CN108152069A - 一种无损瓦斯的煤样取样装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无损瓦斯的煤样取样装置及方法，包括密封球阀、齿轮、齿条、齿条限位器和密封推动开关，密封球阀为两组，呈前、后分布在钻杆内壁的前端部，两个密封球阀形成煤样取样区域；各密封球阀的两个端部均安装有齿轮，位于同侧的齿轮之间通过齿条相连接，齿条的前端部均连接有密封推动开关，密封推动开关与位于前部的密封球阀之间设置有齿条限位器。本发明通过对钻杆内壁前端部的改进，增加了用于两个密封球阀，形成煤样取样区域，工艺简单、操作方便，煤样取样完全密封，解决了由于瓦斯煤样失真所带来的开采事故的发生，对地质勘探、石油开采取样等领域，具有良好的推广前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种无损瓦斯的煤样取样装置及方法，属于煤层取样设备技术领域。
背景技术
目前，煤矿瓦斯灾害治理以区域防治为主、局部措施为补充，区域瓦斯含量参数的测定成为急需解决的问题。常用的瓦斯含量参数的测定方法有两类：（1）直接测定法，即在打钻过程中，遇到煤层后用专用的密闭式岩芯取样器或普通取样器，提取煤样，在实验室内抽取其中所含瓦斯，再加上打钻、取样过程中逸散的瓦斯，除以试样的质量测得瓦斯含量；
（2）计算法，即根据测定得到的煤层的瓦斯压力和温度，结合实验室的试验，计算煤层的游离瓦斯含量和吸附瓦斯含量之和，即解析法测得瓦斯含量。
但是，上述的两种方式，都存在着取样工艺复杂、取样时间长、取样器密封性不佳等问题，致使对煤样测得的瓦斯含量、压力等数据失真。
针对上述不足，如何能快速、准确的进行煤样取样，工艺简单，操作方便是当前继续解决的不足。
发明内容
本发明目的是为了克服现在技术中煤样取样工艺复杂、取样时间长、取样器密封性不佳，致使对煤样测得的瓦斯含量、压力等数据失真的问题。本发明的无损瓦斯的煤样取样装置及方法，通过对钻杆内壁前端部的改进，增加了用于两个密封球阀，形成煤样取样区域，工艺简单、操作方便，煤样取样完全密封，解决了由于瓦斯煤样失真所带来的开采事故的发生，对地质勘探、石油开采取样等领域，具有良好的推广前景。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种无损瓦斯的煤样取样装置，包括密封球阀、齿轮、齿条、齿条限位器和密封推动开关，
所述密封球阀为两组，呈前、后分布在钻杆内壁的前端部，两个密封球阀形成煤样取样区域；
各密封球阀的两个端部均安装有齿轮，位于同侧的齿轮之间通过齿条相连接，所述齿条的前端部均连接有密封推动开关，所述密封推动开关与位于前部的密封球阀之间设置有齿条限位器；
所述密封推动开关前移或者后移，通过齿条带动齿轮顺时针或者逆时针转动，所述齿轮顺时针或者逆时针转动，控制与其连接的密封球阀打开或者关闭。
前述的一种无损瓦斯的煤样取样装置，所述齿轮与对应处的密封球阀端部刚性连接，用于驱动密封球阀实现90°旋转。
前述的一种无损瓦斯的煤样取样装置，所述齿轮顺时针或者逆时针转动，控制与其连接的密封球阀打开或者关闭，两组密封球阀同步运动。
前述的一种无损瓦斯的煤样取样装置，所述齿轮与齿条相啮合，所述齿条前移或者后移，带动齿轮顺时针或者逆时针转动。
前述的一种无损瓦斯的煤样取样装置，还包括齿条滑动轨道，所述齿条滑动轨道为两条，对称设置在钻杆内壁的前端部，所述齿条设置在对应的齿条滑动轨道内。
前述的一种无损瓦斯的煤样取样装置，所述齿条限位器安装在对应的齿条滑动轨道前端部，用于限制齿条移动位置。
一种无损瓦斯的煤样取样方法，包括以下步骤，
步骤（A），钻杆达到煤层的待取样位置，将密封推动开关前移带动齿条移动，齿条带动齿轮逆时针转动，所述齿轮逆时针转动，控制与其连接的密封球阀打开，实现两组密封球阀均打开；
步骤（B），将钻杆前行进行取样，将取得的煤样设置在两个密封球阀形成煤样取样区域内；
步骤（C），将钻杆前端部堵上，实现煤样取样区域的暂时封闭；
步骤（D），将钻杆的前端部打入泥浆，推动密封推动开关后移，并带动齿条移动，齿条带动齿轮顺时针转动，控制与其连接的密封球阀进行关闭动作，在齿条达到齿条限位器处，齿轮停止转动，两组密封球阀实现密封关闭；
步骤（E），取出钻杆后，将泥浆倒出，完成煤样取样。
前述的无损瓦斯的煤样取样方法，步骤（D），在齿条达到齿条限位器处，齿轮已经旋转过90°的角度，控制密封球阀实现90°旋转。
本发明的有益效果是：本发明的无损瓦斯的煤样取样装置及方法，通过对钻杆内壁前端部的改进，增加了用于两个密封球阀，形成煤样取样区域，工艺简单、操作方便，煤样取样完全密封，解决了由于瓦斯煤样失真所带来的开采事故的发生，对地质勘探、石油开采取样等领域，具有良好的推广前景。
附图说明
图1是本发明的无损瓦斯的煤样取样装置的结构示意图。
附图中标记的含义如下：
1：密封球阀；2：齿轮；3：齿条；4：齿条限位器；5：密封推动开关；6：钻杆；7：煤样取样区域。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明做进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的无损瓦斯的煤样取样装置，包括密封球阀1、齿轮2、齿条3、齿条限位器4和密封推动开关5，
所述密封球阀1为两组，呈前、后分布在钻杆6内壁的前端部，两个密封球阀1形成煤样取样区域7；
各密封球阀1的两个端部均安装有齿轮2，位于同侧的齿轮2之间通过齿条3相连接，所述齿条3的前端部均连接有密封推动开关5，所述密封推动开关5与位于前部的密封球阀1之间设置有齿条限位器4；
所述密封推动开关5前移或者后移，通过齿条3带动齿轮2顺时针或者逆时针转动，所述齿轮2顺时针或者逆时针转动，控制与其连接的密封球阀1打开或者关闭。
优选的，所述齿轮2与对应处的密封球阀1端部刚性连接，用于驱动密封球阀1实现90°旋转，密封球阀1的90°旋转，能够完成开启时，不密封煤样取样区域7；关闭时，密封煤样取样区域7。
优选的，所述齿轮2顺时针或者逆时针转动，控制与其连接的密封球阀1打开或者关闭，两组密封球阀1同步运动，保证密封的效果。
优选的，所述齿轮2与齿条3相啮合，所述齿条3前移或者后移，带动齿轮2顺时针或者逆时针转动，控制可靠，传动稳定。
本发明的无损瓦斯的煤样取样装置，还包括齿条滑动轨道6，所述齿条滑动轨道6为两条，对称设置在钻杆6内壁的前端部，所述齿条3设置在对应的齿条滑动轨道6内，能够保护齿条3，保证起移动的平稳性。
优选的，所述齿条限位器4安装在对应的齿条滑动轨道6前端部，用于限制齿条3移动位置，当齿条3达到齿条限位器4，即完成两组密封球阀1对煤样取样区域7的密封。
本发明的无损瓦斯的煤样取样方法，包括以下步骤，
步骤（A），钻杆6达到煤层的待取样位置，将密封推动开关5前移带动齿条3移动，齿条3带动齿轮2逆时针转动，所述齿轮2逆时针转动，控制与其连接的密封球阀1打开，实现两组密封球阀1均打开；
步骤（B），将钻杆6前行进行取样，将取得的煤样设置在两个密封球阀1形成煤样取样区域7内；
步骤（C），将钻杆前端部堵上，实现煤样取样区域7的暂时封闭；
步骤（D），将钻杆的前端部打入泥浆，推动密封推动开关5后移，并带动齿条3移动，齿条3带动齿轮2顺时针转动，控制与其连接的密封球阀1进行关闭动作，在齿条3达到齿条限位器4处，齿轮2停止转动，两组密封球阀1实现密封关闭，这里在齿条3达到齿条限位器4处，齿轮2已经旋转过90°的角度，控制密封球阀1实现90°旋转；
步骤（E），取出钻杆后，将泥浆倒出，完成煤样取样。
综上所述，本发明的无损瓦斯的煤样取样装置及方法，通过对钻杆内壁前端部的改进，增加了用于两个密封球阀，形成煤样取样区域，工艺简单、操作方便，煤样取样完全密封，解决了由于瓦斯煤样失真所带来的开采事故的发生，对地质勘探、石油开采取样等领域，具有良好的推广前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种无损瓦斯的煤样取样装置，其特征在于：包括密封球阀（1）、齿轮（2）、齿条（3）、齿条限位器（4）和密封推动开关（5），
所述密封球阀（1）为两组，呈前、后分布在钻杆（6）内壁的前端部，两个密封球阀（1）形成煤样取样区域；
各密封球阀（1）的两个端部均安装有齿轮（2），位于同侧的齿轮（2）之间通过齿条（3）相连接，所述齿条（3）的前端部均连接有密封推动开关（5），所述密封推动开关（5）与位于前部的密封球阀（1）之间设置有齿条限位器（4）；
所述密封推动开关（5）前移或者后移，通过齿条（3）带动齿轮（2）顺时针或者逆时针转动，所述齿轮（2）顺时针或者逆时针转动，控制与其连接的密封球阀（1）打开或者关闭。
2.根据权利要求1所述的一种无损瓦斯的煤样取样装置，其特征在于：所述齿轮（2）与对应处的密封球阀（1）端部刚性连接，用于驱动密封球阀（1）实现90°旋转。
3.根据权利要求1所述的一种无损瓦斯的煤样取样装置，其特征在于：所述齿轮（2）顺时针或者逆时针转动，控制与其连接的密封球阀（1）打开或者关闭，两组密封球阀（1）同步运动。
4.根据权利要求1所述的一种无损瓦斯的煤样取样装置，其特征在于：所述齿轮（2）与齿条（3）相啮合，所述齿条（3）前移或者后移，带动齿轮（2）顺时针或者逆时针转动。
5.根据权利要求5所述的一种无损瓦斯的煤样取样装置，其特征在于：还包括齿条滑动轨道（6），所述齿条滑动轨道（6）为两条，对称设置在钻杆（6）内壁的前端部，所述齿条（3）设置在对应的齿条滑动轨道（6）内。
6.根据权利要求1所述的一种无损瓦斯的煤样取样装置，其特征在于：所述齿条限位器（4）安装在对应的齿条滑动轨道（6）前端部，用于限制齿条（3）移动位置。
7.一种无损瓦斯的煤样取样方法，其特征在于：其特征在于：包括以下步骤，
步骤（A），钻杆（6）达到煤层的待取样位置，将密封推动开关（5）前移带动齿条（3）移动，齿条（3）带动齿轮（2）逆时针转动，所述齿轮（2）逆时针转动，控制与其连接的密封球阀（1）打开，实现两组密封球阀（1）均打开；
步骤（B），将钻杆（6）前行进行取样，将取得的煤样设置在两个密封球阀（1）形成煤样取样区域内；
步骤（C），将钻杆前端部堵上，实现煤样取样区域的暂时封闭；
步骤（D），将钻杆的前端部打入泥浆，推动密封推动开关（5）后移，并带动齿条（3）移动，齿条（3）带动齿轮（2）顺时针转动，控制与其连接的密封球阀（1）进行关闭动作，在齿条（3）达到齿条限位器（4）处，齿轮（2停止转动，两组密封球阀（1）实现密封关闭；
步骤（E），取出钻杆后，将泥浆倒出，完成煤样取样。
8.根据权利要求7所述的无损瓦斯的煤样取样方法，其特征在于：其特征在于：步骤（D），在齿条（3）达到齿条限位器（4）处，齿轮（2）已经旋转过90°的角度，控制密封球阀（1）实现90°旋转。
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