特許 7693258 深海採鉱混合輸送システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-09

(45)【発行日】2025-06-17

(54)【発明の名称】深海採鉱混合輸送システム

(51)【国際特許分類】

   E21C 50/00 20060101AFI20250610BHJP

【ＦＩ】

E21C50/00

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2025040098

(22)【出願日】2025-03-13

【審査請求日】2025-03-13

(31)【優先権主張番号】202411206570.6

(32)【優先日】2024-08-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】520154254

【氏名又は名称】江蘇科技大学

【氏名又は名称原語表記】ＪＩＡＮＧＳＵ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２ Ｍｅｎｇｘｉ Ｒｏａｄ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１２００３，Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】張 健

(72)【発明者】

【氏名】何 睿

(72)【発明者】

【氏名】于 宗氷

(72)【発明者】

【氏名】展 銘

(72)【発明者】

【氏名】王 崎宇

(72)【発明者】

【氏名】凌 有臨

【審査官】荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】特公昭４９－５０８２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開昭６０－１００９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１３８８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２４８８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－１８５７８７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｃ ５０／００～５０／０２

Ｅ２１Ｃ ４１／００～４１／３２

Ｅ２１Ｃ ４５／００～４５／０８

Ｅ２１Ｃ ４７／００～４７／１０

Ｅ２１Ｃ ４９／００～４９／０４

Ｅ２１Ｂ ４３／００～４３／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

順次配置されたホース（Ａ０６）、中継ステーション（Ａ０４）及びリフトハードパイプ（Ａ０２）を備え、ホース（Ａ０６）にホースポンプ（Ａ０５）が取り付けられ、リフトハードパイプ（Ａ０２）に斜流ポンプ（Ａ０３）が取り付けられ、ホース（Ａ０６）の入口が鉱石材料スタック（Ａ０７）にあり、リフトハードパイプ（Ａ０２）の出口が母船（Ａ０１）に接続されている深海採鉱混合輸送システムにおいて、
前記中継ステーション（Ａ０４）は、一つのバンカー（１）を有し、バンカー（１）は、上端が入り口であり、下端に鉱石材料制御筒（３）が密封するように接続され、鉱石材料制御筒（３）には、鉱石材料供給管（２）が同軸心に隙間あったまま挿入され、鉱石材料供給管（２）は、上向きに鉱石材料制御筒（３）を貫通してバンカー（１）の内まで延び、鉱石材料供給管（２）の下端が鉱石材料制御筒（３）から突き出てリフトハードパイプ（Ａ０２）に固定的に接続され、バンカー（１）の中に延びる鉱石材料供給管（２）の側壁には、螺旋状に分布した複数の鉱石材料供給口網目（２２）が開設され、鉱石材料供給口網目（２２）は鉱石材料供給管（２）の上部に螺旋状に分布しており、鉱石材料制御筒（３）の下端にガイドフランジ（３６）が固定的に接続され、ガイドフランジ（３６）に海水を流入可能な海水流入口（３７）が設けられており、
鉱石材料制御筒（３）の下方には鉱石材料供給管（２）の側壁に接続される自動制御油圧シリンダ（５）が設けられており、自動制御油圧シリンダ（５）は、上端がピストン端であって鉱石材料制御筒（３）の下端にヒンジ接続されて、鉱石材料制御筒（３）を連動させて上下に移動させることができ、
自動制御油圧シリンダ（５）は、制御弁（５２）、油圧シリンダ（５１３）及びピストンロッド（５０１）を含み、制御弁（５２）は、油圧シリンダ（５１３）の直下において油圧シリンダ（５１３）の下端に密封するように接続されており、弁体（５３０）の上部には軸方向の第１油口（ａ）が開設され、弁体（５３０）の側壁には第２油口（ｂ）、油供給口（５３１）及び油吐出口（５３２）が開設されており、第１油口（ａ）は油圧シリンダ（５１３）のロッド無しキャビティと連通し、第２油口（ｂ）は油圧シリンダ（５１３）のロッドありキャビティと連通しており、
制御弁（５２）は、弁体（５３０）、指示バルブコア（５３）及び追従バルブコア（５０５）を含み、指示バルブコア（５３）は、バルブコアスリーブ（５１１）とバルブコア軸（５１２）を含み、指示バルブコア（５３）は、下端が下向きに密封的に弁体（５３０）の外部へ突き出て且つ制御ロッド（５０８）に固定的に接続されており、追従バルブコア（５０５）は、バルブコアスリーブ（５１１）とバルブコア軸（５１２）との間に嵌め込まれ且つ上端が弁体（５３０）の上端から突き出てボルト（５０３）に接続されており、ボルト（５０３）と油圧シリンダ（５１３）中のピストン（５０２）は螺旋ペアを構成しており、
制御ロッド（５０８）を回転させて、指示バルブコア（５３）の弁体（５３０）に対する位置を変更させ、追従バルブコア（５０５）が指示バルブコア（５３）との相対的偏向方向により、油圧シリンダ（５１３）の両端の油供給、油排出方向を連通させ、ピストン（５０２）を駆動して上下に移動させ、追従バルブコア（５０５）を連動させて指示バルブコア（５３）で設置された偏向方向へ回転させ、ピストン（５０２）が油圧シリンダ（５１３）に止まる軸方向位置を設置し、ピストン（５０２）が設置位置に到達すると、追従バルブコア（５０５）は自動的に第１、第２油口（ａ、ｂ）を閉め、油供給口（５３１）と油吐出口（５３２）を連通させることを特徴とする、深海採鉱混合輸送システム。

【請求項2】

弁体（５３０）の中心には、下部の孔径が大きくて上部の孔径が小さい貫通バルブコア装着孔が設けられ、バルブコア装着孔の上部の内に追従バルブコア（５０５）の上部が嵌め込まれ、バルブコア装着孔の大孔径と段階平面との曲がり角に斜角が設けられており、弁体（５３０）、バルブコアスリーブ（５１１）及び追従バルブコア（５０５）は斜角で囲んで密閉空間（５３５）を形成しており、バルブコアスリーブ（５１１）は、下が小さくて上が大きい段階ブッシングであり、上部の中心に第１内孔（５４０）が設けられ、追従バルブコア（５０５）の下部が第１内孔（５４０）に嵌め込まれ、バルブコア軸（５１２）の上部が追従バルブコア（５０５）の内孔に嵌め込まれており、
バルブコアスリーブ（５１１）の上部側壁には、同じで側壁を貫通する円弧孔が四つ設けられており、円弧孔は中心角が１５０°～１６０°であり、同一の径方向断面に均一に分布した二つの円弧孔は１グループとなり、各グループ中の二つの円弧孔は径方向に対向しており、２グループの円弧孔は、軸方向に平行し、径方向の中心線に９０度ずれて分布しており、下のグループの二つの円弧孔はＡ孔（５４３）とＢ孔（５４４）であり、上のグループの二つの円弧孔はＣ孔（５４６）、Ｄ孔（５４５）であり、油供給口（５３１）はＢ孔（５４４）と連通し、油吐出口（５３２）はＡ孔（５４３）と連通し、Ｄ孔（５４５）は第２油口（ｂ）と連通し、Ｃ孔（５４６）とバルブコアスリーブ（５１１）の上端面との間に軸方向のＫ油孔（５４７）が設けられており、Ｋ油孔（５４７）は密閉空間（５３５）を介して第１油孔（ａ）と連通し、バルブコア軸（５１２）の上部の中部にＦ槽（５４８）が設けられており、Ｆ槽（５４８）は、槽底部がバルブコア軸（５１２）の中心軸線を超えた平面であり、追従バルブコア（５０５）は、下の直径が大きくて上の直径が小さい１段階円柱形であり、下部の中心にバルブコア軸（５１２）の上部を係合させる第２内孔（５５５）が開設され、バルブコア軸（５１２）の下部はバルブコアスリーブ（５１１）の下部小孔の中に延びて固定されており、追従バルブコア（５０５）の下部側壁には、対称するＭ腰形孔（５５１）とＮ腰形孔（５５２）が開設されており、二つの腰形孔は、長さがバルブコアスリーブ（５１１）における２グループの円弧孔の軸方向距離に対応し、幅がＣ孔（５４６）、Ｄ孔（５４５）の両端を径方向に接続した箇所によって完全に覆われることが可能であり、初期状態にある時に、Ｍ腰形孔（５５１）とＮ腰形孔（５５２）はちょうどＣ孔（５４６）、Ｄ孔（５４５）の間の二つの接続箇所に位置し、Ｂ孔（５４４）、Ａ孔（５４３）とＣ孔（５４６）、Ｄ孔（５４５）の間の連通を遮断していることを特徴とする、請求項１に記載の深海採鉱混合輸送システム。

【請求項3】

Ａ孔（５４３）の下側のバルブコアスリーブ（５１１）の段階面において、径方向にＥ槽（５４１）が設けられており、Ｅ槽（５４１）は、径方向起点、方向、弧度がＡ孔（５４３）と同じであり、軸方向にＡ孔（５４３）と平行しており、第１位置規制ネジ（５２０）をＥ槽（５４１）に係合させてバルブコアスリーブ（５１１）の回転角度を制限し、追従バルブコア（５０５）の下端には径方向にＭ腰形孔（５５１）とＮ腰形孔（５５２）との間に位置するＧ槽（５５３）が設けられており、Ｇ槽（５５３）の径方向角度が前記Ｅ槽（５４１）以上であり、Ｇ槽（５５３）とバルブコアスリーブ（５１１）との間に第２位置規制ネジ（５１０）を係合させて、追従バルブコア（５０５）のバルブコアスリーブ（５１１）での回転範囲を制限することを特徴とする、請求項２に記載の深海採鉱混合輸送システム。

【請求項4】

前記ボルト（５０３）には対称する二つの円弧螺旋槽が設けられ、ピストン（５０２）の内孔に径方向に対称する二つの鋼球が設けられ、対称する二つの円弧螺旋槽とピストン（５０２）における径方向に対称して設けられた二つの鋼球とが協働し、ピストン（５０２）が上下に移動する時に、鋼球は円弧螺旋槽に沿ってボルト（５０３）に作用し、ピストン（５０２）の軸方向移動をボルト（５０３）の回転角度に変換し、ボルト（５０３）はピストン（５０２）の全ストロークにおける回転角度が１５０°～１６０°であることを特徴とする、請求項１に記載の深海採鉱混合輸送システム。

【請求項5】

油供給口（５３１）と油吐出口（５３２）との間にオーバーフローバルブ（５６０）が接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の深海採鉱混合輸送システム。

【請求項6】

オーバーフローバルブ（５６０）は、鋼球（５６１）、圧縮バネ（５６２）、調圧ねじ（５６３）及びオーバーフロー口（５６４）を含み、弁体（５３０）に油供給口（５３１）と連通する孔が開設されており、この孔に鋼球（５６１）と圧縮バネ（５６２）が取り付けられ、鋼球（５６１）は油供給口（５３１）に近接しており、圧縮バネ（５６２）は一端が鋼球（５６１）に接続され、他端が調圧ねじ（５６３）に接続されており、オーバーフロー口（５６４）は油吐出口（５３２）と連通しており、調圧ねじ（５６３）は圧縮バネ（５６２）の長さを調整することで、鋼球（５６１）が油供給口（５３１）に与える圧力を調整することを特徴とする、請求項５に記載の深海採鉱混合輸送システム。

【請求項7】

鉱石材料供給管（２）の上端に管錐（２１）が設けられ、鉱石材料制御筒（３）の上端面には、上部外径が小さくて下部外径が大きく、円錐台形であり、中央に貫通孔が開設された鉱石材料除去リング（３５）が固定的に接続されており、鉱石材料供給管（２）は鉱石材料除去リング（３５）に開設された貫通孔を貫通して、鉱石材料除去リング（３５）に対して隙間嵌めされることを特徴とする、請求項１に記載の深海採鉱混合輸送システム。

【請求項8】

弁体（５３０）の下端面に密封するエンドカバーが設けられており、弁体（５３０）の下エンドカバーと油圧シリンダ（５１３）の上エンドカバーはいずれも延びるように固定板（５０７）が形成されており、固定板（５０７）によって自動制御油圧シリンダ（５）を鉱石材料供給管（２）に固定的に接続することを特徴とする、請求項１に記載の深海採鉱混合輸送システム。

【請求項9】

前記自動制御油圧シリンダ（５）は二つあり、二つの自動制御油圧シリンダ（５）は構造が同じであり、径方向に対称して配置され、いずれも鉱石材料供給管（２）の中心軸と平行し、各自動制御油圧シリンダ（５）はいずれも鉱石材料制御筒（３）に接続され、二つの自動制御油圧シリンダ（５）は同期して動作することを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の深海採鉱混合輸送システム。

【請求項10】

前記鉱石材料制御筒（３）の代わりに鉱石材料制御筒組立体（６）が用いられ、鉱石材料制御筒組立体（６）は、上から下へ、それぞれ管錐リング（３１）、螺旋スクレーパ（３２）、仕切り板（３４）及び鉱石材料仕切り筒（３３）であり、鉱石材料仕切り筒（３３）の下部が自動制御油圧シリンダ（５）にヒンジ接続され、管錐リング（３１）と鉱石材料供給管（２）との間に隙間があり、螺旋スクレーパ（３２）のピッチ及びリードと鉱石材料供給口網目（２２）のピッチ及びリードが整数倍関係にあり、螺旋スクレーパ（３２）、仕切り板（３４）と鉱石材料供給管（２）とが隙間嵌めされ、仕切り板（３４）の鉱石材料供給管（２）と協働する面に密封槽（４１）が設けられ、密封槽（４１）内に充填材が設けられていることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の深海採鉱混合輸送システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、深海採鉱設備の技術分野に関し、具体的には、海底の鉱石、海水等を母船に輸送する深海採鉱混合輸送システムである。

【背景技術】

【0002】

深海採鉱混合輸送システムは、ホース、ホースポンプ、中継ステーション、斜流ポンプ、リフトハードパイプ、母船を含み、中継ステーションは、バンカー、油圧ステーション、鉱石材料供給管等を含む。混合輸送システムは、海底の鉱石粒子と海水をホースとホースポンプによって中継ステーションのバンカーまで輸送し、バンカーは、底部のリフトハードパイプの鉱石材料供給機構及び斜流ポンプ、リフトハードパイプによって、鉱石スラリーをバンカーから海面母船まで輸送し、つまり、バンカーは、海底鉱石材料の集積と中継機能を担う。

【0003】

深海採鉱混合輸送システムは、リフトハードパイプと斜流ポンプによって、バンカーから鉱石スラリーを引き上げる。鉱石スラリーが引き上げられる高さが高いことに加えて、リフトハードパイプの管径と鉱石スラリーの流速に制限されているため、鉱石粒子サイズの大きさ及び鉱石スラリーの濃度は厳しく要求されている。大きい鉱石粒子サイズと高い鉱石スラリー濃度のいずれによってもリフトハードパイプと斜流ポンプが詰まりやすく、更に深海採鉱混合輸送システムの作業効率に影響を及ぼす。

【0004】

鉱石材料粒子のサイズが大き過ぎてリフトハードパイプと斜流ポンプが詰まることを回避するために、中国特許出願番号が２０２４１０４３５８５２７で、名称が「深海採鉱システム」である文献に開示されたシステムにおいては、鉱石材料をリフトハードパイプで輸送する前に、鉱石材料を破砕し、篩分けした上でバンカーに運搬するように設計することで、鉱石材料粒子のサイズが大き過ぎてリフトハードパイプが詰まるという問題を解決したが、バンカーに入った鉱石材料粒子が全てサイズの合格したものであることが保証できないという問題があった。破砕後の鉱石材料の粒子形状が不規則で、一部の鉱石材料粒子の長さ方向のサイズが篩網のサイズを超えていても篩網の網目を通ったこと、篩網が局所的に破損して直ちに発見できなかったこと、深海における他の予想外の状況によって一部の大きい鉱石材料粒子がバンカーに落ちたこと、といった３種の状況があった。

【0005】

リフトハードパイプと斜流ポンプ等の設備の安全な稼働を十分に保証するために、大きい鉱石粒子を止めるようにバンカーの底部においてリフトハードパイプの鉱石材料供給口に網目を増設することが一般である。このため、一部の鉱石材料粒子が鉱石材料供給口の網目に詰まり、ひいては、一部の鉱石材料粒子が鉱石材料供給口の網目の周囲にアーチ構造を形成して、鉱石材料粒子が常に鉱石材料供給口の網目をスムーズに通ることができなくなり、稼働時間の増加につれて、鉱石材料供給口の網目の詰まり、アーチ構造形成の現象がますます深刻になり、更にリフトハードパイプと斜流ポンプの単位時間当たりの鉱石材料輸送量に影響を及ぼす。

【0006】

また、リフトハードパイプと斜流ポンプを用いて鉱石材料を輸送する場合、鉱石材料粒子のサイズに対して要求があるだけではなく、鉱石材料の輸送濃度に対しても要求がある。しかし、従来の中継ステーションのバンカーは、鉱石材料粒子の大きさを制御できても、鉱石材料粒子による鉱石材料供給口の網目の詰まりを回避できないことに加えて、鉱石材料供給口の網目の周囲の鉱石材料粒子によるアーチ構造を解消できなく、リフトハードパイプに入る鉱石材料と海水の割合の制御が更に不可能となる。

【0007】

以上をまとめると、現在の深海採鉱混合輸送システムでは、バンカーにおけるリフトハードパイプの鉱石材料供給口の網目に清掃機構がないため、リフトハードパイプの鉱石材料供給口において網目が詰まったり、アーチ構造が形成されたりしやすくて、更にリフトハードパイプへの供給量に影響を及ぼすこと、リフトハードパイプ中の固液比が保証できなく、リフトハードパイプの鉱石材料供給口に濃度調節機構がないため、材料が多く運搬されて固液比が高いと、リフトハードパイプが詰まりやすくなり、材料が少なく運搬されて固液比が低いと、運搬効率が低下すること、といった２つの問題は主に存在する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、従来技術の欠点を克服するために、自動制御油圧シリンダを動力として、リフトハードパイプの鉱石材料供給機構によって、鉱石材料供給口の網目に対する詰まり解消、アーチ構造破砕を実現すると共に、リフトハードパイプによって輸送される鉱石材料の固液比を調節でき、深海採鉱混合輸送システムの効率的な稼働を満たす深海採鉱混合輸送システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するために、本発明に係る深海採鉱混合輸送システムは、以下の技術的解決手段によって実現される。

【0010】

順次配置されたホース、中継ステーション及びリフトハードパイプを備え、ホースにホースポンプが取り付けられ、リフトハードパイプに斜流ポンプが取り付けられ、ホースの入口が鉱石材料スタックにあり、リフトハードパイプの出口が母船に接続されている深海採鉱混合輸送システムにおいて、前記中継ステーションは、一つのバンカーを有し、バンカーは、上端が入り口であり、下端に鉱石材料制御筒が密封するように接続され、鉱石材料制御筒には、鉱石材料供給管が同軸心に隙間あったまま挿入され、鉱石材料供給管は、上向きに鉱石材料制御筒を貫通してバンカーの内まで延び、鉱石材料供給管の下端が鉱石材料制御筒から突き出てリフトハードパイプに固定的に接続され、バンカーの中に延びる鉱石材料供給管の側壁には、螺旋状に分布した複数の鉱石材料供給口網目が開設され、鉱石材料供給口網目は鉱石材料供給管の上部に螺旋状に分布しており、鉱石材料制御筒の下端にガイドフランジが固定的に接続され、ガイドフランジに海水を流入可能な海水流入口が設けられており、鉱石材料制御筒の下方には鉱石材料供給管の側壁に接続される自動制御油圧シリンダが設けられており、自動制御油圧シリンダは、上端がピストン端であって鉱石材料制御筒の下端にヒンジ接続されて、鉱石材料制御筒を連動させて上下に移動させることができ、自動制御油圧シリンダは、制御弁、油圧シリンダ及びピストンロッドを含み、制御弁は、油圧シリンダの直下において油圧シリンダの下端に密封するように接続されており、弁体部には軸方向の第１油口が開設され、弁体の側壁には第２油口、油供給口及び油吐出口が開設されており、第１油口は油圧シリンダのロッド無しキャビティと連通し、第２油口は油圧シリンダのロッドありキャビティと連通しており、制御弁は、弁体、指示バルブコア及び追従バルブコアを含み、指示バルブコアは、バルブコアスリーブとバルブコア軸を含み、指示バルブコアは、下端が下向きに密封的に弁体外部の外部へ突き出て且つ制御ロッドに固定的に接続されており、追従バルブコアは、バルブコアスリーブとバルブコア軸との間に嵌め込まれ且つ上端が弁体の上端から突き出てボルトに接続されており、ボルトと油圧シリンダ中のピストンは螺旋ペアを構成しており、制御ロッドを回転させ、指示バルブコアの弁体に対する位置を変更させ、追従バルブコアが指示バルブコアとの相対的偏向方向により、油圧シリンダの両端の油供給、油排出方向を連通させ、ピストンを駆動して上下に移動させ、追従バルブコアを連動させて指示バルブコアで設置された偏向方向へ回転させ、ピストンが油圧シリンダに止まる軸方向位置を設置し、ピストンが設置位置に到達すると、追従バルブコアは自動的に第１、第２油口を閉め、油供給口と油吐出口を連通させる深海採鉱混合輸送システムである。

【0011】

更に、弁体の中心には、下部の孔径が大きくて上部の孔径が小さい貫通バルブコア装着孔が設けられ、バルブコア装着孔の上部の内に追従バルブコアの上部が嵌め込まれ、バルブコア装着孔の大孔径と段階平面との曲がり角に斜角が設けられており、弁体、バルブコアスリーブ及び追従バルブコアは斜角で囲んで密閉空間を形成しており、バルブコアスリーブは、下が小さくて上が大きい段階ブッシングであり、上部の中心に第１内孔が設けられ、追従バルブコアの下部が第１内孔に嵌め込まれ、バルブコア軸の上部が追従バルブコアの内孔に嵌め込まれており、バルブコアスリーブの上部側壁には、同じで側壁を貫通する円弧孔が四つ設けられており、円弧孔は中心角が１５０°～１６０°であり、同一の径方向断面に均一に分布した二つの円弧孔は１グループとなり、各グループ中の二つの円弧孔は径方向に対向しており、２グループの円弧孔は、軸方向に平行し、径方向の中心線に９０度ずれて分布しており、下のグループの二つの円弧孔はＡ孔とＢ孔であり、上のグループの二つの円弧孔はＣ孔、Ｄ孔であり、油供給口はＢ孔と連通し、油吐出口はＡ孔と連通し、Ｄ孔は第２油口と連通し、Ｃ孔とバルブコアスリーブの上端面との間に軸方向のＫ油孔が設けられており、Ｋ油孔は前記の密閉空間と第１油孔と連通し、バルブコア軸の上部の中部にＦ槽が設けられており、Ｆ槽は、槽底部がバルブコア軸の中心軸線を超えた平面であり、追従バルブコアは、下の直径が大きくて上の直径が小さい１段階円柱形であり、下部の中心にバルブコア軸の上部を係合させる第２内孔が開設され、バルブコア軸の下部はバルブコアスリーブの下部小孔の中に延びて第１弾性ピンによって固定されており、追従バルブコアの下部側壁には、対称するＭ腰形孔とＮ腰形孔が開設されており、二つの腰形孔は、長さがバルブコアスリーブにおける２グループの円弧孔の軸方向距離に対応し、幅がＣ孔、Ｄ孔の両端を径方向に接続した箇所によって完全に覆われることが可能であり、初期状態にある時に、Ｍ腰形孔とＮ腰形孔はちょうどＣ孔、Ｄ孔の間の二つの接続箇所に位置し、Ｂ孔、Ａ孔とＣ孔、Ｄ孔の間の連通を遮断している。

【0012】

更に、Ａ孔の下側のバルブコアスリーブの段階面において、径方向にＥ槽が設けられており、Ｅ槽は、径方向起点、方向、弧度がＡ孔と同じであり、軸方向にＡ孔と平行しており、第１位置規制ネジをＥ槽に係合させてバルブコアスリーブの回転角度を制限し、追従バルブコアの下端には径方向にＭ腰形孔とＮ腰形孔との間に位置するＧ槽が設けられており、Ｇ槽の径方向角度が前記のＥ槽以上であり、Ｇ槽とバルブコアスリーブとの間に第２位置規制ネジを係合させて、追従バルブコアのバルブコアスリーブでの回転範囲を制限する。

【発明の効果】

【0013】

本発明が上記の技術的解決手段を採用した後の有益な効果は以下の通りである。

【0014】

１、本発明におけるリフトハードパイプの鉱石材料供給機構では、自動制御油圧シリンダのピストンロッドによって鉱石材料制御筒を規律的に押し付けて鉱石材料供給管に沿って上下に移動させる。第１に、鉱石材料供給口網目に詰まった鉱石材料を除去し、鉱石材料供給口網目の周囲の鉱石材料のアーチ構造を破砕することができる。鉱石材料除去リングが鉱石材料供給管に対して隙間嵌めされるため、自動制御油圧シリンダによって鉱石材料制御筒を押し付けて、鉱石材料除去リングを上へ移動させることで、鉱石材料除去リングの上端面が鉱石材料供給口網目に詰まった鉱石材料に対して押圧と剪断を行い、これによって鉱石材料供給口網目に詰まった鉱石材料を破砕し、鉱石材料供給口網目の清掃を完成する。鉱石材料供給口網目の清掃過程で、鉱石材料除去リングが鉱石材料供給管に沿って絶え間なく規律的に上下に移動し、鉱石材料供給口網目の周囲の鉱石材料を絶え間なくかき回し、鉱石材料供給口網目の周囲の鉱石材料がアーチ構造を形成できなくなる。これによって、鉱石材料供給口網目を経由してリフトハードパイプへ鉱石材料を持続的且つ安定的に輸送できることを保証する。第２に、鉱石スラリー固液比の調節を実現できる。自動制御油圧シリンダにおいてはそのピストンロッドの止まる位置を自由に設置でき、鉱石材料制御筒における鉱石材料除去リングが鉱石材料供給管に対して隙間嵌めされるため、鉱石材料制御筒と鉱石材料除去リングを用いて鉱石材料供給管における鉱石材料供給口網目を上下に割り当て、隔離することができる。一部の鉱石材料供給口網目が鉱石材料制御筒と鉱石材料除去リングによって隔離されてバンカーから離れ、即ち鉱石材料から離脱し、鉱石材料制御筒内に位置するように覆われて海と連通し、海水を吸入する。従って、自動制御油圧シリンダによって鉱石材料制御筒の上下位置を調整することで、バンカーにおける鉱石材料供給口網目の数と鉱石材料制御筒における鉱石材料供給口網目の数の割合を変更させて、鉱石スラリー固液比の調節を実現する。

【0015】

２、本発明における鉱石材料供給管のバンカー内での頂部は閉鎖され、円錐形の管錐として閉鎖され、鉱石材料供給管の管錐によってバンカー中の鉱石材料供給管上部の鉱石材料に対してアーチ構造を破砕し、鉱石材料が鉱石材料供給口上端でアーチ構造を形成することを防ぐという作用を果たす。

【0016】

３、本発明における自動制御油圧シリンダにおいては、制御ロッドの位置を回転させることで、ピストンの油圧シリンダでの位置を設置する。指示バルブコアの追従バルブコアに対する偏向方向によって、油圧シリンダ内の作動油の流動方向を決定し、即ち、油圧シリンダ内の作動油が下から入って上から出るか、上から入って下から出るかを決定する。油圧システムが動作すると、制御ロッドが、ピストンの油圧シリンダの下死点への設置、上死点への設置及び油圧シリンダの軸方向の任意位置への設置を含むピストン位置設置を行ったら、油圧システムが自動的にピストンを押し付けて設置位置方向へ移動させることができ、ピストンが移動すると、ボルトを連動させて回転させ、ボルトによって追従バルブコアを連動させて指示バルブコアに対して偏向した方向へ回転させる。ピストンが指示バルブコアで設置された位置に到達すると、追従バルブコアが自動的に弁体における上油口と下油口を閉めると同時に、自動的に弁体における油供給口と油吐出口を連通させ、油圧システムにアンロードさせる。

【0017】

また、油圧シリンダに内部リークが発生して、ピストンが設置位置に対してずれると、ボルトがピストンの移動を追従バルブコアの回転に変換し、これによって追従バルブコアが指示バルブコアに対して偏向し、追従バルブコアの回転によって指示バルブコアと構成したアンロード油路を閉め、自動的に弁体における上油口と下油口を連通させ、ピストンを押し付けて補償変位させ、ピストンが再度指示バルブコアで設置された位置に戻ると、追従バルブコアが再度上油口と下油口を閉め、弁体における油供給口、油吐出口を連通させてアンロードさせ、システムの自動的な変位補償を実現し、水中制御システムの信頼性を向上させる。

【0018】

４、システムが安定的に動作することを保証し、システムの安全性を高めるために、本発明は油供給口にオーバーフローバルブを設けて、システム動作圧力を調整してシステムの安全な作動を保証し、そのオーバーフロー口が油吐出口と連通する。オーバーフローバルブと管路が深海海底で海底圧力に耐えられ、信頼的に動作することを満たすために、本発明はオーバーフローバルブと油管を弁体内に設ける。

【0019】

５、ピストンの移動が追従バルブコアの回転と線形関係になることを保証し、システムの安定性と制御精度を向上させるために、本発明はボルトとピストンをマルチヘッドボールねじとして設置する。

【0020】

６、制御弁がアンロードする時に、本発明における追従バルブコア上のＭ、Ｎ孔が径方向に、指示バルブコアにおけるＣ、Ｄ孔の両端を径方向に接続した接続箇所によって完全に覆われることが可能であるのを保証するために、上油口、下油口が閉められることを確保し、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ孔の径方向角度を最大限に大きくする。システム応答精度を更に向上させるために、本発明は円弧孔の円弧角度を１５０～１６０°に設定する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の深海採鉱混合輸送システムの全体構造のレイアウト模式図である。

【図2】実施例１における中継ステーションＡ０４を拡大した模式図である。

【図3】図２における自動制御油圧シリンダ５を９０°時計回り回転させた後拡大した正面図である。

【図4】図３の上面図である。

【図5】図４におけるＡ－Ａの拡大断面図である。

【図6】図３におけるバルブコアスリーブ５１１を拡大した斜視図である。

【図7】図３におけるバルブコア軸５１２を拡大した斜視図である。

【図8】図３における追従バルブコア５０５を拡大した斜視図である。

【図9】図８を回転させた後の斜視図である。

【図10】実施例２における中継ステーションを拡大した模式図である。

【図11】実施例３における中継ステーションを拡大した模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明の目的と技術的解決手段をより明らかにするために、以下、図面と実施例を参照しながら本発明を更に説明する。

【0023】

当業者であれば、別途定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）が、本発明が属する技術分野の当業者の一般的な理解と同じ意味を有することを理解できる。

【実施例1】

【0024】

図１に示すように、本発明の深海採鉱混合輸送システムは、水面上の母船Ａ０１と深海底部の鉱石材料スタックＡ０７との間に設けられ、順次配置されたホースＡ０６、中継ステーションＡ０４及びリフトハードパイプＡ０２を備え、ホースＡ０６にホースポンプＡ０５が取り付けられ、リフトハードパイプＡ０２に斜流ポンプＡ０３が取り付けられ、ホースＡ０６の入口が鉱石材料スタックＡ０７にあり、リフトハードパイプＡ０２の出口が母船Ａ０１に接続されている。ホースポンプＡ０５は動作し、鉱石材料スタックＡ０７からホースＡ０６によって鉱石を中継ステーションＡ０４に輸送し、中継ステーションＡ０４は、出口が中継ステーションＡ０４の下端に設けられてハードパイプＡ０２の入口に接続されており、ハードパイプＡ０２は、入口が下にあり、出口が上向きに母船Ａ０１まで延びている。斜流ポンプＡ０３は動作し、中継ステーションＡ０４における鉱石材料をリフトハードパイプＡ０２によって最も上方の母船Ａ０１まで上昇させる。

【0025】

図２に示すように、中継ステーションＡ０４は、バンカー１を有し、バンカー１は、漏斗状であり、上が大きくて下が小さくなっている。バンカー１は、上端が入り口であり、ホースＡ０６の出口に対応し、ホースＡ０６によって運搬されてきた鉱石を受け入れる。バンカー１は、下端に漏斗口１１が設けられ、漏斗口１１には、下から上に向かってネジを用いてフランジ４が固定的に接続されており、フランジ４は１段階ブッシングであり、上が小さくて下が大きくなっており、上ジャーナルが位置規制ジャーナルであり、漏斗口１１を係合させるものであり、フランジ４のフランジ内孔に密封槽４１が設けられ、密封槽４１にウールフェルト充填材が設けられている。フランジ４の軸孔に鉱石材料制御筒３が設けられている。鉱石材料制御筒３は中空円筒構造であり、鉱石材料制御筒３には、鉱石材料供給管２が同軸心に隙間あったまま挿入され、このように鉱石材料制御筒３は鉱石材料供給管２に外嵌合され、且つ軸方向に沿って上下に移動でき、鉱石材料供給管２は、上向きに鉱石材料制御筒３を貫通してバンカー１の内まで延び、鉱石材料供給管２の下端が鉱石材料制御筒３の下端から突き出てリフトハードパイプＡ０２に固定的に接続される。バンカー１、フランジ４、密封槽４１、鉱石材料制御筒３、鉱石材料供給管２は中心軸が共線である。

【0026】

バンカー１の中に延びる鉱石材料供給管２の一部の側壁には複数の鉱石材料供給口網目２２が開設され、鉱石材料供給口網目２２は鉱石材料供給管２の上部に螺旋状に分布している。鉱石材料供給口網目２２の孔径の大きさは輸送しようとする鉱石材料の大きさに応じて設計される。鉱石材料供給口網目２２の作用は鉱石材料供給管２へ鉱石材料を輸送することであり、バンカー１中の鉱石材料は鉱石材料供給管２に入る。鉱石材料制御筒３が上へ移動すると、一部の鉱石材料供給口網目２２が鉱石材料制御筒３の中に位置するようになり、鉱石材料制御筒３の上への移動位置が高くなるほど、鉱石材料制御筒３に入る鉱石材料供給口網目２２が多くなる。

【0027】

鉱石材料供給管２の上端に管錐２１が設けられ、即ち、バンカー１における鉱石材料供給管２の頂部は管錐２１によって閉鎖され、その目的はアーチ構造を破砕し、鉱石材料が鉱石材料供給口網目２２の上端でアーチ構造を形成してリフトハードパイプＡ０２の運搬効率に影響を及ぼすのを防止することである。

【0028】

鉱石材料制御筒３の上端面には、ネジによって鉱石材料除去リング３５が固定的に接続されている。鉱石材料除去リング３５は、上部外径が小さくて下部外径が大きくなっており、外形が円錐台形となり、中央に貫通孔が開設されている。鉱石材料供給管２は鉱石材料除去リング３５に開設された対応する貫通孔を貫通して、鉱石材料除去リング３５に対して隙間嵌めされる。鉱石材料制御筒３が上下に移動すると、鉱石材料除去リング３５もそれに伴ってスムーズにスライドし、鉱石材料制御筒３の上り抵抗力を軽減すると共に、鉱石材料除去リング３５の上端の鉱石材料除去口の強度を保証する。このようにして、鉱石材料除去リング３５はその上端によって、鉱石材料供給口網目２２に詰まった鉱石粒子に対して押圧剪断破砕を行う。鉱石材料除去リング３５は鉱石材料供給管２を絶えず上下にスライドすると同時に、鉱石材料が鉱石材料供給口網目２２の周囲でアーチ構造を形成することを回避し、鉱石材料供給口網目２２を経由して鉱石材料を鉱石材料供給管２へ持続的且つ安定的に輸送できることを保証する。

【0029】

鉱石材料制御筒３の下端にガイドフランジ３６が設けられ、ガイドフランジ３６がネジによって鉱石材料制御筒３に固定的に接続されており、このようにして、鉱石材料制御筒３の下端がガイドフランジ３６によって鉱石材料供給管２と相互に係合し、ガイドフランジ３６と鉱石材料供給管２が隙間嵌めされ、これによって、鉱石材料制御筒３はその径方向での作用力点が一つしかなくても上下にスムーズに移動でき、セルフロッキングすることがないのを保証する。

【0030】

ガイドフランジ３６のフランジ縁部に少なくとも一つのプロセス切り欠きが設けられ、ガイドフランジ３６に更に少なくとも一つの海水流入口３７が設けられており、このように、鉱石材料制御筒３の内部が海水と連通するようになり、鉱石材料制御筒３の中の海水は鉱石材料供給口網目２２を通過して鉱石材料供給管２に入るため、海水流入口３７は鉱石材料制御筒３に入った鉱石材料供給口網目２２に海水を提供する。

【0031】

ガイドフランジ３６の縁部に切り欠き３８が設けられており、鉱石材料制御筒３と自動制御油圧シリンダ５を接続するために空間を提供する。自動制御油圧シリンダ５は、鉱石材料制御筒３の下方に設けられ、鉱石材料供給管２のそばに位置し、鉱石材料供給管２の側壁に固定的に接続されている。自動制御油圧シリンダ５は、中心軸が鉱石材料制御筒３、鉱石材料供給管２の中心軸と平行している。自動制御油圧シリンダ５は、上端がピストン端であって鉱石材料制御筒３の下端にヒンジ接続されて、鉱石材料制御筒３を連動させて上下に移動させる。

【0032】

鉱石材料制御筒３が自動制御油圧シリンダ５と連動して上へ移動すると、鉱石材料除去リング３５は、鉱石材料を破砕したり、アーチ構造を破砕したりする時に、バンカー１の漏斗口１１を密封し、即ち、鉱石材料制御筒３が漏斗口１１に密封するように接続され、バンカー１の中の鉱石材料が海に落ちることを防止し、一方、鉱石材料供給管２における鉱石材料供給口網目２２を上下に隔離し、鉱石材料供給管２内の鉱石スラリー濃度の調節を解決する。

【0033】

複数の鉱石材料供給口網目２２は鉱石材料供給管２の一部の側壁において螺旋状に分布しており、螺旋状に上昇する隣接する二つの鉱石材料供給口網目２２は等間隔で分布しており、このようにして、鉱石材料除去リング３５が鉱石材料供給口網目２２に詰まった鉱石粒子に対して押圧と剪断を行う時に、鉱石材料供給管２の各断面において同時にせん断される鉱石材料供給口網目２２の数が比較的均一であるため、自動制御油圧シリンダ５が受ける力も均一である。

【0034】

図３、図４、図５、図６、図７、図８、図９に示すように、自動制御油圧シリンダ５は、制御弁５２、油圧シリンダ５１３及びピストンロッド５０１を含み、三者の中心軸が共線である。自動制御油圧シリンダ５は、作動油が深海採鉱混合輸送システム油圧ステーションから提供され、油圧シリンダ５１３は単動シリンダであり、上エンドカバーによって密封されている。制御弁５２は油圧シリンダ５１３の直下にあり、油圧シリンダ５１３の下端に密封するように固定的に接続されている。ピストンロッド５０１は、油圧シリンダ５１３の上エンドカバーからシリンダ本体の外へ延びており、ピストンロッド５０１の上端がピストンロッドヒンジ５１であり、ピストンロッドヒンジ５１は油圧シリンダ５１３の外の上方に延びており、鉱石材料制御筒３の下部はピストンロッドヒンジ５１に接続されており、ピストンロッド５０１はピストンロッドヒンジ５１を介して鉱石材料制御筒３を連動させて移動させる。

【0035】

制御弁５２は、油圧シリンダ５１３の下端に密封するように固定的に接続されており、弁体５３０、指示バルブコア５３及び追従バルブコア５０５を含み、指示バルブコア５３は、バルブコアスリーブ５１１とバルブコア軸５１２を含み、それらの中心軸は全て共線である。弁体５３０の外径は油圧シリンダ５１３の外径と同じである。指示バルブコア５３は、下端が下向きに密封的に弁体５３０の外部へ突き出て且つ制御ロッド５０８に固定的に接続されており、制御ロッド５０８は自動制御油圧シリンダ５全体の最も下方にある。

【0036】

弁体５３０の下端面に密封するエンドカバーが設けられており、弁体５３０の下エンドカバーと油圧シリンダ５１３の上エンドカバーは鉱石材料供給管２の側壁に固定的に接続されて、自動制御油圧シリンダ５全体を固定する。弁体５３０の下エンドカバーと油圧シリンダ５１３の上エンドカバーはいずれも延びるように固定板５０７が形成されており、固定板５０７は自動制御油圧シリンダ５を鉱石材料供給管２に固定する取り付け脚であり、固定板５０７によって自動制御油圧シリンダ５を鉱石材料供給管２に固定する。

【0037】

弁体５３０は、外形が段階軸であり、下の外径が大きくて上の外径が小さくなっており、段階面が油圧シリンダ５１３の下端面に密着し、下部段階大軸の外径が油圧シリンダ５１３の外径と同じであり、上部段階小軸の外径が油圧シリンダ５１３の内径と等しくて油圧シリンダ５１３の中に延びて油圧シリンダ５１３の内壁に固定的に密封接続され、軸方向にピストン５０２と接触しなく、弁体５３０とピストン５０２の両者の間は油圧シリンダ５１３のロッド無しキャビティとなる。

【0038】

弁体５３０の中心にバルブコア装着孔が設けられており、バルブコア装着孔は、弁体５３０を上下に貫通し、１段階孔であり、下部の孔径が大きくて上部の孔径が小さくなっており、バルブコアスリーブ５１１がバルブコア装着孔の大孔内部に嵌め込まれ、バルブコア装着孔の上部小孔の内部には追従バルブコア５０５の上部が嵌め込まれている。

【0039】

バルブコア装着孔の大孔径と段階平面との曲がり角に斜角が設けられており、このようにして、バルブコア装着孔は弁体５３０、バルブコアスリーブ５１１及び追従バルブコア５０５によって段階平面で囲まれて密閉空間５３５を形成している。

【0040】

弁体５３０の上部に軸方向の第１油口ａが開設され、弁体５３０の側壁に第２油口ｂ、油供給口５３１及び油吐出口５３２が開設されており、第１油口ａは密閉空間５３５と油圧シリンダ５１３のロッド無しキャビティを連通させ、第２油口ｂは油圧シリンダ５１３のロッドありキャビティと連通している。

【0041】

図５に示すように、油供給口５３１と油吐出口５３２との間にオーバーフローバルブ５６０が接続されており、オーバーフローバルブ５６０は、鋼球５６１、圧縮バネ５６２、調圧ねじ５６３及びオーバーフロー口５６４を含み、弁体５３０に油供給口５３１と連通する孔が開設されており、この孔に鋼球５６１と圧縮バネ５６２が取り付けられ、鋼球５６１は油供給口５３１に近接しており、圧縮バネ５６２は一端が鋼球５６１に接続され、他端が調圧ねじ５６３に接続されており、オーバーフロー口５６４は油吐出口５３２と連通している。調圧ねじ５６３は圧縮バネ５６２の長さを調整することで、鋼球５６１が油供給口５３１に与える圧力を調整する。

【0042】

弁体５３０の油吐出口５３２の下方において、それと同一水平断面には径方向の第１ねじ穴５３３が開設され、第１ねじ穴５３３に第１位置規制ネジ５２０が設けられており、第１位置規制ネジ５２０は径方向に内に向かってバルブコアスリーブ５１１を規制する。

【0043】

図６に示すように、バルブコアスリーブ５１１は、円柱形であり、下の外径が小さくて上の外径が大きくなっており、下が小さくて上が大きい段階ブッシングであり、上部の中心に第１内孔５４０が開設されている。第１内孔５４０は、１段階止まり穴であり、下部内孔直径が小さくて上部内孔直径が大きくなっており、下が小さくて上が大きい段階止まり穴である。バルブコア軸５１２は、１段階軸であり、下部外径が小さくて上部外径が大きくなっており、下が小さくて上が大きい段階軸であり、第１内孔５４０には、外から内に向かって、追従バルブコア５０５とバルブコア軸５１２が同軸心に順次に嵌め込まれており、具体的には、追従バルブコア５０５の下部が第１内孔５４０に嵌め込まれ、バルブコア軸５１２の上部が追従バルブコア５０５の内孔に嵌め込まれている。

【0044】

バルブコアスリーブ５１１の上部側壁には、外形サイズが同じで側壁を貫通する円弧孔が四つ設けられており、円弧孔は、径方向中心角が１５０°～１６０°であり、上下のグループに分けられ、同一の径方向断面に均一に分布した二つの円弧孔が１グループとなる。各グループ中の二つの円弧孔は径方向に対向しており、２グループの円弧孔は、軸方向に平行し、径方向の中心線に９０度ずれて分布している。ここで、下のグループの二つの円弧孔をＡ孔５４３とＢ孔５４４と記し、上のグループの二つの円弧孔をＣ孔５４６、Ｄ孔５４５と記する。油供給口５３１はＢ孔５４４と連通し、油吐出口５３２はＡ孔５４３と連通している。Ｄ孔５４５は第２油口ｂと連通している。

【0045】

Ａ孔５４３の下側のバルブコアスリーブ５１１の段階面において、径方向にＥ槽５４１が設けられており、Ｅ槽５４１は、径方向起点、方向、弧度がＡ孔５４３と同じであり、軸方向にＡ孔５４３と平行している。弁体５３０には第１ねじ穴５３３が開設されており、その中において第１位置規制ネジ５２０をＥ槽５４１に係合させ、バルブコアスリーブ５１１の回転角度を制限できる。

【0046】

Ｃ孔５４６とバルブコアスリーブ５１１の上端面との間に軸方向のＫ油孔５４７が設けられている。バルブコアスリーブ５１１における、Ｄ孔５４５の軸方向中心に沿った、Ａ孔５４３とＢ孔５４４との間の対称断面である、Ａ孔５４３、Ｂ孔５４４の下方に、径方向の第２ねじ穴５４２と第１スプリングピン５０９固定孔が順次設けられている。

【0047】

バルブコア軸５１２の上部の中部にＦ槽５４８が設けられており、Ｆ槽５４８は、槽底部がバルブコア軸５１２の中心軸線を超えた平面であり、つまり、槽の深さがバルブコア軸５１２の上部の半径より大きい。バルブコア軸５１２の軸方向に沿って対称する垂直二等分面であってバルブコア軸５１２の下部に、上記第１スプリングピン５０９固定孔が設けられており、即ち、バルブコア軸５１２とバルブコアスリーブ５１１に共通の第１スプリングピン５０９固定孔が開設されており、第１スプリングピン５０９及びその固定孔によってバルブコア軸５１２がバルブコアスリーブ５１１の内に固定的に接続される。

【0048】

追従バルブコア５０５は、外形が１段階円柱形であり、その下の直径が大きくて上の直径が小さくなっており、下部の中心に軸方向の第２内孔５５５が開設されており、バルブコア軸５１２の上部が第２内孔５５５に係合され、即ち、バルブコア軸５１２の上部が追従バルブコア５０５の下部大孔に嵌め込まれ、バルブコア軸５１２の下部が下向きにバルブコアスリーブ５１１の下部小孔の中に延びて第１弾性ピン５０９によって固定される。

【0049】

追従バルブコア５０５の下部外周がバルブコアスリーブ５１１の第１内孔５４０に係合され、追従バルブコア５０５の下部側壁には、追従バルブコア５０５の中心軸に対して対称する二つの軸方向の腰形孔が開設されており、それぞれＭ腰形孔５５１、Ｎ腰形孔５５２と記し、二つの腰形孔は、長さがバルブコアスリーブ５１１における２グループの円弧孔の軸方向距離に対応し、幅がバルブコアスリーブ５１１におけるＣ孔５４６、Ｄ孔５４５の両端を径方向に接続した箇所によって完全に覆われることが可能である。制御弁５２が初期状態にある時に、追従バルブコア５０５のＭ腰形孔５５１、Ｎ腰形孔５５２はちょうどＣ孔５４６、Ｄ孔５４５の間の二つの接続箇所に位置し、Ｂ孔５４４、Ａ孔５４３とＣ孔５４６、Ｄ孔５４５の間の連通を遮断しており、これによって第１油口ａと第２油口ｂの油路を断ち切り、油圧シリンダ５１３の油供給排出を停止させ、制御弁５２がアンロードする時に第１油口ａ、第２油口ｂが閉められていることを確保する。

【0050】

追従バルブコア５０５の下端に径方向にＧ槽５５３が設けられており、Ｇ槽５５３は、Ｍ腰形孔５５１とＮ腰形孔５５２の中間に位置し、その径方向角度がＥ槽５４１以上である。追従バルブコア５０５のＧ槽５５３はバルブコアスリーブ５１１における第２ねじ穴５４２内の第２位置規制ネジ５１０を係合させ、追従バルブコア５０５のバルブコアスリーブ５１１での回転範囲を制限する。

【0051】

追従バルブコア５０５の上部が弁体５３０におけるバルブコア装着孔に係合され、追従バルブコア５０５の上部軸に軸方向のＨ槽５５４が設けられ、Ｈ槽５５４が第２弾性ピン５０４を介してボルト５０３の下端に固定的に接続されている。ボルト５０３には対称する２本の円弧螺旋槽が設けられ、ピストン５０２の内孔に径方向に対称する二つの鋼球が設けられ、対称する２本の円弧螺旋槽とピストン５０２における径方向に対称して設けられた二つの鋼球とが協働し、ピストン５０２が上下に移動する時に、鋼球は円弧螺旋槽に沿ってボルト５０３に作用し、ピストン５０２の軸方向移動をボルト５０３の回転角度に変換し、鋼球によって、ボルト５０３とピストン５０２との間の摩擦力が軽減される。ボルト５０３の長さは油圧シリンダ５１３の長さとマッチングしており、ピストンロッド５０１は中空ロッドであり、ボルト５０３はピストン５０２によってピストンロッド５０１の中空部に入ることができる。ピストン５０２は油圧シリンダ５１３の下端から上端に移動し、ボルト５０３はピストン５０２の全ストロークにおける回転角度が１５０°～１６０°である。ボルトの長さは油圧シリンダ５１３の軸方向距離以上である。

【0052】

指示バルブコア５３と追従バルブコア５０５の弁体５３０への実装が完了した後、弁体５３０のバルブコア装着孔の段階面の曲がり角に斜角が設けられ、その斜面と追従バルブコア５０５の外径、バルブコアスリーブ５１１の上端面の間の断面が三角形の密閉空間５３５を形成し、この密閉空間５３５はＫ油孔５４７と第１油孔ａと連通している。

【0053】

追従バルブコア５０５は指示バルブコア５３と協働し、バルブコアスリーブ５１１とバルブコア軸５１２との間に嵌め込まれ、追従バルブコア５０５は上端が弁体５３０の上端を貫通してボルトに接続され、ピストン５０２と共に螺旋ペアを構成する。制御ロッド５０８を回転させて、指示バルブコア５３の弁体５３０に対する位置を変更させ、追従バルブコア５０５は指示バルブコア５３との相対的偏向方向により、油圧シリンダ５１３の両端の油供給、油排出方向を連通させるように自動的に選択し、ピストン５０２を駆動して上向き又は下向きに移動させ、これによって、ピストン５０２はボルトを介して追従バルブコア５０５を連動させて指示バルブコア５３で設置された偏向方向へ回転させ、これでピストン５０２が油圧シリンダ５１３に止まる軸方向位置を設置することができる。ピストン５０２が設置位置に到達すると、追従バルブコア５０５は自動的に油圧シリンダ５１３の両端の第１油口ａと第２油口ｂを閉めると同時に、油供給口５３１、油吐出口５３２を連通させてアンロードする。

【0054】

自動制御油圧シリンダ５は三種の動作状態がある。

【0055】

１、ピストンロッド５０１が縮む。

【0056】

外部の汎用の駆動装置によって制御ロッド５０８を駆動して回転させ（汎用の駆動装置が図示されていない）、下から上へ視認すると、駆動装置が制御ロッド５０８を駆動して反時計回りに回転させる時に、指示バルブコア５３のバルブコア軸５１２がバルブコアスリーブ５１１と同期して回転し、指示バルブコア５３が追従バルブコア５０５に対して反時計回りに回転し、指示バルブコア５３が初期状態から回転し、追従バルブコア５０５におけるＭ腰形孔５５１、Ｎ腰形孔５５２の位置とバルブコアスリーブ５１１におけるＣ孔５４６、Ｄ孔５４５の径方向位置が変わり、追従バルブコア５０５がＢ孔５４４、Ａ孔５４３とＣ孔５４６、Ｄ孔５４５の間の連通を遮断しなくなり、Ｂ孔５４４、Ａ孔５４３とＣ孔５４６、Ｄ孔５４５を連通させる。この時に、油供給口５３１から入った作動油が順次バルブコアスリーブ５１１におけるＢ孔５４４、追従バルブコア５０５におけるＭ腰形孔５５１、バルブコアスリーブ５１１におけるＤ孔５４５、第２油口ｂ、油圧シリンダ５１３ロッドありキャビティを流れる。同時に、油圧シリンダ５１３のロッド無しキャビティにおける作動油が順次第１油口ａ、バルブコアスリーブ５１１におけるＫ油孔５４７、Ｃ孔５４６、追従バルブコア５０５におけるＮ腰形孔５５２、バルブコアスリーブ５１１におけるＡ孔５４３を流れ、最後に油吐出口５３２から排出される。これによってピストン５０２を押し付けて上から下へ移動させ、ピストンロッド５０１は縮んで鉱石材料制御筒３を下向きに連動させる。

【0057】

２、ピストンロッド５０１が伸びる。

【0058】

制御ロッド５０８を駆動して時計回りに回転させ、油供給口５３１から入った作動油が順次バルブコアスリーブ５１１におけるＢ孔５５４、追従バルブコア５０５におけるＭ腰形孔５５１、バルブコアスリーブ５１１におけるＣ孔５４６、Ｋ油孔５４７、第１油口ａ、油圧シリンダ５１３のロッド無しキャビティを流れ、同時に、油圧シリンダ５１３のロッドありキャビティにおける作動油が順次第２油口ｂ、バルブコアスリーブ５１１におけるＤ孔５４５、追従バルブコア５０５におけるＮ腰形孔５５２、バルブコアスリーブ５１１におけるＡ孔５４３を流れ、最後に油吐出口５３２から排出される。これによって、ピストン５０２を押し付けて下から上へ移動させ、ピストンロッド５０１は伸びて鉱石材料制御筒３を上向きに連動させる。

【0059】

３、ピストンロッド５０１が最初の位置を保持する。

【0060】

追従バルブコア５０５におけるＭ腰形孔５５１、Ｎ腰形孔５５２の位置がＣ孔５４６、Ｄ孔５４５の間の接続箇所にあり、Ｂ孔５４４、Ａ孔５４３とＣ孔５４６、Ｄ孔５４５の間の連通を遮断しており、即ち、第１油口ａと第２油口ｂの油路が断ち切られており、即ち、油圧シリンダ５１３の上下端で作動油の出入りが停止して圧力が保持されている。油圧システムのアンロード過程は、油供給口５３１から給油し、作動油が順次Ｂ孔５４４、Ｍ腰形孔５５１、Ｆ槽５４８、Ｎ腰形孔５５２、Ａ孔５４３を流れ、油吐出口５３２から排出されることである。

【0061】

ピストンロッド５０１が鉱石材料制御筒３を上へ押し付けると、鉱石材料除去リング３５によって、鉱石材料供給口網目２２に詰まった鉱石粒子に対して押圧と剪断破砕を行い、鉱石材料供給口網目２２を清掃し、同時に、鉱石材料制御筒３の移動によって、鉱石材料供給口網目２２の周囲の鉱石粒子がかき回されるため、鉱石材料供給口網目２２の周囲の鉱石粒子のアーチ構造の破砕を実現する。次に、自動制御油圧シリンダ５のピストンロッド５０１を動かして鉱石材料制御筒３を下向きに戻るように引っ張って、鉱石材料制御筒３を復帰させる。従って、自動制御油圧シリンダ５を動かして鉱石材料制御筒３を規律的に上下に移動させることで、鉱石材料供給管２に対する日常の清掃とアーチ構造破砕を完成することができる。自動制御油圧シリンダのピストンロッド５０１の止まり位置を制御することで、更に、バンカー１における鉱石材料供給口網目２２の数及び鉱石材料制御筒３における鉱石材料供給口網目２２の数の割合を設定することができ、鉱石スラリー固液比を調節する目的を達成する。

【実施例2】

【0062】

図１０に示すように、ガイドフランジ３６の下部が鉱石材料供給管２にあり、径方向に対称するように二つの自動制御油圧シリンダ５が固定的に接続され、二つの自動制御油圧シリンダ５の構造が同じでいずれも鉱石材料供給管２の中心軸と平行している点で、実施例１と異なり、各自動制御油圧シリンダ５と鉱石材料制御筒３の接続方式が実施例１と同じである。他には実施例１と同じである。二つの自動制御油圧シリンダ５は同期して動作し、より大きい作用力を提供できると共に、鉱石材料制御筒３が受ける力を平衡化させて、より安定的に移動させることができる。
（実施例３）

【0063】

図１１に示すように、図２における鉱石材料制御筒３の代わりに、鉱石材料制御筒組立体６が用いられ、鉱石材料制御筒組立体６は、上から下へ、それぞれ管錐リング３１、螺旋スクレーパ３２、仕切り板３４及び鉱石材料仕切り筒３３であり、鉱石材料制御筒組立体６には、鉱石材料供給管２が隙間あったまま挿入され、鉱石材料供給管２には鉱石材料供給管２と軸方向に平行する少なくとも一つの自動制御油圧シリンダ５が固定的に接続され、自動制御油圧シリンダ５の油圧シリンダが単動油圧シリンダであり、自動制御油圧シリンダ５の上部ピストンロッドの先端が鉱石材料仕切り筒３３の下部にヒンジ接続されている。

【0064】

管錐リング３１と鉱石材料供給管２との間に大きい隙間があり、螺旋スクレーパ３２のピッチ及びリードと鉱石材料供給管２における鉱石材料供給口網目２２のピッチ及びリードとが整数倍関係にあり、螺旋スクレーパ３２と鉱石材料供給管２とが隙間嵌めされる。鉱石材料仕切り筒３３の上端の仕切り板３４と鉱石材料供給管２とが隙間嵌めされ、仕切り板３４の鉱石材料供給管２と協働する係合面に密封槽４１が設けられ、密封槽４１内に充填材が設けられている。

【0065】

自動制御油圧シリンダ５を動かして、鉱石材料制御筒組立体６を押し付けて鉱石材料供給管２に沿って規定された要求通り上下に移動させる時に、第１に、鉱石材料供給口網目２２に詰まった鉱石材料を破砕して除去し、鉱石材料供給口網目２２の周囲の鉱石材料のアーチ構造を破砕することを実現できる。螺旋スクレーパ３２が鉱石材料供給管２に対して隙間嵌めされるため、螺旋スクレーパ３２を上下に移動させることで、螺旋スクレーパ３２によって鉱石材料供給口網目２２に詰まった鉱石材料に対して押圧と剪断を行い、鉱石材料供給口網目２２に詰まった鉱石材料を破砕し、鉱石材料供給口網目の清掃を完成する。鉱石材料供給口網目２２の清掃過程で、螺旋スクレーパ３２が移動するにつれて、鉱石材料供給口網目２２の周囲の鉱石材料がかき回され、これで鉱石材料供給口網目２２の周囲の鉱石材料のアーチ構造が破砕されて除去される。これによって、鉱石材料供給口網目２２を経由してリフトハードパイプへ鉱石材料を持続的且つ安定的に輸送できることを保証する。第２に、鉱石スラリー固液比の調節を実現できる。自動制御油圧シリンダ５においてはそのピストンロッドの止まる位置を自由に設置でき、鉱石材料仕切り筒３３における仕切り板３４と鉱石材料供給管２との間に密封構造が設けられているため、鉱石材料仕切り筒３３によって、鉱石材料供給管２における鉱石材料供給口網目２２を上下に隔離して割り当てることができる。上部の鉱石材料供給口網目２２がバンカー１において鉱石材料供給管へ鉱石材料を輸送し、下部の鉱石材料供給口網目２２が鉱石材料仕切り筒３３において鉱石材料供給管２へ海水を輸送し、従って、鉱石材料仕切り筒３３の止まる位置を調整することで、鉱石スラリー固液比の調節を実現する。第３に、鉱石材料供給管への鉱石材料総供給量の制御を実現できる。螺旋スクレーパのピッチ及びリードと鉱石材料供給管における鉱石材料供給口網目のピッチ及びリードとが整数倍関係にあるため、自動制御油圧シリンダのピストンロッドの止まる位置を設置し、螺旋スクレーパによって鉱石材料供給口網目を有効に遮蔽することで、一部の鉱石材料供給口網目へ供給する鉱石材料、海水の供給量を制御することができ、これで、鉱石材料供給管総供給量を制御する目的を達成する。

【0066】

第４に、螺旋スクレーパと鉱石材料供給管との間の隙間嵌めによって、鉱石材料仕切り筒を鉱石材料供給管でガイドすることを実現でき、これによって、鉱石材料仕切り筒が鉱石材料供給管をスムーズに移動でき、鉱石材料仕切り筒が鉱石材料供給管で停滞したり、セルフロッキングしたりすることを回避する。

【0067】

また、鉱石材料供給口網目に螺旋スクレーパを用いることで、螺旋スクレーパによってセルフクリーニングを図ることができ、螺旋スクレーパと鉱石材料供給管との同一断面での接触面積が非常に小さいため、鉱石材料仕切り筒を軸方向に小さい距離移動させるだけで、螺旋スクレーパと鉱石材料供給管との間のばらばらになっている鉱石粒子が押圧されて碎けて落ち、セルフクリーニングを実現する。一方、螺旋スクレーパの螺旋分力で、螺旋スクレーパがバンカーを上下に移動し、バンカー中の鉱石材料を自然に螺旋させて分散させ、自動制御油圧シリンダの上下移動の抵抗力を軽減させる。

【0068】

図１１に示すように、第２鉱石材料制御筒６は、上から下へ、それぞれ管錐リング３１、螺旋スクレーパ３２、仕切り板３４、鉱石材料仕切り筒３３が固定的に接続されている。管錐リング３１は上部外径が小さくて下部外径が大きくなっており、第２鉱石材料制御筒６の上り抵抗力を軽減させ、管錐リング３１と鉱石材料供給管２との間に大きい隙間があり、嵌合されることがなく、管錐リング３１の作用は螺旋スクレーパ３２を連結して螺旋スクレーパ３２の剛性を高めることである。

【0069】

螺旋スクレーパ３２が鉱石材料供給管２に対して隙間嵌めされ、螺旋スクレーパ３２を螺旋に設置する目的は、同一断面と鉱石材料供給管２との接触面積を減少させて、同一断面の螺旋スクレーパ３２と鉱石材料供給管２との間の隙間が同時に細かい鉱石材料で密に充填されて第２鉱石材料制御筒６が上下に移動する時に抵抗力が大き過ぎて、鉱石材料供給機構の摩耗を増加させるのを回避することである。また、螺旋スクレーパ３２が上下に移動することで、鉱石材料供給口網目２２に詰まった鉱石材料に対して押圧と剪断を行って、鉱石材料供給口網目２２を閉塞した鉱石材料を破砕することができる。また、螺旋スクレーパ３２のピッチ及びリードと鉱石材料供給管２における鉱石材料供給口網目２２のピッチ及びリードとが整数倍関係にあり、本実施例の倍数として１が選択されるため、螺旋スクレーパ３２は鉱石材料供給口網目２２の一部又は全部を覆うことができ、鉱石材料供給口網目２２の鉱石材料供給面積を減少させ、鉱石材料供給管の鉱石材料供給量を減少させる。螺旋スクレーパ３２と鉱石材料供給管２との間の隙間嵌めによって、第２鉱石材料制御筒６と鉱石材料供給管２との間のガイド長さが長くなり、第２鉱石材料制御筒６が鉱石材料供給管２で停滞したり、セルフロッキングしたりすることを回避し、第２鉱石材料制御筒６を鉱石材料供給管２においてスムーズに移動させる。螺旋スクレーパ３２が鉱石材料供給管２を絶え間なく規律的に上下にスライドし、鉱石材料が鉱石材料供給口網目２２でアーチ構造を形成することを回避し、これによって鉱石材料供給口網目２２を経由して鉱石材料供給管２へ鉱石材料を持続的且つ安定的に輸送できることを保証する。

【0070】

仕切り板３４は、円環状であり、鉱石材料仕切り筒３３の上端に設けられ、鉱石材料仕切り筒３３と一体となり、仕切り板３４の内周に密封槽が設けられ、密封槽内にウールフェルト充填材が充填され、鉱石材料供給管２に対して隙間嵌めされる。鉱石材料仕切り筒３３は、外周がフランジ４の内周に対して隙間嵌めされ、下部がヒンジ５１を介して自動制御油圧シリンダ５のピストンロッド５０１にヒンジ接続され、自動制御油圧シリンダ５は、鉱石材料供給管２に固定的に接続され、その軸線が鉱石材料供給管２の軸線と平行し、自動制御油圧シリンダ５は、複数であってよく、対称するように鉱石材料供給管２に分布する。本実施例において一つ設置する。仕切り板３４と鉱石材料仕切り筒３３の作用は、自動制御油圧シリンダ５が上へ移動する時にバンカー１の鉱石材料が海底に落ちることを防止し、一方、鉱石材料供給管２における鉱石材料供給口網目２２の一部をバンカー１から隔離して鉱石スラリー濃度を調節できることである。

【符号の説明】

【0071】

Ａ０１ 母船
Ａ０２ リフトハードパイプ
Ａ０３ 斜流ポンプ
Ａ０４ 中継ステーション
Ａ０５ ホースポンプ
Ａ０６ ホース
Ａ０７ 鉱石スタック
ａ 第１油口
ｂ 第２油口
１ バンカー
２ 鉱石材料供給管
３ 鉱石材料制御筒
５ 自動制御油圧シリンダ
６ 第２鉱石材料制御筒
１１ 漏斗口
２１ 管錐
２２ 鉱石材料供給口網目
３１ 管錐リング
３２ 螺旋スクレーパ
３３ 鉱石材料仕切り筒
３４ 仕切り板
３５ 鉱石材料除去リング
３６ ガイドフランジ
４ フランジ
４１ 密封槽
５１ ピストンロッドヒンジ
５２ 制御弁
５３ 指示バルブコア
５０１ ピストンロッド
５０２ ピストン
５０３ ボルト
５０４ 第２弾性ピン
５０５ 追従バルブコア
５０７ 固定板
５０８ 制御ロッド
５０９ 第１弾性ピン
５１０ 第２位置規制ネジ
５１１ バルブコアスリーブ
５１２ バルブコア軸
５１３ 油圧シリンダ
５３０ 弁体
５３１ 油供給口
５３２ 油吐出口
５３３ 第１ねじ穴
５３５ 密閉空間
５４０ 第１内孔
５４１ Ｅ槽
５４２ 第２ねじ穴
５４３ Ａ孔
５４４ Ｂ孔
５４５ Ｄ孔
５４６ Ｃ孔
５４７ Ｋ油孔
５４８ Ｆ槽
５５１ Ｍ腰形孔
５５２ Ｎ腰形孔
５５３ Ｇ槽
５５４ Ｈ槽
５５５ 第２内孔

【要約】

本発明は、深海採鉱混合輸送システムを開示する。前記深海採鉱混合輸送システムは、中継ステーションを備え、中継ステーションのバンカーの下端に鉱石材料制御筒が密封するように接続され、自動制御油圧シリンダの上端のピストン端が鉱石材料制御筒の下端にヒンジ接続され、自動制御油圧シリンダは制御弁、油圧シリンダ及びピストンロッドを含み、制御弁は弁体、指示バルブコア及び追従バルブコアを含み、指示バルブコアはバルブコアスリーブとバルブコア軸を含み、指示バルブコアの下端が下向きに密封的に弁体の外部へ突き出て且つ制御ロッドに固定的に接続されており、追従バルブコアはバルブコアスリーブとバルブコア軸との間に嵌め込まれ且つ上端がボルトに接続されており、ボルトとピストンは螺旋ペアを構成しており、制御ロッドを回転させて、指示バルブコアの弁体に対する位置を変更させ、追従バルブコアは油圧シリンダの油供給、油排出方向を連通させ、ピストンを上下に移動させ、追従バルブコアを連動させて指示バルブコアで設置された偏向方向へ回転させ、ピストンが設置位置に到達すると、追従バルブコアは油口を閉め、油供給口、油吐出口を連通させる。鉱石材料供給口網目に対する詰まり解消、アーチ構造破砕を実現すると共に、リフトハードパイプによって輸送される鉱石材料の固液比を調節することができる。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】