KR20140030166A

KR20140030166A - 수역 바닥면의 고체물질 추출장치와 그 방법

Info

Publication number: KR20140030166A
Application number: KR1020137028037A
Authority: KR
Inventors: 필리프 프랑수아 에스피나스; 토마 파렌티유
Original assignee: 테크니프 프랑스
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2014-03-11
Also published as: CA2833650A1; AU2012247461B2; FR2974585A1; BR112013027782B1; JP2014512469A; NZ617710A; BR112013027782A2; FR2974585B1; CA2833650C; BR112013027782B8; WO2012146730A1; US20140041262A1; EP2702210A1; AU2012247461A1; US9062434B2; RU2013147618A

Abstract

본 발명은 수역(14)의 바닥면(12)에서 고체물질을 수집하기 위한 수집조립체(22), 고체물질을 인상하기 위한 라이저(48)와, 라이저(48)에서 수집조립체(22)에 의하여 수집된 고체물질을 수상설비인 부유장치(26)측으로 인상하기 위한 펌프(90)를 포함하는 수역 바닥면의 고체물질 추출장치에 관한 것이다. 또한 이 장치는 고함량 고체물질의 스트림과 저함량 고체물질의 스트림을 형성하기 분리기(42)를 포함하고, 상기 분리기(42)는 고함량 고체물질의 스트림을 배출하기 위한 하측 유출구(76)를 포함한다. 본 발명의 장치는 수집조립체(22)를 분리기(42)에 연결하는 상류측 호스(40)와, 고함량 고체물질의 스트림의 유출구(76)를 라이저(48)연결하는 중간파이프(44)를 포함하고, 펌프의 유출구(100)가 중간파이프(44)에 연결된다.

Description

수역 바닥면의 고체물질 추출장치와 그 방법 {DEVICE FOR EXTRACTING SOLID MATERIAL ON THE BED OF A BODY OF WATER, AND ASSOCIATED METHOD}

본 발명은 수역(水域; a body of water)의 바닥면에 있는 고체물질을 추출하기 위한 수역 바닥면의 고체물질 추출장치에 관한 것으로, 본 발명의 장치는 다음의 구성요소를 포함하는 형태이다.

- 수역 바닥면의 고체물질을 수집하기 위한 수집조립체.

- 고체물질을 수상설비시설측으로 상향하여 인상하기 위한 라이저(riser).

- 액체를 펌핑할 수 있고, 수집조립체에 의하여 수집된 고체물질을 라이저를 통하여 수상설비시설측으로 인상할 수 있게 되어 있으며, 흡입 유입구와 배출 유출구를 갖는 펌프.

예를 들어 이러한 장치는 해저광물채취 또는 석유생산설비의 설치시에 이루어지는 해저면 정지작업 및 토공사 작업의 용도로 사용된다.

수역의 바닥면으로부터 수집된 고체물질은 예를 들어 암석 및/또는 퇴적물로 이루어져 있다.

상기 언급된 형태의 장치는 특허문헌 FR-A-2 467 283으로부터 알려져 있다. 이 장치는 선박에 의하여 옮겨지는 수상설비시설과 해저면에 배치되는 해저면 조립체를 포함한다. 해저면 조립체는 물질의 수집을 위한 조립체로서 굴착기로 구성되는 조립체를 포함한다.

이러한 장치에서, 수역 바닥면으로부터 수집된 고체물질은 공압승강시스템에 의하여 수상설비시설측으로 이송된다. 이를 위하여, 공기를 라이저의 라이저 컬럼(riser column)에 주입하기 위하여 라이저에 에어 파이프라인이 연결된다.

공압시스템은 고체물질이 섞여 있는 액체흐름을 상측으로 밀어 올리기 위하여 구동되는 펌프를 이용하는 펌핑시스템으로 대체될 수 있다.

또한, 해수를 펌핑하기 위한 불연속승강시스템이 언급되어 있으나 상세히 기술되어 있지는 않다.

제1시스템은 라이저의 중간부분에 가스를 주입하는 것을 요구한다. 이러한 시스템은 항시 용이하게 시행될 수 있는 것은 아니다. 특히 수상에서는 고체물질을 회수하기 위하여 고체물질이 섞여 있는 액체흐름으로 주입된 가스를 분리하는 것이 필요하다.

제2의 해결방법은 고체물질이 섞여 있는 수집물의 흐름을 펌프로 펌핑하는 것을 요구한다.

이러한 해결방법은 완전히 만족스러운 것으로 입증되지 않았다. 실제로, 펌프를 통하여 고체물질을 통과시키는 것은 이러한 고체물질과 접촉하게 되는 펌프구성요소의 조기마모와 파열의 원인이 된다.

따라서, 펌프나 그 부품을 자주 교환해 주어야 하는데, 이는 수중 깊은 곳에서 수행되어야 하는 복잡한 작업을 요구하고 생산공정을 중단하여야 하는 경우도 있다.

본 발명의 목적은 수역 바닥면으로부터 고체물질을 수집하여 회수할 수 있는 장치로서, 매우 신뢰가능하며 동시에 연속생산이 이루어질 수 있도록 하는 수역 바닥면의 고체물질 추출장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 이송되는 물질의 유동성을 개선하여 이러한 물질을 이송하는 파이프의 내부마모가 최소가 되도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 고체물질을 펌핑하기 위한 접근이 용이한 펌핑 스테이션을 제공하는데 있다.

이를 위하여, 본 발명의 목적은 상기 언급된 형태의 장치에 관한 것으로, 이러한 본 발명의 장치는 다음의 구성요소를 포함함을 특징으로 한다.

- 고체물질의 함량이 많은 고함량 고체물질의 스트림(stream)과 고체물질의 함량이 적은 저함량 고체물질의 스트림을 형성하기 위하여 수집조립체로부터 공급되는 수집스트림을 처리하기 위하여 사용되고 수집스트림을 주입하기 위한 주입구와 고함량 고체물질의 스트림을 배출하기 위한 적어도 하나의 하측 유출구를 포함하는 분리기.

- 수집조립체를 분리기에 연결하는 상류측 가요성 호스.

- 고함량 고체물질의 스트림을 배출하기 위한 배출유출구와 라이저의 하측부를 연결하는 중간파이프를 포함하고, 펌프의 배출유출구가 라이저의 하측부 또는 중간파이프에 연결된다.

본 발명에 따른 장치는 각각 어떤 기술적으로 가능한 조합을 고려하여 다음의 하나 이상의 특징적인 구성을 포함할 수 있다.

- 분리기는 수역 바닥면에 배치되거나 라이저에 의하여 재가된 지지체를 포함한다.

- 분리기는 수집스트림을 분리하기 위한 상류측 분리탱크와 고함량 고체물질을 배출하기 위한 적어도 하나의 하류측 배출탱크를 포함하고, 또한 분리기는 상류측 수납탱크와 하류측 배출탱크 사이에 배치된 분배기를 포함하며, 분배기는 고함량 고체물질의 스트림이 상류측 분리탱크로부터 하류측 배출탱크로 선택적으로 통과할 수 있도록 한다.

- 분리기는 적어도 두개의 하류측 배출탱크를 포함하고, 분배기는 상류측 분리탱크로부터 고함량 고체물질의 스트림이 제1 하류측 배출탱크측으로 통과할 수 있도록 하고 제2 하류측 배출탱크를 격리하기 위한 제1구성과, 분리탱크로부터 고함량 고체물질의 스트림이 제2 하류측 배출탱크측으로 통과할 수 있도록 하고 제1 하류측 배출탱크를 격리하기 위한 제2구성 사이로 제어가능하게 되어 있다.

- 분배기는 로터리 드럼을 포함한다.

- 수집조립체는 수역 바닥면에 있는 고체물질을 수집하여 옮길 수 있도록 수역 바닥면에 접할 수 있게 된 굴착기를 포함한다.

- 수집조립체는 수역 바닥면에 배치된 물질을 수집하기 위한 고정지지체와 고정지지체와는 별도로 수상으로부터 배치가능한 수집수단을 포함한다.

- 수역상에 부유하는 수상설비시설를 포함하고, 라이저가 수상설비시설측으로 개방되어 있다.

- 펌프의 흡입구는 수역에 연결될 수 있게 되어 있고, 장치는 수역의 물과 흡입구 사이에 배치된 여과조립체를 포함한다.

본 발명은 또한 수역 바닥면의 고체물질 추출방법을 제공하는 바, 이 방법이 다음의 단계를 포함함을 특징으로 한다.

- 상기 정의된 장치를 제공하는 단계.

- 수집조립체에 의하여 수역 바닥면의 고체물질을 수집하는 단계.

- 고함량 고체물질의 스트림을 생성하기 위하여 분리기에서 수집조립체에 의하여 공급된 수집스트림을 분리하는 단계.

- 하측 배출구를 통하여 고함량 고체물질의 스트림을 배출하는 단계.

- 라이저를 통하여 수상설비시설을 향하여 고함량 고체물질의 스트림을 이동시키기 위하여 펌프를 작동시켜 라이저의 하측부 또는 중간파이프에 액체를 주입하는 단계.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 추출장치의 주요 구성요소를 보인 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 제2 장치를 보인 도 1과 유사한 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 제3 장치를 보인 도 1과 유사한 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 제4 장치를 보인 도 1과 유사한 측면도.
도 5는 도 4에서 보인 장치의 수집조립체와 분리기를 확대하여 보인 확대도.
도 6은 도 5에서 보인 분리기의 하류측 탱크를 보인 설명도.
도 7은 본 발명에 따른 제5 장치를 보인 도 5과 유사한 확대도.

본 발명의 설명에서 "상류측" 또는 "하류측"이라는 용어는 파이프 내에서 유체의 정상적인 흐름방향에 대한 용어로 이해되어야 한다.

깅해수(14)의 바닥면(12)에 있는 고체물질을 추출하기 위한 제1의 추출장치(10)가 도 1에 도시되어 있다.

수역(14)은 예를 들어 대양, 바다, 호수, 강 등을 말한다. 수역(14)의 깊이, 즉, 바닥면(12)과 장치(10)를 향하는 수면(16) 사이의 깊이는 예를 들어 50 미터 ~ 5000 미터이다.

수역(14)의 물은 바닥면(12)상에 놓인다. 따라서 바닥면(12)에는 암석 및/또는 퇴적물을 포함하는 고체물질로 구성된다고 할 수 있다.

추출장치(10)는 바닥면(12)에 퇴적된 광물의 채굴을 위한 작업설비의 설치나 수역(14)의 수면(16)에서 이루어지는 연속된 작업을 위한 바닥면(12)의 정지작업과 굴착작업을 수행하는데 사용될 수 있게 구성된다. 또는 추출장치(10)는 탄화수고개발설비의 설치 및 설립을 위하여 사용된다.

도 1에서 보인 바와 같이, 추출장치(10)는 수상조립체(20), 수역(14)의 바닥면(12)에서 물질을 수집하기 위한 수집조립체(22)와, 수집조립체(22)와 수상조립체(20) 사이에 물질을 이송하기 위한 이송조립체(24)를 포함한다.

이러한 예에서, 수상조립체(20)는 선박, 바지선 또는 플래트폼과 같은 부유장치(26)로 구성된다. 이러한 부유장치(26)는 그 일부가 수역(14)의 물에 잠긴다. 부유장치(26)는 수역(14)상에서 부유하는 것이 좋다.

예를 들어, 부유장치(26)는 이송조립체(24)에 의하여 회수된 고체물질을 양하(楊荷)하기 위한 양하수단(28)을 구비하고 있다. 이는 수상분리기(도시하지 않았음)를 포함할 수 있다.

이러한 예에서, 수집조립체(22)는 수역(14)의 바닥면에서 이동할 수 있게 배치되는 굴착기(30)를 포함한다. 이러한 굴착기(30)는 수역(14)의 바닥면(12)에서 자동으로 이동할 수 있도록 하는 자동추진수단(도시하지 않았음)을 포함한다. 이는 바닥면(12)의 일부를 구성하고 있는 물질을 채굴, 스크랩핑(scraping) 및/또는 드릴링(drilling)하고 이를 이송조립체(24)측으로 운반하기 위한 수집운반수단(32)을 포함한다. 굴착기의 예는 프랑스특허출원 FR-A-2 467 283에 기술되어 있다.

이송조립체(24)는 수집조립체(22)에 연결된 상류측 가요성 호스(40), 해저분리기(42)와, 중간해저파이프(44)를 포함한다.

또한 이송조립체(24)는 펌핑조립체(46)와 수상설비인 부유장치(26)에 연결된 라이저(riser)(48)를 포함한다.

가요성 호스(40)는 때때로 용어 "점퍼(jumper)"라고 불리기도 한다. 이는 수집운반수단(32)에 연결되는 상류측 단부(50)와 분리기(42)에 연결되는 하류측 단부(52)를 갖는 가요성 파이프로 구성된다.

가요성 호스(40)는 길이가 100 미터 이상, 특히 100~200 미터 사이이다. 이는 수역(14)의 바닥면(12)에서 분리기(42)의 주위로 굴착기(30)가 이동할 수 있도록 한다. 이러한 가요성 호스(40)는 1 미터 이하의 소성변형전 최소곡률반경(약자로 "MBR" 이라 함)을 갖는 것이 유리하다.

분리기(42)는 예를 들어 본원 출원인의 국제특허출원 WO 2009/125106에 기술된 형태의 것이다. 분리기(42)는 지지체(54), 상류측 가요성 호스(40)를 통하여 수집조립체(22)로부터 공급된 수집스트림의 분리를 위한 상류측 상부분리탱크(56)와, 상류측 상부분리탱크(56)에서 생성된 고함량 고체물질을 갖는 스트림을 배출하기 위한 하류측 배출탱크(58A, 58B)를 포함한다.

또한 분리기(42)는 하류측 배출탱크(58A, 58B)에서 고함량 고체물질을 갖는 유체흐름을 선택적인 분배를 제어하기 위하여 상류측 상부분리탱크(56)와 하류측 배출탱크(58A, 58B) 사이에 배치된 분배기(60)를 포함한다.

도 1 및 도 2의 조립체에서, 지지체(54)와 분리기(42)는 라이저(48)에 실려 있다. 도 3의 변형형태에서, 지지체(54)는 바닥면(12)상에 배치된다.

지지체(54)는 수집조립체(22)에 대하여 고정되어 있다. 따라서, 수집조립체(22)는 분리기(42)에 대하여 자동적이고 독립적으로 이동할 수 있다.

수집조립체(22)의 이동중에, 분리기(42)는 수역(14)의 바닥면(12)에 대하여 고정된 상태에 놓인다.

상류측 상부분리탱크(56)는 수집조립체(22)로부터 공급되는 수집스트림의 분리를 위한 호퍼(hopper)를 구성한다. 이는 내부분리공간(62)을 갖는다. 내부분리공간(62)은 수집스트림의 주입을 위하여 상부 개방부(64)를 통하여, 유리하게는 저함량 고체물질을 갖는 액상 스트림을 배출하기 위한 상부배출구(66)를 통하여 상류측으로 개방되어 있다.

아울러 내부분리공간(62)은 고함량의 고체물질을 갖는 스트림을 분배기(60)측으로 배출하기 위한 배출구(68)을 통하여 하측으로 개방되어 있다.

저함량 고체물질을 갖는 스트림을 배출하기 위한 상부배출구(66)는 고함량의 고체물질을 갖는 스트림을 배출하기 위한 하부배출구(68)의 상부측에 배치되어 있다. 여기에는 예를 들어 밀폐밸브(70)가 구비되어 있다. 밸브(70)가 개방되었을 때, 배출구(66)가 수역의 수중으로 개방된다. 또는 배출구(66)는 수상설비에서 미세입자를 처리하도록 미세입자를 회수하기 위하여 펌프(100)의 유입구에 파이프로 연결될 수 있다.

주입구(64)에는 가요성 호스(40)의 하류측 단부(52)가 삽입되어 있다.

배출구(68)는 주입구(64)의 하측에 배치되어 있다. 이는 탱크(56)의 저면을 향하여 수직으로 개방되어 있다.

이와 같이, 분리된 형태로 액체와 고체물질을 함유하는 수집스트림은 하부배출구(68)를 통하여 배출되어야 할 고함량 고체물질의 스트림과 상부배출구(66)를 통하여 배출되어야 할 저함량 고체물질의 스트림을 형성하도록 내부공간(62)에서 분리되기에 적합하다.

하류측 탱크(58A, 58B)에는 각각 고함량 고체물질의 스트림이 공급되기 위한 수납공간(72)이 형성되어 있다. 각 하류측 탱크(58A 및 58B)를 위한 분배기는 탱크의 상류측과 하류측에 각각 하나씩 배치된 두개의 격리밸브(73A, 77A; 73B, 77B)를 포함한다. 공간(72)은 상류측이 상류측 유입구(74)에 의하여 분배기(60)에 연결되고 하류측이 하류측 유출구(76)에 의하여 중간파이프(44)에 연결된다.

상류측 유입구(74)는 분배기(60)를 향하여 상측으로 개방되어 있다. 이후 상세히 설명되는 바와 같이, 이는 분배기(60)를 통하여 내부공간(62)에 선택적으로 연결될 수 있다.

각 하류측 유출구(76)는 하류측 탱크(58A, 58B)의 저면을 향하여 개방되어 있다. 이는 하류측 밸브(77A, 77B)에 의하여 중간파이프(44)에 연결된다.

분배기(60)는 고체물질이 탱크(58A, 58B)중에서 타측 탱크로 이송되는 것을 방지함으로서 고함량 고체물질의 스트림이 탱크(58A, 58B)중에서 일측 탱크를 향하는 선택적인 배출을 제어할 수 있다. 하류측 탱크(58A, 58B)의 상류측 밸브(73A, 73B)와 하류측 밸브(77A, 77B)는 하류측 탱크(58A, 58B)를 선택적으로 격리시키는데 사용된다.

이와 같이, 분배기(60)는 제1분배구성과 제2분배구성 사이에서 작동될 수 있다. 제1구성에서, 상류측 탱크(56)의 내부공간(62)은 제1탱크(58A)의 내부공간(72)에 연결된다. 상류측 탱크(56)의 내부공간(62)과 제2탱크(58B)의 내부공간(72)은 고함량 고체물질의 스트림이 통과하는 것을 방지하는 벽에 의하여 격리되어 있다.

분배기(60)는 예를 들어 본원 출원인의 국제특허출원 WO 2009/125106에 기술된 바와 같은 드럼조립체로 구성된다. 이에 대하여서는 상세히 설명하지 않을 것이다.

해저중간파이프(44)는 분리기(42)의 각 유출구(76)를 라이저(48)에 연결한다. 이는 예를 들어 견고한 튜브(80)로 구성된다.

해저중간파이프(44)는 하류측 탱크(58A, 58B)의 유출구를 실질적으로 라이저(48)의 하측에 위치하는 라이저(48)의 한 지점에 연결하는 것이 좋다.

이와 같이 함으로서 하류측 탱크(58A, 58B)는 파이프(44)가 라이저(48)에 연결되는 지점 보다 실질적으로 깊지 않은 수심에 배치된다. 따라서, 고함량 고체물질의 스트림은 라이저의 입구에 이르기 전까지 중력으로 해저중간파이프(44)를 통하여 유동한다.

본 발명에 따라서, 펌핑조립체(46)는 수중펌프(90)와 중간파이프(44)에 연결하기 위한 상류측 파이프(92)를 포함한다. 이는 또한 연결파이프(94)와 필터(96)를 포함하는 것이 유리하다.

펌프(90)는 예를 들어 다이아프램 펌프의 형태이다.

펌프(90)의 주입유량은 예를 들어 5000 리터/분 이상, 특히 5000 리터/분과 20000 리터/분 사이이다.

펌프(90)는 수역(14)의 물을 압력하에 중간파이프(44)로 주입하기 위하여 이러한 물을 흡입구로부터 공급유출구(100)측으로 이송하도록 수역의 물을 흡인할 수 있다. 펌프(90)에 의하여 펌핑된 유체에는 고체물질이 거의 없다. 이러한 유체는 입자크기가 5 mm 이하인 고체물질만을 함유한다.

상류측 파이프(92)는 펌프(90)의 공급유출구(100)를 라이저(48)의 하측부(109)에 연결한다. 이는 예를 들어 하류측 유출구(76)와 하류측 단부(82)로부터 거리를 둔 파이프(44)의 연결점의 상류측에서 이러한 하측부(109)에 횡방향으로 개방되어 있다.

파이프(92)는 라이저(48)의 종방향 축선에 대하여 횡방향으로 개방되는 것이 유리하다.

상류측 파이프(92)는 예를 들어 직경이 라이저 파이프(112)의 직경과 같거나 큰 직경을 갖는 견고한 튜브부분으로 구성된다.

라이저(48)는 하측부(109), 베이스 스테이션(110)과 이러한 베이스 스테이션(110)을 수상의 부유장치(26)에 연결하는 라이저 파이프(112)를 포함한다.

중간파이프(44)와 펌핑조립체(46)는 베이스 스테이션(110)의 하측인 베이스 스테이션(110)의 상류측에서 하측부(109)에 횡방향으로 연결된다.

베이스 스테이션(110)은 하측부(109)의 하류측 단부(82)를 라이저 파이프(112)에 연결하는 연결구를 포함한다. 일반적으로, 이러한 베이스 스테이션(110)에는 수집조립체(22)에 전원을 공급하거나 이를 제어하기 위한 수단 또는 일시적으로 고체물질을 저장하기 위한 수단과 조립체(42)와 같은 여러 장치 등이 배치될 수 있다.

베이스 스테이션(110)은 수역(14)의 바닥면(12) 상에, 예를 들어 수역의 바닥면(12)으로부터 수 미터 상측에 배치된다. 이러한 베이스 스테이션(110)은 수역의 바닥면에 고정되는 것이 좋다. 이는 수역(14)의 바닥면(12)을 향하여 하강되고 라이저(112)를 고정하는 기능을 갖는다.

중간파이프(44)에 연결되었을 때, 베이스 스테이션(110)은 라이저 파이프(112)에 배치되는 것이 좋다.

라이저 파이프(112)는 하측단부(116)와 상측단부(118)를 가지고 수역(14)의 수중에서 수직으로 연장되어 있다.

하측단부(116)는 베이스 스테이션(110)을 지지한다. 이는 중간파이프(44)에 연결된다. 상측단부(118)는 수상의 부유장치(26)에 배치된다. 이는 수상의 부유장치(26)의 양하수단(28)에 연결된다.

라이저 파이프(112)는 그 하측단부(116)와 상측단부(118) 사이에 고함량 고체물질의 스트림을 이송하기 위한 내부통로(120)를 가진다. 이러한 라이저 파이프(112)의 길이는 수상조립체(20)와 베이스 스테이션(110) 사이의 상대적인 운동을 허용할 수 있도록 수역(14)의 깊이 보다 실질적으로 더 길다.

도 1 및 도 2에서 보인 실시형태에서, 분리기(42)는 베이스 스테이션(110)에 의하여 실리고 펌프(90)는 라이저(48)가 수상조립체(20)에 의하여 지지되어 있지 않은 경우 바닥면에 연결되지 않는다.

도 3에서 보인 변형실시형태에 의하여, 분리기(42)는 바닥면(12)에 배치된 지지체(54)에 의하여 지지된다.

한 실시형태에서, 라이저 파이프(112)는 견고한 파이프로 제작된다. 이와 같은 경우, 견고한 파이프는 견고한 관상체 부분들을 용접하여 고정한 조립체로 구성된다.

변형실시형태에서는 라이저 파이프(112)가 길이 전체에서 유연성을 갖는 가요성 파이프로 구성된다. 이러한 가요성 파이프는 파이프부설선에 실리는 드럼 또는 바스킷에 감기거나 풀릴 수 있다.

추출장치(10)가 설치되었을 때, 수집조립체(22)로부터 이송조립체(24)를 통하여 수상의 부유장치(26)에 이르기까지 연속적인 유체통로가 연장된다.

특히, 연속적인 유체통로는 수집수단(32)으로부터 상류측 가요성 호스(40)를 통하여, 분리기(42), 중간파이프(44), 하측부(109), 베이스 스테이션(110) 및 라이저 파이프(112)까지 연장된다.

본 발명에 따른 추출장치(10)의 작동을 상세히 설명키로 한다.

초기에, 추출장치(10)가 설치장소에 배치된다. 수집조립체(22)가 분리기(42)와 함께 수역(14)의 바닥면(12) 측으로 하강된다. 분리기(42)가 지지체(54)에 의하여 수역(14)의 바닥면(12)상에 배치되고 가요성 호스(40)로 수집조립체(22)에 연결된다.

중간파이프(44)가 분리기(42)의 하측에 착설된다.

변형실시형태에서, 이러한 분리기(42)는 조립과정에서 컬럼형의 라이저(48)에 의하여 하강될 수도 있다.

라이저 파이프(112)가 수역의 수중에 배치되고 베이스 스테이션(110)이 하측부(109)와 하측단부(116) 사이에 지지된다. 이러한 라이저 파이프(112)는 베이스 스테에션(110)이 수역(14)의 바닥면(12)에 근접하여 배치될 때까지 수역(14)의 수중에서 수직으로 연장되게 배치된다.

그리고 펌핑조립체(46)가 하측부(109)에 연결된다.

또한 중간파이프(44)가 펌핑조립체(46)의 하측에서 하측부(109)에 착설된다.

고체물질이 수역(14)의 바닥면(12)으로부터 수집되었을 때, 수집조립체(22)가 작동된다. 그리고 수역(14)의 바닥면(12)으로부터 암석 및/또는 퇴적물을 수집하기 위하여 수집수단(32)의 작동이 시작된다. 이와 같이 함으로서 바닥면(12)의 정지작업 및 굴착작업 또는 고체물질의 회수작업이 수행될 수 있다.

그리고, 수집된 물질은 상류측 가요성 호스(40)를 통하여 분리기(42) 측으로 이송된다. 이를 위하여, 분산형태의 액체와 고체물질을 함유하고 있는 수집스트림이 상류측 가요성 호스(40)를 통하여 운반된다. 이러한 물질은 주입구(64)를 통하여 상류측 탱크(56)의 내부공간(62)측으로 유입된다.

내부공간(62)내에서, 수집스트림은 침전작용을 통하여 탱크(56)의 저면에 수집되는 고함량 고체물질의 하측스트림과 탱크(56)의 상측부에서 형성되는 저함량 고체물질의 상측스트림으로 분리된다.

저함량 고체물질의 스트림은 5 mm 이하의 입자크기를 갖는 입자를 함유한다. 분배기(60)는 제1구성상태에 놓인다. 고함량 고체물질의 스트림내에 존재하는 고체물질은 제1탱크(58A)측으로 보내진다. 고체물질이 제2탱크(58B)측으로 향하는 것은 분배기(60)에 의하여 방지된다.

제1탠크(58A)의 유출구(76)측에 배치된 하류측 밸브(77A)는 상류측 밸브(73A)가 개방되어 있는 동안에 폐쇄된다. 고체물질은 제1탱크(58A)의 내부공간(72)에 쌓인다.

이러한 제1구성상태에서, 내부공간(62), 파이프(40)의 내부 및 제1탱크(58A)의 내부공간(72)은 등가압력으로 유지된다. 이러한 압력은 주위의 정수압(예를 들어 200 bar)과 같다. 제1탱크(58A)의 내부공간(72)이 고체물질로 채워졌을 때, 제1탱크(58A)의 상류측 밸브(73A)는 폐쇄되고, 제2탱크(58B)의 상류측 밸브(73B)는 개방되며, 분배기(60)는 제2구성상태로 전환된다.

이러한 구성상태에서, 상류측 탱크(56)에 연속적으로 수집된 고체물질의 스트림은 제2배출탱크(58B)로 배출된다. 제1탱크(58A)로 고체물질이 보내지는 것은 제1 하류측 탱크(58A)의 상류측 밸브(73A)에 의하여 방지된다.

동시에, 제1탱크(58A)로부터 유체를 배출하기 위하여 하류측 유출구(76)에 배치된 밸브(77A)가 개방된다. 그리고 제1탱크(58A)의 내부공간(72)의 압력이 파이프(44)(92)내의 압력과 동일하게 된다. 그리고 제1탱크(58A)의 내부공간(72)에 있는 고체물질은 중간파이프(44)를 통하여 중력에 의해 자유롭게 유동한다.

그리고 분배기(60)의 선행 전환단계가 고체물질의 전체 추출과정을 통하여 반복된다.

동시에,펌프(90)는 연속모드로 작동된다. 따라서, 수역(14)의 수중으로부터 흡인되는 물의 흐름이 연결파이프(94), 흡입구(98), 공급유출구(100)와 하류측 파이프(92) 측으로 펌핑되어 유동하게 된다. 이와 같이 함으로서, 라이저(48)를 따라 상측으로 이동할 수 있도록 가압된 물이 하측부에 횡방향으로 주입된다.

가압된 물의 이러한 주입은 탱크(58A, 58B)로부터 고함량 고체물질의 스트림이 중간파이프(44), 하측부(109), 베이스 스테이션(110)과, 라이저 파이프(112)의 내부통로(120)를 통하여 연속적으로 구동될 수 있도록 한다.

그리고 고체물질을 함유한 유체는 양하수단(28)에 수집될 수 있도록 수상의 부유장치(26) 측으로 상향 이동한다.

고체물질을 바닥면으로부터 수상의 시설물 측으로 구동시키는데 필요한 에너지는 주로 분리기(42)의 유출구와 수상의 양하수단(28) 사이에서 라이저(48)의 상류측에서 중간파이프(44) 측으로 가압된 물을 주입하여 제공된다.

이러한 주입은 라이저(48)의 하측부에서 분리기(42)로부터 들어오는 고체물질의 농축된 스트림에서 수행되므로 효과적이다.

아울러, 펌프(90)는 고체물질을 펌핑하지 않는다. 따라서 펌프의 마모나 파손이 현저히 감소되고 고체물질 추출의 신뢰도가 개선되고 고장으로 인한 빈번한 작업중단을 방지할 수 있다.

더욱이, 펌프(90)의 신뢰도는 펌프(90)의 상류측에 필터(96)를 착설함으로서 더욱 향상된다.

수역(14)의 바닥면(12)에 배치된 분리기(42)는 교대로 외부(충전)와 라이저(48)에 연결되도록 배치된 탱크(58A, 58B)를 격리하는 이점을 제공한다.

본 발명에 따른 제2장치(130)가 도 2에 도시되어 있다. 제1장치와는 다르게, 수집조립체(22)는 수역(14)의 수면(16)으로부터 작동되는 수집장비(132)와 이러한 수집장비(132)에 의하여 옮겨진 물질을 수집하기 위하여 수역(14)의 바닥면(12)상에 배치되는 수납수단(134)을 포함한다.

수집장비(132)는 수상선박(140)에 실린 크레인(138)에 의하여 제어되는 작동케이블(136)에 의하여 수상시설에 연결된다. 수집장비(132)는 예를 들어 수집그립퍼(collection gripper) 및/또는 이러한 그립퍼에 일체로 부착되어 있는 공압드릴, 또는 설치 및 이동을 위한 부가적인 케이블에 의하여 선박(140)으로부터 배치되는 공압드릴이다.

수납수단(134)은 그라인더/분쇄기와 수집된 물질을 공급하기 위한 펀넬(funnel)이 구비된 조절가능한 고정지지체(142)를 포함한다.

수집장비(132)는 고정지지체(142)에 대하여 수역(14)의 바닥면(12)에 접촉하는 물질의 수집을 위한 위치와, 고정지지체(142) 측으로 물질을 배출하기 위한 위치 사이로 이동할 수 있다.

가요성 호스(40)는 고정지지체(142)에 쌓인 물질을 수집하기 위하여 고정지지체(142)에 연결되어 있다.

본 발명에 따른 제2장치(130)의 작동은 수집장비(132)가 수상시설로부터 케이블(136)에 의하여 그 수집위치와 배출위치 사이로 조종되는 것에서 본 발명에 따른 제1장치(10)의 작동과는 상이하다. 그리고 수집장치(132)에 의하여 수집된 물질은 상류측 가요성 호스(40)를 통하여 분리기(42) 측으로 이송되기 전에 고정지지체(142) 측으로 배출된다.

더욱이, 제2장치(130)의 작동은 제1장치(10)의 작동과 유사하다.

비록 본 발명이 광물을 추출하기 위한 것으로 설명되었으나, 본 발명은 슬러지 등을 추출하기 위하여 육상에 설치되는 경우 또는 펌프의 마모와 파괴와 같은 동일한 문제점이 있는 경우에 사용될 수 있다.

도 2에서 보인 장치(130)의 변형실시형태(도시하지 않았음)에서, 수집조립체(22)는 수역(14)의 바닥면(12)에서 이동할 수 있게 된 굴착기(30), 수역(14)의 수면(16)으로부터 작동될 수 있는 수집장치(132)와, 수집장비(132)에 의하여 수집된 물질을 공급받기 위하여 수역의 바닥면에 배치된 수납수단(134)을 포함한다.

이를 위하여, 각 굴착기(30)는 도 1의 가요성 호스(40)와 유사한 가요성 호스에 의하여 수납수단(134)에 연결된다.

변형실시형태에 의하여, 장치는 다수의 굴착기(30)를 포함하고, 각 굴착기는 도 1의 가요성 호스(40)와 유사한 가요성 호스를 통하여 분리기(42) 또는 수납수단(134)에 연결된다.

본 발명에 따른 제4장치(230)가 도 4 내지 도 6에서 설명된다.

제4장치(230)는 펌프(90)가 수상의 부유장치(26)에 실려 있는 것에서 제1장치(10)와 제2장치(30)과 상이하다. 펌프(90)는 그 하류측이 수역(14)의 수중을 통하여 연장된 파이프(92)에 의하여 라이저(48)의 하측단부에 연결된다.

이러한 파이프는 가압된 물을 주입하기 위한 파이프이다.

유리하게, 펌프(90)의 흡입구는 양하수단(28)으로부터 들어오는 물을 이용하기 위하여 예를 들어 수상 분리기로 구성되는 수상의 부유장치(26)에 고체물질을 양하하기 위한 양하수단(28)에 연결된다.

이 실시형태에서, 수집조립체(22)는 수역(14)의 바닥면(12)에서 이동될 수 있도록 착설된 적어도 하나의 굴착기(30)와, 수역(14)의 수면(16)으로부터 작동될 수 있는 수집장비(132)를 포함한다. 또한 수집조립체(22)는 굴착기(30)와 수집장비(132)에 의하여 수집된 물질을 공급받기 위한 수납수단(134)을 포함한다.

앞서 언급된 바와 같이, 굴착기(30)는 수역(14)의 바닥면(12)에서 자체적으로 이동할 수 있도록 하는 자체추진수단(도시하지 않았음)을 포함한다. 이는 수역의 바닥면(12)을 구성하는 물질을 채굴, 수집 및/또는 시추할 수 있고 물질을 이송조립체(24) 측으로 이송하는 것으로 물질의 수집과 운반을 위한 수집운반수단(32)을 포함한다. 굴착기의 한 예가 프랑스특허출원 FR-A-2 467 283에 기술되어 있다.

각 굴착기(30)는 가요성 호스(232)를 통하여 수납수단(134)에 연결된다.

도 4 및 도 5에서 설명되는 바와 같이, 수납수단(134)은 지지체, 그라인더/분쇄기(135), 수집장비(132)에 의하여 수집된 물질을 공급받기 위한 펀넬(도시하지 않았음)과 가요성 호스(232)를 연결하기 위한 연결플랜지(235)를 포함한다.

가요성 호스(232)는 도 1의 장치에서 보인 가요성 호스(40)와 유사하다. 이는 수납수단(134)에 연결되는 하류측 단부(52)를 갖는다. 이는 가요성 호스(232)로부터 이송되는 고체물질을 그라인더/분쇄기(135) 측으로 보내기 위하여 그라인더/분쇄시(135)의 상류측에 연결되거나, 또는 예를 들어 분리기에서 상류측 탱크(56)에 직접 연결되도록 그라인더/분쇄기의 하류측에 연결된다.

수집장비(132)는 수역(14)의 수면(16) 측으로부터 작동될 수 있다. 이는 수상설비인 수집조립체(22)에 실린 크레인(138)에 의하여 제어되는 작동케이블(136)에 의하여 수면측에 연결된다.

예를 들어 수집장비(132)는 수집그립퍼 및/또는 그립퍼에 일체로 부착된 공압드릴, 또는 배치 및 이동을 위하여 부가적인 케이블에 의하여 수상설비인 수집조립체(22)로부터 배치되는 공압드릴이다.

본 발명의 한 실시형태에 따라서, 이송조립체(24)는 그라인더/분쇄기(135)로부터 공급되는 수집스트림을 분리하기 위한 상류측 분리탱크(56)가 구비되고 이러한 분리탱크(56)에서 생성된 고함량 고체물질의 스트림을 배출하기 위한 하류측 탱크(58A, 58B, 58C)가 구비된 분리기(42)를 포함한다. 분리기(42)는 상류측 분리탱크(56)와 하류측 탱크(58A, 58B, 58C) 사이에 배치된 밸브(60)를 갖는 분배기를 포함한다.

상류측 탱크(56)는 그라인더/분쇄기(135)로부터 공급된 수집스트림의 분리를 위한 펀넬을 구성한다. 이는 분리를 위한 내부공간(62)을 갖는다. 내부공간(62)은 수집스트림의 주입을 위한 상부개방부(64)에 의하여 그리고 유리하게는 고체물질을 위한 액체스트림을 배출하기 위한 상부배출구(66)에 의하여 상류측으로 개방되어 있다.

아울러 내부공간(62)은 분배기(60)를 향하여 고함량 고체물질의 스트림을 배출하기 위한 배출구(68)에 의하여 저면을 향하여 하류측으로 개방되어 있다. 저함량 고체물질의 스트림을 배출하기 위한 상부배출구(66)는 고함량 고체물질의 스트림을 배출하기 위한 하측배출구(68)상에 배치된다.

도 5에서 보인 변형실시형태에서, 저함량 고체물질의 스트림을 배출하기 위한 상부배출구(66)는 저함량 고체물질의 액체스트림내에 존재하는 고체입자를 제거하기 위하여 사용되어야 하는 필터(236)가 유출구에 제공된 펌프(234)에 연결된다. 필터(236)를 제공함으로서 실질적으로 고체물질이 없는 액체를 수역(14)으로 배출할 수 있다.

주입구(64)는 그라인더/분쇄기(135)의 유출구에 연결된다. 배출구(68)는 주입구(64)의 하측에 배치된다. 이는 탱크(56)의 저면을 향하여 수직으로 연결되는 것이 좋다. 이와 같이, 하부배출구(68)를 통하여 배출되어야 하는 고함량 고체물질의 스트림과 상부배출구(66)를 통하여 배출되어야 할 저함량 고체물질의 스트림을 형성하기 위하여 분리된 형태로 액체와 고체물질을 함유하는 수집스트림은 내부공간(62)에서 분리되기에 적합하다.

하류측 탱크(58A, 58B, 58C)는 고함량 고체물질의 스트림을 받아드리기 위한 수납공간(72)을 갖는다. 이 공간(72)은 상류측에서 상류측 유입구(74)에 의하여 분배기(60)에 연결되고 하류측에서 하류측 유출구(76)에 의하여 주안파이프(44)의 각 상류측 부분(44A, 44B, 44C)에 연결된다.

각 상류측 부분(44A, 44B, 44C)은 중력으로 구동되는 고체물질의 유동을 촉진하기 위하여 수직방향에 대하여 경사지는 것이 유리하다.

이러한 예에서, 분배기(60)는 로터리 드럼을 포함할 수 있다. 변형예에 의하여, 로터리 드럼은 이로부터 제외될 수 있다.

각 하류측 탱크(58A, 58B, 58C)에 대하여, 분배기는 상부 탱크(56)와 하류측 탱크(58A, 58B, 58C) 사이에 배치된 상류측 격리밸브(73A, 73B, 73C)와, 수납공간(72)과 파이프(44)의 각 상류측 부분(44A, 44B, 44C) 사이에 배치된 하류측 격리밸브(77A, 77B, 77C)를 포함한다.

분배기(60)는 고체물질이 다른 탱크(58A, 58B, 58C)로 이송되는 것을 방지함으로서 고함량 고체물질의 스트림이 탱크(58A, 58B, 58C)의 하나에 대하여 선택적으로 배출하는 것을 제어할 수 있다.

하류측 탱크(58A, 58B, 58C)의 상류측 격리밸브(73A, 73B, 73C)과 하류측 격리밸브(77A, 77B, 77C)는 하류측 탱크(58A, 58B, 58C)를 선택적으로 격리하는데 사용된다.

이와 같이, 분배기(60)는 제1분배구성과 적어도 제2분배구성 사이로 제어할 수 있다.

제1분배구성에서, 상류측 탱크(56)의 내부공간(62)이 제1탱크(58A)이 내부공간(73)에 수압적으로 연결된다. 상류측 탱크(56)의 내부공간(62)과 각 다른 탱크(58B, 58C)의 내부공간(72)은 고함량 고체물질의 스트림이 통과하는 것을 방지하는 밸브(73B, 73C)에 의하여 분리된다.

제2분배구성에서, 상류측 탱크(56)의 내부공간(62)이 제2탱크(58B)의 내부공간(72)에 수압적으로 연결되고, 상류측 탱크(56)의 내부공간(62)은 밸브(73A)에 의하여 제1 하류측 탱크(58A)의 내부공간(72)으로부터 격리된다.

한 실시형태의 한 예에서, 하류측 탱크(58A, 58B, 58C)는 물질이 중력으로 하강하는 것을 조절하여 지나친 양의 물질이 쌓이는 것을 방지하기 위한 충분한 길이를 갖는 견고한 튜브의 부분으로 구성된다.

각 하류측 탱크(58A, 58B, 58C)는 수직축선에 대하여 경사진 축선을 따라 연장되는 것이 좋다.

도 6에서 보인 특별한 실시형태에서, 분산과정중에서 격리밸브(73A, 73B, 73C)에 물질이 응집되는 것을 방지하기 위하여 상류측 보호 클랩퍼 밸브(clapper valve)(80A, 80B, 80C)가 격리밸브(73A, 73B, 73C)의 각 상류측에 배치된다.

유사하게, 하류측 탱크(58A, 58B, 58C)의 충전과정중에 하류측 격리밸브(77A, 77B, 77C)에서 물질의 응집을 방지하기 위하여 하류측 보호 클랩퍼 밸브(82A, 82B, 82C)가 이들 하류측 격리밸브의 각 상류측에 배치된다.

이와 같이 각 클랩퍼 밸브(80A~80C, 82A~82C)는 고체물질이 통과하는 것을 차단하기 위한 횡방향 위치와 고체물질이 통과하는 것을 허용하는 종방향 위치로 제어가능하다.

클랩퍼 밸브(80A~80C, 82A~82C)의 차단위치에서, 클랩퍼 밸브(80A)의 하류측에 각각 배치된 밸브(73A~73C, 77A~77C)는 고체물질에 의하여 폐색됨이 없이 클랩퍼 밸브(80A~80C, 82A~82C)의 개방전에 개방되도록 작동될 수 있다.

본 발명에 따른 제2장치(230)의 작동은 다음과 같다.

초기에 추출장치(230)는 앞서 언급된 바와 같은 위치에 배치된다. 추출장치(230)의 배치에 대하여서는 이후에 더 이상 상세히 설명하지 않을 것이다.

장치(10)와는 다르게, 펌프(90)는 수상설비인 부유장치(26)에 배치되어 있다. 공급유출구(100)가 수역(14)의 수중에 잠기는 파이프(92)에 의하여 라이저(48)의 하측단부에 연결된다.

고체물질이 수역(14)의 바닥면(12)으로부터 수집되어야 할 때, 수집조립체(22)가 작동된다. 그리고, 수역(14)의 바닥면(12)으로부터 암석 및/또는 퇴적물을 수집하기 위하여 수집수단(32, 132)의 작동이 시작된다. 이로써 바닥면(12)에서 정지작업과 굴착작업 또는 고체물질의 회수작업이 수행될 수 있다.

그리고 수집장비(132)에 의하여 수집된 고체물질은 그 입자크기(입도)를 줄이기 위하여 그라인더/분쇄기(135)측으로 공급된다.

이후에, 고체물질이 분리기(42)로 이송되어 주입구(64)를 통해 상류측 탱크(56)의 내부공간(62)으로 유입된다.

내부공간(62)내에서, 수집스트림은 침전을 통하여 탱크(56)의 하측으로 수집되는 비교적 고함량 고체물질의 하부 스트림과 탱크(56)의 상측부분에 형성되는 비교적 저함량 고체물질의 상부 스트림으로 분리된다.

저함량 고체물질의 스트림은 1 mm 이하의 크기를 갖는 입자를 함유한다. 이러한 상태에서, 이 스트림은 배출구(66)를 통하여 배출되고 실질적으로 입자가 없이 수역의 수중으로 방출되는 액체를 얻기 위하여 펌프(234)와 필터(236) 측으로 보내진다.

그리고 분배기(60)가 제1탱크(58A)의 충전을 위한 제1구성상태로 전환된다.

이를 위하여, 도 6의 변형실시형태에서, 클랩퍼 밸브(80A)가 먼저 폐쇄된다. 그리고 밸브(73A)는 내부공간(62)을 향하여 통과하는 것을 차단하지 않도록 작동된다.

이후에, 클랩퍼 밸브(80A)는 이러한 클랩퍼 밸브(80A)와 밸브(73A)를 통하여 고체물질이 통과하는 것을 허용하는 '통과'상태에 놓이게 된다.

이러한 상태에서, 하류측 클랩퍼 밸브(82A)는 폐쇄된다. 제1탱크(58A)의 배출구(76)에 배치된 하류측 밸브(77A)도 폐쇄된다. 고체물질이 제1탱크(58A)의 내부공간(72)에 쌓인다.

이러한 제1구성상태에서, 상류측 탱크의 내부공간(62)과 제1 하류측 탱크(58A)의 내부공간(72)은 등가압력이 유지된다. 예를 들어 이러한 압력은 주위의 정수압(예를 들어 170 bar)과 동일하다.

그리고, 제1 하류측 탱크(58A)의 내부공간(72)에 고체물질이 충전되었을 때, 상류측 클랩퍼 밸브(80A)가 먼저 폐쇄된다. 그리고 상류측 밸브(73A)가 폐쇄된다.

제2 하류측 탱크(58B)의 상류측 클랩퍼 밸브(80B)가 먼저 폐쇄되고, 제2탱크(58B)의 상류측 밸브(73B)는 분배기(60)가 그 제2구성상태로 전환할 수 있도록 개방된다.

그리고 상류측 클랩퍼 밸브(80B)가 개방되고 상류측 탱크(56)에 연속적으로 수집되는 고체물질의 스트림이 제2 하류측 탱크(58B) 측으로 배출된다.

고체물질이 제1탱크(58A) 측으로 통과하는 것은 제1 하류측 탱크(58B)의 상류측 클랩퍼 밸브(80A)와 상류측 밸브(73B)에 의하여 방지된다.

마찬가지로, 하류측 클랩퍼 밸브(82A)가 폐쇄된다. 제1 하류측 탱크(58A)로부터 유체를 배출하기 위하여 하류측 유출구(76)에 배치된 하류측 격리밸브(77A)는 개방된다. 이후에 연속하여 하류측 클랩퍼 밸브(82A)가 개방된다.

그리고 제1 하류측 탱크(58A)의 내부공간(72)의 압력은 실질적으로 파이프(44)의 압력과 동일한 압력, 예를 들어 150 bar 의 압력이 된다. 제1 탱크(58A)의 내부공간(72)내에 있는 고체물질은 중간파이프(44)의 상류측 부분(44A)을 통하여 중력으로 자유롭게 유동한다.

그리고 분배기(60)의 전환단계는 고체물질의 전 추출과정을 통하여 반복된다.

어떠한 드럼도 갖지 않는 분배기(60)의 경우에 있어서, 탱크(58A, 58B, 58C)가 파이프(44)에서 연속 스트림을 얻기 위하여 동시에 또는 차례로 충전될 수 있다.

펌프(90)는 앞서 연속모드로 작동된다. 고체물질의 양하수단(28)에 수집된 가압된 물은 펌프(90), 유출구(100) 및 파이프(92)를 통하여 펌핑된다.

그리고 가압된 물이 라이저(48)를 통하여 상측으로 이동될 수 있도록 라이저(48)의 하측부(109) 측으로 주입된다. 가압된 물을 주입함으로서 각 탱크(58A, 58B, 58C)로부터 고함량 고체물질의 스트림이 중간파이프(44), 라이저 파이프(112)의 하측부(109)와, 라이저 파이프(112)의 내부통로(120)를 통하여 연속구동될 수 있도록 한다. 그리고 고함량 고체물질의 스트림은 양하수단(28)으로 수집될 수 있도록 수상시설인 부유장치(26)까지 이동된다.

라이저(48) 측으로 주입되는 물의 압력은 특히 라이저(48)의 내경, 입차의 크기, 물질의 밀도, 수심, 입자와 물에 의하여 형성되는 혼합물의 유량에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 주입압력은 이러한 파라메타를 기초로 하여 전문가에 의하여 계산된다. 일반적으로 이러한 압력은 바닥면의 측정가능한 정수압 보다 50 bar 정도 높다. 예를 들어 수심이 1700 m 인 경우, 바닥면에서의 정수압은 약 170 bar 이고 주입압력은 220 bar 이상이 된다.

변형실시형태에 의하여, 라이저(48)는 본원 출원인의 프랑스특허출원 FR 2 929 638에 기술된 것과 유사한 구성을 갖는다. 그리고 이는 수역(14)의 바닥면(12)의 고정점과 잠겨 있는 중간부유동체(도시하지 않았음) 사이에 수직으로 연장된 중간부분을 갖는다. 이는 또한 수상설비인 부유장치(26)에 연결하기 위한 'U', 'J' 또는 'S' 형의 상측부분을 갖는다. 이러한 상측부분은 부유장치(26)에 신속히 연결될 수 있도록 하고, 파도 및/또는 너울에 의한 움직임을 효과적으로 흡수하는데 필요하다.

유리한 변형실시형태에서, 파이프(92)는 특허문헌 FR 2 929 638에 기술된 것과 유사한 구성을 가지며, 수직중간부분이 수역(14)의 바닥면(12)의 고정점과 잠겨 있는 부유동체 사이에 수직으로 연장된다. 파이프(92)는 'U', 'J' 또는 'S' 형의 상측부분을 갖는다.

한 변형실시형태에서, 라이저(48)의 고정점은 수납수단(134)에 의하여 직접 구성된다. 이 경우에 있어서, 고체물질을 받기 위한 펀넬은 라이저(48)에 손상을 주지 않고 고체물질이 수납수단(134)에 침전될 수 있도록 하기 위하여 라이저(48)의 축선에 대하여 벗어난 위치에 놓인다.

도 7은 도 5에서 보인 장치(230)의 변형실시형태를 보이고 있다. 이 장치는 하류측 탱크(58A, 58B, 58C)에 연결되어 가암됨 물을 바이패스시키기 위한 물 바이패스 시스템(250)을 포함한다.

물 바이패스 시스템(250)은 파이프(44)의 각 상류측 부분(44A, 44B, 44C)의 상류측에서 파이프(92)에 연결된 바이패스 파이프(252), 격리밸브(254)와, 각 하류측 탱크(58A, 58B, 58C)에 대하여 하류측 클랩퍼 밸브(82A, 82B, 82C)와 하류측 밸브(77A, 77B, 77C)의 상류측에서 각 하류측 탱크(58A, 58B, 58C)의 중간공간(72)에 파이프(252)를 연결하는 바이패스(256A, 256B, 256C)를 포함한다.

이와 같이, 파이프(92)를 통하여 펌프(90)로부터 들어오는 가압된 물은 탱크(58A, 58B, 58C)와 밸브(77A, 77B, 77C)가 막힌 것을 뚫어주는 세척이 이루어질 수 있도록 각 하류측 탱크(58A, 58B, 58C)로 주입될 수 있다.

이를 위하여, 격리밸브(254)가 개방되어 파이프(92)로부터 가압됨 물이 주입되어 각 탱크(58A, 58B, 58C)측으로 펌핑된다.

10, 130, 230: 추출장치, 12: 바닥면, 14: 수역, 22: 수집조립체, 26: 부유장치, 42: 분리기, 44: 파이프, 48: 라이저, 54: 지지체, 56: 상류측 탱크, 58A, 58B, 58C: 하류측 탱크, 60: 분리기, 64: 주입구, 73A, 73B, 77A, 77B: 격리밸브, 76: 유출구, 80A, 80B, 80C, 82A, 82B, 82C: 클랩퍼 밸브, 90: 수중펌프, 92: 파이프, 96: 필터, 98: 흡입구, 100: 공급유출구, 109: 하측부, 132: 수집장비, 142: 고정지지체, 250: 물 바이패스 시스템, 254: 격리밸브.

Claims

- 수역(14)의 바닥면(12)에서 고체물질을 수집하기 위한 수집조립체(22);
- 고체물질을 수상설비인 부유장치(26)측으로 상향하여 인상하기 위한 라이저(48)와;
- 액체를 펌핑할 수 있고, 라이저(48)에서 수집조립체(22)에 의하여 수집된 고체물질을 수상설비인 부유장치(26)측으로 인상할 수 있게 되어 있으며, 흡입 유입구(98)와 유출구(100)를 갖는 펌프(90)를 포함하는 형태로서,
수역(14)의 바닥면(12)에서 고체물질을 추출하기 위한 수역 바닥면의 고체물질 추출장치(10; 130; 230)에 있어서,
추출장치(10; 130; 230)가
- 고함량 고체물질의 스트림과 저함량 고체물질의 스트림을 형성하기 위하여 수집조립체(22)로부터 공급되는 수집스트림을 처리하기 위하여 사용되고 수집스트림을 주입하기 위한 주입구(64)와 고함량 고체물질의 스트림을 배출하기 위한 적어도 하나의 하측 유출구(76)를 포함하는 분리기(42);
- 수집조립체(22)를 분리기(42)에 연결하는 상류측 가요성 호스(40)와;
- 고함량 고체물질의 스트림을 배출하기 위한 유출구(76)와 라이저(48)의 하측부를 연결하는 중간파이프(44)를 포함하고, 펌프(90)의 유출구(100)가 라이저(48)의 하측부(109) 또는 중간파이프(44)에 연결됨을 특징으로 하는 수역 바닥면의 고체물질 추출장치(10; 130; 230).
제1항에 있어서, 분리기(42)가 수역(14)의 바닥면(12)에 배치되거나 라이저(48)에 의하여 재가된 지지체(54)를 포함함을 특징으로 하는 수역 바닥면의 고체물질 추출장치(10; 130; 230).
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 분리기(42)가 수집스트림을 분리하기 위한 상류측 분리탱크(56)와 고함량 고체물질을 배출하기 위한 적어도 하나의 하류측 배출탱크(58A, 58B)를 포함하고, 또한 분리기(42)는 상류측 탱크(56)와 하류측 배출탱크(58A, 58B) 사이에 배치된 분배기(60)를 포함하며, 분배기(60)는 고함량 고체물질의 스트림이 상류측 분리탱크(56)로부터 하류측 배출탱크(58A, 58B)로 선택적으로 통과할 수 있도록 함을 특징으로 하는 수역 바닥면의 고체물질 추출장치(10; 130; 230).
제3항에 있어서, 각 하류측 탱크(58A, 58B)의 분배기(60)가 하나의 상류측 격리밸브(73A, 73B)와 하나의 하류측 격리밸브(77A, 77B)를 포함하고, 분배기가 격리밸브(73A, 73B; 77A, 77B)의 개방전에 고함량 고체물질의 스트림이 격리밸브(73A, 73B; 77A, 77B)를 향하여 통과하는 것을 방지하기 위하여 각 격리밸브(73A, 73B; 77A, 77B)의 상류측에 배치된 제어가능한 클랩퍼 밸브(80A, 80B; 82A, 82B)를 포함함을 특징으로 하는 수역 바닥면의 고체물질 추출장치(10; 130; 230).
제3항 또는 제4항에 있어서, 추출장치(230)가 각 탱크(58A, 58B, 58C)에 연결되고 밸브(254)에 의하여 격리되는 가압된 물의 바이패스용 물 바이패스 시스템(250)을 포함함을 특징으로 하는 수역 바닥면의 고체물질 추출장치(230).
제3항 또는 제4항에 있어서, 분리기(42)가 적어도 두개의 하류측 배출탱크(58A, 58B)를 포함하고, 분배기(60)가 상류측 분리탱크(56)로부터 고함량 고체물질의 스트림이 제1 하류측 배출탱크(58A)측으로 통과할 수 있도록 하고 제2 하류측 배출탱크(58B)를 격리하기 위한 제1구성과, 분리탱크(56)로부터 고함량 고체물질의 스트림이 제2 하류측 배출탱크(58B)측으로 통과할 수 있도록 하고 제1 하류측 배출탱크(58A, 58B)를 격리하기 위한 제2구성 사이로 제어가능하게 되어 있음을 특징으로 하는 수역 바닥면의 고체물질 추출장치(10; 130; 230).
제3항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 분배기(60)가 로터리 드럼을 포함함을 특징으로 하는 수역 바닥면의 고체물질 추출장치(10; 130).
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 수집조립체(22)가 수역(14)의 바닥면(12)에 있는 고체물질을 수집하여 옮길 수 있도록 수역(14)의 바닥면(12)에 접할 수 있게 된 적어도 하나의 굴착기(30)를 포함함을 특징으로 하는 수역 바닥면의 고체물질 추출장치(10; 230).
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 수집조립체(22)가 수역(14)의 바닥면(12)에 배치된 물질을 수집하기 위한 고정지지체(142)와 고정지지체(142)와는 별도로 수상으로부터 배치가능한 수집수단(132)을 포함함을 특징으로 하는 수역 바닥면의 고체물질 추출장치(130; 230).
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 수집조립체(22)가 이러한 수집조립체로부터 공급된 수집스트림의 압자크기를 줄이기 위하여 사용되는 그라인더/분쇄기(135)를 포함하고, 그라인더/분쇄기(135)가 분리기의 상류측에 착설됨을 특징으로 하는 수역 바닥면의 고체물질 추출장치(10; 130; 230).
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 수역(14)의 수상설비인 부유장치(26)를 포함하고 라이저(48)가 수상설비인 부유장치(26)에 연결됨을 특징으로 하는 수역 바닥면의 고체물질 추출장치(10; 130; 230).
제11항에 있어서, 펌프(90)가 수상설비인 부유장치(26)에 실리고, 펌프(90)의 유출구(100)가 수역(14)의 수중을 통하여 연장된 파이프(92)에 의하여 라이저(48) 또는 중간파이프(44)에 연결됨을 특징으로 하는 수역 바닥면의 고체물질 추출장치(230).
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 펌프(90)의 흠입구(98)가 수역(14)의 수중에 연결될 수 있게 되어 있고, 추출장치(10, 130)가 수역(14)의 수중과 흡입구(98) 사이에 배치된 필터(96)를 포함함을 특징으로 하는 수역 바닥면의 고체물질 추출장치(10; 130).
수역(14)의 바닥면(12)에서 고체물질을 추출하는 방법에 있어서, 이 방법이
- 전기 청구항의 어느 한 항에 따른 장치(10; 130; 230)를 제공하는 단계,
- 수집조립체(22)에 의하여 수역(14)의 바닥면(12)의 물질을 수집하는 단계,
- 고함량 고체물질의 스트림을 생성하기 위하여 분리기(42)에서 수집조립체(22)에 의하여 공급된 수집스트림을 분리하는 단계,
- 하측 유출구(76)를 통하여 고함량 고체물질의 스트림을 배출하는 단계와,
- 라이저(48)를 통하여 수상설비인 부유장치(26)를 향하여 고함량 고체물질의 스트림을 이동시키기 위하여 펌프(90)를 작동시켜 라이저(48)의 하측부 또는 중간파이프(44)에 액체를 주입하는 단계를
포함함을 특징으로 하는 수역 바닥면의 고체물질 추출방법.