CN109025954A - 煤层气排采井井口气水分离装置 - Google Patents

Abstract

煤层气排采井井口气水分离装置，包括箱体，箱体的内壁底面固定连接立柱的下端，立柱的上端固定连接水槽的底面，水槽为半球形结构，水槽的顶面开口，且水槽和立柱的中心线均与箱体的中心线共线，立柱的外周套装圆环，圆环的内圈与立柱的外周接触配合。本发明通过立柱能够对水槽形成稳定支撑，结构稳定，电机能够同时带动击片、扇叶和浮板转动，从而实现击碎水流、消除气泡以及使箱体内分离出来的气体向上流动的目的，且转动的浮板能够搅动箱体内的水产生涡流，箱体内的水与空气的接触面积更大，将浮板制为弧形结构贴合水面，更有利于水中的气体分离出来。

Description

煤层气排采井井口气水分离装置

技术领域

本发明属于煤层气开采技术领域领域，具体地说是一种煤层气排采井井口气水分离装置。

背景技术

为了缓解能源危机，减少瓦斯直接排放对环境的污染，降低煤矿煤与瓦斯突出的危险性，人们不断对煤层气开发工艺技术及设备进行研发，随着技术的不断成熟，煤层气井规模急剧增加，由于排出的水和气共用一个井筒，排采时，要对排出的水做气水分离处理，以免造成资源浪费。如公开号CN103352686A中所记载的一种煤层气排采井井口气水快速高效分离装置，通过该装置可以将水中含有的煤层气进行快速的分离并收集再利用，减少直接排空造成的资源浪费和引起的温室效应。但由于水流从高处落下时会激起装置内的水面，且由于表面张力的存在使得气体与水分子形成气泡，这些气泡全部附着在水面上，随着装置内水的排出，这些气泡也会排出装置外，从而造成瓦斯资源的浪费，且排放出去的甲烷会加重温室效应，需要进一步改进。

发明内容

本发明提供一种煤层气排采井井口气水分离装置，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

煤层气排采井井口气水分离装置，包括箱体，箱体的内壁底面固定连接立柱的下端，立柱的上端固定连接水槽的底面，水槽为半球形结构，水槽的顶面开口，且水槽和立柱的中心线均与箱体的中心线共线，立柱的外周套装圆环，圆环的内圈与立柱的外周接触配合，圆环的外周固定安装数个浮板，浮板均匀分布于圆环的外周，圆环的顶面固定连接数个支杆的下端，每相邻两个支杆之间的间距相同，支杆的上端分别固定连接同一个齿轮的底面，立柱从齿轮的内圈穿过，立柱与齿轮间隙配合，立柱的外周上部通过轴承连接带轮的内圈，带轮位于齿轮上方，带轮的底面固定连接套筒的顶面，立柱从套筒内穿过，套筒的外周固定安装数个扇叶，扇叶均匀分布于套筒的外周，带轮的顶面固定安装数个击片，击片均匀分布于带轮上，箱体的内壁一侧固定安装电机，电机与电源电路连接，电机的输出轴朝下且固定安装同样的带轮，两个带轮之间通过传送带连接，电机下方的带轮的底面固定连接柱形齿轮的顶面，柱形齿轮与对应的带轮的中心线共线，柱形齿轮能够与齿轮啮合；箱体的一侧设有进水管，进水管的一端位于排采井井口内，进水管的另一端穿过箱体，且进水管的另一端位于水槽的正上方；箱体的另一侧底部固定连接出水管的一端，出水管与箱体内部相通；箱体的顶面一侧固定连接出气管的一端，出气管的另一端与气体输送管道固定连接，出气管分别同时与箱体、气体输送管道内部相通。

如上所述的煤层气排采井井口气水分离装置，所述的出气管的一侧分别固定安装负压气泵和气体干燥器，气体干燥器位于负压气泵的外侧。

如上所述的煤层气排采井井口气水分离装置，所述的箱体的内壁一侧固定安装防水壳，防水壳的底面开设通孔，电机位于防水壳内，电机的底面与防水壳的内壁底面固定连接，电机的输出轴从通孔内穿过，电机的输出轴通过防水密封轴承与通孔的内壁连接。

如上所述的煤层气排采井井口气水分离装置，所述的出水管的顶部开设柱塞孔，柱塞孔的直径大于出水管的内径，柱塞孔与出水管的中心线相互垂直，箱体的另一侧固定安装电推杆，电推杆与电源电路连接，电推杆的下端固定连接柱塞的顶面，柱塞与柱塞孔的中心线共线，柱塞位于柱塞孔内，且柱塞的外周与柱塞孔的内壁紧密接触配合；箱体的内壁一侧固定安装水位检测装置，水位检测装置与电推杆电路连接。

如上所述的煤层气排采井井口气水分离装置，所述的立柱为空心结构，且立柱与水槽内部相通，立柱内固定安装支撑板，支撑板与立柱的中心线共线，支撑板的顶面固定连接液压杆的下端，液压杆的上端固定连接弹性膜的底面，弹性膜的外周固定连接水槽的内壁顶部；进水管的另一端内壁固定安装传感器，传感器与液压杆电路连接。

如上所述的煤层气排采井井口气水分离装置，所述的浮板的前后两面分别固定安装数个尖刺，每相邻两个尖刺之间的间距相等。

如上所述的煤层气排采井井口气水分离装置，所述的浮板的底面分别固定连接数根软丝的上端。

如上所述的煤层气排采井井口气水分离装置，所述的立柱的外周套装限位环，限位环的内圈固定连接立柱的外周。

本发明的优点是：煤层气排采井内的水通过进水管进入箱体内，然后在重力作用下落入水槽内，当水槽内的水漾出后，柱状水流转换成球面状水流，增大水流与空气接触面积，易于气体从水流中分离出来，然后启动电机，电机带动对应的带轮转动，两个带轮之间通过传送带连接，从而能够同时带动两个带轮转动，立柱上的带轮能够带动击片转动，快速转动的击片能够击碎水流，使水流内的气体分离出来，由于立柱上的带轮与套筒固定连接，从而能够带动套筒转动，套筒能够带动扇叶转动，能够使箱体内的气体向上流动，气体能够更快的进入出气管内，且当电机正下方的带轮转动时能够带动柱形齿轮转动，柱形齿轮与齿轮啮合，从而能够带动齿轮转动，齿轮通过支杆与圆环固定连接，能够带动圆环转动，圆环转动能够带动浮板转动，且由于圆环能够沿立柱上下滑动，且浮板能够浮在水面上，浮板的底面始终与水面接触，浮板转动时能够击碎水面上的气泡，从而释放出气泡内的气体。本发明通过立柱能够对水槽形成稳定支撑，结构稳定，电机能够同时带动击片、扇叶和浮板转动，从而实现击碎水流、消除气泡以及使箱体内分离出来的气体向上流动的目的，且转动的浮板能够搅动箱体内的水产生涡流，箱体内的水与空气的接触面积更大，将浮板制为弧形结构贴合水面，更有利于水中的气体分离出来，分离出来的气体通过出气管排出箱体外，而经过气水分离后的水通过出水管排出箱体外，结构更加简单，造价低且便于维修，设计构思巧妙，能够促进气水分离装置的发展，克服传统结构中的弊端，提高气水分离的效果，能够进一步降低排出箱体外的水的含气量，提高资源利用率，避免甲烷直接排放到空气中加剧温室效应，更为节能环保，齿轮选用镂空齿轮，更方便箱体内下部的气体向上移动，扇叶的高速转动能够提高气体流速，从而提高气体的排出效率，进而提高气水分离的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；图2是图1的Ⅰ局部放大图；图3是图1的Ⅱ局部放大图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

煤层气排采井井口气水分离装置，如图所示，包括箱体1，箱体1的内壁底面固定连接立柱2的下端，立柱2的上端固定连接水槽3的底面，水槽3为半球形结构，水槽3的顶面开口，且水槽3和立柱2的中心线均与箱体1的中心线共线，立柱2的外周套装圆环4，圆环4的内圈与立柱2的外周接触配合，圆环4的外周固定安装数个浮板5，浮板5均匀分布于圆环4的外周，圆环4的顶面固定连接数个支杆6的下端，每相邻两个支杆6之间的间距相同，支杆6的上端分别固定连接同一个齿轮7的底面，立柱2从齿轮7的内圈穿过，立柱2与齿轮7间隙配合，立柱2的外周上部通过轴承连接带轮8的内圈，带轮8位于齿轮7上方，带轮8的底面固定连接套筒9的顶面，立柱2从套筒9内穿过，套筒9的外周固定安装数个扇叶10，扇叶10均匀分布于套筒9的外周，带轮8的顶面固定安装数个击片11，击片11均匀分布于带轮8上，箱体1的内壁一侧固定安装电机12，电机12与电源电路连接，电机12的输出轴朝下且固定安装同样的带轮8，两个带轮8之间通过传送带13连接，电机12下方的带轮8的底面固定连接柱形齿轮14的顶面，柱形齿轮14与对应的带轮8的中心线共线，柱形齿轮14能够与齿轮7啮合；箱体1的一侧设有进水管15，进水管15的一端位于排采井井口内，进水管15的另一端穿过箱体1，且进水管15的另一端位于水槽3的正上方；箱体1的另一侧底部固定连接出水管16的一端，出水管16与箱体1内部相通；箱体1的顶面一侧固定连接出气管17的一端，出气管17的另一端与气体输送管道固定连接，出气管17分别同时与箱体1、气体输送管道内部相通。煤层气排采井内的水通过进水管15进入箱体1内，然后在重力作用下落入水槽3内，当水槽3内的水漾出后，柱状水流转换成球面状水流，增大水流与空气接触面积，易于气体从水流中分离出来，然后启动电机12，电机12带动对应的带轮8转动，两个带轮8之间通过传送带13连接，从而能够同时带动两个带轮8转动，立柱2上的带轮8能够带动击片11转动，快速转动的击片11能够击碎水流，使水流内的气体分离出来，由于立柱2上的带轮8与套筒9固定连接，从而能够带动套筒9转动，套筒9能够带动扇叶10转动，能够使箱体1内的气体向上流动，气体能够更快的进入出气管17内，且当电机12正下方的带轮8转动时能够带动柱形齿轮14转动，柱形齿轮14与齿轮7啮合，从而能够带动齿轮7转动，齿轮7通过支杆6与圆环4固定连接，能够带动圆环4转动，圆环4转动能够带动浮板5转动，且由于圆环4能够沿立柱2上下滑动，且浮板5能够浮在水面上，浮板5的底面始终与水面接触，浮板5转动时能够击碎水面上的气泡，从而释放出气泡内的气体。本发明通过立柱2能够对水槽3形成稳定支撑，结构稳定，电机12能够同时带动击片11、扇叶10和浮板5转动，从而实现击碎水流、消除气泡以及使箱体1内分离出来的气体向上流动的目的，且转动的浮板5能够搅动箱体1内的水产生涡流，箱体1内的水与空气的接触面积更大，将浮板5制为弧形结构贴合水面，更有利于水中的气体分离出来，分离出来的气体通过出气管17排出箱体1外，而经过气水分离后的水通过出水管16排出箱体1外，结构更加简单，造价低且便于维修，设计构思巧妙，能够促进气水分离装置的发展，克服传统结构中的弊端，提高气水分离的效果，能够进一步降低排出箱体1外的水的含气量，提高资源利用率，避免甲烷直接排放到空气中加剧温室效应，更为节能环保，齿轮7选用镂空齿轮，更方便箱体1内下部的气体向上移动，扇叶10的高速转动能够提高气体流速，从而提高气体的排出效率，进而提高气水分离的效率。

具体而言，如图1所示，本实施例所述的出气管17的一侧分别固定安装负压气泵18和气体干燥器19，气体干燥器19位于负压气泵18的外侧。该结构通过负压气泵18能够降低箱体1内部的压力，促进气体和水的快速分离，且有利于箱体1内气体向出气管17内流动；气体干燥器19能够对气体中的少量水进一步分离，气体干燥器19内部盛放干燥剂，对经过其的气体进行干燥，使分离出来的气体基本不含水分。

具体的，如图1所示，本实施例所述的箱体1的内壁一侧固定安装防水壳20，防水壳20的底面开设通孔21，电机12位于防水壳20内，电机12的底面与防水壳20的内壁底面固定连接，电机12的输出轴从通孔21内穿过，电机12的输出轴通过防水密封轴承与通孔21的内壁连接。该结构能够避免水进入电机12内，且电机12的工作环境较为干燥，能够降低电机12的损坏率，延长其使用寿命，防水壳20为导热性好的金属材质，便于吸收电机12工作产生的热量，水流经过防水壳20时会带走这些热量，更有利于电机12的稳定工作。

进一步的，如图3所示，本实施例所述的出水管16的顶部开设柱塞孔22，柱塞孔22的直径大于出水管16的内径，柱塞孔22与出水管16的中心线相互垂直，箱体1的另一侧固定安装电推杆23，电推杆23与电源电路连接，电推杆23的下端固定连接柱塞24的顶面，柱塞24与柱塞孔22的中心线共线，柱塞24位于柱塞孔22内，且柱塞24的外周与柱塞孔22的内壁紧密接触配合；箱体1的内壁一侧固定安装水位检测装置，水位检测装置与电推杆23电路连接。出水管16关闭状态时，柱塞24的底面与柱塞孔22的底面紧密接触，箱体1内的水无法通过出水管16流出，当箱体1内的液面上升到水位检测装置设置的最高高度时，电推杆23收缩，柱塞24向上移动，柱塞24始终位于柱塞孔22内，箱体1内的水能够从出水管16内流出，当箱体1内的液面下降到水位检测装置设置的最低高度时，电推杆23伸展，柱塞24向下移动。该结构能够实现箱体1内液面高度的自动控制，避免水直接通过出水管16流出，从而延长水在箱体1内所处的时间，更有利于气水分离，且能及时排除箱体1内的水，以免内部积水过多漫过电机12致其损毁。

更进一步的，如图1所示，本实施例所述的立柱2为空心结构，且立柱2与水槽3内部相通，立柱2内固定安装支撑板25，支撑板25与立柱2的中心线共线，支撑板25的顶面固定连接液压杆26的下端，液压杆26的上端固定连接弹性膜27的底面，弹性膜27的外周固定连接水槽3的内壁顶部；进水管15的另一端内壁固定安装传感器，传感器与液压杆26电路连接。弹性膜27采用防水弹性材质，传感器能够检测进水管15内是否有水流经过，当进水管15内无水流经过时，液压杆26伸缩一次，液压杆26伸展时能够带动弹性膜27向上移动，从而能够使水槽3内的水流向箱体1内，以免水遗留在水槽3内，导致水槽3内的水内的气体无法分离。

更进一步的，如图1所示，本实施例所述的浮板5的前后两面分别固定安装数个尖刺28，每相邻两个尖刺28之间的间距相等。该结构在浮板5转动时，能够更好的刺破液面上的气泡，从而释放出气泡内的气体。

更进一步的，如图1所示，本实施例所述的浮板5的底面分别固定连接数根软丝29的上端。软丝29能够随浮板5的转动而转动，能够划破水面上的气泡，且软丝均位于液面以下，能够搅动箱体1内的水，更便于水内的气体分离出来。

更进一步的，如图1所示，本实施例所述的立柱2的外周套装限位环30，限位环30的内圈固定连接立柱2的外周。该结构能够限制圆环4向下的最大位移量，以免浮板5离箱体1的内壁底面过近，柱形齿轮14无法与齿轮7啮合，避免导致软丝29缠绕，甚至堵住出水管16，有利于箱体1内的水顺畅的从出水管16内流出。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.煤层气排采井井口气水分离装置，其特征在于：包括箱体（1），箱体（1）的内壁底面固定连接立柱（2）的下端，立柱（2）的上端固定连接水槽（3）的底面，水槽（3）为半球形结构，水槽（3）的顶面开口，且水槽（3）和立柱（2）的中心线均与箱体（1）的中心线共线，立柱（2）的外周套装圆环（4），圆环（4）的内圈与立柱（2）的外周接触配合，圆环（4）的外周固定安装数个浮板（5），浮板（5）均匀分布于圆环（4）的外周，圆环（4）的顶面固定连接数个支杆（6）的下端，每相邻两个支杆（6）之间的间距相同，支杆（6）的上端分别固定连接同一个齿轮（7）的底面，立柱（2）从齿轮（7）的内圈穿过，立柱（2）与齿轮（7）间隙配合，立柱（2）的外周上部通过轴承连接带轮（8）的内圈，带轮（8）位于齿轮（7）上方，带轮（8）的底面固定连接套筒（9）的顶面，立柱（2）从套筒（9）内穿过，套筒（9）的外周固定安装数个扇叶（10），扇叶（10）均匀分布于套筒（9）的外周，带轮（8）的顶面固定安装数个击片（11），击片（11）均匀分布于带轮（8）上，箱体（1）的内壁一侧固定安装电机（12），电机（12）与电源电路连接，电机（12）的输出轴朝下且固定安装同样的带轮（8），两个带轮（8）之间通过传送带（13）连接，电机（12）下方的带轮（8）的底面固定连接柱形齿轮（14）的顶面，柱形齿轮（14）与对应的带轮（8）的中心线共线，柱形齿轮（14）能够与齿轮（7）啮合；箱体（1）的一侧设有进水管（15），进水管（15）的一端位于排采井井口内，进水管（15）的另一端穿过箱体（1），且进水管（15）的另一端位于水槽（3）的正上方；箱体（1）的另一侧底部固定连接出水管（16）的一端，出水管（16）与箱体（1）内部相通；箱体（1）的顶面一侧固定连接出气管（17）的一端，出气管（17）的另一端与气体输送管道固定连接，出气管（17）分别同时与箱体（1）、气体输送管道内部相通。

2.根据权利要求1所述的煤层气排采井井口气水分离装置，其特征在于：所述的出气管（17）的一侧分别固定安装负压气泵（18）和气体干燥器（19），气体干燥器（19）位于负压气泵（18）的外侧。

3.根据权利要求1所述的煤层气排采井井口气水分离装置，其特征在于：所述的箱体（1）的内壁一侧固定安装防水壳（20），防水壳（20）的底面开设通孔（21），电机（12）位于防水壳（20）内，电机（12）的底面与防水壳（20）的内壁底面固定连接，电机（12）的输出轴从通孔（21）内穿过，电机（12）的输出轴通过防水密封轴承与通孔（21）的内壁连接。

4.根据权利要求1所述的煤层气排采井井口气水分离装置，其特征在于：所述的出水管（16）的顶部开设柱塞孔（22），柱塞孔（22）的直径大于出水管（16）的内径，柱塞孔（22）与出水管（16）的中心线相互垂直，箱体（1）的另一侧固定安装电推杆（23），电推杆（23）与电源电路连接，电推杆（23）的下端固定连接柱塞（24）的顶面，柱塞（24）与柱塞孔（22）的中心线共线，柱塞（24）位于柱塞孔（22）内，且柱塞（24）的外周与柱塞孔（22）的内壁紧密接触配合；箱体（1）的内壁一侧固定安装水位检测装置，水位检测装置与电推杆（23）电路连接。

5.根据权利要求1所述的煤层气排采井井口气水分离装置，其特征在于：所述的立柱（2）为空心结构，且立柱（2）与水槽（3）内部相通，立柱（2）内固定安装支撑板（25），支撑板（25）与立柱（2）的中心线共线，支撑板（25）的顶面固定连接液压杆（26）的下端，液压杆（26）的上端固定连接弹性膜（27）的底面，弹性膜（27）的外周固定连接水槽（3）的内壁顶部；进水管（15）的另一端内壁固定安装传感器，传感器与液压杆（26）电路连接。

6.根据权利要求1所述的煤层气排采井井口气水分离装置，其特征在于：所述的浮板（5）的前后两面分别固定安装数个尖刺（28），每相邻两个尖刺（28）之间的间距相等。

7.根据权利要求1所述的煤层气排采井井口气水分离装置，其特征在于：所述的浮板（5）的底面分别固定连接数根软丝（29）的上端。

8.根据权利要求7所述的煤层气排采井井口气水分离装置，其特征在于：所述的立柱（2）的外周套装限位环（30），限位环（30）的内圈固定连接立柱（2）的外周。