一种水力式采集机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种水力式采集机构，包括海底采矿车、采集输送管道和分离装置，采集输送管道的前端设有吸入口，分离装置与采集输送管道的后端输出口相连，吸入口的前后两侧均设有扰动喷嘴，采集输送管道内设有用于喷出输送水流的输送喷嘴，采集输送管道通过地形自适应补偿装置上下浮动的安装于海底采矿车上，采集输送管道上还设有将其支承在海底沉积物表面的滑板，滑板位于吸入口下方并与吸入口在竖直方向上留有间距。本实用新型专利技术具有采集效率高、工作稳定可靠、环境扰动小、能够自适应海底地形环境和地质环境等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及海底工程作业设备
，具体涉及一种适用于海底多金属结合采集的水力式采集机构。
技术介绍
锰结核主要赋存于水深3000~6000m、承载能力和抗剪强度很低的海底沉积物表层，沉积物厚度达百米乃至数百米。据初步调查估计，总储量约3万亿吨，其中有工业开采价值的储量约700亿吨，而且每年还以约1000万吨的速率增长。深海锰结核开采是一个高新技术密集的领域，其开采系统是一个庞大复杂的系统工程，集矿和扬矿是开采系统的核心技术和关键组成部分。水力式采集机构以其结构简单、工作可靠、采集效率高、对沉积物扰动小等特点，被认为具有良好的工业应用前景而日益受到重视，国内科研院所已经着手研究这类采集机构，例如长沙矿冶研究院在1996年申请的专利号为96118206中国技术专利公开了一种大洋多金属结核水力式采集机构，它是利用输送通道内喷射的高速射流带动周围液体流动，使输送通道内形成大流量高速液体流，并在随动采集通道吸入口处形成负压，对锰结核进行抽吸采集。随动采集通道吸入口两端采用扰动喷嘴，使结核在随动采集通道吸入口区域内扬起，便于随动采集通道吸入口的吸入。在海底地形变化和沉积物剪切强度变化较大时，该机构不能很好的维持其随动采集通道吸入口高度，存在采集效率不高和吸入沉积物较多等不足；输送喷嘴口位于采集输送通道的上部，造成采集输送通道的下部形成低速区，造成体积较大的结核在采集吸入口堆积，形成堵塞或无法高效输送。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种采集效率高、工作稳定可靠、环境扰动小、能够自适应海底地形环境和地质环境的水力式采集机构。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案:—种水力式采集机构，包括海底采矿车、采集输送管道和分离装置，所述采集输送管道的前端设有吸入口，所述分离装置与所述采集输送管道的后端输出口相连，所述吸入口的前后两侧均设有扰动喷嘴，所述采集输送管道内设有用于喷出输送水流的输送喷嘴，所述采集输送管道通过地形自适应补偿装置上下浮动的安装于海底采矿车上，所述采集输送管道上还设有将其支承在海底沉积物表面的滑板，所述滑板位于所述吸入口下方并与吸入口在竖直方向上留有间距。上述的水力式采集机构，优选的，所述海底采矿车上安装有用于驱使采集输送管道升降运动的升降装置。上述的水力式采集机构，优选的，所述升降装置包括伸缩油缸、交叉杆升降机构和用于控制伸缩油缸工作的油缸控制阀组，所述采集输送管道通过交叉杆升降机构安装于海底采矿车上，所述伸缩油缸的伸缩杆与交叉杆升降机构相连；所述油缸控制阀组使伸缩油缸具有四个工作状态，第一个工作状态为使伸缩油缸的有杆腔和无杆腔连通，第二个工作状态为使伸缩油缸的有杆腔和无杆腔均断开，第三个工作状态为使伸缩油缸的有杆腔进油、无杆腔回油，第四个工作状态为使伸缩油缸的无杆腔进油、有杆腔回油。上述的水力式采集机构，优选的，所述油缸控制阀组包括电控通断阀和中位为U型的电控三位四通换向阀，所述电控三位四通换向阀的进油口和出油口分别连接压力油源和油箱相连，所述电控三位四通换向阀的一个工作油口与伸缩油缸的无杆腔相连，另一个工作油口通过电控通断阀与伸缩油缸的无杆腔相连；所述交叉杆升降机构包括两根中部相互铰接的升降杆，所述交叉杆升降机构一侧的两根升降杆的端部分别与海底采矿车和采集输送管道铰接，所述交叉杆升降机构另一侧的两根升降杆的端部分别与海底采矿车和采集输送管道滑动连接，所述伸缩油缸的伸缩杆与其中一根升降杆滑动连接的端部铰接。上述的水力式采集机构，优选的，所述伸缩油缸的伸缩杆上套设有一阻碍其缩入运动的伸缩弹簧，所述伸缩油缸、交叉杆升降机构、油缸控制阀组和伸缩弹簧组合形成所述地形自适应补偿装置。上述的水力式采集机构，优选的，所述采集输送管道的后端输出口依次通过柔性管道和固定输送管道与分离装置相连，所述固定输送管道固定安装于海底采矿车上；所述采集输送管道和固定输送管道为矩形管道，所述柔性管道为橡胶矩形管道，所述分离装置为排泥网仓。上述的水力式采集机构，优选的，所述输送喷嘴的喷出口紧贴采集输送管道下侧壁的内侧设置，且喷出口的喷出方向与采集输送管道的输送方向相同。所述采集输送管道由顶板、底板和两块侧板围合而成，所述底板靠近吸入口的一端设有螺旋板，所述螺旋板、底板和两块侧板围合形成所述输送喷嘴，所述螺旋板和两块侧板围合形成所述输送喷嘴的进水通道，所述侧板上开设有进水孔。上述的水力式采集机构，优选的，所述吸入口前后两侧的扰动喷嘴分别固定安装于横向管道上并通过横向管道供水，各侧的横向管道可调整旋转角度的安装于采集输送管道上，且两侧的横向管道与同一根供水管相连；所述扰动喷嘴为楔形喷嘴。上述的水力式采集机构，优选的，所述滑板设有两块，两块滑板分设于采集输送管道的吸入口的两侧，所述滑板呈船型。与现有技术相比，本技术的优点在于:本技术的水力式采集机构，在采集输送管道通过地形自适应补偿装置上下浮动的安装于海底采矿车上，在采集输送管道的吸入口下方设有滑板，滑板支承在海底沉积物表面，使吸入口位于海底沉积物表面上方的一定高度，可保证吸入口处在扰动喷嘴和输送喷嘴作用下形成高速的扰动流和输送流，提高采集效率；同时采集输送管道在海底采矿车上可随海底地形上下浮动，在海底采矿车随海底地形起伏而沉降振动时，使吸入口离海底沉积物表面始终保持在一定高度范围，因而水力式采集机构对海底地形和对海底底质的变化具有自适应性，能够保证采集的稳定可靠性，对环境扰动小。【附图说明】图1为本技术水力式采集机构的主视结构示意图。图2为本技术水力式采集机构的局部俯视结构示意图。图3为本技术中采集输送管道的局部剖视结构示意图。图4为本技术中采集输送管道在输送喷嘴处的截面结构示意图。图5为本技术中油缸控制阀组的液压原理图。图例说明:1、海底采矿车；2、采集输送管道；20、吸入口 ；21、顶板；22、侧板；23、底板；24、螺旋板；3、分离装置；4、扰动喷嘴；5、输送喷嘴；6、滑板；7、升降装置；71、伸缩油缸；72、交叉杆升降机构；73、电控通断阀；74、电控三位四通换向阀；75、压力油源；76、油箱；8、伸缩弹簧；9、柔性管道；10、固定输送管道；11、横向管道；12、供水管。【具体实施方式】以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。如图1和图2所示，本技术的水力式采集机构，包括海底采矿车1、采集输送管道2和分离装置3，采集输送管道2的前端设有吸入口 20，吸入口 20呈喇叭口型，利于矿物的采集。分离装置3与采集输送管道2的后端输出口相连，吸入口 20的前后两侧均设有扰动喷嘴4，采集输送管道2内设有用于喷出输送水流的输送喷嘴5，采集输送管道2通过地形自适应补偿装置安装于海底采矿车I上，可相对于海底采矿车I上下浮动，采集输送管道2上还设有将其支承在海底沉积物表面的滑板6，滑板6位于吸入口 20下方并与吸入口 20在竖直方向上留有间距，本实施例中该间距为150mm。滑板6支承在海底沉积物表面，使吸入口 20位于海底沉积物表面上方的一定高度，可保证吸入口 20处在扰动喷嘴4和输送喷嘴5作用下形成高速的扰动流和输送流，提高采集效率；同时采集输送管道2在海底采矿车I上可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水力式采集机构，包括海底采矿车（1）、采集输送管道（2）和分离装置（3），所述采集输送管道（2）的前端设有吸入口（20），所述分离装置（3）与所述采集输送管道（2）的后端输出口相连，所述吸入口（20）的前后两侧均设有扰动喷嘴（4），所述采集输送管道（2）内设有用于喷出输送水流的输送喷嘴（5），其特征在于：所述采集输送管道（2）通过地形自适应补偿装置上下浮动的安装于海底采矿车（1）上，所述采集输送管道（2）上还设有将其支承在海底沉积物表面的滑板（6），所述滑板（6）位于所述吸入口（20）下方并与吸入口（20）在竖直方向上留有间距。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴冬华，
申请(专利权)人：长沙矿冶研究院有限责任公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43