CN117027810B - 一种旋转射流式深海多金属结核集矿装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转射流式深海多金属结核集矿装置，包括壳体、滚筒、配流盘和多个滚齿，配流盘安装于壳体上，滚筒可旋转地安装于壳体的端部，滚筒的内侧设有多根喷管，所有喷管均连接配流盘，喷管上开设有多个喷管分流口，每个滚齿穿过滚筒后连接一个喷管分流口，滚齿内部设有连通喷管的滚齿流道，滚齿上设有若干滚齿射流口，滚齿射流口设于滚齿旋转方向的前侧。本发明通过滚齿的旋转以及滚齿射流口的水射流共同来拾取海底多金属结核，滚齿射流口的水射流能有效清除滚齿间可能存在的堵塞，并预防滚齿间堵塞的发生，并且水射流的方向与滚齿转动方向一样是朝上的，因此对海底稀软底质扰动较小。

Description

一种旋转射流式深海多金属结核集矿装置

技术领域

本发明涉及深海采矿技术领域，尤其涉及一种旋转射流式深海多金属结核集矿装置。

背景技术

深海多金属结核是最具有商业开发前景的一种海底资源，集矿装置是整个多金属结核采矿***的首端环节。目前多金属结核普遍采用水力式集矿装置来捕捉多金属结核，它是将水射流直接作用在海底稀软底质上来拾取结核并将其输送到一定高度，其结构简单可靠，地形适应性较强。

但是由于水射流朝下直接冲击海底稀软底质，对海底稀软底质破坏较强，形成较强的羽状流，污染海底环境；同时水射流以一定角度冲击底质形成上升流，导致能量利用率不高。

发明内容

本发明提供了一种旋转射流式深海多金属结核集矿装置，用以解决目前通过水力式集矿装置来捕捉多金属结核时，易形成较强的羽状流导致污染海底环境同时能量利用率不高的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种旋转射流式深海多金属结核集矿装置，包括：壳体、滚筒、配流盘和多个滚齿，所述配流盘安装于所述壳体上，所述滚筒可旋转地安装于所述壳体的端部，所述滚筒的内侧设有多根喷管，所有喷管均连接所述配流盘，所述喷管上开设有多个喷管分流口，每个滚齿穿过所述滚筒后连接一个喷管分流口，所述滚齿内部设有连通所述喷管的滚齿流道，所述滚齿上设有若干滚齿射流口，所述滚齿射流口设于所述滚齿旋转方向的前侧。

进一步地，每个滚齿射流口上均设有单向阀。

进一步地，还包括喷管连接环，所述喷管的一侧固定连接所述喷管连接环，所述喷管的另一侧固定连接所述滚筒。

进一步地，多根所述喷管沿所述喷管连接环周向均匀分布。

进一步地，所述配流盘包括配流流道和配流进口，所述配流流道连接所述配流进口，所述配流流道与所述喷管连接环紧密接触，所述喷管连接环绕配流盘中心转动。

进一步地，当所述喷管连接环绕配流盘中心转动时，多根所述喷管依次对接所述配流流道。

进一步地，每个所述滚齿上设有两个滚齿射流口。

进一步地，还包括输送喷嘴，所述输送喷嘴包括水泵和喷嘴，所述水泵固定安装于所述壳体上，所述喷嘴连接所述水泵，所述喷嘴穿过所述壳体后伸入所述壳体内部。

进一步地，所述输送喷嘴具体为两个。

本发明具有以下有益效果：本发明的旋转射流式深海多金属结核集矿装置，通过滚筒旋转带动喷管和滚齿转动，配流盘中的压力水经过喷管后由滚齿的滚齿射流***出，通过滚齿的旋转以及滚齿射流口的水射流共同来拾取海底多金属结核，在运输多金属结核时，水射流可以推动多金属结核上升，从而节约多金属结核运输的能源消耗，同时，滚齿射流口的水射流能有效清除滚齿间可能存在的堵塞，并预防滚齿间堵塞的发生，并且水射流的方向与滚齿转动方向一样是朝上的，因此对海底稀软底质扰动较小。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的旋转射流式深海多金属结核集矿装置的侧面结构示意图；

图2是图1的A处放大图；

图3是本发明优选实施例的旋转射流式深海多金属结核集矿装置的剖面结构示意图；

图4是本发明优选实施例的旋转射流式深海多金属结核集矿装置的配流盘的结构示意图。

图中各标号表示：

1、壳体；2、滚筒；3、配流盘；31、配流流道；32、配流进口；4、滚齿；41、滚齿流道；42、滚齿射流口；421、单向阀；5、喷管；51、喷管分流口；6、喷管连接环；7、输送喷嘴；71、水泵；72、喷嘴。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示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，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。

如图1至图4所示，本实施例的旋转射流式深海多金属结核集矿装置，包括：壳体1、滚筒2、配流盘3和多个滚齿4，配流盘3安装于壳体1上，滚筒2可旋转地安装于壳体1的端部，滚筒2的内侧设有多根喷管5，所有喷管5均连接配流盘3，喷管5上开设有多个喷管分流口51，每个滚齿4穿过滚筒2后连接一个喷管分流口51，滚齿4内部设有连通喷管5的滚齿流道41，滚齿4上设有若干滚齿射流口42，滚齿射流口42设于滚齿4旋转方向的前侧。

在本实施例的旋转射流式深海多金属结核集矿装置中，每个滚齿射流口42上均设有单向阀421，单向阀421用于避免海水经滚齿射流口42流入滚齿流道41中。

在本实施例的旋转射流式深海多金属结核集矿装置中，还包括喷管连接环6，喷管5的一侧固定连接喷管连接环6，喷管5的另一侧固定连接滚筒2，多根喷管5沿喷管连接环6周向均匀分布。

在本实施例的旋转射流式深海多金属结核集矿装置中，配流盘3包括配流流道31和配流进口32，配流流道31连接配流进口32，配流流道31与喷管连接环6紧密接触，喷管连接环6绕配流盘3中心转动，当喷管连接环6绕配流盘3中心转动时，多根喷管5依次对接配流流道31。

本实施例中喷管5的数量具体为六根，在其它实施例中可以根据实际需求，设置任意数量的喷管5，当喷管连接环6绕配流盘3中心转动时，某根喷管5的喷管流道开口恰好位于配流流道31时，配流流道31就与此根喷管5的喷管流道相通，压力水流就进入此喷管流道内，使得只有有效拾取多金属结核的滚齿4才喷射水流，水射流的方向朝上，对海底稀软底质扰动较小。

在本实施例的旋转射流式深海多金属结核集矿装置中，每个滚齿4上设有两个滚齿射流口42，在其它实施例中，也可以根据实际需求，设置其它数量的滚齿射流口42，两个滚齿射流口42相较于一个，具有更大的水射流。

在本实施例的旋转射流式深海多金属结核集矿装置中，还包括输送喷嘴7，输送喷嘴7包括水泵71和喷嘴72，水泵71固定安装于壳体1上，喷嘴72连接水泵71，喷嘴72穿过壳体1后伸入壳体1内部，输送喷嘴7具体为两个。

本实施例的工作原理：本实施例的旋转射流式深海多金属结核集矿装置安装于多金属结核采矿机器人前部，当采矿机器人作业时，首先开启输送喷嘴7的水泵71，高速水流从输送喷嘴7的喷嘴72射出，从而在壳体1内腔形成水流，然后开启滚筒2，滚筒2旋转，同时也带动滚齿4和喷管5旋转，滚齿4从海底稀软底质中划过，在滚齿4从稀软底质中划出时，拨动多金属结核并带动多金属结核向上运动，在开启滚筒2后，启动配流盘3进水供给，压力水流从配流盘3的配流进口32进入配流流道31，当喷管5旋转过程中，某根喷管5的喷管流道开口恰好位于配流流道31时，配流流道31就与此根喷管5的喷管流道相通，压力水流就进入此喷管流道内，当喷管流道有压力水流时，此压力水流就经喷管分流口51进入此根喷管5相连的滚齿4的滚齿流道41内，然后分别进入滚齿射流口42，压力水将单向阀421打开并经单向阀421射出，经滚齿4上单向阀421射出的压力水流，形成一股向上作用的水流，此水流作用在滚齿4拾取的多金属结核上，对多金属结核形成一股向上的托力，有利于多金属结核向上输送，经滚齿4上单向阀421射出的压力水流，也会作用于此滚齿4向上相邻的其它滚齿4上，能够清理其它滚齿4上所粘附的海底底质或者是滚齿间堵塞的结核，能够达到滚齿4自清理的目的，停止作业时，先停止滚筒2旋转，然后停止配流盘3的压力水供给，最后停止输送喷嘴7的压力水供给。

本实施例的旋转射流式深海多金属结核集矿装置，通过滚齿4的旋转以及滚齿4上滚齿射流口42的水射流共同来拾取海底多金属结核，然后通过输送喷嘴7提供的水力来进行多金属结核的输运，同时，滚齿4上滚齿射流口42的水射流能有效清除滚齿4间可能存在的堵塞，并预防滚齿间堵塞的发生，并且只有有效拾取多金属结核的滚齿,4才喷射水流，水射流的方向朝上，对海底稀软底质扰动较小。

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

Claims (9)

1.一种旋转射流式深海多金属结核集矿装置，其特征在于，包括：壳体（1）、滚筒（2）、配流盘（3）和多个滚齿（4），所述配流盘（3）安装于所述壳体（1）上，所述滚筒（2）可旋转地安装于所述壳体（1）的端部，所述滚筒（2）的内侧设有多根喷管（5），所有喷管（5）均连接所述配流盘（3），所述喷管（5）上开设有多个喷管分流口（51），每个滚齿（4）穿过所述滚筒（2）后连接一个喷管分流口（51），所述滚齿（4）内部设有连通所述喷管（5）的滚齿流道（41），所述滚齿（4）上设有若干滚齿射流口（42），所述滚齿射流口（42）设于所述滚齿（4）旋转方向的前侧，

通过滚齿（4）的旋转以及滚齿射流口（42）的水射流共同来拾取海底多金属结核，在运输多金属结核时，水射流可以推动多金属结核上升，从而节约多金属结核运输的能源消耗，并且水射流的方向与滚齿（4）转动方向一样是朝上的，因此对海底稀软底质扰动较小。

2.根据权利要求1所述的一种旋转射流式深海多金属结核集矿装置，其特征在于，每个滚齿射流口（42）上均设有单向阀（421）。

3.根据权利要求1所述的一种旋转射流式深海多金属结核集矿装置，其特征在于，还包括喷管连接环（6），所述喷管（5）的一侧固定连接所述喷管连接环（6），所述喷管（5）的另一侧固定连接所述滚筒（2）。

4.根据权利要求3所述的一种旋转射流式深海多金属结核集矿装置，其特征在于，多根所述喷管（5）沿所述喷管连接环（6）周向均匀分布。

5.根据权利要求3或4所述的一种旋转射流式深海多金属结核集矿装置，其特征在于，所述配流盘（3）包括配流流道（31）和配流进口（32），所述配流流道（31）连接所述配流进口（32），所述配流流道（31）与所述喷管连接环（6）紧密接触，所述喷管连接环（6）绕配流盘（3）中心转动。

6.根据权利要求5所述的一种旋转射流式深海多金属结核集矿装置，其特征在于，当所述喷管连接环（6）绕配流盘（3）中心转动时，多根所述喷管（5）依次对接所述配流流道（31）。

7.根据权利要求1所述的一种旋转射流式深海多金属结核集矿装置，其特征在于，每个所述滚齿（4）上设有两个滚齿射流口（42）。

8.根据权利要求1所述的一种旋转射流式深海多金属结核集矿装置，其特征在于，还包括输送喷嘴（7），所述输送喷嘴（7）包括水泵（71）和喷嘴（72），所述水泵（71）固定安装于所述壳体（1）上，所述喷嘴（72）连接所述水泵（71），所述喷嘴（72）穿过所述壳体（1）后伸入所述壳体（1）内部。

9.根据权利要求8所述的一种旋转射流式深海多金属结核集矿装置，其特征在于，所述输送喷嘴（7）具体为两个。