海底礦產采集裝置及其采集方法
【專利摘要】海洋礦產挖取裝置，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，支撐框架的兩側設有外框，所述支撐框架內安裝有導向框架，支架二安裝在導向框架的兩側，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；本發明的有益效果：本發明通過機械運動和物理原理，使采礦裝置自動抓取礦料，速度快，采集作業簡單，可多臺設備同時對一片區域進行作業，采礦速度快，適合推廣使用。
【專利說明】
海底礦產采集裝置及其采集方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種海底礦產采集裝置及其采集方法，屬于海洋技術裝備技術領域。
【背景技術】
[0002]海洋礦產資源又名海底礦產資源。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，經河流、海水(包括海流與潮汐)、冰川和風的搬運與分選，最后在海濱或陸架區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、金紅石與獨居石等共生復合型砂礦;2、海底自生礦產，由化學、生物和熱液作用等在海洋內生成的自然礦物，可直接形成或經過富集后形成。如磷灰石、海綠石、重晶石、海底錳結核及海底多金屬熱液礦(以鋅、銅為主)；3、海底固結巖中的礦產，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。在海洋礦產資源中，以海底油氣資源、海底錳結核及海濱復合型砂礦經濟意義最大。
[0003]如一申請號為CN103821518A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，有助于實現多金屬硫化物礦體的連續切削；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境造成污染;密封罩的下端設計有卸料口、破碎機和料倉，用于實現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輸送。本發明不僅能實現海底多金屬硫化物礦體的連續切削，避免切削后的多金屬硫化物顆粒飛濺到海水中，避免對海底環境造成污染，而且還可以將多金屬硫化物顆粒進行二次破碎，以便于后續的輸送。
[0004]又如一申請號為CN103628881A公開了一種海洋礦產資源開采裝置及開采方法。針對現有海底采礦車加管道水力提升開采系統目前存在的技術難點，所述開采裝置包括水面采礦船，提升管，提升電栗站，軟管，礦物破碎機構，采礦機構;所述采礦機構上裝有多個擾動射流噴嘴、多個上升射流噴嘴和與所述礦物破碎機構的進料口連通的導流管;所述提升管、提升電栗站、軟管、礦物破碎機構和導流管依次串聯形成礦漿提升通道，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構相連。本發明不受海底復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;亦解決了采礦機構離地高度難以控制的問題。
[0005]目前海底礦產資源開發難度較大，同時設備比較昂貴，操作技術要求較高，因此研發一種低廉的海底表面礦產資源抓取裝置是目前急需解決的問題。
【發明內容】
[0006]本發明克服了現有技術存在的問題，提出了海底礦產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]本發明的具體技術方案如下:
[0008]海底礦產采集裝置，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，支撐框架的兩側設有外框，
[0009]所述支撐框架內安裝有導向框架，支架二安裝在導向框架的兩側，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]所述導向框架兩側還安裝有支架一，所述支架一連接有導向套筒，挖取鏟通過銷軸安裝在外框上，所述外框上設有導向滑槽，導向套筒的頂部設有在導向滑槽內做上下運動使挖取鏟開啟和閉合的橫軸;所述導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動并收合在導向框架底部。
[0011]優先地，所述支撐框架上還安裝有齒條，所述導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。
[0012]優先地，所述配重塊內部為錐面結構并通孔，其內部均布設有導流孔;所述導向框架頂部還安裝有吊環。
[0013]基于上述裝置，本發明還提供了一種海底礦產采集方法，其特征在于，包括以下步驟，
[0014]I)將吊環系上鋼絲繩一，同時將導向框架處于支撐框架上方使物料和挖取鏟處于展開狀態，并在導向框架頂部中心系扣鋼絲繩二；
[0015]2)確定采礦點，并通過船舶起吊設備吊取鋼絲繩一將裝置下放到采礦點，此時支撐腳著陸；
[0016]3)通過鋼絲繩三系住配重塊，同時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生沖擊力；
[0017]4)配重塊砸在導向框架上使在支撐框架內快速下降，物料鏟和挖取鏟在導向框架下降的帶動下分別鏟取和抓取礦產并閉合鎖死；
[0018]5)吊取配重塊到海面，同時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，將導向框架再次拉起使物料鏟和挖取鏟處于展開狀態，卸下礦料，作業完成。
[0019]本發明的有益效果:本發明通過機械運動和物理原理，使采礦裝置自動抓取礦料，速度快，采集作業簡單，可多臺設備同時對一片區域進行作業，采礦速度快，適合推廣使用。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明海底礦產采集裝置的結構示意圖；
[0021]圖2為圖1的另一個視圖方向結構示意圖；
[0022]圖3為圖1中鎖扣部位局部放大圖；
[0023]圖4為配重塊的的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]如圖所示，海底礦產采集裝置，包括支撐框架17和配重塊14，其中:配重塊14內部為錐面結構并通孔，其內部均布設有導流孔21，配重塊14頂部安裝有吊環二 13用來系扣鋼絲繩三12;所述導向框架16頂部還安裝有吊環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的兩側設有外框30，所述支撐框架17內安裝有導向框架16，支架二 9安裝在導向框架16的兩側，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開始處于導向框架16的側邊，導向框架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做鏟料運動并收合在導向框架16底部。這樣礦料被鏟在物料鏟18上進入導向框架16內閉合，使礦料不會漏掉。
[0026]導向框架16兩側還安裝有支架一 8，所述支架一 8連接有導向套筒19，挖取鏟2通過銷軸5安裝在外框30上，所述外框30上設有導向滑槽23，導向套筒19的頂部設有在導向滑槽23內做上下運動使挖取鏟2開啟和閉合的橫軸4。因為導向框架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，鎖扣10可以做逆時針運動而不能做順時針運動。在導向框架16相對于支撐框架17下降過程中，鎖扣10可以在齒條15的齒口內做逆時針運動，在導向框架16相對于支撐框架17下降過程中，鎖扣10不斷旋轉到齒口的末端。在導向框架16相對于支撐框架17上升過程中，鎖扣10不可以做逆時針運動，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，本發明還提供了一種海底礦產采集方法，其特征在于，包括以下步驟，
[0029]I)將吊環31系上鋼絲繩一11，同時將導向框架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，并在導向框架16頂部中心系扣鋼絲繩二；
[0030]2)確定采礦點，并通過船舶起吊設備吊取鋼絲繩一 11將裝置下放到采礦點，此時支撐腳I著陸；
[0031]3)通過鋼絲繩三12系住配重塊14，同時將配重塊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生沖擊力；
[0032]4)配重塊14砸在導向框架16上使在支撐框架17內快速下降，物料鏟18和挖取鏟2在導向框架16下降的帶動下分別鏟取和抓取礦產并閉合鎖死；
[0033]5)吊取配重塊14到海面，同時通過鋼絲繩一 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，將導向框架16再次拉起使物料鏟18和挖取鏟2處于展開狀態，卸下礦料，作業完成。
[0034]除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍。
【主權項】
1.海底礦產采集裝置，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)的兩側設有外框(30)，所述支撐框架(17)內安裝有導向框架(16)，支架二(9)安裝在導向框架(16)的兩側，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);所述導向框架(16)兩側還安裝有支架一 (8)，所述支架一 (8)連接有導向套筒(19)，挖取鏟(2)通過銷軸(5)安裝在外框(30)上，所述外框(30)上設有導向滑槽(23)，導向套筒(19)的頂部設有在導向滑槽(23)內做上下運動使挖取鏟(2)開啟和閉合的橫軸(4);所述導向框架(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)做鏟料運動并收合在導向框架(16)底部。2.如權利要求1所述的海底礦產采集裝置，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。3.如權利要求1或2所述的海底礦產采集裝置，其特征在于，所述配重塊(14)內部為錐面結構并通孔，其內部均布設有導流孔(21)。4.如權利要求1或2所述的海底礦產采集裝置，其特征在于，所述導向框架(16)頂部還安裝有吊環(31)。5.海底礦產采集方法，其特征在于，包括以下步驟， 1)將吊環(31)系上鋼絲繩一(11)，同時將導向框架(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，并在導向框架(16)頂部中心系扣鋼絲繩二； 2)確定采礦點，并通過船舶起吊設備吊取鋼絲繩一(11)將裝置下放到采礦點，此時支撐腳(I)著陸； 3)通過鋼絲繩三(12)系住配重塊(14)，同時將配重塊(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生沖擊力； 4)配重塊(14)砸在導向框架(16)上使在支撐框架(I7)內快速下降，物料鏟(I8)和挖取鏟(2)在導向框架(16)下降的帶動下分別鏟取和抓取礦產并閉合鎖死； 5)吊取配重塊(14)到海面，同時通過鋼絲繩一(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，卸下礦料，作業完成。
【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