CN203515650U - 钻孔瓦斯涌出初速度测定仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种钻孔瓦斯涌出初速度测定仪，包括外壳以及外壳内设置的膜盒压力表、煤尘过滤器和多级喷嘴转换阀，多级喷嘴转换阀包括转动杆、多级喷嘴板和底座，底座的端面与多级喷嘴板的板面压接并相贴合，并且多级喷嘴板的板面或者底座的端面设有定位槽，定位槽内设有定位滚珠，底座的端面或者多级喷嘴板的板面设有卡槽，定位滚珠的端部卡在卡槽内，底座设置转换阀进气口，多级喷嘴板上有喷孔，转动杆带动多级喷嘴板转动或者带动底座转动，煤尘过滤器、膜盒压力表和多级喷嘴转换阀的转换阀出气口通过连接件连接。本实用新型是一种可避免在喷嘴转换过程中膜盒压力表指针的剧烈跳摆的机械差压式流量计。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种钻孔瓦斯涌出初速度测定仪，用于煤层钻孔瓦斯流量测定和工作面突出危险性预测。
背景技术
随着矿井开采深度的增加，煤层瓦斯压力、瓦斯含量升高，煤层突出危险性增大。根据《防治煤与瓦斯突出规定》（2009）有关规定，钻孔瓦斯涌出初速度是工作面突出危险性预测方法复合指标法和R值指标法的重要参数，准确测定钻孔瓦斯涌出初速度对于判定工作面突出危险性、及时采取防突措施、搞好煤矿安全生产具有重要作用。
根据《钻孔瓦斯涌出初速度的测定方法》（MT/T639-1996）和《充气式钻孔瓦斯涌出初速度测定装置技术条件》（MT/T856-2000），对测定钻孔瓦斯涌出初速度流量计的要求是：流量计的测量范围应在1~30L/min，准确度为2.5级，并应符合相应的国家计量检定规程的规定。钻孔瓦斯涌出初速度流量计可分为瞬时流量计和累计流量计，钻孔钻进到预定深度开始计时，对瞬时流量计在2m in时读数，即为钻孔瓦斯涌出初速度值，对累计流量计应在1.5min和2.5min时分别读数，后一读数减去前一读数即为钻孔瓦斯涌出初速度值。
根据《防治煤与瓦斯突出规定》（2009）第七十六条和第七十七条，钻孔瓦斯涌出初速度应在钻孔暂定钻进后2min内测定。从钻孔施工和测试工艺方面看，累计流量计难以满足暂定钻进后2min内完成测定的要求，只有瞬时流量计满足该项要求。
目前在突出矿井中使用的瞬时流量计均为差压式流量计，通过节流装置形成压差，根据在实验室标定的压差和流量的关系，计算流量的大小。根据压差信号显示和采集的方式，差压式流量计由分为电子式和机械式两种。
机械差压式流量计的核心是节流装置和膜盒压力表。为了获得较广的测量范围，节流装置一般由几个不同直径的喷嘴组成，通过喷嘴的快速切换，可在规定时间内完成钻孔瓦斯涌出初速度的测量。目前市场上的机械差压式流量计在结构上还存在以下缺点：
（1）节流装置设计不合理，喷嘴转换造成膜盒压力表指针上下跳摆，易造成膜盒压力表的精度降低和损坏。在喷嘴转换的过渡期间，气体通道被切断，气路内部压力升高，膜盒压力表指针突然上摆；喷嘴转换完成后，气体通道突然打开，气路内部压力突然降低，膜盒压力表指针急速下摆。
（2）煤尘过滤装置单独连接在流量计的外面，没有整合在流量计的内部，使用、携带不方便。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可避免在喷嘴转换过程中膜盒压力表指针的剧烈跳摆、提高钻孔瓦斯涌出初速度测定准确度、为准确判定工作面的突出危险性提供科学依据的机械差压式流量计。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：钻孔瓦斯涌出初速度测定仪，包括外壳以及外壳内设置的膜盒压力表、煤尘过滤器和多级喷嘴转换阀，多级喷嘴转换阀包括转动杆、多级喷嘴板和底座，底座的端面与多级喷嘴板的板面压接并相贴合，并且多级喷嘴板的板面或者底座的端面设有定位槽，定位槽内设有定位滚珠，底座的端面或者多级喷嘴板的板面对应定位滚珠设有用于卡住定位滚珠的卡槽，定位滚珠的端部卡在卡槽内，底座设置转换阀进气口，多级喷嘴板上对应转换阀进气口环绕转动杆周圈间隔设置有喷孔，所有喷孔的孔径均不同，转动杆带动多级喷嘴板转动或者带动底座转动，煤尘过滤器、膜盒压力表和多级喷嘴转换阀的转换阀出气口三者通过连接件连接。
所述底座固设于一顶盖的盖口处，多级喷嘴板位于顶盖内，顶盖、多级喷嘴板和底座均对应转动杆设有插孔，转动杆与顶盖插接，转动杆与多级喷嘴板为键连接，转动杆与底座为插接，转动杆伸出顶盖外的端部设有旋钮，顶盖与多级插嘴板之间设有套设在转动杆外圈的弹簧，顶盖上设有转换阀出气口。
所述卡槽为环绕转动杆设置，卡槽的数量与喷孔的数量一致。
所述定位槽设于多级喷嘴板的板面上，卡槽设于底座的端面上。
所述定位槽设置两个，每个定位槽内均设有定位滚珠。
转换阀进气口在所述底座的端面上设有扩孔，扩孔内设有密封圈，密封圈的环形端面与多级喷嘴板的板面相抵。
所述煤尘过滤器包括进气管、过滤棒和过滤器壳，进气管和过滤棒对接，过滤器壳罩设在过滤棒外，过滤器壳一端设有用于固定进气管的安装口、另一端对应过滤棒设有出气口。
外壳设有面板，所述膜盒压力表的表盘设在面板上，进气管的端部伸出面板外，旋钮设于面板外侧。
本实用新型所述的钻孔瓦斯涌出初速度测定仪，在正常状态下，多级喷嘴板上的一个喷孔和转换阀进气口对应，依靠弹簧的弹性挤压和密封圈的密封，瓦斯只能通过对应喷嘴流出；在喷嘴转换的过程中，当多级喷嘴盘旋转时，定位滚珠将其顶起，在底座和多级喷嘴板之间形成缝隙，瓦斯通过缝隙排出，不会造成连接件内的气体压力突然升高，膜盒压力表指针不会急剧摆动。
依靠多级喷嘴板上定位滚珠和卡槽的配合，避免了多级喷孔在转换过程中的气体通道闭死，使膜盒压力表指针平稳摆动，不易造成膜盒压力表的损坏，提高了测试精度，延长了使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1的仰视图；
图3是煤尘过滤器的结构示意图；
图4是多级喷嘴转换阀的结构示意图；
图5是多级喷嘴板的结构示意图；
图6是底座的结构示意图。
具体实施方式
由图1-图6所示的钻孔瓦斯涌出初速度测定仪，包括外壳6以及外壳6内设置的膜盒压力表2、煤尘过滤器7和多级喷嘴转换阀9。膜盒压力表2为轴向微压表，属差压式流量计，膜盒压力表2为现有技术，故不详细叙述。
多级喷嘴转换阀9包括顶盖22、转动杆13、多级喷嘴板21和底座20，底座20为块状，底座20固设于所述顶盖22的盖口处，底座20与顶盖22为螺纹连接，多级喷嘴板21位于顶盖22内，底座20的端面与多级喷嘴板21的板面压接并相贴合，顶盖22、多级喷嘴板21和底座20均对应转动杆13设有插孔，转动杆13通过顶盖22的插孔与顶盖22插接，并且转动杆13伸出顶盖22外的端部设有旋钮3，转动杆13从多级喷嘴板21的插孔穿过并与多级喷嘴板21键连接，转动杆13带动多级喷嘴板21转动，转动杆13的另一端插入底座20的插孔内实现与底座20插接，顶盖22与多级插嘴板之间设有套设在转动杆13外圈的弹簧15，弹簧15位于顶盖22内。顶盖22的盖板上设有转换阀出气口14，底座20设置转换阀进气口17，转换阀进气口17在所述底座20的端面上设有扩孔，扩孔内设有密封圈16，密封圈16的环形端面与所述多级喷嘴板21的板面相抵；多级喷嘴板21上对应转换阀进气口17环绕转动杆13周圈间隔均布设置有喷孔23，即每个喷孔23均对应转换阀进气口17设置，喷孔23共设置四个，所有喷孔23的孔径均不同。当然，本实用新型不拘泥于上述形式，转动杆13也可带动底座20转动，转动杆13可与底座20固定连接或者键连接，此时多级喷嘴板21与顶盖22固定连接，转换阀进气口17通过软管与连接件8连接即可；此外，喷孔23的数量也可根据实际情况设置多个。
多级喷嘴板21的板面设有定位槽24，定位槽24内设有定位滚珠19，底座20的端面对应定位滚珠19设有用于卡住定位滚珠19的卡槽18，定位滚珠19的端部卡在卡槽18内，卡槽18的直径小于定位滚珠19的直径，定位槽24设置两个，每个定位槽24内均设有定位滚珠19，卡槽18为环绕转动杆13设置，卡槽18的数量与喷孔23的数量一致，卡槽18也设置四个。当然，本实用新型不拘泥于上述形式，定位槽24也可设置在底座20的端面，卡槽18相应设置在多级喷嘴板21的板面，定位滚珠19设置在底座20端面的定位槽24内，同样可达到发明目的。
所述煤尘过滤器7包括进气管4、过滤棒12和过滤器壳10，进气管4和过滤棒12对接，并且进气管4端部和过滤棒12端部为丝扣连接，过滤器壳10罩设在过滤棒12外，过滤器壳10一端设有用于固定进气管4的安装口、另一端对应过滤棒12设有出气口11。进气管4通过螺纹连接固设在过滤器壳10的安装口。过滤棒12设有过滤孔，过滤棒12朝向出气口11的端部封闭。
煤尘过滤器7、多级喷嘴转换阀9的转换阀出气口和膜盒压力表2三者通过连接件8连接，连接件8为三通式快接管件，连接件8的三个管口分别连接膜盒压力表2进气口、转换阀进气口17和煤尘过滤器7的出气口11。连接件8为现有技术，故不详细叙述。外壳6设有面板1，所述膜盒压力表2的表盘设在面板1上，进气管4的端部伸出面板1外，旋钮3设于面板1外侧。
在正常状态下，多级喷嘴板上的一个喷孔和转换阀进气口对应，依靠弹簧的弹性挤压和密封圈的密封，瓦斯只能通过对应喷嘴流出；在喷嘴转换的过程中，当多级喷嘴盘旋转时，定位滚珠将其顶起，在底座和多级喷嘴板之间形成缝隙，瓦斯通过缝隙排出，不会造成连接件内的气体压力突然升高，膜盒压力表指针不会急剧摆动。
本实用新型所述的钻孔瓦斯涌出初速度测定仪，工作时，瓦斯在钻孔瓦斯涌出初速度测定仪内的流动路径为：钻孔瓦斯→煤尘过滤器进气管4→煤尘过滤器过滤棒12→煤尘过滤器出气口11→连接件8→同时进入转换阀进气口17和膜盒压力表2并推动膜盒压力表2指针→从转换阀出气口和压力表排出。
具体操作步骤如下：
（1）首先检查仪表的气密性和灵敏度，将喷嘴转换阀旋钮3拨至4号喷嘴位置（流量最大档位）；
（2）钻孔打至预定深度后，立即拔出钻杆，插入封孔器，将钻孔按要求密封；
（3）将流量计与封孔器连接，观测膜盒压力表2指针上升情况，当膜盒压力表2指针超过最小读数并稳定时，所示流量即为钻孔瓦斯涌出初速度测定结果；
（4）当膜盒压力表2指针没有上升到最小读数时，按照喷孔23的孔径大小，从大至小依次转动调整喷嘴转换阀旋钮3，以选择不同档位，同时观测不同档位处膜盒压力表2指针上升情况，直至喷嘴转换阀旋钮3转至某个档位时，膜盒压力表2指针上升至稳定值，所示流量即为钻孔瓦斯涌出初速度测定结果。
Claims (8)
1. 一种钻孔瓦斯涌出初速度测定仪，包括外壳以及外壳内设置的膜盒压力表、煤尘过滤器和多级喷嘴转换阀，其特征在于：多级喷嘴转换阀包括转动杆、多级喷嘴板和底座，底座的端面与多级喷嘴板的板面压接并相贴合，并且多级喷嘴板的板面或者底座的端面设有定位槽，定位槽内设有定位滚珠，底座的端面或者多级喷嘴板的板面对应定位滚珠设有用于卡住定位滚珠的卡槽，定位滚珠的端部卡在卡槽内，底座设置转换阀进气口，多级喷嘴板上对应转换阀进气口环绕转动杆周圈间隔设置有喷孔，所有喷孔的孔径均不同，转动杆带动多级喷嘴板转动或者带动底座转动，煤尘过滤器、膜盒压力表和多级喷嘴转换阀的转换阀出气口三者通过连接件连接。
2. 如权利要求1所述的钻孔瓦斯涌出初速度测定仪，其特征在于：所述底座固设于一顶盖的盖口处，多级喷嘴板位于顶盖内，顶盖、多级喷嘴板和底座均对应转动杆设有插孔，转动杆与顶盖插接，转动杆与多级喷嘴板为键连接，转动杆与底座为插接，转动杆伸出顶盖外的端部设有旋钮，顶盖与多级插嘴板之间设有套设在转动杆外圈的弹簧，顶盖上设有转换阀出气口。
3. 如权利要求1所述的钻孔瓦斯涌出初速度测定仪，其特征在于：所述卡槽为环绕转动杆设置，卡槽的数量与喷孔的数量一致。
4. 如权利要求1所述的钻孔瓦斯涌出初速度测定仪，其特征在于：所述定位槽设于多级喷嘴板的板面上，卡槽设于底座的端面上。
5. 如权利要求1所述的钻孔瓦斯涌出初速度测定仪，其特征在于：所述定位槽设置两个，每个定位槽内均设有定位滚珠。
6. 如权利要求1所述的钻孔瓦斯涌出初速度测定仪，其特征在于：转换阀进气口在所述底座的端面上设有扩孔，扩孔内设有密封圈，密封圈的环形端面与多级喷嘴板的板面相抵。
7. 如权利要求2所述的钻孔瓦斯涌出初速度测定仪，其特征在于：所述煤尘过滤器包括进气管、过滤棒和过滤器壳，进气管和过滤棒对接，过滤器壳罩设在过滤棒外，过滤器壳一端设有用于固定进气管的安装口、另一端对应过滤棒设有出气口。
8.如权利要求6所述的钻孔瓦斯涌出初速度测定仪，其特征在于：外壳设有面板，所述膜盒压力表的表盘设在面板上，进气管的端部伸出面板外，旋钮设于面板外侧。
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