一种多金属结核的水力机械复合的集矿机

1.本发明属于海底作业设备领域，尤其涉及一种多金属结核的水力机械复合的集矿机。


背景技术：

2.人类尚未到达的海洋深处仍然存在大量可供使用的主要天然矿产资源，包括锰结核、富钴的含铁和高锰和锌结壳、海砂和锰矿及其他主要天然气水合物。海底天然矿产资源储量占目前地球总天然矿产资源的75%以上。它可能是目前地球上最大的潜在国家战略矿产资源开发基地。它是人类必须掌握的战略基础。开发基于先进的海洋技术和武器设备。
3.多金属结核分布在世界大洋底部水深3500—6000米海底表层。它的外形是暗褐色，形如土豆的结核状软矿物体，直径一般为3—7厘米。多金属结核含有锰、铁、镍、钴、铜等几十种元素。是重要的战略资源。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种结构紧凑，运行可靠，对深海多金属结核等矿石采集效率高，适应环境能力强的高效自主的多金属结核的水力机械复合的集矿机。
5.本发明的采用的技术方案是：一种多金属结核的水力机械复合的集矿机，包括移动底盘、碎矿机构、集矿装置、转动机构ⅰ、转动机构ⅱ、机械臂及集矿舱；所述碎矿机构包括掘齿碎矿头、液压马达及机械臂，掘齿破碎头通过轴承座安装在破碎头框架上，破碎头框架上设有液压马达，液压马达的输出轴与掘齿破碎头连接；机械臂的一端通过转动装置与移动底盘连接，机械臂的另一端与破碎头框架固定连接；所述的集矿装置通过转动机构ⅱ安装在移动底盘上，集矿装置能够将破碎头破碎的矿石收集至集矿舱，集矿舱设置在底盘上。
6.上述的多金属结核的水力机械复合的集矿机中，所述机械臂包括大臂、小臂、舵台、舵机座、曲柄及三脚架；大臂的后端与舵台铰接，舵台固定安装在舵机座上，舵机座安装在转动机构ⅱ上；大臂前端与小臂的后部通过销轴铰接，大臂与小臂铰接处设有三脚架，三脚架为三角形，三脚架的一个角处设有销孔，销孔与大臂和小臂铰接的销轴配合形成铰接副；小臂前端铰接液压缸，液压缸与破碎头框架固定连接；所述的三脚架的另两个角处分别铰接连杆ⅱ、连杆ⅲ的一端，连杆ⅱ的另一端与舵台铰接，连杆ⅲ的另一端与液压缸铰接；连杆i的前端与小臂的后端铰接，连杆i的后端与曲柄的一端铰接；曲柄的另一端固定安装在电机的输出轴上，电机安装在舵台上。
7.上述的多金属结核的水力机械复合的集矿机中，所述的大臂的后端设有铰接销轴，舵台上设有轴承座，铰接销轴与轴承座内轴承的内孔配合。
8.上述的多金属结核的水力机械复合的集矿机中，所述的掘齿破碎头包括破碎辊及多组掘齿，破碎辊为圆柱体结构，所述的掘齿安装在破碎辊上，多组掘齿沿圆周方向均匀布置，每组掘齿包括设置在破碎辊同一母线上的多个掘齿。
9.上述的多金属结核的水力机械复合的集矿机中，集矿装置包括潜水泵、高压水管及集矿通道，所述的高压水管与潜水泵的出水口连接，集矿通道为z形管状结构，集矿通道的开口为方形；集矿通道分成进料段、输送段及出料段，进料段和出料段水平设置，输送段倾斜设置，输送段两端连接进料段和出料段，出料段连接集矿舱；出料段安装在转动机构ⅰ上；所述的潜水泵安装在集矿通道的出料段上，高压水管的出口置于进料段内，高压水管的出口连接有喷头，喷头朝向输送段倾斜；所述的输送段设有输送带，输送带包绕在两滚筒上，两滚筒安装在集矿通道上且能够转动，两滚筒之一与减速器的输出轴连接，减速器的输入轴与电机的输出轴连接，减速器、电机安装在集矿通道上。
10.上述的多金属结核的水力机械复合的集矿机中，所述集矿舱包括舱体、安装平台、舱门及曲臂，所述的舱体的一侧开口，开口处设有舱门；所述的安装平台上设有两个平行的导轨，导轨垂直于舱门设置；所述的舱体底部设有两组滚轮，通过滚轮支撑在两导轨上；所述的曲臂一端与舱体背向舱门侧铰接，另一端与安装平台铰接；液压缸i的一端与安装平台铰接，另一端与曲臂中部铰接，安装平台安装在移动底盘上。
11.上述的多金属结核的水力机械复合的集矿机中，所述的舱门上端与舱体铰接，舱门的两侧分别与两个液压缸ⅱ的一端，两个液压缸ⅱ的另一端与舱体铰接。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构紧凑，运行可靠；对深海多金属结核等矿石采集效率高，适应环境能力强。
附图说明
13.图1是本发明的结构图。
14.图2是本发明的集矿舱结构图。
15.图3是本发明的机械臂的结构图。
16.图4是本发明的集矿装置的结构图。
17.图中：1-移动底盘；3-转动机构ⅰ；4-集矿通道；5-输送带；7-高压水管；10-潜水泵；11-舵台；14-驱动电机ⅰ；15-小臂；16-曲柄；17-连杆ⅰ；18-三脚架；19-连杆ⅱ；20连杆ⅲ；22-轴承座；23-液压缸i；24-活塞杆；25-舱门；32-舵机座；36-大臂；38-掘齿碎矿头；39-碎矿头支架；40-转动机构ⅱ；41-集矿舱；42-曲臂；48-驱动电机ⅱ；49-减速器；50-液压马达。
具体实施方式
18.下面结合附图对本发明作进一步说明如图1所示，本发明包括移动底盘1、碎矿机构、集矿装置、液压马达、转动机构ⅰ3、转动机构ⅱ40、机械臂及集矿舱41。
19.所述碎矿机构包括掘齿碎矿头38、液压马达及机械臂，掘齿破碎头38通过轴承座安装在破碎头框架39上，破碎头框架39上设有液压马达50，液压马达50的输出轴与掘齿破碎头38连接。所述的掘齿破碎头38包括破碎辊及10组掘齿，破碎辊为圆柱体结构，所述的掘齿安装在破碎辊上，10组掘齿沿圆周方向均匀布置，每组掘齿包括设置在破碎辊同一母线上的9个掘齿。
20.所述机械臂包括大臂36、小臂15、舵台11、舵机座32、曲柄16及三脚架18；大臂36的
后端与舵台11铰接，舵台11固定安装在舵机座32上，舵机座32安装在转动机构ⅱ40上；转动机构ⅱ40安装在移动底盘1后端。大臂36前端与小臂15的后部通过销轴铰接，大臂36与小臂15铰接处设有三脚架18，三脚架18为三角形，三脚架18的一个角处设有销孔，销孔与大臂36和小臂15铰接的销轴配合形成铰接副。小臂15前端铰接液压缸23，液压缸23与破碎头框架39固定连接。所述的三脚架18的另两个角处分别铰接连杆ⅱ19、连杆ⅲ20的一端，连杆ⅱ19的另一端与舵台11铰接，连杆ⅲ20的另一端与液压缸23铰接。连杆i17的前端与小臂15的后端铰接，连杆i17的后端与曲柄16的一端铰接；曲柄16的另一端固定安装在驱动电机ⅰ14的输出轴上，电机安装在舵台11上。所述的大臂36的后端设有铰接销轴，舵台11上设有轴承座22，铰接销轴与轴承座22内轴承的内孔配合，实现大臂36与舵台11的铰接。
21.所述集矿舱41包括舱体、安装平台52、舱门25及两个曲臂42，所述的舱体的一侧开口，开口处设有舱门25；所述的舱门25上端与舱体铰接，舱门25的两侧分别与两个液压缸ⅱ51的一端，两个液压缸ⅱ51的另一端与舱体铰接，两个液压缸ⅱ51用于控制舱门25的开启和关闭。所述的安装平台52上设有两个平行的导轨，导轨垂直于舱门25设置；所述的舱体底部设有两组滚轮，通过滚轮支撑在两导轨上。两个曲臂42平行设置，曲臂42一端与舱体背向舱门侧铰接，另一端与安装平台52铰接。液压缸i23的一端与安装平台52铰接，另一端与曲臂42中部铰接；安装平台52安装在移动底盘1的中部。
22.集矿装置包括潜水泵10、高压水管7及集矿通道4，所述的高压水管7与潜水泵10的出水口连接，集矿通道4为z形管状结构，集矿通道4的开口为方形；集矿通道4分成进料段、输送段及出料段，进料段和出料段水平设置，输送段倾斜设置，输送段两端连接进料段和出料段，出料段通过软管连接集矿舱41。出料段安装在转动机构ⅰ3上，转动机构ⅰ3安装在移动底盘前端。所述的潜水泵10安装在集矿通道4的出料段上，高压水管7的出口置于进料段内，高压水管7的出口连接有喷头，喷头朝向输送段倾斜。所述的输送段设有输送带5，输送带5包绕在两滚筒上，两滚筒安装在集矿通道4上且能够转动，两滚筒之一与减速器的输出轴连接，减速器49的输入轴与电机48的输出轴连接，减速器49、电机48安装在集矿通道4上。
23.本发明的具体工作方式如下：（1）利用释放装置像本发明下放至海底。
24.（2）移动底盘1移动到赋存多金属结核的矿区。
25.（3）碎矿装置启动，机械臂将整个掘齿碎矿头移动到所需粉碎矿石的位置，液压马达50带动整个掘齿碎矿头转动，进行矿石的粉碎。
26.（4）集矿装置作用，集矿通道4将矿石收集起来，潜水泵吸收外部海水利用高压水管7发射高压水流，水流碰到集矿通道4内部使得收集的矿石沿内壁向上移动，移动到输送带5位置由传送带和水力联合作用下将矿石抬升，沿着管道到集矿舱41收集起来。
27.（5）收集完成后将本发明移动到指定位置，底部液压缸23、活塞杆24和曲臂42 使得集矿舱一侧抬升，另一侧舱门25开启，将所采集矿石倒出收集。
28.（6）重复上述步骤，开始下一周期的多金属结核采集活动。