效而环境友好型的富钴结壳采矿系统而言，在采掘过程中应尽可能多的采掘剥离富结壳矿体且尽可能少地采掘基岩，从而降低采掘头能耗而提高其效率，同时减小提升系统的能耗，从而降低整个采矿系统的能耗，也满足国际海底管理局提出的环境保护要求。由于富集富钴结壳的海山表面为崎岖不平的地形，采掘头在其表面采掘剥离仅几厘米厚的钴结壳矿层的难度非常大，如果采掘头不能沿崎岖不平的海山表面移动而适用于不平的海山表面来采掘剥离矿体的话，则采掘头将直接剥离非常多的基岩，这将引起采掘能耗和提升能耗的大大提升，同时也将破坏了更多的海底表面而引起环境问题。此外，在采掘富钴结壳时由于脆性的富钴结壳在剥离时会产生较多粉矿，机械式集矿机构将无法收集粉碎，将会失去宝贵的矿物，需要采集机构即可收集固体矿体也可收集粉矿。因此，有必要设计一种适用于海山不平表面来剥离富钴结壳，且集采掘与集矿于一体的富钴结壳采掘头。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于不平海山表面的、采掘能耗低的富钴结壳剥离与集矿一体化的三旋转刀盘采掘头，可用于深海矿产资源富钴结壳开采系统。

本实用新型采用以下技术方案：

一种海底矿产资源富钴结壳的采掘头，采掘能耗低，集剥离与集矿一体，适用于不平海山表面。

为了达到上述目的，本实用新型提供的一种海底矿产资源富钴结壳的采掘头，由水力式集矿机构、安装盘、液压马达和刀盘组成，其特征在于：三个刀盘通过螺栓分别与三个液压马达相连接，液压马达通过螺栓与马达安装盘相连接，马达安装盘与安装盘铰接，水力式集矿机构的导管位于安装盘中心，与安装盘通过螺纹连接。

所述安装盘整体呈锥形，中心加工有中空管道，与水力式集矿机构的导管相连，锥形侧面均布三个通孔，用以安装液压马达。

所述马达安装盘整体呈圆环状，圆环均布十七个通孔，液压马达顶部穿过马达安装盘圆环中心，通过螺栓使两者相对固定，马达安装盘两侧有用于铰接的支架。

所述液压马达为壳转式液压马达，进出油口位于顶部。

所述液压减震器上部与安装盘通过螺栓铰接，下部与液压马达中部通过螺栓铰接。

本实用新型安装盘的突出部分扩大了集矿的范围，提高了集矿的效率，集采掘与集矿于一体，结构紧凑，减少了能源的损耗。带液压减震器的刀盘可以贴合海底崎岖地面，每个刀盘搭配独立的液压马达，能够主动旋转，大大提高了破碎的效率。

下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

图1是本实用新型海底矿产资源富钴结壳的采掘头的剖视图；

图2是本实用新型海底矿产资源富钴结壳的采掘头的俯视图；

图例说明：

1、水力式集矿机构；2、安装盘；3、液压减震器；4、液压马达；5、马达安装盘； 6、刀盘。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

本实用新型海底矿产资源富钴结壳的采掘头的结构如图1所示，采掘头主要由水力式集矿机构1、安装盘2、液压马达4和刀盘6组成，其特征在于：三个刀盘6通过螺栓分别与三个液压马达4相连接，液压马达4通过螺栓与马达安装盘5相连接，马达安装盘5与安装盘2铰接，水力式集矿机构1的导管位于安装盘2中心，与安装盘2通过螺纹连接。所述安装盘2整体呈锥形，中心加工有中空管道，与水力式集矿机构1的导管相连，追星侧面均布三个通孔，用以安装液压马达4。所述马达安装盘5整体呈圆环状，圆环均布十七个通孔，液压马达4顶部穿过马达安装盘5圆环中心，通过螺栓使两者相对固定，马达安装盘5两侧有用于铰接的支架。所述液压马达4为壳转式液压马达，进出油口位于顶部。所述液压减震器 3上部与安装盘2通过螺栓铰接，下部与液压马达4中部通过螺栓铰接。

采掘头工作时，作业车带动采掘头前行，液压马达4带动刀盘6绕自身中心轴转动。安装盘2固定不动，刀盘6上安装的齿在采掘头本身的重力作用之下，嵌入结壳之中。在液压马达4所提供的扭矩作用之下，齿运动方向上的结壳受到挤压，齿侧面的结壳则受到剪切力的作用。在挤压和剪切的复合作用之下，采掘头得以破碎孔底岩石。刀盘6遇到海底凸起的地形时，受到额外向上的力，使液压减震器3压缩；反之，遇到凹陷的地形时，液压减震器3伸长，如此，使得采掘头刀盘能够紧紧贴合地面。锥形的安装盘限制了结壳溅射的区域，水力式集矿机构1产生的负压使破碎的结壳块想采掘头中心聚集，并将结壳块和海水一起吸入导管，水力式集矿机构1集矿的同时对刀盘齿起到了清洁作用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种海底矿产资源富钴结壳的采掘头，由水力式集矿机构(1)、安装盘(2)、液压减震器(3)、液压马达(4)、马达安装盘(5)和刀盘(6)组成，其特征在于：三个刀盘(6)通过螺栓分别与三个液压马达(4)相连接，液压马达(4)通过螺栓与马达安装盘(5)相连接，马达安装盘(5)与安装盘(2)铰接，水力式集矿机构(1)的导管位于安装盘(2)中心，与安装盘(2)通过螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的海底矿产资源富钴结壳的采掘头，其特征在于：所述安装盘(2)整体呈锥形，中心加工有中空管道，与水力式集矿机构(1)的导管相连，安装盘(2)锥形侧面均布三个通孔，用于安装液压马达(4)。

3.根据权利要求1所述的海底矿产资源富钴结壳的采掘头，其特征在于：所述马达安装盘(5)整体呈圆环状，圆环均布十七个通孔，液压马达(4)顶部穿过马达安装盘(5)圆环中心，通过螺栓使两者相对固定，马达安装盘(5)两侧有用于铰接的支架。

4.根据权利要求1所述的海底矿产资源富钴结壳的采掘头，其特征在于：所述液压马达(4)为壳转式液压马达，进出油口位于顶部。

5.根据权利要求1所述的海底矿产资源富钴结壳的采掘头，其特征在于：所述液压减震器(3)上部与安装盘(2)通过螺栓铰接，下部与液压马达(4)中部通过螺栓铰接。