[发明专利]一种海底可燃冰钻式开采装备

说明书

技术领域

本发明属于矿产开采设备，尤其涉及一种海底可燃冰钻式开采装备。

背景技术

可燃冰是人类在海底与冻土层之下发现的一种新型洁净资源。由小分子烃与液态水在较低温度和较高压力条件下形成的结晶水合物，分子式 MnH₂O,M为气体分子，主要是CH₄，含有少量的C₂H₆、C₃H₈等烃类。1m³可燃冰能分解释放出164m³(标准)天然气，全球估计可燃冰总体积量大约1.8×1016～2.1×1016m³，相当于全球已探明常规化石燃料总量2倍。

可燃冰的开采作为一个全新的研究领域，它具有非常巨大的资源潜力。特别是对深海区域的可燃冰的开采受限于完善的开采设备和成熟的开发方案，目前仍是亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种能够在深海作业的、防水性能良好、工作效率较高的可燃冰钻式开采装备。

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：一种海底可燃冰钻式开采装备，其包括圆柱形壳体、安装在所述壳体前端的钻头、设置在所述壳体内的传送机构和螺杆机构、以及安装在所述壳体后部数量不少于2组的尾部抵紧机构；所述壳体包括前封闭部和后开合部；所述螺杆机构安装在所述壳体的前封闭部内；所述传送机构安装在所述壳体的后开合部内；所述壳体外壁沿轴线等距转动连接有滚轮；所述滚轮的安装支座浮动设置并通过预紧弹簧与所述壳体连接；

所述钻头包括钻头基体、安装于所述钻头基体前部并伸出所述壳体前端的刀片，以及通过转动带驱动所述钻头基体转动的驱动电机a；

所述壳体内对应钻头基体位置成型有钻头基体安装基座；所述驱动电机a固定连接在所述钻头基体安装基座上；

所述钻头基体、钻头基体安装基座与壳体内壁间形成有用于存储所述刀片采掘下来的矿物块的储矿腔；

所述钻头基体安装基座后部沿所述壳体轴线方向安装有数量不少于4组的抵紧液压缸；所述抵紧液压缸后部固定连接在所述壳体内壁上，所述抵紧液压缸活动端通过螺纹连接在所述钻头基体安装基座上；

所述螺杆机构包括送料螺杆，安装在壳体内壁通过带传动连接所述送料螺杆的螺杆驱动电机；所述送料螺杆后部成型有出料口；所述送料螺杆前部伸入所述储矿腔内；所述壳体内壁对应所述出料口位置安装有传送机构；

所述传送机构包括传送带，固定连接在所述传送带上的多个倾斜运送料斗；

多个所述的倾斜运送料斗沿传送带长度方向等距布置；所述倾斜运送料斗斜向上开口；所述出料口的方向与所述倾斜运送料斗的开口相对；

所述尾部抵紧机构包括作用于工作支持面的抵紧支座，驱动所述抵紧支座上下运动的液压顶缸，以及驱动液压顶缸运动的顶缸驱动电机；所述顶缸驱动电机和液压顶缸通过安装基座螺纹连接在壳体上；所述液压顶缸下端与所述抵紧支座螺纹连接；所述壳体内在钻头基体安装基座和螺杆驱动电机之间位置安装有数量不少于4组的侧部抵紧机构；所述侧部抵紧机构包括侧部抵紧顶板，驱动所述侧部抵紧顶板垂直壳体壁面上下运动的液压缸，以及驱动液压缸的驱动电机b；

所述壳体内还安装有控制电路板，所述驱动电机a、螺杆驱动电机、顶缸驱动电机、驱动电机b与所述控制电路板电连接。

作为优选方案：所述出料口开口处固定连接有磁铁a，所述倾斜运送料斗上沿对应出料口开口位置固定连接有磁铁b。

作为优选方案：所述刀片沿所述钻头基体前端面周向等距布置，沿径向交错等距布置。

作为优选方案：各个所述电机由安装在海底的发电装置进行供电；所述发电装置包括有内燃机，与内燃机的输出轴连接的发电机；所述内燃机的进气端连接有混合器，混合器连接有氧气进气管和天然气进气管；所述内燃机的出气端连接有排气管，排气管的另一端连接有冷却除气罐；所述氧气进气管另一端连通到海面上，氧气进气管靠近混合器的位置安装有气泵a；所述天然气进气管与可燃冰开采井的出气管道相连通，天然气进气管靠近混合器的位置安装有气泵b；所述冷却除气罐为封闭的容器，冷却储气罐内下部储存有氢氧化钠饱和溶液；冷却储气罐内顶部安装有水淋喷头，所述排气管与冷却储气罐的上部连通；所述冷却储气罐下部连接有由海水进行冷却的冷却管道，冷却管道的另一端连接有喷淋水泵，喷淋水泵的出水端与水淋喷头连接。