CN111337380B - 一种煤样瓦斯解析量测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及瓦斯吸附解吸测量技术的领域，公开了一种煤样瓦斯解析量测定装置，包括脱气机构、充气机构、煤样供给机构、瓦斯解吸测量机构、第一导气管和第二导气管，瓦斯解吸测量机构包括调节筒和解吸仪，调节筒的端部固定连接有储存筒，储存筒内设有安装块，安装块靠近调节筒的一端开设有凹槽，调节筒内沿其轴向滑动配合有滑动筒，滑动筒的一端同轴固定连接有滑动杆，滑动杆远离滑动筒的一端固定连接有压紧块，压紧块能够插入凹槽内，调节筒内设有驱动滑动筒滑动的驱动单元，第二导气管穿过所述凹槽，且第二导气管的另一端与所述解吸仪连通。本发明能够方便操控导气管的通断，使导气管的通断可控性更强，避免出现导气管提前与解吸仪连通的情况。

Description

一种煤样瓦斯解析量测定装置

技术领域

本发明涉及瓦斯吸附解吸测量技术的领域，具体涉及一种煤样瓦斯解析量测定装置。

背景技术

煤体瓦斯解吸规律为煤层瓦斯含量与压力测定、煤与瓦斯突出预测和煤层气资源勘探开发等提供了理论依据。目前人们对煤体的吸附解吸(也可称作解析)规律进行了大量的研究，一方面根据瓦斯解吸规律计算损失瓦斯量，另一方面根据瓦斯解吸规律寻求突出危险预测指标及其临界值。现阶段煤体瓦斯解吸规律的研究方法主要采用吸附-解吸实验方法，而研究煤体的瓦斯解吸初期规律主要是测量煤样瓦斯的解吸速率和解吸量，目前煤样瓦斯解吸速率和解吸量的测定装置是解吸仪，该设备的技术已经很成熟，而瓦斯解吸量的测量大部分采用具有刻度的量筒的解吸仪，用排水集气法将瓦斯收集在量筒内，使用这类装置的过程中，通常需要使用到的装置包括煤样罐、解吸仪，煤样罐与解吸仪之间通过导气管连通，如果遇到量筒体积不足以容纳一定测定时间内从煤样泄出的全部瓦斯，此时需要使导气管与解吸仪断开，使导气管暂停向解吸仪输入瓦斯，同时需要重新向解吸仪的量筒内补足清水，然后再使导气管与解吸仪连通，继续观测。

现有技术中，使导气管与解吸仪断开，通常采用的方式是用弹簧夹夹住导气管而使导气管与解吸仪断开，这种方式中有以下缺陷：1.由于煤样罐内不断的产生瓦斯，当弹簧夹夹住导气管后，导气管内的瓦斯不能及时被排出，容易使导气管内的压强增大而导致导气管膨胀甚至破裂，引起安全问题，以及造成瓦斯泄漏,进而导致测量结果不准确；2.使用弹簧夹夹持导气管操作不方便且由于弹簧夹通常暴露在外界，在操作过程中容易使弹簧夹掉落，而导致导气管与解吸仪提前连通，进而影响对瓦斯解吸量的测定结果。

发明内容

本发明意在提供一种煤样瓦斯解析量测定装置,能够方便操控导气管的通断，使导气管的通断可控性更强，避免出现导气管提前与解吸仪连通的情况。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种煤样瓦斯解析量测定装置，包括脱气机构、充气机构、煤样供给机构、瓦斯解吸测量机构、第一导气管和第二导气管，所述脱气机构、充气机构、煤样供给机构之间均通过第一导气管相互连通，所述第二导气管能够产生形变，所述瓦斯解吸测量机构包括调节筒和解吸仪，所述调节筒的端部固定连接有储存筒，所述储存筒内设有安装块，所述安装块靠近所述调节筒的一端开设有凹槽，所述调节筒内部中空，且所述调节筒内沿其轴向滑动配合有滑动筒，所述滑动筒的一端同轴固定连接有滑动杆，所述滑动杆远离滑动筒的一端固定连接有压紧块，所述压紧块能够插入所述凹槽内，所述调节筒内设有驱动滑动筒滑动的驱动单元，所述第二导气管的一端与所述第一导气管连通，所述第二导气管穿过所述凹槽，且所述第二导气管的另一端与所述解吸仪连通。

本方案的原理及优点是：实际应用时，通过驱动单元驱动滑动筒滑动，使滑动筒带动滑动杆上的压紧块插入凹槽内并将位于凹槽内的第二导气管进行挤压，使第二导气管产生形变并对第二导气管与解吸仪起到断开的效果，避免瓦斯从第二导气管进入解吸仪内，此时就可以向解吸仪内注入水，以便解吸仪的量筒能够将煤样泄出的全部瓦斯进行收集。

另外本技术方案中，通过压紧块对第二导气管的挤压作用，而将第二导气管进行隔断，阻断瓦斯的正常流动，相比于现有技术中采用弹簧夹的方式，本技术方案更加方便操作且对第二导气管的隔断更加稳定，不容易出现现有技术中采用弹簧夹夹住第二导气管时易掉落而导致第二导气管提前与解吸仪连通，而影响测定的瓦斯解吸量的准确性。

优选的，作为一种改进，所述驱动单元包括齿条和不完全齿轮，所述齿条与所述调节筒的内侧壁滑动连接，所述齿条的一端与所述滑动筒的一端固定连接，所述不完全齿轮与所述齿条啮合，所述不完全齿轮与所述调节筒的内壁转动配合。

本技术方案中驱动单元采用齿条和不完全齿轮的配合作用，当驱动不完全齿轮转动的同时能够驱动齿条往复移动从而能够带动滑动筒滑动，本技术方案中齿条和不完全齿轮之间的配合运动能够使滑动筒的滑动更加平稳且对滑动筒滑动距离的可控性更强。

优选的，作为一种改进，所述调节筒的底壁沿其轴向开设有滑槽，所述齿条的底部固定连接有滑块，所述滑块插入所述滑槽内且与所述滑槽滑动配合。

本技术方案中滑槽和滑块的设置能够对齿条的滑动起到导向的作用，使齿条的滑动更加的平稳。

优选的，作为一种改进，所述滑动杆外侧套设有弹簧，所述弹簧的两端分别与滑动筒和调节筒固定连接。

本技术方案中，弹簧的设置能够使滑动杆具有自动复位的功能，且在使用的过程中，弹簧能够对滑动筒的滑动起到缓冲的效果，避免滑动筒滑动的速度过快而导致压紧块与第二导气管之间的摩擦力过大，从而减小的压紧块对第二导气管之间产生的磨损，延长第二导气管的使用寿命。

优选的，作为一种改进，所述第二导气管上连通有支管，所述支管位于所述储存筒内，且所述支管与所述储存筒相通。

本技术方案中支管的设置，能够在压紧块将第二导气管隔断的时候，使第二导气管内的瓦斯从支管流动到储存筒内进行缓存，从而避免第二导气管内的瓦斯含量过多而产生膨胀甚至出现炸裂的情况，从而确保了整个检测环境的安全性和检测结果的准确性。

优选的，作为一种改进，所述滑动筒和所述滑动杆内部均中空，且所述滑动筒与所述滑动杆相互连通，所述滑动筒上开设有排气孔，当所述压紧块插入所述凹槽内后，所述排气孔与所述储存筒连通。

本技术方案中从支管流动到储存筒内的瓦斯还能够流动到滑动筒和滑动杆内，增加了气体的缓冲空间。

优选的，作为一种改进，所述调节筒内设有气体缓冲室，所述气体缓冲室与所述滑动筒之间连通有回流管，所述第一导气管与所述气体缓冲室相通，所述第二导气管的远离解吸仪的一端与所述气体缓冲室相通。

本技术方案中能够使瓦斯通过回流管流动到气体缓冲室，使气体缓冲室和储存筒保持连通，从而使瓦斯能够正常的产生流动，且降低对瓦斯流动速度的影响。

优选的，作为一种改进，所述第一导气管上设有气体只能单向进入所述气体缓冲室的第一单向阀，所述回流管上设有气体只能单向进入所述气体缓冲室的第二单向阀。

本技术方案中，第一单向阀能够使从煤样罐内泄出的瓦斯只能向解吸仪方向流动，避免第二导气管被隔断后，瓦斯又从储存筒向煤样罐方向流动，而第二单向阀的设置使储存筒内的瓦斯只能进入气体缓冲室，避免气体缓冲室内的瓦斯从回流管流动到储存筒，这样能够确保瓦斯的一个正常流动方向，从而保证了对瓦斯解吸量的正常测量。

优选的，作为一种改进，所述调节筒的顶部固定连接有储水箱，所述储水箱与所述解吸仪之间连通有进水管，所述进水管上设有阀门。

本技术方案当需要向解吸仪中注入水时，打开阀门即可向解吸仪中注入水，操作简单方便。

优选的，作为一种改进，所述阀门为电磁阀，所述电磁阀电连接有控制器，所述调节筒内设有接近开关，所述接近开关与所述控制器电连接，所述接近开关与所述滑动筒的端部之间的距离等于滑动杆滑动的距离。

本技术方案中能够实现自动向解吸仪注水的目的，当滑动筒向凹槽方向滑动而并使滑动杆上的压紧块将第二导气管隔断的时候，调节筒将靠近接近开关，控制器将控制电磁阀通电打开，能够使储水箱内的水自动流动到解吸仪内完成注水，本技术方案无需人为启动阀门向解吸内注水，操作更加智能方便。

附图说明

图1为本发明一种煤样瓦斯解析量测定装置实施例一的局部剖视图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1中B处的局部放大图；

图4为本发明一种煤样瓦斯解析量测定装置实施例二的局部剖视图；

图5为图4中C处的局部放大图；

图6为本发明一种煤样瓦斯解析量测定装置实施例三的局部剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：高压气瓶1、煤样罐2、真空泵3、第一导气管4、第二导气管401、减压阀5、第一压力表6、第一阀门7、第二阀门8、第三阀门9、三通管10、第一单向阀11、第二单向阀12、气体缓冲室13、储存筒14、第二压力表15、调节筒16、解吸仪17、进水口18、进水管19、储水箱20、回流管21、摆动口22、摆动杆23、齿条24、不完全齿轮25、固定轴26、滑动筒27、滑动杆28、压簧29、压紧块30、导向筒31、安装块32、支管33、排气孔34、电磁阀35、凹槽36、滑槽37、滑块38、接近开关39。

实施例一

实施例基本如附图1所示：一种煤样瓦斯解析量测定装置，包括脱气机构、充气机构、煤样供给机构、瓦斯解吸测量机构、第一导气管4和第二导气管401，脱气机构、充气机构、煤样供给机构和瓦斯解吸测量机构之间均通过第一导气管4相互连通；脱气机构包括真空泵3，充气机构包括高压气瓶1，高压气瓶1内装有高压气体，如高压甲烷。煤样供给机构包括煤样罐2，煤样罐2内装有煤样。

高压气瓶1与煤样罐2之间由第一导气管4连通，真空泵3、高压气瓶1和煤样罐2之间通过三通管10实现连通，第一导气管4上且位于靠近高压气瓶1出口处依次设有减压阀5和第一阀门7，且减压阀5上设有第一压力表6，第一导气管4上且位于靠近真空泵3的出口处依次设有第二压力表15和第二阀门8，第一导气管4上且位于靠近煤样罐2的出口处设有第三阀门9。

瓦斯解吸测量机构包括调节筒16和解吸仪17，解吸仪17为现有技术，可采用现有技术中公开号为CN202710434U的专利中的瓦斯解吸仪17。调节筒16呈圆筒状，其内部中空。调节筒16的右端焊接固定有储存筒14，储存筒14内且位于其右侧壁焊接固定有安装块32，结合图3所示，安装块32的左端开设有凹槽36。

如图1所示，调节筒16内沿其轴向滑动配合有滑动筒27，滑动筒27为圆柱状，且滑动筒27的右端同轴焊接固定有滑动杆28，滑动杆28与调节筒16的右侧壁密封滑动配合，且滑动杆28的右端能够滑出调节筒16。

滑动杆28的右端同轴焊接固定有压紧块30，压紧块30为矩形块，凹槽36为矩形凹槽，且压紧块30与凹槽36左右正对设置，从而使压紧块30能够插入凹槽36内。调节筒16内设有驱动滑动筒27滑动的驱动单元，本实施例中的驱动单元包括齿条24和不完全齿轮25，齿条24与调节筒16的内侧壁滑动连接。

结合图2所示，本实施例中在调节筒16的底壁沿其轴向开设有滑槽37，齿条24的底部焊接固定有滑块38，滑块38插入滑槽37内且沿调节筒16的轴向与滑槽37滑动配合。不完全齿轮25与齿条24相互啮合，不完全齿轮25与调节筒16的前后侧壁转动配合，具体的，不完全齿轮25同轴转动配合有固定轴26，固定轴26的两端分别与调节筒16的前后侧壁焊接固定，不完全齿轮25的轴孔同轴穿设在固定轴26上。不完全齿轮25上还焊接固定有摆动杆23。结合图1所示，在调节筒16的上端开设有摆动口22，摆动口22的设置为摆动杆23提供摆动的空间，使摆动杆23能够正常摆动，从而使不完全齿轮25能够产生转动。

如图1所示，调节筒16内部且位于其左侧壁焊接固定有气体缓冲室13，第一导气管4的右端位于气体缓冲室13内且与气体缓冲室13相通，第一导气管4上设有气体只能从煤样罐2进入气体缓冲室13的第一单向阀11。第二导气管401的左端位于气体缓冲室13内且与气体缓冲室13相通，第二导气管401的右端与解吸仪17连通。

结合图3所示，储存筒14的顶部焊接固定有导向筒31，第二导气管401穿过储存筒14，且第二导气管401穿过储存筒14中安装块32上的凹槽36，并穿过导向筒31，这样使得部分第二导气管401能够位于凹槽36内，而导向筒31能够对第二导气管401起到导向的作用。第二导气管401位于储存筒14的部分设有支管33，支管33位于滑动杆28的下方。支管33的一端与第二导气管401连通，支管33的另一端为敞口端，从而使支管33与储存筒14相通。

如图1所示，解吸仪17上设有进水口18，滑动杆28外侧套设有弹簧，本实施例中的弹簧为压簧29，弹簧的左端与滑动筒27的右端焊接固定，弹簧的右端与调节筒16的右侧壁焊接固定，弹簧的设置能够对滑动筒27的滑动起到缓冲的作用。

具体实施过程如下：

①将煤样装在煤样罐2内，并密封好煤样罐2，关闭第三阀门9。

②脱气处理，启动真空泵3，打开第二阀门8，对煤样罐2进行脱气处理。脱气两个小时后，关闭第二阀门8，停用真空泵3。

③充气处理，打开高压气瓶1，并打开第一阀门7，给煤样罐2内充气。

④瓦斯解吸量的测定，当煤样罐2内的压力达到规定值后停止充气，待煤样吸附24h后，打开第三阀门9，使第一导气管4和第二导气管401连通，从而使得煤样罐2内的瓦斯进入解吸仪17中进行测量。测量的过程中，及时记录解吸仪17测定的数据。

⑤若发现解吸仪17的量筒体积不足以容纳煤样泄出的全部瓦斯，此时驱动摆动杆23左右摆动，使不完全齿轮25逆时针转动，从而使齿条24向右产生滑动，进而带动滑动筒27向右滑动，滑动筒27向右滑动的过程中将使压紧块30插入凹槽36内并对位于凹槽36内的第二导气管401产生挤压，本实施例中第二导气管401为软管，如采用橡胶制成的橡胶软管，这样使得第二导气管401能够产生形变，因此压紧块30对第二导气管401进行挤压的过程中将对第二导气管401起到隔断的效果，从而阻断瓦斯从第二导气管401进入解吸仪17内，此时就可以向解吸仪17内注入清水，当向解吸仪17注入清水后，使不完全齿轮25顺时针转动，从而使齿条24向左滑动，从而使压紧块30松开第二导气管401，使第二导气管401与解吸仪17连通，此时继续观察解吸仪17，进行参数的记录。

上述过程中，驱动不完全齿轮25的转动可以人为推动摆动杆23左右摆动，同时也可以通过设置圆柱凸轮，使摆动杆23能够沿着圆柱凸轮上的凸轮槽移动，当驱动圆柱凸轮转动，就能够实现摆动杆23的往复摆动。另外，上述过程中，当第二导气管401被压紧块30隔断的时候，第二导气管401内瓦斯还能够通过支管33进入至储存筒14内，储存筒14能够在第二导气管401被压紧块30隔断后对第二导气管401中的瓦斯起到缓存的效果，从而避免第二导气管401内的瓦斯含量过大而使第二导气管401膨胀，同时储存筒14还能够避免第二导气管401与解吸仪17连通的瞬间，瓦斯流动过于急促，而影响测量数据的稳定性和准确性。

实施例二

如图4所示，一种煤样瓦斯解析量测定装置，与实施例一的区别在于：滑动筒27和滑动杆28内部均中空，且滑动筒27与滑动杆28相互连通，结合图5所示，滑动杆28上开设有排气孔34，当压紧块30插入凹槽36内后，排气孔34与储存筒14连通，具体的，由于滑动杆28需要穿出调节筒16的右侧壁，因此在调节筒16的右侧壁上必定开设有通孔，弹簧在未受到压缩的状态时，排气孔34与调节筒16的右侧壁上的通孔侧壁接触，这样利用该通孔的侧壁对排气孔34起到封闭的作用。

如图4所示，气体缓冲室13与滑动筒27之间连通有回流管21，回流管21上设有使气体只能单向进入气体缓冲室13的第二单向阀12。

本实施例中由于滑动筒27和滑动杆28均为中空结构，压紧块30使第二导气管401隔断瓦斯的流动后，第二导气管401内的瓦斯将从支管33流动到缓存室，同时还会从排气孔34进入到滑动筒27和滑动杆28内，并且再从回流管21进入至气体缓冲室13，这样滑动筒27、滑动杆28以及回流管21能够实现瓦斯的正常流动和排出，同时还增加了对瓦斯的缓存空间。

实施例三

如图6所示，一种煤样瓦斯解析量测定装置，与实施例一的区别在于：调节筒16的顶部通过螺栓固定连接有储水箱20，储水箱20内装有清水。储水箱20与解吸仪17之间连通有进水管19，进水管19上设有阀门。

本实施例中阀门为电磁阀35，电磁阀35电连接有控制器，调节筒16内设有接近开关39，接近开关39与控制器电连接，接近开关39和控制器的型号可以按照实际需求进行选用，本实施例中的接近开关39可选用型号为GL-8H GL-8F的接近开关，滑动筒27采用金属材质制成。接近开关39与滑动筒27的端部之间的距离等于滑动杆28滑动的距离。

本实施例中能够实现自动向解吸仪17注水的目的，当滑动筒27向凹槽36方向滑动并使滑动杆28上的压紧块30压紧第二导气管401而隔断瓦斯，从而阻止瓦斯流向解吸仪17的时候，调节筒16将逐渐靠近接近开关39，最后将挤压接近开关39，此时控制器将控制电磁阀35通电打开，从而能够使储水箱20内的水自动流动到解吸仪17内完成注水，本实施例中无需人为启动阀门向解吸内注水，操作更加智能方便。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种煤样瓦斯解析量测定装置，包括脱气机构、充气机构、煤样供给机构、瓦斯解吸测量机构、第一导气管和第二导气管，所述脱气机构、充气机构、煤样供给机构之间均通过第一导气管相互连通，其特征在于：所述第二导气管能够产生形变，所述瓦斯解吸测量机构包括调节筒和解吸仪，所述调节筒的端部固定连接有储存筒，所述储存筒内设有安装块，所述安装块靠近所述调节筒的一端开设有凹槽，所述调节筒内部中空，且所述调节筒内沿其轴向滑动配合有滑动筒，所述滑动筒的一端同轴固定连接有滑动杆，所述滑动杆远离滑动筒的一端固定连接有压紧块，所述压紧块能够插入所述凹槽内，所述调节筒内设有驱动滑动筒滑动的驱动单元，所述第二导气管的一端与所述第一导气管连通，所述第二导气管穿过所述凹槽，且所述第二导气管的另一端与所述解吸仪连通；所述驱动单元包括齿条和不完全齿轮，所述调节筒的底壁沿其轴向开设有滑槽，所述齿条的底部固定连接有滑块，所述滑块插入所述滑槽内且与所述滑槽滑动配合，所述不完全齿轮与所述齿条啮合，所述不完全齿轮与所述调节筒的内壁转动配合，不完全齿轮同轴转动配合有固定轴，固定轴的两端分别与调节筒的前后侧壁固定，不完全齿轮的轴孔同轴穿设在固定轴上，不完全齿轮上还固定有摆动杆。

2.根据权利要求1所述的一种煤样瓦斯解析量测定装置，其特征在于：所述滑动杆外侧套设有弹簧，所述弹簧的两端分别与滑动筒和调节筒固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种煤样瓦斯解析量测定装置，其特征在于：所述第二导气管上连通有支管，所述支管位于所述储存筒内，且所述支管与所述储存筒相通。

4.根据权利要求3所述的一种煤样瓦斯解析量测定装置，其特征在于：所述滑动筒和所述滑动杆内部均中空，且所述滑动筒与所述滑动杆相互连通，所述滑动筒上开设有排气孔，当所述压紧块插入所述凹槽内后，所述排气孔与所述储存筒连通。

5.根据权利要求4所述的一种煤样瓦斯解析量测定装置，其特征在于：所述调节筒内设有气体缓冲室，所述气体缓冲室与所述滑动筒之间连通有回流管，所述第一导气管与所述气体缓冲室相通，所述第二导气管的远离解吸仪的一端与所述气体缓冲室相通。

6.根据权利要求5所述的一种煤样瓦斯解析量测定装置，其特征在于：所述第一导气管上设有气体只能单向进入所述气体缓冲室的第一单向阀，所述回流管上设有气体只能单向进入所述气体缓冲室的第二单向阀。

7.根据权利要求1所述的一种煤样瓦斯解析量测定装置，其特征在于：所述调节筒的顶部固定连接有储水箱，所述储水箱与所述解吸仪之间连通有进水管，所述进水管上设有阀门。

8.根据权利要求7所述的一种煤样瓦斯解析量测定装置，其特征在于：所述阀门为电磁阀，所述电磁阀电连接有控制器，所述调节筒内设有接近开关，所述接近开关与所述控制器电连接，所述接近开关与所述滑动筒的端部之间的距离等于滑动杆滑动的距离。

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