[发明专利]一种用于集矿机自由悬停运动控制的集矿装置

说明书

本发明公开了一种用于集矿机自由悬停运动控制的集矿装置，包括水力输送机构、输送通道和捕捉扰动机构，水力输送机构驱动输送通道内的水从其矿物输入口向矿物输出口流动，捕捉扰动机构设置在矿物输入口处，该捕捉扰动机构包括一旋转件，旋转件上设置有带有筛分作用的捕捉扰动板，捕捉扰动板通过旋转件驱动将矿物输入口下方的矿物颗粒推向矿物输入口。本发明通过滚筒上的捕捉扰动板在稀软底质中转动，并且通过捕捉扰动板的结构设计和布置，减少捕捉扰动板所受阻力，同时减少对稀软底质的扰动，降低能耗减少环境破坏。而水力输送机构采用水力式结构，减少运动件，提高了运转的可靠性。

技术领域

本发明属于水下采矿技术领域，具体为一种用于水下多金属结核采集的水下集矿机构。

背景技术

大洋沉积物表层赋存着丰富的多金属结核，它含有多种金属，具有很高的经济开采价值。而将多金属结核从几千米深的海底沉积物上采集是通过集矿机构完成，同时，集矿机构是海洋采矿首道工序的完成机构，也是是深海采矿系统开发的重要组成部分。

20世纪80年代以来，国内外提出的集矿装置主要有机械式、水力式、复合式三种。机械式采用机械装置收集海底的结核。具有代表性的有：带形链板式，滚筒链板式，滚筒形轮斗式和带形轮斗式，但是机械式集矿装置较水力式复杂，挖齿易损坏，挖取的沉积物太多，长时间、高效率连续可靠运转难度很大；水力式集矿装置利用射流产生的负压抽吸结核矿石，缺点是采集大量海底沉积物，能量利用率低，对环境扰动大；现有的复合式集矿装置，采用双排喷嘴采集、倾斜链板输送的结核，缺点是运动件多，结构复杂，运转可靠性低。

发明内容

本发明目的在于提供一种对海洋环境扰动低、采集过程能量消耗低的水下集矿机构，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明公开了一种用于集矿机自由悬停运动控制的集矿装置，包括水力输送机构、输送通道和捕捉扰动机构，所述水力输送机构驱动输送通道内的水从其矿物输入口向矿物输出口流动，所述捕捉扰动机构设置在矿物输入口处，该捕捉扰动机构包括一旋转件，所述旋转件上设置有带有筛分作用的捕捉扰动板，所述捕捉扰动板通过所述旋转件驱动将矿物输入口下方的矿物颗粒推向所述矿物输入口。通过带有筛分作用的捕捉扰动板，在推送物颗粒的同时可过滤稀软底质，减少捕捉扰动板所受阻力，同时减少对稀软底质的扰动，降低能耗减少环境破坏。

进一步的，所述捕捉扰动板设置有多个用于过滤水下稀软底质的过滤孔，所述过滤孔的孔径小于目标矿物颗粒的粒径，从可以保证稀软底质和水通过过滤孔而目标矿物颗粒不通过。

进一步的，所述矿物输入口设置有一集矿罩，所述集矿罩的下端设置有朝向稀软底质的第一开口，所述捕捉扰动机构设置在集矿罩内，所述捕捉扰动板延伸到所述第一开口的下方。集矿罩为旋转件提供一个安装空间和矿物入口，当捕捉扰动板将矿物颗粒卷入集矿罩内空间，可以在集矿罩内形成稳定的水力，进而带动矿物颗粒进入输送通道。

进一步的，所述旋转件为一滚筒，所述滚筒为中空结构，该滚筒上设置有连通内腔和外界的连接通道。通过体积较大的滚筒避免矿物颗粒在捕捉扰动板的根部滞留，通过其内外连通设置避免深水高压压坏滚筒。

进一步的，所述矿物输入口朝向所述滚筒下方的捕捉扰动板，从而捕捉扰动板推送的矿物颗粒能向矿物输入口运动。

进一步的，所述捕捉扰动板包括骨架和带有过滤孔过滤网，所述骨架与所述滚筒可拆式安装，所述过滤网固接在骨架上，过滤网由于其过滤孔之间为细线状，对稀软底质的扰动小，且过滤网来源广泛，同时骨架的可拆式设计可以针对性的采集目标粒径大小的矿物颗粒。

进一步的，所述捕捉扰动板在所述旋转件上均匀布设，且所述捕捉扰动板在过滚筒轴线的平面上断续设置，且相邻的过滚筒轴线的平面上的捕捉扰动板交错设置，在减小滚筒旋转时所受稀软底质的阻力下，也能保证每粒多金属结核都能被捕捉扰动。