[发明专利]一种水力式采集机构

说明书

技术领域

本发明涉及海底工程作业设备技术领域，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。

背景技术

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中国发明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。

发明内容

本发明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，本发明采用以下技术方案：

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，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，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。