海底礦產(chǎn)采集裝置及其采集方法
【專利摘要】海洋礦產(chǎn)挖取裝置，包括支撐框架和配重塊，其特征在于，所述支撐框架四周安裝有支撐腳，支撐框架的兩側(cè)設(shè)有外框，所述支撐框架內(nèi)安裝有導(dǎo)向框架，支架二安裝在導(dǎo)向框架的兩側(cè)，所述支架二鉸接有連桿二，搖臂一端與連桿二鉸接，另一端連接有物料鏟；本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過機(jī)械運(yùn)動和物理原理，使采礦裝置自動抓取礦料，速度快，采集作業(yè)簡單，可多臺設(shè)備同時(shí)對一片區(qū)域進(jìn)行作業(yè)，采礦速度快，適合推廣使用。
【專利說明】
海底礦產(chǎn)采集裝置及其采集方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種海底礦產(chǎn)采集裝置及其采集方法，屬于海洋技術(shù)裝備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋礦產(chǎn)資源又名海底礦產(chǎn)資源。包括海濱、淺海、深海、大洋盆地和洋中脊底部的各類礦產(chǎn)資源。按礦床成因和賦存狀況分為:1、砂礦，主要來源于陸上的巖礦碎肩，經(jīng)河流、海水(包括海流與潮汐)、冰川和風(fēng)的搬運(yùn)與分選，最后在海濱或陸架區(qū)的最宜地段沉積富集而成。如砂金、砂鉑、金剛石、砂錫與砂鐵礦，及鈦鐵石與鋯石、金紅石與獨(dú)居石等共生復(fù)合型砂礦;2、海底自生礦產(chǎn)，由化學(xué)、生物和熱液作用等在海洋內(nèi)生成的自然礦物，可直接形成或經(jīng)過富集后形成。如磷灰石、海綠石、重晶石、海底錳結(jié)核及海底多金屬熱液礦(以鋅、銅為主)；3、海底固結(jié)巖中的礦產(chǎn)，大多屬于陸上礦床向海下的延伸，如海底油氣資源、硫礦及煤等。在海洋礦產(chǎn)資源中，以海底油氣資源、海底錳結(jié)核及海濱復(fù)合型砂礦經(jīng)濟(jì)意義最大。
[0003]如一申請?zhí)枮镃N103821518A公開了一種海底多金屬硫化物采集方法，該方法采用切削頭對多金屬硫化物礦體進(jìn)行一次破碎，破碎后的多金屬硫化物顆粒在螺旋排料槽的牽引下自動向后排料，有助于實(shí)現(xiàn)多金屬硫化物礦體的連續(xù)切削；切削頭外面是圓筒形密封罩，避免了一次破碎后的多金屬硫化物顆粒飛濺到海水中，避免采礦過程對海底環(huán)境造成污染;密封罩的下端設(shè)計(jì)有卸料口、破碎機(jī)和料倉，用于實(shí)現(xiàn)多金屬硫化物顆粒的二次破碎，以形成直徑更小的顆粒便于多金屬硫化物顆粒的后續(xù)輸送。本發(fā)明不僅能實(shí)現(xiàn)海底多金屬硫化物礦體的連續(xù)切削，避免切削后的多金屬硫化物顆粒飛濺到海水中，避免對海底環(huán)境造成污染，而且還可以將多金屬硫化物顆粒進(jìn)行二次破碎，以便于后續(xù)的輸送。
[0004]又如一申請?zhí)枮镃N103628881A公開了一種海洋礦產(chǎn)資源開采裝置及開采方法。針對現(xiàn)有海底采礦車加管道水力提升開采系統(tǒng)目前存在的技術(shù)難點(diǎn)，所述開采裝置包括水面采礦船，提升管，提升電栗站，軟管，礦物破碎機(jī)構(gòu)，采礦機(jī)構(gòu);所述采礦機(jī)構(gòu)上裝有多個(gè)擾動射流噴嘴、多個(gè)上升射流噴嘴和與所述礦物破碎機(jī)構(gòu)的進(jìn)料口連通的導(dǎo)流管;所述提升管、提升電栗站、軟管、礦物破碎機(jī)構(gòu)和導(dǎo)流管依次串聯(lián)形成礦漿提升通道，所述軟管固定在一潛游ROV上，該潛游ROV通過連接裝置與所述采礦機(jī)構(gòu)相連。本發(fā)明不受海底復(fù)雜地形和坡度的限制，避免了海底采礦車底盤在沉積層上的打滑、沉陷，將大大降低礦物采集對海底沉積物的擾動;亦解決了采礦機(jī)構(gòu)離地高度難以控制的問題。
[0005]目前海底礦產(chǎn)資源開發(fā)難度較大，同時(shí)設(shè)備比較昂貴，操作技術(shù)要求較高，因此研發(fā)一種低廉的海底表面礦產(chǎn)資源抓取裝置是目前急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出了海底礦產(chǎn)采集裝置及其采集方法，該裝置及其采集方法，成本低廉，速度快，操作容易。
[0007]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
[0008]海底礦產(chǎn)采集裝置，包括支撐框架和配重塊，其特征在于，所述支撐框架四周安裝有支撐腳，支撐框架的兩側(cè)設(shè)有外框，
[0009]所述支撐框架內(nèi)安裝有導(dǎo)向框架，支架二安裝在導(dǎo)向框架的兩側(cè)，所述支架二鉸接有連桿二，搖臂一端與連桿二鉸接，另一端連接有物料鏟；
[0010]所述導(dǎo)向框架兩側(cè)還安裝有支架一，所述支架一連接有導(dǎo)向套筒，挖取鏟通過銷軸安裝在外框上，所述外框上設(shè)有導(dǎo)向滑槽，導(dǎo)向套筒的頂部設(shè)有在導(dǎo)向滑槽內(nèi)做上下運(yùn)動使挖取鏟開啟和閉合的橫軸;所述導(dǎo)向框架在配重塊的沖擊作用下可相對于支撐框架下降并使物料鏟做鏟料運(yùn)動并收合在導(dǎo)向框架底部。
[0011]優(yōu)先地，所述支撐框架上還安裝有齒條，所述導(dǎo)向框架上安裝有固定塊，所述鎖扣安裝在固定塊上并延伸入齒條的齒口內(nèi)。
[0012]優(yōu)先地，所述配重塊內(nèi)部為錐面結(jié)構(gòu)并通孔，其內(nèi)部均布設(shè)有導(dǎo)流孔;所述導(dǎo)向框架頂部還安裝有吊環(huán)。
[0013]基于上述裝置，本發(fā)明還提供了一種海底礦產(chǎn)采集方法，其特征在于，包括以下步驟，
[0014]I)將吊環(huán)系上鋼絲繩一，同時(shí)將導(dǎo)向框架處于支撐框架上方使物料和挖取鏟處于展開狀態(tài)，并在導(dǎo)向框架頂部中心系扣鋼絲繩二；
[0015]2)確定采礦點(diǎn)，并通過船舶起吊設(shè)備吊取鋼絲繩一將裝置下放到采礦點(diǎn)，此時(shí)支撐腳著陸；
[0016]3)通過鋼絲繩三系住配重塊，同時(shí)將配重塊穿過鋼絲繩二，將鋼絲繩二拉直并拋下配重塊，使配重塊順著鋼絲繩二快速下落并產(chǎn)生沖擊力；
[0017]4)配重塊砸在導(dǎo)向框架上使在支撐框架內(nèi)快速下降，物料鏟和挖取鏟在導(dǎo)向框架下降的帶動下分別鏟取和抓取礦產(chǎn)并閉合鎖死；
[0018]5)吊取配重塊到海面，同時(shí)通過鋼絲繩一起吊采礦完成的裝置到船舶上，拆下齒條使鎖扣(10)失效，將導(dǎo)向框架再次拉起使物料鏟和挖取鏟處于展開狀態(tài)，卸下礦料，作業(yè)完成。
[0019]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明通過機(jī)械運(yùn)動和物理原理，使采礦裝置自動抓取礦料，速度快，采集作業(yè)簡單，可多臺設(shè)備同時(shí)對一片區(qū)域進(jìn)行作業(yè)，采礦速度快，適合推廣使用。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明海底礦產(chǎn)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為圖1的另一個(gè)視圖方向結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為圖1中鎖扣部位局部放大圖；
[0023]圖4為配重塊的的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖所示，海底礦產(chǎn)采集裝置，包括支撐框架17和配重塊14，其中:配重塊14內(nèi)部為錐面結(jié)構(gòu)并通孔，其內(nèi)部均布設(shè)有導(dǎo)流孔21，配重塊14頂部安裝有吊環(huán)二 13用來系扣鋼絲繩三12;所述導(dǎo)向框架16頂部還安裝有吊環(huán)31。
[0025]支撐框架17四周安裝有支撐腳I，支撐腳I下面安裝有底墊，支撐框架17的兩側(cè)設(shè)有外框30，所述支撐框架17內(nèi)安裝有導(dǎo)向框架16，支架二 9安裝在導(dǎo)向框架16的兩側(cè)，所述支架二 9鉸接有連桿二 7，搖臂6—端與連桿二 7鉸接，另一端連接有物料鏟18。物料鏟18開始處于導(dǎo)向框架16的側(cè)邊，導(dǎo)向框架16在配重塊14的沖擊作用下可相對于支撐框架17下降并使物料鏟18做鏟料運(yùn)動并收合在導(dǎo)向框架16底部。這樣礦料被鏟在物料鏟18上進(jìn)入導(dǎo)向框架16內(nèi)閉合，使礦料不會漏掉。
[0026]導(dǎo)向框架16兩側(cè)還安裝有支架一 8，所述支架一 8連接有導(dǎo)向套筒19，挖取鏟2通過銷軸5安裝在外框30上，所述外框30上設(shè)有導(dǎo)向滑槽23，導(dǎo)向套筒19的頂部設(shè)有在導(dǎo)向滑槽23內(nèi)做上下運(yùn)動使挖取鏟2開啟和閉合的橫軸4。因?yàn)閷?dǎo)向框架16在配重塊14的沖擊作用下可相對于支撐框架17下降，因此通過支架一8下降通過導(dǎo)向套筒19的推動作用使挖取鏟2取料閉合。
[0027]為了防止取完礦料的物料鏟18和挖取鏟2在回收過程中張開卸料，本發(fā)明還提供了自鎖裝置。其主要包括:支撐框架17上還安裝有齒條15，所述導(dǎo)向框架16上安裝有固定塊20，所述鎖扣10安裝在固定塊20上并延伸入齒條15的齒口內(nèi)，鎖扣10可以做逆時(shí)針運(yùn)動而不能做順時(shí)針運(yùn)動。在導(dǎo)向框架16相對于支撐框架17下降過程中，鎖扣10可以在齒條15的齒口內(nèi)做逆時(shí)針運(yùn)動，在導(dǎo)向框架16相對于支撐框架17下降過程中，鎖扣10不斷旋轉(zhuǎn)到齒口的末端。在導(dǎo)向框架16相對于支撐框架17上升過程中，鎖扣10不可以做逆時(shí)針運(yùn)動，因此被齒口擋住鎖死，這樣在采礦完成回收過程中，物料鏟18和挖取鏟2會緊閉不會張開。
[0028]基于上述裝置，本發(fā)明還提供了一種海底礦產(chǎn)采集方法，其特征在于，包括以下步驟，
[0029]I)將吊環(huán)31系上鋼絲繩一11，同時(shí)將導(dǎo)向框架16處于支撐框架17上方使物料鏟18和挖取鏟2處于展開狀態(tài)，并在導(dǎo)向框架16頂部中心系扣鋼絲繩二；
[0030]2)確定采礦點(diǎn)，并通過船舶起吊設(shè)備吊取鋼絲繩一 11將裝置下放到采礦點(diǎn)，此時(shí)支撐腳I著陸；
[0031]3)通過鋼絲繩三12系住配重塊14，同時(shí)將配重塊14穿過鋼絲繩二，將鋼絲繩二拉直并拋下配重塊14，使配重塊14順著鋼絲繩二快速下落并產(chǎn)生沖擊力；
[0032]4)配重塊14砸在導(dǎo)向框架16上使在支撐框架17內(nèi)快速下降，物料鏟18和挖取鏟2在導(dǎo)向框架16下降的帶動下分別鏟取和抓取礦產(chǎn)并閉合鎖死；
[0033]5)吊取配重塊14到海面，同時(shí)通過鋼絲繩一 11起吊采礦完成的裝置到船舶上，拆下齒條15使鎖扣10失效，將導(dǎo)向框架16再次拉起使物料鏟18和挖取鏟2處于展開狀態(tài)，卸下礦料，作業(yè)完成。
[0034]除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.海底礦產(chǎn)采集裝置，包括支撐框架(17)和配重塊(14)，其特征在于，所述支撐框架(17)四周安裝有支撐腳(I)，支撐框架(17)的兩側(cè)設(shè)有外框(30)，所述支撐框架(17)內(nèi)安裝有導(dǎo)向框架(16)，支架二(9)安裝在導(dǎo)向框架(16)的兩側(cè)，所述支架二 (9)鉸接有連桿二 (7)，搖臂(6) —端與連桿二 (7)鉸接，另一端連接有物料鏟(18);所述導(dǎo)向框架(16)兩側(cè)還安裝有支架一 (8)，所述支架一 (8)連接有導(dǎo)向套筒(19)，挖取鏟(2)通過銷軸(5)安裝在外框(30)上，所述外框(30)上設(shè)有導(dǎo)向滑槽(23)，導(dǎo)向套筒(19)的頂部設(shè)有在導(dǎo)向滑槽(23)內(nèi)做上下運(yùn)動使挖取鏟(2)開啟和閉合的橫軸(4);所述導(dǎo)向框架(16)在配重塊(14)的沖擊作用下可相對于支撐框架(17)下降并使物料鏟(18)做鏟料運(yùn)動并收合在導(dǎo)向框架(16)底部。2.如權(quán)利要求1所述的海底礦產(chǎn)采集裝置，其特征在于，所述支撐框架(17)上還安裝有齒條(15)，所述導(dǎo)向框架(16)上安裝有固定塊(20)，所述鎖扣(10)安裝在固定塊(20)上并延伸入齒條(15)的齒口內(nèi)。3.如權(quán)利要求1或2所述的海底礦產(chǎn)采集裝置，其特征在于，所述配重塊(14)內(nèi)部為錐面結(jié)構(gòu)并通孔，其內(nèi)部均布設(shè)有導(dǎo)流孔(21)。4.如權(quán)利要求1或2所述的海底礦產(chǎn)采集裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向框架(16)頂部還安裝有吊環(huán)(31)。5.海底礦產(chǎn)采集方法，其特征在于，包括以下步驟， 1)將吊環(huán)(31)系上鋼絲繩一(11)，同時(shí)將導(dǎo)向框架(16)處于支撐框架(17)上方使物料鏟(18)和挖取鏟(2)處于展開狀態(tài)，并在導(dǎo)向框架(16)頂部中心系扣鋼絲繩二； 2)確定采礦點(diǎn)，并通過船舶起吊設(shè)備吊取鋼絲繩一(11)將裝置下放到采礦點(diǎn)，此時(shí)支撐腳(I)著陸； 3)通過鋼絲繩三(12)系住配重塊(14)，同時(shí)將配重塊(14)穿過鋼絲繩二，將鋼絲繩二拉直并拋下配重塊(14)，使配重塊(14)順著鋼絲繩二快速下落并產(chǎn)生沖擊力； 4)配重塊(14)砸在導(dǎo)向框架(16)上使在支撐框架(I7)內(nèi)快速下降，物料鏟(I8)和挖取鏟(2)在導(dǎo)向框架(16)下降的帶動下分別鏟取和抓取礦產(chǎn)并閉合鎖死； 5)吊取配重塊(14)到海面，同時(shí)通過鋼絲繩一(11)起吊采礦完成的裝置到船舶上，拆下齒條(I 5)使鎖扣(I O)失效，將導(dǎo)向框架(16)再次拉起使物料鏟(I 8)和挖取鏟(2)處于展開狀態(tài)，卸下礦料，作業(yè)完成。
【文檔編號】E21C50/00GK105909250SQ201610281860
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】鄧佳佳, 盧金樹, 薛大文, 吳文鋒, 高軍凱, 倪云林
【申請人】浙江海洋大學(xué)