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
技術領域：
本發(fā)明裝置涉及煤炭工業(yè)安全生產，具體涉及簡單、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：
目前，煤礦井下采空區(qū)氣體試樣的采集方法主要是通過預埋束管，用抽氣泵采集 采空區(qū)內的氣樣，然后帶到地面進行分析。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)氣樣分析的準確性，從而影響煤自燃的判斷與三帶 的劃分。
三、發(fā)明內容1、技術問題本發(fā)明的目的在于提供一種快速、簡便、安全的氣樣采集裝置，并可直接測定氣樣 中的成分和含量。2、技術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、自動進出氣部分和多 參數測定儀組成，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套筒，套筒內設有活塞，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，曲齒輪的一端通過一固定螺絲與手柄相連，另一端與復位彈簧相連，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，通過手柄與刻度尺來讀取套筒內氣 樣體積；固定座上除了設有刻度尺外，還有固定栓，固定栓主要是增加平面齒輪桿轉動的平 穩(wěn)；曲齒輪以螺絲為中心軸往返運動帶動雙層齒輪轉動，雙層齒輪的上齒輪帶動平面齒輪 桿上下運動，使與其相連的活塞往返運動，套筒內的氣流通過自動進出氣管有規(guī)律的進氣 和排氣。自動進出氣部分由自動進氣管和自動出氣管組成，自動進氣管的孔口為錐形孔嘴， 管內有鋼珠和彈簧，與套筒相連的有控制閥門；自動出氣管管內有鋼珠和彈簧，與套筒相連 的為錐形孔嘴，同時與閥門相連。在實際應用中，進氣口與采空區(qū)預埋束管連接，出氣口可 接上采氣袋，也可直接關閉出氣閥門對氣樣直接測定，從而形成一個完整的氣樣采集過程。 套筒末端是為三個接口，外側兩個接口中一個通過錐形孔嘴、鋼珠和彈簧所形成的自動出 氣管相連，另一個接口通過錐形孔嘴、鋼珠和彈簧所形成的自動進氣管相連，中間接口與多 參數測定儀相連。當需要測采空區(qū)內氣樣成分時，關閉外側兩個接口上的閥門，打開與多參 數測定儀連接管路上的閥門，使氣樣與多參數測定儀相通，對氣樣成分和含量進行測定。同 時可以通過刻度尺的顯示壓縮套筒內氣樣的體積來改變氣樣密度，檢測氣樣成分中的微量 濃度，達到早期預測與識別采空區(qū)煤氧化升溫；這樣直接氣樣采集并測定，避免了把氣樣帶到地面過程中氣樣的逸散和外界氣體的混入，同時也提高了測試的準確性。3、技術效果由上所述，本發(fā)明裝置是采用全機械構造手動方式來進行氣樣采集，通過力矩，依 齒輪傳送動力，結構緊湊堅實，傳動平穩(wěn)省力；同時自動進出氣管啟閉迅速，小巧輕便，結實 耐用，操作非常方便，在煤礦井下有限的空間內，單人就可以實行抽采氣樣。并關閉進出氣 口管路上的閥門，打開與測量儀相連的閥門，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程中氣樣的逸散和外界氣體的混入而帶來的誤差，提高測試準 確性。對于長距離采空區(qū)預埋束管時，因束管內負壓大，采集采空區(qū)內氣樣困難，可根據實 際需要，加長手柄長度增加力矩而省力，靈活機動，操作簡單；用該采樣裝置，不僅可以用于 采空區(qū)煤自燃氣樣采集和早期火災預測識別，也可以用于瓦斯抽放氣樣成分快速檢測，尤 其適合采空區(qū)煤自燃三帶的觀測和劃分。
四
圖1是本發(fā)明裝置的總體結構示意圖。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、自動進氣管1、自動出氣管23、多參數測定儀24、錐形孔嘴6、螺絲16、手柄 17、導氣管19、彈簧20、鋼珠21、錐形孔嘴22。圖2是自動進氣管23結構示意圖。
五具體實施方式
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、自動進出氣部分和多 參數測定儀(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套筒(9)，套筒(9) 內設有活塞(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)的一端通過固定螺(16)與手柄(17)相連，另一端與復位彈簧(13)相連。自動進出氣部分由自動進氣管(23)和自動出氣管(1)組成，具體實施方法參照附 圖2，自動進氣管(23) —端與套筒(9)連接，另一端為錐形孔嘴(22)，管內有鋼珠(21)和 彈簧(20)，管上有控制閥門(18)；自動出氣管(1)內有鋼珠(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)末端是為三個接口，外側兩 個接口中一個通過錐形孔嘴(6)、鋼珠(5)和彈簧(4)所形成的自動出氣管(1)相連，另一 個接口通過錐形孔嘴(22)、鋼珠(21)和彈簧(20)所形成的自動進氣管(23)相連，中間接 口與多參數測定儀(24)相連。自動進氣管(23)和自動出氣管(1)長度一樣，為整個套筒 (9)長度的1/4。本實用新型的煤礦井下采空區(qū)氣樣采集分析裝置，具有操作簡單，快速測定，攜帶 方便，安全可靠的特點。在氣樣采集過程中，將自動進氣管(23)與采空區(qū)預埋束管相連，自 動出氣管(1)排空，通過手柄(17)帶動活塞(7)往外運動，在套筒(9)內外壓差作用下，氣 體進入套筒(9)內，隨著手柄(17)壓縮活塞(7)，套筒(9)內的氣體從自動出氣管(1)排出， 完成一次的抽采氣樣過程。如此循環(huán)，經多次抽氣排氣后，將相連的束管及套筒(9)內原有
4氣體排空，關閉自動進氣管(17)和自動出氣管(1)路上的閥門，打開多參數測定儀(24)管 路上的閥門，即可對抽在套筒(9)內氣樣成份和含量直接讀數，根據數據來分析判斷采空 區(qū)內煤自燃危險性程度及自燃三帶的劃分。
權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、自動進出氣部分和多參數測定儀(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套筒(9)，套筒(9)內設有活塞(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.根據權利要求1所述的煤礦井下采空區(qū)氣樣采集分析裝置，其特征在于自動進出氣 部分由自動進氣管(23)和自動出氣管(1)組成，自動進氣管(23)的孔口為錐形孔嘴(22)， 管內有鋼珠(21)和彈簧(20)，與套筒(9)相連的有控制閥門(18)；自動出氣管⑴管內有 鋼珠(5)和彈簧(4)，與套筒(9)相連的為錐形孔嘴(6)，同時與閥門(2)相連。
3.根據權利要求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 個接口，外側兩個接口中一個通過錐形孔嘴(6)、鋼珠(5)和彈簧(4)所形成的自動出氣管 (1)相連，另一個接口通過錐形孔嘴(22)、鋼珠(21)和彈簧(20)所形成的自動進氣管(23) 相連，中間接口與多參數測定儀(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)安全生產設備，具體涉及簡單、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、自動進出氣部分和多參數測定儀所組成，氣樣采集部分主體是套筒，內安設有活塞，套筒末端是為三個接口，中間接口與多參數測定儀相連，另兩個接口通過錐形孔嘴、鋼珠和彈簧所形成的自動進氣管和自動出氣管相連。通過手柄帶動活塞運動，氣樣通過自動進氣管進入到套筒內，然后從自動出氣管排出。當需要測定時，關閉與自動進出氣管相連的閥門后，打開多參數測定儀管路上的閥門，直接測出氣樣的成分和含量。具有操作簡單、快速測定、攜帶方便、安全可靠的特點，在煤礦井下有限空間內實現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性程度及自燃三帶的劃分提供依據。
文檔編號E21C41/16GK201763345SQ20092000878
公開日2011年3月16日 申請日期2009年3月19日 優(yōu)先權日2009年3月19日
發(fā)明者于水軍, 余明高, 周愛桃, 潘榮錕, 董艷軍, 賈海林, 黃麗慧 申請人:河南理工大學