CN212375929U - 海底矿物泥沙提升机构以及采矿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及海洋采矿设备技术领域，特别涉及一种海底矿物泥沙提升机构以及采矿装置，本实用新型的海底矿物泥沙提升机构在第一管道内设置第二管道，并且第一管道内还设置有叶轮组件，该叶轮组件包括旋向相反的一级级叶片与二级叶片，驱动机构输送海水以通过一级叶片驱使叶轮组件转动，进而使得二级叶片能够提升海底矿物泥沙与海水的混合物，实现提升海底矿物泥沙，并且驱动机构还可以带动端部的搅动组件转动，仅采用一个驱动机构即可实现提升与搅动海底矿物泥沙实现方便抽取提升海底矿物泥沙，并且在提升过程中海底矿物泥沙与海水的混合物在第一管道与第二管道之间的区域或者是第二管道内流动，避免对周边的海洋环境造成污染。

Description

海底矿物泥沙提升机构以及采矿装置

技术领域

本实用新型涉及海洋采矿设备技术领域，特别涉及一种海底矿物泥沙提升机构以及采矿装置。

背景技术

目前，随着对海洋的深入探索，人们认识到海洋是一个资源和能源宝库，现在国际海底区域开发是一个热点。已有的科学发现表明，国际海底区域内蕴藏着丰富的战略金属、能源等资源，位于一定水深的海底有大量富含如铜、镍、钴、锰等多金属结核的矿物泥沙。当前，海底矿物泥砂提升一般采用拖斗式采矿船法、连续索斗采矿船法、潜艇式遥控车采矿法等方法。这些海底矿物泥沙提升方法需要的设备都比较笨重而且复杂，在泥沙提升到开采船的过程中，泥沙与海水的混合物外溢对海洋造成严重污染。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种海底矿物泥沙提升机构，结构简单并可适应不同海底深度的环境，在矿物泥沙提升过程中没有泄露，避免污染海洋。

本实用新型还提出一种采用上述海底矿物泥沙提升机构的采矿装置。

根据本实用新型的第一方面实施例的海底矿物泥沙提升机构，包括：第一管道；第二管道，穿设于所述第一管道内；叶轮组件，有间隔设置的若干个，所述叶轮组件包括旋向相反的一级叶片与二级叶片，所述一级叶片位于所述第一管道与所述第二管道之间的区域，所述二级叶片位于所述第二管道内；驱动机构，与所述第一管道或所述第二管道连接，能够往所述第一管道或第二管道内输送海水以驱使所述叶轮组件转动；搅动组件，设置在所述第一管道或所述第二管道的端部，由所述驱动机构通过海水驱动并用于搅动海底矿物泥沙。

根据本实用新型实施例的海底矿物泥沙提升机构，至少具有如下有益效果：本实用新型在第一管道内设置第二管道，并且第一管道内还设置有叶轮组件，该叶轮组件包括旋向相反的两级叶片，驱动机构输送海水以通过一级叶片驱使叶轮组件转动，进而使得二级叶片能够提升海底矿物泥沙与海水的混合物，实现提升海底矿物泥沙，并且驱动机构还可以带动端部的搅动组件转动，仅采用一个驱动机构即可实现提升与搅动海底矿物泥沙实现方便抽取提升海底矿物泥沙，并且在提升过程中海底矿物泥沙与海水的混合物在第一管道与第二管道之间的区域或者是第二管道内流动，避免对周边的海洋环境造成污染。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一管道和/或第二管道可由多段拼接形成并且均可自海平面延伸至海底。

根据本实用新型的一些实施例，所述叶轮组件设置在相邻两段所述第二管道之间，并且所述叶轮组件能够相对所述第二管道转动。

根据本实用新型的一些实施例，相邻两段所述第二管道之间设置有叶轮固定罩，所述叶轮组件设置在所述叶轮固定罩内并通过轴承与所述叶轮固定罩连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述叶轮固定罩上位于所述第一管道与第二管道之间的部分以及位于所述第二管道内的部分分别贯通设置。

根据本实用新型的一些实施例，其中一个所述叶轮组件设置在所述第二管道靠近海底的端部并与所述搅动组件连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述搅动组件包括主体以及分别设置在所述主体上的搅拌钻头，所述主体与所述第一管道或所述第二管道固定连接，所述搅拌钻头与所述叶轮组件连接并随所述叶轮组件转动。

根据本实用新型第二方面实施例的采矿装置，包括如第一方面实施例所述的海底矿物泥沙提升机构，还包括：船体，所述海底矿物泥沙提升机构设置在所述船体上；沉淀池，与所述第一管道或所述第二管道连接，用于存储提升上来的海水与海底矿物泥沙的混合物；海水池，与所述沉淀池之间设置有过滤单元，混合物中的海水能够经过滤单元存储到所述海水池中；并且所述驱动机构的输入端与所述海水池管接，所述驱动机构用于将海水输送至所述第一管道或第二管道中。

根据本实用新型第二方面的一些实施例，所述船体上设置有若干个所述海底矿物泥沙提升机构。

根据本实用新型第二方面的一些实施例，所述第一管道或所述第二管道的上端连接有输送管，并且所述输送管的端口倾斜设置在所述沉淀池的上方。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的采矿装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的海底矿物泥沙提升机构的截取部分结构示意图；

图3为本实用新型实施例的海底矿物泥沙提升机构消隐第一管道后的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的海底矿物泥沙提升机构的剖面示意图；

图5为图4中A处的放大示意图；

图6为图4中B处的放大示意图；

图7为本实用新型实施例的叶轮组件的结构示意图；

图8为本实用新型实施例的采矿装置的另一个实施例的结构示意图。

其中：船体100；沉淀池300；海水池400；输送管500；第一管道210；第二管道220；叶轮组件230；驱动机构240；搅动组件250；叶轮固定罩260；主体251；搅拌钻头252；筛网253；圆环231；一级叶片232；二级叶片233；上固定罩261；下固定罩262；轴承263；密封圈264。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图6所示的海底矿物泥沙提升机构，其可以安装在采矿船上，该海底矿物泥沙提升机构包括第一管道210，第一管道210内穿设有第二管道220，第一管道210内间隔设置有若干个叶轮组件230，该叶轮组件230包括旋向相反的一级叶片232与二级叶片233，其中一级叶片232位于第一管道210与第二管道220之间的区域，二级叶片233位于第二管道220内，第一管道210或第二管道220连接有驱动机构240，本实施例以第一管道210上位于采矿船的端部连接驱动机构240为例，实际上也可以是第二管道220连接驱动机构240，其目的在于驱动机构240通过一级叶片232驱使叶轮组件230转动，进而实现二级叶片233能够提升海底带矿物的泥沙与海水的混合物，需要说明的是，在本实施例中，叶轮组件230为整体设计，一级叶片232转动时能够带动二级叶片233同时转动，由于一级叶片232与二级叶片233的旋向相反，驱动机构240抽取的海水自第一管道210向下流动冲击一级叶片232并带动叶轮组件230转动，而二级叶片233则在第二管道220内产生吸力，能够将海底带矿物的泥沙与海水的混合物自第二管道220中抽取到采矿船上；在本实施例中，该驱动机构240可以采用常规的船用水泵，其能够将海水抽入第一管道210中并通过第一管道210内的海水流动而带动叶轮组件230转动，具体的，驱动机构240抽入的海水冲击叶轮组件230的位于第一管道210与第二管道220之间的一级叶片232进而带动整个叶轮组件230转动，而二级叶片232转动则可以抽取并提升海底带矿物泥沙的与海水的混合物，在此需要说明的是，该海底带矿物的泥沙与海水的混合物是从海底部分抽取上来，而驱动机构240抽入的海水则是沿着第一管道210流动并带动第一管道210内的各个叶轮组件230转动；第一管道210或第二管道220靠近海底的端部还设置有搅动组件250，该搅动组件250用于搅动海底带矿物的泥沙，使得二级叶片232能够抽取该海底带矿物的泥沙与海水的混合物，第一管道210和第二管道220的底端连接在搅动组件250上，第一管道210和第二管道220的底端之间设有连通口，第一管道210的底端设有导向连通口的导向面，由于第二管道220为设置在第一管道210外侧的内管，从第一管道210上冲下的海水在导向面的作用下通过连通口汇入第二管道220中，与泥沙混合形成混合物，混合物在二级叶片232的作用下抽至采矿船上，具体的，该驱动机构240通过海水驱动叶轮组件230，该搅动组件250与叶轮组件230固定连接，进而带动搅动组件250旋转。

如图7所示的叶轮组件230，其可以是一体成型设置，包括同心设置的两个圆环231，两个圆环231之间的区域设置一级叶片232，而在内圆环231中设置二级叶片233，并且一级叶片232与二级叶片233的旋向相反，具体的，该一级叶片232与二级叶片233均有若干个并且沿圆心周向均布，本实施例中该一级叶片232与二级叶片233均设置为沿圆心周向均布的四片。

在一些实施例中，参照图1与图2，第一管道210和/或第二管道220可由多段拼接形成并可自海平面延伸至海底，需要说明的是，该叶轮组件230的具体数量以及间隔距离可以根据海底深度以及驱动机构240的功率来确定，并且，叶轮组件230设置在相邻两段第二管道220之间，其目的在于可以根据实际需要设计第一管道210和第二管道220的长度与叶轮组件230的数量，进而可以应用于不同海底深度的工作需求，该海底矿物泥沙提升机构的适应性广。

在一些实施例中，如图3至图5所示，相邻两段第二管道220之间设置有叶轮固定罩260，叶轮组件230设置在叶轮固定罩260内并通过轴承263与叶轮固定罩260连接，也就是说，第一管道210与第二管道220相对固定，而叶轮组件230也相对第一管道210和第二管道220转动，进而可以籍由驱动机构240带动叶轮组件230转动，叶轮组件230再抽取海底带矿物的泥沙与海水的混合物，这样设计传动结构简单，可以减小整个海底矿物泥沙提升机构的结构体积，使得采矿船上可以装备多套该海底矿物泥沙提升机构。本实施例中，驱动机构240是水泵，将混合物抽至收集装置中。

在一些实施例中，参照图3至图5，叶轮固定罩260上位于第一管道210与第二管道220之间以及位于第二管道220内部分别贯通设置，也就是驱动机构240抽入的海水以及叶轮组件230抽入的海底泥沙均可穿过该叶轮固定罩260而在第一管道210和第二管道220内流通，该叶轮固定罩260的具体结构包括上固定罩261和下固定罩262，上固定罩261和下固定罩262均与第二管道220配合连接，即上固定罩261和下固定罩262上用于连接第二管道220的管部外壁呈锥孔状或内壁呈锥台状，而第二管道220上与该上固定罩261或下固定罩262连接的端部的外壁呈锥孔状或内壁呈锥台状，而上固定罩261与下固定罩262位于第一管道210与第二管道220之间的部分则采用螺纹连接，这样就能够实现相邻两段第二管道220的固定连接，同时叶轮组件230与叶轮固定罩260相接触的端面设置有轴承263，该轴承263可以设置为金刚石端面径向一体轴承，其目的在于增加机构的使用寿命，保证叶轮组件230在能够长时间工作并且不易磨损和腐蚀，而且上固定罩261与下固定罩262的连接端面和/或相邻两段第一管道210的连接端面还设置有密封圈264，密封圈264能够保证第一管道210与第二管道220之间的密封性，并避免海水从第一管道210中直接冲出至海底，具有海水密封性，保证该机构运行的稳定性以及抽取海底矿物泥沙的效率。

在一些实施例中，参照图3与图6，其中一个叶轮组件230设置在第二管道220靠近海底的端部并与搅动组件250连接，该搅动组件250包括主体251以及分别设置在主体251上的搅拌钻头252，该主体251可以通过螺钉结构与叶轮组件230连接使得搅拌钻头252随叶轮组件230转动；而在另外一些实施例中，主体251上设有筛网253，该筛网253的作用是避免体积过大的海底泥沙流入第一管道210或第二管道220内以损伤叶轮组件230，保证叶轮组件230的使用寿命。

参照图1所示的采矿装置，其用于海上采矿作业，包括船体100，分别设置船体100上的沉淀池300以及海水池400，上述第一方面实施例的海底矿物泥沙提升机构设置在船体100上，并且沉淀池300与第一管道210或第二管道220连接，用于存储提升上来的海水与海底泥沙的混合物，连接的方式可以为直接连接或间接连接，本实施例中沉淀池300通过输送管道与第一管道210或第二管道220间接连接，海水池400与沉淀池300之间设置有过滤单元，该过滤单元可以是常规的滤网，其目的在将抽取上来的海底泥沙与海水的混合物过滤掉，过滤出来的海水流入海水池400中供驱动机构240使用，需要说明的是，船体100上还可以设置有抽水水泵，抽水水泵可以将海上的水抽入海水池400中供驱动机构240使用，在本实施例中，该沉淀池300与第二管道220管道连接，第一管道210与驱动机构240连接，驱动机构240将海水抽入第一管道210中并推动叶轮组件230转动，还可以驱使搅动组件250转动，叶轮组件230转动即可抽取海底泥沙与海水的混合物，通过叶轮组件230转动将海底泥沙与海水的混合物经第二管道220提升到沉淀池300中，实现提升海底矿物泥沙的功能。

在一些实施例中，参照图8所示，船体100上可以设置若干个海底矿物泥沙提升机构，并且该海底矿物泥沙提升机构可以对称分布在船体100上，进而可以保证船体100的稳定性。

在一些实施例中，参照图1与图8所示，第一管道210或第二管道220的上端连接有输送管500，并且输送管500的端口设置在沉淀池300的上方，具体的，用于输送海底矿物泥沙的管道连接输送管500，使得海底泥沙与海水的混合物可以以扬起或喷出的方式输送到沉淀池300中，避免海底矿物泥沙沉淀或粘连在管道上。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.海底矿物泥沙提升机构，其特征在于，包括：

第一管道(210)；

第二管道(220)，穿设于所述第一管道(210)内；

叶轮组件(230)，有间隔设置的若干个，所述叶轮组件(230)包括旋向相反的一级叶片(232)与二级叶片(233)，所述一级叶片(232)位于所述第一管道(210)与所述第二管道(220)之间的区域，所述二级叶片(233)位于所述第二管道(220)内；

驱动机构(240)，与所述第一管道(210)或所述第二管道(220)连接，能够往所述第一管道(210)或第二管道(220)内输送海水以驱使所述叶轮组件(230)转动；

搅动组件(250)，设置在所述第一管道(210)或所述第二管道(220)的端部，由所述驱动机构(240)通过海水驱动并用于搅动海底矿物泥沙。

2.根据权利要求1所述的海底矿物泥沙提升机构，其特征在于，所述第一管道(210)和/或第二管道(220)可由多段拼接形成并且均可自海平面延伸至海底。

3.根据权利要求2所述的海底矿物泥沙提升机构，其特征在于，所述叶轮组件(230)设置在相邻两段所述第二管道(220)之间，并且所述叶轮组件(230)能够相对所述第二管道(220)转动。

4.根据权利要求3所述的海底矿物泥沙提升机构，其特征在于，相邻两段所述第二管道(220)之间设置有叶轮固定罩(260)，所述叶轮组件(230)设置在所述叶轮固定罩(260)内并通过轴承(263)与所述叶轮固定罩(260)连接。

5.根据权利要求4所述的海底矿物泥沙提升机构，其特征在于，所述叶轮固定罩(260)上位于所述第一管道(210)与第二管道(220)之间的部分以及位于所述第二管道(220)内的部分分别贯通设置。

6.根据权利要求1所述的海底矿物泥沙提升机构，其特征在于，其中一个所述叶轮组件(230)设置在所述第二管道(220)靠近海底的端部并与所述搅动组件(250)连接。

7.根据权利要求1所述的海底矿物泥沙提升机构，其特征在于，所述搅动组件(250)包括主体(251)以及分别设置在所述主体(251)上的搅拌钻头(252)，所述主体(251)与所述第一管道(210)或所述第二管道(220)固定连接，所述搅拌钻头(252)与所述叶轮组件(230)连接并随所述叶轮组件(230)转动。

8.采矿装置，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的海底矿物泥沙提升机构，还包括：

船体(100)，所述海底矿物泥沙提升机构设置在所述船体(100)上；

沉淀池(300)，与所述第一管道(210)或所述第二管道(220)连接，用于存储提升上来的海水与海底矿物泥沙的混合物；

海水池(400)，与所述沉淀池(300)之间设置有过滤单元，混合物中的海水能够经过滤单元存储到所述海水池(400)中；

并且所述驱动机构(240)的输入端与所述海水池(400)管接，所述驱动机构(240)用于将海水输送至所述第一管道(210)或第二管道(220)中。

9.根据权利要求8所述的采矿装置，其特征在于，所述船体(100)上设置有若干个所述海底矿物泥沙提升机构。

10.根据权利要求8所述的采矿装置，其特征在于，所述第一管道(210)或所述第二管道(220)的上端连接有输送管(500)，并且所述输送管(500)的端口设置在所述沉淀池(300)的上方。

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