JP7107793B2 - Underwater gravel management device, underwater grain regulating transfer device equipped with the same, and method for managing gravel supply state in water - Google Patents
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Description
本発明は、水中で移送される礫の状態を管理する技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for managing the state of gravel transported in water.
近年、各種産業機器を製造する上で必要不可欠な金属であり存在量が少ない有用金属の価格が高騰している。有用金属は産業上必要不可欠なものであるが、可採量が少ないだけでなく、産出国が限られているため地政学的リスクが存在している。そこで、有用金属含有鉱物の中でも、海底熱水鉱床などに存在する海洋資源が注目されている。
海底熱水鉱床などから海洋資源を揚鉱する方法として、揚鉱ポンプを用いたポンプリフト方式が試みられている。これまで、この種の鉱床において、ドラムカッタやカッタヘッド等の掘削ヘッドを備えた採鉱機により海中で鉱石を破砕し、その破砕した鉱石の礫を海中でスラリとし、そのスラリを揚鉱ポンプに向けて移送する採鉱装置が提案されている(例えば非特許文献1参照)。
BACKGROUND ART In recent years, the prices of useful metals, which are essential metals for manufacturing various industrial equipment and whose abundance is small, are soaring. Useful metals are essential for industry, but not only are their minable quantities scarce, but the limited number of countries producing them poses geopolitical risks. Therefore, among useful metal-containing minerals, marine resources such as seabed hydrothermal deposits are attracting attention.
As a method of lifting marine resources from seabed hydrothermal deposits, etc., a pump-lift method using a pump is being tried. Until now, in this type of deposit, the ore was crushed in the sea by a mining machine equipped with a drilling head such as a drum cutter or cutter head, and the crushed ore gravel was made into slurry in the sea, and the slurry was pumped into the ore pump. A mining device has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).
ここで、鉱石の礫をスラリとしそのスラリを揚鉱ポンプにより移送するに際し、移送用機器での礫詰まりの発生が無く且つ効率良く船上まで揚鉱するためには、所定サイズ以下の礫に整粒するとともに、水中で移送するスラリのスラリ濃度の変動を少なくしつつ、移送用機器での礫詰まりが発生しない範囲で可及的にスラリ濃度を高める必要がある。
例えば、移送用機器での礫詰まりの発生が無く且つ効率良く船上まで揚鉱するためのスラリ濃度としては、15vol%以下に濃度を抑える必要があり、余裕をみた場合、10vol%近傍にスラリ濃度を調整することが求められる。
Here, when ore gravel is made into a slurry and the slurry is transferred by a lifting pump, in order to efficiently lift the ore to the ship without causing clogging of the transfer equipment, it is necessary to use gravel of a predetermined size or less. It is necessary to raise the slurry concentration as much as possible while reducing fluctuations in the slurry concentration of the slurry to be transferred in water as well as to the extent that gravel clogging does not occur in transfer equipment.
For example, the slurry concentration must be kept to 15 vol% or less in order to efficiently lift the ore onto the ship without clogging the transport equipment with gravel. is required to be adjusted.
しかし、これまで非特許文献1に提案されている採鉱装置のように、ドラムカッタやカッタヘッド等の掘削ヘッドを備えた採鉱機で海底熱水鉱床の鉱石を破砕し、その破砕した礫を海中で揚鉱ポンプに移送する採鉱方法では、水中で礫を揚鉱ポンプに向けて移送する工程を担う移送用機器において、揚鉱ポンプでの礫詰まりを発生させないような完全な整粒が困難であるという問題があり、また、水中で、礫のスラリ濃度を所望に調整することも困難であるという問題がある。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、水中で移送用機器に供給される礫の状態を所期の状態に管理し得る、水中用礫管理装置およびこれを備える水中用整粒移送装置並びに水中での礫供給状態の管理方法を提供することを課題とする。
However, like the mining equipment proposed in Non-Patent
Accordingly, the present invention has been made by paying attention to such problems, and provides an underwater gravel management device and an underwater gravel management device capable of controlling the condition of the gravel supplied to a transfer device in water to a desired state. An object of the present invention is to provide an underwater grain regulating transfer device having this and a method for managing the state of gravel supply in water.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る水中用礫管理装置は、水底で採掘される礫を水とともに移送するために必要な処理を水中で行う処理部と、該処理部に接続されて礫を水とともに移送する移送管路と、を備える移送用機器に用いられる水中用礫管理装置であって、前記処理部での礫の量を水中で測定する測定器と、該測定器で測定された礫の量の情報を取得する管理部と、を有し、前記管理部は、取得された礫の量の情報に基づいて、前記処理部での礫の状況を把握する処理を実行することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an underwater gravel management apparatus according to an aspect of the present invention includes a processing unit that performs underwater processing necessary for transporting gravel mined at the bottom of the water together with water; an underwater gravel management device for use in a transport equipment, comprising: a connected transfer pipeline for transporting gravel together with water; a management unit that acquires information on the amount of gravel measured by the device, and the management unit performs processing for grasping the state of gravel in the processing unit based on the information on the amount of gravel that has been acquired. is characterized by executing
ここで、本発明の一態様に係る水中用礫管理装置において、前記測定器は、前記礫の量として荷重を測定する水中ロードセルであり、前記処理部に対して前後の移送管路を介して荷重の影響が伝わらないように前記前後の移送管路に介装されて荷重的な縁切りをする縁切り部が設けられていることは好ましい。
また、本発明の一態様に係る水中用礫管理装置において、前記測定器は、前記礫の量としてレベルを測定する超音波レベルセンサであることは好ましい。
Here, in the underwater gravel management device according to one aspect of the present invention, the measuring device is an underwater load cell that measures the load as the amount of the gravel, and the weight of the gravel is measured through transfer pipelines before and after the processing unit. It is preferable that edge cutting portions are interposed in the front and rear transfer pipelines to perform load-bearing edge cutting so that the influence of the load is not transmitted.
Moreover, in the underwater gravel management device according to one aspect of the present invention, it is preferable that the measuring device is an ultrasonic level sensor that measures a level as the amount of the gravel.
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る水中用整粒移送装置は、水中で礫を所望の粒径まで整粒しつつ水とともに移送する水中用整粒移送装置であって、水底で採掘される礫を水とともに移送するために必要な処理を水中で行う複数の処理部と、それら複数の処理部相互間に接続されて水とともに礫を移送する移送管路と、少なくとも一の処理部に対して装備された本発明の一態様に係る水中用礫管理装置と、を備えることを特徴とする。 Further, in order to solve the above-described problems, an underwater grain regulating transfer device according to one aspect of the present invention is an underwater grain regulating transfer device that transfers gravel together with water while granulating gravel to a desired grain size in water. a plurality of processing units that perform underwater processing necessary for transporting the gravel excavated from the bottom of the water together with the water; and an underwater gravel management device according to an aspect of the present invention installed in at least one processing unit.
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る水中での礫供給状態の管理方法は、採掘される礫を水とともに移送するために必要な処理を水中で行う複数の処理部と、それら複数の処理部相互間に接続されて水とともに礫を移送する移送管路と、を備える移送用機器に用いられ、少なくとも一の処理部に対し、当該処理部に対して前後の移送管路を介して礫の量の影響が伝わらない状態で、当該処理部での礫の量を水中で測定することを特徴とする。 Further, in order to solve the above problems, a method for managing an underwater gravel supply state according to one aspect of the present invention includes a plurality of processing units that perform underwater processing necessary for transporting mined gravel together with water. and a transfer pipeline connected between the plurality of processing units to transfer gravel together with water. The method is characterized by measuring the amount of gravel in the processing section underwater in a state where the influence of the amount of gravel is not transmitted through the pipeline.
本発明によれば、採掘される礫を水とともに移送するために必要な処理を水中で行う処理部を有する移送用機器において、処理部に対して前後の移送管路を介して礫の量の影響が伝わらない状態で、その処理部の礫の量を水中で測定できる。そのため、その測定された礫の量の情報に基づいて、水中で移送用機器に供給される礫の状態を所期の状態に管理できる。 According to the present invention, in a transfer device having a processing section that performs necessary processing in water to transfer excavated gravel together with water, the amount of gravel is transferred to the processing section via transfer pipelines before and after the processing section. The amount of pebbles in the treated area can be measured underwater without any influence being transmitted. Therefore, based on the information on the measured amount of gravel, the state of the gravel supplied to the transfer equipment in the water can be managed to the desired state.
以下、本発明の実施形態ないし変形例について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態ないし変形例は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態ないし変形例に特定するものではない。 Embodiments and modifications of the present invention will be described below with appropriate reference to the drawings. Note that the drawings are schematic. Therefore, it should be noted that the relationship, ratio, etc. between the thickness and the planar dimensions are different from the actual ones, and the drawings include portions where the relationship and ratio of the dimensions are different from each other. Further, the embodiments and modifications shown below are examples of devices and methods for embodying the technical idea of the present invention. The structure, arrangement, etc. are not limited to the following embodiments or modifications.
まず、本実施形態の採掘システムの全体構成について説明する。本実施形態の採掘システムは、海底熱水鉱床から採鉱される礫の揚鉱に用いる例である。
この採掘システムは、図1に示すように、海上SLに配置される採鉱母船1および揚鉱母船2と、海底SBに配置される採鉱機8およびストックパイルユニット10と、を備える。採鉱機8とストックパイルユニット10との間には、採鉱機8からストックパイルユニット10に向けて可撓性の移送管5が配設される。また、ストックパイルユニット10と揚鉱母船2との間には、揚鉱ポンプ7を介して可撓性の揚鉱管6が配設される。
First, the overall configuration of the mining system of this embodiment will be described. The mining system of this embodiment is an example used for pumping gravel mined from a seabed hydrothermal deposit.
This mining system, as shown in FIG. 1, includes a
採鉱母船1および揚鉱母船2には、制御手段を構成する管理コンピュータ9の他、以下図示を省略する、クレーン等の作業機、発電機、および、油圧源として内燃機関で駆動される油圧ポンプ等の必要な機器がそれぞれに装備されている。
管理コンピュータ9および発電機並びに油圧ポンプは、アンビリカブルケーブル3、4を介して海底SBに配置される採鉱機8およびストックパイルユニット10に接続され、採鉱母船1および揚鉱母船2側から、採鉱機8およびストックパイルユニット10の作動に必要な電力や制御信号の供給並びに圧油の供給が可能になっている。
In the
The
アンビリカブルケーブル3、4は、給排用の各油圧ホースと、電力ケーブルと、信号用ケーブルと、を可撓性ケーブルベア(ケーブルベアは登録商標)により一体的に囲繞保持してなるハイブリット構造を有する。なお、給排用の各油圧ホースと、電力ケーブルと、信号用ケーブルと、をそれぞれ別箇に配線および配管してもよい。
管理コンピュータ9は、中央処理装置(CPU)並びにこれに接続されるRAM(ランダム・アクセス・メモリ)やROM(リード・オンリ・メモリ)などの記憶部および入出力装置などを有する。
The
The
採鉱機8は、機体下部に設けられて海底熱水鉱床ODのマウンドM上を走行可能なクローラ装置8bと、機体正面に設けられてマウンドM表面の鉱石を掘削可能な掘削ヘッド8aと、を有する。採鉱機8には、アンビリカブルケーブル3を介して必要な圧油、電力および制御信号が採鉱母船1側の供給源から供給される。
採鉱機8は、採鉱母船1側からオペレーションされ、採鉱母船1側から、圧油、電力および制御信号の供給を受けて海底SBでマウンドM上を移動しつつ、掘削ヘッド8aにより海中で鉱石を破砕し、その破砕した鉱石の礫を、移送管5を介してストックパイルユニット10まで海中で移送可能になっている。
The
The
本実施形態のストックパイルユニット10は、水中での移送用機器として、鉱石の礫を整粒しつつ移送する整粒移送装置である。ストックパイルユニット10は、必要な圧油、電力および制御信号を揚鉱母船2側から受ける。
そして、ストックパイルユニット10は、ホッパ20に一次貯留している鉱石の礫を所定サイズに整粒するとともに、海水と混合された所定濃度のスラリにして揚鉱管6の一次側管路6aから揚鉱ポンプ7に向けて送り出すように構成されている。
揚鉱ポンプ7は、ストックパイルユニット10から受けた所定のスラリ濃度に調整されたスラリを受け、その所定濃度のスラリを揚鉱管6の二次側管路6bから揚鉱母船2に移送するように構成されている。
The
The
The
詳しくは、第一実施形態のストックパイルユニット10は、図2および図3に拡大図示するように、枠体状の筐体90を備える。筐体90は、海底SBの適所に水平に載置される平面視が矩形状の基台91を有する。基台91上には、油圧ユニット70が固定され、この油圧ユニット70に、アンビリカブルケーブル4を介して必要な圧油、電力および制御信号が揚鉱母船2側の供給源から供給される。
Specifically, the
基台91の隅には複数の支柱92が立設されている。複数の支柱92の上端には、平面視が矩形枠状の上部枠93が水平姿勢で固定される。また、基台91上の適所には、支柱92よりも短い胴部支柱94が立設されている。胴部支柱94の上部には、胴部支柱94の上部と支柱92の略中央の位置とを繋ぐように、平面視が矩形状の胴部枠95が水平姿勢で固定される。
筐体90の上部枠93に対してホッパ20が上部に設けられている。ホッパ20は、採鉱機8から移送管5を介して送られてくる礫を自身上部に設けられた開口部21から受けて、逆円錐形状のロート部22に一次貯留する。
A plurality of
The
ロート部22の下部には、下方に開口する切り出し口23が設けられている。切り出し口23の下方に対向する位置には、ホッパ20に受け入れた礫を切り出す第一切り出し部としてのベルトフィーダ30が配置されている。本実施形態のベルトフィーダ30は、筐体90の胴部枠95の上に水平姿勢で載置固定されている。
ベルトフィーダ30は、搬送方向に沿って周囲を囲繞するように形成されたフレーム31と、フレーム31内に設けられた基端側の駆動ローラ32および搬送端側の従動ローラ33とを有する。駆動ローラ32には、油圧モータ36がフレーム31の外側に駆動ローラ32を回転駆動可能に付設されている。
A
The
油圧モータ36は、作動油を給排する不図示の一次通路および二次通路を備え、これら一次、二次通路は、油圧ユニット70に接続されて閉回路を構成し、油圧ユニット70と油圧モータ36の間を作動油が循環するようになっている。そして、フレーム31の内部には、これら両端のローラ32,33の周囲に、無端状の搬送ベルト35が巻回されている。搬送ベルト35は、基端側の上面が上記切り出し口23に対向している。
搬送ベルト35の途中部分には、複数のガイドローラ34が搬送方向に沿って配置されている。これにより、油圧モータ36の駆動により、切り出し口23から搬送ベルト35上に載置された状態の礫を、駆動ローラ32側から従動ローラ33側に向けて搬送可能になっている。
The
A plurality of
なお、切り出し口23の従動ローラ33側には、切り出し高さを制限する制限板24が切り出し口23側から下方に向けて垂下され、従動ローラ33側に切り出される礫を所定高さに均しつつ送出可能になっている。
搬送ベルト35は、搬送端側の端部が、下流工程に続く第一移送管路11の上端部に連通する位置まで延在配置される。第一移送管路11は、排出側が下方に向けて90度に曲げられており、搬送ベルト35により水平に搬送されてきた礫が導入されると、導入された礫を自由落下によって下方に送出可能に形成されている。
At the driven
The conveying
なお、本実施形態では、第一切り出し部としてベルトフィーダ30を有する例を示したが、第一切り出し部での切り出し手段はベルトフィーダに限定されず、所期の切り出しが可能であれば、振動フィーダやスクリュフィーダなど他のフィーダであってもよい。また、ホッパ20の切り出し口23の内部またはその近傍に、攪拌機(例えばレーキ)を設け、貯留中の礫のブリッジを防止する構成を併せて設けてもよい。
In the present embodiment, an example of having the
ベルトフィーダ30の下流には、第一移送管路11を介して、ベルトフィーダ30で切り出された礫を破砕する破砕機40が配置されている。さらに、破砕機40の下流には、破砕機40で破砕された礫を、下流の移送工程に向けて切り出す第二切り出し部としてのスクリュフィーダ50が第二移送管路12を介して配置されている。また、スクリュフィーダ50の下流には、上記揚鉱ポンプ7まで、礫を含むスラリを移送する移送部としての水中スラリポンプ60が第三移送管路13を介して配置されている。
Downstream of the
破砕機40は、ベルトフィーダ30から切り出された礫を破砕する破砕部である。本実施形態の破砕機40は、スリットカッタ方式で破砕する二軸破砕機を採用している。破砕機40は、その一対のドラムカッタ46、46が、所定寸法以下の大きさに礫を細かく破砕するツイン・スリットカッタによる細破砕機能を有する。
本実施形態の破砕機40は、図2および図3に示すように、上記ベルトフィーダ30の下部に、第一移送管路11の下端部分と一体に設けられたフレーム45を有する。フレーム45は、複数の破砕部支柱41によって基台91の上面に支持されている。
The
As shown in FIGS. 2 and 3, the
このフレーム45内に、互いに平行な一対をなす2本の水平回転軸47がそれぞれ支持されるとともに、各水平回転軸47に一対をなす円柱状のドラムカッタ46がそれぞれ装着される。両回転軸47の先端は、軸受48を介してフレーム45に回転自在に支承されている。
回転軸47の基端部には、両回転軸47を回転駆動する油圧モータ49が装着されている。油圧モータ49は、作動油を給排する不図示の一次通路および二次通路を備える。一次、二次通路は、油圧ユニット70に接続されて閉回路を構成し、油圧ユニット70と油圧モータ49の間を作動油が循環するようになっている。
A pair of horizontal
A
一対のドラムカッタ46、46相互は、両回転軸47の回転駆動によりフレーム45内に掻き込まれた礫を、互いに内側に噛み込む2つのロール相互の隙間に挟み込んで圧縮破砕する。本実施形態の破砕機40では、一対のドラムカッタ46、46は、礫を所定寸法以下の大きさに細かく破砕するように各部の寸法が設定されている。
ここで、本実施形態の破砕機40には、第一の水中用礫管理装置が装備されている。
第一の礫管理装置は、処理部となる破砕機40が前後の移送管路11、12を介して礫の量の影響が伝わらないように、前後の移送管路11、12に介装されて縁切りをする縁切り部43、44と、縁切り部43、44で縁切りされた状態の破砕機40の礫の量を水中で測定する複数の水中ロードセル42と、を有する。
A pair of
Here, the
The first gravel management device is installed in the front and
各水中ロードセル42は、各破砕部支柱41の下端部と基台91の上面との間に介装されている。水中ロードセル42は、水中で使用できる防水型のロードセルである。縁切り部43、44としては、蛇腹状に形成されて伸縮可能な管路やゴム等によって形成された可撓性管路を用いることができる(後述する第二の礫管理装置の縁切り部において同様)。
なお、ベルトフィーダ30から破砕機40への礫の受け入れ量の管理に用いる測定器としては、本実施形態の第一の礫管理装置のように、水中ロードセル42での荷重測定が望ましい。但し、水中ロードセル42に替えて、レーザ式レベルセンサや反射式超音波レベルセンサ、γ線レベルセンサを用いてもよい(後述する第二の礫管理装置の水中ロードセルにおいて同様)。
Each
As a measuring device used for managing the amount of gravel received from the
スクリュフィーダ50は、破砕機40で破砕された礫を水中スラリポンプ60に移送する第二切り出し部とされている。図3に示すように、破砕機40下部のスクリュフィーダ50は、詰まりにくい軸無フィーダで構成される。
本実施形態のスクリュフィーダ50は、軸線を水平にして複数のフィーダ支柱51で支持された中空円筒状のフレーム55と、フレーム55の上流端外側面に付設された油圧モータ59と、フレーム55内に略同軸に配置され油圧モータ59で駆動される軸無スクリュ羽根56と、を備える。軸無スクリュ羽根56は、両端部分に同軸上に形成された回転軸57と、回転軸57同士の間に同軸に連結されたスクリュ部58と、を有する。
The
The
スクリュフィーダ50は、油圧モータ59の駆動により軸無スクリュ羽根56を回転させ、フレーム55の途中部分の上部に設けられた導入口53から導入された破砕後の礫を、フレーム55の下流側に向けて搬送して切り出しシュート63に切り出すように構成されている。
本実施形態のスクリュフィーダ50は、切り出しシュート63の反対側に設けられた排出口62を有する。排出口62には、排出口側から機外(基台91の外縁よりも外側の位置)に向けて斜め下方に張り出す排出板96が設けられている。
なお、第二切り出し部に採用するフィーダとしては、本実施形態のように、軸無スクリュフィーダが好ましいが、これに限らず、軸付スクリュフィーダでも構わない。また、スクリュフィーダに限定されず、切り出し可能であれば、振動フィーダやベルトフィーダなど他のフィーダであってもよい。
The
The
As for the feeder employed in the second cutting part, a screw feeder without a shaft is preferable as in the present embodiment, but it is not limited to this, and a screw feeder with a shaft may be used. In addition, it is not limited to the screw feeder, and other feeders such as a vibration feeder and a belt feeder may be used as long as they are capable of cutting.
ここで、本実施形態のスクリュフィーダ50には、第二の水中用礫管理装置が装備されている。第二の礫管理装置は、処理部となるスクリュフィーダ50が前後の移送管路12、13を介して礫の量の影響が伝わらないように、前後の移送管路12、13に介装されて縁切りをする縁切り部44、54と、縁切り部44、54で縁切りされた状態のスクリュフィーダ50の礫の量を水中で測定する複数の水中ロードセル52と、を有する。各水中ロードセル52は、各フィーダ支柱51の下端部と基台91の上面との間に介装されている。水中ロードセル52は、水中で使用できる防水型のロードセルである。
Here, the
下流工程に配置された水中スラリポンプ60は、円筒状のケーシング内に収納された油圧モータ69と、油圧モータ69の下方に設けられたポンプ室68と、ポンプ室68内に突出する油圧モータ69の駆動軸先端に連結されたインペラ64と、を備える移送部である。
水中スラリポンプ60の油圧モータ69に油圧ユニット70からの圧油が供給されると駆動軸が所定速度で回転駆動され、ポンプ室68内でインペラ64が回転する。これにより、ポンプ室68の下面中央に形成された吸入口からスラリを吸入し、ポンプ室68の側面に形成された吐出口から揚鉱管6にスラリを吐出して、揚鉱ポンプ7までスラリを移送可能になっている。
The submerged
When pressure oil from the
また、本実施形態では、スクリュフィーダ50の切り出しシュート63の下部に、水中スラリポンプ60の吸込配管61と対向する位置に、ノズル66を備える補助水流供給ポンプ65が付設されている。これにより、補助水流供給ポンプ65とノズル66とで作る補助水流により、礫のスラリを水中スラリポンプ60に向けて確実に押し込むことができる。
なお、補助水流供給ポンプ65を設ける場合には、移送補助管路14についても礫の量の影響が伝わらないように縁切りする必要がある。本実施形態では、補助管路縁切り部67を移送補助管路14に介装することによって荷重的に縁切りがされている。
In this embodiment, an auxiliary water
When the auxiliary water
ここで、揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、海底熱水鉱床ODから採鉱された礫の整粒および搬送制御に必要な処理を実行するためのプログラムを含み、ストックパイルユニット10の各処理部での礫の状況を把握しつつ、整粒搬送に必要な処理を実行可能に構成される。
特に、揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、第一の水中用礫管理装置においては、水中ロードセル42で測定された破砕機40での礫の量の情報を取得し、取得された礫の量の情報に基づいて、破砕機40での礫の状況を把握する処理を実行する。そして、取得された礫の量の情報に基づいて、破砕機40での礫の供給量が適正な量になるように管理する。
Here, the
In particular, the
揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、水中ロードセル42で測定された礫の量の情報に基づいて、ベルトフィーダ30の油圧モータ36の駆動制御を行う。本実施形態では、ベルトフィーダ30から破砕機40に切り出される礫の供給量を、ベルトフィーダ30での切り出し速度の制御または油圧モータ36のON・OFF制御によって所期の量に調整する。
また、揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、第二の水中用礫管理装置においては、水中ロードセル52で測定されたスクリュフィーダ50での礫の量の情報を取得し、取得された礫の量の情報に基づいて、スクリュフィーダ50での礫の状況を把握する処理を実行する。本実施形態では、取得された礫の量の情報に基づいて、スクリュフィーダ50での礫の貯留量が適正な量になるように管理する。
The
In addition, in the second underwater gravel management device, the
さらに、本実施形態では、揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、水中ロードセル52測定された礫の量の情報に基づいて、破砕機40からスクリュフィーダ50に切り出される礫の供給量を、破砕機40の油圧モータ49の駆動制御により、破砕機40での破砕速度の制御または油圧モータ49のON・OFF制御によって所期の量に調整する。
さらに、揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、スクリュフィーダ50の軸無スクリュ羽根56の回転を、油圧モータ59の回転数制御により調整して礫の送り量を制御する。本実施形態では、揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、スクリュフィーダ50を駆動する油圧モータ59の圧油の圧力を監視する。そして、油圧モータ59の圧油の圧力が所定圧力未満のときは、軸無スクリュ羽根56を正転駆動させる通常のフィード制御を実行し、所定圧力以上のときは、軸無スクリュ羽根56を逆転駆動させる処理を実行する。
Furthermore, in the present embodiment, the
Further, the
これにより、揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、万一の、礫の噛み込みや礫詰まりの発生を、スクリュフィーダ50を駆動する油圧モータ59の圧力に基づいて管理できる。つまり、油圧モータ59の圧油の圧力が所定圧力以上のときには、スクリュフィーダ50を逆転させるので、これにより、切り出しシュート63の反対側に設けられた排出口62から礫を排出して礫の噛み込みや詰まりを解除できる。なお、排出口62から排出された礫は、排出板96に沿って機外まで送出される。
As a result, the
ここで、水中スラリポンプ60から揚鉱ポンプ7に供給されるスラリのスラリ濃度は、水中スラリポンプ60の吐出流量と、第二切り出し部であるスクリュフィーダ50によって礫の切り出しシュート63に供給される礫の量とで決まる。また、水中スラリポンプ60の吐出流量は、揚鉱ポンプ7の吐出流量から決定される。
そこで、本実施形態においては、揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、水中スラリポンプ60の吐出部に設けられたγ線密度計80で計測されたスラリ濃度の値から、予め設定されたスラリ濃度になるように、第二切り出し部50のフィーダによる投入シュート51への礫の供給量を制御して、スラリ濃度を調整するように構成されている。
Here, the slurry concentration of the slurry supplied from the submerged
Therefore, in the present embodiment, the
揚鉱管6内のスラリ濃度を測定する密度検出器としては、本実施形態のように、例えばγ線密度計を用いることができる。本実施形態では、揚鉱管6の一次側管路6aの検出部にγ線密度計80を設けた。揚鉱母船2の管理コンピュータ9はγ線密度計80に接続され、γ線密度計80の測定出力が揚鉱母船2の管理コンピュータ9にフィードバックされるように構成されている。
γ線密度計80は、不図示のγ線源と検出器(例えばシンチレータおよびその変換器)とを有する透過形密度計を用い、γ線源と検出器を対向させるように、揚鉱管6をその径方向量両側から挟み込むようにして装着される。これにより、γ線が揚鉱管6の一次側管路6a内を透過する際に、内部のスラリの密度と距離とにより減衰される。
As a density detector for measuring the slurry concentration in the
The γ-
γ線密度計80を用いることにより、γ線源の強度と対向距離を調節し、揚鉱管6の一次側管路6aを透過したγ線の量に基づき、一次側管路6aの外側からスラリ濃度を連続的且つ自動的に計算できる。なお、本実施形態では、透過型のγ線密度計を用いたが、これに限定されず、制御に必要とされる再現性や分解能に応じて差動型の密度計を用いることもできる。
By using the γ-
そして、揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、γ線密度計80の測定出力から取得したスラリの密度情報に基づいて、揚鉱管6の一次側管路6a内のスラリ濃度を調整して標準値を設定する。これにより、切り出し運転中に揚鉱管6内のスラリ濃度が変動した場合であっても、随時の切り出し量を相対的に算出できる。そのため、揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、γ線密度計80の測定出力に対して瞬時に応答して、スクリュフィーダ50の回転速度を制御することにより切り出し量を適切に制御できる。
Then, the
次に、上述したストックパイルユニット10の動作、および作用効果について説明する。
ストックパイルユニット10は、採鉱機8で採掘された鉱石の礫を、移送管5を介してホッパ20に受け入れる。そして、ストックパイルユニット10は、ホッパ20に受け入れた礫を、第一切り出し部としてのベルトフィーダ30で切り出し、切り出された礫が下方の破砕機40に供給する。ここで、破砕機40にて礫を安定して破砕するためには、破砕機40の破砕能力に合わせて、破砕機40への礫の供給量を管理することが重要である。
Next, the operation and effects of the
The
これに対し、本実施形態のストックパイルユニット10は、破砕機40に、破砕機40の礫の量を単独で測定できるように、第一の水中用礫管理装置を装備しているので、破砕機40の破砕能力に合わせて、第一切り出し部30のフィーダから破砕機40に切り出される礫の供給量を管理できる。
つまり、本実施形態では、上述したように、第一の水中用礫管理装置として、礫の量の影響が伝わらないように、縁切り部43、44を破砕機40の前後の移送管路11、12に設けるとともに、破砕機40を支承する各破砕部支柱41の下部に、破砕部用水中ロードセル42をそれぞれ設けている。
On the other hand, in the
In other words, in this embodiment, as described above, as the first underwater gravel management device, the edge cut
揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、破砕機40および第二切り出し部50に海水が満たされ且つ礫が導入されていない状態で、第一および第二の水中用礫管理装置それぞれの初期荷重調整(キャリブレーション)を行い、そのときの初期荷重値を「ゼロ」にそれぞれ設定する。初期荷重調整後に、破砕機40およびスクリュフィーダ50における、礫の供給量を調整する処理を開始する。
これにより、揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、ベルトフィーダ30から破砕機40に切り出された礫の量を破砕部用水中ロードセル42で計測し、ベルトフィーダ30の移送速度の可変制御やON・OFF制御によって礫の供給量を調整できる。
The
As a result, the
破砕機40に供給された礫は、破砕機40で所定の大きさ以下に破砕される。破砕刃にダブルロールクラッシャを用いた場合、対向する一対のドラムカッタ46、46相互間の隙間を調整することで破砕された礫の大きさを所期のサイズに調整できる。
なお、破砕機40に採用する破砕刃としては、本実施形態のように、ダブルロールクラッシャが好ましい。但し、シングルロールクラッシャやカッターミル、コーンクラッシャ等の他の破砕刃を採用してもよい。
The gravel supplied to the
As for the crushing blades employed in the
そして、破砕機40で所定の大きさ以下に破砕された礫は、第二切り出し部であるスクリュフィーダ50で切り出しシュート63に切り出され、水中スラリポンプ60の吸引と補助水流供給ポンプ65とにより、切り出しシュート63の下部側面に配置されたノズル66から噴射される補助水流で水中スラリポンプ60の吸込配管61に向けて安定供給される。
その際、本実施形態のストックパイルユニット10は、破砕機40の下部に設けられた第二切り出し部であるスクリュフィーダ50が、第二の水中用礫管理装置を備えているので、このスクリュフィーダ50においても破砕された礫の量を適正に管理できる。
Then, the gravel crushed to a predetermined size or less by the
At that time, in the
つまり、本実施形態のストックパイルユニット10は、スクリュフィーダ50についても、フィーダ単独で礫の量を測定できるように、礫の量の縁切り部54と、フィーダ支柱51の基端部に水中ロードセル52と、を設けている。そのため、スクリュフィーダ50内の礫の量を水中ロードセル52で随時に計測し、スクリュフィーダ50内の礫の量が適正範囲内になるように、上流の破砕機40のON・OFF制御等によって所望に管理できる。
In other words, the
以上説明したように、本実施形態のストックパイルユニット10によれば、採掘される礫を水とともに移送するために必要な処理を水中で行う処理部として、破砕機40およびスクリュフィーダ50を有し、これら処理部に対し、破砕機40には、第一の礫管理装置が装備され、スクリュフィーダ50には、第二の礫管理装置が装備されているので、これらの処理部に対し前後の移送管路を介して礫の量の影響が伝わらない状態で、各処理部の礫の量を水中でそれぞれ測定できる。そして、その測定された礫の量の情報に基づいて、上流工程から移送用機器の各処理部に水中で供給される礫の状況を所期の状態に管理できる。
As described above, according to the
なお、本発明に係る水中用礫管理装置および水中用整粒移送装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。
例えば上記実施形態では、本発明に係る水中用礫管理装置および水中用整粒移送装置を、海底熱水鉱床から採鉱された礫の揚鉱に用いる例で説明したが、海水中での使用に限定されず、本発明に係る水中用礫管理装置および水中用整粒移送装置は、池や湖、特にダム湖等の淡水中での礫の管理並びに整粒移送の用途に用いることができる。
It should be noted that the underwater gravel management device and the underwater granule transfer device according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are of course possible without departing from the gist of the present invention. is.
For example, in the above embodiments, the underwater gravel management device and the underwater grain regulating transfer device according to the present invention are used for pumping gravel mined from seabed hydrothermal deposits. Without limitation, the underwater gravel management device and the underwater grain regulating transfer device according to the present invention can be used for gravel management and grain regulating transfer in fresh water such as ponds and lakes, especially dam lakes.
また、本発明に係る水中用礫管理装置および水中用整粒移送装置に付帯する設備についても、本発明の趣旨を逸脱しなければ、適宜の追加や削除が可能である。例えば、図4および図5に変形例を示すように、この変形例では、第二切り出し部であるスクリュフィーダ50からの礫の吐出口と水中スラリポンプ60の吸込配管61とを連結する移送管路の部分に、油圧シリンダ83と、油圧シリンダ83で駆動されるスイングバルブ82と、水中スラリポンプ60の吸込配管61に向けて自身先端のノズル66から水流を噴射可能に付設された補助水流ポンプ65と、を備える。
Further, the equipment attached to the underwater gravel management device and the underwater grain regulating and transferring device according to the present invention can be appropriately added or deleted without departing from the gist of the present invention. For example, as shown in FIGS. 4 and 5, in this modification, a transfer pipe connecting the discharge port of the gravel from the
スイングバルブ82は、回転軸82jまわりに回動可能な回動腕82aと切換え用エルボ管61jとが内蔵され、回動腕82aが油圧シリンダ83の伸縮に応じて駆動されると、切換え用エルボ管61jが回動され、水中スラリポンプ60との連結状態を連結位置(図4(b))と排出位置(図5(b))とに切り替え可能になっている。
水中スラリポンプ60との連結位置では、切換え用エルボ管61jの端部開口は、水中スラリポンプ60の吸込口と同軸に連通する位置に接続される。また、排出位置では、水中スラリポンプ60の吸込口が下方に開口されるとともに、切換え用エルボ管61jの端部開口も側方に向けて開口される。
The
At the connection position with the
そして、揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、上記γ線密度計80で計測するスラリ濃度と、水中スラリポンプ60の負荷変動とに基づいて、吸込配管61での礫詰まりの状態を検知し、吸込配管61に礫詰まりが発生したと判定した場合には、スイングバルブ82用の油圧シリンダ83を駆動してスイングバルブ82の切換え用エルボ管61jを連結位置から排出位置に切り替えるとともに、補助水流ポンプ65を駆動してそのノズル66から噴出される水流により吸込配管61の礫詰まりを解除する処理を実行するように構成されている。
Then, the
このような構成であれば、揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、吸込配管61内の礫詰まりを、γ線密度計80で計測するスラリ濃度と水中スラリポンプ60の負荷変動とに基づいて検知できる。
そして、礫の投入シュート51と水中スラリポンプ60の配管連結部にスイングバルブ82を設けているので、揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、吸込配管61に礫詰まりが発生したと判定した場合、油圧シリンダ83でスイングバルブ82を水中スラリポンプ60との連結位置から排出位置に切り替えるとともに、補助水流供給ポンプ65を駆動し、ノズル66から噴出される水流で吸込配管61の礫詰まりをより確実に解除できる。
With such a configuration, the
Since the
このとき、排出位置では、水中スラリポンプ60の吸込口が下方に開口されるとともに、切換え用エルボ管61jの端部開口も側方に向けて開口されるので、水中スラリポンプ60の吸込口内の礫は自由落下によって下方に放出され、吸込配管61の礫詰まりは、切換え用エルボ管61jの端部開口から、補助水流供給ポンプ65とノズル66とで作る補助水流で機外に向けて排出できる。
At this time, at the discharge position, the suction port of the
次に、第二実施形態のストックパイルユニット10について説明する。
ここで、上記第一実施形態のストックパイルユニット10では、処理部に対して前後の移送管路を介して礫の量の影響が伝わらない状態とするための縁切り部を設けるとともに、礫の量の測定器として荷重を測定する水中ロードセルを用いた例を示した。
これに対し、第二実施形態のストックパイルユニット10は、荷重的な縁切り部を設けておらず、水中ロードセルに替えて、超音波レベルセンサを用いて礫の量を測定する点が相違する。
なお、以下説明する相違点を除く他の構成は、上記第一実施形態のストックパイルユニット10と共通するため、同一または対応する構成には同一の符号を付すとともに、詳細な説明は適宜省略する。
Next, the
Here, in the
On the other hand, the
In addition, since other configurations except for the differences described below are common to the
詳しくは、第二実施形態のストックパイルユニット10は、図6に示すように、スクリュフィーダ50の導入口53は、逆円錐台状に形成されており、この導入口53の上部側面に超音波レベルセンサ85が付設されている。
本実施形態の超音波式レベルセンサ85は、反射式のものであり、超音波の発信部から海水が満たされた導入口53の内部に向けて超音波パルスを発信し、その超音波パルスが貯留された礫の表面から反射して受信部に戻ってくるまでの時間を測定する。
これにより、超音波の海水中での伝搬速度から貯留された礫の受け入れシュートレベルを求め、逆円錐台状の導入口53の既知の容積と礫の比重とから礫の量の情報を取得する測定器として機能する。よって、処理部に対して前後の移送管路を介して礫の量の影響が実質的に伝わらないため、第一実施形態のような荷重的縁切り部が不要となる。
Specifically, in the
The
As a result, the chute level of the stored gravel is obtained from the propagation speed of the ultrasonic wave in the seawater, and information on the amount of gravel is obtained from the known volume of the reverse truncated
第二実施形態では、超音波レベルセンサ85で測定された礫の受け入れシュートレベルは、揚鉱母船2の管理コンピュータ9に送られる。
揚鉱母船2の管理コンピュータ9は、超音波レベルセンサ85で測定されたスクリュフィーダ50での礫の量の情報として礫の受け入れシュートレベルの情報を取得してスクリュフィーダ50での礫の状況を把握し、取得された礫の量の情報に基づいて、各処理部での礫の量が適正な量になるように管理する管理処理を実行する。
In the second embodiment, the gravel receiving chute level measured by the
The
次に、揚鉱母船2の管理コンピュータ9(以下、単に「管理コンピュータ9」ともいう)が実行する管理処理について図7~11を適宜参照しつつ詳しく説明する。
管理コンピュータ9で管理処理が実行されると、まず、図7に示す、ステップS11~S14に移行し、処理工程下流側の処理部から順に、水中スラリポンプ60、補助水流供給ポンプ65、破砕機40およびベルトフィーダ30が運転される。なお、各処理部の稼働開始時の処理設定値は、例えば水中スラリポンプ60は、110m3/h、補助水流供給ポンプ65は、70m3/h、破砕機40は、60t/h、ベルトフィーダ30は、40t/hである。
Next, the management processing executed by the
When the management process is executed by the
次いで、ステップS15に移行して、超音波式レベルセンサ85から礫の受け入れシュートレベルの情報を取得し、スクリュフィーダ50の導入口53への礫の受け入れシュートレベルが低位レベルLを超えているか否かを判定する。礫の受け入れシュートレベルが低位レベルLを超えていればステップS16に移行し、そうでなければ、礫の受け入れシュートレベルが低位レベルLを超えるまで、ステップS15で待機する。ステップS16では、スクリュフィーダ50が運転される。なお、スクリュフィーダ50の稼働開始時の処理設定値は、例えば40t/hである。
Next, in step S15, information on the gravel acceptance chute level is acquired from the
スクリュフィーダ50が運転されると、続く処理A1および処理A2が同時並行して実行される。
つまり、処理A1では、図8に示すように、ステップS21に移行し、スクリュフィーダ50の稼働開始から所定時間(例えば1分)後に、γ線密度計80によるスラリ濃度の測定が開始される。続くステップS22では、γ線密度計80で測定されたスラリ濃度が所定濃度の範囲内か否かが判定され、所定濃度の範囲内であればステップS23に移行し、そうでなければステップS24に移行する。なお、所定濃度の範囲として、本実施形態では、例えば8.5vol%以上10vol%以下の範囲とする。
When the
That is, in the process A1, as shown in FIG. 8, the process proceeds to step S21, and measurement of the slurry concentration by the γ-
ステップS23では、スクリュフィーダ50の回転数を、現在の処理設定値に所定時間(例えば2分間)維持し、続く処理Bに移行する。
ステップS24では、γ線密度計80で測定されたスラリ濃度が所定の上限濃度を超えているか否かが判定され、所定の上限濃度を超えていればステップS25に移行し、そうでなければステップS27に移行する。なお、所定の上限濃度として、本実施形態では、例えば10vol%としている。
In step S23, the number of revolutions of the
In step S24, it is determined whether or not the slurry concentration measured by the γ-
ステップS25では、スクリュフィーダ50の回転数を、現在の処理設定値よりも所定割合(例えば10%)だけ下げ、続くステップS26では、その所定割合だけ下げた設定値での運転を所定時間(例えば2分間)維持し、続く処理Bに移行する。
ステップS27では、γ線密度計80で測定されたスラリ濃度が所定の下限濃度(例えば8.5vol%)未満か否かが判定され、下限濃度未満であればステップS28に移行し、そうでなければ処理をステップS22に戻す。
In step S25, the number of revolutions of the
In step S27, it is determined whether or not the slurry concentration measured by the γ-
ステップS28では、スクリュフィーダ50の回転数を、現在の処理設定値よりも所定割合(例えば10%)だけ上げ、続くステップS29では、その所定割合だけ上げた設定値での運転を所定時間(例えば2分間)維持し、続く処理Bに移行する。
そして、処理A2では、スクリュフィーダ50の導入口53での礫の受け入れシュートレベルを監視し、図9に示すように、ステップS31に移行し、超音波レベルセンサ85で測定された礫の受け入れシュートレベルが所定レベルの範囲内か否かが判定され、所定レベルの範囲内であればステップS32に移行し、そうでなければステップS33に移行する。なお、所定レベルの範囲として、本実施形態では、予め設定された低位レベルL以上、高位レベルH以下の範囲とする。
In step S28, the number of revolutions of the
Then, in process A2, the gravel receiving chute level at the
ステップS32では、ベルトフィーダ30の切り出し回転数を、現在の処理設定値に所定時間(例えば1分間)維持し、続く処理Bに移行する。
ステップS33では、超音波レベルセンサ85で測定された礫の受け入れシュートレベルが所定の高位レベルHを超えているか否かが判定され、所定の高位レベルHを超えていればステップS34に移行し、そうでなければステップS36に移行する。
In step S32, the number of revolutions for cutting out the
In step S33, it is determined whether or not the gravel acceptance chute level measured by the
ステップS34では、ベルトフィーダ30の切り出し回転数を、現在の処理設定値よりも所定割合(例えば10%)だけ下げ、続くステップS35では、その所定割合だけ下げた設定値での運転を所定時間(例えば1分間)維持し、続く処理Bに移行する。
ステップS36では、超音波レベルセンサ85で測定された礫の受け入れシュートレベルが所定の低位レベルL未満か否かが判定され、低位レベルL未満であればステップS37に移行し、そうでなければ処理CのステップS39に移行する。
In step S34, the rotation speed for cutting out the
In step S36, it is determined whether or not the gravel acceptance chute level measured by the
ステップS37では、ベルトフィーダ30の切り出し回転数を、現在の処理設定値よりも所定割合(例えば10%)だけ上げ、続くステップS38では、その所定割合だけ上げた設定値での運転を所定時間(例えば1分間)維持し、続く処理Bに移行する。
ステップS39では、超音波レベルセンサ85で測定された礫の受け入れシュートレベルが所定の限界上限レベルHHを超えているか否かが判定され、所定の限界上限レベルHHを超えていればステップS40に移行し、そうでなければ処理A1およびA2の並行処理を継続すべく、ステップS21およびステップS31に処理を戻す。
In step S37, the number of revolutions for cutting out the
In step S39, it is determined whether or not the gravel acceptance chute level measured by the
ステップS40では、ベルトフィーダ30での切り出し運転を停止し、所定時間(例えば1分間)の運転停止後(ステップS41)、ベルトフィーダ30での切り出し運転を稼働開始時の処理設定値(例えば40t/h)にて再開し(ステップS42)、その運転状態を所定時間(例えば1分間)保持して(ステップS43)、続く処理Bに移行する。
処理Bでは、図11に示すように、ステップS50に移行し、ストックパイルユニット10に対する運転停止命令の有無を監視する。運転停止命令があればステップS51に移行し、そうでなければ、処理A1およびA2の並行処理を継続すべく、ステップS21およびステップS31に処理を戻す。
In step S40, the cutting operation of the
In the process B, as shown in FIG. 11, the process proceeds to step S50 to monitor whether or not there is an operation stop command for the
ステップS51では、まず、処理工程の最上流側のベルトフィーダ30での切り出し運転を停止する。続くステップS52では、超音波式レベルセンサ85から礫の受け入れシュートレベルの情報を取得し、スクリュフィーダ50の導入口53への礫の受け入れシュートレベルが低位レベルL未満か否かを判定する。礫の受け入れシュートレベルが低位レベルL未満であればステップS53に移行し、そうでなければ、礫の受け入れシュートレベルが低位レベルL未満に下がるまで、ステップS52で待機する。
ステップS53では、所定時間(例えば5分間)が経過するまで待機した後、ステップS54~S60の運転停止の処理を順に実行して、処理工程上流側の処理部から順に、破砕機40、スクリュフィーダ50、補助水流供給ポンプ65および水中スラリポンプ60の運転を停止する。
In step S51, first, the cutting operation of the
In step S53, after waiting until a predetermined time (for example, 5 minutes) elapses, the operation stop processing of steps S54 to S60 is executed in order, and the
なお、各処理部の運転を停止する際は、所定の待機時間が経過するまで待機した後に、下流側の処理部の運転を停止する。本実施形態の例では、破砕機40を停止後、5分間待機し(ステップS55)、次いで、スクリュフィーダ50を停止後、1分間待機し(ステップS57)、次いで、補助水流供給ポンプ65を停止後、1分間待機し(ステップS59)、次いで、水中スラリポンプ60を停止する。
When stopping the operation of each processing unit, after waiting until a predetermined waiting time elapses, the operation of the processing unit on the downstream side is stopped. In the example of the present embodiment, after stopping the
このように、第二実施形態のストックパイルユニット10によれば、水中ロードセルに替えて、超音波レベルセンサ85を用いて礫の量を水中で測定するため、処理部に対して前後の移送管路を介して礫の量の影響が伝わらない状態とするための縁切り部が不要となる。
そして、第二実施形態の管理コンピュータ9は、上述した管理処理のプログラムを実行可能なので、これにより、第一実施形態同様に、超音波レベルセンサ85で測定された礫の量の情報に基づいて、上流工程から移送用機器の各処理部に水中で供給される礫の状況を所期の状態に管理できる。
As described above, according to the
The
1 採鉱母船
2 揚鉱母船
3 アンビリカブルケーブル
4 アンビリカブルケーブル
5 移送管
6 揚鉱管
7 揚鉱ポンプ
8 採鉱機
9 管理コンピュータ(管理部)
10 ストックパイルユニット(整粒移送装置:移送用機器)
11 第一移送管路
12 第二移送管路
13 第三移送管路
14 移送補助管路
20 ホッパ
30 ベルトフィーダ(第一切り出し部)
40 破砕機(破砕部)
41 破砕部支柱
42 破砕部用水中ロードセル(測定器)
43 縁切り部
44 縁切り部
45 フレーム
46 ドラムカッタ
47 水平回転軸
48 軸受
49 油圧モータ
50 スクリュフィーダ(第二切り出し部)
51 フィーダ支柱
52 フィーダ用水中ロードセル(測定器)
53 導入口
54 縁切り部
55 フレーム
56 軸無スクリュ羽根
57 回転軸
58 スクリュ部
59 油圧モータ
60 水中スラリポンプ(移送部)
61 吸込配管
62 排出口
63 切り出しシュート
64 インペラ
65 補助水流供給ポンプ
66 ノズル
67 補助管路縁切り部
68 ポンプ室
69 油圧モータ
70 油圧ユニット
80 γ線密度計
82 スイングバルブ
83 油圧シリンダ
90 筐体
91 基台
92 支柱
93 上部枠
94 胴部支柱
95 胴部枠
96 排出板
M マウンド
OD 海底熱水鉱床
SL 海上
SB 海底
1
10 Stock pile unit (granule regulating transfer device: transfer equipment)
11
40 crusher (crushing section)
41 Crushing
43
51
53
61
Claims (2)
水中で礫が上部から投入されるホッパと、 A hopper into which gravel is thrown from above underwater,
該ホッパの下部に設けられた第一切り出し部と、 a first cut-out portion provided at the bottom of the hopper;
該第一切り出し部の下流側に水と共に礫を移送する第一移送管路を介して接続されるとともに投入された礫を水中で破砕する破砕部と、 a crushing unit that is connected to the downstream side of the first cutting unit via a first transfer pipeline that transfers gravel together with water and that crushes the thrown gravel underwater;
該破砕部の下流側に水と共に礫を移送する第二移送管路を介して接続されるとともに破砕された礫の切り出しを油圧モータで駆動されるフィーダによって水中で行う第二切り出し部と、 a second cutting section connected to the downstream side of the crushing section through a second transfer pipeline for transferring gravel together with water and cutting out the crushed gravel underwater by a feeder driven by a hydraulic motor;
該第二切り出し部の下流側に水と共に礫を移送する第三移送管路を介して接続されるとともに礫を水と共にスラリとして移送する水中スラリポンプと、 an underwater slurry pump that is connected to the downstream side of the second cut-out portion via a third transfer line that transfers gravel together with water and that transfers gravel together with water as slurry;
前記第二切り出し部のフィーダからの礫の吐出口と前記水中スラリポンプの吸入口とを連結する前記第三移送管路の部分に設けられるとともに油圧シリンダで駆動されて前記水中スラリポンプとの連結状態を連結位置と排出位置とに切り替え可能なスイングバルブと、 It is provided in the portion of the third transfer pipeline that connects the discharge port of gravel from the feeder of the second cutting part and the suction port of the underwater slurry pump, and is driven by a hydraulic cylinder to be connected to the underwater slurry pump. a swing valve capable of switching between a connection position and a discharge position;
前記水中スラリポンプ側に向けて自身先端のノズルから水流を噴射可能に付設された補助水流ポンプと、 an auxiliary water jet pump attached so as to be able to inject a water jet from a nozzle at its tip toward the underwater slurry pump;
水中での礫のスラリ濃度を所望に管理する水中用礫管理装置と、を備え、 an underwater gravel management device for controlling the slurry concentration of gravel in water as desired,
前記水中用礫管理装置は、 The underwater gravel management device includes:
前記破砕部および前記第二切り出し部に対して前後の移送管路を介して荷重の影響が伝わらないように前記前後の移送管路に介装されて荷重的な縁切りをする縁切り部と、 An edge cutting portion that is interposed in the front and rear transfer pipelines so as to prevent the influence of the load from being transmitted to the crushing portion and the second cut-out portion through the front and rear transfer pipelines and performs load-based edge cutting;
前記破砕部および前記第二切り出し部での礫の量として荷重を水中で測定する水中ロードセルと、 an underwater load cell for measuring the load underwater as the amount of gravel in the crushing section and the second cutting section;
前記破砕部および前記第二切り出し部での礫の量としてレベルを測定する超音波レベルセンサと、 an ultrasonic level sensor that measures the level as the amount of gravel in the crushing section and the second cutting section;
前記水中スラリポンプの吐出部に設けられて前記水中スラリポンプで移送されるスラリの濃度を計測するγ線密度計と、 a γ-ray density meter that is provided at the discharge part of the underwater slurry pump and measures the concentration of the slurry that is transferred by the underwater slurry pump;
前記水中ロードセルおよび前記超音波レベルセンサで測定された礫の量の情報と前記γ線密度計で計測されたスラリの濃度の情報とを取得する管理コンピュータと、を有し、 a management computer that acquires information on the amount of gravel measured by the underwater load cell and the ultrasonic level sensor and information on the slurry concentration measured by the gamma-ray density meter;
前記管理コンピュータは、 The management computer is
前記γ線密度計での計測値を監視し、前記γ線密度計で計測されたスラリの濃度に基づいて、前記スラリを所定の濃度にするように、前記水中ロードセルおよび前記超音波レベルセンサから取得された礫の量の情報に基づいて前記破砕部および前記第二切り出し部での礫の供給状況を把握し、前記第一切り出し部から前記破砕部に切り出される礫の供給量を、前記第一切り出し部の切り出し速度の制御またはON・OFF制御によって所期の量に調整し、前記破砕部から前記第二切り出し部に切り出される礫の供給量を、前記破砕部での破砕速度の制御またはON・OFF制御によって所期の量に調整するとともに、 Monitor the measured value with the gamma-ray density meter, and from the underwater load cell and the ultrasonic level sensor so that the slurry has a predetermined concentration based on the slurry concentration measured with the gamma-ray density meter Based on the acquired information on the amount of gravel, the state of supply of gravel in the crushing section and the second cutting section is grasped, and the supply amount of gravel cut out from the first cutting section to the crushing section is determined by the second cutting section. The amount of gravel supplied from the crushing unit to the second cutting unit is adjusted to the desired amount by controlling the cutting speed of the first cutting unit or by ON/OFF control, and the crushing speed in the crushing unit is controlled or While adjusting to the desired amount by ON/OFF control,
前記第二切り出し部の前記油圧モータの圧油の圧力を監視し、所定圧力未満のときは、前記フィーダを正転駆動させる通常のフィード制御を実行し、所定圧力以上のときは、前記フィーダを逆転駆動させ、 The pressure of the pressure oil of the hydraulic motor of the second cutting part is monitored, and when the pressure is less than a predetermined pressure, normal feed control is performed to drive the feeder in the normal direction, and when the pressure is the predetermined pressure or more, the feeder is turned off. drive in reverse,
さらに、前記γ線密度計で計測するスラリ濃度と前記水中スラリポンプの負荷変動とに基づいて、前記吐出口と前記吸入口とを連結する移送管路の部分での礫詰まりの状態を検知し、前記礫詰まりが発生したと判定した場合には、スイングバルブ用の前記油圧シリンダを駆動して前記スイングバルブを前記連結位置から前記排出位置に切り替えるとともに、前記補助水流ポンプを駆動して前記ノズルから噴出される水流により前記礫詰まりを解除する処理を実行することを特徴とする水中用整粒移送装置。 Furthermore, based on the slurry concentration measured by the γ-ray density meter and the load fluctuation of the underwater slurry pump, the clogged state of the transfer pipe connecting the discharge port and the suction port is detected. , when it is determined that the gravel clogging has occurred, the hydraulic cylinder for the swing valve is driven to switch the swing valve from the connection position to the discharge position, and the auxiliary water jet pump is driven to drive the nozzle An underwater grain regulating and transferring device characterized in that the processing for releasing the clogging with gravel is executed by a water flow ejected from the granule.
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