本發(fā)明涉及一種深海采礦裝置，具體涉及一種深海采礦采集頭裝置，屬于深海采礦。

背景技術(shù)：

1、隨著全球資源的不斷開(kāi)采，陸地礦產(chǎn)資源逐漸減少，深海礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)逐漸成為礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)的新領(lǐng)域。深海礦產(chǎn)資源豐富，但采集難度大，需要借助專(zhuān)業(yè)的設(shè)備和技術(shù)。傳統(tǒng)的深海采礦設(shè)備在采集效率和環(huán)境適應(yīng)性方面存在一定的局限性，因此，研發(fā)新型、高效的深海采礦設(shè)備成為行業(yè)迫切的需求。

2、在眾多深海采礦技術(shù)中，水力集礦技術(shù)因其高效、環(huán)保、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)而備受關(guān)注。水力集礦技術(shù)利用高壓水流沖刷海底礦物，通過(guò)水力作用將礦物顆粒懸浮并輸送到收集裝置中。該技術(shù)具有對(duì)海底環(huán)境擾動(dòng)小、采集效率高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是深海采礦領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。

3、然而，傳統(tǒng)的水力集礦裝置在深海環(huán)境下存在諸多不足。首先，由于深海水壓巨大，水流在通過(guò)管道時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的阻力，導(dǎo)致流量和流速下降，影響礦石的抽吸能力。其次，深海海底地形復(fù)雜，水流在流經(jīng)不同區(qū)域時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的流動(dòng)特性，難以保證集礦區(qū)域的均勻性和穩(wěn)定性。此外，傳統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，難以滿(mǎn)足深海作業(yè)的空間緊湊性要求。

4、鑒于深海采礦技術(shù)的挑戰(zhàn)和現(xiàn)有技術(shù)的局限性，開(kāi)發(fā)一種能夠顯著提升對(duì)于礦石的抽吸能力、適應(yīng)高水壓低流速的深海環(huán)境、結(jié)構(gòu)緊湊且操作簡(jiǎn)便的深海采礦采集頭裝置顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于以上背景，本發(fā)明的目的在于提供一種深海采礦采集頭裝置，解決背景技術(shù)中所述的問(wèn)題。

2、本發(fā)明的另一目的在于提供一種采用上述深海采礦采集頭裝置的深海采礦水利提升方法。

3、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

4、一種深海采礦采集頭裝置，包括采集罩、第一內(nèi)襯件、第二內(nèi)襯件、第一射流噴嘴和第二射流噴嘴；所述采集罩底部設(shè)有采集口，所述采集罩頂部設(shè)有截面積小于所述采集口的抽吸口，所述采集罩前部具有弧頂朝向于所述采集口的第一弧面，所述采集罩后部具有弧頂朝向于所述采集罩前部的第二弧面；所述第一內(nèi)襯件設(shè)于鄰近所述第一弧面的采集罩內(nèi)部且與采集罩內(nèi)壁之間具有間隙，第一內(nèi)襯件的截面弧線(xiàn)的弧頂朝向于所述采集口，第一內(nèi)襯件的截面弧線(xiàn)曲率大于所述第一弧面的截面弧線(xiàn)曲率；所述第二內(nèi)襯件設(shè)于鄰近所述第二弧面的采集罩內(nèi)部且與采集罩內(nèi)壁之間具有間隙，第二內(nèi)襯件的截面弧線(xiàn)的弧頂朝向于所述采集罩前部，第二內(nèi)襯件的截面弧線(xiàn)曲率小于所述第二弧面的截面弧線(xiàn)曲率；所述第一射流噴嘴設(shè)于所述采集罩前部，第一射流噴嘴自采集罩前部朝向于采集口；所述第二射流噴嘴設(shè)于所述采集罩后部，第二射流噴嘴自采集罩后部朝向于采集口，且第二射流噴嘴的噴口鄰近于所述第二內(nèi)襯件底端。

5、作為優(yōu)選，所述第一內(nèi)襯件底端與采集罩內(nèi)壁之間的間隙l1，以及所述第一內(nèi)襯件頂端與采集罩內(nèi)壁之間的間隙l2，滿(mǎn)足以下關(guān)系式：15mm>l1>l2>5mm。

6、作為優(yōu)選，所述第二內(nèi)襯件底端與采集罩內(nèi)壁之間的間隙l3，以及所述第二內(nèi)襯件頂端與采集罩內(nèi)壁之間的間隙l4，滿(mǎn)足以下關(guān)系式：10mm>l3>l4>2mm。

7、作為優(yōu)選，所述第一內(nèi)襯件與采集罩內(nèi)壁之間的平均間隙h1，以及所述第二內(nèi)襯件與采集罩內(nèi)壁之間的平均間隙h2，滿(mǎn)足以下關(guān)系式：0.3h>h1>h2>2mm，其中h為采集罩前部?jī)?nèi)壁與采集罩后部?jī)?nèi)壁之間的平均最小間距。

8、作為優(yōu)選，該深海采礦采集頭裝置還包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)件，至少一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)件設(shè)于采集罩前部且該驅(qū)動(dòng)件的輸出端連接所述第一內(nèi)襯件的底端，至少另一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)件設(shè)于采集罩前部且該驅(qū)動(dòng)件的輸出端連接所述第一內(nèi)襯件的頂端，至少又一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)件設(shè)于采集罩后部且該驅(qū)動(dòng)件的輸出端連接所述第二內(nèi)襯件的頂端。

9、作為優(yōu)選，所述第一內(nèi)襯件的頂端與驅(qū)動(dòng)件的輸出端相接的部位設(shè)有調(diào)節(jié)槽，所述調(diào)節(jié)槽沿所述第一內(nèi)襯件的長(zhǎng)度方向延伸。

10、作為優(yōu)選，該深海采礦采集頭裝置還包括設(shè)于采集罩內(nèi)壁與第一內(nèi)襯件之間的支撐件。

11、作為優(yōu)選，所述支撐件的兩端分別與采集罩內(nèi)壁和第一內(nèi)襯件鉸接連接。

12、作為優(yōu)選，該深海采礦采集頭裝置還包括設(shè)于采集罩前部的格柵組件，所述格柵組件包括連接軸、格柵板和緊固件，所述格柵板頂部與所述連接軸固定連接，所述連接軸兩端通過(guò)緊固件連接所述采集罩。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

14、本發(fā)明的一種深海采礦采集頭裝置，通過(guò)在采集罩內(nèi)部設(shè)置第一內(nèi)襯件和第二內(nèi)襯件，大幅降低射流噴嘴的射流與抽吸流體混合作用產(chǎn)生的渦流的產(chǎn)生幾率，提高采集罩內(nèi)部的局部流量，顯著提升對(duì)于礦石的抽吸能力。

技術(shù)特征：

1.一種深海采礦采集頭裝置，其特征在于：該深海采礦采集頭裝置包括采集罩(1)、第一內(nèi)襯件(2)、第二內(nèi)襯件(3)、第一射流噴嘴(4)和第二射流噴嘴(5)；所述采集罩(1)底部設(shè)有采集口(101)，所述采集罩(1)頂部設(shè)有截面積小于所述采集口(101)的抽吸口(102)，所述采集罩(1)前部具有弧頂朝向于所述采集口(101)的第一弧面(103)，所述采集罩(1)后部具有弧頂朝向于所述采集罩(1)前部的第二弧面(104)；所述第一內(nèi)襯件(2)設(shè)于鄰近所述第一弧面(103)的采集罩(1)內(nèi)部且與采集罩(1)內(nèi)壁之間具有間隙，第一內(nèi)襯件(2)的截面弧線(xiàn)的弧頂朝向于所述采集口(101)，第一內(nèi)襯件(2)的截面弧線(xiàn)曲率大于所述第一弧面(103)的截面弧線(xiàn)曲率；所述第二內(nèi)襯件(3)設(shè)于鄰近所述第二弧面(104)的采集罩(1)內(nèi)部且與采集罩(1)內(nèi)壁之間具有間隙，第二內(nèi)襯件(3)的截面弧線(xiàn)的弧頂朝向于所述采集罩(1)前部，第二內(nèi)襯件(3)的截面弧線(xiàn)曲率小于所述第二弧面(104)的截面弧線(xiàn)曲率；所述第一射流噴嘴(4)設(shè)于所述采集罩(1)前部，第一射流噴嘴(4)自采集罩(1)前部朝向于采集口(101)；所述第二射流噴嘴(5)設(shè)于所述采集罩(1)后部，第二射流噴嘴(5)自采集罩(1)后部朝向于采集口(101)，且第二射流噴嘴(5)的噴口鄰近于所述第二內(nèi)襯件(3)底端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海采礦采集頭裝置，其特征在于：所述第一內(nèi)襯件(2)底端與采集罩(1)內(nèi)壁之間的間隙l1，以及所述第一內(nèi)襯件(2)頂端與采集罩(1)內(nèi)壁之間的間隙l2，滿(mǎn)足以下關(guān)系式：15mm>l1>l2>5mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海采礦采集頭裝置，其特征在于：所述第二內(nèi)襯件(3)底端與采集罩(1)內(nèi)壁之間的間隙l3，以及所述第二內(nèi)襯件(3)頂端與采集罩(1)內(nèi)壁之間的間隙l4，滿(mǎn)足以下關(guān)系式：10mm>l3>l4>2mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海采礦采集頭裝置，其特征在于：所述第一內(nèi)襯件(2)與采集罩(1)內(nèi)壁之間的平均間隙h1，以及所述第二內(nèi)襯件(3)與采集罩(1)內(nèi)壁之間的平均間隙h2，滿(mǎn)足以下關(guān)系式：0.3h>h1>h2>2mm，其中h為采集罩(1)前部?jī)?nèi)壁與采集罩(1)后部?jī)?nèi)壁之間的平均最小間距。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海采礦采集頭裝置，其特征在于：該深海采礦采集頭裝置還包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)件(8)，至少一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)件(8)設(shè)于采集罩(1)前部且該驅(qū)動(dòng)件(8)的輸出端連接所述第一內(nèi)襯件(2)的底端，至少另一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)件(8)設(shè)于采集罩(1)前部且該驅(qū)動(dòng)件(8)的輸出端連接所述第一內(nèi)襯件(2)的頂端，至少又一個(gè)所述驅(qū)動(dòng)件(8)設(shè)于采集罩(1)后部且該驅(qū)動(dòng)件(8)的輸出端連接所述第二內(nèi)襯件(3)的頂端。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種深海采礦采集頭裝置，其特征在于：所述第一內(nèi)襯件(2)的頂端與驅(qū)動(dòng)件(8)的輸出端相接的部位設(shè)有調(diào)節(jié)槽(201)，所述調(diào)節(jié)槽(201)沿所述第一內(nèi)襯件(2)的長(zhǎng)度方向延伸。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海采礦采集頭裝置，其特征在于：該深海采礦采集頭裝置還包括設(shè)于采集罩(1)內(nèi)壁與第一內(nèi)襯件(2)之間的支撐件(6)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種深海采礦采集頭裝置，其特征在于：所述支撐件(6)的兩端分別與采集罩(1)內(nèi)壁和第一內(nèi)襯件(2)鉸接連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種深海采礦采集頭裝置，其特征在于：該深海采礦采集頭裝置還包括設(shè)于采集罩(1)前部的格柵組件(7)，所述格柵組件(7)包括連接軸(701)、格柵板(703)和緊固件，所述格柵板(703)頂部與所述連接軸(701)固定連接，所述連接軸(701)兩端通過(guò)緊固件連接所述采集罩(1)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種深海采礦采集頭裝置，包括采集罩、第一內(nèi)襯件、第二內(nèi)襯件、第一射流噴嘴和第二射流噴嘴；采集罩底部設(shè)有采集口，采集罩頂部設(shè)有抽吸口，采集罩前部具有弧頂朝向于采集口的第一弧面，采集罩后部具有弧頂朝向于采集罩前部的第二弧面；第一內(nèi)襯件設(shè)于鄰近第一弧面的采集罩內(nèi)部且與采集罩內(nèi)壁之間具有間隙，第一內(nèi)襯件的截面弧線(xiàn)曲率大于第一弧面的截面弧線(xiàn)曲率；第二內(nèi)襯件設(shè)于鄰近所述第二弧面的采集罩內(nèi)部且與采集罩內(nèi)壁之間具有間隙，第二內(nèi)襯件的截面弧線(xiàn)曲率小于第二弧面的截面弧線(xiàn)曲率。本發(fā)明提高采集罩內(nèi)部的局部流量，顯著提升對(duì)于礦石的抽吸能力。

技術(shù)研發(fā)人員：宿向輝,王穎,賈浩,吳渴欣,葛彤,莊光膠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/24