权利要求
1.一种多金属结核采集结构，其特征在于，包括：
壳体(1)，具有吸入口(11)和导出口(12)，所述吸入口(11)位于所述导出口(12)的下方;所述壳体(1)上还具有引导曲面(13)和采集通道(14)，所述引导曲面(13)设于所述吸入口(11)上方，且朝向所述吸入口(11)的下方弯曲，所述引导曲面(13)的末端与所述采集通道(14)的内壁相切连接;
引导喷嘴(2)，位于所述吸入口(11)的前端，且安装于所述引导曲面(13)的始端，所述引导喷嘴(2)的喷射方向朝向所述吸入口(11)的斜后方，且与所述引导曲面(13)的始端相切，以驱动物料沿所述引导曲面(13)向所述采集通道(14)流动;
助推喷嘴(3)，伸入至所述采集通道(14)内，所述助推喷嘴(3)的喷射方向与所述采集通道(14)的延伸方向一致，以将物料输送至所述导出口(12);
扬射喷嘴(4)，位于所述吸入口(11)的后端，所述扬射喷嘴(4)的喷射方向朝向所述吸入口(11)的斜前方，以使所述吸入口(11)下方的物料扬起。
2.如权利要求1所述的多金属结核采集结构，其特征在于，所述壳体(1)还包括上板(15)、下板(16)和侧板(17)，所述上板(15)位于所述下板(16)上方，所述侧板(17)连接于所述上板(15)和下板(16)的两侧，所述上板(15)、下板(16)和侧板(17)围合形成所述壳体(1);所述引导曲面(13)设于所述上板(15)上。
3.如权利要求2所述的多金属结核采集结构，其特征在于，包括与所述引导喷嘴(2)连通的第一供流管(5)，所述第一供流管(5)连接于所述上板(15)上。
4.如权利要求2所述的多金属结核采集结构，其特征在于，还包括与所述助推喷嘴(3)连通的第二供流管(6)，所述第二供流管(6)连接于所述上板(15)上。
5.如权利要求2所述的多金属结核采集结构，其特征在于，还包括与所述扬射喷嘴(4)连通的第三供流管(7)，所述第三供流管(7)连接于所述下板(16)上。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的多金属结核采集结构，其特征在于，所述扬射喷嘴(4)的喷射方向与水平方向呈夹角布置，所述夹角的角度范围为20°-60°。
7.一种多金属结核
采矿设备，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的多金属结核采集结构。
说明书
技术领域
[0001]本实用新型属于多金属结核采矿设备技术领域，更具体地说，是涉及一种多金属结核采集结构及多金属结核采矿设备。
背景技术
[0002]目前，多金属结核集矿装置的设计原理和结构多种多样，其中附壁射流式集矿装置利用康达效应来实现结核的拾取和抬升。这种设计通过流体在壁面附近的附壁效应，能够有效地将结核从海底底质中分离并抬升到一定高度，同时对底质的扰动较小，减少了对海底环境的破坏。然而，附壁射流式集矿装置在实际应用中面临一个显著的技术挑战，即其对离底高度的敏感性较高。具体而言，该装置的采集效率高度依赖于集矿装置与海底底质之间的离底高度，且高采集率的离底高度区间非常狭窄。一旦离底高度偏离这一理想区间，采集效率会迅速下降，严重影响多金属结核的回收效果。
[0003]在实际的海底采集作业中，由于海底地形的复杂性和变化性，集矿装置的离底高度往往会因地形起伏、底质松软度变化等因素而发生波动。当离底高度增大时，集矿装置主体后板与海底底质之间的间隙也随之增大。这一间隙的扩大导致部分多金属结核无法被有效捕获，而是从间隙中滑走。随着间隙的进一步增大，结核滑走的概率显著增加，从而导致采集率急剧下降。这一现象不仅降低了集矿装置的工作效率，还增加了资源浪费和作业成本。
实用新型内容
[0004]本申请实施例的目的在于提供一种多金属结核采集结构及多金属结核采矿设备，以解决现有技术中存在的在海底复杂地形中多金属结核采集效率不高的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：
[0006]提供一种多金属结核采集结构，包括：
[0007]壳体，具有吸入口和导出口，所述吸入口位于所述导出口的下方;所述壳体上还具有引导曲面和采集通道，所述引导曲面设于所述吸入口上方，且朝向所述吸入口的下方弯曲，所述引导曲面的末端与所述采集通道的内壁相切连接;
[0008]引导喷嘴，位于所述吸入口的前端，且安装于所述引导曲面的始端，所述引导喷嘴的喷射方向朝向所述吸入口的斜后方，且与所述引导曲面的始端相切，以驱动物料沿所述引导曲面向所述采集通道流动;
[0009]助推喷嘴，伸入至所述采集通道内，所述助推喷嘴的喷射方向与所述采集通道的延伸方向一致，以将物料输送至所述导出口;
[0010]扬射喷嘴，位于所述吸入口的后端，所述扬射喷嘴的喷射方向朝向所述吸入口的斜前方，以使所述吸入口下方的物料扬起。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进：
[0012]可选的，所述壳体还包括上板、下板和侧板，所述上板位于所述下板上方，所述侧板连接于所述上板和下板的两侧，所述上板、下板和侧板围合形成所述壳体;所述引导曲面设于所述上板上。
[0013]可选的，多金属结核采集结构包括与所述引导喷嘴连通的第一供流管，所述第一供流管连接于所述上板上。
[0014]可选的，多金属结核采集结构还包括与所述助推喷嘴连通的第二供流管，所述第二供流管连接于所述上板上。
[0015]可选的，多金属结核采集结构还包括与所述扬射喷嘴连通的第三供流管，所述第三供流管连接于所述下板上。
[0016]可选的，所述扬射喷嘴的喷射方向与水平方向呈夹角布置，所述夹角的角度范围为20°-60°。
[0017]本申请还提供一种多金属结核采矿设备，包括上述的多金属结核采集结构。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
[0019]本申请提供的多金属结核采集结构，包括壳体、引导喷嘴、助推喷嘴以及扬射喷嘴。壳体为采集结构的主体部分，其具有吸入口和导出口。其中吸入口位于导出口的下方，用于吸入海底底质中的多金属结核。壳体上还设有引导曲面和采集通道，引导曲面设置于吸入口的上方，并向吸入口的下方弯曲延伸，其末端与采集通道的内壁以相切方式连接，形成平滑的过渡结构，以确保物料流动的连续性。引导喷嘴安装于引导曲面的始端，并位于吸入口的前端，其喷射方向朝向吸入口的斜后方，且与引导曲面的始端相切，通过喷射流体驱动多金属结核沿引导曲面向采集通道流动，利用康达效应实现结核的拾取和抬升，从而减少对海底底质的扰动。助推喷嘴伸入至采集通道内部，其喷射方向与采集通道的延伸方向一致，用于将采集到的多金属结核沿采集通道输送至导出口，确保结核能够高效、连续地排出。扬射喷嘴位于吸入口的后端，其喷射方向朝向吸入口的斜前方，用于将吸入口下方的物料扬起，避免结核沉积在吸入口附近。在采集过程中，部分多金属结核可能从采集通道落下，但扬射喷嘴的射流能够形成一道水流挡板，有效阻挡结核继续后移。同时，扬射喷嘴的射流与海底底质接触后产生反射流，形成向上的托举力，将落下的结核重新托举至采集通道内，从而提高采集效率。此外，扬射喷嘴形成的水流挡板对离底高度的变化具有较强的适应性，即使在离底高度发生变化的情况下，仍能保持较高的采集率，显著提升了装置在复杂海底环境中的稳定性和可靠性。
[0020]本申请还提供一种多金属结核采矿设备，包括上述多金属结核采集结构，因此，也具有上述多金属结核采集结构的优点。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本申请的多金属结核采集结构的剖视结构示意图;
[0023]图2是本申请的多金属结核采集结构的立体结构示意图一;
[0024]图3是本申请的多金属结核采集结构的立体结构示意图二。
[0025]其中，图中各附图标记：
[0026]1、壳体;11、吸入口;12、导出口;13、引导曲面;14、采集通道;15、上板;16、下板;17、侧板;2、引导喷嘴;3、助推喷嘴;4、扬射喷嘴;5、第一供流管;6、第二供流管;7、第三供流管。
具体实施方式
[0027]为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0028]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0029]需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0030]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0031]除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本实用新型的保护范围。
[0032]如图1至图3所示，本申请提供一种多金属结核采集结构，包括壳体1、引导喷嘴2、助推喷嘴3以及扬射喷嘴4。壳体1为采集结构的主体部分，其具有吸入口11和导出口12。其中吸入口11位于导出口12的下方，用于吸入海底底质中的多金属结核。壳体1上还设有引导曲面13和采集通道14，引导曲面13设置于吸入口11的上方，并向吸入口11的下方弯曲延伸，其末端与采集通道14的内壁以相切方式连接，形成平滑的过渡结构，以确保物料流动的连续性。引导喷嘴2安装于引导曲面13的始端，并位于吸入口11的前端，其喷射方向朝向吸入口11的斜后方，且与引导曲面13的始端相切，通过喷射流体驱动多金属结核沿引导曲面13向采集通道14流动，利用康达效应实现结核的拾取和抬升，从而减少对海底底质的扰动。助推喷嘴3伸入至采集通道14内部，其喷射方向与采集通道14的延伸方向一致，用于将采集到的多金属结核沿采集通道14输送至导出口12，确保结核能够高效、连续地排出。扬射喷嘴4位于吸入口11的后端，其喷射方向朝向吸入口11的斜前方，用于将吸入口11下方的物料扬起，避免结核沉积在吸入口11附近。在采集过程中，部分多金属结核可能从采集通道14落下，但扬射喷嘴4的射流能够形成一道水流挡板，有效阻挡结核继续后移。同时，扬射喷嘴4的射流与海底底质接触后产生反射流，形成向上的托举力，将落下的结核重新托举至采集通道14内，从而提高采集效率。此外，扬射喷嘴4形成的水流挡板对离底高度的变化具有较强的适应性，即使在离底高度发生变化的情况下，仍能保持较高的采集率，显著提升了装置在复杂海底环境中的稳定性和可靠性。
[0033]在本申请的一个具体实施例中，壳体1的结构进一步包括上板15、下板16和侧板17。上板15位于下板16的上方，两者通过侧板17在两侧进行连接，从而围合形成壳体1的整体框架结构。上板15、下板16和侧板17共同构成了壳体1的主体部分，为采集结构提供了稳定的支撑和封闭的工作空间。
[0034]在本申请的一个具体实施例中，多金属结核采集结构包括第一供流管5，该第一供流管5与引导喷嘴2连通，用于向引导喷嘴2提供所需的流体介质。第一供流管5固定连接于上板15上。通过第一供流管5与引导喷嘴2的连接，流体介质能够以预设的流量和压力从引导喷嘴2喷出，驱动多金属结核沿引导曲面13向采集通道14流动。
[0035]在本申请的一个具体实施例中，多金属结核采集结构还包括第二供流管6，该第二供流管6与助推喷嘴3连通，用于向助推喷嘴3提供所需的流体介质。通过第二供流管6与助推喷嘴3的连接，流体介质能够以预设的流量和压力从助推喷嘴3喷出，驱动多金属结核沿采集通道14向导出口12流动。
[0036]在本申请的一个具体实施例中，多金属结核采集结构还包括第三供流管7，该第三供流管7与扬射喷嘴4连通，用于向扬射喷嘴4提供所需的流体介质。第三供流管7固定连接于下板16上，通过第三供流管7与扬射喷嘴4的连接，流体介质能够形成射流以扬起吸入口11下方的物料，并产生反射流以向上托举多金属结核。
[0037]在本申请的一个具体实施例中，扬射喷嘴4的喷射方向与水平方向呈一定夹角布置，该夹角θ的范围为20°至60°，旨在使扬射喷嘴4的射流能够有效作用于吸入口11下方的物料，同时形成向上托举力以提升多金属结核的采集效率。当扬射喷嘴4的射流以20°至60°的角度喷出时，其与海底底质接触后产生的反射流能够显著增强对多金属结核的托举效果，同时形成的水流挡板能够有效阻挡结核后移，不仅提高了装置对离底高度变化的适应性，还确保了在复杂海底环境中采集作业的稳定性和高效性。通过合理控制扬射喷嘴4的喷射角度，装置能够在不同作业条件下保持较高的采集率，同时减少多金属结核的流失。
[0038]本申请还提供一种多金属结核采矿设备，包括上述实施例中的多金属结核采集结构，因此，也具有上述实施例中多金属结核采集结构的优点。
[0039]以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
说明书附图(3)
声明：
“多金属结核采集结构及多金属结核采矿设备” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：北方有色网
来源：长沙矿冶研究院有限责任公司
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