CN110514552A - 快速平衡液面并准确读数的瓦斯解吸装置及其测试方法 - Google Patents

Abstract

快速平衡液面并准确读数的瓦斯解吸装置及其的测试方法，包括瓦斯解吸仪和煤样罐，还包括三脚架和三通阀，三脚架的顶部设有支撑平台，瓦斯解吸仪垂直设置在支撑平台上，瓦斯解吸仪的底座上部设置有水准泡，瓦斯解吸仪的底座侧部设置有加水口和排水孔，加水口处设有塞子，三通阀具有第一接口、第二接口和第三接口，三通阀的第一接口通过第一橡胶导管与煤样罐连接，三通阀的第二接口通过第二橡胶导管与瓦斯解吸仪的量筒底部连接，三通阀的第三接口连接有单向阀。本发明原理科学、结构简单、操作方便，可快速使得液面静置、水平；防止出现“憋气”现象而引起对瓦斯解吸速率产生的影响；读取数据过程快速、准确。

Description

快速平衡液面并准确读数的瓦斯解吸装置及其测试方法

技术领域

本发明属于煤矿安全生产技术领域，具体涉及一种快速平衡液面并准确读数的瓦斯解吸装置及其测试方法。

背景技术

煤层瓦斯含量和煤层瓦斯压力是煤层瓦斯重要的两个基本参数，在煤层突出危险性预测及进行瓦斯抽采效果检验等方面具有重要作用。尤其是在进行瓦斯压力测定过程中，由于煤层本身的地质条件、封孔的方式和效果等因素的影响，使得测定的数据与实际煤层瓦斯压力相差较大或者无法测得瓦斯压力的数据；因此，只能通过测定煤层瓦斯含量，利用煤层瓦斯压力和含量之间的关系进行反推，从而得到瓦斯压力的参数，因此，煤层瓦斯含量的测定至关重要。

在煤矿井下进行煤层瓦斯含量的测定过程中，瓦斯解吸仪是一个必不可少的仪器，其原理是：利用排水法来测定瓦斯解吸速率，煤样罐中的解吸出来的游离瓦斯气体置换出量筒中的水柱，通过读取单位时间内量筒中的水柱减少量（即为瓦斯解吸速率）。在进行读数过程存在以下问题：

1）现有的瓦斯解吸仪在井下使用时，采用悬挂式的方式，一般悬挂在钻场附近的煤壁或者岩壁的铁丝网上，壁面并不是平滑的，在悬挂时可能使解吸仪倚靠在壁面上，则会产生一定程度的倾斜，使得液面与量筒上的刻度线不平行，从而影响读数准确性；

2）若在悬挂过程中，瓦斯解吸仪不接触煤壁或者岩壁的壁面，在巷道中存在的风流过大时，使瓦斯解吸仪产生晃动，造成液面无法静置，从而影响对液面的准确读数；

3）现有的瓦斯解吸仪在井下使用时，由于井下光线差，在进行量筒中的水柱刻度读数时比较费力费时；同时，瓦斯通过排水法进行置换量筒中的水，则量筒中的液面时刻在变化，观测者的观察位置需要随着改变，观测角度的多变性和自主性较大，从而影响记录结果；

4）在拧紧煤样罐的过程中，瓦斯是一直在解吸，在煤样罐中出现“憋气”现象，在进行瓦斯气排水的过程中，由于压力的释放，初始的排水量大于井下自然条件下的解吸量，从而对后期瓦斯含量的计算产生较大影响。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种快速平衡液面并准确读数的瓦斯解吸装置及其测试方法，以解决现有技术存在瓦斯解吸仪液面倾斜或者由于井下风速过大引起解吸仪不断晃动；瓦斯解吸仪观测角度随机性、自主性较大和读取数据较慢，以及出现的“憋气”现象而导致的测试过程产生误差较大的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：快速平衡液面并准确读数的瓦斯解吸装置，包括瓦斯解吸仪和煤样罐，还包括三脚架和三通阀，三脚架的顶部设有支撑平台，瓦斯解吸仪垂直设置在支撑平台上，瓦斯解吸仪的底座上部设置有水准泡，瓦斯解吸仪的底座侧部设置有加水口和排水孔，加水口处设有塞子，三通阀具有第一接口、第二接口和第三接口，三通阀的第一接口通过第一橡胶导管与煤样罐连接，三通阀的第二接口通过第二橡胶导管与瓦斯解吸仪的量筒底部连接，三通阀的第三接口连接有单向阀。

第一橡胶导管的进口设置有穿刺针头，穿刺针头刺入煤样罐内。

瓦斯解吸仪的量筒内部盛装有水，水面上漂浮有轻质、含荧光液的小球。

瓦斯解吸仪的量筒外部套设有遮光套，遮光套的内圈与量筒外圆之间具有摩擦力，遮光套中部沿水平方向开设有一条长条形的观察孔。

快速平衡液面并准确读数的瓦斯解吸装置的测试方法，包括以下步骤：

a、将塞子拔出，通过加水口向瓦斯解吸仪的量筒内灌满水，同时将轻质、含荧光液的小球通过加水口放入水中，重新装上塞子并拧紧；

b、打开三脚架，将瓦斯解吸仪倒置，即塞子的一端朝下，瓦斯解吸仪的下端放置在三脚架顶部的支撑平台上；

c、旋转三脚架上的调节螺母，并注视水准泡，使得水准泡内的气泡调到中间位置时，即瓦斯解吸仪的量筒处于垂直状态，拧紧调节螺母使三脚架固定；

d、待瓦斯解吸仪的量筒内水面静置后，轻质、含荧光液的小球位于液面中央的最低处；

e、旋转三通阀至第一接口与第三接口连通的状态；

f、将穿刺针头刺入煤样罐，使得煤样罐通过第一橡胶导管及单向阀与大气连通，煤样罐内溢出的瓦斯通过单向阀溢出，这样就避免煤样罐内憋气；

g、移动瓦斯解吸仪的量筒外部的遮光套至液面位置，通过观察孔读取轻质、含荧光液的小球所在处的液面刻度并记录初始读数；

h、旋转三通阀至第一接口与第二接口连通的状态, 煤样罐中溢出的瓦斯通过第一橡胶导管和第二橡胶导管进入瓦斯解吸仪的量筒内，量筒中的水通过瓦斯解吸仪底部处排水孔排出，通过移动遮光套，通过观察孔轻质、含荧光液的小球所在处的液面刻度读取液面的变化量，得到瓦斯解吸量；使用秒表进行计时，得到瓦斯解吸速率。

采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明通过在瓦斯解吸仪的下部安装水准泡，并通过调节瓦斯解吸仪底座下的三脚架的长度，使得水准泡中气泡处于中央位置，即瓦斯解析仪的量筒处于垂直状态，量筒内的液面处于水平状态；

本发明通过设置三脚架对瓦斯解吸仪进行调节，对测定地点的要求降低。将瓦斯解吸仪底座的三脚架打开，放在地上进行调节水平位置，液面稳定时间短，而后可直接进行瓦斯解吸速率的测定。可避免解吸仪悬挂在空中引起的以下问题：1） 悬挂的解吸仪没有接触固体壁面时，若是风速过大，则会引起解吸仪晃动，短时间内液面不能稳定，不利于在规定时间内对液面的读数；2）悬挂的瓦斯解吸仪接触到固体壁面时，量筒中的液面可以快速趋于稳定，由于瓦斯解吸仪倚靠在壁面上，可能造成量筒产生一定程度的倾斜，影响读数结果的准确性。

本发明通过在瓦斯解吸仪中间安装可自由移动的遮光套，通过遮光套中央的条形观察孔观察量筒中液面的最低处以及读取量筒外侧的刻度，读取数据过程中，快速、准确；可避免观测者读取刻度过程中耗时较长，读取的液面变化量并非单位时间的解吸量，从而影响瓦斯解吸速率的数值记录。

本发明通过在瓦斯解吸仪内部放有轻质、含荧光液的小球。井下光线差的条件下，小球发散出微弱的绿光，观测者可快速移动遮光板至液面的大致位置，之后微调即可准确读取液面刻度。可避免因井下光线差，对液面观测和读取时间过长，从而影响数据的记录。

本发明通过在第一橡胶导管和第二橡胶导管之间安装有三通阀。将三通阀旋转至第一接口与第三接口连通的状态，一方面可以阻止量筒中水的流出，影响初始量筒中水柱体积的读取和记录；另一方面，可保证煤样罐中瓦斯压力和井下压力相同，避免 “憋气”现象的出现。

本发明通过在三通阀上安装有单向阀。安装单向阀之后，只允许煤样罐中的瓦斯通过三通阀向井下空气中释放，而井下空气无法进入三通阀。单向阀的工作原理：当煤样罐中的瓦斯压力大于井下大气压时，阀芯被冲开，瓦斯可经三通阀，从煤样罐中出来，可避免“憋气”现象的出现；随着瓦斯的释放，煤样罐中的瓦斯压力不断下降，当煤样罐中的瓦斯压力等于井下大气压时，内外压力差为零，阀芯无法被冲开，单向阀内外不进行气体流通；当煤样罐中的瓦斯压力小于井下大气压时，阀芯同样无法打开，单向阀内外不进行气体流通，可避免井下空气混入三通阀和煤样罐中，影响瓦斯解吸的结果。

综上所述，通过旋转三脚架上三条支腿上的调节螺母，使得水准泡处于水平静置状态，避免了悬挂法所出现的液面不平、液面晃动现象的出现，可快速使得液面静置、水平；可确保在取完煤样至拧紧煤样罐的区间内，煤样罐内的瓦斯压力和井下压力相同，防止出现“憋气”现象，而引起对瓦斯解吸速率产生的影响；通过在瓦斯解吸仪的量筒外部安装可自由移动且在不受外力可固定在量筒外部的遮光套，同时在瓦斯解吸仪的量筒内部放有轻质、含荧光液的小球。在井下光线差的条件下，轻质、含荧光液的小球发散出微弱的绿光，观测者可快速移动遮光套至液面的大致位置，再进行微调，通过遮光套中央的观察孔隙观察量筒中液面的最低处，准确读取液面刻度，读取数据过程快速、准确。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为通过遮光套进行读取刻度的主视图；

图3为图2中A-A剖视图；

图4为三通阀在第一接口与第三接口连通的状态下的结构示意图；

图5为三通阀在第一接口与第二接口连通的状态下的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-图5所示，本发明的快速平衡液面并准确读数的瓦斯解吸装置，包括瓦斯解吸仪1、煤样罐2、三脚架3和三通阀4，三脚架3的顶部设有支撑平台，瓦斯解吸仪1垂直设置在支撑平台上，瓦斯解吸仪1的底座上部设置有水准泡5，瓦斯解吸仪1的底座侧部设置有加水口和排水孔7，加水口处设有塞子6，三通阀4具有第一接口8、第二接口9和第三接口10，三通阀4的第一接口8通过第一橡胶导管11与煤样罐2连接，三通阀4的第二接口9通过第二橡胶导管12与瓦斯解吸仪1的量筒17底部连接，三通阀4的第三接口10连接有单向阀13。

第一橡胶导管11的进口设置有穿刺针头，穿刺针头刺入煤样罐2内。

瓦斯解吸仪1的量筒17内部盛装有水，水面上漂浮有轻质、含荧光液的小球14。

瓦斯解吸仪1的量筒17外部套设有遮光套15，遮光套15的内圈与量筒17外圆之间具有摩擦力，遮光套15中部沿水平方向开设有一条长条形的观察孔16。

快速平衡液面并准确读数的瓦斯解吸装置的测试方法，包括以下步骤：

a、将塞子6拔出，通过加水口向瓦斯解吸仪1的量筒17内灌满水，同时将轻质、含荧光液的小球14通过加水口放入水中，重新装上塞子6并拧紧；

b、打开三脚架3，将瓦斯解吸仪1倒置，即塞子6的一端朝下，瓦斯解吸仪1的下端放置在三脚架3顶部的支撑平台上；

c、旋转三脚架3上的调节螺母，并注视水准泡5，使得水准泡5内的气泡调到中间位置时，即瓦斯解吸仪1的量筒17处于垂直状态，拧紧调节螺母使三脚架3固定；

d、待瓦斯解吸仪1的量筒17内水面静置后，轻质、含荧光液的小球14位于液面中央的最低处；

e、旋转三通阀4至第一接口8与第三接口10连通的状态；

f、将穿刺针头刺入煤样罐2，使得煤样罐2通过第一橡胶导管11及单向阀13与大气连通，煤样罐2内溢出的瓦斯通过单向阀13溢出，这样就避免煤样罐2内憋气；

g、移动瓦斯解吸仪1的量筒17外部的遮光套15至液面位置，通过观察孔16读取轻质、含荧光液的小球14所在处的液面刻度并记录初始读数；

h、旋转三通阀4至第一接口8与第二接口9连通的状态, 煤样罐2中溢出的瓦斯通过第一橡胶导管11和第二橡胶导管12进入瓦斯解吸仪1的量筒17内，量筒17中的水通过瓦斯解吸仪1底部处排水孔7排出，通过移动遮光套15，通过观察孔16轻质、含荧光液的小球14所在处的液面刻度读取液面的变化量，得到瓦斯解吸量；使用秒表进行计时，得到瓦斯解吸速率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.快速平衡液面并准确读数的瓦斯解吸装置，包括瓦斯解吸仪和煤样罐，其特征在于：还包括三脚架和三通阀，三脚架的顶部设有支撑平台，瓦斯解吸仪垂直设置在支撑平台上，瓦斯解吸仪的底座上部设置有水准泡，瓦斯解吸仪的底座侧部设置有加水口和排水孔，加水口处设有塞子，三通阀具有第一接口、第二接口和第三接口，三通阀的第一接口通过第一橡胶导管与煤样罐连接，三通阀的第二接口通过第二橡胶导管与瓦斯解吸仪的量筒底部连接，三通阀的第三接口连接有单向阀。

2.根据权利要求1所述的快速平衡液面并准确读数的瓦斯解吸装置，其特征在于：第一橡胶导管的进口设置有穿刺针头，穿刺针头刺入煤样罐内。

3.根据权利要求2所述的快速平衡液面并准确读数的瓦斯解吸装置，其特征在于：瓦斯解吸仪的量筒内部盛装有水，水面上漂浮有轻质、含荧光液的小球。

4.根据权利要求3所述的快速平衡液面并准确读数的瓦斯解吸装置，其特征在于：瓦斯解吸仪的量筒外部套设有遮光套，遮光套的内圈与量筒外圆之间具有摩擦力，遮光套中部沿水平方向开设有一条长条形的观察孔。

5.采用如权利要求4所述的快速平衡液面并准确读数的瓦斯解吸装置的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、将塞子拔出，通过加水口向瓦斯解吸仪的量筒内灌满水，同时将轻质、含荧光液的小球通过加水口放入水中，重新装上塞子并拧紧；

b、打开三脚架，将瓦斯解吸仪倒置，即塞子的一端朝下，瓦斯解吸仪的下端放置在三脚架顶部的支撑平台上；

c、旋转三脚架上的调节螺母，并注视水准泡，使得水准泡内的气泡调到中间位置时，即瓦斯解吸仪的量筒处于垂直状态，拧紧调节螺母使三脚架固定；

d、待瓦斯解吸仪的量筒内水面静置后，轻质、含荧光液的小球位于液面中央的最低处；

e、旋转三通阀至第一接口与第三接口连通的状态；

f、将穿刺针头刺入煤样罐，使得煤样罐通过第一橡胶导管及单向阀与大气连通，煤样罐内溢出的瓦斯通过单向阀溢出，这样就避免煤样罐内憋气；

g、移动瓦斯解吸仪的量筒外部的遮光套至液面位置，通过观察孔读取轻质、含荧光液的小球所在处的液面刻度并记录初始读数；

h、旋转三通阀至第一接口与第二接口连通的状态, 煤样罐中溢出的瓦斯通过第一橡胶导管和第二橡胶导管进入瓦斯解吸仪的量筒内，量筒中的水通过瓦斯解吸仪底部处排水孔排出，通过移动遮光套，通过观察孔轻质、含荧光液的小球所在处的液面刻度读取液面的变化量，得到瓦斯解吸量；使用秒表进行计时，得到瓦斯解吸速率。