一种深部开采煤氧化自燃原位测试装置

本技术涉及一种煤样自燃特性测试装置，特别是涉及一种深部开采煤氧化自燃原位测试装置。

背景技术：

1、煤氧化特性的测定是当前确保煤矿生产安全和制约煤矿产能及工作面顺利开展的重要制约因素，针对这一问题，当前开发了多种结构类型的煤样自燃特性检测装置及相应的检测方法，如专利申请号为“202210843835.8”的“一种应力-温度耦合作用下煤自燃行为规律测试装置”、专利申请号为“202221702954.3”的“一种煤矿安全监控煤自燃预测预报设备”等专利技术，虽然均不能程度满足了对煤样特性检测作业的需要，但在使用中，均不同程度存在设备系统结构复杂，操作繁琐且难度大，且在检测作业时煤样适应性差，仅能满足特定煤样安装实验的需要，且煤样安装拆卸作业难度较大；与此同时，在进行检测作业时，对煤样调温作业时的效率 较低，能耗较高，且煤样检测处理时的高温设备也易因设备之间及排除的气流间的热传递导致外部设备故障，从而影响了设运行的稳定性和实验作业的效率。

2、因此针对这一现状，迫切需要开发一种深部开采煤氧化自燃原位测试装置，以满足实际使用的需要。

技术实现思路

1、针对现有技术上存在的不足，本实用新型提供一种深部开采煤氧化自燃原位测试装置，以克服以上缺陷满足实际测试作业工作的需要。

2、为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

3、一种深部开采煤氧化自燃原位测试装置，包括加载机构、煤样夹持机构、煤氧化气体指标分析仪及驱动电路，煤样夹持机构分别与加载机构和煤氧化气体指标分析仪间通过管道连通，且连接位置处均设控制阀，驱动电路分别与加载机构、煤样夹持机构、煤氧化气体指标分析仪电气连接，其中煤样夹持机构包括煤样室、活塞压头、密封堵头、承载机架、翻转机构、联轴器、调温夹套、降温夹套、伸缩驱动柱、温湿度传感器、压力传感器，其中承载机架为轴向截面呈矩形的柱状框架结构，煤样室下半部嵌于承载机架上半部内，并通过翻转机构与承载机架顶部间铰接，煤样室为轴向截面呈矩形的柱状腔体结构，其上端面和下端面均与密封堵头连接并构成闭合腔体结构，其中煤样室顶部的密封堵头设进气口，并通过进气口与加载机构连通，煤样室底部的密封堵头设与其同轴分布的导向孔，活塞压头上半部前期煤样室内，下端面通过导向孔位于煤样室外，活塞压头分别与煤样室侧壁及导向孔孔壁间相抵并滑动连接，且活塞压头下端面通过联轴器与伸缩驱动柱连接，活塞压头内设一个与其同轴分布的导气腔，导气腔上端面与煤样室连通，下端面位于煤样室外并与煤氧化气体指标分析仪连通，伸缩驱动柱嵌于承载机架内并与承载机架同轴分布，且伸缩驱动柱另与加载机构连接，调温夹套和降温夹套均至少一个，其中调温夹套包覆在煤样室外并与煤样室同轴分布，降温夹套包覆在伸缩驱动柱外并与伸缩驱动柱同轴分布，调温夹套、降温夹套均与加载机构连通，温湿度传感器、压力传感器均至少一个，并均位于煤样室内。

4、进一步的，所述的加载机构包括基座、液压站、空压机、加热液箱、冷却液箱、循环泵、气压传感器，所述基座为横断面横矩形的框架结构，所述液压站、空压机、加热液箱、冷却液箱均嵌于基座内，其中所述液压站通过导流管与伸缩驱动柱间连通，所述加热液箱、冷却液箱均至少一个，其中加热液箱通过循环泵与调温夹套连通，冷却液箱通过循环泵与降温夹套间连通，同时，所述空压机通过导气管与进气口连通，所述导气管两端与空压机和进气口间通过控制阀连通，且导气管上设一个气压传感器，所述液压站、空压机、加热液箱、冷却液箱、循环泵、气压传感器均与驱动电路电气连接。

5、进一步的，所述煤样夹持机构另设气体过滤机构，所述气体过滤机构与承载机架外侧面连接，所述气体过滤机构一端通过引流气管与导气腔连通，另一端通过引流气管与煤氧化气体指标分析仪连通，所述引流气管包括金属管体、散热翅板、快速接头及控制阀，所述金属管体为横断面呈圆形的空心管状结构，其两端均设快速接头，并通过快速接头分别与导气腔、气体过滤机构连通，所述金属管体两端位置另均设控制阀，此外所述金属管体内侧面设至少两条环绕其轴线均布的沉积槽，所述沉积槽长度不大于金属管体长度的80%，其横断面呈“凵”字形槽装结构，同时金属管体外表面设若干沿其轴线均布的散热翅板，所述散热翅板板面与金属管体轴线垂直分布，且各散热翅板环绕金属管体轴线分布，所述气体过滤机构另与驱动电路电气连接。

6、进一步的，所述煤样室包括承载柱、换热板、密封环、硬质保温护套及导向滑轨，其中所述承载柱为轴向截面呈矩形的柱状腔体结构，其上端面及下端面与密封堵头连接位置处均设至少一条与承载柱同轴分布的密封环，所述承载柱外侧面设与其同轴分布的调温腔，所述换热板为横断面呈“t”字形板状结构，换热板若干，嵌于调温腔内并与调温腔底部连接，且所述换热板板面与调温腔槽底垂直分布并环绕承载柱轴线平行分布，所述调温夹套嵌于调温腔内并通过调温腔包覆在承载柱外，所述调温夹套内侧面与各换热板上端面相抵，同时调温夹套外侧面比调温腔上端面0—10毫米，所述硬质保温护套包覆在承载柱和调温夹套外，所述导向滑轨共两个，对称分布在承载柱轴线两侧，且导向滑轨旋转轴与承载柱轴线垂直并相交，所述导向滑轨包覆在承载柱及调温夹套外，并与翻转机构间连接。

7、进一步的，所述调温夹套、降温夹套均包括隔热基板、换热管、温度传感器、弹性密封衬层、连接铰链、连接扣，其中所述隔热基板共两个，均为横断面呈圆弧状的板状结构，两隔热基板之间一条侧表面通过若干连接铰链铰接，另一条侧表面通过若干连接扣连接，且两隔热基板间构成横断面呈圆形的空心柱状结构，所述隔热基板内侧面均设至少一条换热管，所述换热管环绕隔热基板中心点呈螺旋状结构分布，且所述弹性密封衬层包覆在换热管侧表面外，且换热管前端面与弹性密封衬层前端面间平齐分布，所述隔热基板内侧面另设一个温度传感器，所述温度传感器另与驱动电路电气连接，所述调温夹套内侧面另设至少一条电加热丝，所述电加热丝与换热管外侧面连接，并与换热管轴线平行分布，所述电加热丝设接线端子，且接线端子嵌于调温夹套的隔热基板外表面，电加热丝通过接线端子与驱动电路电气连接。

8、进一步的，所述活塞压头包括承压柱头、传动柱、承压弹簧、托盘及密封环，其中所述承压柱头、传动柱均为圆柱结构，且承压柱头下端面与传动柱上端面连接并同轴分布，所述导气腔嵌于压柱头、传动柱内并同轴分布，承压柱头位于煤样室内，传动柱位于煤样室外，所述承压柱头和托盘外侧面均设至少两条沿其轴线从上向下分布的密封环，并通过密封环与煤样室内侧面滑动连接，所述托盘通过承压弹簧与承压柱头上端面连接并同轴分布，且承压柱头与托盘间间距为0—20毫米，且所述托盘上均布若干孔径不大于1毫米的透孔，相邻两个透孔间间距为1—5毫米，所述承压弹簧下端面通过至少三个环绕承压柱头轴线均布的压力传感器与承压柱头连接，所述温湿度传感器嵌于承压柱头上端面内，并位于托盘下方。

9、进一步的，所述托盘下端面与承压柱头上端面间另通过柔性护套连接，所述柔性护套为圆柱空心管状结构，并包覆在承压弹簧和各压力传感器外。

10、进一步的，所述驱动电路为基于工业计算机为基础的电路系统，且驱动电路另设控制箱和操控界面，且驱动电路嵌于控制箱内，并与操控界面电气连接，同时操控界面嵌于控制箱外。

11、进一步的，所述承载机架包括底架、顶架、升降驱动机构、圆弧导轨，其中所述底架为轴向截面呈矩形的柱状框架结构，所述伸缩驱动柱嵌于底架内并与底架间同轴分布，所述顶架共两个，均为横断面呈矩形的框架结构，两顶架对称分布在底架轴线两侧，并分别通过至少一个升降驱动机构与底架上端面连接，所述煤样室位于两顶架之间并与底架间同轴分布，所述煤样室与顶架间通过翻转机构铰接，同时另通过圆弧导轨与顶架内侧面间滑动连接，所述圆弧导轨与顶架内侧面连接，包覆在翻转机构外并与翻转机构同轴分布，煤样室通过翻转机构和圆弧导轨进行0°—120°范围旋转，所述升降驱动机构与驱动电路间电气连接。

12、本实用新型集成化程度及运行自动化程度高，操作简便灵活，可有效提高煤样检测作业效率和检测精度，同时一方面可有效满足不同结构类型煤样检测、及不同环境检测作业的需要，并可有效的提高测作业效率和检测精度；另一方面极大的简化了检测设备的结构，提高了检测设备操作调节作业的便捷性和灵活性，从而有效的降低检测煤样检测作业操作的劳动强度和难度。