CN109612788B - 一种应用于煤矿井下的气样采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于煤矿井下的气样采集装置，包括一个竖直的推拉式气缸、穿过气缸缸体（3）上下两端的环形气密通道、连接在环形气密通道前端的进气管（11）、连接在环形气密通道后端的排气管（12）及和排气管末端连接的采样袋（C）；气缸缸体内部与环形气密通道内部连通；环形气密通道在位于进气管两侧的位置及位于排气管两侧的位置，分别安装有单向止回阀（8）；气缸内做往复推拉运动形成负压时，气体自进气管向排气管方向流动。本发明可以实现高负压状态下的气样采集作业和束管长距离采样作业；可快速进行往复式连续气样采集作业，采样量大，节省了采样过程中的工作量以及采样时间。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿井下技术领域，具体为一种应用于煤矿井下的气样采集装置。
背景技术
在煤矿井下密闭气样循环采集周期中，随着回采工作面的不断推进，导致密闭检查路线不断延长，密闭数量不断增多，较大地增加了密闭检查工作量。回采工作面的持续推进破坏了原岩体应力的平衡状态，在岩体应力重新分布过程中，矿山压力显现频繁，导致煤柱破碎严重，与采空区相邻巷道处于矿山压力显现范围内，而密闭内气体成分是判断采空区是否着火、有无自燃发火隐患的重要依据。
现有技术中气体采集方法主要有以下几种：
方法一：直接采样法。适用于采集甲烷、二氧化碳、一氧化碳等不溶于水的气体。采样方法如下：将进气管伸入待测地点，通过气体采样器或抽气泵或双联球或注射器（小容积手动抽气装置）作为抽气动力，使待测气样通过出气管直接进入气样储存容器中。在这一过程中，气体不发生任何物理化学变化。
方法二：吸收液采样法。适用于采集氮氧化物、硫化氢、氨气等易容于水或有机溶剂的气体。采样方法同直接采样法相同，只是存储气样的载体不同，将气样储存容器换成针对某种被分析气样所需的化学吸收剂，并通过一定的物理化学方法使气样分离出来。
方法三：吸附采样法。在一定的温度下，吸附质与吸附剂通过充分接触后，最终达到吸附平衡，通过一定的化学物理手段使气样分离出来。
上述三种采样方法，第一种方法使用的采样器或抽气泵等仪器，成本投入大，使用小容积手动抽气装置（双联球或注射器）采集气样量小；第二种方法，需使用有毒的化学吸收剂，较为危险；第二、第三种方法，都需要通过一定的化学物理手段使气样分离出来，工艺较为复杂。
上述方法中应用比较广泛为采用球胆采样法。该方法每次采集气样量较少，单个密闭检查用时较长，费时费工。
发明内容
本发明的目的在于，针对球胆采样法的技术缺陷，提供一种以小型气缸为主体的往复式连续气体采样装置。以解决小容积手动抽气装置气样采集量小、密闭采样时间长的技术问题，提高密闭检查效率，使密闭检查工作更加紧凑。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种应用于煤矿井下的气样采集装置，包括一个竖直的推拉式气缸、穿过气缸缸体上下两端的环形气密通道、连接在环形气密通道前端的进气管、连接在环形气密通道后端的排气管及和排气管末端连接的采样袋；所述气缸缸体内部与所述环形气密通道内部连通；所述环形气密通道在位于进气管两侧的位置及位于排气管两侧的位置，分别安装有单向止回阀；气缸内做往复推拉运动形成负压时，气体自进气管向排气管方向流动。
进一步的，所述气缸包括气缸缸体、连接在气缸缸体上下两端的上端盖和下端盖、气缸底座（位于气缸外侧，用于固定）、插入气缸缸体内的推拉杆、推拉杆底端的活塞、活塞外侧的密封圏及推拉杆上端的手柄。
进一步的，所述环形气密通道由4段空压气动软管和4个三通连接而成，4个三通在环形气密通道上、下、前、后四个位置均匀分布，4段软管分别为位于下部前方的第一软管、位于上部前方的第二软管、位于下部后方的第三软管、位于上部后方的第四软管，上部的三通将气缸缸体上端与第二软管和第四软管连通，下部的三通将气缸缸体的下端与第一软管和第三软管连通，前部的三通将进气管与第一软管和第二软管连通，后部的三通将排气管与第三软管和第四软管连通。
进一步的，第一软管、第二软管、第三软管、第四软管分别设置有一个单向止回阀。
进一步的，所述空压气动软管的内径为8mm，所述单向止回阀的直径为8mm，所述三通的外径为8mm，所述气缸缸体的内径为3.2cm，气缸缸体长为32cm。
进一步的，其工作方法包括以下步骤：
1）将进气管伸向待测地点；
2）气体采集，气缸内部作往复推拉运动：
向上拉活塞时，气缸活塞下部空间的气体体积增大，压强减小，待测地点的气体进入气缸活塞下部空间内，此时气缸活塞上部空间的气体体积缩小，压强增大，气缸活塞上部空间内气体经排气管进入采样袋；
向下压活塞时，气缸活塞上部空间的气体体积增大，压强减少，待测地点的气体进入气缸活塞上部空间内，此时气缸活塞下部空间的气体体积缩小，压强增大，气缸活塞下部空间内气体经排气管进入采样袋。
本发明的有益效果是：
（1）本发明采用往复式连续气体采样装置气样采集量大，1个采样循环可采气样量为双联球气样采集量的10倍左右。
（2）可快速进行往复式连续气样采集作业，有效缩短了气样采集所用的时间。使整个密闭检查工作更加紧凑，明显提高了密闭检查工作效率，减少了检查工时。
（3）由于采样器装置封性好，在气样采集过程中有效的隔绝了外界气体侵入影响，可以在密闭呈高负压的状态下进行气样采集或束管长距离采样，提高了气样采集的可靠性，为自然发火预测预报提供了可靠的数据来源，为矿井防灭火工作提供了有效保障。
（4）加工制作工序简单、设计合理、操作简单、便于携带、维护方便、可靠耐用。
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明结构示意图（上拉状态）；
图2为本发明结构示意图（下压状态）；
图3为气缸结构示意图。
附图标记：1.手柄；2.推拉杆；3.气缸缸体；4.活塞；5.密封圏；6.上端盖；7.下端盖；8.单向止回阀；9.底座；10.三通；11.进气管；12.排气管；A1.第一软管；A2.第二软管；B1.第三软管；B2.第四软管；Ｃ.采样袋。
具体实施方式
实施例1
如图1、2一种应用于煤矿井下的气样采集装置，包括一个竖直的推拉式气缸、穿过气缸缸体3上下两端的环形气密通道、连接在环形气密通道前端的进气管11、连接在环形气密通道后端的排气管12及和排气管12末端连接的采样袋C；所述气缸缸体3内部与所述环形气密通道内部连通；所述环形气密通道在位于进气管11两侧的位置及位于排气管12两侧的位置，分别安装有单向止回阀8；气缸内做往复推拉运动形成负压时，气体自进气管向排气管方向流动。
如图3，所述气缸包括气缸缸体3、连接在气缸缸体3上下两端的上端盖7和下端盖6、气缸底座9、插入气缸缸体内的推拉杆2、推拉杆2底端的活塞4、活塞4外侧的密封圏5及推拉杆2上端的手柄1。
如图1、2，所述环形气密通道由4段空压气动软管和4个三通10连接而成，4个三通在环形气密通道上、下、前、后四个位置均匀分布，4段软管分别为位于下部前方的第一软管A1、位于上部前方的第二软管A2、位于下部后方的第三软管B1、位于上部后方的第四软管B2，上部的三通将气缸缸体3上端与第二软管A2和第四软管B2连通，下部的三通将气缸缸体3的下端与第一软管A1和第三软管B1连通，前部的三通将进气管11与第一软管A1和第二软管A2连通，后部的三通将排气管12与第三软管B1和第四软管B2连通。第一软管A1、第二软管A2、第三软管B1、第四软管B2分别设置有一个单向止回阀8。
工作过程：
1）使用气体采样器时，将进气管11伸向待测地点，排气管12与采样袋C相连接，第二软管 A2、第一软管A1上的单向止回阀的作用是只允许气体从待测地点进入采样装置气缸缸体3，不允许气体从气缸缸体3倒流入待测地点；第四软管 B2、第三软管B1上的单向止回阀的作用是只允许气体从气缸缸体3进入采样袋C，不允许气体从采样袋C倒流入气缸缸体3。
2）采样器气体采集过程：
气缸内部作往复推拉运动，
如图1所示向上拉活塞4时，气缸活塞下部空间的气体体积增大，压强减小，待测地点的气体经下部进第一软管A1进入气缸活塞下部空间内，此时气缸活塞上部空间的气体体积缩小，压强增大，气缸活塞上部空间内气体经上部第四软管B2进入与排气管12相连接的采样袋C。
如图2所示向下压活塞4时，气缸活塞上部空间的气体体积增大，压强减少，待测地点的气体经上部第二软管A2进入气缸活塞上部空间内，此时气缸活塞下部空间的气体体积缩小，压强增大，气缸活塞下部空间内气体经下部第三软管B1进入与排气管12相连接的采样袋C。
本实施例中：将前端盖、后端盖、气缸缸体、活塞、密封圈、推拉杆、手柄进行有机连接，并在前、后端盖、气缸缸体相应位置上各钻一个φ8mm的钻孔，方便制作往复式连续气体采样器时使用，通过推拉手柄，带动推拉杆、及活塞做往复运动。气缸前、后端盖与气缸缸体采用铆合滚包结构，连接可靠，采样器的活塞和气缸壁之间有空隙，活塞上有密封圈保证气密性。
本实施例制备材料：小型气缸32cm/φ3.2cm：1个 ；空压气动软管φ8mm:1.2m；单向止回阀φ8mm:4个；三通φ8mm:4个
工作原理：利用活塞在气缸缸体内做往复运动形成的负压，使待测地点的气体经进气管、三通、单向止回阀顺序动作，进入气缸缸体内，再通过单向止回阀、三通、排气管顺序动作，使气缸缸体内气体进入与排气管相连接的采样袋内，完成气样采集作业。
本发明采样器密封性好，可以实现高负压状态下的气样采集作业和束管长距离采样作业；可快速进行往复式连续气样采集作业，采样量大，节省了采样过程中的工作量以及采样时间。
Claims (2)
1.一种应用于煤矿井下的气样采集装置，其特征在于：包括一个竖直的推拉式气缸、穿过气缸缸体（3）上下两端的环形气密通道、连接在环形气密通道前端的进气管（11）、连接在环形气密通道后端的排气管（12）及和排气管（12）末端连接的采样袋（C）；所述气缸缸体（3）内部与所述环形气密通道内部连通；所述环形气密通道在位于进气管（11）两侧的位置及位于排气管（12）两侧的位置，分别安装有单向止回阀（8）；气缸内做往复推拉运动形成负压时，气体自进气管向排气管方向流动，所述环形气密通道由4段空压气动软管和4个三通（10）连接而成，4个三通在环形气密通道上、下、前、后四个位置均匀分布，4段软管分别为位于下部前方的第一软管（A1）、位于上部前方的第二软管（A2）、位于下部后方的第三软管（B1）、位于上部后方的第四软管（B2），上部的三通将气缸缸体（3）上端与第二软管（A2）和第四软管（B2）连通，下部的三通将气缸缸体（3）的下端与第一软管（A1）和第三软管（B1）连通，前部的三通将进气管（11）与第一软管（A1）和第二软管（A2）连通，后部的三通将排气管（12）与第三软管（B1）和第四软管（B2）连通，第一软管（A1）、第二软管（A2）、第三软管（B1）、第四软管（B2）分别设置有一个单向止回阀（8），所述气缸包括气缸缸体（3）、连接在气缸缸体（3）上下两端的上端盖（7）和下端盖（6）、气缸底座（9）、插入气缸缸体内的推拉杆（2）、推拉杆（2）底端的活塞（4）、活塞（4）外侧的密封圏（5）及推拉杆（2）上端的手柄（1），所述装置的工作方法是：
1）将进气管伸向待测地点；
2）气体采集，气缸内部作往复推拉运动：
向上拉活塞时，气缸活塞下部空间的气体体积增大，压强减小，待测地点的气体进入气缸活塞下部空间内，此时气缸活塞上部空间的气体体积缩小，压强增大，气缸活塞上部空间内气体经排气管进入采样袋；
向下压活塞时，气缸活塞上部空间的气体体积增大，压强减少，待测地点的气体进入气缸活塞上部空间内，此时气缸活塞下部空间的气体体积缩小，压强增大，气缸活塞下部空间内气体经排气管进入采样袋。
2.根据权利要求1所述的应用于煤矿井下的气样采集装置，其特征在于：所述空压气动软管的内径为8mm，所述单向止回阀（8）的直径为8mm，所述三通（10）的外径为8mm，所述气缸缸体的内径为3.2cm，气缸缸体长为32cm。
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