一种深海底多金属结核大规模集矿机技术领域
本发明涉及一种深海底多金属结核大规模集矿机。
背景技术
随着陆地矿产资源的日益匮乏和人类对海洋认识的不断深入，深海底极为丰富的
矿产资源日益引起了国际社会的广泛关注，被认为是人类21世纪最重要的接替资源。深海
底多金属结核是海底最早被发现且并评估最具商业开采价值的固形矿产资源，赋存水深达
4000～6000m，以粒径2～10cm圆形或椭圆形颗粒状赋存于海底沉积物表层。由于分布形式
与赋存状态完全不同于海底富钴结壳和多金属硫化物等其它两种主要海底固体矿产资源，
多金属结核的采集过程不需要进行原位切削破碎处理，如何大规模高效采集直径仅数厘米
的结核矿石，涉及到合理高效的采集方法与装置设计。
发明内容
为了解决目前对于海底多金属结核采集效率不高的技术问题，本发明提供了一种
深海底多金属结核的大规模集矿机系统。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，一种深海底多金属结核大规模集
矿机，包括行走底盘、机架、集矿箱、集矿滚筒、滚筒支架、机械齿式输送带和动力驱动系统，
所述的机架固定于行走底盘上，所述的集矿箱固定于机架上，所述的集矿滚筒通过滚筒支
架安装于机架上并位于整个集矿机前进方向上的前端，所述的机械齿式输送带设置于集矿
滚筒与集矿箱之间，集矿滚筒上设有采集齿且用于将多金属结核挖起后投送至机械齿式输
送带上，机械齿式输送带前端的输送方向为由下至上以将多金属结核送至集矿箱内，所述
的动力驱动系统驱动行走底盘、集矿滚筒和机械齿式输送带运动。
所述的一种深海底多金属结核大规模集矿机，还包括调节油缸，所述的滚筒支架
为竖直设置的设有三根首尾相接的支臂的三角形支架，支臂之间为销连接，滚筒支架呈正
三角形设置，其中两个位置较低的支臂连接点分别销连接在行走底盘和集矿滚筒的转动轴
上，所述的调节油缸一端固定于行走底盘上，另一端销连接在滚筒支架高处连接点处以控
制支架升降并带动集矿滚筒升降。
所述的一种深海底多金属结核大规模集矿机，还包括矿浆泵和输矿软管，所述的
矿浆泵设置于集矿箱顶部，所述的输矿软管一端连接矿浆泵，另一端连接水面船只以将集
矿箱内矿浆输送至水面船只。
所述的一种深海底多金属结核大规模集矿机，还包括接头和缆绳，所述的接头固
定于机架上，所述的缆绳一端连接接头，另一端连接至水面船只以将集矿机下放至海底或
收回至船只上。
所述的一种深海底多金属结核大规模集矿机，还包括浮力体，所述的浮力体固定
于机架上并通过注水和排水来使集矿机下沉或上浮。
所述的一种深海底多金属结核大规模集矿机，所述的行走底盘为履带底盘。
所述的一种深海底多金属结核大规模集矿机，还包括信号控制箱和电缆，所述的
信号控制箱固定于机架上且电连接动力驱动系统，所述的电缆一端连接信号控制箱，另一
端连接至水面船只。
所述的一种深海底多金属结核大规模集矿机，所述的集矿滚筒的数量至少为两个
且为同轴设置。
本发明的技术效果在于，多个并排滚筒同时转动作业，利用安装于滚筒上的机械
齿将半掩于沉积物表层的多金属结核矿石从沉积物中分离，在滚筒的转动作用下将结核矿
石传递至集矿输送装置并输送至集矿箱；滚筒离地高度调节油缸通过带动调节架以控制作
业滚筒离地高度，适应海底地形变化；整个集矿系统由3组履带式行走底盘支撑牵引行走作
业，既可有效提高接地面积、加大剪切牵引力、降低接地比压，又可提高集矿效率与回收率。
本发明采用多个弧形机械齿式集矿滚筒联合作业的方式极大提高了矿石采集效
率与回收率，通过集矿滚筒离地高度调节油缸与调节架的作用下使整个集矿装置自适应海
底地形变化。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明集矿滚筒部分结构示意图；
其中，集矿滚筒101、机械齿式输送带102、调节油缸103、行走底盘104、集矿箱105、
机架106、动力驱动系统107、信号控制箱108、电缆109、接头110、缆绳111、输矿软管112、矿
浆泵113、浮力体114、滚筒支架115、螺栓116、采集齿117、筒毂118。
具体实施方式
参见图1，本实施例包括行走底盘、机架、集矿箱、集矿滚筒、滚筒支架、机械齿式输
送带和动力驱动系统，机架固定于行走底盘上，集矿箱固定于机架上，集矿滚筒通过滚筒支
架安装于机架上并位于整个集矿机前进方向上的前端，机械齿式输送带设置于集矿滚筒与
集矿箱之间，集矿滚筒上设有采集齿且用于将多金属结核挖起后投送至机械齿式输送带
上，机械齿式输送带前端的输送方向为由下至上以将多金属结核送至集矿箱内，动力驱动
系统驱动行走底盘、集矿滚筒和机械齿式输送带运动。这样在集矿机向前运动时，集矿滚筒
挖起海底的多金属结核并送到机械齿式输送带上，机械齿式输送带将多金属结核输送到集
矿箱中。
为了适应海底起伏的地面，本实施例还包括调节油缸，滚筒支架为竖直设置的设
有三根首尾相接的支臂的三角形支架，支臂之间为销连接，滚筒支架呈正三角形设置，其中
两个位置较低的支臂连接点分别销连接在行走底盘和集矿滚筒的转动轴上，调节油缸一端
固定于行走底盘上，另一端销连接在滚筒支架高处连接点处以控制支架升降并带动集矿滚
筒升降。
为了将所采集的多金属结核及时输送到海面船只上，以保证集矿机不间歇的进行
采矿作业，本实施例还包括矿浆泵和输矿软管，矿浆泵设置于集矿箱顶部，输矿软管一端连
接矿浆泵，另一端连接水面船只以将集矿箱内矿浆输送至水面船只。
为了便于将集矿机送至海底并方便收回，本实施例还包括接头和缆绳，接头固定
于机架上，缆绳一端连接接头，另一端连接至水面船只以将集矿机下放至海底或收回至船
只上。
为了使集矿机更好的在水中活动，本实施例还包括浮力体，浮力体固定于机架上
并通过注水和排水来使集矿机下沉或上浮。
为了适应海底的泥浆地面，本实施例的行走底盘为履带底盘。
为了进行远程遥控，本实施例还包括信号控制箱和电缆，信号控制箱固定于机架
上且电连接动力驱动系统，电缆一端连接信号控制箱，另一端连接至水面船只。
为了保证作业的高效，集矿滚筒的数量至少为两个且为同轴设置。
集矿作业时，集矿滚筒通过转动将赋存于沉积物表层的多金属结核分离收集并由
弧形的采集齿带动将其传递至机械齿式输送带，并被输送至集矿箱，调节油缸通过滚筒支
架以调整控制采集滚筒离地作业高度，电缆连接装置的信号控制箱与海面工作船以传递控
制信号及输送作业动力，接头连接装置机架与缆绳并通过浮力体辅助用以装置的收放，矿
浆泵接入集矿箱，一端连接输矿软管以输送矿石至海面工作船。
参见图2，本实施例设置的五个集矿滚筒并排安装于系统最前端，滚筒结构尺寸及
形状一致，设置三组履带底盘以实现整体系统的行走牵引，其中两组履带底盘布置于前端
集矿箱下方，左右两侧并排布置，另一个履带底盘布置于整体系统后端中间动力驱动系统
下方。
参见图3，所述集矿滚筒由弧形的采集齿、筒毂和螺栓组成，其中采集齿通过螺栓
连接固定于筒毂，集矿滚筒后侧连接机械齿式输送带。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术
人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本
发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有
各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求
保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。