專利名稱：一種深海鈷結殼破碎方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種巖石破碎方法及裝置，特別是涉及深海鈷結殼的破碎方法及裝置。
背景技術：
深海鈷結殼是一種重要的深海礦物資源。隨著陸地資源的日益枯竭，開發(fā)深海資 源已成為一種國際趨勢。深海鈷結殼的的開采是一項龐大和復雜的工作，涉及到鈷結 殼的破碎、集礦、揚礦等多項關鍵技術，其中破碎技術是其中的一項基礎技術，它的 主要任務是把鈷結殼從基巖上剝離下來并破碎成一定尺寸范圍的顆粒。
現有的鈷結殼破碎方法大多采用機械破碎方法，通過刀具和截齒對鈷結殼進行破 碎。研究表明純機械破碎方法在破碎過程中破碎頭會受到強烈的沖擊載荷，最大切 削力為平均切削力的3 5倍，并且沖擊載荷的幅值會隨著地形、基巖類型和鈷結殼的 厚度而波動。過大的沖擊載荷影響鈷結殼集礦機的安全行走，限制了集礦機的行走速 度。

發(fā)明內容
為了減小鈷結殼破碎過程中破碎頭受到的沖擊載荷，提高集礦機的行走速度，本 發(fā)明提出了一種基于機械齒和水射流聯合破碎的深海鈷結殼破碎方法及裝置。 本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案是-
一種深海鈷結殼破碎方法，其特征在于，采用機械齒和水射流聯合破碎深海鈷結 殼，在機械齒施加機械力破碎深海鈷結殼的同時，噴射高壓水流沖擊深海鈷結殼的受 力區(qū)域以輔助破碎深海鈷結殼。
所述的噴射高壓水流過程為間歇式，包括以下2個交替循環(huán)的階段1)當機械齒 施力破碎鈷結殼前，高壓泵抽水并通過蓄能器蓄水；2)當機械齒施力破碎深海鈷結殼 時，控制器打開二位二通電磁閥，將蓄能器中的高壓水釋放并噴射深海鈷結殼。一種深海鈷結殼破碎裝置，其特征在于，包括共同作用于深海鈷結殼的機械破碎 裝置和噴水裝置；所述的噴水裝置包括水箱、高壓泵、第一閥門、蓄能器、第二閥門、 控制器和噴嘴；所述的水箱、高壓泵和單向閥依次串接后再與所述的蓄能器連接；所 述的蓄能器通過第二閥門與噴嘴連接，所述的第二閥門與所述的控制器連接。
所述的第一閥門為單向閥。
所述的第二閥門為二位二通電磁閥。
所述的機械破碎裝置具有滾筒和機械齒結構，所述的機械齒分布在滾筒的外表面上。
所述的噴嘴位于所述的機械齒的正前方。 所述的噴嘴的軸心線與所述的滾筒的軸心線正交。 本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明巧妙的將水射流引入了機械破碎鈷結殼的過程中，從而可以明顯降低破碎過 程中破碎頭承受的沖擊載荷，提高集礦機的行走速度。本發(fā)明的原理是鈷結殼在機 械齒的切削作用下產生初始裂紋，高壓水射流進入裂紋后產生水楔作用加速裂紋的擴 展，進而加速鈷結殼的破碎和剝離。由于高壓射流的水楔作用，減小了破碎鈷結殼所 需的機械切削力，有效降低了鈷結殼破碎過程的破碎頭受到的沖擊載荷，有助于提高 鈷結殼集礦機的行走速度。另外，引入了控制器來自動控制二位二通電磁閥的開通和 關閉，比手動控制二位二通電磁閥具有更高的準確度和效率，即二位二通電磁閥的通 斷頻率可以更高，從而有助于提高鈷結殼集礦機的行走速度和工作效率。


圖l:鈷結殼機械齒和水射流聯合破碎裝置示意圖； 圖2:鈷結殼機械齒和水射流聯合破碎實驗平臺。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。 實施例l:
圖l是鈷結殼機械齒和水射流聯合破碎裝置示意圖，包括水箱l、高壓泵2、單向閥3 (即發(fā)明內容部分的第一閥門)、蓄能器4、控制器5、 二位二通電磁閥6 (即發(fā)明 內容部分的第二閥門)、滾筒7、機械齒8和噴嘴9。高壓泵2的入口與水箱1相連， 單向閥3的入口與高壓泵2的出口相連，單向閥3的出口與二位二通電磁閥6的入口 相連，蓄能器4連接在單向閥3和二位二通電磁閥6之間，二位二通電磁閥6的出口 與噴嘴9連接。機械齒8安裝在滾筒7的外表面。噴嘴9位于機械齒8的正前方，噴 嘴9的軸心線與滾筒7的軸心線正交。
在破碎鈷結殼前，高壓泵2從水箱1中吸水，高壓泵2產生的高壓水經過單向閥3 進入蓄能器4。當需要破碎鈷結殼時，在旋轉滾筒7驅動機械齒8切削鈷結殼的同時， 控制器5打開二位二通電磁閥6，蓄能器4中的髙壓水經過噴嘴9輔助機械齒8破碎鈷 結殼。
鈷結殼機械齒和水射流聯合破碎的實驗平臺如圖2所示包括水箱l、高壓泵2、 單向閥3、蓄能器4、控制器5、 二位二通電磁閥6、滾筒7、機械齒8、噴嘴9、運動 平臺lO和鈷結殼ll。
高壓泵2的入口與水箱1相連，單向閥3的入口與高壓泵2的出口相連，單向閥3 的出口與二位二通電磁閥6的入口相連，蓄能器4連接在單向閥3和二位二通電磁閥6 之間，二位二通電磁閥6的出口與噴嘴9連接。機械齒8安裝在滾筒7的外表面。噴 嘴9位于機械齒8的正前方，噴嘴9的軸心線與滾筒7的軸心線正交。鈷結殼ll固定 在可以水平運動的運動平臺10上。
在破碎鈷結殼前，高壓泵2從水箱1中吸水，高壓泵2產生的高壓水經過單向閥3 進入蓄能器4。當需要破碎鈷結殼時，運動平臺10以一定的速度從右邊往左邊運動， 在旋轉滾筒7驅動機械齒8切削鈷結殼的同時，控制器5打開二位二通電磁閥6，蓄能 器4中的高壓水經過噴嘴9輔助機械齒8破碎鈷結殼。
鈷結殼在機械齒的切削作用下產生初始裂紋，高壓水射流進入裂紋后產生水楔作用 加速裂紋的擴展，進而加速鈷結殼的破碎和剝離。由于高壓射流的水楔作用，有效減 小了鈷結殼破碎過程破碎頭受到的沖擊載荷，有效降低了鈷結殼破碎過程的破碎頭受 到的沖擊載荷，有助于提高鈷結殼集礦機的行走速度。
權利要求
1. 一種深海鈷結殼破碎方法，其特征在于，采用機械齒和水射流聯合破碎深海鈷結殼，在機械齒施加機械力破碎深海鈷結殼的同時，噴射高壓水流沖擊深海鈷結殼的受力區(qū)域以輔助破碎深海鈷結殼。
2. 根據權利要求1所述的深海鈷結殼破碎方法，其特征在于，所述的噴射高壓水流過程為間歇式，包括以下2個交替循環(huán)的階段1)當機械齒施力破碎鈷結殼前，高 壓泵抽水并通過蓄能器蓄水；2)當機械齒施力破碎深海鈷結殼時，控制器打開二 位二通電磁閥，將蓄能器中的高壓水釋放并噴射深海鈷結殼。
3. —種深海鈷結殼破碎裝置，其特征在于，包括共同作用于深海鈷結殼的機械破碎裝 置和噴水裝置；所述的噴水裝置包括水箱、高壓泵、第一閥門、蓄能器、第二閥門、 控制器和噴嘴；所述的水箱、高壓泵和單向閥依次串接后再與所述的蓄能器連接； 所述的蓄能器通過第二閥門與噴嘴連接，所述的第二閥門與所述的控制器連接。
4. 根據權利要求3所述的一種深海鈷結殼破碎裝置，其特征在于，所述的第一閥門為 單向閥。
5. 根據權利要求3所述的一種深海鈷結殼破碎裝置，其特征在于，所述的第二閥門為二位二通電磁閥。
6. 根據權利要求3 5任一項所述的一種深海鈷結殼破碎裝置，其特征在于，所述的機 械破碎裝置具有滾筒和機械齒結構，所述的機械齒分布在滾筒的外表面上。
7. 根據權利要求6所述的一種深海鈷結殼破碎裝置，其特征在于，所述的噴嘴位于所 述的機械齒的正前方。
8. 根據權利要求7所述的一種深海鈷結殼破碎裝置，其特征在于，所述的噴嘴的軸心 線與所述的滾筒的軸心線正交。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種深海鈷結殼破碎方法及裝置，該方法采用機械齒和水射流聯合破碎深海鈷結殼，在機械齒施加機械力破碎深海鈷結殼的同時，噴射高壓水流沖擊深海鈷結殼的受力區(qū)域以輔助破碎深海鈷結殼。該裝置包括用于共同作用于深海鈷結殼的機械破碎裝置和噴水裝置；所述的噴水裝置包括水箱、高壓泵、第一閥門、蓄能器、第二閥門、控制器和噴嘴；所述的水箱、高壓泵和單向閥依次串接后再與所述的蓄能器連接；所述的蓄能器還通過第二閥門與噴嘴連接。本發(fā)明能減小鈷結殼破碎過程中的破碎頭受到的沖擊載荷，提高集礦機的行走速度。
文檔編號B02C19/06GK101439312SQ20081010758
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權日2008年12月25日
發(fā)明者劉少軍, 黃中華 申請人:中南大學