CN102900459B - 自平衡水封式防爆器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自平衡水封式防爆器，它由水封器、汽水分离泄爆装置和智能水位监测装置三部分组成，水封器筒体内置有与进气管路相连接的一次渐扩式降速装置和与出气管路相连接的二次渐扩式降速装置，水封器筒体的出气管路连接有汽水分离泄爆装置；汽水分离泄爆装置包括罐体、进气口、排气口、排水接管、泄压装置和置于罐体内的分离装置，水封器筒体的出气管路与进气口相连接，排水接管设置于罐体底部并与水封器筒体相连通。本发明通过汽水的循环利用和对水位时时监测的结合，来达到水封面的自动监测和自动补给，从而保持水封面的恒定，并防止水进入抽采系统中，避免阻塞管路，以保证整个系统的安全运转。

Description

自平衡水封式防爆器

【技术领域】

本发明涉及一种煤矿瓦斯抽采系统中的安全装置，特别是一种自平衡水封式防爆器。

【背景技术】

瓦斯是煤矿安全的重大隐患之一，为了保证矿井人员的人身安全和煤矿的顺利开采，必须及时将瓦斯排出矿井外，传统的方法是直接通过排风将瓦斯排出矿井之外，这种风排瓦斯的方法存在着污染环境和浪费能源的弊端，而近年来出现的抽放瓦斯的方法则可以较好的解决上述问题。抽放瓦斯的方法一般是指通过瓦斯泵或其它抽放设备抽取瓦斯，而在抽放设备的进气端和排气端的管路上会设置水封式防爆器，当瓦斯抽放时气体经由进气管路进入防爆器的水中，然后从水中析出，经出气弯管路排出，由于水封将进、出气管路隔离，爆炸发生时，爆炸波和火焰被水封所隔绝，同时爆炸能量被泄压装置释放，从而保护了抽放设备、矿井和矿井人员的安全。我国瓦斯抽采系统中现有的水封式防爆器的结构不合理，给整个抽采系统安全运转造成非常严重的安全隐患，这主要表现为以下几个方面：1、水封器内的供水方式是大多采用人工分时现场观测，来确定水的补给，而抽采系统管路内的气体流量非常大，水封器内的水很快被抽干，造成水封面缺失，系统处于缺水运行状态，给安全带来极大隐患；2、若随时补水，水被抽到管路内，在抽采系统管路的低洼处形成聚集，堵塞管路，增加整个系统的阻力，降低抽放泵的效率；3、无智能水位监测，只能靠人工分时观测，费时费力，无法实现时时监测。

【实用新型内容】

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种自平衡水封式防爆器，它能使水封面循环利用，不进入抽采系统中，还能避免阻塞管路，并实现水封面的自动监测和自动补给，以保证整个系统的安全运转。

本发明的目的是这样实现的：它包括水封器筒体和与水封器筒体相连通的进气管路、出气管路，其改进之处在于：水封器筒体内置有与进气管路相连接的一次渐扩式降速装置和与出气管路相连接的二次渐扩式降速装置，水封器筒体的出气管路连接有汽水分离泄爆装置；汽水分离泄爆装置包括罐体、进气口、排气口、排水接管、泄压装置和置于罐体内的分离装置，水封器筒体的出气管路与汽水分离泄爆装置的进气口相连接，排水接管设置于罐体底部并与水封器筒体相连通；水封器筒体上安装连接有智能水位监测装置；

上述自平衡水封式防爆器中，在水封器筒体内于一次渐扩式降速装置和二次渐扩式降速装置之间设置有防飞溅阻栅；

上述自平衡水封式防爆器中，所述水封器筒体内设置有环形消音筒；

上述自平衡水封式防爆器中，所述水封器筒体内设置有细化分流网，细化分流网由圆锥型网组成；

上述自平衡水封式防爆器中，所述罐体内的分离装置为强迫式导流板，强迫式导流板是置于罐体内的具有离旋作用的板体，进气口朝向强迫式导流板；

上述自平衡水封式防爆器中，所述罐体内的中部设置有恢复式离心增速装置；

上述自平衡水封式防爆器中，所述泄压装置为设置罐体顶端的闸阀和定值爆破片；

上述自平衡水封式防爆器中，所述智能水位监测装置包括主控制柜、水位控制器、液位传感器、进水电动阀和出水电动阀，液位传感器安装于水封器筒体上，进水电动阀和出水电动阀分别安装于连通至水封器筒体内的接管上，液位传感器与水位控制器电性连接，水位控制器、进水电动阀和出水电动阀分别与主控制柜电性连接；

上述自平衡水封式防爆器中，所述水封器筒体安装有浮力磁力联动式水位计，浮力磁力联动式水位计与水位控制器电性连接；

上述自平衡水封式防爆器中，所述水封器筒体外部设置有声光报警装置，声光报警装置与主控制柜电性连接。

本发明的有益效果在于：通过汽水的循环利用和对水位时时监测的结合，来达到水封面的自动监测和自动补给，从而保持水封面的恒定，并防止水进入抽采系统中，避免阻塞管路，以保证整个系统的安全运转；使用智能水位控制系统，保证水位始终在合理水位；采用双罐体结构，使混合气体经过两次减速进入汽水分离泄爆装置内，利用强制导流板和恢复式离心增速器进行气水分离，整个过程不增加任何系统的阻力，且汽水分离充分；水封器内的一次渐扩式降速装置和二次降速区的使用，将瓦斯气体的速度降低，减小了对水封的冲击，带走的水就会减少，再加上防飞溅阻栏的阻隔高速的瓦斯气体流带走的水分会更少，那么就降低了汽水分离泄爆装置的分离负担。

【附图说明】

下面结合附图详述本发明的具体结构

图1是本发明自平衡水封式防爆器的原理结构示意图

图2是水封器的结构示意图

图中：1、声光报警装置；2、主控制柜；3、水位控制器；4、浮力磁力联动式水位计；5、二次渐扩式降速装置；6、水封器筒体；7、罐体；8、闸阀；9、定值爆破片；10、排气口；11、恢复式离心增速装置；12、强迫式导流板；13、环形消音筒；14、防飞溅阻栅；15、一次渐扩式降速装置；16、细化分流网；17、进水电动阀；18、排水电动阀；19、液位传感器。

【具体实施方式】

如图1和图2所示，本发明的自平衡水封式防爆器是由水封器、汽水分离泄爆装置和智能水位监测装置三部分组成。在瓦斯抽放系统中，高速的瓦斯气体通过连接管路进入水封器中，通过水封器内的一次渐扩式降速装置15，进入密封水中，通过防飞溅阻栅14进入第二次渐扩式降速装置5，通过环形消音筒13，水封器内的水在高速瓦斯气体的带动下进入汽水分离泄爆装置，利用离旋分离的原理将水和瓦斯气体分开，瓦斯气体从排气口10进入抽采系统，分离出的水利用连通器的原理引回到水封器内，使水封面始终保持在规定水位。智能水位监测装置属于后续的保护装置，能时时监测水封器内水位变化，当水封器长时间运行有水损耗时，能够报警并及时补充；当水封器内的水位高出规定水位后，自动打开放水阀门放水，达到规定水位后自动关闭阀门。

水封器是由水封器筒体6、进排气管、弯头以及设置于水封器筒体6内的一次渐扩式降速装置15、防飞溅阻栏14、二次渐扩式降速装置5、环形消音筒13和细化分流网16组成的。一次渐扩式降速装置15和二次渐扩式降速装置5均是由渐扩管组成的，一次渐扩式降速装置15与水封器筒体6的进气管路相连接，其作用是降低进入到水封器内高速瓦斯气体流速；二次渐扩式降速装置5与出气管路相连接，其作用是降低水封器内的瓦斯气体流速，使瓦斯气体中携带的水分在重力的作用下能沉降到筒体内。细化分流网16是由圆锥型网组成，作用是将瓦斯气体分流，防止直接冲撞筒体激起大量的水花。环形消音筒13由带孔的环形金属板构成，其作用防止水花冲撞筒体产生噪音。

高速的瓦斯气体通过进气管路进入水封器中，经水封器内的一次渐扩式降速装置15，进入密封水中，通过防飞溅阻栅14进入第二次渐扩式降速区，通过环形消音筒13及出气管路进入汽水分离泄爆装置的罐体7。

汽水分离泄爆装置主要包括罐体7、进气口、排气口10、排水接管、强迫式导流板12和泄压装置。罐体7为封闭的圆柱形罐，罐体7的内部设置有强迫式导流板12，强迫式导流板12为螺旋结构，是具有离旋作用的板体，进气口和排气口10设置于罐体7上与罐体7内部相连通。为便于气体的排放，将进气口和排气口10分别设置于罐体7的两侧，并使进气口朝向强迫式导流板12的上部，且使排气口10的位置高于进气口的位置。为了加以利用本汽水分离泄爆装置分离出来的气体和水，将排气口10与瓦斯抽放的管道系统相连接，而在罐体7的底部设置排水接管，将排水接管连接至水封器筒体6中，以实现汽水分离的循环利用。为了确保汽水分离的安全作业，在罐体7上设置有泄压装置，泄压装置包括设置于罐体7顶端的闸阀8和定值爆破片9，泄压值可以按照要求定做，压力调节范围下，固定好后，不会发生变化。优选的，在罐体7内设置有恢复式离心增速装置11，恢复式离心增速装置11设于罐体7的中部，可将气体快速导入抽放系统中，使罐体7内不憋气。

带有大量水的瓦斯混合气体高速进入罐体7内部，喷向强迫式导流板12，经导流板导流，混合气体沿罐体7进行旋涡式运动达到降速的效果，在喷向导流板时为第一次降速，经导流后沿罐体7进行运动为第二次降速。在降速中，由于气体和水的密度的不同水自然与气体分离，与水分离的气体再由不断进入的气体压力以及恢复式离心增速装置11的作用，从排气口10排出，进入到相应的抽放管道系统；而分离出来的水会沿着强迫式导流板12进入罐底，罐内的水可通过底部的排水接管进入到水封器内。

智能水位监测装置用于监测水封器内的水位变化和自动补给，它主要由主控制柜2、水位控制器3、液位传感器19、进水电动阀17、排水电动阀18和连接管路组成。将液位传感器19安装于水封器筒体上，具体做法是在水封器筒体6上由上至下依次设定最高水位、正常运行水位和最低水位液位传感器，然后将各液位传感器19分别与水位控制器3相连接，水位控制器3再与主控制柜2电性连接。进水电动阀17和排水电动阀18分别安装于连通至水封器筒体6内的接管上，进水电动阀17和排水电动阀18分别与主控制柜2电性连接，以使主控制柜2控制进水电动阀17和排水电动阀18开启或关闭。进一步的，水封器上可安装浮力磁力联动式水位计4，浮力磁力联动式水位计4与水位控制器3相连接，实现水封器内水位的时时监测。进一步的，在水封器的外部可安装声光报警装置1，声光报警装置1可悬挂在高处与主控制柜2电性连接。

当整个系统运行起来后，水封器内的水位低于规定的水位时，最低水位液位传感器给主控制柜2信号，主控制柜2同时向声光报警装置`和进水电动阀17发出指令。声光报警装置1发出声光报警，进水电动阀17打开向水封器内注水。当达到规定的正常运行水位后，正常运行液位传感器向主控制柜2发出信号，进水电动阀17停止供水。当系统运行过程中，其他部件来水造成水封器内水位增高并超过合理水位时，那么最高液位传感器向主控制柜2发出信号，排水电动阀18打开放水。达到运行水位后，正常运行水位液位传感器向主控制柜2发出信号，排水电动阀18关闭。

在本发明的自平衡水封式防爆器中，水封器主要起到保护水封面，使进气管口始终处在水封面以下的作用。汽水分离泄爆装置主要是将瓦斯混合气体里面带的水给分离出来，不含水的瓦斯气体进入抽采系统，水留下和水封器联通保证水封面。一但瓦斯抽采系统中出现瓦斯爆炸事故时，定值爆破片9会在压力波的作用下爆开泄压，以保护井下管路和设备。智能水位监测装置是后续的安全装置，当设备长时间运转后，水封面的水有损耗后，对水封面的自动监测和自动补给，保证整个系统的安全运转。

以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，本发明不限于上述实施方式，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的任何润饰、修改或等同替换，均属于本发明所保护的范围。

Claims (9)

1.一种自平衡水封式防爆器，它包括水封器筒体和与水封器筒体相连通的进气管路、出气管路，其特征在于：水封器筒体内置有与进气管路相连接的一次渐扩式降速装置和与出气管路相连接的二次渐扩式降速装置，水封器筒体的出气管路连接有汽水分离泄爆装置；汽水分离泄爆装置包括罐体、进气口、排气口、排水接管、泄压装置和置于罐体内的分离装置，水封器筒体的出气管路与汽水分离泄爆装置的进气口相连接，排水接管设置于罐体底部并与水封器筒体相连通；水封器筒体上安装连接有智能水位监测装置，智能水位监测装置包括主控制柜、水位控制器、液位传感器、进水电动阀和出水电动阀，液位传感器安装于水封器筒体上，进水电动阀和出水电动阀分别安装于连通至水封器筒体内的接管上，液位传感器与水位控制器电性连接，水位控制器、进水电动阀和出水电动阀分别与主控制柜电性连接。

2.根据权利要求1所述的自平衡水封式防爆器，其特征在于：在水封器筒体内于一次渐扩式降速装置和二次渐扩式降速装置之间设置有防飞溅阻栅。 

3.根据权利要求1或2所述的自平衡水封式防爆器，其特征在于：水封器筒体内设置有环形消音筒。

4.根据权利要求1或2所述的自平衡水封式防爆器，其特征在于：水封器筒体内设置有细化分流网，细化分流网由圆锥型网组成。 

5.根据权利要求1所述的自平衡水封式防爆器，其特征在于：罐体内的分离装置为强迫式导流板，强迫式导流板是置于罐体内的具有离旋作用的板体，进气口朝向强迫式导流板。

6.根据权利要求 5 所述的自平衡水封式防爆器，其特征在于：罐体内的中部设置有恢复式离心增速装置。

7. 根据权利要求1所述的自平衡水封式防爆器，其特征在于：泄压装置为设置罐体顶端的闸阀和定值爆破片。 

8. 根据权利要求1所述的自平衡水封式防爆器，其特征在于：水封器筒体安装有浮力磁力联动式水位计，浮力磁力联动式水位计与水位控制器电性连接。

9.根据权利要求1所述的自平衡水封式防爆器，其特征在于：水封器筒体外部设置有声光报警装置，声光报警装置与主控制柜电性连接。