CN216247699U - 一种水气分离的瓦斯光学检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于气体检测技术领域，提供一种水气分离的瓦斯光学检测装置，包括软联管、瓦斯浓度光学检测器、干燥装置和抽气动力装置，干燥装置，设置于瓦斯浓度光学检测器的进气口处，用于对进入瓦斯浓度光学检测器的瓦斯气体进行过滤干燥；抽气动力装置的进气口通过软联管与抽采管路连通，出气口通过软联管与干燥装置连通，用于将抽气管路中的瓦斯抽至瓦斯浓度光学检测器内。本实用新型通过在瓦斯浓度光学检测器的进口处设置干燥装置，可将瓦斯中的水去除，以防止水或水汽进入检测装置内部，从而可准确测量瓦斯浓度。

Description

一种水气分离的瓦斯光学检测装置

技术领域

本实用新型属于气体检测技术领域，具体涉及一种水气分离的瓦斯光学检测装置。

背景技术

瓦斯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，它不仅污染空气，而且当空气中瓦斯含量为5%～16%时，遇火会引起爆炸，造成事故。现有的瓦斯浓度测量是使用光干涉瓦斯仪器和瓦斯浓度传感器，通过测量的数据实现预警和定位，决定是否开采煤层从而避免发生爆炸事故。

目前常用的光干涉型甲烷气体浓度检测装置，是一种便携式的小型装置，在正常检测过程中，能够基本满足需求。但抽采管路中的甲烷气体一般含有水汽，甚至含有流动的液态水，在检测过程中，会将水或水汽抽入光干涉型甲烷气体浓度检测装置中，导致测量的浓度有很大的误差。为了准确测定抽采管路中的甲烷浓度，以便及时对异常浓度采取处理措施，必须要防止水或者水汽进行装置内部。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水气分离的瓦斯光学检测装置，能够防止水或水汽进入检测装置内部。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种水气分离的瓦斯光学检测装置，包括软联管、瓦斯浓度光学检测器、干燥装置和抽气动力装置，

所述干燥装置，设置于所述瓦斯浓度光学检测器的进气口处，用于对进入所述瓦斯浓度光学检测器的瓦斯气体进行过滤干燥；

所述抽气动力装置的进气口通过所述软联管与抽采管路连通，出气口通过所述软联管与所述干燥装置连通，用于将抽气管路中的瓦斯抽至所述瓦斯浓度光学检测器内。

如上所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，优选，所述干燥装置呈管状，内部设有干燥剂。

如上所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，优选，所述干燥剂为分层干燥剂，所述分层干燥剂的颗粒度为上大下小。

如上所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，优选，所述软联管内固设有吸水膜，所述吸水膜沿所述软联管径向设置。

如上所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，优选，所述软联管内设有多个所述吸水膜，多个所述吸水膜在所述软联管的延伸方向上均匀分布。

如上所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，优选，所述抽气动力装置包括：

抽气腔，所述抽气腔的进气口和出气口分别设有第一单向阀门和第二单向阀门，使所述瓦斯自所述抽气管路向所述瓦斯浓度光学检测器单向流通；

抽气杆，所述抽气杆插装于所述抽气腔的内部，所述抽气杆置于所述抽气腔的一端连接有活塞板，对所述活塞板进行往复驱动，以将瓦斯抽入所述瓦斯浓度光学检测器。

如上所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，优选，所述抽气腔的内壁上设有MOFs吸水框架。

如上所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，优选，所述活塞板的上下端部均设有MOFs吸水框架。

如上所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，优选，瓦斯浓度光学检测器包括气室，所述气室包括气样室，所述气样室包括多个气室管路，所述气室管路内固设有吸水膜。

如上所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，优选，所述吸水膜为泡沫多孔吸水膜。

有益效果：本实用新型通过在瓦斯浓度光学检测器的进口处设置干燥装置，可将瓦斯中的水去除，以防止水或水汽进入检测装置内部，从而可准确测量瓦斯浓度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1为本实用新型中水气分离的瓦斯光学检测装置的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图。

图中各个附图标记对应的名称为：1-瓦斯浓度光学检测器；2-抽气动力装置；3-干燥装置；4-软联管；5-吸水膜；6-抽采管路；7-煤层；8-裂缝； 11-气样室；12-空气室；13-盘形管路；111-第一气室管路；112-第二气室管路；113-第三气室管路；114-第四气室管路；115-第五气室管路；116-第六气室管路；20-抽气腔；21-MOFs吸水框架；22-抽气杆；23-第一单向阀门；24-第二单向阀门；61-第三阀门。

具体实施方式

下面将对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，一种水气分离的瓦斯光学检测装置，包括软联管4、瓦斯浓度光学检测器1、干燥装置3和抽气动力装置2。

软联管4的进气口与抽采管路6连通，出气口与干燥装置3连通，抽气动力装置2设置于软联管4上。抽采管路6插进采煤工作面的裂缝8中，抽采管路6上设有第三阀门61，软联管4的进气口与第三阀门61连接。

干燥装置3，设置于瓦斯浓度光学检测器1的进气口处，用于对瓦斯气体进行过滤干燥。干燥装置3与瓦斯浓度光学检测器1固定连接。

抽气动力装置2的进气口通过软联管4与抽采管路6连通，出气口通过软联管4与干燥装置3连通，用于将抽气管路6中的瓦斯抽至瓦斯浓度光学检测器1内。

瓦斯浓度光学检测器1，用于检测并显示瓦斯浓度。

在本实用新型的一个可选实施例中，软联管4内固设有吸水膜5，吸水膜5沿软联管4径向设置。

在本实用新型的一个优选实施例中，吸水膜5为泡沫多孔吸水膜5。吸水膜5以改性微晶纤维素(MCC)和壳聚糖(CS)为原材料，通过添加十二烷基磺酸钠(SDS)和新戊二醇二缩水甘油醚迷(NGDE)制成，可用于瓦斯流通并吸附水蒸气。

软联管4内的吸水膜5可以实现一级阻水功能。因此，软联管4具有运输瓦斯和吸附水蒸气的双重作用。

在本实用新型的一个优选实施例中，软联管4内设有多个吸水膜5，多个吸水膜5在软联管4的延伸方向上均匀分布。含有等距泡沫多孔吸水膜5的软联管4内的吸水膜5已经被固定好，且该软联管4柔软可因地形而产生相应的变形，能更好的摆放布置。

在本实用新型的一个可选实施例中，抽气动力装置2包括：抽气腔20，抽气腔20下部的两侧设置有进气口和出气口，抽气腔20的进气口和出气口分别设有第一单向阀门23和第二单向阀门24，使所述瓦斯自所述抽气管路向所述瓦斯浓度光学检测器单向流通；抽气杆22，竖直设置，抽气杆22的下端插装于抽气腔20的内部，抽气杆22的下端设有活塞板；对活塞板进行往复驱动，以将瓦斯抽入瓦斯浓度光学检测器1。抽气动力装置2的具体工作原理为：在抽气杆22向上移动时（在抽气时），第二单向阀门24关闭，第一单向阀门23开启，以将抽采管理内的瓦斯气体抽入抽气腔20内部；且在抽气杆22向下移动时（在下压时），第二单向阀门24开启，第一单向阀门23关闭，以将抽气腔20内部的瓦斯气体压入干燥装置3内。

在本实用新型的一个优选实施例中，抽气腔20的内壁上设有MOFs吸水框架21。

在本实用新型的一个优选实施例中，活塞板的上下端部均设有MOFs吸水框架21。

MOFs吸水框架21为金属有机框架材料(Metal-OrganicFrameworks，简称MOFs)，是作为一种具有高孔隙率、高比表面积的新型多孔的材料，同时具备网状结构和孔径可控调节的特性，被广泛研究于吸附、分离、催化、过滤等多个领域。

因此，抽气动力装置2可以实现二级控水功能。

在本实用新型的一个可选实施例中，干燥装置3呈管状，内部设有干燥剂。干燥装置3可以为圆管状，也可以为方管状，还可以是其它形状的管状。在本实用新型的一个可选实施例中，如图1所示，干燥装置3为锥形管状，其靠近瓦斯浓度光学检测器1的一端为大径端，靠近软联管4为小径端。

在本实用新型的一个可选实施例中，干燥剂为分层干燥剂，分层干燥剂的颗粒度为上大下小，够对瓦斯气体进行分层过滤干燥，实现三级吸水功能。

在本实用新型的一个可选实施例中，瓦斯浓度光学检测器1包括气室，气室的长度为120mm，气室共分三路，其中，气室的两侧为空气室12，中间为气样室11。气样室11包括多个气室管路，气室管路内固设有吸水膜5。

本实用新型的一个优选实施例中，气室管路内的吸水膜5为泡沫多孔吸水膜。

如图2所示，气室管路分为第一气室管路111、第二气室管路112、第三气室管路113、第四气室管路114、第五气室管路115和第六气室管路116；其中，第一气室管路111与盘形管路13连接，第三气室管路113和第四气室管路114连接，第二气室管路112和第五气室管路115分别与气样室11的出口和进口连接，第六气室管路116用于安装封闭堵头。各气室管路必须畅通无阻。以免影响测定结果的准确性。气室两端用平行玻璃胶合封闭。

在本实用新型的一个可选实施例中，泡沫多孔吸水膜5设置于第二气室管路112内。在其它实施例中，还可以在六个气室管路中多个管路中设置吸水膜5，也可以在除第二气室管路112外的其它任一气室管路内设置吸水膜5。

瓦斯浓度光学检测器1的检测原理为：由光源发出的光经过所述的聚光镜后，聚成一束光到达所述的平面镜，在所述的平面镜的一点分成两部分，第一束光就是从所述的平面镜反射出来的，第二束光是从所述的平面镜折射出来的。第一束光穿过所述的气室的侧壁，由所述的折光棱镜将其折回，它穿过另一侧的所述的小气室以回到所述的平面镜，折射入所述的平面镜的后表面，反射到所述的平面镜的一点，穿出所述的平面镜后向所述的反射棱镜前进，再经偏折后，进入望远镜。

第二束光线射入平面镜后，在其前表面反射，然后通过气室的中央小室回到平面镜上的该点与第一束光会合产生干涉现象后一同进入望远系统。两束光在物镜的焦平面上显现出白光特有的干涉现象，干涉条纹中央为白色条纹，两边为彩色条纹。当各气室内充进相同的气体时，两束光波所经过的光程相同（光程=光线所通过的路程与光所通过的物质的折射率的乘积）如果在一束光的光程中改变气体的化学成分，或改变温度、压力等时，因折射率发生变化，所以光程也随之变化，干涉产生的条纹也发生移动。根据条纹移动的距离，可以确定折射率发生变化的程度。甲烷的浓度与条纹移动距离成正比。

采用本实用新型的水气分离的瓦斯光学检测装置对瓦斯浓度进行监测，具体实施步骤如下：

1.检查：

首先对瓦斯浓度光学检测器1进行气密性检查，检查吸气球是否漏气：用手捏扁气球，另一手掐住胶管，然后放松气球，若气球一分钟内不胀起，则表明不漏气；然后，检查仪器气室是否漏气：将吸气胶皮管同检定器吸气孔连接，堵住进气孔，捏扁气球，松手后球一分钟内不胀起；最后，检查气路是否畅通：即放开进气孔，捏放吸气球，以气球能瘪起自如为好。

然后检查干涉条纹是否清晰（光路系统的检查）：电池装入仪器，按下按钮，由目镜观察，旋转保护玻璃框，调整视度达到数字最清晰为止。

之后用新鲜空气冲洗瓦斯室。

接着进行干涉条纹的零位调整：转动测微手轮，使微动刻度盘归零转动粗动手轮，使黑色的基线归零，并记住所对的这条黑线。旋上护盖，此后护盖不得再旋动。以免零位变动。

2.连接：

软联管4分为两段，其中第一段软联管4的一端连接钻孔瓦斯抽采管路6的第三阀门61，另一端连接抽气动力装置2的进气口。第二段软联管4的一端连接抽气动力装置2的出气口，另一端连接到干燥装置3，干燥装置3与光学检测器连为一体。

3.使用：

第一次抽动抽气动力装置2后，要暂停观察管路中的水成分情况，如果有明显的水液，说明钻孔内积水严重，此时关闭第三阀门61，对钻孔瓦斯抽采管路6进行排放水处理，排放水之后，再打开第三阀门61。

随后正常抽压5~10次，含有水汽的瓦斯气体进入瓦斯浓度光学检测装置，进行水气分离，即可完成瓦斯气体的采集。拿起瓦斯浓度光学检测器1，按住旁边的灯光按钮，从观测口观测浓度条的数字，记录瓦斯浓度，完成检测。

检测结束后，拆除与抽采管阀门的连接。

重复上述操作，进行下一个钻孔的浓度检测。

测定时，将联接瓦斯入口的橡皮管伸至测定地点，然后慢慢握压吸气球5～6次，挤压次数主要由橡皮管的长度决定，橡皮管越长，挤压次数越多，以仪器的瓦斯室中气体完全被置换为目的。待测气体进入瓦斯室，由目镜中观察干涉条纹是否已移动，先读出干涉条纹在分划板上移动的条数。例如条纹移动到3～4％之间，然后转动测徽手轮，把对零位时所选用的那条条纹移动到3％的刻度线上，然后按下按钮，读出刻度盘上的读数，如果在0.24～0.26％之间，可读为0.25％，这时所测定的结果为3％＋0.25％＝3.25％。测完后应把刻度盘退转到零位。

综上所述，本实用新型布置于采煤工作面前，通过向煤层7的裂缝8中插入抽采管路6，利用抽气动力装置2将抽采管路6中形成负压，将瓦斯压入含等距的泡沫多孔吸水膜5的软联管4中，再压入瓦斯浓度光学检测器1中，输气过程中进行阻水、控水、防水和除水四级防控，因此，本实用新型可杜绝水成分对检测结果的影响以及对检测装置的损害，准确检测瓦斯浓度，其结构简单，便于操作和快速施工，具有重要应用价值。

可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本实用新型待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水气分离的瓦斯光学检测装置，其特征在于，包括软联管、瓦斯浓度光学检测器、干燥装置和抽气动力装置，

所述干燥装置，设置于所述瓦斯浓度光学检测器的进气口处，用于对进入所述瓦斯浓度光学检测器的瓦斯气体进行过滤干燥；

所述抽气动力装置的进气口通过所述软联管与抽采管路连通，出气口通过所述软联管与所述干燥装置连通，用于将抽气管路中的瓦斯抽至所述瓦斯浓度光学检测器内。

2.根据权利要求1所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，其特征在于，所述干燥装置呈管状，内部设有干燥剂。

3.根据权利要求2所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，其特征在于，所述干燥剂为分层干燥剂，所述分层干燥剂的颗粒度为上大下小。

4.根据权利要求1所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，其特征在于，所述软联管内固设有吸水膜，所述吸水膜沿所述软联管径向设置。

5.根据权利要求4所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，其特征在于，所述软联管内设有多个所述吸水膜，多个所述吸水膜在所述软联管的延伸方向上均匀分布。

6.根据权利要求1所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，其特征在于，所述抽气动力装置包括：

抽气腔，所述抽气腔的进气口和出气口分别设有第一单向阀门和第二单向阀门，使所述瓦斯自所述抽气管路向所述瓦斯浓度光学检测器单向流通；

抽气杆，所述抽气杆插装于所述抽气腔的内部， 所述抽气杆置于所述抽气腔的一端连接有活塞板，对所述活塞板进行往复驱动，以将瓦斯抽入所述瓦斯浓度光学检测器。

7.根据权利要求6所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，其特征在于，所述抽气腔的内壁上设有MOFs吸水框架。

8.根据权利要求6所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，其特征在于，所述活塞板的上下端部均设有MOFs吸水框架。

9.根据权利要求1所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，其特征在于，瓦斯浓度光学检测器包括气室，所述气室包括气样室，所述气样室包括多个气室管路，所述气室管路内固设有吸水膜。

10.根据权利要求4或9所述的水气分离的瓦斯光学检测装置，其特征在于，所述吸水膜为泡沫多孔吸水膜。

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