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JP2020020217A - Ore lifting system and ore feeding device - Google Patents

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JP2020020217A
JP2020020217A JP2018146435A JP2018146435A JP2020020217A JP 2020020217 A JP2020020217 A JP 2020020217A JP 2018146435 A JP2018146435 A JP 2018146435A JP 2018146435 A JP2018146435 A JP 2018146435A JP 2020020217 A JP2020020217 A JP 2020020217A
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JP
Japan
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ore
water
space
pipe
charging
Prior art date
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JP2018146435A
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Japanese (ja)
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英明 浅井
Hideaki Asai
英明 浅井
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

To lift ore collected at a bottom of water smoothly to the water surface even when using a pump with a high discharge pressure in an ore lifting system.SOLUTION: An ore lifting system according to one embodiment comprises a pump, an ore recovery unit, an outward pipe extending from the pump to the bottom of water, a return pipe extending from the bottom of water to the ore recovery unit, and an ore feeding device for feeding ore collected at the bottom of water into the return pipe. The ore feeding device includes a sealed container shielded from external water. The sealed container includes an ore storage space for storing the ore, and an ore feeding space that communicates with the outward pipe and the return pipe. The ore feeding space is configured to receive the supply of the ore from the ore storage space via an ore feeding port.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、揚鉱システム及び鉱石投入装置に関する。   The present disclosure relates to a mining system and an ore input device.

海底に存在するマンガン団塊などの鉱物資源を採取し回収する装置として、特許文献1には、海上の母船から長い揚鉱管の先端を集鉱機と共に海底に降し、集鉱機で集めた鉱物資源を海水と共にスラリとして揚鉱管に移送し、揚鉱管の途中に設けられたポンプ内部を通過させて該スラリを海上の母船まで揚鉱するシステムが開示されている。
揚鉱システムでは、深い海底ほど高吐出圧のポンプを用いるか、若しくは多数のポンプを直列に配置して揚程を増加させる必要がある。特許文献2には、揚鉱用配管として海上に位置する両端が大気に開放されたU字管を用い、U字管の往路と復路とのヘッド差とポンプの推力とによって、復路においてスラリ上昇流を形成させることで、ポンプ動力を低減可能とした揚鉱システムが開示されている。
As an apparatus for collecting and recovering mineral resources such as manganese nodules existing on the seabed, Patent Document 1 discloses that a tip of a long unloading pipe from a mother ship on the sea is lowered to the seabed together with a collector and collected by the collector. A system is disclosed in which a mineral resource is transferred to a discharge pipe as slurry together with seawater, and the slurry is passed through a pump provided in the middle of the discharge pipe to discharge the slurry to a mother ship on the sea.
In a mining system, it is necessary to use a pump with a higher discharge pressure at the deeper seabed, or to arrange a number of pumps in series to increase the head. Patent Document 2 discloses that a U-shaped pipe located on the sea and open to the atmosphere at both ends is used as a pipe for unloading, and the slurry rises in the return path due to the head difference between the outward path and the return path of the U-tube and the thrust of the pump. An unloading system is disclosed, in which a pump power can be reduced by forming a flow.

特開昭62−260994号公報JP-A-62-260994 特開2003−269070号公報JP 2003-269070 A

深い海底から鉱物資源を採取する場合、ポンプの吐出圧が高くなるため必然的に揚鉱管内は高圧となるため、特許文献2のようにヘッド差を利用して揚鉱することは現実的ではない。揚鉱管内が高圧となるほど集鉱機で採取した鉱石を揚鉱管内に供給するのは困難になるため、採取した鉱石を水上まで円滑に移送することができなくなる。この問題を解決する手段は特許文献1及び2には開示されていない。特許文献2においては、海上に位置するU字管の両端が大気に開放されているが、海底の揚鉱管内は高圧となっており、上記問題が解消されていない。
また特許文献1では高速で回転するポンプ内部を鉱石が通過するため、ポンプ内部の摩耗や損傷により寿命が短く、そのうえポンプが水中にあるため点検、交換が容易に行えない。
When extracting mineral resources from the deep seabed, since the discharge pressure of the pump is high, the pressure in the ore pipe is inevitably high, so it is not realistic to use the head difference as in Patent Document 2 to perform ore. Absent. The higher the pressure in the pipe, the more difficult it is to supply the ore collected by the collector to the pipe. Therefore, the collected ore cannot be smoothly transferred to the surface of the water. Means for solving this problem are not disclosed in Patent Documents 1 and 2. In Patent Literature 2, both ends of a U-shaped pipe located on the sea are open to the atmosphere. However, the pressure inside the seafloor pipe is high, and the above problem has not been solved.
Further, in Patent Literature 1, the ore passes through the inside of the pump rotating at high speed, so that the service life is short due to wear and damage inside the pump. In addition, since the pump is underwater, inspection and replacement cannot be easily performed.

一実施形態は、揚鉱システムにおいて、高圧の吐出圧を有するポンプを用いる場合でも、水底で採取した鉱石を水上まで円滑に揚鉱可能にすることを目的とする。   An object of one embodiment is to make it possible to smoothly ore the ore collected at the bottom of the water to the surface of the water even when a pump having a high discharge pressure is used in the mining system.

(1)一実施形態に係る揚鉱システムは、
ポンプと、
鉱石回収部と、
前記ポンプから水底まで延在する往路配管と、
前記水底から前記鉱石回収部まで延在する復路配管と、
前記水底で採取された鉱石を前記復路配管に投入するための鉱石投入装置と、
を備え、
前記鉱石投入装置は、外部の水から遮断された密閉容器を含み、
前記密閉容器は、
前記鉱石を貯留するための鉱石貯留空間と、
前記往路配管および前記復路配管に連通する鉱石投入空間と、
を内部に含み、
前記鉱石投入空間は、鉱石投入口を介して前記鉱石貯留空間から前記鉱石の供給を受けるように構成される。
(1) The mining system according to one embodiment includes:
Pump and
Ore recovery department,
An outward pipe extending from the pump to the bottom of the water,
A return pipe extending from the water floor to the ore recovery unit;
An ore charging device for charging ore collected at the water bottom into the return pipe,
With
The ore charging device includes a sealed container shielded from external water,
The closed container,
An ore storage space for storing the ore,
Ore input space communicating with the outward piping and the return piping,
Contains inside,
The ore input space is configured to receive supply of the ore from the ore storage space via an ore input port.

上記(1)の構成において、外部の水から遮断された密閉容器の内部は、鉱石投入空間を介して往路配管及び復路配管と連通しているため、上記ポンプが非稼働の時には低圧状態となる。従って、この時に集鉱機で採取した鉱石を密閉容器に容易に供給できるため、上記問題を解決できる。密閉容器の鉱石貯留空間に貯留された鉱石は、鉱石投入口を介して往路配管及び復路配管に連通した鉱石投入空間に移送されるため、揚鉱時には、上記ポンプを稼働させることで、復路配管を介して水上の鉱石回収部まで移送できる。こうして、ポンプの吐出圧などに起因した揚鉱管内の圧力に関係なく、円滑な揚鉱が可能になる。また高圧のポンプ内部に鉱石を通すことなく鉱石を移送することが可能になる。なお、鉱石回収部は、例えば、水上に浮かぶ母船などの水上基地や水辺近くの陸上に設けることができる。   In the configuration of the above (1), the inside of the closed vessel cut off from the external water communicates with the outbound piping and the inbound piping via the ore charging space, and thus is in a low pressure state when the pump is not operating. . Therefore, the ore collected at this time by the ore collector can be easily supplied to the closed vessel, so that the above problem can be solved. The ore stored in the ore storage space of the closed vessel is transferred to the ore input space connected to the outward pipe and the return pipe via the ore input port. Can be transferred to the ore recovery section on the water. In this way, smooth mining becomes possible regardless of the pressure in the mining pipe caused by the discharge pressure of the pump and the like. In addition, it is possible to transfer the ore without passing the ore into the high-pressure pump. The ore recovery unit can be provided, for example, on a water base such as a mother ship floating on the water or on land near the waterside.

(2)一実施形態では、前記(1)の構成において、
前記鉱石投入空間は、前記鉱石貯留空間の下方に位置する。
上記(2)の構成によれば、鉱石投入空間が鉱石貯留空間の下方に位置するため、鉱石に加わる重力を利用して鉱石を鉱石貯留空間から鉱石投入空間まで移送できる。従って、この移送のために余分な動力を必要としない。
(2) In one embodiment, in the configuration of the above (1),
The ore input space is located below the ore storage space.
According to the above configuration (2), since the ore input space is located below the ore storage space, the ore can be transferred from the ore storage space to the ore input space using the gravity applied to the ore. Therefore, no extra power is required for this transfer.

(3)一実施形態では、前記(2)の構成において、
前記鉱石貯留空間と前記鉱石投入口との間に、前記鉱石投入空間に向けて先細りした錐形空間が形成されている。
上記(3)の構成によれば、鉱石貯留空間と鉱石投入空間との間に上記錐形空間が形成されるため、鉱石貯留空間の鉱石は重力による鉱石投入空間への移動が容易になる。
(3) In one embodiment, in the configuration of the above (2),
A cone-shaped space that tapers toward the ore input space is formed between the ore storage space and the ore input port.
According to the configuration of (3), since the conical space is formed between the ore storage space and the ore input space, the ore in the ore storage space can easily move to the ore input space by gravity.

(4)一実施形態では、前記(1)〜(3)の何れかの構成において、
複数の前記鉱石投入装置を備え、
前記往路配管および前記復路配管は前記複数の鉱石投入装置に選択的に接続可能に構成される。
上記(4)の構成によれば、往路配管及び復路配管を複数の鉱石投入装置に順々に接続することで、複数の鉱石投入装置から順々に鉱石を揚鉱できる。このように、複数の鉱石投入装置を用いることで、鉱石の採取量を増加でき、かつ採取効率を向上できる。
(4) In one embodiment, in any one of the above (1) to (3),
Comprising a plurality of ore input devices,
The outward piping and the return piping are configured to be selectively connectable to the plurality of ore charging devices.
According to the configuration of the above (4), the ore can be sequentially discharged from the plurality of ore input devices by sequentially connecting the outward pipe and the return pipe to the plurality of ore input devices. As described above, by using a plurality of ore charging devices, the amount of ore collected can be increased, and the collection efficiency can be improved.

(5)一実施形態では、前記(1)〜(4)の何れかの構成において、
水底で前記鉱石を採取するための集鉱機と、
前記密閉容器と前記集鉱機とに接続され、前記集鉱機で採取された前記鉱石を前記密閉容器に移送するための鉱石供給ホースと、
前記鉱石供給ホースに設けられた遮断弁と、
を備える。
上記(5)の構成によれば、ポンプ非稼働時に低圧状態の密閉容器に集鉱機で採取した鉱石を鉱石供給ホースを介して供給するために、鉱石を密閉容器の鉱石貯留空間に容易に供給できる。ポンプが稼働する時は上記遮断弁を閉じておくことで、鉱石を含む水が集鉱機側へ逆流するのを防止できる。
(5) In one embodiment, in any one of the above (1) to (4),
A collector for collecting the ore at the bottom of the water;
An ore supply hose connected to the closed vessel and the ore collector, for transferring the ore collected by the ore collector to the closed vessel;
A shutoff valve provided in the ore supply hose,
Is provided.
According to the configuration of the above (5), the ore is easily supplied to the ore storage space of the closed container in order to supply the ore collected by the collector to the closed container in the low pressure state through the ore supply hose when the pump is not operating. Can supply. By closing the shut-off valve when the pump operates, it is possible to prevent water containing ore from flowing back to the collector.

(6)一実施形態では、前記(1)〜(5)の何れかの構成において、
前記鉱石投入空間に回転軸が上下方向に沿うように設けられた羽根車と、
前記復路配管を流れる水に含まれる前記鉱石の濃度、前記復路配管の水底部と水上部との差圧、または、前記復路配管を流れる前記鉱石を含む水の流量を検出するセンサと、
を備え、
前記センサの検出値に応じて前記羽根車の回転数が制御可能に構成されている。
上記(6)の構成によれば、上記センサの検出値に応じて羽根車の回転数を制御することで、復路配管を流れる水に含まれる鉱石の濃度や流量を制御できる。これによって、復路配管の詰まりを抑制でき、揚鉱を円滑に行うことができる。
(6) In one embodiment, in any one of the above (1) to (5),
An impeller provided in the ore charging space so that a rotation axis is along a vertical direction,
A sensor that detects the concentration of the ore contained in the water flowing through the return pipe, the differential pressure between the water bottom and the top of the return pipe, or the flow rate of the water containing the ore flowing through the return pipe.
With
The number of revolutions of the impeller can be controlled in accordance with the value detected by the sensor.
According to the configuration of (6), by controlling the rotation speed of the impeller according to the detection value of the sensor, it is possible to control the concentration and the flow rate of the ore contained in the water flowing through the return pipe. Thus, clogging of the return pipe can be suppressed, and the mining can be performed smoothly.

(7)一実施形態では、前記(1)〜(6)の何れかの構成において、
前記ポンプは2MPa以上15MPa以下の吐出圧を形成可能に構成される。
上記(7)の構成によれば、上記ポンプの吐出圧を2〜15MPaとすることで、ポンプの高揚程が可能になり、水深が深い水底からでも揚鉱が可能になる。
(7) In one embodiment, in any one of the above (1) to (6),
The pump is configured to be capable of forming a discharge pressure of 2 MPa to 15 MPa.
According to the configuration of the above (7), by setting the discharge pressure of the pump to 2 to 15 MPa, a high head of the pump can be achieved, and mining can be performed even from a deep water depth.

(8)一実施形態に係る鉱石投入装置は、
水底で採取された鉱石を配管に投入するための鉱石投入装置であって、
外部の水から遮断された密閉容器を含み、
前記密閉容器は、
前記鉱石を貯留するための鉱石貯留空間と、
前記配管に連通する鉱石投入空間と、
を内部に含み、
前記鉱石投入空間は、鉱石投入口を介して、前記鉱石貯留空間から前記鉱石の供給を受けるように構成される。
(8) The ore input device according to one embodiment includes:
An ore charging device for charging ore collected at the bottom of the water to a pipe,
Including a sealed container that is shielded from external water,
The closed container,
An ore storage space for storing the ore,
Ore input space communicating with the pipe,
Contains inside,
The ore input space is configured to receive supply of the ore from the ore storage space via an ore input port.

上記(8)の構成において、上記密閉容器は外部の水から遮断され、かつ鉱石投入空間を介して往路配管及び復路配管を連通しているため、上記ポンプが非稼働の時には低圧状態を保持できる。従って、この時に集鉱機で採取した鉱石を密閉容器に容易に供給できる。密閉容器の鉱石貯留空間に貯留された鉱石は、鉱石投入口を介して往路配管及び復路配管に連通した鉱石投入空間に移送されるため、揚鉱時には、上記ポンプを稼働させることで、復路配管を介して水上の鉱石回収部まで移送できる。   In the configuration of the above (8), the closed vessel is shut off from external water and communicates with the outbound piping and the inbound piping via the ore charging space, so that the low pressure state can be maintained when the pump is not operating. . Therefore, the ore collected by the collector at this time can be easily supplied to the closed vessel. The ore stored in the ore storage space of the closed vessel is transferred to the ore input space connected to the outward pipe and the return pipe via the ore input port. Can be transferred to the ore recovery section on the water.

(9)一実施形態では、前記(8)の構成において、
前記密閉容器が耐圧構造を有する。
上記(9)の構成によれば、密閉容器が耐圧構造を有するために、揚鉱管に設けられたポンプの吐出圧を増加し、揚鉱管系が高圧となっても、密閉容器が耐久性を保持できる。従って、深い水底での揚鉱作業が可能になる。
(9) In one embodiment, in the configuration of the above (8),
The closed container has a pressure-resistant structure.
According to the configuration of the above (9), since the closed vessel has a pressure-resistant structure, the discharge pressure of the pump provided in the discharge pipe is increased, and the closed vessel is durable even if the discharge pipe system becomes high pressure. Can maintain sex. Therefore, it is possible to carry out the mining operation on the deep water bottom.

(10)一実施形態では、前記(8)又は(9)の構成において、
前記鉱石投入空間に回転軸が上下方向に沿うように設けられた羽根車を備える。
上記(10)の構成によれば、密閉容器の鉱石貯留空間に貯留された鉱石を鉱石投入口を介して鉱石投入空間へ投入する際に、上記羽根車の攪拌及び掻き出し作用により鉱石投入空間における鉱石の片寄りを抑制できるため、鉱石投入口の詰まりを抑制できる。これによって、鉱石を含む水を円滑に水上の鉱石回収部まで移送できる。
(10) In one embodiment, in the configuration of the above (8) or (9),
An impeller is provided in the ore charging space so that a rotation axis is provided along a vertical direction.
According to the configuration of the above (10), when the ore stored in the ore storage space of the closed container is charged into the ore input space through the ore input port, the ore in the ore input space is agitated and scraped out by the impeller. Since the bias of the ore can be suppressed, clogging of the ore input port can be suppressed. As a result, the water containing the ore can be smoothly transferred to the ore recovery unit on the water.

(11)一実施形態では、前記(10)の構成において、
前記鉱石投入空間において前記羽根車の外周側に環状流路が形成され、該環状流路に前記配管が連通している。
上記(11)の構成によれば、鉱石投入口から鉱石投入空間へ投入される鉱石を含む水は、羽根車の攪拌及び掻き出し作用及び遠心力によって片寄りなく上記環状流路に押し出されるため、詰まりを生じることなく上記配管に移送される。
(11) In one embodiment, in the configuration of the above (10),
In the ore charging space, an annular flow path is formed on the outer peripheral side of the impeller, and the pipe communicates with the annular flow path.
According to the configuration of the above (11), the water containing the ore charged into the ore charging space from the ore charging port is pushed out to the annular flow path without bias by the stirring and scraping action of the impeller and the centrifugal force. It is transferred to the pipe without clogging.

(12)一実施形態では、前記(10)又は(11)の構成において、
前記羽根車を回転させる駆動部を備える。
上記(12)の構成によれば、上記駆動部で羽根車を回転することで、羽根車の攪拌及び掻き出し作用により、鉱石貯留空間の鉱石は鉱石投入口から片寄りなく鉱石投入空間へ移送されるので、鉱石投入口での鉱石の詰まりを抑制でき、これによって、鉱石を上記配管へ円滑に移送できる。また、上記駆動部が羽根車の回転数を制御できるものであれば、上記配管から流入する搬送水と鉱石投入口から投入される鉱石を含む水との混合割合を制御することで鉱石投入口での詰まりを抑制できる。
(12) In one embodiment, in the configuration of the above (10) or (11),
A drive unit for rotating the impeller is provided.
According to the configuration of (12), the ore in the ore storage space is transferred from the ore input port to the ore input space without bias by rotating and rotating the impeller by the drive unit, thereby stirring and scraping the impeller. Therefore, clogging of the ore at the ore input port can be suppressed, and the ore can be smoothly transferred to the pipe. Further, if the drive unit can control the rotation speed of the impeller, the ore input port is controlled by controlling the mixing ratio of the carrier water flowing from the pipe and the water containing the ore input from the ore input port. Clogging can be suppressed.

(13)一実施形態では、前記(10)又は(11)の構成において、
前記羽根車は、前記鉱石投入口から前記鉱石投入空間に投入される前記鉱石を含む水の動圧によって回転するように構成されている。
上記(13)の構成によれば、羽根車は鉱石投入口から鉱石投入空間に投入される鉱石を含む水の動圧によって回転されるので、羽根車を回転する駆動部及びその動力を必要としない。
(13) In one embodiment, in the configuration of the above (10) or (11),
The impeller is configured to rotate by the dynamic pressure of water containing the ore charged into the ore charging space from the ore charging port.
According to the configuration (13), the impeller is rotated by the dynamic pressure of the water containing the ore charged into the ore charging space from the ore charging port. Therefore, a driving unit for rotating the impeller and its power are required. do not do.

(14)一実施形態では、前記(8)又は(9)の構成において、
前記鉱石投入空間において中心軸が上下方向に沿うように設けられた環状流路が形成されると共に、前記鉱石投入口は前記環状流路の一部に連通し、
前記配管は、前記環状流路の外周に対して接線方向に沿った向きで連通する往路配管および復路配管で構成されている。
上記(14)の構成において、往路配管及び復路配管は環状流路の外周に対して接線方向に沿った向きで連通するので、往路配管から流入する搬送水は環状流路の外周側を積極的に流れて環状流路を通って復路配管に流出する。かかる搬送水流の中に鉱石が鉱石投入口から重力落下で投入されるため、鉱石投入口及び環状流路で鉱石の詰まりなく円滑に復路配管へ移送できる。
(14) In one embodiment, in the configuration of the above (8) or (9),
In the ore input space, an annular flow path provided so that the central axis is along the vertical direction is formed, and the ore input port communicates with a part of the annular flow path,
The pipe includes an outward pipe and a return pipe that communicate with the outer circumference of the annular flow path in a tangential direction.
In the configuration of the above (14), the outward pipe and the return pipe communicate with the outer circumference of the annular flow path in a direction tangential to the outer circumference of the annular flow path. And flows out to the return pipe through the annular flow path. Since the ore is introduced into the transport water stream from the ore input port by gravity, the ore can be smoothly transferred to the return pipe without clogging at the ore input port and the annular flow path.

幾つかの実施形態によれば、高圧の吐出圧を有するポンプを備える場合でも、水底で採取した鉱石を揚鉱管を介して水上まで円滑に運搬できる。従って、高圧の吐出圧を有するポンプを支障なく用いることができるため、深い海底からの鉱石の採取が可能になる。   According to some embodiments, even when a pump having a high discharge pressure is provided, ore collected at the bottom of the water can be smoothly transported to the surface of the ore via the ore pipe. Therefore, since a pump having a high discharge pressure can be used without any trouble, it is possible to collect ore from a deep sea floor.

一実施形態に係る揚鉱システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a mining system according to one embodiment. 一実施形態に係る鉱石投入装置の縦断面図である。It is a longitudinal section of an ore charging device concerning one embodiment. 図2中のA―A線に沿う断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 2. 一実施形態に係る鉱石投入装置の縦断面図である。It is a longitudinal section of an ore charging device concerning one embodiment. 一実施形態に係る鉱石投入装置の縦断面図である。It is a longitudinal section of an ore charging device concerning one embodiment. 図2中のA―A線に沿う断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 2.

以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in these embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention thereto, but are merely illustrative examples. It's just
For example, expressions representing relative or absolute arrangement such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly described. Not only does such an arrangement be shown, but also a state of being relatively displaced by an angle or distance that allows the same function to be obtained.
For example, expressions such as "identical", "equal", and "homogeneous", which indicate that things are in the same state, not only represent exactly the same state, but also have a tolerance or a difference to the extent that the same function is obtained. An existing state shall also be represented.
For example, the expression representing a shape such as a square shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a square shape or a cylindrical shape in a strictly geometrical sense, but also an uneven portion or a chamfer as long as the same effect can be obtained. A shape including a part and the like is also represented.
On the other hand, the expression “comprising”, “comprising”, “including”, “including”, or “having” one component is not an exclusive expression excluding the existence of another component.

図1は、一実施形態に係る揚鉱システム10を示す。揚鉱システム10は、例えば、海底にあるマンガン団塊など、水底に存在する鉱物資源を採取するために適用される。揚鉱システム10は、採取した鉱石を回収するための鉱石回収部12を水上(水面Ws上)に備える。鉱石回収部12は、例えば、同図に示すように、水面Ws上に浮かぶ母船14などに設けられるが、水辺近くの陸上に設けられてもよい。揚鉱システム10は、さらに、鉱石を含む水Srを移送するためのポンプ16と、ポンプ16から水底Sfまで延在する往路配管18と、水底Sfから鉱石回収部12まで延在する復路配管20とを含む揚鉱管を備える。例えば、ポンプ16、往路配管18の始端及び復路配管20の終端は鉱石回収部12などに設けられる。   FIG. 1 shows a mining system 10 according to one embodiment. The mining system 10 is applied, for example, to collect mineral resources existing on the bottom of the water, such as manganese nodules on the sea floor. The mining system 10 includes an ore recovery unit 12 for recovering the collected ore on the water (on the water surface Ws). The ore recovery unit 12 is provided, for example, on the mother ship 14 floating on the water surface Ws as shown in the figure, but may be provided on land near the waterside. The pumping system 10 further includes a pump 16 for transferring water Sr containing ore, an outgoing pipe 18 extending from the pump 16 to the water bottom Sf, and a return pipe 20 extending from the water bottom Sf to the ore recovery unit 12. And a discharge pipe including: For example, the pump 16, the start end of the outgoing pipe 18, and the end of the return pipe 20 are provided in the ore recovery unit 12 and the like.

揚鉱システム10は、図2〜図6に示すように、幾つかの実施形態に係る鉱石投入装置30(30A、30B、30C)を備える。鉱石投入装置30は、水底Sfに置かれ、水底Sfで採取された鉱石Mrを復路配管20に投入するために用いられる。鉱石投入装置30は、内部を外部の水から遮断可能な密閉構造を有する密閉容器32を含んで構成される。密閉容器32の内部には、集鉱機50から供給される鉱石Mrを一旦貯留するための鉱石貯留空間Sと、鉱石貯留空間Sと鉱石投入口34を介して連通する鉱石投入空間Sが形成されている。鉱石投入空間Sは、往路配管18及び復路配管20に連通し、鉱石投入口34を介して鉱石貯留空間Sから鉱石Mrの供給を受けるように構成される。
一実施形態では、密閉容器32は脚47によって支持され、水底Sfに置かれる。
As shown in FIGS. 2 to 6, the unloading system 10 includes an ore input device 30 (30A, 30B, 30C) according to some embodiments. The ore charging device 30 is placed on the water bottom Sf, and is used for charging the ore Mr collected at the water bottom Sf into the return pipe 20. The ore charging device 30 is configured to include a sealed container 32 having a sealed structure capable of blocking the inside from external water. Inside the sealed container 32, the ore storage space S 1 for temporarily storing the ore Mr supplied from Atsumariko machine 50, ore input space communicates through the ore storage space S 1 and the ore inlet 34 S 2 are formed. Ore input space S 2 communicates to the outgoing pipe 18 and return pipe 20, and through the ore inlet 34 from the ore storage space S 1 to receive a supply of ore Mr.
In one embodiment, the closed container 32 is supported by the legs 47 and is placed on the water bottom Sf.

上記構成において、外部の水から遮断された密閉容器32の内部は、鉱石投入空間Sを介して往路配管18及び復路配管20と連通しているため、ポンプ16が非稼働の時には低圧状態となる。従って、この時に集鉱機50で採取した鉱石Mrを密閉容器32の鉱石貯留空間Sに容易に供給できる。鉱石貯留空間Sに貯留された鉱石Mrは、鉱石投入口34を介して往路配管18及び復路配管20に連通した鉱石投入空間Sに移送される。揚鉱時に鉱石Mrは、ポンプ16を稼働させることで、復路配管20を介して水上の鉱石回収部12まで移送できる。このように、特許文献2のように、集鉱機50から直接配管に鉱石Mrを投入するのではなく、ポンプ16の非稼働時に鉱石Mrをバッチ式で密閉容器32に取り込むことができるので、ポンプ16がもつ吐出圧と関係なく円滑な揚鉱が可能になる。従って、揚鉱のために高吐出圧のポンプを使用することができるため、水深が深い水底Sfからでも揚鉱が可能になる。また、高圧のポンプ内部に鉱石を通すことなく鉱石を移送することが可能になる。 In the above configuration, the interior of the sealed container 32, which is cut off from the outside of the water, since in communication with the outbound pipeline 18 and return pipe 20 through the ore input space S 2, and a low pressure state when the pump 16 is non-operational Become. Therefore, it is possible to easily supply the ore Mr taken at Atsumariko machine 50 at this time in the ore storage space S 1 of the hermetic container 32. Ore Mr reserved in the ore storage space S 1 is transferred to the ore input space S 2 communicating with the outbound pipeline 18 and return pipe 20 through the ore inlet 34. The ore Mr can be transferred to the ore recovery unit 12 on the water via the return pipe 20 by operating the pump 16 at the time of unloading. As described above, instead of directly charging the ore Mr from the ore collector 50 into the pipe as in Patent Literature 2, the ore Mr can be batch-taken into the closed container 32 when the pump 16 is not operating. Smooth mining becomes possible regardless of the discharge pressure of the pump 16. Therefore, since a pump having a high discharge pressure can be used for the mining, the mining can be performed even from the deep water bottom Sf. In addition, the ore can be transferred without passing the ore into the high-pressure pump.

一実施形態では、鉱石回収部12において、鉱石を含む水Srから鉱石Mrを分離するセパレータ22が設けられ、復路配管20を通って上昇してきた鉱石を含む水Srはセパレータ22で鉱石Mrが分離される。セパレータ22の下流側にポンプ16が設けられ、ポンプ16には搬送水Wのみが流入し、搬送水Wはポンプ16から往路配管18を通って鉱石投入装置30に送られる。このように、ポンプ16には鉱石Mrが流入しないので、ポンプ16のインペラやケーシング、摺動部等の損傷及び摩耗を抑制できる。また、ポンプ16は水中ではなく水上の鉱石回収部12に設置されているので、ポンプ16及びポンプ16の部品の交換などメンテナンスが容易である。   In one embodiment, in the ore recovery unit 12, a separator 22 that separates ore Mr from water Sr containing ore is provided. Is done. The pump 16 is provided on the downstream side of the separator 22, and only the carrier water W flows into the pump 16, and the carrier water W is sent from the pump 16 to the ore charging device 30 through the outward piping 18. As described above, since the ore Mr does not flow into the pump 16, damage and wear of the impeller, the casing, the sliding portion, and the like of the pump 16 can be suppressed. In addition, since the pump 16 is installed in the ore recovery unit 12 above the water, not under the water, maintenance such as replacement of the pump 16 and parts of the pump 16 is easy.

図2〜図5に示す幾つかの実施形態では、鉱石投入空間Sは鉱石貯留空間Sの下方に配置される。
この実施形態によれば、鉱石貯留空間Sに貯留される鉱石Mrに加わる重力を利用して、鉱石Mrを鉱石貯留空間Sから鉱石投入口34を介して鉱石投入空間Sまで移送できる。従って、鉱石Mrを鉱石貯留空間Sから鉱石投入空間Sへ移送するための装置及び動力を必要としない。
In some embodiments shown in FIGS. 2 to 5, ore input space S 2 is disposed below the ore storage space S 1.
According to this embodiment, by utilizing the gravitational force acting on the ore Mr reserved in the ore storage space S 1, capable of transporting ore Mr from the ore storage space S 1 to ore input space S 2 through the ore inlet 34 . Therefore, does not require apparatus and power for transferring the ore Mr from the ore storage space S 1 to the ore input space S 2.

一実施形態では、鉱石投入空間Sは密閉容器32の内部に設けられる中空のケーシング42の内部に形成される。ケーシング42は、例えば、図示のように、中心軸42aに沿う方向に短い円筒形を有する。鉱石投入空間Sは鉱石投入口34、往路配管18及び復路分岐管26に連通しており、ケーシング42の隔壁は水密な隔壁で構成される。 In one embodiment, the ore input space S 2 is formed inside the hollow casing 42 which is provided inside the sealed container 32. The casing 42 has, for example, a cylindrical shape that is short in a direction along the central axis 42a as illustrated. Ore input space S 2 is ore inlet 34 communicates with the outbound pipeline 18 and return branch pipe 26, the partition wall of the casing 42 is composed of watertight bulkhead.

一実施形態では、図2、図4及び図5に示すように、鉱石貯留空間Sと鉱石投入口34との間に、鉱石投入空間Sに向けて先細りした錐形空間Sが形成されている。
この実施形態によれば、鉱石貯留空間Sと鉱石投入空間Sとの間に錐形空間Sが形成されることで、鉱石貯留空間Sから鉱石投入空間Sへの重力を利用した鉱石Mrの移動が容易になる。
一実施形態では、錐形空間Sは、鉱石投入空間Sに向けて先細りした錐形の底壁36が設けられて形成される。例えば、底壁36は円錐形を有する。鉱石貯留空間Sに貯留された鉱石Mrは重力によって底壁36に沿って滑り降りることで、鉱石投入空間S2への移動が容易になる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 2, 4 and 5, between the ore storage space S 1 and the ore inlet 34, conical space S 3 which is tapered toward the ore input space S 2 is formed Have been.
According to this embodiment, since the pyramidal space S 3 is formed between the ore storage space S 1 and ore input space S 2, utilizing gravity from the ore storage space S 1 to the ore input space S 2 The moved ore Mr becomes easy to move.
In one embodiment, conical space S 3, the bottom wall 36 of the cone-shaped and tapered toward the ore input space S 2 is formed provided. For example, the bottom wall 36 has a conical shape. Ore Mr reserved in the ore storage space S 1 is that slide down along the bottom wall 36 by gravity, to facilitate the movement of the ore input space S2.

一実施形態では、図1に示すように、揚鉱システム10は、水底Sfに設置される複数の鉱石投入装置30(30a、30b)を備える。そして、往路配管18及び復路配管20はこれら複数の鉱石投入装置30に選択的に接続可能に構成される。
この実施形態によれば、往路配管18及び復路配管20を複数の鉱石投入装置30に順々に接続することで、複数の鉱石投入装置30から順々に鉱石Mrを揚鉱できる。従って、鉱石Mrの採取量を増加でき、かつ採取効率を向上できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 1, the mining system 10 includes a plurality of ore input devices 30 (30a, 30b) installed on the water bottom Sf. The outgoing pipe 18 and the return pipe 20 are configured to be selectively connectable to the plurality of ore charging devices 30.
According to this embodiment, by sequentially connecting the outgoing pipe 18 and the return pipe 20 to the plurality of ore input devices 30, the ore Mr can be discharged from the plurality of ore input devices 30 sequentially. Therefore, the amount of ore Mr collected can be increased, and the collection efficiency can be improved.

一実施形態では、図1に示すように、往路配管18は、鉱石投入装置30の近傍で鉱石投入装置30の数に合わせて分岐した複数の往路分岐管24(24a、24b)を備える。往路分岐管24(24a)は鉱石投入装置30(30a)の鉱石投入空間Sに連通し、往路分岐管24(24b)は鉱石投入装置30(30b)の鉱石投入空間Sに連通している。また、復路配管20は、鉱石投入装置30(30a)の近傍で鉱石投入装置30の数に合わせて分岐した複数の復路分岐管26(26a、26b)を備える。復路分岐管26(26a)は鉱石投入装置30(30a)の鉱石投入空間Sに連通し、復路分岐管26(26b)は鉱石投入装置30(30b)の鉱石投入空間Sに連通する。往路分岐管24及び復路分岐管26には夫々開閉弁28が設けられる。
鉱石回収部12に設けられた制御装置(不図示)によって、開閉弁28を順々に開閉することで、複数の鉱石投入装置30から順々に鉱石Mrを揚鉱できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 1, the outward piping 18 includes a plurality of outward branch pipes 24 (24a, 24b) that are branched in the vicinity of the ore charging device 30 in accordance with the number of the ore charging devices 30. Outward branch pipe 24 (24a) communicates with the ore input space S 2 ore feeding device 30 (30a), the outward branch pipe 24 (24b) is communicated with the ore input space S 2 ore feeding device 30 (30b) I have. In addition, the return pipe 20 includes a plurality of return branch pipes 26 (26a, 26b) that are branched in the vicinity of the ore charging apparatus 30 (30a) in accordance with the number of the ore charging apparatuses 30. Return branch pipes 26 (26a) communicates with the ore input space S 2 ore feeding device 30 (30a), return branch pipe 26 (26b) communicates with the ore input space S 2 ore feeding device 30 (30b). An on-off valve 28 is provided on each of the forward branch pipe 24 and the return branch pipe 26.
By opening and closing the on-off valve 28 sequentially by a control device (not shown) provided in the ore recovery unit 12, the ore Mr can be discharged from the plurality of ore input devices 30 one by one.

一実施形態では、図1に示すように、揚鉱システム10は、水底Sfで鉱石Mrを採取するための集鉱機50を備える。密閉容器32と集鉱機50との間に鉱石供給ホース52が接続され、集鉱機50で採取された鉱石Mrは鉱石供給ホース52によって密閉容器32の鉱石貯留空間Sに移送される。鉱石供給ホース52には遮断弁54が設けられる。
この実施形態によれば、ポンプ非稼働時で鉱石貯留空間Sが低圧状態の時に、集鉱機50で採取した鉱石Mrを鉱石供給ホース52を介して供給できる。ポンプ16が稼働する揚鉱時においては遮断弁54を閉じておくことで、鉱石を含む水Srが集鉱機側へ逆流するのを防止できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 1, the mining system 10 includes a collector 50 for collecting the ore Mr at the water bottom Sf. Ore supply hose 52 is connected between the compressor housing 32 and the collecting ore machine 50, ore Mr taken at Atsumariko machine 50 is transferred to the ore storage space S 1 of the sealed vessel 32 by ore supply hose 52. The ore supply hose 52 is provided with a shutoff valve 54.
According to this embodiment, the ore storage space S 1 is at a low pressure, the ore Mr taken at Atsumariko machine 50 can be supplied through the ore supply hose 52 at the time the pump non-operation. By closing the shut-off valve 54 during the mining operation when the pump 16 operates, it is possible to prevent the water Sr containing ore from flowing back to the collector.

一実施形態では、図1に示すように、複数の鉱石投入装置30が水底Sfに置かれているとき、鉱石供給ホース52の終端は、鉱石投入装置30の数に対応した数の分岐管56(56a、56b)に分岐し、分岐管56の各々が異なる鉱石投入装置30の鉱石貯留空間Sに連通される。各分岐管56には遮断弁54が設けられる。揚鉱時に揚鉱を行う鉱石投入装置30(30a)に対応した分岐管56(56a)の遮断弁54が閉じられることで、鉱石を含む水Srが集鉱機50に逆流するのを防止できる。
一実施形態では、鉱石投入装置30には、鉱石貯留空間Sに溜まった水を排水するための開閉弁39を備えた排水口38が設けられる。図1に示すように、集鉱機50から鉱石を含む水Srが供給される鉱石投入装置30(30b)では、開閉弁39が開放され、水のみ鉱石貯留空間S1から排出され、揚鉱を行う鉱石投入装置30(30a)では、開閉弁39は閉じられる。
In one embodiment, as shown in FIG. 1, when a plurality of ore charging devices 30 are placed on the water bottom Sf, the ore supply hose 52 terminates in a number of branch pipes 56 corresponding to the number of ore charging devices 30. (56a, 56b) branches, each of the branch pipes 56 is communicated with the ore storage space S 1 of different ore dosing device 30. Each branch pipe 56 is provided with a shutoff valve 54. By closing the shut-off valve 54 of the branch pipe 56 (56a) corresponding to the ore charging device 30 (30a) that performs the ore mining operation, it is possible to prevent the water Sr containing the ore from flowing back to the ore collector 50. .
In one embodiment, the ore feeding device 30, water outlet 38 with the opening and closing valve 39 for draining water collected ore storage space S 1 is provided. As shown in FIG. 1, in the ore input device 30 (30b) to which the water Sr containing ore is supplied from the ore collector 50, the on-off valve 39 is opened, and only water is discharged from the ore storage space S1, and the ore is discharged. In the ore charging device 30 (30a) to be operated, the on-off valve 39 is closed.

一実施形態では、密閉容器32は水密な耐圧構造を有する。これによって、ポンプ16の吐出圧を増加し、揚鉱管系が高圧となっても、密閉容器32が水密性を保持できるので、深い水底での揚鉱作業で揚鉱管内が高圧となっても揚鉱作業が可能になる。   In one embodiment, the sealed container 32 has a watertight pressure-resistant structure. As a result, even if the discharge pressure of the pump 16 is increased and the pressure in the discharge pipe system is high, the closed vessel 32 can maintain water tightness. Also enables mining operations.

一実施形態では、図2〜図4に示すように、鉱石投入装置30(30A、30B)の鉱石投入空間Sに回転軸40aが上下方向に沿うように設けられた羽根車40を備える。
この実施形態によれば、密閉容器32の鉱石貯留空間Sに貯留された鉱石Mrを鉱石投入口34を介して鉱石投入空間Sへ投入する際に、羽根車40の回転による攪拌及び掻き出し作用により鉱石投入空間Sにおける鉱石Mrの片寄りを抑制できるため、鉱石投入口34での鉱石Mrの詰まりを抑制できる。これによって、鉱石を含む水Srを円滑に水上の鉱石回収部12まで移送できる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 2 to 4, the ore charging device 30 (30 </ b > A, 30 </ b > B) includes an impeller 40 provided in the ore charging space S < b > 2 so that the rotation shaft 40 a is provided along the vertical direction.
According to this embodiment, the ore Mr pooled in the ore storage space S 1 of the sealed container 32 when dosed via the ore inlet 34 into the ore input space S 2, agitation and scraping by the rotation of the impeller 40 since it is possible to suppress the deviation of the ore Mr in ore input space S 2 by the action, it can be suppressed clogging ore Mr of ore inlet 34. Thereby, the water Sr containing the ore can be smoothly transferred to the ore recovery unit 12 on the water.

一実施形態では、羽根車40は内部に鉱石投入空間Sを形成するケーシング42の内部に配置され、羽根車40の回転軸40a及びケーシング42の中心軸42aは鉛直方向に対して15°以内の傾斜角をもって配置される。
一実施形態では、羽根車40は外周側へ放射状に延在する複数のブレード41を有し、ブレード41の外径は鉱石投入口34より大きくなるように構成される。これによって、鉱石投入口34から落下するすべての鉱石Mrに対して羽根車40の攪拌及び掻き出し作用及び遠心力を付加できる。
In one embodiment, the impeller 40 is disposed inside the casing 42 forming the ore input space S 2 inside, the central axis 42a of the rotary shaft 40a and the casing 42 of the impeller 40 within 15 ° with respect to the vertical direction Are arranged with an inclination angle of.
In one embodiment, the impeller 40 has a plurality of blades 41 extending radially to the outer peripheral side, and the outer diameter of the blades 41 is configured to be larger than the ore input port 34. Thereby, the stirring and scraping action of the impeller 40 and the centrifugal force can be applied to all the ores Mr falling from the ore inlet 34.

一実施形態では、図3及び図6に示すように、鉱石投入空間Sにおいて羽根車40の外周側に環状流路Caが形成され、環状流路Caに往路分岐管24及び復路配管20が連通している。
この実施形態によれば、鉱石投入口34から鉱石投入空間Sへ投入される鉱石を含む水Srは、羽根車40の攪拌及び掻き出し作用及び遠心力によって環状流路Caに片寄りせずに押し出される。そのため、鉱石投入口34で詰まりを生ぜず、鉱石Mrは環状流路Caを通って円滑に復路配管20に移送される。
In one embodiment, as shown in FIGS. 3 and 6, annular channel Ca is formed on the outer peripheral side of the impeller 40 in the ore input space S 2, the outward branch pipe 24 and return pipe 20 to the annular channel Ca Communicating.
According to this embodiment, water Sr containing ore is charged from the ore inlet 34 into the ore input space S 2, without deviation in the annular channel Ca by stirring and scraping action and centrifugal force of the impeller 40 Extruded. Therefore, the ore Mr is smoothly transferred to the return pipe 20 through the annular channel Ca without causing clogging at the ore input port 34.

一実施形態では、図3及び図6に示すように、往路配管18及び復路配管20は、夫々環状流路Caに対して周方向で異なる位置で環状流路Caの外周面に対して接線方向に沿った向きで環状流路Caに連通する。
図3に示すように、往路配管18から流入する搬送水Wは、環状流路の外周側を積極的に流れて環状流路Caを矢印b方向へ流れ復路配管20に流出する。羽根車40は、後述する駆動部44によって又は搬送水Wの動圧によって矢印a方向へ回転する。搬送水Wの流れ中に鉱石Mrが鉱石投入口34から重力落下で投入されるため、鉱石投入口34及び環状流路Caで鉱石Mrの詰まりなく円滑に復路配管20へ移送できる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 3 and 6, the outgoing pipe 18 and the return pipe 20 are tangential to the outer peripheral surface of the annular flow path Ca at different positions in the circumferential direction with respect to the annular flow path Ca. Communicates with the annular flow path Ca in a direction along.
As shown in FIG. 3, the carrier water W flowing from the outward pipe 18 positively flows on the outer peripheral side of the annular flow path, flows through the annular flow path Ca in the direction of the arrow b, and flows out to the return pipe 20. The impeller 40 is rotated in the direction of arrow a by a driving unit 44 described later or by the dynamic pressure of the transport water W. Since the ore Mr is introduced by gravity from the ore input port 34 into the flow of the transport water W, the ore Mr can be smoothly transferred to the return pipe 20 without clogging of the ore Mr at the ore input port 34 and the annular channel Ca.

一実施形態では、図2に示すように、羽根車40を回転させる駆動部44を備える。
この実施形態によれば、駆動部44で羽根車40を強制回転させることで、羽根車40の攪拌及び掻き出し作用により、鉱石貯留空間Sの鉱石Mrは鉱石投入口34から片寄りなく鉱石投入空間Sへ移送される。これによって、鉱石投入口34での鉱石Mrの詰まりを抑制でき、従って、鉱石Mrを復路配管20へ円滑に移送できる。また、駆動部44が羽根車40の回転数を制御できるものであれば、往路配管18から流入する搬送水Wと鉱石投入口34から投入される鉱石を含む水Srとの混合割合を制御することで、鉱石投入口34での詰まりを抑制できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 2, a drive unit 44 for rotating the impeller 40 is provided.
According to this embodiment, the impeller 40 is forcibly rotated by the drive unit 44, and the ore Mr in the ore storage space S 1 is supplied from the ore input port 34 without any unevenness due to the stirring and scraping action of the impeller 40. It is transferred to the space S 2. As a result, it is possible to suppress the ore Mr from being clogged at the ore input port 34, so that the ore Mr can be smoothly transferred to the return pipe 20. If the drive unit 44 can control the number of rotations of the impeller 40, it controls the mixing ratio of the transport water W flowing from the outward pipe 18 and the water Sr containing ore supplied from the ore input port 34. Thus, clogging at the ore input port 34 can be suppressed.

一実施形態では、図2に示すように、羽根車40は回転軸40aを介して駆動部44に連結される。また、駆動部44はモータなどで構成され、密閉容器32の底壁の外側に設けられる。回転軸40aは密閉容器32の底壁に設けられたシール機能を有する軸受46で回転自在に支承される。   In one embodiment, as shown in FIG. 2, the impeller 40 is connected to the driving unit 44 via a rotation shaft 40a. The drive unit 44 is configured by a motor or the like, and is provided outside the bottom wall of the sealed container 32. The rotating shaft 40a is rotatably supported by a bearing 46 having a sealing function provided on the bottom wall of the sealed container 32.

一実施形態では、図4に示すように、羽根車40は、鉱石投入口34から鉱石投入空間Sに投入される鉱石を含む水Srの動圧によって回転するように構成される。従って、駆動部44は設けられず、回転軸40aは軸受46で回転自在に支承される。
この実施形態によれば、羽根車40を回転する駆動部及びこの駆動部を駆動するための動力を必要としないため、低コスト及び省エネが可能となる。
In one embodiment, as shown in FIG. 4, the impeller 40 is configured to rotate by the dynamic pressure of the water Sr containing ore is charged from the ore inlet 34 in the ore input space S 2. Therefore, the drive unit 44 is not provided, and the rotating shaft 40a is rotatably supported by the bearing 46.
According to this embodiment, since a driving unit for rotating the impeller 40 and a power for driving the driving unit are not required, low cost and energy saving can be achieved.

一実施形態では、図5及び図6に示すように、鉱石投入空間Sの中心部に流路形成部48が設けられることで、環状流路Caが形成される。なお、環状流路Caを形成するための手段はこの手段に限定されない。環状流路Caを形成するケーシング42は中心軸42aが上下方向に沿うように設けられ、従って、環状流路Caの中心軸も上下方向に沿うように配置され、環状流路Caの中心軸は中心軸42aと重なる。
鉱石投入口34は環状流路Caの一部に連通するように配置される。往路配管18及び復路配管20は、上述のように、環状流路Caに対して周方向で異なる位置で環状流路Caの外周面に対して接線方向に配置される。
In one embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, that the flow path forming portion 48 in the center of the ore input space S 2 is provided, the annular channel Ca is formed. The means for forming the annular flow path Ca is not limited to this means. The casing 42 forming the annular flow path Ca is provided so that the central axis 42a extends along the up-down direction. Therefore, the central axis of the annular flow path Ca is also arranged along the up-down direction. It overlaps with the central axis 42a.
The ore charging port 34 is arranged so as to communicate with a part of the annular channel Ca. As described above, the outward pipe 18 and the return pipe 20 are arranged at different positions in the circumferential direction with respect to the annular flow path Ca and tangentially to the outer peripheral surface of the annular flow path Ca.

この実施形態によれば、上述のように、往路配管18から流入する搬送水Wが環状流路Caを通って復路配管20に流出し、この搬送水流の中に鉱石投入口34から鉱石Mrが重力落下するので、鉱石投入口34及び環状流路Caで鉱石Mrの詰まりなく円滑に復路配管20へ移送できる。   According to this embodiment, as described above, the transport water W flowing from the outward pipe 18 flows out to the return pipe 20 through the annular flow path Ca, and the ore Mr from the ore input port 34 is introduced into the transport water flow. Since the ore is dropped by gravity, the ore can be transferred to the return pipe 20 smoothly without clogging of the ore Mr in the ore input port 34 and the annular flow path Ca.

一実施形態では、図6に示すように、流路形成部48は円筒形を有し、流路形成部48の上面及び底面は夫々ケーシング42の上側内面及び下側内面に接続されている。これによって、環状流路Caの内周面及び外周面は夫々円弧を形成する。一実施形態では、環状流路Caの内周面及び外周面は同心円を形成する。なお、鉱石投入口34は、環状流路Caの周方向で、図6中の領域Rを除く任意の位置に配置できる。   In one embodiment, as shown in FIG. 6, the flow path forming part 48 has a cylindrical shape, and the upper surface and the bottom surface of the flow path forming part 48 are connected to the upper inner surface and the lower inner surface of the casing 42, respectively. Thereby, the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the annular flow path Ca respectively form a circular arc. In one embodiment, the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the annular flow path Ca form concentric circles. The ore charging port 34 can be arranged at any position in the circumferential direction of the annular flow path Ca except for the region R in FIG.

一実施形態では、図1に示すように、復路配管20を流れる水Srに含まれる鉱石の濃度を計測するための濃度センサ60を備え、濃度センサ60の検出値に応じて駆動部44を制御し、羽根車40の回転数を制御する。濃度センサ60として、例えば密度計などが用いられる。
一実施形態では、復路配管20の水底部及び水上部に夫々圧力センサ62及び64を備え、復路配管20の水底部と水上部との差圧を検出し、この検出値に応じて羽根車40の回転数を制御する。
一実施形態では、復路配管20を流れる鉱石を含む水Srの流量を計測する流量センサ66を備え、流量センサ66の検出値に応じて駆動部44を制御し、羽根車40の回転数を制御する。
In one embodiment, as shown in FIG. 1, a concentration sensor 60 for measuring the concentration of ore contained in the water Sr flowing through the return pipe 20 is provided, and the driving unit 44 is controlled in accordance with a detection value of the concentration sensor 60. Then, the rotation speed of the impeller 40 is controlled. As the density sensor 60, for example, a density meter or the like is used.
In one embodiment, pressure sensors 62 and 64 are provided at the bottom and the top of the return pipe 20, respectively, to detect the differential pressure between the bottom and the top of the return pipe 20, and the impeller 40 is operated in accordance with the detected value. To control the number of revolutions.
In one embodiment, a flow sensor 66 that measures the flow rate of water Sr containing ore flowing through the return pipe 20 is provided, and the drive unit 44 is controlled in accordance with the detection value of the flow sensor 66 to control the rotation speed of the impeller 40. I do.

一実施形態では、センサ60〜66の検出値が入力され、これらの検出値に基づいて上記制御を自動的に行う制御部68を備える。
一実施形態では、センサ60、64、66及び制御部68は水上の鉱石回収部12に設けられ、センサ62は水底領域に設けられる。
In one embodiment, a control unit 68 is provided that receives detection values of the sensors 60 to 66 and automatically performs the control based on the detection values.
In one embodiment, the sensors 60, 64, 66 and the control unit 68 are provided in the ore recovery unit 12 on the water, and the sensor 62 is provided in the bottom area.

上記実施形態によれば、センサ60〜66の検出値に応じて羽根車40の回転数を制御することで、復路配管20を流れる水Srに含まれる鉱石の濃度や鉱石を含む水Srの流量を制御することで、復路配管20の詰まりを抑制でき、揚鉱を円滑に行うことができる。   According to the above embodiment, the concentration of ore contained in the water Sr flowing through the return pipe 20 and the flow rate of the water Sr containing the ore are controlled by controlling the rotation speed of the impeller 40 according to the detection values of the sensors 60 to 66. , The clogging of the return pipe 20 can be suppressed, and the mining can be performed smoothly.

一実施形態では、ポンプ16は2MPa〜15MPaの吐出圧を形成可能に構成され、上記吐出圧で運転される。これによって、ポンプ16を高揚程とすることができるため、水深が深い水底からの揚鉱が可能になる。   In one embodiment, the pump 16 is configured to be capable of forming a discharge pressure of 2 MPa to 15 MPa, and is operated at the discharge pressure. As a result, the pump 16 can be set at a high head, so that the pumping can be performed from a deep water bottom.

幾つかの実施形態によれば、水底の鉱物資源を採取するために用いられる揚鉱システムにおいて、高圧の吐出圧を有するポンプを備えるときでも、水底で採取した鉱石を揚鉱管を介して水上まで円滑に揚鉱できる。従って、深い海底での鉱石採取も支障なく行うことができる。   According to some embodiments, in a mining system used to collect mineral resources from the bottom, even when equipped with a pump having a high discharge pressure, the ore collected at the bottom is surfaced through the ore pipes. Unloading can be performed smoothly. Therefore, ore collection on the deep sea floor can be performed without any trouble.

10 揚鉱システム
12 鉱石回収部
14 母船
16 ポンプ
18 往路配管
20 復路配管
22 セパレータ
24(24a、24b) 往路分岐管
26(26a、26b) 復路分岐管
28、39 開閉弁
30(30A、30B、30C、30a、30b) 鉱石投入装置
32 密閉容器
34 鉱石投入口
36 底壁
38 排水口
40 羽根車
40a 回転軸
41 ブレード
42 ケーシング
42a 中心軸
44 駆動部
46 軸受
47 脚
48 流路形成部
50 集鉱機
52 鉱石供給ホース
54 遮断弁
56 分岐管
60 濃度センサ
62、64 圧力センサ
66 流量センサ
68 制御部
Ca 環状流路
Mr 鉱石
Sr 鉱石を含む水
鉱石貯留空間
鉱石投入空間
錐形空間
Sf 水底
W 搬送水
Ws 水面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Unloading system 12 Ore recovery part 14 Mother ship 16 Pump 18 Outbound piping 20 Inbound piping 22 Separator 24 (24a, 24b) Outbound branch pipe 26 (26a, 26b) Inbound branch pipe 28, 39 Open / close valve 30 (30A, 30B, 30C) , 30a, 30b) Ore charging device 32 Airtight container 34 Ore charging port 36 Bottom wall 38 Drainage port 40 Impeller 40a Rotating shaft 41 Blade 42 Casing 42a Central shaft 44 Drive unit 46 Bearing 47 Leg 48 Flow path forming unit 50 Collector 52 Ore supply hose 54 Shutoff valve 56 Branch pipe 60 Concentration sensor 62, 64 Pressure sensor 66 Flow rate sensor 68 Control unit Ca Annular flow path Mr Ore Sr Water containing ore S 1 Ore storage space S 2 Ore input space S 3 pyramidal space Sf Water bottom W Carrier water Ws Water surface

Claims (14)

ポンプと、
鉱石回収部と、
前記ポンプから水底まで延在する往路配管と、
前記水底から前記鉱石回収部まで延在する復路配管と、
前記水底で採取された鉱石を前記復路配管に投入するための鉱石投入装置と、
を備え、
前記鉱石投入装置は、外部の水から遮断された密閉容器を含み、
前記密閉容器は、
前記鉱石を貯留するための鉱石貯留空間と、
前記往路配管および前記復路配管に連通する鉱石投入空間と、
を内部に含み、
前記鉱石投入空間は、鉱石投入口を介して前記鉱石貯留空間から前記鉱石の供給を受けるように構成されたことを特徴とする揚鉱システム。
Pump and
Ore recovery department,
An outward pipe extending from the pump to the bottom of the water,
A return pipe extending from the water floor to the ore recovery unit;
An ore charging device for charging ore collected at the water bottom into the return pipe,
With
The ore charging device includes a sealed container shielded from external water,
The closed container,
An ore storage space for storing the ore,
Ore charging space communicating with the outward piping and the return piping,
Contains inside,
The ore charging system, wherein the ore input space is configured to receive the supply of the ore from the ore storage space via an ore input port.
前記鉱石投入空間は、前記鉱石貯留空間の下方に位置することを特徴とする請求項1に記載の揚鉱システム。   The said ore input space is located below the said ore storage space, The unloading system of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 前記鉱石貯留空間と前記鉱石投入口との間に、前記鉱石投入空間に向けて先細りした錐形空間が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の揚鉱システム。   The mining system according to claim 2, wherein a cone-shaped space tapering toward the ore input space is formed between the ore storage space and the ore input port. 複数の前記鉱石投入装置を備え、
前記往路配管および前記復路配管は前記複数の鉱石投入装置に選択的に接続可能に構成されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の揚鉱システム。
Comprising a plurality of ore input devices,
The unloading system according to any one of claims 1 to 3, wherein the outgoing pipe and the return pipe are configured to be selectively connectable to the plurality of ore charging devices.
水底で前記鉱石を採取するための集鉱機と、
前記密閉容器と前記集鉱機とに接続され、前記集鉱機で採取された前記鉱石を前記密閉容器に移送するための鉱石供給ホースと、
前記鉱石供給ホースに設けられた遮断弁と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の揚鉱システム。
A collector for collecting the ore at the bottom of the water;
An ore supply hose connected to the closed vessel and the ore collector, for transferring the ore collected by the ore collector to the closed vessel;
A shutoff valve provided in the ore supply hose,
The mining system according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
前記鉱石投入空間に回転軸が上下方向に沿うように設けられた羽根車と、
前記復路配管を流れる水に含まれる前記鉱石の濃度、前記復路配管の水底部と水上部との差圧、または、前記復路配管を流れる前記鉱石を含む水の流量を検出するセンサと、
を備え、
前記センサの検出値に応じて前記羽根車の回転数が制御可能に構成されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の揚鉱システム。
An impeller provided in the ore charging space so that a rotation axis is along a vertical direction,
A sensor that detects the concentration of the ore contained in the water flowing through the return pipe, the differential pressure between the water bottom and the top of the return pipe, or the flow rate of the water containing the ore flowing through the return pipe.
With
The mining system according to any one of claims 1 to 5, wherein a rotation speed of the impeller is controllable in accordance with a detection value of the sensor.
前記ポンプは2MPa以上15MPa以下の吐出圧を形成可能に構成されることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の揚鉱システム。   The pumping system according to any one of claims 1 to 6, wherein the pump is configured to be capable of forming a discharge pressure of 2 MPa or more and 15 MPa or less. 水底で採取された鉱石を配管に投入するための鉱石投入装置であって、
外部の水から遮断された密閉容器を含み、
前記密閉容器は、
前記鉱石を貯留するための鉱石貯留空間と、
前記配管に連通する鉱石投入空間と、
を内部に含み、
前記鉱石投入空間は、鉱石投入口を介して、前記鉱石貯留空間から前記鉱石の供給を受けるように構成されたことを特徴とする鉱石投入装置。
An ore charging device for charging ore collected at the bottom of the water to a pipe,
Including a sealed container that is shielded from external water,
The closed container,
An ore storage space for storing the ore,
Ore input space communicating with the pipe,
Contains inside,
The ore input device, wherein the ore input space is configured to receive the supply of the ore from the ore storage space via an ore input port.
前記密閉容器が耐圧構造を有することを特徴とする請求項8に記載の鉱石投入装置。   The ore charging apparatus according to claim 8, wherein the closed container has a pressure-resistant structure. 前記鉱石投入空間に回転軸が上下方向に沿うように設けられた羽根車を備えることを特徴とする請求項8又は9に記載の鉱石投入装置。   The ore charging apparatus according to claim 8, further comprising an impeller provided in the ore charging space such that a rotation axis extends in a vertical direction. 前記鉱石投入空間において前記羽根車の外周側に環状流路が形成され、該環状流路に前記配管が連通していることを特徴とする請求項10に記載の鉱石投入装置。   The ore charging apparatus according to claim 10, wherein an annular flow path is formed on an outer peripheral side of the impeller in the ore charging space, and the pipe communicates with the annular flow path. 前記羽根車を回転させる駆動部を備えることを特徴とする請求項10又は11に記載の鉱石投入装置。   The ore charging apparatus according to claim 10, further comprising a driving unit configured to rotate the impeller. 前記羽根車は、前記鉱石投入口から前記鉱石投入空間に投入される前記鉱石を含む水の動圧によって回転するように構成されていることを特徴とする請求項10又は11に記載の鉱石投入装置。   The ore input according to claim 10 or 11, wherein the impeller is configured to be rotated by a dynamic pressure of water containing the ore input from the ore input port into the ore input space. apparatus. 前記鉱石投入空間において中心軸が上下方向に沿うように設けられた環状流路が形成されると共に、前記鉱石投入口は前記環状流路の一部に連通し、
前記配管は、前記環状流路の外周に対して接線方向に沿った向きで連通する往路配管および復路配管で構成されていることを特徴とする請求項8又は9に記載の鉱石投入装置。
In the ore input space, an annular flow path provided so that the central axis is along the vertical direction is formed, and the ore input port communicates with a part of the annular flow path,
The ore charging apparatus according to claim 8, wherein the pipe includes a forward pipe and a return pipe that communicate with the outer circumference of the annular flow path in a tangential direction.
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