一种深海采矿车用的磁悬浮式采集头结构

本发明涉及海洋采矿装备，具体涉及一种深海采矿车用的磁悬浮式采集头结构。

背景技术：

1、海洋中蕴藏着丰富的资源宝藏，除了油气资源外，深海中还含有丰富的多金属结核和硫化物。深海海底固体矿产资源的开发利用也受到世界各国的青睐。由于履带式采矿车比其他集矿装置的接地面积大，能产生较大的牵引力，有较好的可行驶性和操纵性，且其对海底环境的影响程度能够满足海底行驶要求，因此履带式采矿车成为海底采矿的首选形式。

2、深海采矿车的集矿过程主流思路是水力射流式集矿，应用此种思路的采集头需要根据离地高度，实时准确的调整采集头的高度，以实现高效的集矿，深海采矿车和采集头之间的连接通常采用传统机械式连接。深海采矿车行驶在崎岖不平的海底时，深海采矿车会有车身前倾或后仰的情况出现，导致与车身相连的采集头前倾或后仰，面对此种情况，一般通过机械控制的方法，带动采集头实时降低或抬升，以保证采集头的下端距离海床表面的高度不一致，使采集罩内部水流流速不均匀，会有部分海底矿石能不被抽吸进入深海采矿车的矿石收集箱内。现有采集罩机械控制的方式往往存在控制不灵敏、信号传导不及时等问题，会出现深海采矿车已经驶过一片区域后，采集罩才调整到位的情况，导致采集头离地高度调整滞后的情况，这会大大影响采集头的集矿效率。因此，现有技术需要进一步改进和提高。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种深海采矿车用的磁悬浮式采集头结构，解决现有的集矿采集头因海床面不平导致采集罩内部水流流速不均匀，导致矿石收集不彻底，且有部分矿石不能被收集，采集罩的高度调节速度慢，控制精度低，影响集矿效率的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种深海采矿车用的磁悬浮式采集头结构，包括采集罩、射流喷头、箱体、电磁调节装置、抽吸管一、测距传感装置及控制系统，所述采集罩顶部设置有抽吸管二，所述射流喷头有两组，两组射流喷头分别设置在所述采集罩内部的前后两侧。

4、所述箱体位于采集罩的上方，电磁调节装置安装在箱体的内部，抽吸管一位于采集罩的上方，其下端伸至箱体内部且固定相连。

5、所述抽吸管二的上端伸至箱体内部，其外壁与箱体滑动密封配合，抽吸管二的上端通过波纹管与抽吸管一的下端相连相通。

6、测距传感装置设置在采集罩的前侧外部，包括多个测距传感器，测距传感器的信号端与控制系统通讯相连。

7、进一步地，所述采集罩为底部敞口的长方形壳体结构，包括顶板、左侧板、右侧板、前侧板和后侧板，顶板横向水平布置，左、右侧板竖向设置在顶板左右两侧底部，上端与顶板为一体结构。

8、前侧板和后侧板相对倾斜设置在顶板下方的前后两侧，上端与顶板固定相连成一体，左右两侧分别与左侧板和右侧板固定相连。

9、进一步地，两组射流喷头分别固定安装在前侧板和后侧板的内壁上，每组射流喷头均包括一上一下布置的两排射流喷头，每排射流喷头包括横向依次间隔布置的射流喷头。

10、位于前侧板和前侧板的两组射流喷头相对倾斜布置，同一侧板上的各射流喷头均连接于一个供水支管，两个供水支管的进水端均连接于供水主管的出水端。

11、进一步地，所述抽吸管一的下端穿过顶板的中心位置，并与其固定相连成一体。

12、所述箱体的内部设有安装板，抽吸管二的上端穿出安装板的上表面并与其固定相连，抽吸管二的下端与采集罩的内部相通。

13、所述箱体的底部设置有环形密封座，环形密封座的上表面内嵌有橡胶垫片，环形密封座的内壁上嵌有第一o型密封圈，抽吸管二穿过环形密封座，并通过第一o型密封圈与所述环形密封座滑动密封配合。

14、进一步地，所述安装板与采集罩之间设置有两组导向杆，两组导向杆对称布置在抽吸管二的前后两侧，每组导向杆包括横向依次布置的至少两个导向杆。

15、各导向杆竖向平行布置，上端与安装板的底部固定相连，下端穿出箱体与采集罩的顶部固定相连。

16、每个导向杆的外部均设有滑动密封套，滑动密封套固定于箱体的底部，其内侧壁嵌设有至少两个第二o型密封圈，各第二o型密封圈沿导向杆的轴向依次间隔布置。

17、进一步地，安装板与箱体的顶壁之间设有两组第一弹簧，两组第一弹簧关于抽吸管二前后对称布置，每组第一弹簧包括呈方阵布置的多个第一弹簧。

18、各第一弹簧的上端与箱体的顶壁固定相连，下端与安装板的上表面固定相连。

19、进一步地，电磁调节装置设置在安装板和箱体的底板之间，其包括两组电磁线圈组件，两组电磁线圈组件关于抽吸管二前后对称布置，每组电磁线圈组件均包括呈矩阵方式排布的多个线圈组件。

20、电磁线圈组件包括螺旋线圈、套筒和铁芯，套筒竖向设置在箱体的底部，螺旋线圈设置在套筒的内部，其内侧固定有所述铁芯，所述安装板的底部设置有与电磁线圈组件数量相等且位置一一对应的永磁铁。

21、进一步地，套筒和铁芯的下端均与箱体固定相连，铁芯与套筒相对同轴布置，所述套筒的上端面前设有环形胶圈。

22、各永磁铁的同一磁极方向一致，永磁铁下端面的外径大于套筒上端面的外径。

23、进一步地，前侧板和后侧板的下端均具有垂直向下的弯折部，弯折部的左右两端分别与左侧板、右侧板固定焊接成一体。

24、左侧板、右侧板和弯折部的下方均设有条形安装座，条形安装座的底面固定有橡胶板，条形安装座的上端与对应的侧板插接并活动相连。

25、进一步地，采集罩各侧板的下端面上均具有沿其长度方向的插槽，插槽的横截面为t形，条形安装座的上端具有可防止其脱出插槽的限位部，条形安装座与插槽的内壁竖向滑动配合。

26、每个插槽的内部均设有多个第二弹簧，第二弹簧位于条形安装座与插槽顶壁之间，且沿插槽的长度方向依次间隔布置。

27、通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：本发明将磁悬浮技术应用于深海采矿车和采集头之间的连接，通过配置在采集头上的距离传感器，将采集头下端距离海床面的高度实时准确地传输到控制系统，控制系统根据预设程序输出信号，通过控制电流来控制深海采矿车和采集头之间的磁力大小，以实现采集头的提升或降低，电信号的优点在于传输准确且迅速，可以使得采集罩迅速调整到准确高度，以实现高效的集矿。

技术特征：

1.一种深海采矿车用的磁悬浮式采集头结构，其特征在于，包括采集罩、射流喷头、箱体、电磁调节装置、抽吸管一、测距传感装置及控制系统，所述采集罩顶部设置有抽吸管二，所述射流喷头有两组，两组射流喷头分别设置在所述采集罩内部的前后两侧；

2.根据权利要求1所述一种深海采矿车用的磁悬浮式采集头结构，其特征在于，所述采集罩为底部敞口的长方形壳体结构，包括顶板、左侧板、右侧板、前侧板和后侧板，顶板横向水平布置，左、右侧板竖向设置在顶板左右两侧底部，上端与顶板为一体结构；

3.根据权利要求2所述一种深海采矿车用的磁悬浮式采集头结构，其特征在于，两组射流喷头分别固定安装在前侧板和后侧板的内壁上，每组射流喷头均包括一上一下布置的两排射流喷头，每排射流喷头包括横向依次间隔布置的射流喷头；

4.根据权利要求2所述一种深海采矿车用的磁悬浮式采集头结构，其特征在于，所述抽吸管一的下端穿过顶板的中心位置，并与其固定相连成一体；

5.根据权利要求4所述一种深海采矿车用的磁悬浮式采集头结构，其特征在于，所述安装板与采集罩之间设置有两组导向杆，两组导向杆对称布置在抽吸管二的前后两侧，每组导向杆包括横向依次布置的至少两个导向杆；

6.根据权利要求4所述一种深海采矿车用的磁悬浮式采集头结构，其特征在于，安装板与箱体的顶壁之间设有两组第一弹簧，两组第一弹簧关于抽吸管二前后对称布置，每组第一弹簧包括呈方阵布置的多个第一弹簧；

7.根据权利要求4所述一种深海采矿车用的磁悬浮式采集头结构，其特征在于，电磁调节装置设置在安装板和箱体的底板之间，其包括两组电磁线圈组件，两组电磁线圈组件关于抽吸管二前后对称布置，每组电磁线圈组件均包括呈矩阵方式排布的多个线圈组件；

8.根据权利要求7所述一种深海采矿车用的磁悬浮式采集头结构，其特征在于，套筒和铁芯的下端均与箱体固定相连，铁芯与套筒相对同轴布置，所述套筒的上端面前设有环形胶圈；

9.根据权利要求4所述一种深海采矿车用的磁悬浮式采集头结构，其特征在于，前侧板和后侧板的下端均具有垂直向下的弯折部，弯折部的左右两端分别与左侧板、右侧板固定焊接成一体；

10.根据权利要求9所述一种深海采矿车用的磁悬浮式采集头结构，其特征在于，采集罩各侧板的下端面上均具有沿其长度方向的插槽，插槽的横截面为t形，条形安装座的上端具有可防止其脱出插槽的限位部，条形安装座与插槽的内壁竖向滑动配合；

技术总结
本发明公开一种深海采矿车用的磁悬浮式采集头结构，涉及深海采矿技术领域。其包括采集罩、射流喷头、箱体、电磁调节装置、抽吸管一、测距传感装置及控制系统，采集罩顶部设置有抽吸管二，射流喷头有两组，两组射流喷头分别设置在所述采集罩内部的前后两侧。箱体位于采集罩的上方，电磁调节装置设在箱体内部，抽吸管一位于采集罩的上方，下端伸至箱体内部。抽吸管二的上端伸至箱体内部，其外壁与箱体滑动密封配合，抽吸管二的上端通过波纹管与抽吸管一的下端相连相通。测距传感装置设在采集罩的前侧外部，包括多个测距传感器。本发明使得采集罩迅速调整到准确的离地高度，保持采集罩内部流速均匀，矿石收集彻底，以实现高效的集矿。

技术研发人员：李宗晏,陈旭光,刘学麟
受保护的技术使用者：中国海洋大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13