CN104806208A - 一种用于浅层的甲烷水合物采集器 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种用于浅层的甲烷水合物采集器，包括抽气管以及中心杆，在中心杆的末端固定有移动块，在移动块的外壁上固定有多个并联的加热管，还包括横截面为圆弧形的聚集罩，在抽气管的外壁上开设有环形槽，通孔的内壁上安装与多个滚珠，聚集罩的上下两侧分别通过弹性橡胶圈与环形槽的两侧内壁连接，在聚集罩的内壁上安装有反射板，反射板的厚度沿其中心向两端递增，反射板内壁上设置有多个纵截面为三角形的反射突起；通过聚集罩以及移动块对可燃冰的逐级分解，使得可燃冰藏只能够的热量缓慢扩散，使得抽气管对甲烷抽取不间断同时保证可燃冰不会过快的被分解而溢出，以避免开采可燃冰对环境造成较大的影响，达到提高开采率以及安全可靠度的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种可燃冰开采领域，具体是指一种用于浅层的甲烷水合物采集器。
背景技术
甲烷水合物也称“ 可燃冰”，是甲烷气体和水分子形成的笼状结晶，将二者分离，就能获得普通的天然气。这种外面看起来像冰一样的物质是在高压低温条件下形成的，也就是说，它通常存在于大陆架海底地层以及地球两极的永久冻结带。
目前估计世界上可燃冰储量达3乘10的16次次方相当于现在已经探明的天然气总储量的两倍，因此如果可燃冰资源得到广泛的利用，将大大缓解未来资源紧张的局面。但如果“可燃冰”在开采中发生泄露，大量甲烷气体分解出来，经由海水进入大气层，甲烷的温室效应比二氧化碳要大21倍，因此一旦这种泄露得不到控制，全球温室效应将迅速增大，大气升温后，海水温度也将随之升高、地层温度上升，这会造成海底的“可燃冰”的自动分解，引起恶性循环。因此，开采必须要受控，使释放出的甲烷气体都能被有效收集起来。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于浅层的甲烷水合物采集器，方便可燃冰的快速开采，达到提高开采效率和安全可靠度的目的。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种用于浅层的甲烷水合物采集器，包括抽气管以及置于抽气管内部的中心杆，在所述中心杆的末端固定有截面为圆形的移动块，在所述移动块的外壁上固定有多个并联的加热管，在抽气管内壁上固定有为加热管供电的线缆，还包括横截面为圆弧形的聚集罩，在抽气管的外壁上开设有环形槽，聚集罩的中部设有通孔，通孔的内壁上安装与多个滚珠，滚珠与环形槽的内壁接触，聚集罩的上下两侧分别通过弹性橡胶圈与环形槽的两侧内壁连接，在所述聚集罩的内壁上安装有与之相匹配的反射板，且反射板的厚度沿其中心向两端递增，所述反射板内壁上设置有多个纵截面为三角形的反射突起。本发明工作时，将抽气管固定密封在可燃冰藏的上端，而聚集罩以及移动块则置入可燃冰藏内，移动块在中心杆的驱动下开始向井下移动，同时加热管开始工作，且其产生的热量迅速作用到可燃冰上，而可燃冰在受热后立刻开始分解即形成气态的甲烷和液态的水，气态的甲烷通过抽气管被排出，而固定在抽气管上的聚集罩则将加热管释放的热量收集扩散至可燃冰藏的下部，同时聚集罩的横截面为圆弧形，即通过中心杆的下移以及移动块的推进使得可燃冰藏内的固态可燃冰形成一个以移动块的最大外径大小为内径、以及以聚集罩的最大内径大小为外径的筒状融化部分，且该筒状融化部分由上至下逐渐分解，分解后的气态最终被抽气管缓慢排出可燃冰藏中；通过聚集罩以及移动块对可燃冰的逐级分解，使得可燃冰藏只能够的热量缓慢扩散，使得抽气管对甲烷抽取不间断同时保证可燃冰不会过快的被分解而溢出，以避免开采可燃冰对环境造成较大的影响，达到提高开采率以及安全可靠度的目的；
其中，随着固态的可燃冰在加热管的加热作用下迅速分解融化，则筒状融化部分中的压强瞬时增大，产生的气态甲烷会直接冲击到聚集板的内壁上，很容易造成聚集板的冲击受损，本发明在抽气管上开设环形槽，通过滚珠与环形槽内壁之间的滚动摩擦，使得聚集罩在受到冲击时可进行一定程度上的上下移动以缓冲受到的作用应力，并且聚集罩的上下两侧壁上通过弹性橡胶圈与环形槽的上下两侧壁上连接，保证聚集罩内的空间密闭，进而防止气态甲烷的逸散；在当中心杆下移过程中，可燃冰藏中形成的筒状融化部分上聚集罩所映射到的部分分解速度较慢，且在加热管的加热功率稳定时，移动块所映射到的可燃冰分解速度要大于聚集罩所映射到的可燃冰分解速度，即导致抽气管所抽取的气态甲烷量只来自于筒状融化部分中心处，抽取量下降明显，为克服这一问题，在聚集罩内壁上固定发射板，且在反射板上设置多个反射突起，由加热管释放的热量逸散到聚集罩内，通过反射板以及反射突起对热量的阻挡、反弹，进而增大热量在筒状融化部分上端的作用效果，尽量保持聚集罩与移动块所映射到的可燃冰的分解速度，实现最大化抽取气态甲烷的目的。
在所述移动块的中部以及下部外壁上分别安装有多个第一刀片、第二刀片。在中心杆下移的过程中，特别是可燃冰藏所在地理位置复杂时，移动块的向下顶进会受到岩石或是其他地质结构的阻碍影响，申请人在经长时间研究，在移动块的中部以及下部外壁上固定有多个第一刀片和第二刀片，当移动块的下行速度降低时，启动外界的驱动设备使得中心杆开始在可燃冰藏内旋转，通过第一刀片和第二刀片对阻碍物的切割以保证移动块的稳定下压，提高甲烷的抽取效率。
所述移动块内部开有空腔，且在空腔内填充有岩棉。移动块的外壁上固定的多个加热管所产生的热量直接作用到固态的可燃冰上，而移动块本身也会被加热且导致自身温度升高，在移动块内部开设空腔，且在空腔内填充岩棉，通过岩棉的隔热作用，使得加热管产生的热量完全作用到固态可燃冰上，减小热量损失进而提高可燃冰的融化效率。
所述第一刀片的长度大于所述第二刀片的长度。第一刀片作用的范围大于第二刀片的作用范围，作为优选，将第一刀片的长度设置为大于第二刀片的长度，进而增加第一刀片与可燃冰的接触提前量，进而防止筒状融化部分的内壁与移动块外壁上的加热管发生碰撞而导致其受损，达到延长装置使用寿命的目的。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明通过聚集罩以及移动块对可燃冰的逐级分解，使得可燃冰藏只能够的热量缓慢扩散，使得抽气管对甲烷抽取不间断同时保证可燃冰不会过快的被分解而溢出，以避免开采可燃冰对环境造成较大的影响，达到提高开采率以及安全可靠度的目的；
2、本发明的移动块的外壁上固定的多个加热管所产生的热量直接作用到固态的可燃冰上，而移动块本身也会被加热且导致自身温度升高，在移动块内部开设空腔，且在空腔内填充岩棉，通过岩棉的隔热作用，使得加热管产生的热量完全作用到固态可燃冰上，减小热量损失进而提高可燃冰的融化效率；
3、本发明将第一刀片的长度设置为大于第二刀片的长度，进而增加第一刀片与可燃冰的接触提前量，进而防止筒状融化部分的内壁与移动块外壁上的加热管发生碰撞而导致其受损，达到延长装置使用寿命的目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
附图中标记及相应的零部件名称：
1-抽气管、2-中心杆、3-聚集罩、4-移动块、5-第一刀片、6-第二刀片、7-空腔、8-加热管、9-反射板、10-反射突起、11-环形槽、12-滚珠、13-弹性橡胶圈。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，本实施例包括抽气管1以及置于抽气管1内部的中心杆2，在所述中心杆2的末端固定有截面为圆形的移动块4，在所述移动块4的外壁上固定有多个并联的加热管8，在抽气管1内壁上固定有为加热管8供电的线缆，还包括横截面为圆弧形的聚集罩3，在抽气管1的外壁上开设有环形槽11，聚集罩3的中部设有通孔，通孔的内壁上安装与多个滚珠12，滚珠12与环形槽11的内壁接触，聚集罩3的上下两侧分别通过弹性橡胶圈13与环形槽11的两侧内壁连接，在所述聚集罩3的内壁上安装有与之相匹配的反射板9，且反射板9的厚度沿其中心向两端递增，所述反射板9内壁上设置有多个纵截面为三角形的反射突起10；在所述移动块4的中部以及下部外壁上分别安装有多个第一刀片5、第二刀片6；所述移动块4内部开有空腔7，且在空腔7内填充有岩棉。
本发明工作时，将抽气管1固定密封在可燃冰藏的上端，而聚集罩3以及移动块4则置入可燃冰藏内，移动块4在中心杆2的驱动下开始向井下移动，同时加热管8开始工作，且其产生的热量迅速作用到可燃冰上，而可燃冰在受热后立刻开始分解即形成气态的甲烷和液态的水，气态的甲烷通过抽气管1被排出，而固定在抽气管1上的聚集罩3则将加热管8释放的热量收集扩散至可燃冰藏的下部，同时聚集罩3的横截面为圆弧形，即通过中心杆2的下移以及移动块4的推进使得可燃冰藏内的固态可燃冰形成一个以移动块4的最大外径大小为内径、以及以聚集罩3的最大内径大小为外径的筒状融化部分，且该筒状融化部分由上至下逐渐分解，分解后的气态最终被抽气管1缓慢排出可燃冰藏中；通过聚集罩3以及移动块4对可燃冰的逐级分解，使得可燃冰藏只能够的热量缓慢扩散，使得抽气管1对甲烷抽取不间断同时保证可燃冰不会过快的被分解而溢出，以避免开采可燃冰对环境造成较大的影响，达到提高开采率以及安全可靠度的目的；
其中，随着固态的可燃冰在加热管8的加热作用下迅速分解融化，则筒状融化部分中的压强瞬时增大，产生的气态甲烷会直接冲击到聚集板3的内壁上，很容易造成聚集板3的冲击受损，本发明在抽气管1上开设环形槽11，通过滚珠12与环形槽11内壁之间的滚动摩擦，使得聚集罩3在受到冲击时可进行一定程度上的上下移动以缓冲受到的作用应力，并且聚集罩3的上下两侧壁上通过弹性橡胶圈13与环形槽11的上下两侧壁上连接，保证聚集罩3内的空间密闭，进而防止气态甲烷的逸散；在当中心杆2下移过程中，可燃冰藏中形成的筒状融化部分上聚集罩3所映射到的部分分解速度较慢，且在加热管8的加热功率稳定时，移动块4所映射到的可燃冰分解速度要大于聚集罩3所映射到的可燃冰分解速度，即导致抽气管1所抽取的气态甲烷量只来自于筒状融化部分中心处，抽取量下降明显，为克服这一问题，在聚集罩3内壁上固定发射板9，且在反射板9上设置多个反射突起10，由加热管8释放的热量逸散到聚集罩3内，通过反射板9以及反射突起10对热量的阻挡、反弹，进而增大热量在筒状融化部分上端的作用效果，尽量保持聚集罩3与移动块4所映射到的可燃冰的分解速度，实现最大化抽取气态甲烷的目的。
在中心杆2下移的过程中，特别是可燃冰藏所在地理位置复杂时，移动块4的向下顶进会受到岩石或是其他地质结构的阻碍影响，申请人在经长时间研究，在移动块4的中部以及下部外壁上固定有多个第一刀片5和第二刀片6，当移动块4的下行速度降低时，启动外界的驱动设备使得中心杆2开始在可燃冰藏内旋转，通过第一刀片5和第二刀片6对阻碍物的切割以保证移动块4的稳定下压，提高甲烷的抽取效率；移动块4的外壁上固定的多个加热管8所产生的热量直接作用到固态的可燃冰上，而移动块4本身也会被加热且导致自身温度升高，在移动块4内部开设空腔7，且在空腔7内填充岩棉，通过岩棉的隔热作用，使得加热管8产生的热量完全作用到固态可燃冰上，减小热量损失进而提高可燃冰的融化效率。
作为优选，将第一刀片5的长度设置为大于第二刀片6的长度，进而增加第一刀片5与可燃冰的接触提前量，进而防止筒状融化部分的内壁与移动块4外壁上的加热管8发生碰撞而导致其受损，达到延长装置使用寿命的目的。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于浅层的甲烷水合物采集器，包括抽气管（1）以及置于抽气管（1）内部的中心杆（2），其特征在于：在所述中心杆（2）的末端固定有截面为圆形的移动块（4），在所述移动块（4）的外壁上固定有多个并联的加热管（8），在抽气管（1）内壁上固定有为加热管（8）供电的线缆，还包括横截面为圆弧形的聚集罩（3），在抽气管（1）的外壁上开设有环形槽（11），聚集罩（3）的中部设有通孔，通孔的内壁上安装与多个滚珠（12），滚珠（12）与环形槽（11）的内壁接触，聚集罩（3）的上下两侧分别通过弹性橡胶圈（13）与环形槽（11）的两侧内壁连接，在所述聚集罩（3）的内壁上安装有与之相匹配的反射板（9），且反射板（9）的厚度沿其中心向两端递增，所述反射板（9）内壁上设置有多个纵截面为三角形的反射突起（10）。
2.根据权利要求1所述的一种用于浅层的甲烷水合物采集器，其特征在于：在所述移动块（4）的中部以及下部外壁上分别安装有多个第一刀片（5）、第二刀片（6）。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于浅层的甲烷水合物采集器，其特征在于：所述移动块（4）内部开有空腔（7），且在空腔（7）内填充有岩棉。
4.根据权利要求2所述的一种用于浅层的甲烷水合物采集器，其特征在于：所述第一刀片（5）的长度大于所述第二刀片（6）的长度。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |