專利名稱：煤層瓦斯在位密封取樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤礦井下瓦斯含量測定技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種煤層瓦斯在位密封取 樣裝置。
背景技術(shù)：
煤層瓦斯含量是瓦斯治理和防治及煤層氣評價和開發(fā)等相關(guān)領(lǐng)域的重要參數(shù)之 一，同時瓦斯含量測定一直是瓦斯預測和瓦斯治理領(lǐng)域的國際性難題。至今沒有突破的主 要原因有兩點第一、煤樣不能保證定點采集，第二、瓦斯損失量無法做到準確計算。瓦斯含 量要準確測定就必須同時滿足以上兩點要求。目前，國內(nèi)外很多專家把瓦斯含量測定的重點放在了損失量計算上，建立了不同 的模型來模擬瓦斯吸附和解析過程，從而得出了一系列的計算公式來計算瓦斯含量在測定 中的損失量；由于瓦斯的吸附、解析是一個化學、物理和復雜環(huán)境條件等共同作用的過程， 然而這些模型都是在實驗室中建立的，條件單一、模型簡單等因素導致不可能完全符合煤 層瓦斯實際解析情況。因此，至今沒有一個人或一種設(shè)備可以準確地測定瓦斯含量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種操作簡便、可以定點采集煤樣 并準確測定煤層瓦斯含量的煤層瓦斯在位密封取樣裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案煤層瓦斯在位密封取樣裝置，包 括中空的長桿件，長桿件外圓周設(shè)有螺旋凸棱，所述長桿件內(nèi)部自前向后分別設(shè)有儲煤艙、 封閉艙、傳動艙和動力及控制艙，封閉艙處設(shè)有進煤口，傳動艙內(nèi)設(shè)有往復推拉機構(gòu)，動力 及控制艙內(nèi)設(shè)有為往復推拉機構(gòu)提供動力的微型動力減速電機，往復推拉機構(gòu)前端傳動連 接有開關(guān)進煤口的活塞滑套裝置，儲煤艙前端設(shè)有瓦斯解析孔。所述儲煤艙內(nèi)徑小于封閉艙內(nèi)徑，所述活塞滑套裝置包括與儲煤艙后部內(nèi)壁滑動 配合的活塞、與封閉艙內(nèi)壁滑動配合的滑套，滑套前部一段內(nèi)徑與儲煤艙內(nèi)徑一致，活塞外 圓周至少設(shè)有一道0型密封圈，活塞后端與往復推拉機構(gòu)前端連接。所述往復推拉機構(gòu)包括絲杠、與絲杠螺接的螺母，絲杠前端與活塞后端連接，絲杠 后端與微型動力減速電機輸出軸連接，絲杠前端螺接有頂壓滑套后端的套筒，螺母與長桿 件內(nèi)壁固定連接。所述活塞前端設(shè)有將煤樣由封閉艙輸送到儲煤艙內(nèi)的煤樣輸送機構(gòu)。所述煤樣輸送機構(gòu)包括設(shè)在活塞內(nèi)部前端的微型輸送減速電機，微型輸送減速電 機前端輸出軸傳動連接有與儲煤艙同軸的螺旋推煤器。所述長桿件前端和后端分別設(shè)有與其同軸的鉆頭件和連接器。采用上述技術(shù)方案，微型動力減速電機和微型輸送減速電機均通過設(shè)置在動力及 控制艙內(nèi)的單片機和集成電路按照設(shè)定的程序?qū)崿F(xiàn)預定的控制，可以使用電池或?qū)Ь€接通 外部電源為動力及控制部件供電。將長桿件設(shè)置在礦用麻花鉆桿最前端，隨鉆桿在煤層中轉(zhuǎn)動，鉆進過程中活塞滑套裝置將封閉艙的進煤口封堵，當鉆至煤層設(shè)定地點，微型動力減 速電機轉(zhuǎn)動，通過往復推拉機構(gòu)帶動活塞滑套裝置向后移動，進煤口被打開，煤樣通過進煤 口進入到封閉艙內(nèi)，微型動力減速電機再反向轉(zhuǎn)動，通過往復推拉機構(gòu)帶動活塞滑套裝置 向前移動，活塞滑套裝置將煤樣推到儲煤艙內(nèi)，實現(xiàn)煤樣的定點獲取，獲取的煤樣可以通過 瓦斯解析孔進行瓦斯含量的測定；當往復推拉機構(gòu)帶動活塞向后移動，移動一定距離后，活 塞上的0型密封圈由儲煤艙進入滑套內(nèi)部后，帶動滑套向后移動，打開了進煤口，煤樣進入 封閉艙，當往復推拉機構(gòu)帶動活塞向前移動，活塞上的0型密封圈由滑套內(nèi)進入儲煤艙內(nèi)， 絲杠移動一定距離后，套筒向前推動滑套前移到預定位置，關(guān)閉進煤口 ；往復推拉機構(gòu)由絲 杠和螺母組成，結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)往復運動；活塞前端設(shè)置煤樣輸送機構(gòu)，在進煤口打開 后，將煤樣輸送到儲煤艙內(nèi)，取樣完畢后，微型動力減速電機再反向轉(zhuǎn)動，帶動絲杠反向轉(zhuǎn) 動并推動活塞向前移動，活塞封堵進煤口 ；煤樣輸送機構(gòu)采用微型輸送減速電機帶動螺旋 推煤器的結(jié)構(gòu)，軸向輸送效果好；鉆頭件用于鉆進煤層，連接器用于與鉆桿軸向固定連接。本發(fā)明嚴格按照煤礦防爆標準設(shè)計，原理科學、操作簡便、工作效率高，本發(fā)明主 要用于瓦斯含量實驗室測定以前的采樣環(huán)節(jié)，實現(xiàn)煤樣和瓦斯在位密封采集，不需要井下 解析，在瓦斯含量測定中也不需要損失量的計算，為煤礦瓦斯治理和防治等相關(guān)領(lǐng)域提供 可靠的基礎(chǔ)參數(shù)，具有較強的實用價值，易于推廣應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1當中I處的放大圖。
具體實施例方式如圖1和圖2所示，本發(fā)明的煤層瓦斯在位密封取樣裝置，包括中空的長桿件1，長 桿件1外圓周設(shè)有螺旋凸棱2，長桿件1前端和后端分別設(shè)有與其同軸的鉆頭件3和連接器 4，長桿件1內(nèi)部自前向后分別設(shè)有儲煤艙5、封閉艙6、傳動艙7和動力及控制艙8，封閉艙 6處設(shè)有進煤口 9，傳動艙7內(nèi)設(shè)有往復推拉機構(gòu)，動力及控制艙8內(nèi)設(shè)有為往復推拉機構(gòu) 提供動力的微型動力減速電機10，往復推拉機構(gòu)前端傳動連接有開關(guān)進煤口 9的活塞滑套 裝置，儲煤艙5前端設(shè)有瓦斯解析孔16。儲煤艙5內(nèi)徑小于封閉艙6內(nèi)徑，活塞滑套裝置包括與儲煤艙5后部內(nèi)壁滑動配 合的活塞11、與封閉艙6內(nèi)壁滑動配合的滑套17，滑套17前部一段內(nèi)徑與儲煤艙5內(nèi)徑一 致，活塞11外圓周至少設(shè)有一道0型密封圈18，活塞11后端與往復推拉機構(gòu)前端連接。往復推拉機構(gòu)包括絲杠12、與絲杠12螺接的螺母13，絲杠12前端與活塞11后端 連接，絲杠12后端與微型動力減速電機10的輸出軸連接，絲杠12前端螺接有頂壓滑套17 后端的套筒19，螺母13與長桿件1的內(nèi)壁固定連接。活塞11前端設(shè)有將煤樣由封閉艙6輸送到儲煤艙5內(nèi)的煤樣輸送機構(gòu)。煤樣輸 送機構(gòu)包括設(shè)在活塞11內(nèi)部前端的微型輸送減速電機14，微型輸送減速電機14前端輸出 軸傳動連接有與儲煤艙5同軸的螺旋推煤器15。微型動力減速電機10和微型輸送減速電機14均通過設(shè)置在動力及控制艙內(nèi)8的 單片機和集成電路按照設(shè)定的程序?qū)崿F(xiàn)預定的控制，可以使用電池或?qū)Ь€接通外部電源為動力及控制部件供電。 工作使用時，將長桿件1通過連接器4設(shè)置在礦用麻花鉆桿最前端，隨鉆桿在煤層 中轉(zhuǎn)動，鉆進過程中滑套17將封閉艙6的進煤口 9封堵，當鉆至煤層設(shè)定地點，開始進行取 樣，微型動力減速電機10轉(zhuǎn)動，帶動絲杠12轉(zhuǎn)動并拉動活塞11向后移動，移動一定距離 后，活塞11上的0型密封圈18由儲煤艙5進入滑套17內(nèi)部后，帶動滑套17向后移動，進 煤口 9被打開，煤樣通過進煤口 9進入到封閉艙6內(nèi)，微型動力減速電機10再反向轉(zhuǎn)動，帶 動絲杠12反向轉(zhuǎn)動并推動活塞11向前移動，活塞11上的0型密封圈18由滑套17內(nèi)進入 儲煤艙5內(nèi)，絲杠12向前移動一定距離后，套筒19向前推動滑套17前移到預定位置，將進 煤口 9封堵。滑套17封堵進煤口 9的過程中，微型輸送減速電機14開啟帶動螺旋推煤器 15轉(zhuǎn)動，螺旋輸送器15將煤樣輸送到儲煤艙5內(nèi)。從而實現(xiàn)煤樣的在位密封采集。
權(quán)利要求
1.煤層瓦斯在位密封取樣裝置，包括中空的長桿件，長桿件外圓周設(shè)有螺旋凸棱，其特 征在于所述長桿件內(nèi)部自前向后分別設(shè)有儲煤艙、封閉艙、傳動艙和動力及控制艙，封閉 艙處設(shè)有進煤口，傳動艙內(nèi)設(shè)有往復推拉機構(gòu)，動力及控制艙內(nèi)設(shè)有為往復推拉機構(gòu)提供 動力的微型動力減速電機，往復推拉機構(gòu)前端傳動連接有開關(guān)進煤口的活塞滑套裝置，儲 煤艙前端設(shè)有瓦斯解析孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層瓦斯在位密封取樣裝置，其特征在于所述儲煤艙內(nèi)徑 小于封閉艙內(nèi)徑，所述活塞滑套裝置包括與儲煤艙后部內(nèi)壁滑動配合的活塞、與封閉艙內(nèi) 壁滑動配合的滑套，滑套前部一段內(nèi)徑與儲煤艙內(nèi)徑一致，活塞外圓周至少設(shè)有一道0型 密封圈，活塞后端與往復推拉機構(gòu)前端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤層瓦斯在位密封取樣裝置，其特征在于所述往復推拉機 構(gòu)包括絲杠、與絲杠螺接的螺母，絲杠前端與活塞后端連接，絲杠后端與微型動力減速電機 輸出軸連接，絲杠前端螺接有頂壓滑套后端的套筒，螺母與長桿件內(nèi)壁固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的煤層瓦斯在位密封取樣裝置，其特征在于所述活塞前 端設(shè)有將煤樣由封閉艙輸送到儲煤艙內(nèi)的煤樣輸送機構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤層瓦斯在位密封取樣裝置，其特征在于所述煤樣輸送機 構(gòu)包括設(shè)在活塞內(nèi)部前端的微型輸送減速電機，微型輸送減速電機前端輸出軸傳動連接有 與儲煤艙同軸的螺旋推煤器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的煤層瓦斯在位密封取樣裝置，其特征在于所述長 桿件前端和后端分別設(shè)有與其同軸的鉆頭件和連接器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤層瓦斯在位密封取樣裝置，包括中空的長桿件，長桿件外圓周設(shè)有螺旋凸棱，所述長桿件內(nèi)部自前向后分別設(shè)有儲煤艙、封閉艙、傳動艙和動力及控制艙，封閉艙處設(shè)有進煤口，傳動艙內(nèi)設(shè)有往復推拉機構(gòu)，動力及控制艙內(nèi)設(shè)有為往復推拉機構(gòu)提供動力的微型動力減速電機，往復推拉機構(gòu)前端傳動連接有開關(guān)進煤口的活塞滑套裝置，儲煤艙前端設(shè)有瓦斯解析孔。本發(fā)明主要用于瓦斯含量實驗室測定以前的采樣環(huán)節(jié)，實現(xiàn)煤樣和瓦斯在位密封采集，不需要井下解析，在瓦斯含量測定中也不需要損失量的計算，為煤礦瓦斯治理和防治等相關(guān)領(lǐng)域提供可靠的基礎(chǔ)參數(shù)，具有較強的實用價值，易于推廣應(yīng)用。
文檔編號G01N1/08GK102103041SQ20111000379
公開日2011年6月22日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者張子敏, 張玉貴, 張益民, 曹運興, 李良先, 郭志企 申請人:河南理工大學