CN214062951U - 一种海底结壳矿体破碎装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海底结壳矿体破碎装备，包括切割装置、液压冲击装置、行走装置及海底中继器；行走装置能在海底进行行走，切割装置和液压冲击装置分别安装在行走装置的前端和后端；切割装置和液压冲击装置分别用于对矿体切割分区和冲击破碎，所述的行走装置通过供电和通讯缆与海底中继器连接，海底中继器设有供缆绞车，供电和通讯缆绕在供缆绞车上。本实用新型结构简单可靠，本实用新型在行走装置的前后端分别多个切割装置、液压冲击装置，有机的将切割分区和冲击破碎相结合，可以高效可靠的实现海底硬质矿体的破碎，为后续的高效高可靠集矿做准备。

Description

一种海底结壳矿体破碎装备

技术领域

本实用新型属于海底采矿设备技术领域，尤其是涉及一种海底结壳矿体破碎装备。

背景技术

地球表面将近71％的面积被海洋覆盖，总面积大约为3.62亿km²，其中除了丰富的生物资源外，海底里还储藏着极为丰富的矿产资源。至今已发现海底蕴藏的多金属结核矿、磷矿、贵金属和稀有元素砂矿、硫化矿等矿产资源达6000亿吨。若把太平洋底蕴藏的一百六十多亿吨多金属结核矿开采出来，其镍可供全世界使用两万年；钴使用34万年；锰使用18万年；铜使用1000年。随着《深海海底区域资源勘探开发法》的出台，深海矿区开采已成为社会关注的焦点。世界各个国家都开始将视野面向海洋这个聚宝盆，争相投入人力、物力将海底矿产资源作为未来的储备资源，把海洋矿产资源的开采技术作为未来的战略目标。

深海采矿主要工作就要将深海矿产资源从海底采集，并运输到采矿平台。在这过程中，需要保证其高效率以及高可靠、高经济性。深海采矿系统主要方案有：连续绳斗式开采系统、自动穿梭式采矿车和集矿机-管道输送深海采矿系统等三种。目前通常的深海海底采矿系统方案主要是深海复合式水力提升采矿系统（属于第三种类型），主要包括深海集矿机、扬矿输送系统、采矿船和动力系统等。其工作流程为由深海集矿机收集深海矿产资源（多金属结核），然后由扬矿系统通过软管和硬管输送到采矿船。对于深海集矿车而言通常只能获取海底表面裸露的金属结核矿产资源，例如锰结核或多金属结核，直径通常从不足1毫米到几十厘米。这些矿产资源可以通过集矿车很好的收集，这也是最为简便的。然而，对于海底富藏的结壳和硫化矿等采矿时首先需要对矿体进行破碎，然后再进行集矿。例如海底富钴结壳产于水深1~3.5千米，质轻性脆，表面呈花蕾似的皮壳状，厚度一般为几毫米至十几厘米。这些重要的富钴结壳和硫化矿等通常会呈现为板结状分布，而且会与普通的基体岩石粘接在一体，集矿车是无法进行收集的。因此，为了高效的“剥离”出普通岩石基体上的结壳和硫化物等硬质矿产资源，需要创新的设计矿体破碎装备，以获得高效高可靠的采矿过程。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单可靠，能够将切割分区和冲击破碎相结合，可以高效可靠的实现海底硬质矿体的破碎的切割与冲击破岩功能组合的海底结壳矿体破碎装备。

本实用新型采用的技术方案是：一种海底结壳矿体破碎装备，包括切割装置、液压冲击装置、行走装置及海底中继器；行走装置能在海底进行行走，切割装置和液压冲击装置分别安装在行走装置的前端和后端；

所述的切割装置包括多个支撑臂Ⅰ、液压马达Ⅰ、切割刀盘、液压缸Ⅰ和传动轴；所述的支撑臂Ⅰ的一端与行走装置铰接，另一端固定安装有液压马达Ⅰ，支撑臂Ⅰ的中部通过连接梁Ⅰ连接，多个支撑臂Ⅰ平行设置；液压马达I连接传动轴，传动轴上固定安装有若干切割刀盘；连接梁Ⅰ与液压缸I的一端铰接，液压缸I的另一端与行走装置铰接；

所述的液压冲击装置包括多个支撑臂Ⅱ、液压缸Ⅱ及液压冲击器；所述的支撑臂Ⅱ的一端与行走装置铰接；多个支撑臂Ⅱ平行设置，支撑臂Ⅱ的中部通过若干连接梁Ⅱ固定连接；若干连接梁Ⅱ中的一个与液压缸Ⅲ的一端铰接，液压缸Ⅲ的另一端与行走装置铰接；连接梁Ⅲ通过轴承安装在支撑臂Ⅱ的另一端，连接梁Ⅲ能够转动，连接梁Ⅲ平行于传动轴设置；若干连接梁Ⅱ中的一个与液压缸Ⅱ的一端铰接，液压缸Ⅱ的另一端与连接梁Ⅲ铰接；若干液压冲击器固定安装在连接梁Ⅲ上，液压冲击器垂直于连接梁Ⅲ设置，液压冲击器位于最外侧的两切割刀盘所在的平面之间；

所述的行走装置通过供电和通讯缆与海底中继器连接，海底中继器设有供缆绞车，供电和通讯缆绕在供缆绞车上。

上述的海底结壳矿体破碎装备中，行走装置包括支撑与控制平台、车架底盘及履带，支撑与控制平台可枢转的安装在车架底盘上，车架底盘两侧分别设有主动轮和从动轮，同侧的主动轮和从动轮上包绕有履带，主动轮连接液压马达Ⅱ，液压马达Ⅱ安装在车架底盘上；支撑臂Ⅰ、支撑臂Ⅱ、液压缸Ⅰ、液压缸Ⅲ铰接在支撑与控制平台上。

上述的海底结壳矿体破碎装备中，所述的支撑与控制平台包括支撑机架、液压泵站和液压回路控制系统，所述的支撑机架可枢转的安装在车架底盘上，液压泵站和液压回路控制系统均安装在支撑机架上；所述的液压泵站通过液压回路控制系统连接液压马达Ⅰ、液压马达Ⅱ、液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ、液压缸Ⅲ及液压冲击器；液压泵站和液压回路控制系统均与供电与通讯缆连接。

上述的海底结壳矿体破碎装备中，包括两个支撑臂Ⅰ，所述的传动轴上固定安装有两个切割刀盘；所述的液压冲击器的冲击钎杆的末端为刀刃状或锥尖状。

上述的海底结壳矿体破碎装备中，包括两个支撑臂Ⅱ，相邻的两切割刀盘所在的平面之间均设有一个液压冲击器。

上述的海底结壳矿体破碎装备中，所述的行走装置上设有声呐发射器，所述的海底中继器上设有声呐接收器和控制系统，声呐接收器与控制系统连接。

上述的海底结壳矿体破碎装备中，行走装置与海底中继器连接的供电和通讯缆上设有多个浮球。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型结构简单可靠，其在行走装置的前后两端分别设置切割装置、液压冲击装置，切割装置用于对矿体切割分区，液压冲击装置用于矿体的冲击破碎，有机的将切割分区和冲击破碎相结合，可以高效可靠的实现海底硬质矿体的破碎，为后续的高效高可靠集矿做准备。本实用新型通过液压缸Ⅱ调节液压冲击器与地面的角度，更适合海底复杂地貌，增加了适应性。

本实用新型将海面支持系统的电力和信号通过脐带缆传输到固定在海底的海底中继器，然后由海底中继器为切割刀盘和液压冲击器等工作提供电力，这样避免了海底矿体破碎装备在工作过程中行走而拖动质量巨大的脐带缆，从而有效的提升了系统的效能和可靠性。本实用新型通过在供电与通讯缆上设置多个浮球，可以有效的避免供电与通讯缆盘绕在海底岩石上等出现故障，大大提高了运行可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的行走装置的立体图。

图3为本实用新型的行走装置的俯视图。

图4为本实用新型的行走装置处于行走状态时的结构示意图。

图中：1—液压马达Ⅰ；2—切割刀盘；3—支撑臂Ⅰ；4—连接梁Ⅰ；5—铰接座；6—支撑与控制平台；7—供电与通讯缆；8—支撑臂Ⅱ；9—连接梁Ⅱ；10—液压缸体Ⅱ；11—活塞杆Ⅱ；12—连接梁Ⅲ；13—液压冲击器；14—连接梁Ⅱ；15—液压缸体Ⅲ；16—冲击钎杆；17—履带；18—液压马达Ⅱ；19—传动轴；20—活塞杆Ⅰ；21—液压缸体Ⅰ；22—活塞杆Ⅲ；23—声呐发射器；24—浮球；25—供缆绞车；26—海底中继器；27—声呐接收器；28—脐带缆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1-图3所示，本实用新型包括切割装置、液压冲击装置、行走装置及海底中继器；所述的行走装置包括支撑与控制平台6、车架底盘及履带17，支撑与控制平台6可枢转的安装在车架底盘上，车架底盘两侧分别设有主动轮和从动轮，同侧的主动轮和从动轮上包绕有履带，主动轮连接液压马达Ⅱ18，液压马达Ⅱ18安装在车架底盘上。液压马达Ⅱ18带动主动轮转动，进而驱动履带转动，使行走装置在海底进行行走。支撑与控制平台6可以在车架底盘上部进行圆周旋转运动。所述的支撑与控制平台6包括支撑机架、液压泵站和液压回路控制系统，所述的液压泵站通过液压回路控制系统连接液压马达Ⅰ1、液压马达Ⅱ18、液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ、液压缸Ⅲ及液压冲击器13。所述的支撑机架与车架底盘可旋转运动连接，液压泵站和液压回路控制系统均安装在支撑机架上。

所述的支撑与控制平台6与海底中继器26通过供电与通讯缆7连接，实现电力传输和信息互通。液压泵站和液压回路控制系统均与供电与通讯缆7连接。供电与通讯缆7上设有两个浮球24，可以有效的避免供电与通讯缆7落入复杂海底地面而造成与岩石的盘绕扯断，大大提高了运行可靠性。海底中继器26通过脐带缆28与海面支持系统连接，海面支持装系统可以是采矿船等。所述的脐带缆28不仅可以将海面支持系统的电力传输给海底中继器26，而且也能实现海底中继器26与海面支持系统的信息互通。海底中继器26上设有供缆绞车25，供缆绞车25连接有电机，供电与通讯缆7盘绕在供缆绞车25上，通过电机驱动供缆绞车25进行放缆，且放缆的速度与履带车行走速度匹配，避免供电与通讯缆7的拉力过大而断裂。所述的支撑与控制平台6还安装有声呐发射器23，海底中继器26上设有声呐接收器27，声呐接收器27连接海底中继器26的控制系统，声呐发射器23发出声音，并传输到声呐接收器27，由海底中继器26的控制系统进行解算，获知行走装置所处的位置，用于实现行走装置的行走轨迹规划。根据已存入的海底地貌图，将路径规划信息通过供电与通讯缆7传输给支撑与控制平台6，实现行走装置的运动控制。

切割装置和液压冲击装置分别安装在行走装置的前端和后端。所述的切割装置包括液压马达Ⅰ1、两个支撑臂Ⅰ3、切割刀盘2、液压缸Ⅰ和传动轴19；所述的支撑臂Ⅰ3的一端与支撑与控制平台6铰接，另一端固定安装有液压马达Ⅰ1。两个支撑臂Ⅰ3平行设置，两个支撑臂Ⅰ3的中部通过连接梁Ⅰ4连接。液压马达Ⅰ1连接有传动轴19，传动轴19上固定安装有两个切割刀盘2，切割刀盘2位于两个支撑臂Ⅰ3之间。连接梁Ⅰ4与液压缸I的液压缸体I21的端部铰接，液压缸I的活塞杆I20的端部与支撑与控制平台6铰接。通过驱动液压缸Ⅰ的活塞杆Ⅰ20的伸缩即可实现切割刀盘2距离地面的高度，以及矿体切割的进给量的控制。

所述的液压冲击装置包括两个支撑臂Ⅱ8、液压缸Ⅱ10及液压冲击器13；所述的支撑臂Ⅱ8的一端与行走装置的支撑与控制平台6铰接。两个支撑臂Ⅱ8平行设置，支撑臂Ⅱ的中部通过两个连接梁Ⅱ9、14固定连接。连接梁Ⅱ14与液压缸Ⅲ的活塞杆Ⅲ22的端部铰接，液压缸Ⅲ的液压缸体Ⅲ15的端部与行走装置的支撑与控制平台6铰接。连接梁Ⅲ12通过轴承安装在支撑臂Ⅱ8的另一端，连接梁Ⅲ12能够转动，连接梁Ⅲ12平行于传动轴设置。连接梁Ⅱ9与液压缸Ⅱ的液压缸体Ⅱ10的端部铰接，液压缸Ⅱ的活塞杆Ⅱ11的端部与连接梁Ⅲ12铰接。三个液压冲击器13固定安装在连接梁Ⅲ12上，相邻的两切割刀盘2所在的平面之间均设有一个液压冲击器13。液压冲击器13垂直于连接梁Ⅲ12设置。通过控制活塞杆Ⅲ22的伸缩长度即可实现13液压冲击器离地高度，然后通过控制活塞杆Ⅱ11的伸缩长度可以调节液压冲击器13的冲击钎杆16与地面的夹角，也即改变了冲击钎杆16对矿体的冲击角度，通常而言冲击钎杆16垂直作用于岩石矿体时效果更佳。所述的冲击钎杆16的末端为刀刃状，也可以为锥尖状。

如图4所示，当本实用新型停止切割和冲击矿体，且处于行走状态时，通过控制液压缸I的活塞杆I 20和液压缸Ⅲ的活塞杆Ⅲ22的伸缩长度，实现切割盘2和冲击钎杆16的抬起，距离地面高度增加，便于本实用新型的行走装置在行走过程中与其他复杂海底物体干涉。

Claims (7)

1.一种海底结壳矿体破碎装备，其特征是：包括切割装置、液压冲击装置、行走装置及海底中继器；行走装置能在海底进行行走，切割装置和液压冲击装置分别安装在行走装置的前端和后端；

所述的切割装置包括多个支撑臂Ⅰ、液压马达Ⅰ、切割刀盘、液压缸Ⅰ和传动轴；所述的支撑臂Ⅰ的一端与行走装置铰接，另一端固定安装有液压马达Ⅰ，各支撑臂Ⅰ的中部通过连接梁Ⅰ连接，多个支撑臂Ⅰ平行设置；液压马达Ⅰ连接传动轴，传动轴上固定安装有若干切割刀盘；连接梁Ⅰ与液压缸I的一端铰接，液压缸I的另一端与行走装置铰接；

所述的液压冲击装置包括多个支撑臂Ⅱ、液压缸Ⅱ及液压冲击器；所述的支撑臂Ⅱ的一端与行走装置铰接；多个支撑臂Ⅱ平行设置，各支撑臂Ⅱ的中部通过若干连接梁Ⅱ固定连接；若干连接梁Ⅱ中的一个与液压缸Ⅲ的一端铰接，液压缸Ⅲ的另一端与行走装置铰接；连接梁Ⅲ通过轴承安装在支撑臂Ⅱ的另一端，连接梁Ⅲ能够转动，连接梁Ⅲ平行于传动轴设置；若干连接梁Ⅱ中的一个与液压缸Ⅱ的一端铰接，液压缸Ⅱ的另一端与连接梁Ⅲ铰接；若干液压冲击器固定安装在连接梁Ⅲ上，液压冲击器垂直于连接梁Ⅲ设置，液压冲击器位于最外侧的两切割刀盘所在的平面之间；

所述的行走装置通过供电和通讯缆与海底中继器连接，海底中继器设有供缆绞车，供电和通讯缆绕在供缆绞车上。

2.根据权利要求1所述的海底结壳矿体破碎装备，其特征是：行走装置包括支撑与控制平台、车架底盘及履带，支撑与控制平台可枢转的安装在车架底盘上，车架底盘两侧分别设有主动轮和从动轮，同侧的主动轮和从动轮上包绕有履带，主动轮连接液压马达Ⅱ，液压马达Ⅱ安装在车架底盘上；支撑臂Ⅰ、支撑臂Ⅱ、液压缸Ⅰ、液压缸Ⅲ铰接在支撑与控制平台上。

3.根据权利要求2所述的海底结壳矿体破碎装备，其特征是：所述的支撑与控制平台包括支撑机架、液压泵站和液压回路控制系统，所述的支撑机架可枢转的安装在车架底盘上，液压泵站和液压回路控制系统均安装在支撑机架上；所述的液压泵站通过液压回路控制系统连接液压马达Ⅰ、液压马达Ⅱ、液压缸Ⅰ、液压缸Ⅱ、液压缸Ⅲ及液压冲击器；液压泵站和液压回路控制系统均与供电与通讯缆连接。

4.根据权利要求1所述的海底结壳矿体破碎装备，其特征是：包括两个支撑臂Ⅰ，所述的传动轴上固定安装有两个切割刀盘；所述的液压冲击器的冲击钎杆的末端为刀刃状或锥尖状。

5.根据权利要求4所述的海底结壳矿体破碎装备，其特征是：包括两个支撑臂Ⅱ，相邻的两切割刀盘所在的平面之间均设有一个液压冲击器。

6.根据权利要求1所述的海底结壳矿体破碎装备，其特征是：所述的行走装置上设有声呐发射器，所述的海底中继器上设有声呐接收器和控制系统，声呐接收器与控制系统连接。

7.根据权利要求1所述的海底结壳矿体破碎装备，其特征是：行走装置与海底中继器连接的供电和通讯缆上设有多个浮球。

Images