一种海底热液硫化物矿采矿车

摘要

一种海底热液硫化物矿采矿车，其包括自行式平移机构、液压系统、控制箱、料仓、机械臂、抽吸软管、矿石斗、采矿头和输送软管，可上下摆动的采矿头安装在机械臂上，机械臂底部固定在自行式平移机构的前部，矿石斗固定套在采矿头外，与采矿头同轴，开口朝外，位于采矿头下方，底部开孔与抽吸软管连接，抽吸软管连接料仓前端的进料口，料仓顶部与输送软管连接，所述液压系统和控制箱位于自行式平移机构的后部；液压系统与控制箱电连接，还通过油路彼此相连，液压系统上部连通安全皮囊，液压系统和安全皮囊里充满液压油。本发明结构简单，投资少，使用操作安全，效率高，适用于海底热液硫化物矿大规模开采。

权利要求

1.一种海底热液硫化物矿采矿车，其特征在于：包括自行式平移机构(1)、液压系统(2)、控制箱(3)、料仓(4)、机械臂(5)、抽吸软管(6)、矿石斗(7)、采矿头(8)和输送软管(9)，自行式平移机构(1)由通透式机架(11)、滑杆(12)、滑槽(13)、平移架(14)、深水电机(15)、固定螺母(16)、丝杆(17)、行走油缸(18)和回转装置(19)组成，可上下摆动的采矿头(8)安装在机械臂(5)上，机械臂(5)底部固定在自行式平移机构(1)的前部，矿石斗(7)固定套在采矿头(8)外，与采矿头(8)同轴，开口朝外，位于采矿头(8)下方，底部开孔与抽吸软管(6)连接，抽吸软管(6)连接料仓(4)前端的进料口，料仓(4)顶部与输送软管(9)连接，所述液压系统(2)和控制箱(3)位于自行式平移机构(1)的后部，液压系统(2)与控制箱(3)电连接，还通过油路彼此相连，液压系统(2)上部连通安全皮囊(21)，液压系统(2)和安全皮囊(21)里面充满液压油。

2.根据权利要求1所述的海底热液硫化物矿采矿车，其特征在于：通透式机架(11)每侧外端上下焊接两滑杆(12)，每侧外端中部焊接有固定螺母(16)，平移架(14)一侧焊接上下两滑槽(13)，在平移架(14)一侧的中部通过轴承连接有丝杆(17)，丝杆(17)通过深水电机(15)的输出轴与固定在平移架(14)一侧的深水电机(15)连接，机架(11)左右两侧连接两平移架(14)，通过机架(11)的滑杆(12)和平移架(14)的滑槽(13)相互嵌套在一起，丝杆(17)套在固定螺母(16)内，机架(11)和平移架(14)能够相互滑动。

3.根据权利要求1或2所述的海底热液硫化物矿采矿车，其特征在于：回转装置(19)包括回转马达(191)、回转支承(192)、回转架(193)、顶油缸(194)、下支腿(195)、固定支撑(196)和加强支撑(197)，回转架(193)、固定支撑(196)、加强支撑(197)为通透式框架结构，回转马达(191)输出端为齿轮，固定于机架(11)上部顶板，与回转支承(192)内圈的内齿啮合，回转架(193)套接在固定支撑(196)外，回转架(193)上部连接板上下面分别连接回转支承(192)的内圈和顶油缸(194)，顶油缸(194)的活塞固定在固定支撑(196)的底部，回转架(193)在顶油缸(194)作用下沿固定支撑(196)外侧上下滑动。

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫化物矿开采装置，尤其是涉及一种海底热液硫化物矿开采装置。

背景技术

海底热液矿作为一种具有战略意义的海底多金属矿产资源，主要分布在2000～5000m深处的大洋中脊和地层断裂活动带，富含铁、铜、铅、锌及银、金、钴、镍、铂等金属，主要以块状、烟囱状和泥状等三种形态赋存在海底。对于以块状形态存在的硫化物，目前提出的开采方法是采用自动控制的海底钻探，然后在钻孔内爆炸，炸碎矿体，随后用集矿机采集后输送到水面进行加工。这种自动钻探爆破采矿技术采用的装置，由爆破装置、矿石破碎机、吸矿管以及采矿船、运输船、钻探供应船等多种设备组成，结构复杂，投资大，且爆破块大小不一，危险性高，采矿工艺流程复杂，效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有海底热液硫化物矿开采装置的上述缺陷，提供一种结构简单，投资少，使用操作安全，效率高，适用于海底热液硫化物矿大规模开采的采矿车。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：其包括自行式平移机构、液压系统、控制箱、料仓、机械臂、抽吸软管、采矿头、矿石斗和输送软管，可上下摆动的采矿头安装在机械臂上，机械臂底部固定在自行式平移机构的前部，矿石斗固定套在机械臂前端，与采矿头同轴，开口朝外，位于采矿头下方，底部开孔与抽吸软管连接，抽吸软管连接料仓前端的进料口，料仓顶部与输送软管连接，所述液压系统和控制箱位于自行式平移机构的后部；液压系统与控制箱电连接，还通过油路彼此相连，液压系统上部连通安全皮囊，液压系统和安全皮囊里面充满液压油。
使用时，将所述采矿车置于海底，采矿车着底后，依靠自行式平移机构移至作业面，启动采矿头进行掘削作业，在采矿头的掘削作用下，硫化物矿石被破碎，破碎后的硫化物矿石落入矿石斗，再经抽吸软管输送到料仓，通过输送软管输送到水面作业船。采矿头完成一次作业后，移至下一作业面进行下一次的开采。
本发明较好地克服了现有自动钻探爆破采矿装置的各种弊端，结构简单，投资少，使用操作安全，可靠性高，效率高，通过性能和机动性能好，适用于海底热液硫化物矿的大规模开采。

附图说明

图1是本发明一实施例的整体结构示意图。
图2是图1所示实施例的自行式平移机构结构示意图。
图3是图1所示实施例的水平移动原理示意图。
图4是图1所示实施例的回转装置结构示意图。
图中：1.自行式平移机构，11.机架，12.滑槽，13.滑杆，14.平移架，15.深水电机，16.固定螺母，17.丝杆，18.行走油缸，19.回转装置，191.回转马达，192.回转支承，193.回转架，194.顶油缸，195.下支腿，196.固定支撑，197.加强支撑，2.液压系统，21.安全皮囊，3.控制箱，4.料仓，5.机械臂，51.斗杆，52.斗杆油缸，53.动臂，54.动臂油缸，55.固定绞，56.底板，6.抽吸软管，7.矿石斗，8.采矿头，9.输送软管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
参照图1，本实施例包括自行式平移机构1、液压系统2、控制箱3、料仓4、机械臂5、抽吸软管6、采矿头8、矿石斗7和输送软管9，可上下摆动的采矿头8安装在机械臂5上，机械臂5底部固定在自行式平移机构1的前部，矿石斗7固定套在机械臂5前端，与采矿头8同轴，开口朝外，位于采矿头8下方，底部开孔与抽吸软管6连接，抽吸软管6连接料仓4前端的进料口，料仓4顶部与输送软管6连接，所述液压系统2和控制箱3位于自行式平移机构1的后部；液压系统1与控制箱3电连接，控制箱3向液压系统2提供电力，并发出控制指令操控液压系统2工作；液压系统2和控制箱3还通过油路相连，液压系统1上部连通安全皮囊21，液压系统1和安全皮囊21里面充满液压油，以平衡高压海水压力，保护液压系统2和控制箱3，防止液压系统2和控制箱3被海水压坏。
如图1所示，机械臂5包括斗杆51、斗杆油缸52、动臂53、动臂油缸54、固定绞55和底板56，动臂油缸54，固定绞55和动臂油缸54固定在底板56上，动臂53为箱形结构，底端通过轴与固定绞55连接，动臂油缸54的拉杆与动臂53的中部绞接，动臂53顶端与斗杆51铰接，斗杆51的前端和后端分别绞接采矿头8和斗杆油缸52，斗杆油缸52的油缸平行固定在动臂53上部。由于采用油缸、臂和斗杆的连杆机构，并通过绞接方式连接，因而机械臂5可上下摆动，其摆幅最大为车高的1.5～3倍。
参照图2，自行式平移机构1由机架11、滑杆12、滑槽13、平移架14、深水电机15、固定螺母16、丝杆17、行走油缸18和回转装置19组成；机架11为通透式框架结构，每侧面上下焊接两滑杆12，每侧面中部焊接一固定螺母16，机架11左右两侧连接两平移架14，平移架14每侧面焊接上下两滑槽13，机架11的滑杆12和平移架14的滑槽13嵌套在一起，机架11和平移架14可以相互滑动；四个行走油缸18通过固接在左右平移架14下部，机架11上部的顶板中间开孔，与回转装置19连接。
如图3所示，在每侧平移架14中部通过轴承连接有丝杆17，丝杆17套在固定螺母16内，深水电机15固定在平移架14一侧，其输出轴与丝杆17连接，在深水电机15作用下，丝杆17转动，固定螺母16跟随水平移动，当机架11静止时，平移架14向前或后移动一段距离；当平移架14静止时，机架11移动。采矿车1的前进工程：机架11静止，丝杆17转动，平移架14前进一段距离；然后平移架14静止，机架11前进一段距离；机架11再静止，平移架14前进，通过机架11和平移架14的交替静止和前进达到自行式平移机构1的前进。自行式平移机构1的后退则通过调整深水电机15的转向来实现。
如图1和4所示，回转装置19包括回转马达191、回转支承192、回转架193、顶油缸194、下支腿195、固定支撑196和加强支撑197，回转架193、固定支撑196、加强支撑197为通透式框架结构，机架11上部顶板上下分别连接回转马达191和回转支承192的外圈。回转架193上部焊有连接板，回转架193套接在固定支撑196外，连接板上下连接回转支承192的内圈和顶油缸194，顶油缸194的活塞固定在固定支撑196的底部，回转架193在顶油缸194作用下可沿固定支撑196外侧上下滑动。回转马达191输出端为齿轮，与回转支承192内圈的内齿啮合，回转马达52带动回转支承192的外圈转动，机架11跟随转动。固定支撑196的四周底部平齐焊接四个加强支撑197，四个下支腿195分别焊接在四个加强支撑197的底部中心位置，加强支撑197可根据地质条件和采矿装置的重量调整大小。作业时插入海底底质中，防止自行式平移机构1滑动。液压系统2为回转马达191、行走油缸18、顶油194、斗杆油缸52和动臂油缸54提供液压动力。
采矿装置在海底的采矿工作过程：着底后，启动液压系统2和控制箱3，采矿装置自行移至作业面，采矿头8在机械臂5的作用，完成采矿装置前方硫化物的掘削，硫化物破碎后落入矿石斗7，经抽吸软管6输送到料仓4，通过输送软管9输送到水面作业船，采矿头8完成一次作业后，回转装置19着底，四个下支腿195的活塞伸出，行走油缸18的活塞收回，启动顶油缸194，左右平移架14脱离海底，深水电机15动作，带动左右平移架14前移一段距离，深水电机15停止，顶油缸194收回，行走油缸18的活塞伸出，左右平移架14平稳附着在海底，收回四个下支腿195的活塞，启动顶油缸194，回转装置19脱离海底，机架11跟随脱离海底，深水电机15动作，机架11前移一段距离，顶油缸194收回，机架11平稳着底，这样采矿装置自行移至到下一作业面，开始下一次的开采。采矿装置在采矿和行走过程中，如自行式平移机构1需要转弯、采矿头8进行不同位置的挖掘，启动顶油缸194，回转装置19着底，机架11顶起脱离海底，启动回转马达191，机架11可进行任意角度的回转，采矿头8可完成不同位置的挖掘。