CN112901251A - 一种煤矿瓦斯的清洁利用装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿瓦斯的清洁利用装置，包括装置主体，所述装置主体包括承载板和收集器主体，所述承载板的顶端设置有支撑柱，所述支撑柱的顶端设置有承载箱，所述承载箱的内部设置有第一滑轨，所述第一滑轨的内部滑动设置有第一滑块，所述收集器主体的底端与第一滑块的顶端连接。本发明的煤矿瓦斯的清洁利用装置，能够对煤矿的瓦斯进行清洁处理再利用，不但减少了煤矿中的瓦斯含量，防止瓦斯爆炸，而且能够实现对瓦斯进行收集之后的再次利用，开辟了一种新的能源利用途径。

Description

一种煤矿瓦斯的清洁利用装置

技术领域

本发明涉及煤矿的瓦斯利用技术领域，具体为一种煤矿瓦斯的清洁利用装置。

背景技术

在煤矿尤其是地下煤矿的开采中，经常伴生着瓦斯气体。煤矿的瓦斯气体是从煤和围岩中逸出的甲烷、二氧化碳和氮等组成的混合气体，是煤矿生产中的有害因素，不仅污染空气，而且当空气中瓦斯含量为5%～16%时，遇火会引起爆炸，造成安全事故。

在煤矿中的安全事故中，瓦斯爆炸是其中的一个重要的方面。因此，减少甚至消除煤矿中的瓦斯气体含量，以避免煤矿瓦斯爆炸，是煤矿安全中的一个非常重要的方面。但是，由于瓦斯气体能够燃烧，是一种可以利用的能源，如果仅仅是将煤矿中的瓦斯气体直接排出，虽然能够降低煤矿中瓦斯含量，防止爆炸造成的安全事故，但是也导致了资源的浪费。

基于现有技术存在的上述技术问题，本发明公开了一种煤矿瓦斯的清洁利用装置，不但能够对地下煤矿中的瓦斯进行收集，降低空气中的瓦斯含量，避免瓦斯爆炸的发生，提高煤矿作业的安全性；而且还能够对收集的瓦斯进行清洁处理以便于进一步的能源利用，以实现充分利用资源，并提高了煤矿的生产效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿瓦斯的清洁利用装置，不但能够对地下煤矿中的瓦斯进行收集，降低空气中的瓦斯含量，避免瓦斯爆炸的发生，提高煤矿作业的安全性；而且还能够对收集的瓦斯进行清洁处理以便于进一步的能源利用，充分利用资源。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤矿瓦斯的清洁利用装置，包括装置主体，所述装置主体包括承载板和收集器主体，所述承载板的顶端设置有支撑柱，所述支撑柱的顶端设置有承载箱，所述承载箱的内部设置有第一滑轨，所述第一滑轨的内部滑动设置有第一滑块，所述收集器主体的底端与第一滑块的顶端连接，所述承载板的一侧设置有控制架。

优选的，所述承载板的底端设置有移动轮，以便于该清洁利用装置做地下煤矿中的移动；所述移动轮的轮子采用非充气轮，特别是橡胶实心轮。所述移动轮可以是万向轮，并带有锁止固定机构。

优选的，所述承载箱的一侧设置有密封板，所述承载箱的顶端与底端设置有压紧组件，所述压紧组件包括第二滑轨，所述第二滑轨的一面与承载箱的一面连接，所述第二滑轨的内部滑动设置有第二滑块。

优选的，所述第二滑块的一端设置有控制板，所述第二滑轨顶端的一侧设置有安装板，所述安装板的一侧设置有丝杆，所述丝杆的一端设置有摇把，所述丝杆的另一端通过轴承与控制板的一侧转动连接，所述控制板的顶端连接有连接杆，所述连接杆的一端设置有压紧板，所述压紧板的一侧设置有凸块，所述密封板的一侧开设有凹槽。

优选的，所述承载箱的顶端与底端设置有固定板，所述固定板与摇把的一侧开设有螺纹孔，所述螺纹孔的内部螺纹设置有螺纹杆。

优选的，所述承载箱的一侧设置有第一密封垫，所述密封板的一侧设置有第二密封垫。所述第一密封垫和第二密封垫均为橡胶垫，以实现密封的作用。

优选的，所述第一滑轨内部的一侧设置有第一磁铁，所述第一滑块的一侧设置有第二磁铁。

优选的，所述控制架的一端设置有控制把，所述控制把的表面均匀开设有防滑纹。

优选的，所述收集器主体为密闭的耐压腔体结构；所述收集器主体上设置有进气组件，所述进气组件包括第二进气管，所述第二进气管设置在收集器主体上部，并与收集器主体内部连通；所述第二进气管的上端部设置有密封盖，所述密封盖内部设置有密封垫圈，并通过螺纹将密封盖拧紧在第二进气管的上端部。

优选的，所述第二进气管的左侧设置有清洁口，在非清洁时，所述清洁口密封设置；所述第二进气管的右侧连通有第一进气管，所述第一进气管的右端设置有进气口；所述第一进气管由多个连接管连接而成。

优选的，所述进气口连接有气体压缩机，将收集到的包括有瓦斯的混合气体经压缩后输送至收集器主体内部；所述气体压缩机采用的电机等用电设备均为防爆设备。

优选的，所述第二进气管左侧的清洁口低于右侧的第一进气管所在的高度；在所述进气管低于清洁口的位置设置有第一阀门；所述第一进气管上设置有第二阀门。

优选的，所述第一阀门和第二阀门均为单向阀，只允许气体向收集器主体的方向通过。所述第一阀门和第二阀门均为单向电磁阀，特别是防爆电磁阀。

优选的，在所述第二进气管上，清洁口和第一进气管302所在的高度位置之间设置有气体过滤层，以便于对收集的瓦斯气体进行过滤清洁；所述气体过滤层为过滤海绵。

优选的，所述第一进气管外部设置有瓦斯传感器，以监测瓦斯浓度；所述控制板上设置有控制面板；所述控制面板上设置有控制器；所述防爆电磁阀、瓦斯传感器、气体压缩机均与控制器连接。当瓦斯传感器检测的瓦斯浓度超过预设的阈值A时，控制器控制其他压缩机工作，将周围其他收集入收集器主体内。

优选的，地下煤矿在开采中，会产生大量的粉尘等弥漫在矿井的空气和瓦斯中；当本发明的煤矿瓦斯的清洁利用装置工作一定的时间后，所述气体过滤层需要进行清洁或者更换。在更换气体过滤层时，打开密封盖即可更换气体过滤层；在对气体过滤层进行清洁时，打开密封盖，关闭第一阀门和第二阀门，打开清洁口并通入纯净的高压空气，高压空气经过气体过滤层时将气体过滤层上的粉尘等吹出，并通过第二进气管的上端部排除，进而实现对气体过滤层的清洁。所述高压空气的压力P为195-235KPa；所述气体过滤层在第二进气管中的过滤截面积为S，单位为平方厘米；气体过滤层的厚度H为3.2-4.8厘米。

优选的，为了更好地对收集的瓦斯气体进行过滤清洁，所述气体过滤层在第二进气管中的过滤截面积S和气体过滤层的厚度H之间满足S·H大于等于28.5小于等于74.5。

优选的，为了进一步对气体过滤层进行清洁，所述高压空气的压力P、过滤截面积S和气体过滤层的厚度H之间满足以下关系：

π·(P/2)=α·(S·H)；

其中，α为压力系数，取值范围为1.03-3.26；π为圆周率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的煤矿瓦斯的清洁利用装置，通过气体压缩机将地下煤矿中的瓦斯气体收集入收集器主体中，不但能够对地下煤矿中的瓦斯进行收集，降低空气中的瓦斯含量，避免瓦斯爆炸的发生，提高煤矿作业的安全性；而且还能够对收集的瓦斯进行清洁处理以便于进一步的能源利用，以实现充分利用资源，并提高了煤矿的生产效益。

2、本发明的煤矿瓦斯的清洁利用装置，通过设置设置瓦斯传感器，当瓦斯传感器检测的瓦斯浓度超过预设的阈值A时，控制器控制其他压缩机工作，将周围其他收集入收集器主体内。

3、本发明的煤矿瓦斯的清洁利用装置，通过设置气体过滤层，以对收集的瓦斯气体中含有的粉尘进行过滤，以实现煤矿瓦斯的清洁利用。

4、本发明的煤矿瓦斯的清洁利用装置，通过设置所述气体过滤层在第二进气管中的过滤截面积S和气体过滤层的厚度H的范围和关系，以更好地对收集的瓦斯气体进行过滤清洁。

5、本发明的煤矿瓦斯的清洁利用装置，通过设置所述高压空气的压力P、过滤截面积S和气体过滤层的厚度H之间满足的关系，在保证对瓦斯气体进行清洁的同时，还能够利用气体过滤层的清洁，实现二者的平衡。

附图说明

图1为本发明的结构正视剖面示意图。

图2为本发明的承载箱结构侧视剖面示意图。

图3为本发明的压紧组件结构局部正视放大示意图。

图4为本发明的图1中A处结构局部放大剖面示意图。

图5为本发明的图1中B处结构局部放大剖面示意图。

图中：100、装置主体；110、承载板；111、收集器主体；112、支撑柱；113、承载箱；114、第一滑轨；115、第一滑块；116、第一磁铁；117、第二磁铁；118、移动轮；119、控制架；120、密封板；121、第一密封垫；122、第二密封垫；123、控制把；200、压紧组件；210、第二滑轨；211、第二滑块；212、控制板；213、安装板；214、丝杆；215、摇把；216、连接杆；217、压紧板；218、凸块；219、凹槽；220、固定板；221、螺纹孔；222、螺纹杆；300、进气组件；301、进气口；302、第一进气管；303、密封盖；304、清洁口；305、第二进气管。

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。

实施例1

请参阅图1-5，一种煤矿瓦斯的清洁利用装置，包括装置主体100，装置主体100包括承载板110和收集器主体111，承载板110的顶端设置有支撑柱112，支撑柱112的顶端设置有承载箱113，承载箱113的内部设置有第一滑轨114，第一滑轨114的内部滑动设置有第一滑块115，收集器主体111的底端与第一滑块115的顶端连接，承载板110的底端设置有移动轮118，承载板110的一侧设置有控制架119，将第一滑块115对准第一滑轨114滑入，使得收集器主体111处于承载箱113内部，推动控制架119，移动轮118辅助承载板110移动，使得承载箱113移动，从而便于工作人员将收集器主体111推动到指定的位置进行使用，提高了收集器主体111携带时的便捷性。

所述承载箱113的一侧设置有密封板120，承载箱113的顶端与底端皆设置有压紧组件200，压紧组件200包括第二滑轨210，第二滑轨210的一面皆与承载箱113的一面连接，第二滑轨210的内部滑动设置有第二滑块211，第二滑块211的一端设置有控制板212，第二滑轨210顶端的一侧设置有安装板213，安装板213的一侧螺纹设置有丝杆214，丝杆214的一端设置有摇把215，丝杆214的另一端通过轴承与控制板212的一侧转动连接，控制板212的顶端连接有连接杆216，连接杆216的一端设置有压紧板217，压紧板217的一侧设置有凸块218，密封板120的一侧开设有凹槽219，为了使承载箱113密封效果更佳，转动丝杆214，使第二滑块211在第二滑轨210内部滑动，控制丝杆214转动使得控制板212带动压紧板217向靠近密封板120的一侧移动，进而使压紧板217上的凸块218卡进凹槽219中，并且压紧板217将密封板120紧紧地压制住，使得密封板120的一侧紧贴于承载箱113的一侧，以使承载箱113的密封效果更佳，使承载箱113将使用完毕的收集器主体111进行防护，并且密封板120处于承载箱113一侧也使得收集器主体111在携带时不会滑出。

所述承载箱113的顶端与底端设置有固定板220，固定板220与摇把215的一侧开设有螺纹孔221，螺纹孔221的内部螺纹设置有螺纹杆222，螺纹杆222处于螺纹孔221中，能够使得摇把215受到外力时不会轻易转动，从而使密封板120一直保持稳定的状态。

所述承载箱113的一侧设置有第一密封垫121，密封板120的一侧设置有第二密封垫122，当密封板120紧贴于承载箱113一侧时，第一密封垫121和第二密封垫122位于两者之间，并且第一密封垫121和第二密封垫122处于压紧状态，使得密封板120紧贴于承载箱113时更加稳固。

所述第一滑轨114内部的一侧设置有第一磁铁116，第一滑块115的一侧设置有第二磁铁117，第一磁铁116与第二磁铁117相互靠近的一面为相反的磁极，第一磁铁116与第二磁铁117相互吸引时，能够使收集器主体111较为稳定地处于承载箱113内部，从而提高了稳定性。

所述控制架119的一端设置有控制把123，控制把123的表面均匀开设有防滑纹，控制把123为橡胶材质，控制把123上的防滑纹增大了摩擦力，使得在握住控制把123推动承载板110时更加稳。

工作原理：使用时，将第一滑块115对准第一滑轨114滑入，使得收集器主体111处于承载箱113内部，推动控制架119，移动轮118辅助承载板110移动，使得承载箱113移动，从而便于将收集器主体111推动到指定的位置进行使用，提高了收集器主体111的便捷性。

为了使承载箱113密封效果更佳，转动丝杆214，使第二滑块211在第二滑轨210内部滑动，控制丝杆214转动使得控制板212带动压紧板217向靠近密封板120的一侧移动，进而使压紧板217上的凸块218卡进凹槽219中，并且压紧板217将密封板120紧紧地压制住，使得密封板120的一侧紧贴于承载箱113的一侧，以使承载箱113的密封效果更佳，使承载箱113将使用完毕的收集器主体111进行防护，并且密封板120处于承载箱113一侧也使得收集器主体111在携带时不会滑出。

实施例2

请参阅图1-5，一种煤矿瓦斯的清洁利用装置，包括装置主体100，装置主体100包括承载板110和收集器主体111，承载板110的顶端设置有支撑柱112，支撑柱112的顶端设置有承载箱113，承载箱113的内部设置有第一滑轨114，第一滑轨114的内部滑动设置有第一滑块115，收集器主体111的底端与第一滑块115的顶端连接，承载板110的底端设置有移动轮118，承载板110的一侧设置有控制架119。

所述承载箱113的一侧设置有密封板120，承载箱113的顶端与底端皆设置有压紧组件200，压紧组件200包括第二滑轨210，第二滑轨210的一面皆与承载箱113的一面连接，第二滑轨210的内部滑动设置有第二滑块211，第二滑块211的一端设置有控制板212，第二滑轨210顶端的一侧设置有安装板213，控制板212的顶端连接有连接杆216，连接杆216的一端设置有压紧板217，压紧板217的一侧设置有凸块218，密封板120的一侧开设有凹槽219。

所述承载箱113的一侧设置有第一密封垫121，密封板120的一侧设置有第二密封垫122，当密封板120紧贴于承载箱113一侧时，第一密封垫121和第二密封垫122位于两者之间，并且第一密封垫121和第二密封垫122处于压紧状态。

所述第一滑轨114内部的一侧设置有第一磁铁116，第一滑块115的一侧设置有第二磁铁117，第一磁铁116与第二磁铁117相互靠近的一面为相反的磁极。

所述收集器主体111为密闭的耐压腔体结构；所述收集器主体111上设置有进气组件300，所述进气组件300包括第二进气管305，所述第二进气管305设置在收集器主体111上部，并与收集器主体111内部连通；所述第二进气管305的上端部设置有密封盖303，所述密封盖303内部设置有密封垫圈，并通过螺纹将密封盖303拧紧在第二进气管305的上端部。

所述第二进气管305的左侧设置有清洁口304，在非清洁时，所述清洁口304密封设置；所述第二进气管305的右侧连通有第一进气管302，所述第一进气管302的右端设置有进气口301；所述第一进气管302由多个连接管连接而成。

所述进气口301连接有气体压缩机，将收集到的包括有瓦斯的混合气体经压缩后输送至收集器主体111内部；所述气体压缩机采用的电机等用电设备均为防爆设备。

所述第二进气管305左侧的清洁口304低于右侧的第一进气管302所在的高度；在所述进气管305低于清洁口304的位置设置有第一阀门；所述第一进气管302上设置有第二阀门。

所述第一阀门和第二阀门均为单向阀，只允许气体向收集器主体111的方向通过。所述第一阀门和第二阀门均为单向电磁阀，特别是防爆电磁阀。

在所述第二进气管上，清洁口和第一进气管302所在的高度位置之间设置有气体过滤层，以便于对收集的瓦斯气体进行过滤清洁。

所述第一进气管302外部设置有瓦斯传感器，以监测瓦斯浓度；所述控制板123上设置有控制面板；所述控制面板上设置有控制器；所述防爆电磁阀、瓦斯传感器、气体压缩机均与控制器连接。当瓦斯传感器检测的瓦斯浓度超过预设的阈值A时，控制器控制其他压缩机工作，将周围其他收集入收集器主体内。

地下煤矿在开采中，会产生大量的粉尘等弥漫在矿井的空气和瓦斯中；当本发明的煤矿瓦斯的清洁利用装置工作一定的时间后，所述气体过滤层需要进行清洁或者更换。在更换气体过滤层时，打开密封盖303即可更换气体过滤层；在对气体过滤层进行清洁时，打开密封盖303，关闭第一阀门和第二阀门，打开清洁口并通入纯净的高压空气，高压空气经过气体过滤层时将气体过滤层上的粉尘等吹出，并通过第二进气管305的上端部排除，进而实现对气体过滤层的清洁。所述高压空气的压力P为195-235KPa；所述气体过滤层在第二进气管中的过滤截面积为S，单位为平方厘米；气体过滤层的厚度H为3.2-4.8厘米。

为了更好地对收集的瓦斯气体进行过滤清洁，所述气体过滤层在第二进气管中的过滤截面积S和气体过滤层的厚度H之间满足S·H大于等于28.5小于等于74.5。

为了进一步对气体过滤层进行清洁，所述高压空气的压力P、过滤截面积S和气体过滤层的厚度H之间满足以下关系：

π·(P/2)=α·(S·H)；

其中，α为压力系数，取值范围为1.03-3.26；π为圆周率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种煤矿瓦斯的清洁利用装置，包括装置主体（100），其特征在于：所述装置主体（100）包括承载板（110）和收集器主体（111），所述承载板（110）的顶端设置有支撑柱（112），所述支撑柱（112）的顶端设置有承载箱（113），所述承载箱（113）的内部设置有第一滑轨（114），所述第一滑轨（114）的内部滑动设置有第一滑块（115），所述收集器主体（111）的底端与第一滑块（115）的顶端连接，所述承载板（110）的一侧设置有控制架（119）。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯的清洁利用装置，其特征在于：所述承载箱（113）的一侧设置有密封板（120），所述承载箱（113）的顶端与底端皆设置有压紧组件（200），所述压紧组件（200）包括第二滑轨（210），所述第二滑轨（210）的一面皆与承载箱（113）的一面连接，所述第二滑轨（210）的内部滑动设置有第二滑块（211）。

3.根据权利要求1和2所述的一种煤矿瓦斯的清洁利用装置，其特征在于：所述第二滑块（211）的一端设置有控制板（212），所述第二滑轨（210）顶端的一侧设置有安装板（213），所述安装板（213）的一侧螺纹设置有丝杆（214），所述丝杆（214）的一端设置有摇把（215），所述丝杆（214）的另一端通过轴承与控制板（212）的一侧转动连接，所述控制板（212）的顶端连接有连接杆（216），所述连接杆（216）的一端设置有压紧板（217），所述压紧板（217）的一侧设置有凸块（218），所述密封板（120）的一侧开设有凹槽（219）。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯的清洁利用装置，其特征在于：所述承载箱（113）的顶端与底端皆设置有固定板（220），所述固定板（220）与摇把（215）的一侧皆开设有螺纹孔（221），所述螺纹孔（221）的内部螺纹设置有螺纹杆（222）。

5.根据权利要求2所述的一种煤矿瓦斯的清洁利用装置，其特征在于：所述承载箱（113）的一侧设置有第一密封垫（121），所述密封板（120）的一侧设置有第二密封垫（122）。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯的清洁利用装置，其特征在于：所述第一滑轨（114）内部的一侧设置有第一磁铁（116），所述第一滑块（115）的一侧设置有第二磁铁（117）。

7.根据权利要求1所述的一种煤矿瓦斯的清洁利用装置，其特征在于：所述控制架（119）的一端设置有控制把（123），所述控制把（123）的表面均匀开设有防滑纹。

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