一种海底表层天然气水合物切削收集装置.pdf

本发明涉及一种用于天然气开采领域的海底表层天然气水合物切削收集装置。它克服现有的海底表层天然气水合物固体开采效率低的缺陷，并达到高效的切削并收集水合物固体的目的。其技术方案是：调整臂通过联轴器连接减速器，减速器左右两端连接驱动轴，滚筒切削头安装在左右两端的驱动轴上；收集仓的下端安装在滚筒切削头的驱动轴上，上端安装在调整臂上；滚筒切削头的内筒仓安装在外滚筒内部且同轴，内筒仓与外滚筒间用滚子支撑，滚子安在保持架内，切削齿安装在外滚筒的外围上。本切削收集装置通过驱动轴带动外滚筒滚动切削天然气水合物固体，切削效率高，天然气水合物固体浆通过水孔和槽进入内筒仓，再通过抽吸管道进入收集仓，收集方便安全。

1.  一种海底表层天然气水合物切削收集装置，是由调整臂、减速器、驱动轴、滚筒切削头、收集仓、联轴器、轴承A、轴承B、外滚筒、内筒仓、切削齿、滚子、保持架组成，其特征在于：调整臂(1)通过联轴器(6)连接在减速器(2)的输入端，调整臂(1)进入减速器(2)的外壳处用密封圈密封；减速器(2)左右两端的输出端连接驱动轴(3)，滚筒切削头(4)安装在左右两端的驱动轴(3)上；收集仓(5)安装在调整臂(1)与滚筒切削头(4)之间的联结处，收集仓(5)的下端安装在滚筒切削头(4)的驱动轴(3)上，联结处用轴承B(15)密封联接，收集仓(5)的上端安装在调整臂(1)上，联结处用轴承A(14)密封联接；驱动轴(3)进入减速器(2)的外壳处用密封圈密封；收集仓(5)用抽吸管道与滚筒切削头(4)联结；滚筒切削头(4)由外滚筒(7)、内筒仓(8)、切削齿(9)、滚子(10)、保持架(11)构成，内筒仓(8)安装在外滚筒(7)内部且同轴，内筒仓(8)与外滚筒(7)之间用滚子(10)支撑，滚子(10)安在保持架(11)内固定在相应位置，切削齿(9)安装在外滚筒(7)的外围上。

2.  根据权利要求1所述的切削收集装置，其特征是：所述外滚筒(7)其周向设置有均匀分布的贯穿入水孔(12)，水孔(12)的位置与安在外滚筒(7)上的切削齿(9)在周向交错排列；外滚筒(7)的一侧端面设置有抽吸口，另一端面设置有与驱动轴(3)相配合的孔。

3.  根据权利要求1所述的切削收集装置，其特征是：所述内筒仓(8)，其轴向设置有一个贯穿仓内外的槽(13)，槽(13)的轴向长度是内筒仓(8)轴向长度的五分之三，在没有槽(13)的两端部位的周向分别设置有一周凹槽(16)，在凹槽(16)内放置滚子(10)；内筒仓(8)的一侧端面设置有抽吸口，该抽吸口与外滚筒(7)的抽吸口同轴，内筒仓(8)的另一侧端面是密封的。

4.  根据权利要求1所述的切削收集装置，其特征是：所述收集仓(5)设置有抽吸管道，该抽吸管道穿过外滚筒(7)的抽吸口与内筒仓(8)的抽吸口焊接在一起；抽吸管道与外滚筒(7)接触部分用轴承密封。

5.  根据权利要求1所述的切削收集装置，其特征是：所述滚筒切削头(4)中的外滚筒(7)周向的水孔(12)与内筒仓(8)上的槽(13)相互配合并形成一个相对密封的体系。

一种海底表层天然气水合物切削收集装置
技术领域：
本发明涉及一种用于天然气开采领域的海底表层天然气水合物固体采集的海底表层天然气水合物切削收集装置。
背景技术
天然气水合物是清洁、优质的能源，世界上天然气水合物的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的2倍，可满足人类1000年的需求。它将是21世纪人类最重要的能源。成功开采天然气水合物，对解决能源危机以及人类的发展都有极具重要的意义。
目前针对天然气水合物的开采技术大体上有两类，地下分解开采和固态开采。地下分解开采主要是通过改变水合物形成的物理化学性质使其分解，从而实现天然气水合物的开采。如减压法，热刺激法，化学试剂法，二氧化碳置换法。这些开采方式适合于水合物表面有坚硬的冻土层，通过钻井，然后在井筒内实现开采。
不管是采用减压法，热刺激法、化学试剂法，还是采用二氧化碳置换、水力提升、微波加热等新方法开采天然气水合物，大多面临着仪器设备复杂、试剂价格昂贵等问题。并且以上几种方法只适合于水合物上层具有良好的不可分解的覆盖层的矿藏，否则都不可行。
不同于地下分解开采，固态开采是先将海底表层天然气水合物切削后，用抽浆泵将天然气水合物浆通过管柱等结构抽吸到工作船上，然后在工作船上完成天然气水合物的分解并利用。
发明内容：
本发明的目的是：为了克服现有的海底表层天然气水合物固体开采技术效率低的缺陷，特提供一种海底表层天然气水合物切削收集装置，该装置作为固体天然气水合物开采系统的重要组成部分，可以更高效的切削并收集天然气水合物固体。
本发明是通过以下技术方案实现的，一种海底表层天然气水合物切削收集装置，是由调整臂、减速器、驱动轴、滚筒切削头、收集仓、联轴器、轴承A、轴承B、外滚筒、内筒仓、切削齿、滚子，保持架组成，其结构特征在于：调整臂通过联轴器连接在减速器的输入端，调整臂进入减速器的外壳处用密封圈密封；减速器左右两端的输出端连接驱动轴，滚筒切削头安装在左右两端的驱动轴上；收集仓安装在调整臂与滚筒切削头之间的联结处，收集仓的下端安装在滚筒切削头的驱动轴上，联结处用轴承B密封联接，收集仓的上端安装在调整臂上，联结处用轴承A密封联接；驱动轴进入减速器的外壳处用密封圈密封；收集仓用抽吸管道与滚筒切削头连接；滚筒切削头由外滚筒、内筒仓、切削齿、滚子、保持架构成，内筒仓 安装在外滚筒内部且同轴，内筒仓与外滚筒之间用滚子支撑，滚子安装在保持架内固定在相应位置，切削齿安装在外滚筒的外围上。
所述的外滚筒周向设置有均匀分布的贯穿入的水孔，水孔的位置与安装在外滚筒上的切削齿在周向交错排列；外滚筒的一侧端面设置有抽吸口，另一端面设置有与驱动轴相配合的孔。
所述的内筒仓轴向设置有一个贯穿仓内外的槽，槽的轴向长度是内筒仓轴向长度的五分之三，在没有槽的两端部位的周向分别设置有一周凹槽，在凹槽内放置滚子；内筒仓的一侧端面设置有抽吸口，该抽吸口与外滚筒的抽吸口同轴，内筒仓的另一侧端面是密封的。
所述的收集仓设置有抽吸管道，该抽吸管道穿过外滚筒的抽吸口与内筒仓的抽吸口焊接在一起，抽吸管道与外滚筒接触部分用轴承密封。
本发明的有益效果是：(1)本切削收集装置所述的滚筒切削头中的外滚筒周向的水孔与内筒仓上的槽相互配合并形成一个相对密封的体系，克服了现有的海底表层天然气水合物固体开采效率低，达到高效的切削并收集水合物固体的目的；(2)本切削收集装置通过驱动轴带动外滚筒滚动切削天然气水合物固体，切削效率高，天然气水合物固体浆通过水孔和槽进入内筒仓，再通过抽吸管道进入收集仓，收集方便安全；(3)本装置所述的滚筒切削头，外滚筒与内筒仓之间用滚子支撑，减小了内外筒之间相对运动的摩擦力，降低了整个装置的摩擦损耗和切削头的磨损破坏。
附图说明：
图1为本海底表面天然气水合物切削收集装置的整体结构图；图中：1.调整臂；2.减速器；3.驱动轴；4.滚筒切削头；5.收集仓；6.联轴器；7.外滚筒；8.内筒仓；9.切削齿；14.轴承A；15.轴承B。
图2为本切削收集装置中滚筒切削头4结构的正视剖视图；图中：10.滚子；11.保持架；12.水孔
图3为本切削收集装置中滚筒切削头4结构的右视剖视图。
图4为本切削收集装置中外滚筒7的结构平面图；图中：12.水孔
图5为本切削收集装置中内筒仓8的结构平面图；图中：13.槽；16.凹槽
具体实施方式：
下面结合附图，对本发明的切削收集装置作详细说明。
参见图1，本发明公开的一种海底天然气水合物切削收集装置包括，调整臂1，减速器2，驱动轴3，滚筒切削头4，收集仓5，联轴器6，切削齿9，轴承A14，轴承B15，外滚筒7，内筒仓8。其中：调整臂1通过联轴器6连接在减速器2的输入端，调整臂1进入减速器2 的外壳处用密封圈密封；减速器2左右两端的输出端连接驱动轴3，驱动轴3进入减速器2的外壳处用密封圈密封；滚筒切削头4安装在左右两端的驱动轴3上；收集仓5安装在调整臂1与滚筒切削头4之间的联结处，收集仓5的下端安装在滚筒切削头4的驱动轴3上，用轴承B15密封连接，上端安装在调整臂1上，用轴承A14密封连接。收集仓5用抽吸管道与滚筒切削头4连接，具体说，是抽吸管道穿过外滚筒7的抽吸口焊接在内筒仓8的外侧端面的抽吸口上，抽吸进入滚筒内部的天然气水合物固体浆，并且抽吸管道与外滚筒7之间通过轴承密封；驱动轴3与滚筒切削头4通过轴承连接。
参见图2和图3，所述海底表层天然气水合物切削收集装置的滚筒切削头4由外滚筒7，内筒仓8，切削齿9，滚子10，保持架11构成。内筒仓8安装在外滚筒7内部且同轴，内筒仓8与外滚筒7之间用滚子10支撑，滚子10安装在保持架11内并固定在相应位置，切削齿9安装在外滚筒7的外围上。
参见图4，外滚筒7周向设置有均匀分布的贯穿入水孔12，且水孔12的位置与安在外滚筒7上的切削齿9在其周向交错排列；外滚筒7的一侧端面设置有抽吸口，另一端面设置有与驱动轴3相配合的孔。
参见图5，内筒仓8其轴向设置有一个贯穿仓内外的槽13，槽13的轴向长度是内筒仓8的五分之三，这样可以让切削的天然气水合物固体浆通过外滚筒7的水孔12和内筒仓8的贯穿入槽13进入到滚筒切削头4的内部；在没有槽13的两端部位的周向分别设置有一周凹槽16，在凹槽16内放置上述所述滚子10。内筒仓8的一侧端面设置有抽吸口，该抽吸口与外滚筒7的抽吸口同轴，内筒仓8的另一侧端面是密封的。
外滚筒7通过轴承连接在驱动轴3上，随驱动轴3滚动切削天然气水合物固体。内筒仓8和收集仓5的抽吸管道焊接在一起，相对海底静止，内筒仓8上的贯穿其内外的槽13正对着外滚筒7接触切削固体水合物部分。
所述贯穿入水孔12的布置使切削齿9切削打碎的天然气水合物固体浆可以通过其进入到滚筒内部，但是同时水孔12又使得滚筒内部与外部海底的压力相平衡，大大降低了抽吸的效率；所述设置有槽13的内筒仓8置于外滚筒7的内部且同轴，内筒仓8相对海底静止，其上的槽13始终对着海底被切削水合物层，内筒仓8的其他部位就达到封住水孔12的目的，提升了滚筒切削头4的内外压力差，抽吸天然气水合物固体浆的效率得到提高。
工作时，驱动轴3驱动滚筒切削头4滚动，安装有切削齿9的外滚筒7滚动切削海底表层天然气水合物固体，内筒仓8相对海底静止，由此在外滚筒7上的水孔12与内筒仓8上的贯穿入槽13的相互配合下，天然气水合物固体浆通过水孔12和槽13进入到滚筒切削头4的内筒仓8，再通过抽吸管道进入收集仓5。