專利名稱：煤礦井下采空區(qū)氣樣采集分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明裝置涉及煤炭工業(yè)安全生產(chǎn)，具體涉及簡(jiǎn)單、快速、安全的煤礦井下采空區(qū) 氣樣采集及分析裝置。
二背景技術(shù)：
目前，煤礦井下采空區(qū)氣體試樣的采集方法主要是通過(guò)預(yù)埋束管，用抽氣泵采集 采空區(qū)內(nèi)的氣樣，然后帶到地面進(jìn)行分析。在煤礦井下，這不僅要求抽氣泵必須是防爆型 的，而且需要外接電源，增加電流線路和接口，使操作起來(lái)非常麻煩，也增多了不少安全因 素；而且采完的氣樣還得拿到地面上再分析，這中間免不了氣樣的逃逸以及其他氣體的混 入，從而造成氣樣分析誤差，影響采空區(qū)氣樣分析的準(zhǔn)確性，從而影響煤自燃的判斷與三帶 的劃分。
三、發(fā)明內(nèi)容1、技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的在于提供一種快速、簡(jiǎn)便、安全的氣樣采集裝置，并可直接測(cè)定氣樣 中的成分和含量。2、技術(shù)方案一種煤礦井下采空區(qū)氣樣采集分析裝置，由氣樣采集部分、自動(dòng)進(jìn)出氣部分和多 參數(shù)測(cè)定儀組成，其中氣樣采集部分包括有套筒、活塞、平面齒輪桿、雙層齒輪、帶手柄的曲 齒輪。其特征在于氣樣采集部分主體是一個(gè)套筒，套筒內(nèi)設(shè)有活塞，活塞與平面齒輪桿相連 接，套筒外部有一雙層齒輪，平面齒輪桿與雙層齒輪的上齒輪相嚙合，雙層齒輪的下齒輪與 曲齒輪相嚙合，曲齒輪的一端通過(guò)一固定螺絲與手柄相連，另一端與復(fù)位彈簧相連，雙層齒 輪和曲齒輪都固定于固定座上，固定座下端有刻度尺，通過(guò)手柄與刻度尺來(lái)讀取套筒內(nèi)氣 樣體積；固定座上除了設(shè)有刻度尺外，還有固定栓，固定栓主要是增加平面齒輪桿轉(zhuǎn)動(dòng)的平 穩(wěn)；曲齒輪以螺絲為中心軸往返運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)雙層齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，雙層齒輪的上齒輪帶動(dòng)平面齒輪 桿上下運(yùn)動(dòng)，使與其相連的活塞往返運(yùn)動(dòng)，套筒內(nèi)的氣流通過(guò)自動(dòng)進(jìn)出氣管有規(guī)律的進(jìn)氣 和排氣。自動(dòng)進(jìn)出氣部分由自動(dòng)進(jìn)氣管和自動(dòng)出氣管組成，自動(dòng)進(jìn)氣管的孔口為錐形孔嘴， 管內(nèi)有鋼珠和彈簧，與套筒相連的有控制閥門；自動(dòng)出氣管管內(nèi)有鋼珠和彈簧，與套筒相連 的為錐形孔嘴，同時(shí)與閥門相連。在實(shí)際應(yīng)用中，進(jìn)氣口與采空區(qū)預(yù)埋束管連接，出氣口可 接上采氣袋，也可直接關(guān)閉出氣閥門對(duì)氣樣直接測(cè)定，從而形成一個(gè)完整的氣樣采集過(guò)程。 套筒末端是為三個(gè)接口，外側(cè)兩個(gè)接口中一個(gè)通過(guò)錐形孔嘴、鋼珠和彈簧所形成的自動(dòng)出 氣管相連，另一個(gè)接口通過(guò)錐形孔嘴、鋼珠和彈簧所形成的自動(dòng)進(jìn)氣管相連，中間接口與多 參數(shù)測(cè)定儀相連。當(dāng)需要測(cè)采空區(qū)內(nèi)氣樣成分時(shí)，關(guān)閉外側(cè)兩個(gè)接口上的閥門，打開與多參 數(shù)測(cè)定儀連接管路上的閥門，使氣樣與多參數(shù)測(cè)定儀相通，對(duì)氣樣成分和含量進(jìn)行測(cè)定。同 時(shí)可以通過(guò)刻度尺的顯示壓縮套筒內(nèi)氣樣的體積來(lái)改變氣樣密度，檢測(cè)氣樣成分中的微量 濃度，達(dá)到早期預(yù)測(cè)與識(shí)別采空區(qū)煤氧化升溫；這樣直接氣樣采集并測(cè)定，避免了把氣樣帶到地面過(guò)程中氣樣的逸散和外界氣體的混入，同時(shí)也提高了測(cè)試的準(zhǔn)確性。3、技術(shù)效果由上所述，本發(fā)明裝置是采用全機(jī)械構(gòu)造手動(dòng)方式來(lái)進(jìn)行氣樣采集，通過(guò)力矩，依 齒輪傳送動(dòng)力，結(jié)構(gòu)緊湊堅(jiān)實(shí)，傳動(dòng)平穩(wěn)省力；同時(shí)自動(dòng)進(jìn)出氣管啟閉迅速，小巧輕便，結(jié)實(shí) 耐用，操作非常方便，在煤礦井下有限的空間內(nèi)，單人就可以實(shí)行抽采氣樣。并關(guān)閉進(jìn)出氣 口管路上的閥門，打開與測(cè)量?jī)x相連的閥門，可以直接讀取常規(guī)氣樣的成分和含量，快捷方 便，避免氣樣采集到地面過(guò)程中氣樣的逸散和外界氣體的混入而帶來(lái)的誤差，提高測(cè)試準(zhǔn) 確性。對(duì)于長(zhǎng)距離采空區(qū)預(yù)埋束管時(shí)，因束管內(nèi)負(fù)壓大，采集采空區(qū)內(nèi)氣樣困難，可根據(jù)實(shí) 際需要，加長(zhǎng)手柄長(zhǎng)度增加力矩而省力，靈活機(jī)動(dòng)，操作簡(jiǎn)單；用該采樣裝置，不僅可以用于 采空區(qū)煤自燃?xì)鈽硬杉驮缙诨馂?zāi)預(yù)測(cè)識(shí)別，也可以用于瓦斯抽放氣樣成分快速檢測(cè)，尤 其適合采空區(qū)煤自燃三帶的觀測(cè)和劃分。
四
圖1是本發(fā)明裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。其中有套筒9、活塞7、平面齒輪桿8、雙層 齒輪11、曲齒輪10、固定栓12、復(fù)位彈簧13、固定座14、刻度尺15、閥門2、閥門3、閥門18、 鋼珠5、彈簧4、自動(dòng)進(jìn)氣管1、自動(dòng)出氣管23、多參數(shù)測(cè)定儀24、錐形孔嘴6、螺絲16、手柄 17、導(dǎo)氣管19、彈簧20、鋼珠21、錐形孔嘴22。圖2是自動(dòng)進(jìn)氣管23結(jié)構(gòu)示意圖。
五具體實(shí)施方式
一種煤礦井下采空區(qū)氣樣采集分析裝置，由氣樣采集部分、自動(dòng)進(jìn)出氣部分和多 參數(shù)測(cè)定儀(24)所組成，其中氣樣采集部分包括套筒(9)、活塞(7)、平面齒輪桿(8)、雙層 齒輪(11)、帶手柄的曲齒輪(10)；其特征在于氣樣采集部分主體是一個(gè)套筒(9)，套筒(9) 內(nèi)設(shè)有活塞(7)，活塞(7)與平面齒輪桿(8)相連接，套筒(9)外部有雙層齒輪(11)，平面 齒輪桿(8)與雙層齒輪(11)的上齒輪相嚙合，雙層齒輪(11)的下齒輪與曲齒輪(10)相嚙 合，曲齒輪(10)的一端通過(guò)固定螺(16)與手柄(17)相連，另一端與復(fù)位彈簧(13)相連。自動(dòng)進(jìn)出氣部分由自動(dòng)進(jìn)氣管(23)和自動(dòng)出氣管(1)組成，具體實(shí)施方法參照附 圖2，自動(dòng)進(jìn)氣管(23) —端與套筒(9)連接，另一端為錐形孔嘴(22)，管內(nèi)有鋼珠(21)和 彈簧(20)，管上有控制閥門(18)；自動(dòng)出氣管(1)內(nèi)有鋼珠(5)和彈簧(4)，與套筒(9)接 口相連的為錐形孔嘴(6)，管上有控制閥門(2)相連。套筒(9)末端是為三個(gè)接口，外側(cè)兩 個(gè)接口中一個(gè)通過(guò)錐形孔嘴(6)、鋼珠(5)和彈簧(4)所形成的自動(dòng)出氣管(1)相連，另一 個(gè)接口通過(guò)錐形孔嘴(22)、鋼珠(21)和彈簧(20)所形成的自動(dòng)進(jìn)氣管(23)相連，中間接 口與多參數(shù)測(cè)定儀(24)相連。自動(dòng)進(jìn)氣管(23)和自動(dòng)出氣管(1)長(zhǎng)度一樣，為整個(gè)套筒 (9)長(zhǎng)度的1/4。本實(shí)用新型的煤礦井下采空區(qū)氣樣采集分析裝置，具有操作簡(jiǎn)單，快速測(cè)定，攜帶 方便，安全可靠的特點(diǎn)。在氣樣采集過(guò)程中，將自動(dòng)進(jìn)氣管(23)與采空區(qū)預(yù)埋束管相連，自 動(dòng)出氣管(1)排空，通過(guò)手柄(17)帶動(dòng)活塞(7)往外運(yùn)動(dòng)，在套筒(9)內(nèi)外壓差作用下，氣 體進(jìn)入套筒(9)內(nèi)，隨著手柄(17)壓縮活塞(7)，套筒(9)內(nèi)的氣體從自動(dòng)出氣管(1)排出， 完成一次的抽采氣樣過(guò)程。如此循環(huán)，經(jīng)多次抽氣排氣后，將相連的束管及套筒(9)內(nèi)原有
4氣體排空，關(guān)閉自動(dòng)進(jìn)氣管(17)和自動(dòng)出氣管(1)路上的閥門，打開多參數(shù)測(cè)定儀(24)管 路上的閥門，即可對(duì)抽在套筒(9)內(nèi)氣樣成份和含量直接讀數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)分析判斷采空 區(qū)內(nèi)煤自燃危險(xiǎn)性程度及自燃三帶的劃分。
權(quán)利要求一種煤礦井下采空區(qū)氣樣采集分析裝置，由氣樣采集部分、自動(dòng)進(jìn)出氣部分和多參數(shù)測(cè)定儀(24)所組成，其中氣樣采集部分包括有套筒(9)、活塞(7)、平面齒輪桿(8)、雙層齒輪(11)、帶手柄的曲齒輪(10)；其特征在于氣樣采集部分主體是一個(gè)套筒(9)，套筒(9)內(nèi)設(shè)有活塞(7)，活塞(7)與平面齒輪桿(8)相連接，套筒(9)外部有雙層齒輪(11)，平面齒輪桿(8)與雙層齒輪(11)的上齒輪相嚙合，雙層齒輪(11)的下齒輪與曲齒輪(10)相嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下采空區(qū)氣樣采集分析裝置，其特征在于自動(dòng)進(jìn)出氣 部分由自動(dòng)進(jìn)氣管(23)和自動(dòng)出氣管(1)組成，自動(dòng)進(jìn)氣管(23)的孔口為錐形孔嘴(22)， 管內(nèi)有鋼珠(21)和彈簧(20)，與套筒(9)相連的有控制閥門(18)；自動(dòng)出氣管⑴管內(nèi)有 鋼珠(5)和彈簧(4)，與套筒(9)相連的為錐形孔嘴(6)，同時(shí)與閥門(2)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下氣樣采集分析裝置，其特征在于套筒(9)末端為三 個(gè)接口，外側(cè)兩個(gè)接口中一個(gè)通過(guò)錐形孔嘴(6)、鋼珠(5)和彈簧(4)所形成的自動(dòng)出氣管 (1)相連，另一個(gè)接口通過(guò)錐形孔嘴(22)、鋼珠(21)和彈簧(20)所形成的自動(dòng)進(jìn)氣管(23) 相連，中間接口與多參數(shù)測(cè)定儀(24)相連。
專利摘要煤礦井下采空區(qū)氣樣采集分析裝置屬于煤炭工業(yè)安全生產(chǎn)設(shè)備，具體涉及簡(jiǎn)單、快速、安全的煤礦井下采空區(qū)氣樣采集及分析裝置。一種煤礦井下采空區(qū)氣樣采集分析裝置，由氣樣采集部分、自動(dòng)進(jìn)出氣部分和多參數(shù)測(cè)定儀所組成，氣樣采集部分主體是套筒，內(nèi)安設(shè)有活塞，套筒末端是為三個(gè)接口，中間接口與多參數(shù)測(cè)定儀相連，另兩個(gè)接口通過(guò)錐形孔嘴、鋼珠和彈簧所形成的自動(dòng)進(jìn)氣管和自動(dòng)出氣管相連。通過(guò)手柄帶動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，氣樣通過(guò)自動(dòng)進(jìn)氣管進(jìn)入到套筒內(nèi)，然后從自動(dòng)出氣管排出。當(dāng)需要測(cè)定時(shí)，關(guān)閉與自動(dòng)進(jìn)出氣管相連的閥門后，打開多參數(shù)測(cè)定儀管路上的閥門，直接測(cè)出氣樣的成分和含量。具有操作簡(jiǎn)單、快速測(cè)定、攜帶方便、安全可靠的特點(diǎn)，在煤礦井下有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)單人快捷方便完成氣樣采集與分析，為直接判斷煤自燃危險(xiǎn)性程度及自燃三帶的劃分提供依據(jù)。
文檔編號(hào)E21C41/16GK201763345SQ20092000878
公開日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2009年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者于水軍, 余明高, 周愛(ài)桃, 潘榮錕, 董艷軍, 賈海林, 黃麗慧 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)