专利名称：煤矿井下采空区气样采集分析装置的制作方法
技术领域：
本发明装置涉及煤炭工业安全生产，具体涉及简单、快速、安全的煤矿井下采空区 气样采集及分析装置。
二背景技术：
目前，煤矿井下采空区气体试样的采集方法主要是通过预埋束管，用抽气泵采集 采空区内的气样，然后带到地面进行分析。在煤矿井下，这不仅要求抽气泵必须是防爆型 的，而且需要外接电源，增加电流线路和接口，使操作起来非常麻烦，也增多了不少安全因 素；而且采完的气样还得拿到地面上再分析，这中间免不了气样的逃逸以及其他气体的混 入，从而造成气样分析误差，影响采空区气样分析的准确性，从而影响煤自燃的判断与三带 的划分。
三、发明内容1、技术问题本发明的目的在于提供一种快速、简便、安全的气样采集装置，并可直接测定气样 中的成分和含量。2、技术方案一种煤矿井下采空区气样采集分析装置，由气样采集部分、自动进出气部分和多 参数测定仪组成，其中气样采集部分包括有套筒、活塞、平面齿轮杆、双层齿轮、带手柄的曲 齿轮。其特征在于气样采集部分主体是一个套筒，套筒内设有活塞，活塞与平面齿轮杆相连 接，套筒外部有一双层齿轮，平面齿轮杆与双层齿轮的上齿轮相啮合，双层齿轮的下齿轮与 曲齿轮相啮合，曲齿轮的一端通过一固定螺丝与手柄相连，另一端与复位弹簧相连，双层齿 轮和曲齿轮都固定于固定座上，固定座下端有刻度尺，通过手柄与刻度尺来读取套筒内气 样体积；固定座上除了设有刻度尺外，还有固定栓，固定栓主要是增加平面齿轮杆转动的平 稳；曲齿轮以螺丝为中心轴往返运动带动双层齿轮转动，双层齿轮的上齿轮带动平面齿轮 杆上下运动，使与其相连的活塞往返运动，套筒内的气流通过自动进出气管有规律的进气 和排气。自动进出气部分由自动进气管和自动出气管组成，自动进气管的孔口为锥形孔嘴， 管内有钢珠和弹簧，与套筒相连的有控制阀门；自动出气管管内有钢珠和弹簧，与套筒相连 的为锥形孔嘴，同时与阀门相连。在实际应用中，进气口与采空区预埋束管连接，出气口可 接上采气袋，也可直接关闭出气阀门对气样直接测定，从而形成一个完整的气样采集过程。 套筒末端是为三个接口，外侧两个接口中一个通过锥形孔嘴、钢珠和弹簧所形成的自动出 气管相连，另一个接口通过锥形孔嘴、钢珠和弹簧所形成的自动进气管相连，中间接口与多 参数测定仪相连。当需要测采空区内气样成分时，关闭外侧两个接口上的阀门，打开与多参 数测定仪连接管路上的阀门，使气样与多参数测定仪相通，对气样成分和含量进行测定。同 时可以通过刻度尺的显示压缩套筒内气样的体积来改变气样密度，检测气样成分中的微量 浓度，达到早期预测与识别采空区煤氧化升温；这样直接气样采集并测定，避免了把气样带到地面过程中气样的逸散和外界气体的混入，同时也提高了测试的准确性。3、技术效果由上所述，本发明装置是采用全机械构造手动方式来进行气样采集，通过力矩，依 齿轮传送动力，结构紧凑坚实，传动平稳省力；同时自动进出气管启闭迅速，小巧轻便，结实 耐用，操作非常方便，在煤矿井下有限的空间内，单人就可以实行抽采气样。并关闭进出气 口管路上的阀门，打开与测量仪相连的阀门，可以直接读取常规气样的成分和含量，快捷方 便，避免气样采集到地面过程中气样的逸散和外界气体的混入而带来的误差，提高测试准 确性。对于长距离采空区预埋束管时，因束管内负压大，采集采空区内气样困难，可根据实 际需要，加长手柄长度增加力矩而省力，灵活机动，操作简单；用该采样装置，不仅可以用于 采空区煤自燃气样采集和早期火灾预测识别，也可以用于瓦斯抽放气样成分快速检测，尤 其适合采空区煤自燃三带的观测和划分。
四
图1是本发明装置的总体结构示意图。其中有套筒9、活塞7、平面齿轮杆8、双层 齿轮11、曲齿轮10、固定栓12、复位弹簧13、固定座14、刻度尺15、阀门2、阀门3、阀门18、 钢珠5、弹簧4、自动进气管1、自动出气管23、多参数测定仪24、锥形孔嘴6、螺丝16、手柄 17、导气管19、弹簧20、钢珠21、锥形孔嘴22。图2是自动进气管23结构示意图。
五具体实施方式
一种煤矿井下采空区气样采集分析装置，由气样采集部分、自动进出气部分和多 参数测定仪(24)所组成，其中气样采集部分包括套筒(9)、活塞(7)、平面齿轮杆(8)、双层 齿轮(11)、带手柄的曲齿轮(10)；其特征在于气样采集部分主体是一个套筒(9)，套筒(9) 内设有活塞(7)，活塞(7)与平面齿轮杆(8)相连接，套筒(9)外部有双层齿轮(11)，平面 齿轮杆(8)与双层齿轮(11)的上齿轮相啮合，双层齿轮(11)的下齿轮与曲齿轮(10)相啮 合，曲齿轮(10)的一端通过固定螺(16)与手柄(17)相连，另一端与复位弹簧(13)相连。自动进出气部分由自动进气管(23)和自动出气管(1)组成，具体实施方法参照附 图2，自动进气管(23) —端与套筒(9)连接，另一端为锥形孔嘴(22)，管内有钢珠(21)和 弹簧(20)，管上有控制阀门(18)；自动出气管(1)内有钢珠(5)和弹簧(4)，与套筒(9)接 口相连的为锥形孔嘴(6)，管上有控制阀门(2)相连。套筒(9)末端是为三个接口，外侧两 个接口中一个通过锥形孔嘴(6)、钢珠(5)和弹簧(4)所形成的自动出气管(1)相连，另一 个接口通过锥形孔嘴(22)、钢珠(21)和弹簧(20)所形成的自动进气管(23)相连，中间接 口与多参数测定仪(24)相连。自动进气管(23)和自动出气管(1)长度一样，为整个套筒 (9)长度的1/4。本实用新型的煤矿井下采空区气样采集分析装置，具有操作简单，快速测定，携带 方便，安全可靠的特点。在气样采集过程中，将自动进气管(23)与采空区预埋束管相连，自 动出气管(1)排空，通过手柄(17)带动活塞(7)往外运动，在套筒(9)内外压差作用下，气 体进入套筒(9)内，随着手柄(17)压缩活塞(7)，套筒(9)内的气体从自动出气管(1)排出， 完成一次的抽采气样过程。如此循环，经多次抽气排气后，将相连的束管及套筒(9)内原有
4气体排空，关闭自动进气管(17)和自动出气管(1)路上的阀门，打开多参数测定仪(24)管 路上的阀门，即可对抽在套筒(9)内气样成份和含量直接读数，根据数据来分析判断采空 区内煤自燃危险性程度及自燃三带的划分。
权利要求一种煤矿井下采空区气样采集分析装置，由气样采集部分、自动进出气部分和多参数测定仪(24)所组成，其中气样采集部分包括有套筒(9)、活塞(7)、平面齿轮杆(8)、双层齿轮(11)、带手柄的曲齿轮(10)；其特征在于气样采集部分主体是一个套筒(9)，套筒(9)内设有活塞(7)，活塞(7)与平面齿轮杆(8)相连接，套筒(9)外部有双层齿轮(11)，平面齿轮杆(8)与双层齿轮(11)的上齿轮相啮合，双层齿轮(11)的下齿轮与曲齿轮(10)相啮合。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下采空区气样采集分析装置，其特征在于自动进出气 部分由自动进气管(23)和自动出气管(1)组成，自动进气管(23)的孔口为锥形孔嘴(22)， 管内有钢珠(21)和弹簧(20)，与套筒(9)相连的有控制阀门(18)；自动出气管⑴管内有 钢珠(5)和弹簧(4)，与套筒(9)相连的为锥形孔嘴(6)，同时与阀门(2)相连。
3.根据权利要求1所述的煤矿井下气样采集分析装置，其特征在于套筒(9)末端为三 个接口，外侧两个接口中一个通过锥形孔嘴(6)、钢珠(5)和弹簧(4)所形成的自动出气管 (1)相连，另一个接口通过锥形孔嘴(22)、钢珠(21)和弹簧(20)所形成的自动进气管(23) 相连，中间接口与多参数测定仪(24)相连。
专利摘要煤矿井下采空区气样采集分析装置属于煤炭工业安全生产设备，具体涉及简单、快速、安全的煤矿井下采空区气样采集及分析装置。一种煤矿井下采空区气样采集分析装置，由气样采集部分、自动进出气部分和多参数测定仪所组成，气样采集部分主体是套筒，内安设有活塞，套筒末端是为三个接口，中间接口与多参数测定仪相连，另两个接口通过锥形孔嘴、钢珠和弹簧所形成的自动进气管和自动出气管相连。通过手柄带动活塞运动，气样通过自动进气管进入到套筒内，然后从自动出气管排出。当需要测定时，关闭与自动进出气管相连的阀门后，打开多参数测定仪管路上的阀门，直接测出气样的成分和含量。具有操作简单、快速测定、携带方便、安全可靠的特点，在煤矿井下有限空间内实现单人快捷方便完成气样采集与分析，为直接判断煤自燃危险性程度及自燃三带的划分提供依据。
文档编号E21C41/16GK201763345SQ20092000878
公开日2011年3月16日 申请日期2009年3月19日 优先权日2009年3月19日
发明者于水军, 余明高, 周爱桃, 潘荣锟, 董艳军, 贾海林, 黄丽慧 申请人:河南理工大学