DE3105023A1 - Method of delivering solids from the sea bed and lifting apparatus for carrying out the method - Google Patents
Method of delivering solids from the sea bed and lifting apparatus for carrying out the methodInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Förderung von Fest stoffen vom Meeresboden und Hebeeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Förderung von Feststoffen vom Meeresboden mit einem rohrförmigen Förderkanal, in welchem am über dem Meeresboden befindlichen Ende Gas eingeleitet wird, dessen Auftrieb unter Entspannung zu fördernde Feststoffe mitnimmt. Method for conveying solids from the seabed and lifting device for carrying out the method The invention relates to a method for conveying of solids from the seabed with a tubular conveying channel in which am Gas is introduced above the seabed, its buoyancy below Takes solids to promote relaxation.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Hebeeinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens unter Verwendung eines zum Meeresboden von der Wasseroberfläche absenkbaren Förderkanals.The invention also relates to a lifting device for implementation this method using a to the sea floor from the water surface lowerable conveyor channel.
Bei solchen Verfahren und Vorrichtungen ist es bekannt, daß ein Gas, insbesondere Luft, an das untere Ende des Förderkanals transportiert wird0 Diese Luft steigt nach Einleitung in das untere Ende des Förderkanals in Form von Luftblasen nach oben, wobei beim Aufstieg eine Entspannung stattfindet. Die dadurch erzeugte Strömung nimmt Gemische an der unteren Mündung des Förderkanals mit. Im allgemeinen handelt es sich dabei um ein Schlamm-Wasser-Gemisch, wobei auch Eignung für die Förderung von grobkörnigem Material besteht. Eine solche Hebeeinrichtung ist unter der Bezeichnung Mammutpumpe bekannt. Solche Mammutpumpen sind nur bis zu einer bestimmten Wassertiefe einsetzbar, weil Druck und Temperatur die Verfügbarkeit begrenzen.In such methods and devices it is known that a gas, in particular air, is transported to the lower end of the conveyor channel0 This After being introduced into the lower end of the conveying channel, air rises in the form of air bubbles up, relaxation takes place on the ascent. the The resulting flow takes mixtures at the lower mouth of the conveyor channel with. In general, this is a mixture of mud and water, whereby also Suitability for pumping coarse-grained material. Such a lifting device is known as the mammoth pump. Such mammoth pumps are only up to Can be used at a certain water depth because pressure and temperature are available limit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art und auch eine Hebeeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche auch zur Förderung von Fest stoffen, Schlämmen, Erzen oder Knollen aus großen Wassertiefen geeignet sind.The invention is based on the object of a method of the above specified type and also a lifting device to carry out the process create, which also for the promotion of solids, sludge, ores or tubers are suitable from great depths of water.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Verfahren dadurch gelöst, daß das Gas an der unteren Mündung des Förderkanals erzeugt wird. Dadurch entfällt die mit zunehmender Wassertiefe hinderlich wirkende Druckerhöhung, welche von einer gewissen Grenze an bei der Zuführung von atmosphärischer Luft nicht ohne weiteres überwunden werden kann. Das an der unteren Mündung des Förderkanals erzeugte Gas ergibt sich aus der Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in die der Förderkanal abgesenkt ist.According to the invention, this object is achieved for the method by that the gas is generated at the lower mouth of the conveyor channel. This is not necessary the pressure increase, which acts as an obstacle with increasing water depth, which is caused by a a certain limit on the supply of atmospheric air can be overcome. The gas generated at the lower mouth of the delivery channel results from the liquid, in particular water, into which the delivery channel is lowered is.
Vorteilhaft wird an der unteren Mündung des Förderkanals zu ihr herabgeführte elektrische Energie durch elektrolytischen Prozeß in Gas und frei werdende Wärme aus der Flüssigkeit umgesetzt, in der sich der Förderkanal befindet. Elektrische Energie läßt sich ohne erheblichen Aufwand durch ein Kabel auch in große Wassertiefen führen.It is advantageous to lead down to her at the lower mouth of the conveying channel electrical energy through electrolytic process in gas and released heat implemented from the liquid in which the delivery channel is located. Electric Energy can be transferred to great depths of water with a cable without considerable effort to lead.
Es ist vorteilhaft vorgesehen, das Gas am oberen Ende des Förderkanals aufzufangen und einer weiteren Verwendung zuzuführen.It is advantageously provided that the gas at the upper end of the conveyor channel to be collected and sent for further use.
Hierdurch wird in dem Verfahren automatisch~in Teil der aufgewendeten Energie zurückgewonnen0 Das Verfahren wird hinsichtlich der gewünschten Förderleistung unter Anwendung der bekannten Gasgesetze und des faradaytschen Gesetzes gesteuert. Bei der Förderung von Feststoffen vom Meeresboden werden durch den elektrolytischen Prozeß aus H20 H2 und 02 erzeugt, welches als Treibgas Anwendung findet. Beim Aufstieg aus großen Tiefen hat das sich entspannende Gas die Eigenschaft, in feinster Verteilung in der Flüssigkeit aufzutreten, die Feststoffe zu beladen und aufwärts zu fördern. Gleichzeitig wird durch das Freiwerden von Wärmeenergie der Förderprozeß unterstützt.As a result, in the process automatically ~ in part of the expended Energy recovered0 The procedure is desired in terms of Delivery rate using the known gas laws and Faradayt's law controlled. When pumping solids from the seabed are carried out by the electrolytic Process generated from H20 H2 and 02, which is used as a propellant gas. During the ascent from great depths the relaxing gas has the property of being very finely distributed to occur in the liquid, to load the solids and to convey upwards. At the same time, the production process is supported by the release of thermal energy.
Eine Hebeeinrichtung der eingangs angegebenen Art ist dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Förderkanals Elektroden etwa einander gegenüberliegend angeordnet sind, die über ein Kabel mit einer elektrischen Energiequelle verbunden sind, und daß am oberen Ende des Förderkanals an der Wasseroberfläche ein Abscheider für Fest stoffe aus Wasser und wenigstens eine Ableitvorrichtung für das Gas angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine einfach ausgeführte und daher auch praktisch keinem Verschleiß unterliegende Einrichtung, die geeignet ist, beispielsweise bei der Erzschlammgewinnung vom Meeresbode-n, auch aus größeren Tiefen eingesetzt zu werden, wo herkömmliche Pumptechnik bisher nicht zufriedenstellend eingesetzt werden konnte.A lifting device of the type specified at the beginning is characterized in that that at the lower end of the conveyor channel electrodes are arranged approximately opposite one another which are connected to an electrical energy source via a cable, and that at the upper end of the conveyor channel on the water surface a separator for solid substances from water and at least one discharge device for the gas are arranged. This results in a simple design and therefore practically no wear Subordinate facility that is suitable, for example in mining ore sludge from the seabed, can also be used from greater depths where conventional Pump technology has not yet been able to be used satisfactorily.
Wasserstoff und Sauerstoff bilden gemeinsam ein hochexplosives sogenanntes Knallgas. Daher liegt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung in der Unterteilung des Förderkanals über seine gesamte Länge zwischen den Elektroden. Die Unterteilung kann kurz über der unteren Mündung auch unterhalb der Elektroden enden. Einbezogen wird jedoch auch, daß diese wandförmig ausgeführte Unterteilung zwischen den Elektroden ein Diaphragma aufweist, das ionendurchlässig, aber gasundurchlässig -iste Dadurch wird die Sicherheit gewährleistet. Weiterhin wird unter diesem Gesichtspunkt auch bevorzugt, daß der Förderkanal durch die Unterteilungswand in verschieden große Kanal-Teilquerschnitte in bezug zu den verschiedenen Elektroden unterteilt ist0 tffbbesondere ist der Kanal-Teilquerschnitt, welcher im unteren Bereich die als Kathode wirkenden Elektroden aufweist, größer alb der andere Kanal-TeilquerschnittO Es Wird vorbehalten, den Förderkanal aus einem beliebigen, geeigneten Material auszuführen, In einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht er aus Stahl mit einer Auskleidung aus Kunststoff.Hydrogen and oxygen together form a highly explosive so-called Oxyhydrogen. Therefore, there is a particularly advantageous embodiment of the invention in the subdivision of the conveyor channel over its entire length between the electrodes. The subdivision can be just above the lower mouth and below the electrodes end up. However, it is also included that this wall-shaped subdivision has a diaphragm between the electrodes which is ion-permeable but gas-impermeable -iste This will ensure security. Furthermore, from this point of view also preferred that the conveyor channel through the partition wall in different sizes Channel partial cross-sections is divided in relation to the various electrodes0 tffbspecial is the partial cross-section of the channel with the cathode in the lower area Electrodes larger than the other partial cross-section of the channel O It is reserved execute the conveyor channel from any suitable material, in a In an advantageous embodiment, it is made of steel with a plastic lining.
Gemä iner weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist wenigstens der t ttodenraum im Förderkanal, in den die Elektroden isoliert eingeführt sind, mit einer elektrisch und wärmeisolierenden Auskreidung versehen.According to another advantageous embodiment, at least the t death space in the conveying channel, into which the electrodes are insulated provided with an electrically and heat-insulating chalk.
Aus der off-shore-Technik ist es bekannt, auch bei Fördereinrichtungen von einem Schwimmkörper oder einer am Meeresboden verankerten Insel auszugehen. Beides wird einbezogen, auch wenn im folgenden ein Schwimmkörper genannt wird. Dabei ist davon auszugehen, daß bei großen Wassertiefen als Ausgangsplattform ein Schiff in Frage kommt.It is known from offshore technology, also in the case of conveyor systems assume a floating body or an island anchored to the sea floor. Both are included, even if a float is mentioned below. Included it can be assumed that a ship is the starting platform for large water depths can be considered.
Zweckmäßig ist in Ausgestaltung der Einrichtung eine auf dem Schwimmkörper am oberen Ende des Förderkanals angeordnete Fangkammer ebenfalls unterteilt und an ihren Ausgängen mit einstellbaren Regelventilen versehen. Letztere Regelventile, die auch Absperrventile sein können, sind wegen der sich ergebenden Drücke, auch gerade bei Förderung aus großen Wassertiefen zweckmäßig. Dabei ist davon auszugehen, daß vorteilhaft jeder Raum der unterteitteh Fangkammer je einen geregelten Ausgang zu einem Abscheider und einen geregelten Gasausgang aufweist.In the embodiment of the device, one on the floating body is expedient at the upper end of the conveyor channel arranged catch chamber also divided and provided with adjustable control valves at their outlets. The latter control valves, which can also be shut-off valves are due to the resulting pressures, too especially useful when pumping from great depths of water. It can be assumed that that advantageously each space of the lower trapping chamber has a regulated output to a separator and a regulated gas outlet.
In zweckmäßiger Ausgestaltung weist auf dem Schwimmkörper ein Energieblock, insbesondere eine Energiequelle mit einem Generator, der mit den Elektroden verbunden ist, ein Antriebsaggregat auf, das wenigstens ein Zusatzaggregat besitzt, welches mit Wasserstoff (nach Art des Walter-Antriebs) betreibbar ist0 Vorteilhaft ist der Wasserstoff-Gasausgang aus der Fangkammer mit dem Antriebsaggregat verbunden. Hierdurch wird bereits ein Teil der Gase unmittelbar wieder verwendet, Bevorzugt wird dabei, daß ein Sauerstoffausgang aus der Fangkammer mit einer Erzaufbereitungsanlage auf dem Schwimmkörper verbunden ist. Auch hierdurch ist eine Möglichkeit der Wiederverwendung des anderen Teils der Gase gegeben.In an expedient embodiment, an energy block has on the float, in particular an energy source with a generator connected to the electrodes is, a drive unit, which has at least one additional unit, which can be operated with hydrogen (like the Walter drive) is advantageous is the hydrogen gas outlet from the trap chamber is connected to the drive unit. As a result, some of the gases are already used again immediately, preferably is that an oxygen outlet from the trap chamber with an ore processing plant is connected to the float. This, too, is a possibility of reuse the other part of the gases given.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das schematisch in der Zeichnung dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1: eine schematische Seitenansicht einer Hebeeinrichtung im Schnitt, Fig. 2: in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab ein Querschnitt durch den Elektrodenraum des Förderkanals.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment described, which is shown schematically in the drawing. In the drawing show: Fig. 1: a schematic side view of a lifting device in section, FIG. 2: a cross-section through the electrode space on an enlarged scale compared to FIG. 1 of the conveyor channel.
Auf dem Wasserspiegel 1 befindet sich ein Schwimmkörper 2, von dem nach unten der Förderkanal 3, beispielsweise in Form eines ausgekleideten Stahlrohrs, bis kurz über dem Meeresboden 4 abgesenkt wird. Übliche Verankerungsmittel, sowohl zum Schwimmkörper 2 als auch unter Umständen zum Meeresboden, sind nicht näher gezeigt. Hierbei wird auch einbezogen, daß im Bereich der unteren Mündung 5 bekannte Einrichtungen angeordnet sind, um aufzunehmende Feststoffe der Mündung zuzutreibenO Dabei wird einbezogen, an sich bekannte Wasser-Düsen oder auch mechanische Zerkleinerungseinrichtungen zur vorbereitenden Aufbereitung der Fest stoffe auf eine für die Förderung geeignete Größe, einzusetzen.On the water level 1 there is a floating body 2, of which down the conveyor channel 3, for example in the form of a lined steel pipe, until it is lowered just above the sea floor 4. Usual anchoring means, both to the floating body 2 and, under certain circumstances, to the sea floor, are not shown in more detail. This also includes the fact that in the area of the lower mouth 5 known devices are arranged to drive solids to be taken up to the mouth included, per se known water nozzles or mechanical crushing devices for the preparatory processing of the solids to a suitable one for the promotion Size to use.
Der Förderkanal 3 endet innerhalb des Schwimmkörpers 2 in einer Fangkammer 6, die an der oberen Mündung 7 des Förderkanalsangeordnet ist. Im Bereich des unteren Endes des Förderkanals sind einander gegenüberliegende Elektroden 8, 9, insbesondere eine Anode 8 und eine Kathode 9, vermittels Insolierblöcke lo, 11 eingeführt, deren Zuleitungen 12, 13 zu einem Kabel 14 verbunden sind, das an dem Förderkanal 3 hochgeführt ist und zu einem Generator 15 oder einer anderen elektrischen Energiequelle auf dem Schwimmkörper 2 geführt ist. Der Förderkanal 3 ist wenigstens im Beeich der Fig. 2 gezeigten Elektrodenkammer 17 mit einer isolierenden Auskleidung 16 versehen.The conveying channel 3 ends inside the floating body 2 in a catching chamber 6, which is arranged at the upper mouth 7 of the conveyor channel. In the area of the lower At the end of the conveyor channel are mutually opposing electrodes 8, 9, in particular one Anode 8 and a cathode 9, by means of insulating blocks lo, 11 introduced, the leads 12, 13 are connected to a cable 14 which is connected to the conveyor channel 3 is led up and to a generator 15 or another electrical Energy source is guided on the floating body 2. The conveyor channel 3 is at least Electrode chamber 17 shown in the area of FIG. 2 with an insulating lining 16 provided.
Zwischen den Elektroden ist der Förderkanal 3 durch eine Unterteilungswand 18 in zwei Kanal-Teilquerschnitte 19, 20 getrennt.The conveying channel 3 is between the electrodes by a partition wall 18 separated into two partial channel cross-sections 19, 20.
Die Unterteilungswand 18 setzt sich nach oben in die Fangkammer 6 fort und unterteilt diese auch in zwei Teilkammern 21, 220 Dabei wird bevorzugt, daß der Kanal-Teilquerschnitt 20 über der Kathode 9 größer ist als der andere Kanal-Teilquerschnitt, wobei sich ein Unterschied in der Querschnitt-Bemessung auch in Abhängigkeit von der Wassertiefe und einer beabsichtigten Leistung im Hinblick einerseits auf die spezifischen Gewichte und andererseits auf die Menge der jeweils an den Elektroden erzeugten Gase ergibt.The dividing wall 18 sits up in the catching chamber 6 and divides them into two sub-chambers 21, 220 It is preferred that the partial channel cross-section 20 above the cathode 9 is larger than the other partial channel cross-section, whereby a difference in the cross-section dimensioning also depends on the water depth and an intended performance with regard to the one hand specific weights and on the other hand on the amount of each on the electrodes generated gases results.
Zwischen den Elektroden 8, 9 besitzt die Unterteilungswand 18 ein Diaphragma 37, das eine Trennung auch im Bereich der Elektrodenkammer 17 in der Nähe des unteren Endes des Förderkanals 3 herstellt und für einen Ionenstrom durchlässig, aber gasundurchlässig ist.The dividing wall 18 has a wall between the electrodes 8, 9 Diaphragm 37, which has a separation in the area of the electrode chamber 17 in the Near the lower end of the conveying channel 3 and permeable to an ion current, but is impermeable to gas.
Die Teilkammern 21, 22 haben jeweils zwei Ausgänge 23, 24, 25, 26, von denen zwei, nämlich 23, 25 im oberen Bereich als Gasausgang und die beiden anderen, 24, 26, im unteren Bereich zum Austragen des Wasserfeststoffschlamms vorgesehen sind und zu Abscheidern 27, 28 auf dem Schwimmkörper 2 in Höhe des Wasserspiegels führen.The sub-chambers 21, 22 each have two exits 23, 24, 25, 26, of which two, namely 23, 25 in the upper area as a gas outlet and the other two, 24, 26, provided in the lower area for discharging the water solids sludge are and to separators 27, 28 on the floating body 2 at the level of the water level to lead.
In allen Ausgängen 23 bis 26 sind einstellbare Regelventile 29, 30, 31, 32 angeordnet, um einen geregelten Austritt zu erreichen.Adjustable control valves 29, 30, 31, 32 arranged to achieve a regulated exit.
In der beschriebenen Ausführung tritt durch den geregelten Ausgang 23 O2 aus, das beispielsweise zu einem Behälter 33 geführt wird und aus dem geregelten Ausgang 25 H2, welches in den Aufnahmebehälter 34 geführt wird.In the described embodiment occurs through the regulated output 23 O2, which is fed, for example, to a container 33 and from the regulated Output 25 H2, which is fed into the receptacle 34.
Der Behälter 33 oder der Ausgang 23 für °2 sind insbesondere mit einer angeschlossenen Erzaufbereitungsanlage verbindbar, die auch auf dem Schwimmkörper 2 angeordnet sein kann.The container 33 or the outlet 23 for ° 2 are in particular with a connected ore processing plant can be connected, which is also on the float 2 can be arranged.
Durch die beschriebene Ausführung werden Vorrichtungen geschaffen, die alsBinheit den Förderkanal 3 mit den Elektroden 8, 9 und das Zuführungskabel 14 und weiterhin bezüglich des Förderkanals die Ausführung mit der Unterteilungswand 18 einbeziehen.The described embodiment creates devices as a unit, the conveyor channel 3 with the electrodes 8, 9 and the supply cable 14 and furthermore, with regard to the conveyor channel, the design with the dividing wall Include 18.
Dabei können verschieden große Teilquerschnitte vorgesehen sein0 Die gegenständliche Ausführung beinhaltet auch das Diaphragma 37.Different sized partial cross-sections can be provided The present embodiment also includes the diaphragm 37.
Ferner ergeben sich die gegenständlichen Baugruppen im Zusammenhang mit dem Schwimmkörper 2 und den auf und an ihm angeordneten Teilen 3, 6 in der Ausgestaltung mit 23 - 32 und dem Energieblock 36. Dabei wird zugleich eine gegenständliche Baugruppe insgesamt geschaffen.Furthermore, the assemblies in question arise in connection with the floating body 2 and the parts 3, 6 arranged on and on it in the embodiment with 23 - 32 and the energy block 36. At the same time, it is an objective assembly created overall.
Claims (9)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| EP2980352A4 (en) * | 2013-03-28 | 2016-11-16 | Submarine Resources Dev Co Ltd | Seabed resource lifting device |
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1981
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| EP2980352A4 (en) * | 2013-03-28 | 2016-11-16 | Submarine Resources Dev Co Ltd | Seabed resource lifting device |
| AU2014245928B2 (en) * | 2013-03-28 | 2017-11-23 | Submarine Resources Development Co., Ltd. | Seabed resource lifting device |
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