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：
本實(shí)用新型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(píng)價(jià)和開發(fā)等相關(guān)領(lǐng)域的重要參數(shù)之 一，同時(shí)瓦斯含量測定一直是瓦斯預(yù)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(diǎn)第一、煤樣不能保證定點(diǎn)采集，第二、瓦斯損失量無法做到準(zhǔn)確計(jì)算。瓦斯含 量要準(zhǔn)確測定就必須同時(shí)滿足以上兩點(diǎn)要求。目前，國內(nèi)外很多專家把瓦斯含量測定的重點(diǎn)放在了損失量計(jì)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(jì)算公式來計(jì)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(gè)化學(xué)、物理和復(fù)雜環(huán)境條件等共同作用的過程， 然而這些模型都是在實(shí)驗(yàn)室中建立的，條件單一、模型簡單等因素導(dǎo)致不可能完全符合煤 層瓦斯實(shí)際解析情況。因此，至今沒有一個(gè)人或一種設(shè)備可以準(zhǔn)確地測定瓦斯含量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種操作簡便、可以定點(diǎn)采集 煤樣并準(zhǔn)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，本實(shí)用新型采用如下技術(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(chǔ) 煤艙、封閉艙、傳動(dòng)艙和動(dòng)力及控制艙，封閉艙處設(shè)有進(jìn)煤口，傳動(dòng)艙內(nèi)設(shè)有往復(fù)推拉機(jī)構(gòu)， 動(dòng)力及控制艙內(nèi)設(shè)有為往復(fù)推拉機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力的微型動(dòng)力減速電機(jī)，往復(fù)推拉機(jī)構(gòu)前端傳 動(dòng)連接有開關(guān)進(jìn)煤口的活塞滑套裝置，儲(chǔ)煤艙前端設(shè)有瓦斯解析孔。所述儲(chǔ)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(chǔ)煤艙后部內(nèi)壁滑動(dòng) 配合的活塞、與封閉艙內(nèi)壁滑動(dòng)配合的滑套，滑套前部一段內(nèi)徑與儲(chǔ)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(fù)推拉機(jī)構(gòu)前端連接。所述往復(fù)推拉機(jī)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(dòng)力減速電機(jī)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(chǔ)煤艙內(nèi)的煤樣輸送機(jī)構(gòu)。所述煤樣輸送機(jī)構(gòu)包括設(shè)在活塞內(nèi)部前端的微型輸送減速電機(jī)，微型輸送減 速電機(jī)前端輸出軸傳動(dòng)連接有與儲(chǔ)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(dòng)力減速電機(jī)和微型輸送減速電機(jī)均通過設(shè)置在動(dòng)力及 控制艙內(nèi)的單片機(jī)和集成電路按照設(shè)定的程序?qū)崿F(xiàn)預(yù)定的控制，可以使用電池或?qū)Ь€接通 外部電源為動(dòng)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
3轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆進(jìn)過程中活塞滑套裝置將封閉艙的進(jìn)煤口封堵，當(dāng)鉆至煤層設(shè)定地點(diǎn)，微型動(dòng)力減 速電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過往復(fù)推拉機(jī)構(gòu)帶動(dòng)活塞滑套裝置向后移動(dòng)，進(jìn)煤口被打開，煤樣通過進(jìn)煤 口進(jìn)入到封閉艙內(nèi)，微型動(dòng)力減速電機(jī)再反向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過往復(fù)推拉機(jī)構(gòu)帶動(dòng)活塞滑套裝置 向前移動(dòng)，活塞滑套裝置將煤樣推到儲(chǔ)煤艙內(nèi)，實(shí)現(xiàn)煤樣的定點(diǎn)獲取，獲取的煤樣可以通過 瓦斯解析孔進(jìn)行瓦斯含量的測定；當(dāng)往復(fù)推拉機(jī)構(gòu)帶動(dòng)活塞向后移動(dòng)，移動(dòng)一定距離后，活 塞上的0型密封圈由儲(chǔ)煤艙進(jìn)入滑套內(nèi)部后，帶動(dòng)滑套向后移動(dòng)，打開了進(jìn)煤口，煤樣進(jìn)入 封閉艙，當(dāng)往復(fù)推拉機(jī)構(gòu)帶動(dòng)活塞向前移動(dòng)，活塞上的0型密封圈由滑套內(nèi)進(jìn)入儲(chǔ)煤艙內(nèi)， 絲杠移動(dòng)一定距離后，套筒向前推動(dòng)滑套前移到預(yù)定位置，關(guān)閉進(jìn)煤口 ；往復(fù)推拉機(jī)構(gòu)由絲 杠和螺母組成，結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)；活塞前端設(shè)置煤樣輸送機(jī)構(gòu)，在進(jìn)煤口打開 后，將煤樣輸送到儲(chǔ)煤艙內(nèi)，取樣完畢后，微型動(dòng)力減速電機(jī)再反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)絲杠反向轉(zhuǎn) 動(dòng)并推動(dòng)活塞向前移動(dòng)，活塞封堵進(jìn)煤口 ；煤樣輸送機(jī)構(gòu)采用微型輸送減速電機(jī)帶動(dòng)螺旋 推煤器的結(jié)構(gòu)，軸向輸送效果好；鉆頭件用于鉆進(jìn)煤層，連接器用于與鉆桿軸向固定連接。本實(shí)用新型嚴(yán)格按照煤礦防爆標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，原理科學(xué)、操作簡便、工作效率高，本實(shí) 用新型主要用于瓦斯含量實(shí)驗(yàn)室測定以前的采樣環(huán)節(jié)，實(shí)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(jì)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(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，易于推廣應(yīng)用。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1當(dāng)中I處的放大圖。
具體實(shí)施方式
如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型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(chǔ)煤艙5、封閉艙6、傳動(dòng)艙7和動(dòng)力及控制艙8，封 閉艙6處設(shè)有進(jìn)煤口 9，傳動(dòng)艙7內(nèi)設(shè)有往復(fù)推拉機(jī)構(gòu)，動(dòng)力及控制艙8內(nèi)設(shè)有為往復(fù)推拉 機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力的微型動(dòng)力減速電機(jī)10，往復(fù)推拉機(jī)構(gòu)前端傳動(dòng)連接有開關(guān)進(jìn)煤口 9的活塞 滑套裝置，儲(chǔ)煤艙5前端設(shè)有瓦斯解析孔16。儲(chǔ)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(chǔ)煤艙5后部內(nèi)壁滑動(dòng)配 合的活塞11、與封閉艙6內(nèi)壁滑動(dòng)配合的滑套17，滑套17前部一段內(nèi)徑與儲(chǔ)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(fù)推拉機(jī)構(gòu)前端連接。往復(fù)推拉機(jī)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(dòng)力減速電機(jī)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?；钊?1前端設(shè)有將煤樣由封閉艙6輸送到儲(chǔ)煤艙5內(nèi)的煤樣輸送機(jī)構(gòu)。煤樣輸 送機(jī)構(gòu)包括設(shè)在活塞11內(nèi)部前端的微型輸送減速電機(jī)14，微型輸送減速電機(jī)14前端輸出 軸傳動(dòng)連接有與儲(chǔ)煤艙5同軸的螺旋推煤器15。微型動(dòng)力減速電機(jī)10和微型輸送減速電機(jī)14均通過設(shè)置在動(dòng)力及控制艙內(nèi)8的 單片機(jī)和集成電路按照設(shè)定的程序?qū)崿F(xiàn)預(yù)定的控制，可以使用電池或?qū)Ь€接通外部電源為動(dòng)力及控制部件供電。 工作使用時(shí)，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(dòng)，鉆進(jìn)過程中滑套17將封閉艙6的進(jìn)煤口 9封堵，當(dāng)鉆至煤層設(shè)定地點(diǎn)，開始進(jìn)行取 樣，微型動(dòng)力減速電機(jī)10轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)絲杠12轉(zhuǎn)動(dòng)并拉動(dòng)活塞11向后移動(dòng)，移動(dòng)一定距離 后，活塞11上的0型密封圈18由儲(chǔ)煤艙5進(jìn)入滑套17內(nèi)部后，帶動(dòng)滑套17向后移動(dòng)，進(jìn) 煤口 9被打開，煤樣通過進(jìn)煤口 9進(jìn)入到封閉艙6內(nèi)，微型動(dòng)力減速電機(jī)10再反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶 動(dòng)絲杠12反向轉(zhuǎn)動(dòng)并推動(dòng)活塞11向前移動(dòng)，活塞11上的0型密封圈18由滑套17內(nèi)進(jìn)入 儲(chǔ)煤艙5內(nèi)，絲杠12向前移動(dòng)一定距離后，套筒19向前推動(dòng)滑套17前移到預(yù)定位置，將進(jìn) 煤口 9封堵?；?7封堵進(jìn)煤口 9的過程中，微型輸送減速電機(jī)14開啟帶動(dòng)螺旋推煤器 15轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋輸送器15將煤樣輸送到儲(chǔ)煤艙5內(nèi)。從而實(shí)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(chǔ)煤艙、封閉艙、傳動(dòng)艙和動(dòng)力及控制艙，封閉 艙處設(shè)有進(jìn)煤口，傳動(dòng)艙內(nèi)設(shè)有往復(fù)推拉機(jī)構(gòu)，動(dòng)力及控制艙內(nèi)設(shè)有為往復(fù)推拉機(jī)構(gòu)提供 動(dòng)力的微型動(dòng)力減速電機(jī)，往復(fù)推拉機(jī)構(gòu)前端傳動(dòng)連接有開關(guān)進(jìn)煤口的活塞滑套裝置，儲(chǔ) 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(chǔ)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(chǔ)煤艙后部內(nèi)壁滑動(dòng)配合的活塞、與封閉艙內(nèi) 壁滑動(dòng)配合的滑套，滑套前部一段內(nèi)徑與儲(chǔ)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(fù)推拉機(jī)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(fù)推拉機(jī) 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(dòng)力減速電機(jī) 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(chǔ)煤艙內(nèi)的煤樣輸送機(jī)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(jī)構(gòu)包括設(shè)在活塞內(nèi)部前端的微型輸送減速電機(jī)，微型輸送減速電機(jī)前端輸出軸傳動(dòng)連接 有與儲(chǔ)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。
專利摘要本實(shí)用新型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(chǔ)煤艙、封閉艙、傳動(dòng)艙和動(dòng)力及控制艙，封閉艙處設(shè)有進(jìn)煤口，傳動(dòng)艙內(nèi)設(shè)有往復(fù)推拉機(jī)構(gòu)，動(dòng)力及控制艙內(nèi)設(shè)有為往復(fù)推拉機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力的微型動(dòng)力減速電機(jī)，往復(fù)推拉機(jī)構(gòu)前端傳動(dòng)連接有開關(guān)進(jìn)煤口的活塞滑套裝置，儲(chǔ)煤艙前端設(shè)有瓦斯解析孔。本實(shí)用新型主要用于瓦斯含量實(shí)驗(yàn)室測定以前的采樣環(huán)節(jié)，實(shí)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(jì)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(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，易于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01N1/08GK201909723SQ20112000548
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)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(yùn)興, 李良先, 郭志企 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)