专利名称：一种煤矿井下瓦斯气体自动取样装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气体处理装置，尤其是涉及一种煤矿井下瓦斯气体的自动取样装置，属于自动控制的技术领域。
背景技术：
在煤矿的生产作业中，为有效进行生产操作、避免危险事故的发生，需要对有关参数进行测量，而瓦斯气体浓度是必须检测的重要参数之一，所以经常需要对井下瓦斯气体进行取样。现有井下瓦斯气体取样装置的主体为含有一定截面积的玻璃管，上下各有一个有机玻璃制成的封头，玻璃管上可有刻度，单位为mm，上封头有一个进排气孔，下封头有一个进出水管和一个放水阀。其采样前先通过下封头进水管使玻璃管内冲满蒸馏水，排净空气，然后在井下先后打开进气孔与放水阀，以在负压作用下把井下气体吸入管中，当吸入气体超过所需值时关闭放水阀与进气孔。在实验室对气体进行取样时，先读出水面的刻度值并记下，后通过进水管向管中冲蒸馏水以排出气体并将排出气体压于实验分析器皿中，当眼观察水位上升到一定高度时关闭进出水管和排气孔的阀门，而进水前后的高度差可由需要的气体容量与玻璃管的截面积计算得到。实验结束后，旋开底部 的放水阀，将剩余的蒸馏水排掉。此装置取样时存在以下缺点:(I)不能实现取样的自动控制与测量；(2)每次取样都需要根据所需值算出高度差，使用不方便；(3)水面刻度值需要肉眼去读，大大降低了取样值的准确性；(4)取样时开关需要手动操作，易由于操作不及时而造成误差(5)取样时相关数据无法显示。
发明内容本实用新型要解决的技术问题为针对上述背景技术中指出的缺陷，提供一种煤矿井下瓦斯气体自动取样装置，瓦斯气体取样装置由于采用了液位传感器，MSP430F149单片机控制模块等，使气体取样可以根据所需值简单预设并精确采样，且实验人员无需进行计算与肉眼观察，可以得到可靠的相关数据。本实用新型解决上述技术问题采用如下技术方案:一种煤矿井下瓦斯气体自动取样装置，包括带刻度的玻璃管、上封头、下封头、进排气管、进排气阀、进出水管、三通角阀，其中上封头和下封头分别设置在玻璃管的两端；所述进排气管一端贯穿上封头伸入玻璃管内，另一端向玻璃管外延伸，并在该进排气管的另一端上设有进排气阀；所述进出水管一端贯穿下封头伸入玻璃管内，另一端向玻璃管外延伸，并在该进出水管的另一端上设有三通角阀，其特征在于:还包括液位传感器、信号调理电路、单片机控制模块、输入模块，所述液位传感器设置在下封头上并与信号调理电路连接，所述信号调理电路、输入模块分别与单片机控制模块相连接。作为本实用新型的一种优选技术方案:还包括两个电磁阀，其中一个电磁阀设置在进排气管上位于进排气阀的上端处，另一个电磁阀设置在进出水管的末端处，所述两个电磁阀分别与单片机模块连接。作为本实用新型的一种优选技术方案:还包括一液晶显示模块，所述液晶显示模块与单片机控制模块连接。作为本实用新型的一种优选技术方案:所述单片机控制模块包括一个型号为MSP430F149的单片机。作为本实用新型的一种优选技术方案:所述液晶显示模块包括一个型号为IXD12864的液晶显示器。本实用新型采取上述方案能产生如下有益效果:本实用新型克服了上述现用装置存在的操作复杂、取样值不准确、数据无法显示的缺点。装置井下采样时仍使用原有方法，但在实验室取样时可实现自动控制，并可实现相关数据显示。所述装置可通过液位传感器得到水面高度的精确值，则在取样时可由水面高度的变化得到准确的气体取样值。而且可以通过输入模块如键盘，实现取样值的预设，而单片机控制模块可以根据预设值控制电磁阀的开与关以实现气体的精确取样。装置的LCD显示器可以实时显示取样时的当前玻璃管内气体总量、预设取样值、当前已取出的气体量以及管内液位高度，如此可以时刻掌握管内气体的动态变化，方便进行多次取样以及数据分析。本实用新型瓦斯气体取样装置由于采用了液位传感器，MSP430F149单片机控制模块等，使气体取样可以根据·所需值简单预设并精确采样，且实验人员无需进行计算与肉眼观察，可以得到可靠的相关数据，实现了气体取样的自动控制测量以及数据显示，真正实现了装置的方便、可靠、稳定等特点。
图1为本实用新型的一种煤矿井下瓦斯气体自动取样装置的结构图。其中标号解释:1-玻璃管，2-上封头，3-下封头，4-进排气管，5-进排气阀，6a, 6b-电磁阀，7-进出水管，8-三通角阀，9-液位传感器，10-顶部Omm刻度，11-底部500mm刻度，12-零点400 mm刻度，13-信号线，14-测量控制系统，15-拔插式接线器，16-电源。图2为本实用新型的一种煤矿井下瓦斯气体自动取样装置的模块示意图。图3为本实用新型装置的控制面板图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型设计了一种煤矿井下瓦斯气体自动取样装置，包括带刻度的玻璃管1、上封头2、下封头3、进排气管4、进排气阀5、进出水管7、三通角阀8，其中上封头2和下封头3分别设置在玻璃管I的两端；所述进排气管4 一端贯穿上封头3伸入玻璃管I内，另一端向玻璃管I外延伸，并在该进排气管4的另一端上设有进排气阀5 ;所述进出水管7 —端贯穿下封头3伸入玻璃管I内，另一端向玻璃管I外延伸，并在该进出水管7的另一端上设有三通角阀8，还包括液位传感器9、信号调理电路、单片机控制模块、输入模块，所述液位传感器9设置在下封头3上并与信号调理电路连接，所述信号调理电路、输入模块分别与单片机控制模块相连接。另外，还包括两个电磁阀，其中一个电磁阀6a设置在进排气管4上位于进排气阀5的上端处，另一个电磁阀6b设置在进出水管7的末端处，所述两个电磁阀分别与单片机模块连接；还包括一液晶显示模块，所述液晶显示模块与单片机控制模块连接。本装置的模块如图2所示，应用液位传感器，可以通过液位传感器得到水位的高度数据，并通过单片机自动控制与数据处理，实现了气体的自动取样，并实时显示相关数据。其中，单片机控制模块可以采用一种MSP430F149单片机的结构；液晶显示模块可以采用一种IXD12864液晶显示器的结构。本装置可以通过输入模块键入预设气体值，通过键盘实现取样值的预设，键入的控制面板如图3所示。本实用新型的工作过程如下:1.井上玻璃管注水过程:( I)将进出水管与蒸馏水管相连接；(2)打开进排气阀和三通角阀，蒸馏水压入玻璃管内；(3)观察进排气管出水为止，表示管内充满蒸馏水，停止注水，关闭进排气阀和三角阀。2.井下瓦斯气体取样过程:将注满水的取样器带入井下取样工作点进行瓦斯气体取样:(I)分别将进出水三通角阀和进排气阀打开；(2)玻璃管内的蒸馏水通过进出水管排出，由于玻璃管内的负压作用，将取样点处的含瓦斯空气抽进玻璃管内；(3)观察玻璃管内水位下降高度，当达到要求高度时(一般大于取样气体需求量)，先后关闭进出水三通角阀和进排气阀。3.实验室取样气体定量输出过程:将充满瓦斯空气的取样器带入实验室，定量输出到气体成分分析设备，以便确定瓦斯气体的浓度:(I)分别将电磁阀进水口与蒸馏水管，进排气管与气体成分分析设备进气管相连接;(2)将液位传感器和电磁阀控制线分别通过插拔式接线器与测控系统相连接，接通测控系统电源，并开启电源开关；根据需要选择预输出气体次数以及每次输出气体的体积，然后，系统会根据设定次数输出定量气体至气体成分分析设备，每次气体输出完毕后，系统自动报警提示工作人员，下一次启动气体定量输出时，直接按启动按钮即可以输出定量气体。
权利要求1.一种煤矿井下瓦斯气体自动取样装置，包括带刻度的玻璃管(I)、上封头(2)、下封头(3)、进排气管(4)、进排气阀(5)、进出水管(7)、三通角阀(8)，其中上封头(2)和下封头(3)分别设置在玻璃管(I)的两端；所述进排气管(4) 一端贯穿上封头(3)伸入玻璃管(I)内，另一端向玻璃管(I)外延伸，并在该进排气管(4)的另一端上设有进排气阀(5);所述进出水管(7) —端贯穿下封头(3)伸入玻璃管(I)内，另一端向玻璃管(I)外延伸，并在该进出水管(7)的另一端上设有三通角阀(8)，其特征在于:还包括液位传感器(9)、信号调理电路、单片机控制模块、输入模块，所述液位传感器(9)设置在下封头(3)上并与信号调理电路连接，所述信号调理电路、输入模块分别与单片机控制模块相连接。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下瓦斯气体自动取样装置，其特征在于:还包括两个电磁阀，其中一个电磁阀(6a)设置在进排气管(4)上位于进排气阀(5)的上端处,另一个电磁阀(6b)设置在进出水管(7)的末端处，所述两个电磁阀分别与单片机模块连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种煤矿井下瓦斯气体自动取样装置，其特征在于:还包括一液晶显示模块，所述液晶显示模块与单片机控制模块连接。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下瓦斯气体自动取样装置，其特征在于:所述单片机控制模块包括一个型号为MSP430F149的单片机。
5.根据权利要求3所述的一种煤矿井下瓦斯气体自动取样装置，其特征在于:所述液晶显不模块包括 一个型号为IXD12864的液晶显不器。
专利摘要本实用新型涉及一种煤矿井下瓦斯气体自动取样装置，包括带刻度的玻璃管(1)、上封头(2)、下封头(3)、进排气管(4)、进排气阀(5)、电磁阀(6a，6b)、进出水管(7)、三通角阀(8)，其中上封头(2)和下封头(3)分别设置在玻璃管(1)的两端；还包括液位传感器(9)、信号调理电路、单片机控制模块、输入模块，所述液位传感器(9)设置在下封头(3)上并与信号调理电路连接，所述信号调理电路、输入模块分别与单片机控制模块相连接。本装置可根据所需值简单预设并精确采样，且实验人员无需进行计算与肉眼观察，可得到可靠的相关数据，实现了气体取样的自动控制测量以及数据显示，实现了装置的方便、可靠、稳定等特点。
文档编号G01N1/22GK203117009SQ20122072075
公开日2013年8月7日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者刘建成, 李 浩, 余本儒, 邱源, 李乐乐, 汤轲 申请人:南京信息工程大学