一种深海采矿采集羽状流的自适应抑制装置

本发明属于海底采矿，具体为一种深海采矿采集羽状流的自适应抑制装置。

背景技术：

1、近30年来，各国陆续开展深海矿物资源勘探与开发活动，已探明具有商业价值的海底矿物资源包括多金属结核、富钴铁锰结核和多金属硫化物等，初步形成了前二者的工业开采工艺，多金属硫化物是这之后人类认识到的又一种新型海底矿物资源，它蕴含多种金属成分，具有较高的开采价值，但目前仍处于勘探与试验开采阶段。

2、海底多金属硫化物是继多金属结核、富钴结壳之后，又一种海底多金属矿产资源，富含cu、fe、zn、mn、pb及ag、au、co、mo等金属元素和稀有金属元素，单个硫化物矿床的资源量最大可达到1.0×108t。具有易于冶炼和资源量巨大的优点，被认为是有可能最早被人类所利用的深海矿产资源之一。多金属硫化物矿床按产状可分为两类：一类是呈土状产出的松散含金属沉积物，如红海的含金属沉积物(金属软泥)；另一类是固结的坚硬块状硫化物，与洋脊“黑烟筒”热液喷溢沉积作用有关，如东太平洋洋脊块状硫化物。按化学成分可分为四类：第一类富含镉、铜和银，产于东太平洋加拉帕戈斯海岭；第二类富含银和锌，产于胡安德富卡海岭和瓜亚马斯海盆；第三类是富含铜和锌；第四类富含锌和金，与第三类同时产出。

3、将多金属硫化物从海底开采出来，然后用刀具切割破碎，运往收集装置内，进行进一步的加工和处理。采矿车射流和行走过程中产生的羽状流，切割破碎多金属硫化物过程中也会产生的羽状流，羽状流又称为羽流，一经产生对海洋环境带来灾难性的巨大影响，羽状流的大面积扩散可导致后续深海采矿作业无法进行。因此羽状流影响海底采矿作业的效率和环保性，需要改进。

技术实现思路

1、本发明提供一种深海采矿采集羽状流的自适应抑制装置，能够解决现有技术中无法抑制采矿车在采矿作业过程中产生的羽状流的问题。

2、为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

3、本发明实施例提供一种深海采矿采集羽状流的自适应抑制装置，其包括采矿头(1)和与所述采矿头(1)相对设置的采矿头支撑架(2)，所述采矿头(1)通过联轴器(15)连接在驱动电机(16)的输出轴(17)上，所述驱动电机(16)固定与所述采矿头支撑架(2)上，所述采矿头支撑架(2)端部上还设置有第三滚动轴承(14)，所述第三滚动轴承(14)装配在采矿头(1)的旋转轴(22)上；

4、所述采矿头支撑架(2)上焊接有第一滚动轴承(10)和第二滚动轴承(11)，所述第一滚动轴承(10)和所述第二滚动轴承(11)的外壳上焊接有旋转滚筒(8)，所述旋转滚筒(8)上套设有水平移动滚筒(7)；所述采矿头支撑架(2)一侧连接有蜗轮蜗杆回转电机(12)，所述旋转滚筒(8)一端通过螺丝固定在所述蜗轮蜗杆回转电机(12)上，所述水平移动滚筒(7)通过推进液压缸(13)与所述蜗轮蜗杆回转电机(12)连接；

5、所述自适应抑制装置还包括位于所述采矿头(1)一侧的波纹式环保罩(3)，且所述波纹式环保罩(3)通过连接支架(6)固定在所述水平移动滚筒(7)上，所述波纹式环保罩(3)为可伸缩型环保罩，根据实时工况产生的采集羽状流，自主的调节环保罩的大小，进而实现对采集羽状流进行有效抑制。

6、根据本发明一可选实施例，所述旋转滚筒(8)周向上固定有3个圆柱形导轨(9)，所述水平移动滚筒(7)内部设置有3个圆柱形长孔，且3个圆柱形导轨(9)插入3个圆柱形长孔设置，以使所述水平移动滚筒(7)与所述旋转滚筒(8)同轴配合，所述水平移动滚筒(7)与所述旋转滚筒(8)的转动是同步的；在所述推进液压缸(13)的推动下，可以实现所述水平移动滚筒(7)沿着3个圆柱形导轨(9)水平移动，进而实现所述波纹式环保罩(3)在所述采矿头(1)轴向位置的调节。

7、根据本发明一可选实施例，所述采矿头(1)的半球状表面设置有多个截齿组件(21)，所述截齿组件(21)用于粉碎深海矿物层。

8、根据本发明一可选实施例，所述波纹式环保罩(3)还设置有抽吸管道(18)，抽吸管道(18)用于实现对采集羽状流进行抽吸，进一步的削弱采集羽状流的影响。

9、根据本发明一可选实施例，所述波纹式环保罩(3)右侧波纹结构上设置有第一控制液压缸(4)，所述第一控制液压缸(4)用于控制所述波纹式环保罩(3)右侧波纹结构伸缩；所述波纹式环保罩(3)左侧波纹结构上设置有第二控制液压缸(5)，所述第二控制液压缸(5)用于控制所述波纹式环保罩(3)左侧波纹结构伸缩。

10、有益效果：本发明实施例提供了一种深海采矿采集羽状流的自适应抑制装置，该自适应抑制装置中的旋转滚筒周向上均匀固定有3个圆柱形导轨，水平移动滚筒内部同样均匀设置有3个圆柱形长孔；因此水平移动滚筒与旋转滚筒同轴配合，螺旋滚筒的转动和水平移动滚筒的转动是同步的；在推进液压缸的推动下，可以实现水平移动滚筒沿着3个圆柱形导轨水平移动，进而实现与水平移动滚筒连接的波纹式环保罩在周向位置的调节；该波纹式环保罩为可伸缩型环保罩，可以根据实时工况产生的采集羽状流，自主的调节波纹式环保罩的大小；该波纹式环保罩调节方式为：通过第一控制液压缸和第二控制液压缸推动波纹式环保罩的伸缩，进而实现了波纹式环保罩的大小的控制，抑制了采集羽状流的扩散问题；同时，该波纹环保罩3的中心处装配有抽吸管道，可以通过抽吸作用对采集羽状流进行抽吸，进一步的削弱采集羽状流的影响；因此可根据声呐得到深海采矿采集工况下实时的采集羽状流的大小，调节波纹式环保罩的轴向和径向的相对位置以及波纹式环保罩的大小，进而实现对采集羽状流进行有效抑制。

技术特征：

1.一种深海采矿采集羽状流的自适应抑制装置，其特征在于，包括采矿头(1)和与所述采矿头(1)相对设置的采矿头支撑架(2)，所述采矿头(1)通过联轴器(15)连接在驱动电机(16)的输出轴(17)上，所述驱动电机(16)固定与所述采矿头支撑架(2)上，所述采矿头支撑架(2)端部上还设置有第三滚动轴承(14)，所述第三滚动轴承(14)装配在采矿头(1)的旋转轴(22)上；

2.根据权利要求1所述的一种深海采矿采集羽状流的自适应抑制装置，其特征在于，所述旋转滚筒(8)周向上固定有3个圆柱形导轨(9)，所述水平移动滚筒(7)内部设置有3个圆柱形长孔，且3个圆柱形导轨(9)插入3个圆柱形长孔设置，以使所述水平移动滚筒(7)与所述旋转滚筒(8)同轴配合，所述水平移动滚筒(7)与所述旋转滚筒(8)的转动是同步的；在所述推进液压缸(13)的推动下，可以实现所述水平移动滚筒(7)沿着3个圆柱形导轨(9)水平移动，进而实现所述波纹式环保罩(3)在所述采矿头(1)轴向位置的调节。

3.根据权利要求1所述的一种深海采矿采集羽状流的自适应抑制装置，其特征在于，所述采矿头(1)的半球状表面设置有多个截齿组件(21)，所述截齿组件(21)用于粉碎深海矿物层。

4.根据权利要求1所述的一种深海采矿采集羽状流的自适应抑制装置，其特征在于，所述波纹式环保罩(3)还设置有抽吸管道(18)，抽吸管道(18)用于实现对采集羽状流进行抽吸，进一步的削弱采集羽状流的影响。

5.根据权利要求1所述的一种深海采矿采集羽状流的自适应抑制装置，其特征在于，所述波纹式环保罩(3)右侧波纹结构上设置有第一控制液压缸(4)，所述第一控制液压缸(4)用于控制所述波纹式环保罩(3)右侧波纹结构伸缩；所述波纹式环保罩(3)左侧波纹结构上设置有第二控制液压缸(5)，所述第二控制液压缸(5)用于控制所述波纹式环保罩(3)左侧波纹结构伸缩。

技术总结本发明公开了一种深海采矿采集羽状流的自适应抑制装置，在推进液压缸的推动下，可以实现水平移动滚筒沿着3个圆柱形导轨水平移动，进而实现与水平移动滚筒连接的波纹式环保罩在周向位置的调节；该波纹式环保罩调节方式为：通过第一控制液压缸和第二控制液压缸推动波纹式环保罩的伸缩，进而实现了波纹式环保罩的大小的控制，抑制了采集羽状流的扩散问题；同时，该波纹环保罩3的中心处装配有抽吸管道，可以通过抽吸作用对采集羽状流进行抽吸，进一步的削弱采集羽状流的影响；因此该自适应抑制装置调节波纹式环保罩的轴向和径向的相对位置以及波纹式环保罩的大小，进而实现对采集羽状流进行有效抑制。技术研发人员：杨建民,吕海宁,张贝,肖龙飞,毛竞航,邓立文,赵国成,翁启旺,梁琼文,雷肖楠受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/7/4