專利名稱：一種深海鈷結(jié)殼破碎方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巖石破碎方法及裝置，特別是涉及深海鈷結(jié)殼的破碎方法及裝置。
背景技術(shù)：
深海鈷結(jié)殼是一種重要的深海礦物資源。隨著陸地資源的日益枯竭，開發(fā)深海資 源已成為一種國際趨勢。深海鈷結(jié)殼的的開采是一項(xiàng)龐大和復(fù)雜的工作，涉及到鈷結(jié) 殼的破碎、集礦、揚(yáng)礦等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其中破碎技術(shù)是其中的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)，它的 主要任務(wù)是把鈷結(jié)殼從基巖上剝離下來并破碎成一定尺寸范圍的顆粒。
現(xiàn)有的鈷結(jié)殼破碎方法大多采用機(jī)械破碎方法，通過刀具和截齒對鈷結(jié)殼進(jìn)行破 碎。研究表明純機(jī)械破碎方法在破碎過程中破碎頭會受到強(qiáng)烈的沖擊載荷，最大切 削力為平均切削力的3 5倍，并且沖擊載荷的幅值會隨著地形、基巖類型和鈷結(jié)殼的 厚度而波動。過大的沖擊載荷影響鈷結(jié)殼集礦機(jī)的安全行走，限制了集礦機(jī)的行走速 度。

發(fā)明內(nèi)容
為了減小鈷結(jié)殼破碎過程中破碎頭受到的沖擊載荷，提高集礦機(jī)的行走速度，本 發(fā)明提出了一種基于機(jī)械齒和水射流聯(lián)合破碎的深海鈷結(jié)殼破碎方法及裝置。 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是-
一種深海鈷結(jié)殼破碎方法，其特征在于，采用機(jī)械齒和水射流聯(lián)合破碎深海鈷結(jié) 殼，在機(jī)械齒施加機(jī)械力破碎深海鈷結(jié)殼的同時(shí)，噴射高壓水流沖擊深海鈷結(jié)殼的受 力區(qū)域以輔助破碎深海鈷結(jié)殼。
所述的噴射高壓水流過程為間歇式，包括以下2個(gè)交替循環(huán)的階段1)當(dāng)機(jī)械齒 施力破碎鈷結(jié)殼前，高壓泵抽水并通過蓄能器蓄水；2)當(dāng)機(jī)械齒施力破碎深海鈷結(jié)殼 時(shí)，控制器打開二位二通電磁閥，將蓄能器中的高壓水釋放并噴射深海鈷結(jié)殼。一種深海鈷結(jié)殼破碎裝置，其特征在于，包括共同作用于深海鈷結(jié)殼的機(jī)械破碎 裝置和噴水裝置；所述的噴水裝置包括水箱、高壓泵、第一閥門、蓄能器、第二閥門、 控制器和噴嘴；所述的水箱、高壓泵和單向閥依次串接后再與所述的蓄能器連接；所 述的蓄能器通過第二閥門與噴嘴連接，所述的第二閥門與所述的控制器連接。
所述的第一閥門為單向閥。
所述的第二閥門為二位二通電磁閥。
所述的機(jī)械破碎裝置具有滾筒和機(jī)械齒結(jié)構(gòu)，所述的機(jī)械齒分布在滾筒的外表面上。
所述的噴嘴位于所述的機(jī)械齒的正前方。 所述的噴嘴的軸心線與所述的滾筒的軸心線正交。 本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明巧妙的將水射流引入了機(jī)械破碎鈷結(jié)殼的過程中，從而可以明顯降低破碎過 程中破碎頭承受的沖擊載荷，提高集礦機(jī)的行走速度。本發(fā)明的原理是鈷結(jié)殼在機(jī) 械齒的切削作用下產(chǎn)生初始裂紋，高壓水射流進(jìn)入裂紋后產(chǎn)生水楔作用加速裂紋的擴(kuò) 展，進(jìn)而加速鈷結(jié)殼的破碎和剝離。由于高壓射流的水楔作用，減小了破碎鈷結(jié)殼所 需的機(jī)械切削力，有效降低了鈷結(jié)殼破碎過程的破碎頭受到的沖擊載荷，有助于提高 鈷結(jié)殼集礦機(jī)的行走速度。另外，引入了控制器來自動控制二位二通電磁閥的開通和 關(guān)閉，比手動控制二位二通電磁閥具有更高的準(zhǔn)確度和效率，即二位二通電磁閥的通 斷頻率可以更高，從而有助于提高鈷結(jié)殼集礦機(jī)的行走速度和工作效率。


圖l:鈷結(jié)殼機(jī)械齒和水射流聯(lián)合破碎裝置示意圖； 圖2:鈷結(jié)殼機(jī)械齒和水射流聯(lián)合破碎實(shí)驗(yàn)平臺。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 實(shí)施例l:
圖l是鈷結(jié)殼機(jī)械齒和水射流聯(lián)合破碎裝置示意圖，包括水箱l、高壓泵2、單向閥3 (即發(fā)明內(nèi)容部分的第一閥門)、蓄能器4、控制器5、 二位二通電磁閥6 (即發(fā)明 內(nèi)容部分的第二閥門)、滾筒7、機(jī)械齒8和噴嘴9。高壓泵2的入口與水箱1相連， 單向閥3的入口與高壓泵2的出口相連，單向閥3的出口與二位二通電磁閥6的入口 相連，蓄能器4連接在單向閥3和二位二通電磁閥6之間，二位二通電磁閥6的出口 與噴嘴9連接。機(jī)械齒8安裝在滾筒7的外表面。噴嘴9位于機(jī)械齒8的正前方，噴 嘴9的軸心線與滾筒7的軸心線正交。
在破碎鈷結(jié)殼前，高壓泵2從水箱1中吸水，高壓泵2產(chǎn)生的高壓水經(jīng)過單向閥3 進(jìn)入蓄能器4。當(dāng)需要破碎鈷結(jié)殼時(shí)，在旋轉(zhuǎn)滾筒7驅(qū)動機(jī)械齒8切削鈷結(jié)殼的同時(shí)， 控制器5打開二位二通電磁閥6，蓄能器4中的髙壓水經(jīng)過噴嘴9輔助機(jī)械齒8破碎鈷 結(jié)殼。
鈷結(jié)殼機(jī)械齒和水射流聯(lián)合破碎的實(shí)驗(yàn)平臺如圖2所示包括水箱l、高壓泵2、 單向閥3、蓄能器4、控制器5、 二位二通電磁閥6、滾筒7、機(jī)械齒8、噴嘴9、運(yùn)動 平臺lO和鈷結(jié)殼ll。
高壓泵2的入口與水箱1相連，單向閥3的入口與高壓泵2的出口相連，單向閥3 的出口與二位二通電磁閥6的入口相連，蓄能器4連接在單向閥3和二位二通電磁閥6 之間，二位二通電磁閥6的出口與噴嘴9連接。機(jī)械齒8安裝在滾筒7的外表面。噴 嘴9位于機(jī)械齒8的正前方，噴嘴9的軸心線與滾筒7的軸心線正交。鈷結(jié)殼ll固定 在可以水平運(yùn)動的運(yùn)動平臺10上。
在破碎鈷結(jié)殼前，高壓泵2從水箱1中吸水，高壓泵2產(chǎn)生的高壓水經(jīng)過單向閥3 進(jìn)入蓄能器4。當(dāng)需要破碎鈷結(jié)殼時(shí)，運(yùn)動平臺10以一定的速度從右邊往左邊運(yùn)動， 在旋轉(zhuǎn)滾筒7驅(qū)動機(jī)械齒8切削鈷結(jié)殼的同時(shí)，控制器5打開二位二通電磁閥6，蓄能 器4中的高壓水經(jīng)過噴嘴9輔助機(jī)械齒8破碎鈷結(jié)殼。
鈷結(jié)殼在機(jī)械齒的切削作用下產(chǎn)生初始裂紋，高壓水射流進(jìn)入裂紋后產(chǎn)生水楔作用 加速裂紋的擴(kuò)展，進(jìn)而加速鈷結(jié)殼的破碎和剝離。由于高壓射流的水楔作用，有效減 小了鈷結(jié)殼破碎過程破碎頭受到的沖擊載荷，有效降低了鈷結(jié)殼破碎過程的破碎頭受 到的沖擊載荷，有助于提高鈷結(jié)殼集礦機(jī)的行走速度。
權(quán)利要求
1. 一種深海鈷結(jié)殼破碎方法，其特征在于，采用機(jī)械齒和水射流聯(lián)合破碎深海鈷結(jié)殼，在機(jī)械齒施加機(jī)械力破碎深海鈷結(jié)殼的同時(shí)，噴射高壓水流沖擊深海鈷結(jié)殼的受力區(qū)域以輔助破碎深海鈷結(jié)殼。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的深海鈷結(jié)殼破碎方法，其特征在于，所述的噴射高壓水流過程為間歇式，包括以下2個(gè)交替循環(huán)的階段1)當(dāng)機(jī)械齒施力破碎鈷結(jié)殼前，高 壓泵抽水并通過蓄能器蓄水；2)當(dāng)機(jī)械齒施力破碎深海鈷結(jié)殼時(shí)，控制器打開二 位二通電磁閥，將蓄能器中的高壓水釋放并噴射深海鈷結(jié)殼。
3. —種深海鈷結(jié)殼破碎裝置，其特征在于，包括共同作用于深海鈷結(jié)殼的機(jī)械破碎裝 置和噴水裝置；所述的噴水裝置包括水箱、高壓泵、第一閥門、蓄能器、第二閥門、 控制器和噴嘴；所述的水箱、高壓泵和單向閥依次串接后再與所述的蓄能器連接； 所述的蓄能器通過第二閥門與噴嘴連接，所述的第二閥門與所述的控制器連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種深海鈷結(jié)殼破碎裝置，其特征在于，所述的第一閥門為 單向閥。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種深海鈷結(jié)殼破碎裝置，其特征在于，所述的第二閥門為二位二通電磁閥。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3 5任一項(xiàng)所述的一種深海鈷結(jié)殼破碎裝置，其特征在于，所述的機(jī) 械破碎裝置具有滾筒和機(jī)械齒結(jié)構(gòu)，所述的機(jī)械齒分布在滾筒的外表面上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種深海鈷結(jié)殼破碎裝置，其特征在于，所述的噴嘴位于所 述的機(jī)械齒的正前方。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種深海鈷結(jié)殼破碎裝置，其特征在于，所述的噴嘴的軸心 線與所述的滾筒的軸心線正交。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種深海鈷結(jié)殼破碎方法及裝置，該方法采用機(jī)械齒和水射流聯(lián)合破碎深海鈷結(jié)殼，在機(jī)械齒施加機(jī)械力破碎深海鈷結(jié)殼的同時(shí)，噴射高壓水流沖擊深海鈷結(jié)殼的受力區(qū)域以輔助破碎深海鈷結(jié)殼。該裝置包括用于共同作用于深海鈷結(jié)殼的機(jī)械破碎裝置和噴水裝置；所述的噴水裝置包括水箱、高壓泵、第一閥門、蓄能器、第二閥門、控制器和噴嘴；所述的水箱、高壓泵和單向閥依次串接后再與所述的蓄能器連接；所述的蓄能器還通過第二閥門與噴嘴連接。本發(fā)明能減小鈷結(jié)殼破碎過程中的破碎頭受到的沖擊載荷，提高集礦機(jī)的行走速度。
文檔編號B02C19/06GK101439312SQ20081010758
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者劉少軍, 黃中華 申請人:中南大學(xué)