CN102103041A - 煤层瓦斯在位密封取样装置 - Google Patents

煤层瓦斯在位密封取样装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤层瓦斯在位密封取样装置，包括中空的长杆件，长杆件外圆周设有螺旋凸棱，所述长杆件内部自前向后分别设有储煤舱、封闭舱、传动舱和动力及控制舱，封闭舱处设有进煤口，传动舱内设有往复推拉机构，动力及控制舱内设有为往复推拉机构提供动力的微型动力减速电机，往复推拉机构前端传动连接有开关进煤口的活塞滑套装置，储煤舱前端设有瓦斯解析孔。本发明主要用于瓦斯含量实验室测定以前的采样环节，实现煤样和瓦斯在位密封采集，不需要井下解析，在瓦斯含量测定中也不需要损失量的计算，为煤矿瓦斯治理和防治等相关领域提供可靠的基础参数，具有较强的实用价值，易于推广应用。

Description

煤层瓦斯在位密封取样装置
技术领域
本发明属于煤矿井下瓦斯含量测定技术领域，尤其涉及一种煤层瓦斯在位密封取样装置。
背景技术
煤层瓦斯含量是瓦斯治理和防治及煤层气评价和开发等相关领域的重要参数之一，同时瓦斯含量测定一直是瓦斯预测和瓦斯治理领域的国际性难题。至今没有突破的主要原因有两点：第一、煤样不能保证定点采集，第二、瓦斯损失量无法做到准确计算。瓦斯含量要准确测定就必须同时满足以上两点要求。
目前，国内外很多专家把瓦斯含量测定的重点放在了损失量计算上，建立了不同的模型来模拟瓦斯吸附和解析过程，从而得出了一系列的计算公式来计算瓦斯含量在测定中的损失量；由于瓦斯的吸附、解析是一个化学、物理和复杂环境条件等共同作用的过程，然而这些模型都是在实验室中建立的，条件单一、模型简单等因素导致不可能完全符合煤层瓦斯实际解析情况。因此，至今没有一个人或一种设备可以准确地测定瓦斯含量。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种操作简便、可以定点采集煤样并准确测定煤层瓦斯含量的煤层瓦斯在位密封取样装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：煤层瓦斯在位密封取样装置，包括中空的长杆件，长杆件外圆周设有螺旋凸棱，所述长杆件内部自前向后分别设有储煤舱、封闭舱、传动舱和动力及控制舱，封闭舱处设有进煤口，传动舱内设有往复推拉机构，动力及控制舱内设有为往复推拉机构提供动力的微型动力减速电机，往复推拉机构前端传动连接有开关进煤口的活塞滑套装置，储煤舱前端设有瓦斯解析孔。
所述储煤舱内径小于封闭舱内径，所述活塞滑套装置包括与储煤舱后部内壁滑动配合的活塞、与封闭舱内壁滑动配合的滑套，滑套前部一段内径与储煤舱内径一致，活塞外圆周至少设有一道O型密封圈，活塞后端与往复推拉机构前端连接。
所述往复推拉机构包括丝杠、与丝杠螺接的螺母，丝杠前端与活塞后端连接，丝杠后端与微型动力减速电机输出轴连接，丝杠前端螺接有顶压滑套后端的套筒，螺母与长杆件内壁固定连接。
所述活塞前端设有将煤样由封闭舱输送到储煤舱内的煤样输送机构。
所述煤样输送机构包括设在活塞内部前端的微型输送减速电机，微型输送减速电机前端输出轴传动连接有与储煤舱同轴的螺旋推煤器。
所述长杆件前端和后端分别设有与其同轴的钻头件和连接器。
采用上述技术方案，微型动力减速电机和微型输送减速电机均通过设置在动力及控制舱内的单片机和集成电路按照设定的程序实现预定的控制，可以使用电池或导线接通外部电源为动力及控制部件供电。将长杆件设置在矿用麻花钻杆最前端，随钻杆在煤层中转动，钻进过程中活塞滑套装置将封闭舱的进煤口封堵，当钻至煤层设定地点，微型动力减速电机转动，通过往复推拉机构带动活塞滑套装置向后移动，进煤口被打开，煤样通过进煤口进入到封闭舱内，微型动力减速电机再反向转动，通过往复推拉机构带动活塞滑套装置向前移动，活塞滑套装置将煤样推到储煤舱内，实现煤样的定点获取，获取的煤样可以通过瓦斯解析孔进行瓦斯含量的测定；当往复推拉机构带动活塞向后移动，移动一定距离后，活塞上的O型密封圈由储煤舱进入滑套内部后，带动滑套向后移动，打开了进煤口，煤样进入封闭舱，当往复推拉机构带动活塞向前移动，活塞上的O型密封圈由滑套内进入储煤舱内，丝杠移动一定距离后，套筒向前推动滑套前移到预定位置，关闭进煤口；往复推拉机构由丝杠和螺母组成，结构简单、易于实现往复运动；活塞前端设置煤样输送机构，在进煤口打开后，将煤样输送到储煤舱内，取样完毕后，微型动力减速电机再反向转动，带动丝杠反向转动并推动活塞向前移动，活塞封堵进煤口；煤样输送机构采用微型输送减速电机带动螺旋推煤器的结构，轴向输送效果好；钻头件用于钻进煤层，连接器用于与钻杆轴向固定连接。
本发明严格按照煤矿防爆标准设计，原理科学、操作简便、工作效率高，本发明主要用于瓦斯含量实验室测定以前的采样环节，实现煤样和瓦斯在位密封采集，不需要井下解析，在瓦斯含量测定中也不需要损失量的计算，为煤矿瓦斯治理和防治等相关领域提供可靠的基础参数，具有较强的实用价值，易于推广应用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1当中I处的放大图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的煤层瓦斯在位密封取样装置，包括中空的长杆件1，长杆件1外圆周设有螺旋凸棱2，长杆件1前端和后端分别设有与其同轴的钻头件3和连接器4，长杆件1内部自前向后分别设有储煤舱5、封闭舱6、传动舱7和动力及控制舱8，封闭舱6处设有进煤口9，传动舱7内设有往复推拉机构，动力及控制舱8内设有为往复推拉机构提供动力的微型动力减速电机10，往复推拉机构前端传动连接有开关进煤口9的活塞滑套装置，储煤舱5前端设有瓦斯解析孔16。
储煤舱5内径小于封闭舱6内径，活塞滑套装置包括与储煤舱5后部内壁滑动配合的活塞11、与封闭舱6内壁滑动配合的滑套17，滑套17前部一段内径与储煤舱5内径一致，活塞11外圆周至少设有一道O型密封圈18，活塞11后端与往复推拉机构前端连接。
往复推拉机构包括丝杠12、与丝杠12螺接的螺母13，丝杠12前端与活塞11后端连接，丝杠12后端与微型动力减速电机10的输出轴连接，丝杠12前端螺接有顶压滑套17后端的套筒19，螺母13与长杆件1的内壁固定连接。
活塞11前端设有将煤样由封闭舱6输送到储煤舱5内的煤样输送机构。煤样输送机构包括设在活塞11内部前端的微型输送减速电机14，微型输送减速电机14前端输出轴传动连接有与储煤舱5同轴的螺旋推煤器15。
微型动力减速电机10和微型输送减速电机14均通过设置在动力及控制舱内8的单片机和集成电路按照设定的程序实现预定的控制，可以使用电池或导线接通外部电源为动力及控制部件供电。
工作使用时，将长杆件1通过连接器4设置在矿用麻花钻杆最前端，随钻杆在煤层中转动，钻进过程中滑套17将封闭舱6的进煤口9封堵，当钻至煤层设定地点，开始进行取样，微型动力减速电机10转动，带动丝杠12转动并拉动活塞11向后移动，移动一定距离后，活塞11上的O型密封圈18由储煤舱5进入滑套17内部后，带动滑套17向后移动，进煤口9被打开，煤样通过进煤口9进入到封闭舱6内，微型动力减速电机10再反向转动，带动丝杠12反向转动并推动活塞11向前移动，活塞11上的O型密封圈18由滑套17内进入储煤舱5内，丝杠12向前移动一定距离后，套筒19向前推动滑套17前移到预定位置，将进煤口9封堵。滑套17封堵进煤口9的过程中，微型输送减速电机14开启带动螺旋推煤器15转动，螺旋输送器15将煤样输送到储煤舱5内。从而实现煤样的在位密封采集。

Claims (6)

1.煤层瓦斯在位密封取样装置，包括中空的长杆件，长杆件外圆周设有螺旋凸棱，其特征在于：所述长杆件内部自前向后分别设有储煤舱、封闭舱、传动舱和动力及控制舱，封闭舱处设有进煤口，传动舱内设有往复推拉机构，动力及控制舱内设有为往复推拉机构提供动力的微型动力减速电机，往复推拉机构前端传动连接有开关进煤口的活塞滑套装置，储煤舱前端设有瓦斯解析孔。
2.根据权利要求1所述的煤层瓦斯在位密封取样装置，其特征在于：所述储煤舱内径小于封闭舱内径，所述活塞滑套装置包括与储煤舱后部内壁滑动配合的活塞、与封闭舱内壁滑动配合的滑套，滑套前部一段内径与储煤舱内径一致，活塞外圆周至少设有一道O型密封圈，活塞后端与往复推拉机构前端连接。
3.根据权利要求2所述的煤层瓦斯在位密封取样装置，其特征在于：所述往复推拉机构包括丝杠、与丝杠螺接的螺母，丝杠前端与活塞后端连接，丝杠后端与微型动力减速电机输出轴连接，丝杠前端螺接有顶压滑套后端的套筒，螺母与长杆件内壁固定连接。
4.根据权利要求2或3所述的煤层瓦斯在位密封取样装置，其特征在于：所述活塞前端设有将煤样由封闭舱输送到储煤舱内的煤样输送机构。
5.根据权利要求4所述的煤层瓦斯在位密封取样装置，其特征在于：所述煤样输送机构包括设在活塞内部前端的微型输送减速电机，微型输送减速电机前端输出轴传动连接有与储煤舱同轴的螺旋推煤器。
6.根据权利要求1或2或3所述的煤层瓦斯在位密封取样装置，其特征在于：所述长杆件前端和后端分别设有与其同轴的钻头件和连接器。
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