CN108318375A - 循环式瓦斯解吸装置及其测定方法 - Google Patents

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Abstract

循环式瓦斯解吸装置，包括连接座、三通阀，第一测试筒和第二测试筒，第一测试筒的下端固定设置在连接座的上侧面，第二测试筒的上端固定设置在连接座的下侧面，连接座内部为中空结构的腔体，连接座顶部开设有与第一测试筒连通的第一进气孔和第一排水孔，连接座底部开设有与第二测试筒连通的第二进气孔和第二排水孔，三通阀的第一出气接头与第一进气孔连接，三通阀的第二出气接头与第二进气孔连接，第一排水孔和第二排水孔之间通过排水管连接。本发明在量管式解吸仪的基础上进行了创新，采用两个测试筒内上下对应颠倒使水体循环的办法，使瓦斯解吸过程中不需要间断测定工作，提高了实验的效率，提升了解吸仪的测值精度。

Description

循环式瓦斯解吸装置及其测定方法
技术领域
本发明属于煤矿现场瓦斯（煤层气）含量测定技术研究领域，尤其涉及一种循环式瓦斯解吸装置及其测定方法。
背景技术
煤层瓦斯（煤层气）是一种洁净的清洁能源，具有广阔的开发前景。
煤层瓦斯含量是制定切实可行的瓦斯灾害防治措施的最基础的参数，也是煤层气开发的基础参数。煤层瓦斯含量测值准确与否，直接关系到瓦斯灾害治理措施的有效性和煤层气开发的成败。在瓦斯（煤层气）含量测定过程中，都要用到瓦斯解吸仪这一测定装置。目前煤矿现场及实验室采用的解吸仪分为两类：一是采用排水集气原理的量管式解吸仪；二是采用流量传感器的电子式解吸仪。这两种解吸仪均存在一定的弊端，会造成一定的瓦斯含量测值误差。这两类瓦斯解吸仪和测定方法存在的问题主要为：⑴、量管式解吸仪在使用过程中，若瓦斯解吸量较大，一量管的水量不足的时候，需要暂停测定工作向量管中重新注满水体才能继续进行瓦斯解吸量的测量工作，这个过程短则1～2分钟，长则4～5分钟，这就造成煤样瓦斯解吸数据不完整，由此得到的瓦斯含量测值误差较大；⑵、电子式解吸仪采用数模转换进而测定不同时刻的瓦斯解吸量，在转换过程中会增加系统误差，使得瓦斯含量测值也存在较大误差。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种能够实现瓦斯解吸量连续、提高测定精度的循环式瓦斯解吸装置及其测定方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：循环式瓦斯解吸装置，包括连接座、三通阀，第一测试筒和第二测试筒，第一测试筒的下端固定设置在连接座的上侧面，第二测试筒的上端固定设置在连接座的下侧面，连接座内部为中空结构的腔体，连接座顶部开设有与第一测试筒连通的第一进气孔和第一排水孔，连接座底部开设有与第二测试筒连通的第二进气孔和第二排水孔，三通阀设置在连接座内部，三通阀的操作手柄和进气接头均位于连接座外部，三通阀的第一出气接头与第一进气孔连接，三通阀的第二出气接头与第二进气孔连接，第一排水孔和第二排水孔之间通过排水管连接；
第一测试筒和第二测试筒均由透明材料制成，第一测试筒的外壁自上而下开设有第一体积刻度线，第二测试筒的外壁自下而上开设有第二体积刻度线，第一测试筒的下部开设有第一排气孔，第一排气孔处设置有第一锥形阀，第二测试筒的下部开设有第二排气孔，第二排气孔处设置有第二锥形阀，第一测试筒的顶部设置有第一螺母密封盖，第一螺母密封盖上连接有第一吊绳，第二测试筒的底部设置有第二螺母密封盖，第二螺母密封盖上连接有第二吊绳。
连接座的顶部设置有第一连接筒，连接座的底部设置有第二连接筒，第一连接筒和第二连接筒的中心线重合，第一测试筒下端伸入并螺纹连接在第一连接筒内，第一测试筒下端与连接座顶部之间设置有第一橡胶密封垫圈，第二测试筒上端伸入并螺纹连接在第二连接筒内，第二测试筒上端与连接座西部之间设置有第二橡胶密封垫圈。
第一体积刻度线的0刻度位于第一测试筒的上部，第二体积刻度线的0刻度位于第二测试筒的下部，第一锥形阀位于第一体积刻度线最下部一根的下方，第二锥形阀位于第二体积刻度线最上部的上方。
循环式瓦斯解吸装置的测定方法，包括以下步骤：
（1）、将煤矿井下采集的煤样装到煤样罐内，同时将第一测试筒下端拧到第一连接筒内，将第二测试筒上端拧到第二连接筒内；
（2）将第一锥形阀顺时针旋转，封死第一排气孔，防止瓦斯解吸过程中第一测试筒内的水流出引起测值误差；同时，逆时针旋转第二锥形阀，第二排气孔被打开与外界连通；
（3）、打开第一螺母密封盖，向第一测试筒中注入清水，直至第一测试筒内的水面高度到0体积刻度线处时停止注水，然后拧上第一螺母密封盖，将第一螺母密封盖上连接的第一吊绳吊挂在支架上，使第一测试筒和第二测试筒垂直悬挂；
（4）、将装满煤样的煤样罐通过软胶管与三通阀的进气口相连；旋转三通阀，使三通阀的第一出气接头与第一进气孔连通；
（5）、开始煤样瓦斯解吸测定工作，即：随着煤样罐内煤样瓦斯的不断解吸，解吸出的瓦斯气体依次通过软胶管、三通阀的第一出气接头、第一进气孔进入到第一测试筒内，在瓦斯气体压力作用下挤压第一测试筒内的水体，迫使第一测试筒内的水体依次通过第一排水孔、排水管、第二排水孔流入到第二测试筒内，瓦斯气体上升到第一测试筒内端上部空间，在此过程中记录不同时间点的第一体积刻度线指示的气体体积示数；
（6）、在第一测试筒内水体将至第一体积刻度线最低刻度处的时候，迅速打开第一锥形阀、关闭第二锥形阀、旋动三通阀使三通阀的第二出气接头与第二进气孔连通，并将第一测试筒和第二测试筒垂直旋转180°，用第二螺母密封盖上连接的第二吊绳挂接在支架上，使第二测试筒和第一测试筒垂直悬挂；
（7）、随着煤样罐内煤样瓦斯继续不断解吸，解吸出的瓦斯气体依次通过软胶管、三通阀的第二出气接头、第二进气孔进入到第二测试筒内，在瓦斯气体压力作用下挤压第二测试筒内的水体，迫使第二测试筒内的水体依次通过第二排水孔、排水管、第一排水孔流入到第一测试筒内，瓦斯气体上升到第二测试筒内端上部空间，在此过程中记录不同时间点的第二体积刻度线指示的气体体积示数；
（8）、在第二测试筒内水体将至第二体积刻度线最低刻度处的时候，迅速打开第二锥形阀、关闭第一锥形阀、旋动三通阀使三通阀的第一出气接头与第一进气孔连通，并将第一测试筒和第二测试筒垂直旋转180°，用第一螺母密封盖上连接的第一吊绳挂接在支架上，使第一测试筒和第二测试筒垂直悬挂；
（9）、然后循环操作步骤（5）～（8）的瓦斯含量测定工作；满足瓦斯解吸规定的测定时间后关闭三通阀，拆卸并收回各部件，完成测定工作。
采用上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
（1）、本发明采用第一测试筒和第二测试筒上下对称设置的结构，并且第一测试筒和第二测试筒分别螺纹连接在第一连接筒和第二连接筒内，便于拆卸和组装，解决反复向测试筒内注水而中断测试的弊端，使瓦斯解吸测定过程不间断进行，保证了实验过程的流畅性，提高了试验效率和测值精度。
（2）、采用第一锥形阀、第二锥形阀和排水管的设计，解决两个量管在循环使用时气路切换问题，确保所需水体循环使用。
（3）、本发明的设备可以垂直翻转并循环使用，实现不间断测试，使整个测试过程一直持续进行，保证了测试工作的流畅性、测值精度。
（4）、本发明有效解决了目前广泛采用的解吸固有的弊端，具有广阔的市场应用前景，投入市场后，可产生可观的经济效益。
综上所述，本发明在量管式解吸仪的基础上进行了创新，采用两个测试筒内上下对应颠倒使水体循环的办法，使瓦斯解吸过程中不需要间断测定工作，提高了实验的效率，提升了解吸仪的测值精度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的循环式瓦斯解吸装置，包括连接座1、三通阀2，第一测试筒3和第二测试筒4，第一测试筒3的下端固定设置在连接座1的上侧面，第二测试筒4的上端固定设置在连接座1的下侧面，连接座1内部为中空结构的腔体，连接座1顶部开设有与第一测试筒3连通的第一进气孔和第一排水孔，连接座1底部开设有与第二测试筒4连通的第二进气孔和第二排水孔，三通阀2设置在连接座1内部，三通阀2的操作手柄和进气接头均位于连接座1外部，三通阀2的第一出气接头5与第一进气孔连接，三通阀2的第二出气接头6与第二进气孔连接，第一排水孔和第二排水孔之间通过排水管7连接；
第一测试筒3和第二测试筒4均由透明材料制成，第一测试筒3的外壁自上而下开设有第一体积刻度线8，第二测试筒4的外壁自下而上开设有第二体积刻度线9，第一测试筒3的下部开设有第一排气孔，第一排气孔处设置有第一锥形阀10，第二测试筒4的下部开设有第二排气孔，第二排气孔处设置有第二锥形阀11，第一测试筒3的顶部设置有第一螺母密封盖12，第一螺母密封盖12上连接有第一吊绳13，第二测试筒4的底部设置有第二螺母密封盖14，第二螺母密封盖14上连接有第二吊绳15。
连接座1的顶部设置有第一连接筒16，连接座1的底部设置有第二连接筒17，第一连接筒16和第二连接筒17的中心线重合，第一测试筒3下端伸入并螺纹连接在第一连接筒16内，第一测试筒3下端与连接座1顶部之间设置有第一橡胶密封垫圈，第二测试筒4上端伸入并螺纹连接在第二连接筒17内，第二测试筒4上端与连接座1西部之间设置有第二橡胶密封垫圈。
第一体积刻度线8的0刻度位于第一测试筒3的上部，第二体积刻度线9的0刻度位于第二测试筒4的下部，第一锥形阀10位于第一体积刻度线8最下部一根的下方，第二锥形阀11位于第二体积刻度线9最上部的上方。
本发明的循环式瓦斯解吸装置的测定方法，包括以下步骤：
（1）、将煤矿井下采集的煤样装到煤样罐18内，同时将第一测试筒3下端拧到第一连接筒16内，将第二测试筒4上端拧到第二连接筒17内；
（2）将第一锥形阀10顺时针旋转，封死第一排气孔，防止瓦斯解吸过程中第一测试筒3内的水流出引起测值误差；同时，逆时针旋转第二锥形阀11，第二排气孔被打开与外界连通；
（3）、打开第一螺母密封盖12，向第一测试筒3中注入清水，直至第一测试筒3内的水面高度到0体积刻度线处时停止注水，然后拧上第一螺母密封盖12，将第一螺母密封盖12上连接的第一吊绳13吊挂在支架上，使第一测试筒3和第二测试筒4垂直悬挂；
（4）、将装满煤样的煤样罐18通过软胶管19与三通阀2的进气口相连；旋转三通阀2，使三通阀2的第一出气接头5与第一进气孔连通；
（5）、开始煤样瓦斯解吸测定工作，即：随着煤样罐18内煤样瓦斯的不断解吸，解吸出的瓦斯气体依次通过软胶管19、三通阀2的第一出气接头5、第一进气孔进入到第一测试筒3内，在瓦斯气体压力作用下挤压第一测试筒3内的水体，迫使第一测试筒3内的水体依次通过第一排水孔、排水管7、第二排水孔流入到第二测试筒4内，瓦斯气体上升到第一测试筒3内端上部空间，在此过程中记录不同时间点的第一体积刻度线8指示的气体体积示数；
（6）、在第一测试筒3内水体将至第一体积刻度线8最低刻度处的时候，迅速打开第一锥形阀10、关闭第二锥形阀11、旋动三通阀2使三通阀2的第二出气接头6与第二进气孔连通，并将第一测试筒3和第二测试筒4垂直旋转180°，用第二螺母密封盖14上连接的第二吊绳15挂接在支架上，使第二测试筒4和第一测试筒3垂直悬挂；
（7）、随着煤样罐18内煤样瓦斯继续不断解吸，解吸出的瓦斯气体依次通过软胶管19、三通阀2的第二出气接头6、第二进气孔进入到第二测试筒4内，在瓦斯气体压力作用下挤压第二测试筒4内的水体，迫使第二测试筒4内的水体依次通过第二排水孔、排水管7、第一排水孔流入到第一测试筒3内，瓦斯气体上升到第二测试筒4内端上部空间，在此过程中记录不同时间点的第二体积刻度线9指示的气体体积示数；
（8）、在第二测试筒4内水体将至第二体积刻度线9最低刻度处的时候，迅速打开第二锥形阀11、关闭第一锥形阀10、旋动三通阀2使三通阀2的第一出气接头5与第一进气孔连通，并将第一测试筒3和第二测试筒4垂直旋转180°，用第一螺母密封盖12上连接的第一吊绳13挂接在支架上，使第一测试筒3和第二测试筒4垂直悬挂；
（9）、然后循环操作步骤（5）～（8）的瓦斯含量测定工作；满足瓦斯解吸规定的测定时间后关闭三通阀2，拆卸并收回各部件，完成测定工作。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构、方向等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.循环式瓦斯解吸装置，其特征在于：包括连接座、三通阀，第一测试筒和第二测试筒，第一测试筒的下端固定设置在连接座的上侧面，第二测试筒的上端固定设置在连接座的下侧面，连接座内部为中空结构的腔体，连接座顶部开设有与第一测试筒连通的第一进气孔和第一排水孔，连接座底部开设有与第二测试筒连通的第二进气孔和第二排水孔，三通阀设置在连接座内部，三通阀的操作手柄和进气接头均位于连接座外部，三通阀的第一出气接头与第一进气孔连接，三通阀的第二出气接头与第二进气孔连接，第一排水孔和第二排水孔之间通过排水管连接；
第一测试筒和第二测试筒均由透明材料制成，第一测试筒的外壁自上而下开设有第一体积刻度线，第二测试筒的外壁自下而上开设有第二体积刻度线，第一测试筒的下部开设有第一排气孔，第一排气孔处设置有第一锥形阀，第二测试筒的下部开设有第二排气孔，第二排气孔处设置有第二锥形阀，第一测试筒的顶部设置有第一螺母密封盖，第一螺母密封盖上连接有第一吊绳，第二测试筒的底部设置有第二螺母密封盖，第二螺母密封盖上连接有第二吊绳。
2.根据权利要求1所述的循环式瓦斯解吸装置，其特征在于：连接座的顶部设置有第一连接筒，连接座的底部设置有第二连接筒，第一连接筒和第二连接筒的中心线重合，第一测试筒下端伸入并螺纹连接在第一连接筒内，第一测试筒下端与连接座顶部之间设置有第一橡胶密封垫圈，第二测试筒上端伸入并螺纹连接在第二连接筒内，第二测试筒上端与连接座西部之间设置有第二橡胶密封垫圈。
3.根据权利要求2所述的循环式瓦斯解吸装置及其测定方法，其特征在于：第一体积刻度线的0刻度位于第一测试筒的上部，第二体积刻度线的0刻度位于第二测试筒的下部，第一锥形阀位于第一体积刻度线最下部一根的下方，第二锥形阀位于第二体积刻度线最上部的上方。
4.采用如权利要求3所述的循环式瓦斯解吸装置的测定方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、将煤矿井下采集的煤样装到煤样罐内，同时将第一测试筒下端拧到第一连接筒内，将第二测试筒上端拧到第二连接筒内；
（2）将第一锥形阀顺时针旋转，封死第一排气孔，防止瓦斯解吸过程中第一测试筒内的水流出引起测值误差；同时，逆时针旋转第二锥形阀，第二排气孔被打开与外界连通；
（3）、打开第一螺母密封盖，向第一测试筒中注入清水，直至第一测试筒内的水面高度到0体积刻度线处时停止注水，然后拧上第一螺母密封盖，将第一螺母密封盖上连接的第一吊绳吊挂在支架上，使第一测试筒和第二测试筒垂直悬挂；
（4）、将装满煤样的煤样罐通过软胶管与三通阀的进气口相连；旋转三通阀，使三通阀的第一出气接头与第一进气孔连通；
（5）、开始煤样瓦斯解吸测定工作，即：随着煤样罐内煤样瓦斯的不断解吸，解吸出的瓦斯气体依次通过软胶管、三通阀的第一出气接头、第一进气孔进入到第一测试筒内，在瓦斯气体压力作用下挤压第一测试筒内的水体，迫使第一测试筒内的水体依次通过第一排水孔、排水管、第二排水孔流入到第二测试筒内，瓦斯气体上升到第一测试筒内端上部空间，在此过程中记录不同时间点的第一体积刻度线指示的气体体积示数；
（6）、在第一测试筒内水体将至第一体积刻度线最低刻度处的时候，迅速打开第一锥形阀、关闭第二锥形阀、旋动三通阀使三通阀的第二出气接头与第二进气孔连通，并将第一测试筒和第二测试筒垂直旋转180°，用第二螺母密封盖上连接的第二吊绳挂接在支架上，使第二测试筒和第一测试筒垂直悬挂；
（7）、随着煤样罐内煤样瓦斯继续不断解吸，解吸出的瓦斯气体依次通过软胶管、三通阀的第二出气接头、第二进气孔进入到第二测试筒内，在瓦斯气体压力作用下挤压第二测试筒内的水体，迫使第二测试筒内的水体依次通过第二排水孔、排水管、第一排水孔流入到第一测试筒内，瓦斯气体上升到第二测试筒内端上部空间，在此过程中记录不同时间点的第二体积刻度线指示的气体体积示数；
（8）、在第二测试筒内水体将至第二体积刻度线最低刻度处的时候，迅速打开第二锥形阀、关闭第一锥形阀、旋动三通阀使三通阀的第一出气接头与第一进气孔连通，并将第一测试筒和第二测试筒垂直旋转180°，用第一螺母密封盖上连接的第一吊绳挂接在支架上，使第一测试筒和第二测试筒垂直悬挂；
（9）、然后循环操作步骤（5）～（8）的瓦斯含量测定工作；满足瓦斯解吸规定的测定时间后关闭三通阀，拆卸并收回各部件，完成测定工作。
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