CN213574083U - 一种集矿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集矿装置，包括：支架；输送组件，所述输送组件设置在所述支架上，并用于把矿石从前端输送到后端；铲矿组件，所述铲矿组件铰接在所述支架的前端，并用于铲起海底表层的矿石；振动组件，所述振动组件设置在所述支架上并位于输送的矿石下方，所述振动组件用于振动输送中的矿石。该集矿装置能实现多金属结核的自动收集，工作效率高、能耗低，集矿时不产生羽状尾流，对海底环境的扰动小，利于保持海底环境，并能在收集过程中实现结核和沉积物的分离并输运至下一工序，减少了运输成本。

Description

一种集矿装置

技术领域

本实用新型涉及海洋采矿技术领域，尤其涉及的是一种集矿装置。

背景技术

在深海海底沉积物的表层赋存着丰富的多金属结核，它含有锰、镍、钴、铜等十多种金属，深海多金属结核资源开发可有效解决我国未来百年资源需求，具有光明的商业开采前景。深海多金属结核赋存于4000-6000m海底0-25cm表层稀软泥中，呈面式分布，有的处于全埋状态，有的处于半埋或全露的状态，结核粒径差异较大，而且受海底的超高压环境，各种海流状况等特殊因素的影响。通常是采用集矿机将多金属结核高效的采集上来，集矿机的工艺过程可定义为“移动”、“采集”和“输送”这三个同时进行的工艺过程的组合。集矿机由集矿装置、破碎给料装置、行走装置和控制工作过程的监控装置四大部分组成。深海底多金属结核矿石分布于海底表面上，因此，集矿装置工作过程可以视为一个在二维表面上收集“均匀分布”物料的过程。集矿装置把多金属结核从深海底表面分离后并把结核输运至下一工序。

近年来，国际上究诘集矿机环保问题的最为关键的问题就是集矿机工作时产生的羽状尾流破坏底栖生物环境。这一问题的解决与否成为了深海采矿可否获得被批准的关键之一。因此，在设计集矿装置时，对环境的影响程度成为重要的基本要求之一。

20世纪70年代以来，己试验研究的集矿装置主要采用水力式集矿装置。水力式集矿就是利用射流产生的负压抽吸结核矿石，结构简单，其缺点是采集大量沉积物形成较大的羽状尾流，集矿机工作时产生的羽状尾流破坏底栖生物环境。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种集矿装置，该集矿装置能实现多金属结核的自动收集，工作效率高、能耗低，集矿时不产生羽状尾流，对海底环境的扰动小，利于保持海底环境，并能在收集过程中实现结核和沉积物的分离并输运至下一工序，减少了运输成本。

本实用新型的技术方案如下：

一种集矿装置，用于采集海底矿石，其中，所述集矿装置包括：支架；

输送组件，所述输送组件设置在所述支架上，并用于把矿石从前端输送到后端；

铲矿组件，所述铲矿组件铰接在所述支架的前端，并用于铲起海底表层的矿石；

振动组件，所述振动组件设置在所述支架上并位于输送的矿石下方，所述振动组件用于振动输送中的矿石。

通过上述方案，本集矿装置可以连接在采矿车上面，通过前置的铲矿组件将海底表层的结核矿石和沉积物铲起，通过集矿机行走前进的推力把铲矿组件上铲起的矿石和沉积物推动到输送组件上，在输送组件的作用下，通过振动组件将矿石结核和其他海底沉积物进行振动分离，输送组件同时将分离后的矿石输送到后端。该集矿装置能实现多金属结核的自动收集，工作效率高、能耗低，集矿时不产生羽状尾流，对海底环境的扰动小，利于保持海底环境，并能在收集过程中实现结核和沉积物的分离并输运至下一工序，减少了运输成本。

进一步，所述支架包括位于两侧的支撑板，两侧所述支撑板沿前后方向延伸设置；

所述输送组件包括：分别靠近两侧所述支撑板设置的链传动件；

多个刮杆，多个所述刮杆两端分别连接在两侧的所述链传动件上；

格栅板，所述格栅板位于输送矿石的所述刮杆的下方。

通过上述方案，两侧的支撑板作为集矿装置的支撑结构，对集矿装置上的其他部件实现稳定支撑，两侧的链传动件同步转动，带动多个刮杆循环运动，矿石和沉积物从铲矿组件上推到格栅板上，通过刮杆推动矿石和沉积物从格栅板的前端运动到后端。这样在输送过程中采用机械式输送，能实现对矿石的稳定输送，同时不产生羽状尾流，对海底环境的扰动小，利于保持海底环境。

进一步，所述链传动件包括：

前端链轮，所述前端链轮转动设置在所述支撑板的前端；

后端链轮，所述后端链轮转动设置在所述支撑板的后端；

链条，所述链条套设在所前端链轮和所述后端链轮上；

所述刮杆固定连接在所述链条上。

通过上述方案，前端链轮和后端链轮中一个与驱动电机连接作为主动轮，为链传动件提供动力，通过前端链轮和后端链轮的转动，带动链条运动，从而带动刮杆循环运动，刮杆不断推动矿石和沉积物从前端运动到后端。

进一步，所述链条包括多个链节，所述多个链节之间通过链轴连接，所述刮杆的两端分别固定在两侧的所述链轴上。

通过上述方案，在链条运动的转向处，刮杆随链轴一起转动，刮杆的移动更平稳，实现稳定传动。

进一步，所述振动组件包括：

振动弹簧，所述振动弹簧连接在所述格栅板上；

激振电机，所述激振电机连接所述格栅板。

通过上述方案，振动组件使格栅板振动，格栅板在激振电机的作用下震动，带动结核和海泥等沉积物一起震动，在震动过程中实现海底沉积物与矿石结核分离。

进一步，所述格栅板设置有多个用于过滤海泥等沉积物且使矿石不通过的栅孔。

所述栅孔的孔径小于矿石结核颗粒的粒径。海泥等沉积物通过栅孔又重新进入海底，减少了对海底沉积物的破坏；矿石结核颗粒仍能留在格栅板上，随刮板的推动而运动。在振动过程中，两侧的支撑板能防止结核由于激振电机作用弹跳过高掉入海底。

进一步，所述振动组件还包括：支撑杆，所述支撑杆连接在所述支架上，所述振动弹簧的一端连接所述格栅板且另一端连接所述支撑杆。

通过支撑杆，使振动弹簧连接并支撑格栅板，对振动组件实现稳定支撑。

进一步，铲矿组件包括分别铰接在两侧所述支撑板上的铲矿侧板，两侧分别固定在两侧所述铲矿侧板上的铲板。

前置铲板负责将表层的矿石结核铲起，在这过程中会将海泥等沉积物一同铲起，两侧的铲矿侧板与铲板组成内腔，这样防止铲起的矿石结核从铲板上掉落。前置的铲板的铲入深度由铲板的自重、着底支承面积和海底的承载能力这三个因素共同决定。由于铲矿侧板采用铰接的方式，因此铲板的离底高度、对地角度可调，因此收集结核携带的沉积物少，对沉积物的搅动和破坏较少。

进一步，还包括有排料组件，所述排料组件位于所述支架的后端。

矿石结核在集矿车前进推力及刮杆的作用下，输送到后端的排料组件，排料组件把矿石结核集中导向排入到采矿车的料斗中。

进一步，所述排料组件包括连接在两侧所述支撑板上的排料侧板，两侧分别固定在两侧所述排料侧板上的导板。

排料侧板与导板形成内腔，对被刮杆推向后端的矿石结核进行导流，使矿石结核由于自重顺着导板滑落到另外的收集设备中。

本方案的有益效果：本实用新型提出的一种集矿装置，本集矿装置可以连接在采矿车上面，通过前置的铲矿组件将海底表层的结核矿石和沉积物铲起，通过集矿机行走前进的推力把铲矿组件上铲起的矿石和沉积物推动到输送组件上，在输送组件的作用下，通过振动组件将矿石结核和其他海底沉积物进行振动分离，输送组件同时将分离后的矿石输送到后端。该集矿装置能实现多金属结核的自动收集，工作效率高、能耗低，集矿时不产生羽状尾流，对海底环境的扰动小，利于保持海底环境，并能在收集过程中实现结核和沉积物的分离并输运至下一工序，减少了运输成本。

附图说明

图1为本实用新型的一种集矿装置的实施例的工作原理示意图；

图2为本实用新型的一种集矿装置的实施例的结构示意图；

图3为本实用新型的一种集矿装置的实施例的剖视图；

图4为本实用新型的一种集矿装置的实施例中的输送组件的结构示意图；

图5为本实用新型的一种集矿装置的实施例中的振动组件的结构示意图。

图中各标号：100、支架；110、支撑板；120、连接杆；200、铲矿组件；210、铲矿侧板；220、铲板；300、输送组件；310、链传动件；311、前端链轮；312、后端链轮；313、链条；314、链节；315、链轴；320、刮杆；330、格栅板；331、长杆；332、横杆；400、振动组件；410、支撑杆；420、固定螺钉；430、振动弹簧；440、激振电机；500、排料组件；510、排料侧板；520、导板。

具体实施方式

本实用新型提供了一种集矿装置，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供了一种集矿装置，连接在采矿车上用于采集海底矿石，其中，所述集矿装置包括：支架100，铲矿组件200，输送组件300，以及振动组件400。为方便描述，以朝向海面的方向表示上方，以矿石的输送方向为前后方，即把矿石从前端输送到后端。所述铲矿组件200铰接在所述支架100的前端，并用于铲起海底表层的矿石；所述输送组件300设置在所述支架100上，并用于把矿石从前端输送到后端；所述振动组件400设置在所述支架100上并位于输送的矿石下方，所述振动组件400用于振动输送中的矿石。

本集矿装置可以连接在采矿车上面，通过前置的铲矿组件200将海底表层的结核矿石和沉积物铲起，通过集矿机行走前进的推力把铲矿组件200上铲起的矿石和沉积物推动到输送组件300上，在输送组件300的作用下，通过振动组件400将矿石结核和其他海底沉积物进行振动分离，输送组件300同时将分离后的矿石输送到后端。该集矿装置能实现多金属结核的自动收集，工作效率高、能耗低，集矿时不产生羽状尾流，对海底环境的扰动小，利于保持海底环境，并能在收集过程中实现结核和沉积物的分离并输运至下一工序，减少了运输成本。

如图1、图2所示，本实施例的具体结构中，所述支架100包括位于两侧的支撑板110，为方便描述两侧支撑板110所在的方向为左右方向，位于左右两侧的所述支撑板110沿前后方向延伸设置；铲矿组件200具体包括分别铰接在两侧所述支撑板110上的铲矿侧板210，两侧分别固定在两侧所述铲矿侧板210上的铲板220。前置的铲板220负责将表层的矿石结核铲起，在这过程中会将海泥等沉积物一同铲起，两侧的铲矿侧板210与铲板220组成内腔，这样防止铲起的矿石结核从铲板220上掉落。前置的铲板220的铲入深度由铲板220的自重、着底支承面积和海底的承载能力这三个因素共同决定。由于铲矿侧板210采用铰接的方式，因此铲板220的离底高度、对地角度可调，因此收集结核携带的沉积物少，对沉积物的搅动和破坏较少。

如图3、图4所示，所述输送组件具体包括：链传动件310，多个刮杆320，以及格栅板330。所述链传动件310设置有两个，两个所述链传动件310分别靠近左右两侧的所述支撑板110设置。多个所述刮杆320两端分别连接在两侧的所述链传动件310上；格栅板330位于两侧的支撑板110之间，且多个刮杆320连接在链传动件310上后，分为两组，一组位于上方并用于推动输送矿石，一组位于下方用于随链传动件310的驱动而循环运动，所述格栅板330位于输送矿石的所述刮杆320的下方。两侧的支撑板110作为集矿装置的支撑结构，对集矿装置上的其他部件实现稳定支撑，两侧的链传动件310同步转动，带动多个刮杆320循环运动，矿石和沉积物从铲矿组件200上推到格栅板330上，通过刮杆320推动矿石和沉积物从格栅板330的前端运动到后端。这样在输送过程中采用机械式输送，能实现对矿石的稳定输送，同时不产生羽状尾流，对海底环境的扰动小，利于保持海底环境。易于想到输送组件300还可以采用带传动件或者通过齿轮带动辊轮传动的结构形式。

如图3、图4所示，所述链传动件310具体包括：前端链轮311，后端链轮312，链条313。所述支撑板110的前端和后端沿左右方向均设置有连接杆120，所述前端链轮311通过轴承转动设置在所述支撑板110的前端的连接杆120上；所述后端链轮312通过轴承转动设置在所述支撑板110的后端的连接杆120上；所述链条313套设在所前端链轮311和所述后端链轮312上；所述刮杆320固定连接在所述链条313上。这样，前端链轮311和后端链轮312中一个与驱动电机连接作为主动轮，为链传动件310提供动力，通过前端链轮311和后端链轮312的转动，带动链条313运动，链传动能实现长距离平稳传动，从而带动刮杆320循环运动，刮杆320不断推动矿石和沉积物从前端运动到后端。

所述链条313包括多个链节314，所述多个链节314之间通过链轴315连接，所述刮杆320的两端分别固定在两侧的所述链轴315上。这样，在链条313运动的转向处，刮杆320随链轴315一起转动，刮杆320的移动更平稳，实现稳定传动。易于想到的是，所述刮杆320还可以固定连接在链节314的侧壁上。

如图3、图5所示，所述振动组件400具体包括：支撑杆410，振动弹簧430，激振电机440。所述支撑杆410连接在所述支架100上，所述支撑杆410沿上下方向连接有若干固定螺钉420，所述振动弹簧430套设在所述固定螺钉420上且所述振动弹簧430的一端连接所述格栅板330且另一端连接所述支撑杆410。通过支撑杆410，使振动弹簧430连接并支撑格栅板330，对振动组件400实现稳定支撑。而且，通过振动弹簧430还可以使格栅板330连接在连接杆120上。所述激振电机440连接所述格栅板330，激振电机440振动带动格栅板330振动。振动组件400使格栅板330振动，格栅板330在激振电机440的作用下震动，带动结核和海泥等沉积物一起震动，在震动过程中实现海底沉积物与矿石结核分离。

如图5所示，所述格栅板330设置有多个用于过滤海泥等沉积物且使矿石不通过的栅孔。所述栅孔的孔径小于矿石结核颗粒的粒径。具体结构中，所述格栅板330包括沿输送方向延伸设置的多个长杆331，长杆331之间间隔设置，长杆331之间的间隙为栅孔，在所述长杆331的下部设置有横杆332，所述横杆332沿左右方向设置，并连接多个所述长杆331，从而形成格栅板，所述激振电机固定设置在所述横杆332上。通过激振电机带动格栅板330振动，使海泥等沉积物通过栅孔又重新进入海底，减少了对海底沉积物的破坏；矿石结核颗粒仍能留在格栅板330上，随刮板的推动而运动。在振动过程中，两侧的支撑板110能防止结核由于激振电机作用弹跳过高掉入海底。

易于想到振动组件400还可以采用电机连接偏心轮或曲柄连杆的振动形式。

如图2所示，本集矿装置还包括有排料组件500，所述排料组件500位于所述支架100的后端。矿石结核在集矿车前进推力及刮杆320的作用下，输送到后端的排料组件500，排料组件500把矿石结核集中导向排入到采矿车的料斗中。

所述排料组件500的具体结构包括连接在两侧所述支撑板110上的排料侧板510，两侧分别固定在两侧所述排料侧板510上的导板520。排料侧板510与导板520形成内腔，对被刮杆320推向后端的矿石结核进行导流，使矿石结核由于自重顺着导板520滑落到另外的收集设备中。

综上所述：本实用新型提出的一种集矿装置，本集矿装置可以连接在采矿车上面，通过前置的铲矿组件200将海底表层的结核矿石和沉积物铲起，通过集矿机行走前进的推力把铲矿组件200上铲起的矿石和沉积物推动到输送组件300上，在输送组件300的作用下，通过振动组件400将矿石结核和其他海底沉积物进行振动分离，输送组件300同时将分离后的矿石输送到后端。该集矿装置能实现多金属结核的自动收集，工作效率高、能耗低，集矿时不产生羽状尾流，对海底环境的扰动小，利于保持海底环境，并能在收集过程中实现结核和沉积物的分离并输运至下一工序，减少了运输成本。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种集矿装置，用于采集海底矿石，其特征在于，所述集矿装置包括：

支架；

输送组件，所述输送组件设置在所述支架上，并用于把矿石从前端输送到后端；

铲矿组件，所述铲矿组件铰接在所述支架的前端，并用于铲起海底表层的矿石；

振动组件，所述振动组件设置在所述支架上并位于输送的矿石下方，所述振动组件用于振动输送中的矿石。

2.根据权利要求1所述的集矿装置，其特征在于，所述支架包括位于两侧的支撑板，两侧所述支撑板沿前后方向延伸设置；

所述输送组件包括：分别靠近两侧所述支撑板设置的链传动件；

多个刮杆，多个所述刮杆两端分别连接在两侧的所述链传动件上；

格栅板，所述格栅板位于输送矿石的所述刮杆的下方。

3.根据权利要求2所述的集矿装置，其特征在于，所述链传动件包括：

前端链轮，所述前端链轮转动设置在所述支撑板的前端；

后端链轮，所述后端链轮转动设置在所述支撑板的后端；

链条，所述链条套设在所前端链轮和所述后端链轮上；

所述刮杆固定连接在所述链条上。

4.根据权利要求3所述的集矿装置，其特征在于，所述链条包括多个链节，所述多个链节之间通过链轴连接，所述刮杆的两端分别固定在两侧的所述链轴上。

5.根据权利要求2所述的集矿装置，其特征在于，所述振动组件包括：

振动弹簧，所述振动弹簧连接在所述格栅板上；

激振电机，所述激振电机连接所述格栅板。

6.根据权利要求5所述的集矿装置，其特征在于，所述振动组件还包括：支撑杆，所述支撑杆连接在所述支架上，所述振动弹簧的一端连接所述格栅板且另一端连接所述支撑杆。

7.根据权利要求2所述的集矿装置，其特征在于，所述格栅板设置有多个用于通过海泥且不通过矿石的栅孔。

8.根据权利要求2所述的集矿装置，其特征在于，铲矿组件包括分别铰接在两侧所述支撑板上的铲矿侧板，两侧分别固定在两侧所述铲矿侧板上的铲板。

9.根据权利要求4所述的集矿装置，其特征在于，还包括有排料组件，所述排料组件位于所述支架的后端。

10.根据权利要求9所述的集矿装置，其特征在于，所述排料组件包括连接在两侧所述支撑板上的排料侧板，两侧分别固定在两侧所述排料侧板上的导板。

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