本发明专利技术涉及一种海底集矿系统的矿物海泥分离装置，包括：过滤箱外壳，过滤箱外壳前端设有进水口，后端设有出水口；与矿粒出口下缘平齐的第一过滤网，对出水口进行阻隔的第二过滤网；与第一门板对应的由外力驱动的第一推板，与第二门板对应的由外力驱动的第二推板；在第一过滤网上方设定距离设置的与第一推板信号连接的第一激光传感器，在第一过滤网下方设定距离设置的与第二推板信号连接的第二激光传感器；与矿粒出口连接的矿粒粉碎机。本发明专利技术实现矿粒，海泥，水的分离；收集采集过程中吸入的海泥，使用可降解集装袋聚集海泥之后进行沉降，再缓缓排到海床，减小对海底环境的破坏；设置有激光传感器构成的传感器系统，完成自动排出海泥等控制行为。
【技术实现步骤摘要】
一种海底集矿系统的矿物海泥分离装置及其方法
本专利技术涉及一种海底集矿系统，具体涉及一种海底集矿系统的矿物海泥分离装置及其方法。
技术介绍
海洋矿产已经成为国家能源战略重点关注的重要资源。目前的深海采矿装置大多采矿效率低，可靠性差；且现有的集矿水箱存在排出污水流速大水中浑浊度高，对海底环境破坏严重。现有的海底集矿装置一般只配置简单设计的水箱，从吸头进来的矿粒伴随着大量海底海泥直接进入水箱中；海泥在箱体内的堆积会使水箱集矿量减小，箱体内流速降低，从而极大减小采矿效率；由于矿粒需要通过管道输送到中继仓，如果矿粒太大，则会导致管道阻塞；另外，由于海底生态环境很脆弱，从水箱排出的海泥会大量扩散，对周围的生态环境造成极大破坏。同时，对于现有的海底集矿装置，一般都是由人工进行清洗、集矿等操作，考虑到深海的环境，这一过程的人力成本巨大。综上，现有技术的缺点和不足：1)水箱无法实现矿粒、海泥、水的分离。2)水箱不能在完成采矿的情况下保证水流过水箱的流速均匀且相对快速，影响了采矿效率。3)现有水箱设计没有很好地实现矿粒和海泥的分离，更没有考虑到海底生态环境的脆弱性，未将被搅动起来的海泥收集，而是直接排放，造成对环境的极大破坏。4)矿粒颗粒太大导致连接中继仓的管道阻塞。5)水箱控制系统都没有设置智能反馈，无法进行智能控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种海底集矿系统的矿物海泥分离装置及其方法，实现矿粒，海泥，水的分离；水箱可以收集采集过程中吸入的海泥，使用可降解集装袋聚集海泥之后进行沉降，再慢慢排到海床，从而减小对海底环境的破坏；水箱设置有激光传感器构成的传感器系统，检测水箱内收集物的高度，描绘水箱内集矿程度，同时使用通信模块向中继仓服务器传输信号，控制抽取矿粒的水泵工作，抽吸管道中的矿粒进入中继仓；智能的传输海底矿物，也可检测沉积于箱体底部的海泥高度与厚度，完成自动排出海泥等控制行为；水箱经过特殊的结构设计：水箱外部框架耐高压环境，适应海底的环境，内部结构设计采用流线型形状，同时使用流体力学软件的分析，保证箱体内流速达到最大，避免箱体内水体流动时产生漩涡，造成不必要的能量损失，提高采矿效率；与海泥分离的矿粒进入粉碎装置粉碎，防止矿粒在管道中传输时堵住管道。本专利技术采取以下技术方案：一种海底集矿系统的矿物海泥分离装置，包括：过滤箱外壳1，所述外壳前端设有进水口5，后端设有出水口6，出水口6外接水泵；进水口5下方设有带有第一门板的矿粒出口3；矿粒出口3下方设有带有第二门板的海泥出口4；与矿粒出口3下缘平齐的第一过滤网20，对出水口6进行阻隔的第二过滤网21；与第一门板对应的由外力驱动的第一推板7，与第二门板对应的由外力驱动的第二推板8；在第一过滤网20上方设定距离设置的与第一推板7信号连接的第一激光传感器23，在第一过滤网20下方设定距离设置的与第二推板8信号连接的第二激光传感器24；与矿粒出口3连接的矿粒粉碎机。进一步的，所述矿粒粉碎机外接集矿箱；所述第一推板7、第二推板8由液压缸装置通过推杆驱动。进一步的，所述第二门板与外壳前端转动连接，第二门板可沿外壳前端向上翻转，第二门板最前端设有用于翻转时，将海泥集装袋展开的外侧钩子33。进一步的，所述矿粒粉碎机顶部具有粉碎机颗粒入口，下部侧面具有粉碎机颗粒出口，内部设有齿轮29，齿轮一侧具有滑板30，滑板30上设有与齿轮29啮合的凸起31，齿轮另一侧具有挡矿板32。进一步的，第二门板8打开的过程中带动外侧钩子33，外侧钩子33使袋子的口打开；第二推板8将海泥推入袋子，当袋子中的海泥量达到一定的重量之后，在重力的作用下袋子脱落，缓慢的掉到海床上。更进一步的，外侧钩子33在第二门板8关闭时又嵌入下一个袋子的硬质把手27；袋子的入口处设计了一个梯形台，使得装入袋子的海泥不会轻易从里面掉出来，袋子的把手是硬质的，每个最底部的袋子把手都自然垂下，以便于钩子勾取实现套装机制的连续性。更进一步的，在过滤箱外壳1的下部伸出两根小柱子，将袋子的两个孔穿入柱子，柱子下端有用于卡住袋子的机构，使得袋子不会轻易掉下。进一步的，第一推板7的边缘一面具有被切削结构，在第一推板7收回的过程中，如果碰到矿粒，第一推板7会因为矿粒的阻挡被推到与杆件共线的状态，避免其被颗粒物阻挡而无法收回，在回到杆件的初始位置之后，由于水流的作用或是再次工作时矿粒的作用，切削面法线方向的受力会分解为沿着削切面和垂直于削切面，两个分力会使第一推板7由与杆件共线恢复到与杆件垂直的状态。一种上述的海底集矿系统的矿物海泥分离装置的工作方法，打开水泵，外接吸头将矿粒吸入水箱，由于重力作用，矿粒会掉在离进水口较近的位置，海泥则会掉在离进水口较远的位置，它们都掉在水平放置的第一过滤网20上，第一过滤网20的孔径较小，使得海泥能够通过第一过滤网20进入到水箱的下部，而矿粒则无法通过；当第一过滤网20上面的矿粒达到一定高度时，第一激光传感器23射出的激光受到阻挡，由第一激光传感器23控制的液压缸开始工作，液压缸使第一推板7将矿粒推向第一门板处，第一门板打开，矿粒达到出口下方的矿粒粉碎装置26中，同时第一门板关闭；矿粒粉碎装置的齿轮29，在挤压力的作用下将矿粒粉碎成为小型颗粒物；通过与矿粒粉碎装置出口相连地泵将粉碎之后的矿粒吸到中继仓中储存起来；由于矿粒颗粒物颗粒小，管道不会被阻塞；当第一过滤网20下面的海泥堆积到一定高度时，阻挡第二激光传感器24，由第二激光传感器24反馈信号并控制的液压缸开始工作，液压缸使第二推板8将海泥推向第二门板处，此时第二门板打开，外侧钩子33处于钩在袋子25的硬质把手27中，第二门板8打开的过程中带动外侧钩子33，外侧钩子33使袋子的口打开；第二推板8将海泥推入袋子，当袋子中的海泥量达到一定的重量之后，在重力的作用下袋子脱落，缓慢的掉到海床上。本专利技术的应用效果在于：1)实用高效：实现矿粒，海泥，水的分离；2)环境友好：水箱可以收集采集过程中吸入的海泥，使用可降解集装袋聚集海泥之后进行沉降，再慢慢排到海床，从而减小对海底环境的破坏；3)自动化控制：水箱设置有激光传感器构成的传感器系统，检测水箱内收集物的高度，描绘水箱内集矿程度，同时使用通信模块向中继仓服务器传输信号，控制抽取矿粒的水泵工作，抽吸管道中的矿粒进入中继仓；智能的传输海底矿物，也可检测沉积于箱体底部的海泥高度与厚度，完成自动排出海泥等控制行为；4)水箱经过特殊的结构设计。水箱外部框架耐高压环境，适应海底的环境；内部结构设计采用流线型形状，同时使用流体力学软件的分析，保证箱体内流速达到最大，同时避免箱体内水体流动时产生漩涡，造成不必要的能量损失。提高了采矿效率；5)与海泥分离的矿粒进入粉碎装置粉碎，防止矿粒在管道中传输时堵住管道。附图说明图1是本专利技术海底集矿系统的矿物海泥分离装置整体原理图。图2是过滤箱的整体示意图。图3是第一过滤网的示意图。图4是第二过滤网的示意图。图5是过滤箱内部结构示意图。图6是过滤箱内部部分结构示意图。图7是第一、第二推板的结构示意图。图8是第一、第二推板伸出状态俯视图。图9是第一、第二推板回收状态俯视图。图10是过滤箱内部部分结构示意图。图11是过滤箱剖视图。图12是第二门板打开时，外侧钩子勾住袋子的示意图。图13是袋子的轴测图本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种海底集矿系统的矿物海泥分离装置，其特征在于，包括：过滤箱外壳(1)，过滤箱外壳(1)前端设有进水口(5)，后端设有出水口(6)，出水口(6)外接水泵；进水口(5)下方设有带有第一门板的矿粒出口(3)；矿粒出口(3)下方设有带有第二门板的海泥出口(4)；与矿粒出口(3)下缘平齐的第一过滤网(20)，对出水口(6)进行阻隔的第二过滤网(21)；与第一门板对应的由外力驱动的第一推板(7)，与第二门板对应的由外力驱动的第二推板(8)；在第一过滤网(20)上方设定距离设置的与第一推板(7)信号连接的第一激光传感器(23)，在第一过滤网(20)下方设定距离设置的与第二推板(8)信号连接的第二激光传感器(24)；与矿粒出口(3)连接的矿粒粉碎机。
【技术特征摘要】
1.一种海底集矿系统的矿物海泥分离装置，其特征在于，包括：过滤箱外壳(1)，过滤箱外壳(1)前端设有进水口(5)，后端设有出水口(6)，出水口(6)外接水泵；进水口(5)下方设有带有第一门板的矿粒出口(3)；矿粒出口(3)下方设有带有第二门板的海泥出口(4)；与矿粒出口(3)下缘平齐的第一过滤网(20)，对出水口(6)进行阻隔的第二过滤网(21)；与第一门板对应的由外力驱动的第一推板(7)，与第二门板对应的由外力驱动的第二推板(8)；在第一过滤网(20)上方设定距离设置的与第一推板(7)信号连接的第一激光传感器(23)，在第一过滤网(20)下方设定距离设置的与第二推板(8)信号连接的第二激光传感器(24)；与矿粒出口(3)连接的矿粒粉碎机。2.如权利要求1所述的海底集矿系统的矿物海泥分离装置，其特征在于：所述矿粒粉碎机外接集矿箱；所述第一推板(7)、第二推板(8)由液压缸装置通过推杆驱动。3.如权利要求1所述的海底集矿系统的矿物海泥分离装置，其特征在于：所述第二门板与外壳前端转动连接，第二门板可沿外壳前端向上翻转，第二门板最前端设有用于翻转时，将海泥集装袋展开的外侧钩子(33)。4.如权利要求1所述的海底集矿系统的矿物海泥分离装置，其特征在于：所述矿粒粉碎机顶部具有粉碎机颗粒入口，下部侧面具有粉碎机颗粒出口，内部设有齿轮(29)，齿轮一侧具有滑板(30)，滑板(30)上设有与齿轮(29)啮合的凸起(31)，齿轮另一侧具有挡矿板(32)。5.如权利要求1所述的海底集矿系统的矿物海泥分离装置，其特征在于：第二门板(8)打开的过程中带动外侧钩子(33)，外侧钩子(33)使袋子的口打开；第二推板(8)将海泥推入袋子，当袋子中的海泥量达到一定的重量之后，在重力的作用下袋子脱落，缓慢的掉到海床上。6.如权利要求5所述的海底集矿系统的矿物海泥分离装置，其特征在于：外侧钩子(33)在第二门板(8)关闭时又嵌入下一个袋子的硬质把手(27)；袋子的入口处设计了一个梯形台，使得装入袋子的海泥不会轻易从里面掉出来。7.如权利要求5所述的海底集矿系统的矿物海泥分离装置，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵国成，肖龙飞，吴传俊，林少雄，王良建，缪本杰，赵伟杰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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