CN115792118A - 煤矿井下采空区气样采集分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种煤矿井下采空区气样采集分析装置，涉及气体分析装置技术领域，包括采气筒，采气筒的一端固定连通有进气管和出气管，进气管和出气管内均安装有单向阀，采气筒上安装有参数测定仪；本发明提供的煤矿井下采空区气样采集分析装置，进气管和出气管内的单向阀可以通过封堵头实现密封的效果，封堵头采用橡胶头，气密性好，而且通过第二活塞头的设置，可以实现单向阀的双重密封效果，避免出现漏气造成采气筒内混入其它气体的情况，保证检测结果的准确性。

Description

煤矿井下采空区气样采集分析装置

技术领域

本发明涉及气体分析装置技术领域，特别是涉及一种煤矿井下采空区气样采集分析装置。

背景技术

煤矿井下采空区气体试样的采集方法主要是通过预埋束管，用抽气泵采集采空区内的气样，然后带到地面进行分析。在煤矿井下，这不仅要求抽气泵必须是防爆型的，而且需要外接电源，增加电流线路和接口，操作起来非常麻烦，也增多了不少安全因素；而且采完的气样还需要拿到地面上再分析，这中间免不了气样的逃逸以及其他气体的混入，从而造成气样分析误差，影响采空区气样分析的准确性，从而影响煤自燃的判断与三带的划分。

中国专利公开号为CN101839131A公开了一种煤矿井下采空区气样采集分析装置，虽然采用全机械构造手动方式来进行气样采集，但是该装置比较依赖自动进出气系统的气密性，并且其实现气密性只是依靠钢珠与锥形孔嘴的配合实现，所实现的气密性有限，容易出现漏气的情况，进而影响检测结果的准确性。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿井下采空区气样采集分析装置，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种煤矿井下采空区气样采集分析装置，包括：

采气筒，所述采气筒的一端为封口端，所述采气筒的封口端固定连通有进气管和出气管，所述采气筒内滑动连接有第一活塞头，所述第一活塞头靠近所述采气筒开口端的一侧固定连接有第一活塞杆，所述第一活塞杆的末端伸出所述采气筒；

单向阀，所述单向阀固定安装在所述进气管、所述出气管内；所述单向阀包括阀体，所述阀体内固定连接有第一固定板、第二固定板，所述第一固定板、所述第二固定板的中部均开设有通孔，所述第二固定板上开设有若干个透气孔，若干个所述透气孔沿所述通孔周向等间距设置；所述第一固定板与所述第二固定板之间设置有封堵头，所述封堵头为圆台型结构，所述封堵头的一端固定连接有导向杆，所述导向杆滑动安装在所述第二固定板上的所述通孔内；所述第一固定板与所述第二固定板之间设置有弹簧，所述弹簧套设在所述导向杆上，且所述弹簧两端分别与所述封堵头、所述第二固定板抵接，所述封堵头与所述第一固定板抵接；所述第一固定板上的所述通孔的直径大于所述封堵头远离所述导向杆一端的直径，且所述第一固定板上的所述通孔的直径小于所述封堵头靠近所述导向杆一端的直径；

参数测定仪，所述参数测定仪用于对采气筒内的气样进行检测，所述采气筒靠近封口端的侧壁上固定连通有导气管，所述参数测定仪可拆卸安装在所述导气管的末端。

优选的，还包括驱动机构，所述驱动机构与所述第一活塞杆传动连接，所述驱动机构用于驱动所述第一活塞头在所述采气筒内进行往复运动。

优选的，所述驱动机构包括固定安装环，所述固定安装环的内壁滑动连接有活动安装环，所述活动安装环的内壁固定连接有连接杆，所述连接杆的中点与所述活动安装环的圆心重合；所述连接杆上固定连接有转轴，所述转轴上转动连接有齿轮；所述固定安装环靠近所述齿轮的一侧可拆卸安装有齿圈，所述齿轮位于所述齿圈的内侧，所述齿轮与所述齿圈啮合，且所述齿轮的齿数与所述齿圈的齿数相同；所述齿轮远离所述连接杆的一侧固定连接有偏心轴，所述偏心轴与所述活动安装环同轴设置，所述第一活塞杆与所述偏心轴转动连接；所述连接杆远离所述齿轮一侧的中部固定连接有摇把。

优选的，所述固定安装环上固定连接有限位框，所述第一活塞头滑动连接在所述限位框内。

优选的，所述固定安装环的顶端固定安装有支撑座。

优选的，所述固定安装环远离所述齿轮的一侧可拆卸安装有若干个限位块，若干个所述限位块沿所述固定安装环的周向等间距设置，所述活动安装环位于所述齿圈与所述限位块之间。

优选的，所述阀体内滑动连接有第二活塞头，所述第一固定板位于所述第二固定板与所述第二活塞头之间；所述第二活塞头靠近所述第一固定板的一侧固定连接有第二活塞杆，所述第二活塞杆的末端贯穿所述第一固定板上的所述通孔与所述封堵头固定连接，所述第一固定板与所述第二活塞杆之间设置有间隙；所述第二活塞头与所述第一固定板之间的所述阀体上开设有凹槽，所述第二活塞头的宽度小于所述凹槽的长度。

优选的，所述封堵头为橡胶头。

优选的，所述进气管、所述出气管和所述导气管上均安装有阀门。

本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的煤矿井下采空区气样采集分析装置，进气管和出气管内的单向阀可以通过封堵头实现密封的效果，封堵头采用橡胶头，气密性好，而且通过第二活塞头的设置，可以实现单向阀的双重密封效果，避免出现漏气造成采气筒内混入其它气体的情况，保证检测结果的准确性。

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明煤矿井下采空区气样采集分析装置的结构示意图；

图2为图1中A的局部放大图；

其中，采气筒-1、进气管-2、出气管-3、第一活塞头-4、第一活塞杆-5、阀体-6、第一固定板-7、第二固定板-8、封堵头-9、导向杆-10、弹簧-11、参数测定仪-12、导气管-13、固定安装环-14、活动安装环-15、转轴-16、齿轮-17、齿圈-18、偏心轴-19、摇把-20、限位框-21、支撑座-22、限位块-23、第二活塞头-24、第二活塞杆-25、凹槽-26、阀门-27。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种煤矿井下采空区气样采集分析装置，包括：

采气筒1，采气筒1的一端为封口端，采气筒1的封口端固定连通有进气管2和出气管3，采气筒1内滑动连接有第一活塞头4，第一活塞头4靠近采气筒1开口端的一侧固定连接有第一活塞杆5，第一活塞杆5的末端伸出采气筒1；

单向阀，单向阀固定安装在进气管2、出气管3内；单向阀包括阀体6，阀体6内固定连接有第一固定板7、第二固定板8，第一固定板7、第二固定板8的中部均开设有通孔，第二固定板8上开设有若干个透气孔，若干个透气孔沿通孔周向等间距设置；第一固定板7与第二固定板8之间设置有封堵头9，封堵头9为橡胶头，封堵头9为圆台型结构，封堵头9的一端固定连接有导向杆10，导向杆10滑动安装在第二固定板8上的通孔内；第一固定板7与第二固定板8之间设置有弹簧11，弹簧11套设在导向杆10上，且弹簧11两端分别与封堵头9、第二固定板8抵接，封堵头9与第一固定板7抵接；第一固定板7上的通孔的直径大于封堵头9远离导向杆10一端的直径，且第一固定板7上的通孔的直径小于封堵头9靠近导向杆10一端的直径；

参数测定仪12，参数测定仪12用于对采气筒1内的气样进行检测，采气筒1靠近封口端的侧壁上固定连通有导气管13，参数测定仪12可拆卸安装在导气管13的末端，进气管2、出气管3和导气管13上均安装有阀门27。

本发明在使用时，打开进气管2和出气管3上的阀门27，关闭导气管13上的阀门27，通过第一活塞杆5往复拉动第一活塞头4在采气筒1内滑动，当第一活塞头4向外拉动时，采气筒1内形成负压，进气管2内单向阀的封堵头9在负压作用下，克服弹簧11的弹力，向第二固定板8的方向移动，从而使第一固定板7上的通孔处于连通状态，进而气体可以由进气管2进入到采气筒1中；而出气管3内单向阀的封堵头9在弹簧11弹力及负压作用下，始终保持与第一固定板7抵接的状态，利用封堵头9对第一固定板7上的通孔进行封堵，出气管3处于断流的状态。

当第一活塞头4停止移动时，进气管2和出气管3内单向阀的封堵头9在弹簧11作用下保持与第一固定板7抵接的状态，进气管2和出气管3均处于断流状态。

当第一活塞头4向内推动时，采气筒1内的气体压力增大，出气管3内单向阀的封堵头9在负压作用下，克服弹簧11的弹力，向第二固定板8的方向移动，从而使第一固定板7上的通孔处于连通状态，进而采气筒1内的气体可以由出气管3排出；而进气管2内单向阀的封堵头9在弹簧11弹力及气体压力作用下，始终保持与第一固定板7抵接的状态，利用封堵头9对第一固定板7上的通孔进行封堵，进气管2处于断流的状态。

经过多次抽气排气过程，将装置自身中原有气体排出，然后关闭进气管2和出气管3上的阀门27，打开导气管13上的阀门27，如导气管13上安装采集袋，即可利用采集袋进行气样采集，如导气管13上安装参数测定仪12，则可直接对采气筒1内的气样进行检测。

进一步的，为方便使第一活塞头4在采气筒1中进行往复运动，还包括驱动机构，驱动机构包括固定安装环14，固定安装环14的内壁滑动连接有活动安装环15，活动安装环15的内壁固定连接有连接杆，连接杆的中点与活动安装环15的圆心重合；连接杆上固定连接有转轴16，转轴16上转动连接有齿轮17；固定安装环14靠近齿轮17的一侧可拆卸安装有齿圈18，齿轮17位于齿圈18的内侧，齿轮17与齿圈18啮合，且齿轮17的齿数与齿圈18的齿数相同；齿轮17远离连接杆的一侧固定连接有偏心轴19，偏心轴19与活动安装环15同轴设置，第一活塞杆5与偏心轴19转动连接；连接杆远离齿轮17一侧的中部固定连接有摇把20。

使用时，通过摇把20转动活动安装环15进行转动，活动安装环15带动齿轮17进行圆周运动，齿轮17在进行圆周运动时，通过与齿圈18的啮合，齿轮17进行转动，进而带动第一活塞杆5进行移动，本发明只需沿一个方向转动摇把20，即可实现第一活塞头4在采气筒1中进行往复运动，摇把20转动一圈，采气筒1实现一次抽排气动作。

进一步的，固定安装环14上固定连接有限位框21，第一活塞头4滑动连接在限位框21内。

进一步的，固定安装环14的顶端固定安装有支撑座22。

进一步的，固定安装环14远离齿轮17的一侧可拆卸安装有若干个限位块23，若干个限位块23沿固定安装环14的周向等间距设置，活动安装环15位于齿圈18与限位块23之间。

进一步的，为提高单向阀的气密性，在阀体6内滑动连接有第二活塞头24，第一固定板7位于第二固定板8与第二活塞头24之间；第二活塞头24靠近第一固定板7的一侧固定连接有第二活塞杆25，第二活塞杆25的末端贯穿第一固定板7上的通孔与封堵头9固定连接，第一固定板7与第二活塞杆25之间设置有间隙；第二活塞头24与第一固定板7之间的阀体6上开设有凹槽26，第二活塞头24的宽度小于凹槽26的长度。

单向阀在断流状态时，第二活塞头24与阀体6上的凹槽26呈错开状态，在第二活塞头24与封堵头9的双重密封作用下，单向阀的气密性会更好；单向阀为连通状态时，第二活塞头24位于阀体6上凹槽26对应的位置，第二活塞头24的两侧通过凹槽26连通，不影响气体的正常流通。

本发明提供的煤矿井下采空区气样采集分析装置，进气管2和出气管3内的单向阀可以通过封堵头9和第二活塞头24实现双重密封的效果，避免出现漏气造成采气筒1内混入其它气体的情况，保证检测结果的准确性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种煤矿井下采空区气样采集分析装置，其特征在于，包括：

采气筒(1)，所述采气筒(1)的一端为封口端，所述采气筒(1)的封口端固定连通有进气管(2)和出气管(3)，所述采气筒(1)内滑动连接有第一活塞头(4)，所述第一活塞头(4)靠近所述采气筒(1)开口端的一侧固定连接有第一活塞杆(5)，所述第一活塞杆(5)的末端伸出所述采气筒(1)；

单向阀，所述单向阀固定安装在所述进气管(2)、所述出气管(3)内；所述单向阀包括阀体(6)，所述阀体(6)内固定连接有第一固定板(7)、第二固定板(8)，所述第一固定板(7)、所述第二固定板(8)的中部均开设有通孔，所述第二固定板(8)上开设有若干个透气孔，若干个所述透气孔沿所述通孔周向等间距设置；所述第一固定板(7)与所述第二固定板(8)之间设置有封堵头(9)，所述封堵头(9)为圆台型结构，所述封堵头(9)的一端固定连接有导向杆(10)，所述导向杆(10)滑动安装在所述第二固定板(8)上的所述通孔内；所述第一固定板(7)与所述第二固定板(8)之间设置有弹簧(11)，所述弹簧(11)套设在所述导向杆(10)上，且所述弹簧(11)两端分别与所述封堵头(9)、所述第二固定板(8)抵接，所述封堵头(9)与所述第一固定板(7)抵接；所述第一固定板(7)上的所述通孔的直径大于所述封堵头(9)远离所述导向杆(10)一端的直径，且所述第一固定板(7)上的所述通孔的直径小于所述封堵头(9)靠近所述导向杆(10)一端的直径；

参数测定仪(12)，所述参数测定仪(12)用于对采气筒(1)内的气样进行检测，所述采气筒(1)靠近封口端的侧壁上固定连通有导气管(13)，所述参数测定仪(12)可拆卸安装在所述导气管(13)的末端。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下采空区气样采集分析装置，其特征在于，还包括驱动机构，所述驱动机构与所述第一活塞杆(5)传动连接，所述驱动机构用于驱动所述第一活塞头(4)在所述采气筒(1)内进行往复运动。

3.根据权利要求2所述的煤矿井下采空区气样采集分析装置，其特征在于，所述驱动机构包括固定安装环(14)，所述固定安装环(14)的内壁滑动连接有活动安装环(15)，所述活动安装环(15)的内壁固定连接有连接杆，所述连接杆的中点与所述活动安装环(15)的圆心重合；所述连接杆上固定连接有转轴(16)，所述转轴(16)上转动连接有齿轮(17)；所述固定安装环(14)靠近所述齿轮(17)的一侧可拆卸安装有齿圈(18)，所述齿轮(17)位于所述齿圈(18)的内侧，所述齿轮(17)与所述齿圈(18)啮合，且所述齿轮(17)的齿数与所述齿圈(18)的齿数相同；所述齿轮(17)远离所述连接杆的一侧固定连接有偏心轴(19)，所述偏心轴(19)与所述活动安装环(15)同轴设置，所述第一活塞杆(5)与所述偏心轴(19)转动连接；所述连接杆远离所述齿轮(17)一侧的中部固定连接有摇把(20)。

4.根据权利要求3所述的煤矿井下采空区气样采集分析装置，其特征在于，所述固定安装环(14)上固定连接有限位框(21)，所述第一活塞头(4)滑动连接在所述限位框(21)内。

5.根据权利要求3所述的煤矿井下采空区气样采集分析装置，其特征在于，所述固定安装环(14)的顶端固定安装有支撑座(22)。

6.根据权利要求3所述的煤矿井下采空区气样采集分析装置，其特征在于，所述固定安装环(14)远离所述齿轮(17)的一侧可拆卸安装有若干个限位块(23)，若干个所述限位块(23)沿所述固定安装环(14)的周向等间距设置，所述活动安装环(15)位于所述齿圈(18)与所述限位块(23)之间。

7.根据权利要求1所述的煤矿井下采空区气样采集分析装置，其特征在于，所述阀体(6)内滑动连接有第二活塞头(24)，所述第一固定板(7)位于所述第二固定板(8)与所述第二活塞头(24)之间；所述第二活塞头(24)靠近所述第一固定板(7)的一侧固定连接有第二活塞杆(25)，所述第二活塞杆(25)的末端贯穿所述第一固定板(7)上的所述通孔与所述封堵头(9)固定连接，所述第一固定板(7)与所述第二活塞杆(25)之间设置有间隙；所述第二活塞头(24)与所述第一固定板(7)之间的所述阀体(6)上开设有凹槽(26)，所述第二活塞头(24)的宽度小于所述凹槽(26)的长度。

8.根据权利要求1所述的煤矿井下采空区气样采集分析装置，其特征在于，所述封堵头(9)为橡胶头。

9.根据权利要求1所述的煤矿井下采空区气样采集分析装置，其特征在于，所述进气管(2)、所述出气管(3)和所述导气管(13)上均安装有阀门(27)。

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