CN117127945B - 海洋天然气水合物高效收集装置及收集方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天然气水合物领域，特别是海洋天然气水合物高效收集装置及收集方法。包括：分割桶，其顶部设有进水口，桶内从上至下设有固定环和隔板，隔板的顶部表面间隔设置数个分割叶，相邻两分割叶之间形成流动腔室，每个流动腔室所对应的隔板上分别设有排水孔，每个排水孔的下方分别设有阻挡套筒，阻挡套筒与隔板固定连接，阻挡套筒内活动设置有锥形过滤网，固定环和锥形过滤网的顶端之间设有辅助拉拽器；底座盘，下部设有排水阀，内部设有对接排除机构，每个阻挡套筒的下方对应设置一个对接排除机构，对接排除机构包括导料桶。其有效的防止过滤网堵塞，提高固定颗粒状固体天然气水合物的收集效率和收集效果。

Description

海洋天然气水合物高效收集装置及收集方法

技术领域

本发明涉及天然气水合物技术领域，特别是一种海洋天然气水合物高效收集装置及收集方法。

背景技术

天然气水合物是由水与气体分子(以甲烷为主)在低温高压条件下形成的白色结晶状固体物质，1m³天然气水合物蕴藏的能量相当于164m³天然气的热值。天然气水合物主要分布在陆地永久冻土和深海海域，天然气水合物在海底进行开采的过程中，先采用掘进设备对海底的天然气水合物进行开采粉碎，之后再利用专门的传输设备将在开采过程中天然气水合物分解的产物、颗粒状固体天然气水合物，输送到专门收集装置中进行收集。

现有的收集装置在接收到天然气水合物分解的产物、颗粒状固体天然气水合物的同时，还需要将海水进行过滤排出，此过程中一般都需要通过过滤网将海水中的颗粒状固体天然气水合物过滤出来，但是过滤出来的颗粒状固体天然气水合物很容易将过滤网堵塞。这就需要工作人员经常关闭设备，对过滤网表面进行处理，从而大大降低了对固定颗粒状固体天然气水合物进行收集的效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种海洋天然气水合物高效收集装置及收集方法，其有效的防止过滤网堵塞，提高了固定颗粒状固体天然气水合物的收集效率和收集效果。

本发明的技术方案是：一种海洋天然气水合物高效收集装置，其中，包括：

分割桶，其顶部设有进水口，桶内从上至下设有固定环和隔板，隔板的顶部表面间隔设置数个分割叶，相邻两分割叶之间形成流动腔室，每个流动腔室所对应的隔板上分别设有排水孔，每个排水孔的下方分别设有阻挡套筒，阻挡套筒与隔板固定连接，阻挡套筒内活动设置有锥形过滤网，固定环和锥形过滤网的顶端之间设有辅助拉拽器；

底座盘，下部设有排水阀，内部设有对接排除机构，每个阻挡套筒的下方对应设置一个对接排除机构，对接排除机构包括导料桶，锥形过滤网的尺寸小于导料桶的内径。

本发明中，所述隔板的顶部表面的中心固定有第一驱动电机，第一驱动电机的输出轴与其上方的T形流转板传动连接，T形流转板的圆周外侧与固定环转动连接；

T形流转板上设有开口，开口与进水口之间连接有波纹软管。

对接排除机构还包括：

封闭盖板，设置在导料桶顶端的开口处；

第二驱动电机，设置在导料桶内，其输出轴与封闭盖板固定连接；

封闭盖板与阻挡套筒之间连接有防漏保护器。

防漏保护器包括：

动力杆，与封闭盖板的顶部表面固定连接，其上端固定有第二小直径齿轮；

阻隔闭环，滑动套在阻挡套筒的外侧，其外表面固定有滑块，对应的在分割桶内设有限位引向槽，滑块的端部设置在限位引向槽内，阻隔闭环的底部与阻挡环固定连接，阻挡环位于锥形过滤网的下方；

单向螺纹丝杆，底端与分割桶固定连接，上端固定有第一小直径齿轮，第一小直径齿轮与第二小直径齿轮之间啮合传动，单向螺纹丝杆与滑块之间螺纹传动；

阻隔闭环的外径小于导料桶的内径，当阻隔闭环插入导料桶内后，阻隔闭环的外表面贴合于导料桶的内表面。

所述辅助拉拽器包括：

拉扯柱，与阻隔闭环的顶部表面固定连接，其顶端贯穿并位于隔板的上方；

L形引导杆，位于拉扯柱的上方，包括竖直导杆和与竖直导杆的底端垂直连接的水平导杆，竖直导杆的上端穿过并位于固定环的上方，竖直导杆的顶端与固定环之间设有第一弹簧，水平导杆的一端通过第一拉扯绳与其下方的拉扯柱连接，水平导杆的另一端通过连接辅助杆与其下方的锥形过滤网连接；

摇摆杆，与锥形过滤网固定连接，摇摆杆的顶端与连接辅助杆底端的摆动连座之间摆动连接。

所述摆动连座与锥形过滤网之间设有倾斜辅助组件，包括：

第二转轴，设置在摆动连座内，与摇摆杆之间传动连接，与摆动连座之间连接有扭簧；

L形顶杆，固定在导料桶内且位于锥形过滤网的下方，其顶部设有导动轮；

第二转轴与锥形过滤网之间连接有旋锥拨动单元。

所述旋锥拨动单元包括：

防御套，固定在摇摆杆的外侧；

旋转辅助环，与防御套的下部转动连接，沿旋转辅助环的环形外侧间隔设置数个拨动杆，拨动杆贴合于锥形过滤网的顶部表面；

第二拉扯绳，其上端穿过防御套并缠绕在收卷辊上，收卷辊与第二转轴之间传动连接，第二拉扯绳与旋转辅助环之间通过动力传动机构连接，通过动力传动机构，将第二拉扯绳竖直方向的运动转换为旋转辅助环的圆周运动。

所述第二转轴上固定有大直齿轮，收卷辊上同轴固定有第三小齿轮，大直齿轮与第三小齿轮之间相互啮合；

所述动力传动机构设置在防御套内，包括：

直齿条，呈竖向设置，与第二拉扯绳固定连接，与第四小直齿轮啮合传动；

大锥齿轮，与第四小直齿轮同轴设置；

套杆，与旋转辅助环固定连接，其顶部固定有小锥齿轮，小锥齿轮与大锥齿轮啮合传动。

所述直齿条滑动设置在矩形定位杆内，直齿条与第二弹簧连接，第二弹簧缠绕在矩形定位杆的外侧。

本发明还包括一种利用上述收集装置来收集海洋天然气水合物的方法，包括以下步骤：

S1、海底开采出来的天然气水合物分解的产物、颗粒状固体天然气水合物与海水进入到进水管内部后，依次通过波纹软管、隔板内的流动腔室输送到对应的阻挡套筒内部，经过锥形过滤网的过滤后，海水被过滤至底盘座内，通过排水阀排出，颗粒状固体天然气水合物堆积在锥形过滤网的上表面；

S2、上述锥形过滤网对海水进行过滤后，T形转流板带动波纹软管旋转，使得波纹软管与参与过滤作业的锥形过滤网之间发生错位；

已经参与过滤作业的锥形过滤网进行收集动作，位于波纹软管正下方的锥形过滤网开始过滤动作；

S3、已经参与过滤作业的锥形过滤网下方的导料桶顶部的开口打开，阻隔闭环向下移动，直至插入到导料桶的内部并贴合在导料桶的内侧，此时阻挡套筒、阻隔闭环与导料桶之间形成封闭状态；

S4、阻隔闭环向下移动的同时，锥形过滤网向下移动，并进入到导料桶的内部，锥形过滤网顶端堆积的颗粒状固体天然气水合物，从锥形过滤网和导料桶的内壁之间的间隙排出到导料桶内；

S5、当锥形过滤网移动至其底部表面与导动轮接触时，锥形过滤网继续向下移动受到阻力，摇摆杆带动锥形过滤网摆动，锥形过滤网的顶部表面不断倾斜；

同时摇摆杆带动第二转轴转动，通过第二转轴带动旋转辅助环、以及拨动杆快速转动，拨动杆转动过程中，对锥形过滤网的顶部表面不断拨动，将堆积在锥形过滤网顶端的颗粒状固体天然气水合物扫落至导料桶内。

本发明的有益效果是：

（1）通过设置数个阻挡套筒和与阻挡套筒对应设置的对接排除机构，实现了当其中的一个阻挡套筒内的锥形过滤网进行过滤动作的同时，另外一个阻挡套筒内的锥形过滤网进行收集动作，保证了过滤动作和收集动作的同时进行，提高了颗粒状固体天然气水合物的过滤和收集的效率；

（2）通过设置辅助拉拽器，使锥形过滤网能够自动进入导料桶内，此时锥形过滤网上堆积的颗粒状固体天然气水合物，能够从锥形过滤网和导料桶之间的间隙自动落入导料桶内，此过程无需工作人员进行停机手动操作；

（3）通过倾斜辅助组件，实现了对锥形过滤网向下运动的限位、以及锥形过滤网的倾斜，锥形过滤网倾斜过程中，更便于堆积在锥形过滤网顶部表面的颗粒状固体天然气水合物落入导料桶内；

（4）通过旋推拨动单元，实现了对锥形过滤网顶部表面的清扫，加快颗粒状固体天然气水合物从锥形过滤网顶端移走，同时避免锥形过滤网被堵塞；

（5）通过设置防漏保护器，实现了当锥形过滤网从阻挡套筒运动至导料桶的过程中，在锥形过滤网的外侧形成一个封闭的空间，保证了锥形过滤网上的颗粒状固体天然气水合物能够全部落入导料桶内。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为分割桶的内部结构示意图；

图4为图3中A处的局部放大图；

图5为辅助拉拽器的结构示意图；

图6为导料桶的剖视结构示意图；

图7为阻挡套筒底部的结构示意图；

图8为锥形过滤网与摆动连座的连接结构示意图；

图9为摆动连座的结构示意图；

图10为防御套的剖视结构示意图；

图11为旋推拨动单元的局部结构示意图。

图中：1、底盘座；2、排水阀；3、分割桶；4、进水管；5、隔板；6、分割叶；7、固定环；8、波纹软管；9、T形转流板；10、连接轴；11、导料桶；12、封闭盖板；13、阻隔闭环；14、第一驱动电机；15、阻挡套筒；16、阻挡环；17、锥形过滤网；18、拉扯柱；19、第一拉扯绳；20、连接辅助杆；21、L形引导杆；22、第一弹簧；23、动力杆；24、单向螺纹丝杆；25、限位引向槽；26、滑块；27、第一小直齿轮；28、第二小直齿轮；29、摆动连座；30、防御套；31、旋转辅助环；32、拨动杆；33、第二驱动电机；34、L形顶杆；35、导动轮；36、摇摆杆；37、第二拉扯绳；38、扭簧；39、大直齿轮；40、第三小直齿轮；41、收卷滚；42、小锥齿轮；43、大锥齿轮；44、第一转轴；45、第四小直齿轮；46、直齿条；47、矩形定位杆；48、第二弹簧；49、矩形连块；50、第二转轴。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

如图1至图11所示，本发明所述的海洋天然气水合物高效收集装置包括底座盘1和分割桶3，分割桶3与底座盘1的顶部表面固定连接。底座盘1下部的排水口处固定有排水阀2，分割桶3顶部的进水口处固定有进水管4。海底开采出来的天然气水合物分解的产物、颗粒状固体天然气水合物和海水通过进水管4进入该装置内，过滤后的海水通过底座盘1下部的排水口排出。

分割桶3内设有波纹软管8、固定环7和隔板5，固定环7与分割桶3的内壁固定连接，且固定环7位于波纹软管8和隔板5之间。隔板5的顶部表面固定设有分割叶6。本实施例中，隔板5呈圆形，沿隔板顶部的圆形表面均匀间隔设有四个分割叶6，相邻两分割叶之间的夹角为90°，且相邻两分割叶6之间形成流动腔室，每个流动腔室所对应的隔板5上均设有排水孔，每个排水孔的下方分别设有阻挡套筒15，阻挡套筒15与隔板5的底部表面固定连接。阻挡套筒15内设有锥形过滤网17。

隔板5的顶部表面的中心位置且位于数个分割叶之间设有第一驱动电机14，第一驱动电机14的输出端与其上方的连接轴10连接。连接轴10底部的输入端与第一驱动电机14的输出轴传动连接，连接轴10顶部的输出端与T形流转板9固定连接。T形流转板9的内侧端部与连接轴10固定连接，T形流转板9的外侧端部与固定环7之间转动连接。本实施例中，第一驱动电机14带动T形流转板9转动的过程中，固定环7对T形流转板9的转动起到了导向作用。

T形流转板9上设有开口，波纹软管8的上端与分割桶3顶部的进水管固定连接，波纹软管8的下端与T形流转板9的开口处固定连接，天然气水合物分解的产物、颗粒状固体天然气水合物和海水通过进水管4进入波纹软管8内后，通过T形流转板9上的开口，落至隔板5上方的各个流动腔室内。波纹软管8的长度可以任意收缩，因此随着T形流转板9的转动，波纹软管8的长度可以被任意拉伸或者收缩。

海底开采出来的天然气水合物分解的产物、颗粒状固体天然气水合物和海水依次通过进水管4和波纹软管8进入隔板上方由相邻分割叶6组成的流动腔室内，并通过隔板5上的排水孔落入其下方的阻挡套筒15内。通过阻挡套筒15内的锥形过滤网17，将颗粒状固态天然气水合物过滤下来。当锥形过滤网17过滤一段时间后，第一驱动电机14启动，第一驱动电机14的输出轴通过转动轴10带动T形流转板9和与T形流转板9固定连接的波纹软管8转动90°，转动过程中波纹软管8被拉伸。当波纹软管8转动90°后，第一驱动电机14停止运行，使得波纹软管8与上述参与过滤一段时间的锥形过滤网17之间发生错位，以便于对该锥形过滤网进行后续的处理。与此同时，物料通过波纹软管8落入其正下方的阻挡套筒15内，此时该阻挡套筒15内的锥形过滤网17进行过滤动作，从而保证了该装置始终能够处于过滤状态，同时也不影响过滤后的颗粒状固体天然气水合物的收集，提高了该装置的过滤和收集效率。

底座盘1内设有数个对接排除机构，对接排除机构与阻挡套筒对应设置，也就是说，在每个阻挡套筒的下方分别设置一个对接排除机构。如图6所示，对接排除机构包括导料桶11，导料桶11的顶端设有封闭盖板12，导料桶11的桶壁内设有第二驱动电机33，第二驱动电机33的输出轴与封闭盖板12固定连接。封闭盖板12与阻挡套筒15之间连接有防漏保护器。

如图3和图4所示，防漏保护器包括固定设置在封闭盖板12顶部表面的动力杆23。动力杆23的下端与封闭盖板12固定连接，动力杆23的上端固定有第二小直齿轮28。分割桶3的内侧设有单向螺纹丝杆24，单向螺纹丝杆24与分割桶3之间转动连接。本实施例中，分割桶的内侧壁上固定有第一连接板，单向螺纹丝杆24的底端与第一连接板转动连接，单向螺纹丝杆24的上端固定有第一小直齿轮27，第一小直齿轮27和第二小直齿轮28之间相互啮合。

阻挡套筒15的外侧设有环形的阻隔闭环13，阻隔闭环13与阻挡套筒的外壁之间呈滑动连接。阻隔闭环13的外壁上端固定有滑块26，滑块26套接在单向螺纹丝杆24的外侧，且滑块26内设有内螺纹孔，内螺纹孔与单向螺纹丝杆24之间相互咬合，也就是说，滑块26和单向螺纹丝杆24之间呈螺纹连接。分割桶3的内壁处设有限位引向槽25，滑块26的一端与阻隔闭环13固定连接，滑块26的自由端设置在限位引向槽25内，限位引向槽25对滑块26的上下运动起到了导向作用，也就是说，滑块26在上下运动的过程中，始终在限位引向槽25内上下滑动。

启动第二驱动电机33，第二驱动电机33的输出轴带动封闭盖板12转动，封闭盖板12转动过程中，封闭盖板12离开导料桶11的顶端，实现了导料桶11顶部的打开，此时导料桶11的顶端呈开口状。封闭盖板12旋转的同时，通过动力杆23带动第二小直齿轮28转动，通过第一小直齿轮27和第二小直齿轮28之间的相互啮合，第一小直齿轮27转动的过程中，带动与第一小直齿轮27固定连接的单向螺纹丝杆24转动。通过单向螺纹丝杆24与滑块26之间的螺纹咬合，滑块26沿单向螺纹丝杆24的轴向移动。此时，滑块26带动阻隔闭环13向下运动。

阻隔闭环13的尺寸小于导料桶11的内径。当封闭盖板12旋转90°使导料桶11顶端的进料口打开时，阻隔闭环13还没有与封闭盖板12接触。封闭盖板12继续转动的过程中，阻隔闭环13继续向下运动直至插入导料桶11的内部。当阻隔闭环13的外侧面与导料桶11的内侧面贴合时，使阻挡套筒15、阻隔闭环13和导料桶11的外壁之间呈封闭状态。当颗粒状固体天然气水合物从锥形过滤网17下落至导料桶11内时，可以有效的防止颗粒状固体天然气水合物散落至导料桶11的外侧，尽量保证了对颗粒状固体天然气水合物的完整收集。

阻隔闭环13的底端固定有数个矩形连块49，矩形连块49与阻挡环16的底部表面固定连接，因此阻挡环16与阻隔闭环13固定连接。阻挡环16贴合于锥形过滤网17的底部表面，阻挡环16对锥形过滤网17的向下运动起到了限位作用。

固定环7与锥形过滤网17的顶端之间设有辅助拉拽器。如图3至图5所示，辅助拉拽器包括拉扯柱18，拉扯柱18的底端与阻隔闭环13的顶部表面固定连接，拉扯柱18的顶端贯穿并位于隔板5的上方。拉扯柱18的上方设有L形引导杆21，L形引导杆21包括竖直导杆和与竖直导杆的底端垂直连接的水平导杆。竖直导杆贯穿固定环7，且竖直导杆的顶端位于固定环7的上方。位于固定环上方的竖直导杆的外侧缠绕有第一弹簧22，第一弹簧22的底端与固定环7连接。本实施例中，固定环内设有通孔，L形引导杆21的竖直导杆滑动设置在该通孔内。当L形引导杆21向下运动或者向上运动时，都会使第一弹簧22内产生弹力，该弹力可以实现L形引导杆21的自动复位。

本实施例中，水平导杆的外端位于拉扯柱18的上方，且水平导杆的外端底部与拉扯柱18之间通过第一拉扯绳19连接。水平导杆的内端位于锥形过滤网17的上方，且水平导杆的内端底部与锥形过滤网17的顶部表面中心之间通过连接辅助杆20连接。

如图5和图8所示，连接辅助杆20的底部固定设有摆动连座29，对应的在锥形过滤网17的顶部表面的中心固定连接有摇摆杆36，摇摆杆36与摆动连座29之间呈摆动连接。也就是说，摇摆杆36设置在摆动连座29内，且摇摆杆36和摆动连座29之间可以相对摆动。

初始状态下，第一拉扯绳19呈松散状态。阻隔闭环13向下移动的同时，拉扯柱18拉动第一拉扯绳19的底端向下移动。当阻隔闭环13的底端与导料桶11的顶端平齐时，第一拉扯绳19处于绷直状态。自此之后，当阻隔闭环继续向下运动时，通过第一拉扯绳19拉动L形引导杆21向下移动，从而使与L形引导杆21连接的锥形过滤网17向下运动。当锥形过滤网17进入导料桶11内时，由于导料桶11的内径大于锥形过滤网17的直径，也就是说，导料桶的内壁与锥形过滤网之间存在间隙。因此，通过锥形过滤网17过滤下来并积聚在锥形过滤网17顶部表面的颗粒状固体天然气水合物，能够从锥形过滤网17、导料桶11之间的间隙排出到导料桶11内。此过程无需工作人员进行停机手动操作，实现了颗粒状固体天然气水合物的高效收集。

摆动连座29与锥形过滤网17的顶部表面之间通过倾斜辅助组件连接。如图6至图11所示，倾斜辅助组件包括与摇摆杆36传动连接的第二转轴50和L形顶杆34。第二转轴50和摇摆杆36之间传动连接，摇摆杆36将其摇摆过程中的动力传递至第二转轴50，带动第二转轴50转动。第二转轴50的一端设置在摆动连座29内，且第二转轴50与摆动连座29之间转动连接。第二转轴50位于摆动连座29外侧的一端与摆动连座29之间设有扭簧38。本实施例中，扭簧38的一端与第二转轴50的端部连接，另一端与摆动连座29连接。第二转轴50转动的过程中，其转动产生的扭矩使扭簧38内产生扭力，当施加在第二转轴50上的作用力消失后，在扭簧38的扭力作用下，可以实现第二转轴50的自动复位。

L形顶杆34固定在导料桶11的内部。本实施例中，L形顶杆34包括水平杆和固定杆，水平杆的一端与导料桶11的内壁固定连接，水平杆的另一端与固定杆的底端垂直固定连接。固定杆的顶端连接有导动轮35，导动轮35位于锥形过滤网17的下方。第二转轴50与锥形过滤网17的顶部表面之间通过旋锥拨动单元连接。

当锥形过滤网17在导料桶11内部移动时，当锥形过滤网17移动至其底部表面与导动轮35接触时，锥形过滤网17的继续向下移动受到阻力，此时锥形过滤网17顶部的摇摆杆36在阻力作用下开始摆动，从而使锥形过滤网17不断进行倾斜。锥形过滤网17发生倾斜时，扩大锥形过滤网17与导料桶11之间的间隙不断发生变化，更有利于锥形过滤网17顶端堆积的颗粒状固体天然气水合物能够更加便捷的通过该间隙排出到导料桶11内，进而提高颗粒状固体天然气水合物的收集效率。

如图8至图11所示，旋锥拨动单元包括防御套30，摇摆杆36设置在防御套30内，且摇摆杆36与防御套30固定连接。本实施例中，摇摆杆36的顶端贯穿并位于防御套30的上方，且与防御套30上方的第二转轴连接。因此防御套30位于摆动连座29和锥形过滤网17之间。防御套30的底端与旋转辅助环31转动连接。旋转辅助环31的环形外侧间隔固定有数个拨动杆32。本实施例中，锥形过滤网17的顶部呈倾斜状，因此对应的拨动杆32也呈倾斜设置，以保证拨动杆32的底部表面能够尽量贴合于锥形过滤网17的顶部表面。

旋转辅助环31的顶部表面的中心固定有套杆，套杆位于防御套30内，套杆套接于摇摆杆36的外侧。套杆的顶部固定有小锥齿轮42，小锥齿轮42与大锥齿轮43之间相互啮合。大锥齿轮43的中心与第一转轴44固定连接，同时第一转轴44上固定有第四小直齿轮45。第四小直齿轮45与竖向设置的直齿条46之间相互啮合。本申请中，直齿条46设置在矩形定位杆47的竖向滑槽内，通过竖向滑槽，对直齿条46的竖向往复移动起到了导向作用。矩形定位杆47沿竖直方向设置，其固定在防御套30内。直齿条46的外壁与第二弹簧48固定连接。本实施例中，第二弹簧48缠绕在矩形定位杆47的外侧，且第二弹簧48的两端分别与矩形定位杆的47的两端固定连接。直齿条46沿竖向往复移动的过程中，会带动与其连接的第二弹簧48产生相应的弹性形变。例如，当直齿条46沿竖向向下移动过程中，会拉动第二弹簧48的上部分伸长，同时压缩第二弹簧48的下部分，使第二弹簧48的上部分中存在向上的拉力、以及下部分中存在向上的弹力。通过第二弹簧48内的弹力，可以实现直齿条46的自动复位。

直齿条46的顶端与第二拉扯绳37连接，第二拉扯绳37的顶端贯穿防御套30，缠绕在收卷辊41上。本申请中，收卷辊41设置在摆动连座29上，且收卷辊41与摆动连座29转动连接。收卷辊41的辊轴上固定有第三小直齿轮40，对应的在第二转轴50上固定有大直齿轮39，大直齿轮39与第三小直齿轮40之间相互啮合。

当锥形过滤网17通过摇摆杆36带动第二转轴50转动的同时，固定在第二转轴50上的大直齿轮39同时转动，通过大直齿轮39与第三小直齿轮40之间的相互啮合，驱动第三小直齿轮40带动收卷滚辊41快速转动，收卷辊41对第二拉扯绳37进行快速收卷，第二拉扯绳37被收卷时拉动直齿条46向上移动。通过直齿条46与第四小直齿轮45之间的相互啮合，带动第四小直齿轮45转动，此时与第四小直齿轮45同轴的大锥齿轮43快速转动。通过大锥齿轮43和小锥齿轮42之间的相互啮合，带动小锥齿轮42转动，小锥齿轮42带动与其固定连接的旋转辅助环31和拨动杆32快速转动，以此对锥形过滤网17顶端不断拨动，将堆积在锥形过滤网17顶端的颗粒状固体天然气水合物扫除到导料桶11内部，以此加快颗粒状固体天然气水合物从锥形过滤网17顶端移走，进一步的提高了颗粒状固体天然气水合物收集的效率，同时避免锥形过滤网17被堵塞。

本发明还公开了一种利用上述收集装置实现海洋天然气水合物高效收集的方法。该方法包括以下步骤。

第一步，当海底开采出来的天然气水合物分解的产物、颗粒状固体天然气水合物与海水进入到进水管4内部后，依次通过波纹软管8、隔板5内的流动腔室输送到对应的阻挡套筒15内部，在阻挡套筒15内的锥形过滤网17的过滤作用下，海水被过滤出去，并流入底盘座1内，通过底盘座1的排水阀排出。

颗粒状固体天然气水合物被锥形过滤网17过滤下来，并堆积在锥形过滤网17的上表面。

第二步，当锥形过滤网17对海水过滤一段时间后，启动第一驱动电机14，第一驱动电机14的输出端通过连接轴10带动T形转流板9转动，此时固定在T形转流板9上的波纹软管8随之旋转，转动过程中对波纹软管8进行拉扯，当T形转流板9旋转90°时，第一驱动电机14停止运行，使得波纹软管8能够与过滤一段时间的锥形过滤网17发生错位。

此时已经过滤一段时间的锥形过滤网17可进行后续的收集动作，位于波纹软管8正下方的锥形过滤网17开始过滤动作，保证了该装置中过滤动作和收集动作可以同时进行。

第三步，完成过滤动作的锥形过滤网17下方的第二驱动电机33启动，第二驱动电机33的输出端驱动封闭盖板12转动，使导料桶11顶部的开口打开。封闭盖板12旋转的同时，通过动力杆23带动第二小直齿轮28转动，通过第二小直齿轮28和第一小直齿轮27之间的相互啮合，驱动第一小直齿轮27带动单向螺纹丝杆24转动。通过单向螺纹丝杆24和驱动滑块26之间的螺纹咬合，驱动滑块26沿着限位引向槽25带动阻隔闭环13向下移动。

当封闭盖板12旋转90°将导料桶11的进料口打开时，阻隔闭环13还未与封闭盖板12接触。随着封闭盖板12的继续转动，阻隔闭环13继续向下运动，直至插入到导料桶11的内部并贴合在导料桶11的内侧。此时阻挡套筒15、阻隔闭环13与导料桶11之间形成封闭状态，可以有效的防止形过滤网17上的颗粒状固体天然气水合物撒落至导料桶的外部。

第四步，阻隔闭环13向下移动的同时，固定在阻隔闭环13上的拉扯柱18拉动第一拉扯绳19的底端向下移动，当阻隔闭环13的底端与导料桶11的顶端平齐时，第一拉扯绳19处于绷直状态。当阻隔闭环13继续向下移动时，通过第一拉扯绳19拉动L形引导杆21向下移动，此时与L形引导杆21连接的锥形过滤网17同时向下移动，并进入到导料桶11的内部。

当锥形过滤网17移动进入导料桶11内部时，由于导料桶11的直径大于锥形过滤网17的直径，锥形过滤网17顶端过滤下来的颗粒状固体天然气水合物，能够从锥形过滤网17和导料桶的内壁之间的间隙排出到导料桶11中。

第五步，当锥形过滤网17在导料桶11内向下移动的过程中，当锥形过滤网17移动至其底部表面与导动轮35接触时，锥形过滤网17继续向下移动受到阻力，此时通过摇摆杆36带动锥形过滤网17摆动，从而使锥形过滤网17的顶部表面不断倾斜。倾斜过程中，锥形过滤网17与导料桶11之间的间隙被扩大，以便于锥形过滤网顶端堆积的颗粒状固体天然气水合物能够便捷的排到导料桶11内。

第六步，摇摆杆36带动过程中，通过摇摆杆36与第二转轴50之间的传动关系，使第二转轴50转动。第二转轴50带动大直齿轮39进行转动，通过大直齿轮39与第三小直齿轮40之间的啮合传动，使第三小直齿轮40和与第三小直齿轮同轴的收卷辊41转动，收卷滚41快速转动过程中对第二拉扯绳37进行快速收卷。第二拉扯绳37被收卷时拉动直齿条46向上移动，通过直齿条46与第四小直齿轮45之间的相互啮合，驱动第四小直齿轮45和与第四小直齿轮45同轴的大锥齿轮43快速转动。通过大锥齿轮43和小锥齿轮42之间的相互啮合，驱动小锥齿轮42、与小锥齿轮42固定连接的旋转辅助环31、以及拨动杆32快速转动，拨动杆32转动过程中，对锥形过滤网17的顶部表面不断拨动，从而将堆积在锥形过滤网17顶端的颗粒状固体天然气水合物扫落至导料桶11内部。

以上对本发明所提供的海洋天然气水合物高效收集装置及收集方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种海洋天然气水合物高效收集装置，其特征在于，包括：

分割桶，其顶部设有进水口，桶内从上至下设有固定环和隔板，隔板的顶部表面间隔设置数个分割叶，相邻两分割叶之间形成流动腔室，每个流动腔室所对应的隔板上分别设有排水孔，每个排水孔的下方分别设有阻挡套筒，阻挡套筒与隔板固定连接，阻挡套筒内活动设置有锥形过滤网，固定环和锥形过滤网的顶端之间设有辅助拉拽器；

底座盘，下部设有排水阀，内部设有对接排除机构，每个阻挡套筒的下方对应设置一个对接排除机构，对接排除机构包括导料桶，锥形过滤网的尺寸小于导料桶的内径；

对接排除机构还包括：

封闭盖板，设置在导料桶顶端的开口处；

第二驱动电机，设置在导料桶内，其输出轴与封闭盖板固定连接；

封闭盖板与阻挡套筒之间连接有防漏保护器；

防漏保护器包括：

动力杆，与封闭盖板的顶部表面固定连接，其上端固定有第二小直径齿轮；

阻隔闭环，滑动套在阻挡套筒的外侧，其外表面固定有滑块，对应的在分割桶内设有限位引向槽，滑块的端部设置在限位引向槽内，阻隔闭环的底部与阻挡环固定连接，阻挡环位于锥形过滤网的下方；

单向螺纹丝杆，底端与分割桶固定连接，上端固定有第一小直径齿轮，第一小直径齿轮与第二小直径齿轮之间啮合传动，单向螺纹丝杆与滑块之间螺纹传动；

阻隔闭环的外径小于导料桶的内径，当阻隔闭环插入导料桶内后，阻隔闭环的外表面贴合于导料桶的内表面。

2.根据权利要求1所述的海洋天然气水合物高效收集装置，其特征在于，

所述隔板的顶部表面的中心固定有第一驱动电机，第一驱动电机的输出轴与其上方的T形流转板传动连接，T形流转板的圆周外侧与固定环转动连接；

T形流转板上设有开口，开口与进水口之间连接有波纹软管。

3.根据权利要求1所述的海洋天然气水合物高效收集装置，其特征在于，所述辅助拉拽器包括：

拉扯柱，与阻隔闭环的顶部表面固定连接，其顶端贯穿并位于隔板的上方；

L形引导杆，位于拉扯柱的上方，包括竖直导杆和与竖直导杆的底端垂直连接的水平导杆，竖直导杆的上端穿过并位于固定环的上方，竖直导杆的顶端与固定环之间设有第一弹簧，水平导杆的一端通过第一拉扯绳与其下方的拉扯柱连接，水平导杆的另一端通过连接辅助杆与其下方的锥形过滤网连接；

摇摆杆，与锥形过滤网固定连接，摇摆杆的顶端与连接辅助杆底端的摆动连座之间摆动连接。

4.根据权利要求3所述的海洋天然气水合物高效收集装置，其特征在于，所述摆动连座与锥形过滤网之间设有倾斜辅助组件，包括：

第二转轴，设置在摆动连座内，与摇摆杆之间传动连接，与摆动连座之间连接有扭簧；

L形顶杆，固定在导料桶内且位于锥形过滤网的下方，其顶部设有导动轮；

第二转轴与锥形过滤网之间连接有旋锥拨动单元。

5.根据权利要求4所述的海洋天然气水合物高效收集装置，其特征在于，所述旋锥拨动单元包括：

防御套，固定在摇摆杆的外侧；

旋转辅助环，与防御套的下部转动连接，沿旋转辅助环的环形外侧间隔设置数个拨动杆，拨动杆贴合于锥形过滤网的顶部表面；

第二拉扯绳，其上端穿过防御套并缠绕在收卷辊上，收卷辊与第二转轴之间传动连接，第二拉扯绳与旋转辅助环之间通过动力传动机构连接，通过动力传动机构，将第二拉扯绳竖直方向的运动转换为旋转辅助环的圆周运动。

6.根据权利要求5所述的海洋天然气水合物高效收集装置，其特征在于，

所述第二转轴上固定有大直齿轮，收卷辊上同轴固定有第三小齿轮，大直齿轮与第三小齿轮之间相互啮合；

所述动力传动机构设置在防御套内，包括：

直齿条，呈竖向设置，与第二拉扯绳固定连接，与第四小直齿轮啮合传动；

大锥齿轮，与第四小直齿轮同轴设置；

套杆，与旋转辅助环固定连接，其顶部固定有小锥齿轮，小锥齿轮与大锥齿轮啮合传动。

7.根据权利要求6所述的海洋天然气水合物高效收集装置，其特征在于，所述直齿条滑动设置在矩形定位杆内，直齿条与第二弹簧连接，第二弹簧缠绕在矩形定位杆的外侧。

8.一种利用权利要求6所述海洋天然气水合物高效收集装置来收集海洋天然气水合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、海底开采出来的天然气水合物分解的产物、颗粒状固体天然气水合物与海水进入到进水管内部后，依次通过波纹软管、隔板内的流动腔室输送到对应的阻挡套筒内部，经过锥形过滤网的过滤后，海水被过滤至底盘座内，通过排水阀排出，颗粒状固体天然气水合物堆积在锥形过滤网的上表面；

S2、上述锥形过滤网对海水进行过滤后，T形转流板带动波纹软管旋转，使得波纹软管与参与过滤作业的锥形过滤网之间发生错位；

已经参与过滤作业的锥形过滤网进行收集动作，位于波纹软管正下方的锥形过滤网开始过滤动作；

S3、已经参与过滤作业的锥形过滤网下方的导料桶顶部的开口打开，阻隔闭环向下移动，直至插入到导料桶的内部并贴合在导料桶的内侧，此时阻挡套筒、阻隔闭环与导料桶之间形成封闭状态；

S4、阻隔闭环向下移动的同时，锥形过滤网向下移动，并进入到导料桶的内部，锥形过滤网顶端堆积的颗粒状固体天然气水合物，从锥形过滤网和导料桶的内壁之间的间隙排出到导料桶内；

S5、当锥形过滤网移动至其底部表面与导动轮接触时，锥形过滤网继续向下移动受到阻力，摇摆杆带动锥形过滤网摆动，锥形过滤网的顶部表面不断倾斜；

同时摇摆杆带动第二转轴转动，通过第二转轴带动旋转辅助环、以及拨动杆快速转动，拨动杆转动过程中，对锥形过滤网的顶部表面不断拨动，将堆积在锥形过滤网顶端的颗粒状固体天然气水合物扫落至导料桶内。