本实用新型专利技术公开了一种深海多金属结核矿石水池模拟集矿试验系统，包括模拟水槽、机架、储矿仓、机械齿式输送带、输送带驱动电机、支撑架、水泵、喷水管、高压水射流喷嘴、连接板和牵引装置，本实用新型专利技术采用高压水射流喷嘴形成高压流场及挡板作用提高了采集效率减少了扩散污染。通过行走轮的自适应性、限位滑杆及姿态控制架的协调作用下，集矿头装置可灵活自行调节作业高度并可维持水喷头在安全有效的作业位置。在牵引电机牵引下协同作业，满足了对海底多金属结核在海底复杂地表环境下的模拟采集试验及分析。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种深海多金属结核矿石水池模拟集矿试验系统。
技术介绍
深海底极为丰富的矿产资源被认为是人类21世纪最重要的接替资源。深海底锰结核矿产资源是海底三种主要固体矿产资源之一，也是最早被人类所发现的深海矿产资源，其赋存于水深达4000m~6000m的海底沉积物表层，以半埋状为主，埋藏深度在20cm以内，锰结核矿多为球状或椭球状颗粒，粒径一般为2cm~10cm。由于分布形式与赋存状态完全不同于其它两种海底固体矿产资源，锰结核的采集过程不需要进行切削破碎处理，通过特殊设计的集矿头装置将结核“抽吸”至集矿车内，如何自适应海底复杂地形变化，并高效采集直径仅数厘米的结核矿，涉及到合理高效的采集方法与装置设计。
技术实现思路
本技术所解决的技术问题在于设计针对海底特殊锰结核矿的高效采集装置，以解决上述
技术介绍
方法中的不足。一种深海多金属结核矿石水池模拟集矿试验系统，包括模拟水槽、机架、储矿仓、机械齿式输送带、输送带驱动电机、支撑架、水泵、喷水管、高压水射流喷嘴、连接板和牵引装置，所述的机架设置于两个行走履带之间，所述的储矿仓固定于机架上，所述的机械齿式输送带通过支撑架安装于机架上并位于整个采集装置前进方向的一端，且机械齿式输送带前端的输送方向为由下至上，所述的连接板一端连接于机械齿式输送带后端的最高处，另一端延伸至储矿仓内以使锰结核矿进入储矿仓中，输送带驱动电机设置于机械齿式输送带上并驱动机械齿式输送带运动，所述的喷水管一端为吸水头，另一端为高压水射流喷嘴，喷水管固定于机械齿式输送带上，高压水射流喷嘴设置于机械齿式输送带前端的最低处，牵引装置设置于模拟水槽上并连接和驱动机架运动，所述的模拟水槽内灌装有盐水，底部铺设有模拟海底沉积物，模拟海底沉积物上放置有模拟多金属结核矿石。所述的一种深海多金属结核矿石水池模拟集矿试验系统，所述的高压水射流喷嘴的数量至少为两个，所述的高压水射流喷嘴前后设置且机械齿式输送带设置于靠后的喷嘴处。所述的一种深海多金属结核矿石水池模拟集矿试验系统，还包括与机械齿式输送带平行的前挡板和后挡板，所述的前后挡板分别设置于前后高压水射流喷嘴处，并与机械齿式输送带形成水流通道。所述的一种深海多金属结核矿石水池模拟集矿试验系统，还包括自适应行走轮和限位滑杆，所述的自适应行走轮安装于高压水射流喷嘴上并于模拟海底沉积物上滚动，所述的限位滑杆的一端销连接于机架上，另一端销连接于连接板上，限位滑杆的两端互相嵌套滑动，连接板与机械齿式输送带之间为销连接，支撑架包括两根支撑臂，所述的两根支撑臂的一端通过销连接于机架上同一处，两根支撑臂的另一端分别销连接于机械齿式输送带的不同位置。所述的一种深海多金属结核矿石水池模拟集矿试验系统，所述的牵引装置包括行走牵引电机、牵引滚轮、牵引绳、牵引支架，所述的行走牵引电机固定于模拟水槽顶部的一端，牵引滚轮固定于另一端，牵引绳绕装于牵引电机的转轴和牵引滚轮之间，所述的牵引支架的数量为两个，两个牵引支架的上端分别固定着牵引绳的两端，下端分别设有两个沿模拟水槽上沿滚动的滚轮，机架连接至两个牵引支架上。本技术的技术原理：通过高压水射流喷嘴同时喷射的水流汇集于前后挡板的中心线位置，高压水射流将沉积物中的模拟多金属结核矿石吹起并通过喷射流场及机械齿式输送带将矿石输送至储矿仓，高压水射流喷嘴一侧的自适应行走轮在沉积物表面行走时自适应调节高压水射流喷嘴与沉积物表面距离并通过姿态控制架及限位滑杆调节控制机械齿式输送带及喷水管的作业姿态，前后挡板以防止矿石扩散。本技术采用高压水射流喷嘴形成高压流场及挡板作用提高了采集效率减少了扩散污染。通过行走轮的自适应性、限位滑杆及姿态控制架的协调作用下，集矿头装置可灵活自行调节作业高度并可维持水喷头在安全有效的作业位置。在牵引电机牵引下协同作业，满足了对海底多金属结核在海底复杂地表环境下的模拟采集试验及分析。附图说明图1为本技术主视图；图2为本技术部分局部视图；其中，101为模拟水槽、102为盐水、103为模拟海底沉积物、104为模拟多金属结核矿石、105为高压水射流喷嘴、106为自适应行走轮、107为挡板、108为机械齿式输送带、109为支撑架、110为限位滑杆、111为吸水头、112为滚轮、113为牵引绳、114为储矿仓、115为集矿驱动电机、116为喷水管、117为行走牵引电机。具体实施方式参见图，本实施例的模拟水槽装入适量模拟海底沉积物并将模拟多金属结核矿石放置于沉积物表层，高压水射流喷嘴及自适应行走轮安装于喷水管前端，机械齿式输送带装有前后挡板并连接姿态控制架，限位滑杆连接储矿仓与机械齿式输送带，牵引电机通过缆绳及滚轮以带动整个测试装置。本实施例中，两个水射流喷嘴一前一后安装于喷水管前端，两喷嘴口均对准由前后挡板所形成的矿石输送流场中心位置。同时根据具体的需要，可设置不同数量的水射流喷嘴，理论上来说，越多的水射流喷嘴可实现更佳的收集效果。本实施例中，两自适应行走轮支撑集矿作业端并通过姿态控制架自行调节控制水射流喷嘴与模拟沉积物表面的距离，限位滑杆以防止行走轮自适应集矿作业过程中过度沉陷及波动，驱动电机牵引钢丝绳通过滚轮带动测试装置左右运动，各运动互不影响可协同作业。该装置高压水射流喷嘴固定于喷水管一端并有自适应行走轮置于其下方，挡板安装于机械齿式输送带上下两侧，限位滑杆连接储矿仓与机械齿式输送带并通过姿态控制架进行调节，牵引电机通过钢丝绳及滚轮带动装置作业。参见图2，自适应行走轮与水射流喷嘴安装于喷水管前端，挡板置于由电机驱动的机械齿式输送带前后两侧，限位滑杆连接储矿仓与机械齿式输送带并通过支撑架调节限制作业位置，水泵提供集矿高压喷射水流。采集测试时，两水射流喷嘴通过喷射高压水流将沉积物表面的模拟矿石冲出，在挡板的作用下汇集于机械齿式输送带上随履带及喷射流场作用运送至储矿仓，自适应行走轮随集矿作业自行调节水射流喷嘴与模拟沉积物的间距并通过限位滑杆及姿态控制架以协同调整及限制安全作业高度，牵引电机带动整个集矿测试装置实现各机构的协同及连续集矿测试。以上显示和描述了本技术的基本原理和主要特征及本技术的优点，本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下，本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术范围内，本技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种深海多金属结核矿石水池模拟集矿试验系统，其特征在于，包括模拟水槽、机架、储矿仓、机械齿式输送带、输送带驱动电机、支撑架、水泵、喷水管、高压水射流喷嘴、连接板和牵引装置，所述的储矿仓固定于机架上，所述的机械齿式输送带通过支撑架安装于机架上并位于整个试验系统前进方向的一端，且机械齿式输送带前端的输送方向为由下至上，所述的连接板一端连接于机械齿式输送带后端的最高处，另一端延伸至储矿仓内以使锰结核矿进入储矿仓中，输送带驱动电机设置于机械齿式输送带上并驱动机械齿式输送带运动，所述的喷水管一端为吸水头，另一端为高压水射流喷嘴，喷水管固定于机械齿式输送带上，高压水射流喷嘴设置于机械齿式输送带前端的最低处，牵引装置设置于模拟水槽上并连接和驱动机架运动，所述的模拟水槽内灌装有盐水，底部铺设有模拟海底沉积物，模拟海底沉积物上放置有模拟多金属结核矿石。
【技术特征摘要】
1.一种深海多金属结核矿石水池模拟集矿试验系统，其特征在于，包括模拟水槽、机架、储矿仓、机械齿式输送带、输送带驱动电机、支撑架、水泵、喷水管、高压水射流喷嘴、连接板和牵引装置，所述的储矿仓固定于机架上，所述的机械齿式输送带通过支撑架安装于机架上并位于整个试验系统前进方向的一端，且机械齿式输送带前端的输送方向为由下至上，所述的连接板一端连接于机械齿式输送带后端的最高处，另一端延伸至储矿仓内以使锰结核矿进入储矿仓中，输送带驱动电机设置于机械齿式输送带上并驱动机械齿式输送带运动，所述的喷水管一端为吸水头，另一端为高压水射流喷嘴，喷水管固定于机械齿式输送带上，高压水射流喷嘴设置于机械齿式输送带前端的最低处，牵引装置设置于模拟水槽上并连接和驱动机架运动，所述的模拟水槽内灌装有盐水，底部铺设有模拟海底沉积物，模拟海底沉积物上放置有模拟多金属结核矿石。2.根据权利要求1所述的一种深海多金属结核矿石水池模拟集矿试验系统，其特征在于，所述的高压水射流喷嘴的数量至少为两个，所述的高压水射流喷嘴前后设置且机械齿式输送带设置于靠后的喷嘴处。3.根据权利要求2所述的一种深海多金属结核...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴瑜，陈李松，张健，庞李平，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43
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