本發(fā)明涉及采礦資源裝備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種海底采礦車的水力集礦頭及其集礦方法。

背景技術(shù)：

隨著世界工業(yè)和經(jīng)濟的高速發(fā)展，礦產(chǎn)資源消耗量急劇增加，陸地礦產(chǎn)資源在全球范圍內(nèi)日趨短缺甚至枯竭，人類將目光轉(zhuǎn)向占地球表面積71％的海洋，海洋礦產(chǎn)資源開采是彌補陸地資源枯竭的有效方式。

在國際海底區(qū)域蘊藏著如錳結(jié)核、富鈷結(jié)殼、熱硫化物和多金屬軟泥等豐富的金屬礦產(chǎn)資源，由于各種資源在海底環(huán)境的差異以及古海洋的變化，各個礦產(chǎn)分布不同，而且同種礦產(chǎn)資源在不同區(qū)域的儲存量、品位也都各不相同，為了保證對海底資源的最大化利用，在采集時應(yīng)該盡可能地減少資源的浪費。

現(xiàn)在國際普遍的集礦技術(shù)可分為兩種：一是機械式開采，它利用長的鏈斗或海底機器人把海底表面的礦石收集起來，然后運用傳送帶提上來。由于的深海地形，深海動力、深海通信等，該方式工作范圍，工作效率受到嚴(yán)重的限制；二是浮式開采，它利用高速對射水流把海底礦石吹起，通過泵和管道以水力或氣力方式將礦石從海底提升，該方式受深海環(huán)境影響較小，但耗能大，采集的礦石中泥漿多，對深海生態(tài)造成的影響較大。

綜上所述，為改善原有海底集礦裝備的生產(chǎn)效率低、耗能大、對海床生態(tài)破壞嚴(yán)重等不足，本發(fā)明提出一種海底采礦車的水力集礦頭及其集礦方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種海底采礦車的水力集礦頭及其集礦方法，相比于原有海底集礦裝備，其更環(huán)保、高效、節(jié)能、可靠。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種海底采礦車的水力集礦頭，包括帶開口的殼體，輸?shù)V管，支撐連接件和螺旋旋轉(zhuǎn)板，所述支撐連接件及輸?shù)V管連接于所述殼體外側(cè)，所述螺旋旋轉(zhuǎn)板設(shè)置于所述殼體內(nèi)部；

螺旋吸礦罩，設(shè)置于所述殼體內(nèi)部兩側(cè)，所述螺旋吸礦罩末端圓柱部分和所述輸?shù)V管以軸承相接，所述螺旋吸礦罩前端與撥盤式限高輪固接，所述撥盤式限高輪與傳動齒輪組相互配合，均置放于所述殼體遠(yuǎn)離開口一側(cè)，所述傳動齒輪組的軸兩端分別伸入第一液壓艙室和第二液壓艙室，兩液壓艙室以傳送管相連通。

進一步的，所述傳動齒輪組包括第一傳動齒輪、第二傳動齒輪和第三傳動齒輪，其中所述撥盤式限高輪與第一傳動齒輪相互咬合，所述第一傳動齒輪與第二傳動齒輪、第三傳動齒輪同軸，均置放于所述殼體遠(yuǎn)離開口一側(cè)。

進一步的，所述傳動齒輪組還包括第四傳動齒輪和第五傳動齒輪，其中所述第三傳動齒輪、第四傳動齒輪和第五傳動齒輪之間按照順序咬合相接，且均置放于同一防水艙室內(nèi)。

進一步的，所述第五傳動齒輪與所述螺旋旋轉(zhuǎn)板共軸。

進一步的，所述撥盤式限高輪轉(zhuǎn)動時，咬合帶動第一傳動齒輪，從而使得與第一傳動齒輪同軸的第三傳動齒輪以一定角速度轉(zhuǎn)動；

咬合相接的第五傳動齒輪與第四傳動齒輪，在第三傳動齒輪的帶動下轉(zhuǎn)動，并使得與第五傳動齒輪同軸的螺旋旋轉(zhuǎn)板以一定角速度轉(zhuǎn)動，從而形成螺旋水流，將礦物從泥土里吸起，并推向兩側(cè)的螺旋吸礦罩；

在輸?shù)V管內(nèi)部的負(fù)壓作用下，在螺旋吸礦罩內(nèi)部將生成向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的螺旋流，并攜帶礦物進入輸?shù)V管，實現(xiàn)海底礦物的采集。

進一步的，當(dāng)海底采礦車運行速度不達(dá)要求時，可以在外部換擋，使得第二液壓艙室中的液體通過傳送管進入第一液壓艙室，推動與第一傳動齒輪、第二傳動齒輪和第三傳動齒輪同心的軸向集礦頭兩側(cè)運動，使得第一傳動齒輪脫離與撥盤式限高輪的咬合，第二傳動齒輪與撥盤式限高輪相互咬合，實現(xiàn)換擋過程。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提出一種海底采礦車的水力集礦方法，包括下列步驟：

當(dāng)海底采礦車運動時，撥盤式限高輪將緊貼海底泥土，從而在采礦車帶動下轉(zhuǎn)動；

撥盤式限高輪轉(zhuǎn)動時，咬合帶動第一傳動齒輪，從而使得與第一傳動齒輪同軸的第三傳動齒輪以一定角速度轉(zhuǎn)動；

咬合相接的第五傳動齒輪與第四傳動齒輪，在第三傳動齒輪的帶動下轉(zhuǎn)動，并使得與第五傳動齒輪同軸的螺旋旋轉(zhuǎn)板以一定角速度轉(zhuǎn)動，從而形成螺旋水流，將礦物從泥土里吸起，并推向兩側(cè)的螺旋吸礦罩；

在輸?shù)V管內(nèi)部的負(fù)壓作用下，在螺旋吸礦罩內(nèi)部將生成向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的螺旋流，并攜帶礦物進入輸?shù)V管，實現(xiàn)海底礦物的采集。

進一步的，當(dāng)海底采礦車運行速度不達(dá)要求時，可以在外部換擋，使得第二液壓艙室中的液體通過傳送管進入第一液壓艙室，推動與第一傳動齒輪、第二傳動齒輪和第三傳動齒輪同心的軸向集礦頭兩側(cè)運動，使得第一傳動齒輪脫離與撥盤式限高輪的咬合，第二傳動齒輪與撥盤式限高輪相互咬合，實現(xiàn)換擋過程。

本發(fā)明提出的海底采礦車的水力集礦頭及其集礦方法，采用螺旋旋轉(zhuǎn)板以一定角速度轉(zhuǎn)動，從而形成螺旋水流，將礦物從泥土里吸起，并推向兩側(cè)的螺旋吸礦罩，在輸?shù)V管內(nèi)部的負(fù)壓作用下，在螺旋吸礦罩內(nèi)部將生成向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的螺旋流，并攜帶礦物進入輸?shù)V管，實現(xiàn)海底礦物的采集。同時當(dāng)海底采礦車運行速度不達(dá)要求時，可以在外部換擋。本發(fā)明提出的海底采礦車的水力集礦頭及其集礦方法，相比于原有海底集礦裝備，其更環(huán)保、高效、節(jié)能、可靠。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明較佳實施例的海底采礦車的水力集礦頭結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2所示為本發(fā)明較佳實施例的撥盤式限高輪與傳動齒輪組配合結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3所示為本發(fā)明較佳實施例的水力集礦頭結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4所示為圖3的水力集礦頭沿A-A方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5所示為本發(fā)明較佳實施例的海底采礦車的水力集礦方法流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖給出本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明不限于以下的實施方式。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。

請參考圖1～圖4，圖1所示為本發(fā)明較佳實施例的海底采礦車的水力集礦頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示為本發(fā)明較佳實施例的撥盤式限高輪與傳動齒輪組配合結(jié)構(gòu)示意圖。圖3所示為本發(fā)明較佳實施例的水力集礦頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖4所示為圖3的水力集礦頭沿A-A方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明提出一種海底采礦車的水力集礦頭，包括帶開口的殼體，輸?shù)V管12，支撐連接件和螺旋旋轉(zhuǎn)板3，所述支撐連接件及輸?shù)V管12連接于所述殼體外側(cè)，所述螺旋旋轉(zhuǎn)板3設(shè)置于所述殼體內(nèi)部；

螺旋吸礦罩1，設(shè)置于所述殼體內(nèi)部兩側(cè)，所述螺旋吸礦罩1末端圓柱部分和所述輸?shù)V管12以軸承相接，所述螺旋吸礦罩1前端與撥盤式限高輪2固接，所述撥盤式限高輪2與傳動齒輪組相互配合，均置放于所述殼體遠(yuǎn)離開口一側(cè)，所述傳動齒輪組的軸兩端分別伸入第一液壓艙室9和第二液壓艙室11，兩液壓艙室以傳送管10相連通。

根據(jù)本發(fā)明較佳實施例，所述傳動齒輪組包括第一傳動齒輪6、第二傳動齒輪7和第三傳動齒輪8，其中所述撥盤式限高輪2與第一傳動齒輪6相互咬合，所述第一傳動齒輪6與第二傳動齒輪7、第三傳動齒輪8同軸，均置放于所述殼體遠(yuǎn)離開口一側(cè)。

進一步的，所述傳動齒輪組還包括第四傳動齒輪5和第五傳動齒輪4，其中所述第三傳動齒輪8、第四傳動齒輪5和第五傳動齒輪4之間按照順序咬合相接，且均置放于同一防水艙室內(nèi)。

進一步的，所述第五傳動齒輪4與所述螺旋旋轉(zhuǎn)板3共軸。

所述撥盤式限高輪2轉(zhuǎn)動時，咬合帶動第一傳動齒輪6，從而使得與第一傳動齒輪6同軸的第三傳動齒輪8以一定角速度轉(zhuǎn)動；

咬合相接的第五傳動齒輪4與第四傳動齒輪5，在第三傳動齒輪8的帶動下轉(zhuǎn)動，并使得與第五傳動齒輪4同軸的螺旋旋轉(zhuǎn)板3以一定角速度轉(zhuǎn)動，從而形成螺旋水流，將礦物從泥土里吸起，并推向兩側(cè)的螺旋吸礦罩1；

在輸?shù)V管12內(nèi)部的負(fù)壓作用下，在螺旋吸礦罩1內(nèi)部將生成向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的螺旋流，并攜帶礦物進入輸?shù)V管12，實現(xiàn)海底礦物的采集。

進一步的，當(dāng)海底采礦車運行速度不達(dá)要求時，可以在外部換擋，使得第二液壓艙室11中的液體通過傳送管10進入第一液壓艙室9，推動與第一傳動齒輪6、第二傳動齒輪7和第三傳動齒輪8同心的軸向集礦頭兩側(cè)運動，使得第一傳動齒輪6脫離與撥盤式限高輪2的咬合，第二傳動齒輪7與撥盤式限高輪2相互咬合，實現(xiàn)換擋過程。

請參考圖5，圖5所示為本發(fā)明較佳實施例的海底采礦車的水力集礦方法流程圖。本發(fā)明還提出一種海底采礦車的水力集礦方法，包括下列步驟：

步驟S100：當(dāng)海底采礦車運動時，撥盤式限高輪2將緊貼海底泥土，從而在采礦車帶動下轉(zhuǎn)動；

步驟S200：撥盤式限高輪2轉(zhuǎn)動時，咬合帶動第一傳動齒輪6，從而使得與第一傳動齒輪6同軸的第三傳動齒輪8以一定角速度轉(zhuǎn)動；

步驟S300：咬合相接的第五傳動齒輪4與第四傳動齒輪5，在第三傳動齒輪8的帶動下轉(zhuǎn)動，并使得與第五傳動齒輪4同軸的螺旋旋轉(zhuǎn)板3以一定角速度轉(zhuǎn)動，從而形成螺旋水流，將礦物從泥土里吸起，并推向兩側(cè)的螺旋吸礦罩1；

步驟S400：在輸?shù)V管12內(nèi)部的負(fù)壓作用下，在螺旋吸礦罩1內(nèi)部將生成向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的螺旋流，并攜帶礦物進入輸?shù)V管12，實現(xiàn)海底礦物的采集。

進一步的，當(dāng)海底采礦車運行速度不達(dá)要求時，可以在外部換擋，使得第二液壓艙室中的液體通過傳送管進入第一液壓艙室，推動與第一傳動齒輪6、第二傳動齒輪7和第三傳動齒輪8同心的軸向集礦頭兩側(cè)運動，使得第一傳動齒輪6脫離與撥盤式限高輪的咬合，第二傳動齒輪7與撥盤式限高輪相互咬合，實現(xiàn)換擋過程。

綜上所述，本發(fā)明提出的海底采礦車的水力集礦頭及其集礦方法，采用螺旋旋轉(zhuǎn)板以一定角速度轉(zhuǎn)動，從而形成螺旋水流，將礦物從泥土里吸起，并推向兩側(cè)的螺旋吸礦罩，在輸?shù)V管內(nèi)部的負(fù)壓作用下，在螺旋吸礦罩內(nèi)部將生成向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的螺旋流，并攜帶礦物進入輸?shù)V管，實現(xiàn)海底礦物的采集。同時當(dāng)海底采礦車運行速度不達(dá)要求時，可以在外部換擋。本發(fā)明提出的海底采礦車的水力集礦頭及其集礦方法，相比于原有海底集礦裝備，其更環(huán)保、高效、節(jié)能、可靠。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。