鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括加料裝置、鉆具模擬裝置、氣固分離裝置、煤屑收集裝置、連接裝置和負(fù)壓動(dòng)力裝置，以及輸送參數(shù)測(cè)定裝置，鉆具模擬裝置包括由動(dòng)態(tài)部分和靜態(tài)部分串聯(lián)構(gòu)成的模擬鉆桿及等效鉆頭，動(dòng)態(tài)部分的兩側(cè)通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在左右固定支架上，并由動(dòng)力及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，動(dòng)態(tài)部分的進(jìn)料端伸入到加料裝置所含的水平殼體內(nèi)，并在其前端安裝有底部敞口的中空等效鉆頭，靜態(tài)部分的出料端通過(guò)連接裝置與氣固分離裝置連通，氣固分離裝置底部通過(guò)閥門(mén)與煤屑收集裝置連通，其頂部通過(guò)管道與負(fù)壓動(dòng)力裝置連通，在各段模擬鉆桿的連接處設(shè)有負(fù)壓測(cè)試口，所述輸送參數(shù)測(cè)定裝置包括安裝在負(fù)壓測(cè)試口的皮托管，以及安裝在氣固分離裝置頂部管道上的流量計(jì)和精密真空表。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)合理，為設(shè)備選型設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，操作使用方便，省時(shí)省力，易于實(shí)施。
【專(zhuān)利說(shuō)明】鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，特別是涉及一種鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，主要用于模擬研究煤層鉆孔排渣定點(diǎn)取樣煤屑輸送參數(shù)，為鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣技術(shù)提供支持。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)行煤礦井下測(cè)定瓦斯含量時(shí)常用的取樣方式有孔口煤屑取樣和煤芯管取樣。其中，孔口煤屑取樣方式雖然工藝簡(jiǎn)單，但刷孔和孔壁殘粉對(duì)測(cè)定結(jié)果影響較大；煤芯管取樣技術(shù)在將煤芯從孔底取出過(guò)程工序復(fù)雜、取樣時(shí)間長(zhǎng)，整個(gè)過(guò)程耗時(shí)費(fèi)力，瓦斯漏失量大，取樣效果較差，難以滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題就是克服上述現(xiàn)有煤層瓦斯含量定點(diǎn)取樣技術(shù)的不足，而提供一種能夠準(zhǔn)確獲得負(fù)壓排渣過(guò)程中負(fù)壓值、氣固比、壓降、風(fēng)量等參數(shù)并為設(shè)備選型設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)的鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0005]一種鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括加料裝置、氣固分離裝置、煤屑收集裝置、連接裝置和負(fù)壓動(dòng)力裝置，以及輸送參數(shù)測(cè)定裝置，鉆具模擬裝置包括由動(dòng)態(tài)部分和至少一段的靜態(tài)部分串聯(lián)構(gòu)成的模擬鉆桿及等效鉆頭，動(dòng)態(tài)部分的兩側(cè)通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在左右固定支架上，并由動(dòng)力及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，動(dòng)態(tài)部分的進(jìn)料端伸入到加料裝置所含的水平殼體內(nèi)，并在其前端安裝有底部敞口的中空等效鉆頭，且等效鉆頭位于加料裝置的進(jìn)料口下方，在等效鉆頭的側(cè)面及迎頭部分別設(shè)有進(jìn)料孔，靜態(tài)部分的出料端通過(guò)連接裝置與氣固分離裝置連通，氣固分離裝置底部通過(guò)閥門(mén)與煤屑收集裝置連通，其頂部通過(guò)管道與負(fù)壓動(dòng)力裝置連通，在加料裝置所含水平殼體末端設(shè)有進(jìn)氣口，在各段模擬鉆桿的連接處設(shè)有負(fù)壓測(cè)試口，所述輸送參數(shù)測(cè)定裝置包括安裝在負(fù)壓測(cè)試口的皮托管，以及安裝在氣固分離裝置頂部管道上的流量計(jì)和精密真空表。
[0006]所述模擬鉆桿的動(dòng)態(tài)部分和靜態(tài)部分之間通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭固定連接。
[0007]所述模擬鉆桿靜態(tài)部分有多段，且各段之間通過(guò)連接短接固定串聯(lián)在一起。
[0008]所述連接裝置為透明鋼絲膠管，并通過(guò)管箍固定連接。
[0009]所述模擬鉆桿的靜態(tài)部分及等效鉆頭均采用聚氯乙烯管材制成。
[0010]所述旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)構(gòu)為電機(jī)；所述旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為皮帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括套裝在模擬鉆桿表面的第一皮帶輪，安裝在動(dòng)力機(jī)構(gòu)輸出端的第二皮帶輪，以及用于傳動(dòng)連接第一、第二皮帶輪的傳動(dòng)皮帶。
[0011 ] 所述加料裝置為氣密式螺旋加料器。
[0012]所述氣固分離裝置為旋風(fēng)除塵器。
[0013]所述煤屑收集裝置為煤屑收集箱。[0014]所述負(fù)壓動(dòng)力裝置為羅茨真空泵。
[0015]本實(shí)用新型的工作原理是:
[0016]本實(shí)用新型使用加料裝置向鉆具模擬裝置所含等效鉆頭部位，按照所需量均勻添加煤屑，煤屑落入等效鉆頭附近，利用負(fù)壓動(dòng)力裝置產(chǎn)生的負(fù)壓，將煤屑及時(shí)吸入并在一定長(zhǎng)度的鉆具模擬裝置中輸送，煤顆粒經(jīng)過(guò)氣固分離裝置被收集下來(lái)，利用參數(shù)測(cè)試裝置對(duì)整個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)流量、負(fù)壓等參數(shù)進(jìn)行考察。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過(guò)模擬煤礦井下負(fù)壓排渣定點(diǎn)取樣測(cè)定瓦斯含量時(shí)不同氣固比、鉆桿內(nèi)徑尺寸、鉆頭過(guò)風(fēng)尺寸下煤屑的輸送情況，為取樣設(shè)備的選型和優(yōu)化提供依據(jù)。
[0017]本實(shí)用新型技術(shù)方案的有益效果是:
[0018]1、在結(jié)構(gòu)上，本實(shí)用新型鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)加料裝置采用氣密式螺旋加料器，可實(shí)現(xiàn)向系統(tǒng)中均勻添加所需量煤屑，并且加料過(guò)程可以通過(guò)負(fù)壓動(dòng)力裝置對(duì)所需要的氣固比進(jìn)行調(diào)整；所述等效鉆頭參照真實(shí)鉆頭開(kāi)口參數(shù)留設(shè)開(kāi)口，可模擬鉆頭切屑煤體的過(guò)程鉆孔內(nèi)壁，滿(mǎn)足與真實(shí)鉆頭相同的進(jìn)料功能，同時(shí)該等效鉆頭采用聚氯乙烯管制成，可以結(jié)合試驗(yàn)需要，快速更改開(kāi)口尺寸，方便加工改造，降低加工成本；模擬鉆桿靜態(tài)部分采用聚氯乙烯管制成，方便加工改造，降低加工成本；在模擬鉆桿動(dòng)態(tài)部分兩側(cè)套裝有軸承，并由動(dòng)力及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，貼近真實(shí)鉆桿運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，更真實(shí)的模擬煤礦井下施工鉆孔時(shí)鉆桿的旋轉(zhuǎn)；可通過(guò)調(diào)整傳動(dòng)參數(shù)改變模擬鉆桿的鉆速，操作使用方便；氣固分離裝置采用旋風(fēng)除塵器并與煤屑收集裝置直接相連，可以有效收集煤屑。
[0019]2、在結(jié)構(gòu)上，本實(shí)用新型所述模擬鉆桿靜態(tài)部分各段之間通過(guò)連接短接相連，可以方便輸送距離調(diào)整；參數(shù)測(cè)試口分布于各段模擬鉆桿連接處，用于測(cè)試運(yùn)行過(guò)程中負(fù)壓及流速等參數(shù)，從而實(shí)時(shí)掌握輸送參數(shù)；參數(shù)測(cè)試口留設(shè)緊湊，測(cè)量參數(shù)方便；所述氣固分離裝置采用旋風(fēng)除塵器，除塵器底部安裝有調(diào)節(jié)閥門(mén)，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)能夠保證除塵器底部的密封，在收集固體顆粒時(shí)除塵器底部能夠打開(kāi)；所述等效鉆頭為依據(jù)井下所用鉆頭實(shí)際尺寸及開(kāi)孔位置設(shè)計(jì)加工，其可以提高加工的便利性，降低加工成本。
[0020]3、綜上，本實(shí)用新型鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)合理，可以模擬煤礦井下負(fù)壓排渣定點(diǎn)取樣測(cè)定瓦斯含量時(shí)不同氣固比、鉆桿內(nèi)徑尺寸、鉆頭過(guò)風(fēng)尺寸下煤屑的輸送情況，準(zhǔn)確獲得負(fù)壓排渣過(guò)程中負(fù)壓值、氣固比、壓降、風(fēng)量等參數(shù)，從而為設(shè)備選型設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，并且操作使用方便，省時(shí)省力，因此，非常適于推廣實(shí)施。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中:
[0022]圖1為本實(shí)用新型鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實(shí)用新型鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等效鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為圖2鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等效鉆頭的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖中序號(hào):1、螺旋加料器；2、模擬鉆桿動(dòng)態(tài)部分；7、模擬鉆桿靜態(tài)部分；3、5、滾動(dòng)球軸承；4、第一皮帶輪；6、旋轉(zhuǎn)接頭；8、管箍；9、參數(shù)測(cè)試口 ；10、流量計(jì)；11、精密真空表；12、羅茨真空泵；13、旋風(fēng)除塵器；14、煤屑收集箱；16、電機(jī)；15、17、固定支架；18、等效鉆頭，19、進(jìn)料孔，20、透明鋼絲膠管，21、閥門(mén)，22、管道，23、第二皮帶輪，24、傳動(dòng)皮帶。
[0026]【具體實(shí)施方式】[0027]實(shí)施例一:
[0028]參見(jiàn)圖1 (圖中箭頭表示物料或氣體的流動(dòng)方向)，圖中，本實(shí)用新型鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括加料裝置、鉆具模擬裝置、氣固分離裝置、煤屑收集裝置和負(fù)壓動(dòng)力裝置，以及輸送參數(shù)測(cè)定裝置，鉆具模擬裝置包括由動(dòng)態(tài)部分2和靜態(tài)部分7兩段串聯(lián)在一起的模擬鉆桿及等效鉆頭18，鉆具模擬裝置動(dòng)態(tài)部分的兩側(cè)通過(guò)滾動(dòng)球軸承3、5轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在左右固定支架15、17上，并由動(dòng)力及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，鉆桿動(dòng)態(tài)部分的進(jìn)料端伸入到加料裝置所含的水平殼體內(nèi)，并在其前端安裝有等效鉆頭18，且等效鉆頭位于加料裝置進(jìn)料口下方，鉆桿靜態(tài)部分的出料端通過(guò)連接裝置與氣固分離裝置連通，氣固分離裝置底部通過(guò)閥門(mén)21與煤屑收集裝置連通，其頂部通過(guò)管道22與負(fù)壓動(dòng)力裝置連通，在加料裝置所含水平殼體端部設(shè)有進(jìn)氣口，在模擬鉆桿與連接裝置的連接處設(shè)有負(fù)壓測(cè)試口 9，所述輸送參數(shù)測(cè)定裝置包括安裝在負(fù)壓測(cè)試口的皮托管(圖中未示出)，以及安裝在氣固分離裝置頂部管道上的流量計(jì)10和精密真空表11。
[0029]所述模擬鉆桿的動(dòng)態(tài)部分和靜態(tài)部分之間通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭6固定連接。
[0030]所述加料裝置為氣密式螺旋加料器I。
[0031]所述氣固分離裝置為旋風(fēng)除塵器13。所述煤屑收集裝置為煤屑收集箱14。
[0032]所述連接裝置為透明鋼絲膠管20，一端通過(guò)管箍8與模擬鉆桿固定連接。
[0033]所述負(fù)壓動(dòng)力裝置為羅茨真空泵12。所述旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)構(gòu)為電機(jī)16 ;所述旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為皮帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括套裝在模擬鉆桿表面的第一皮帶輪4，安裝在動(dòng)力機(jī)構(gòu)輸出端的第二皮帶輪23，以及用于傳動(dòng)連接第一、第二皮帶輪的傳動(dòng)皮帶24。
[0034]所述模擬鉆桿的靜態(tài)部分及等效鉆頭均采用聚氯乙烯管材制成。
[0035]參見(jiàn)圖2-3，圖中，所述等效鉆頭為底部中空結(jié)構(gòu)，在等效鉆頭的側(cè)面及迎頭部分別設(shè)有進(jìn)料孔19。
[0036]本實(shí)用新型的工作過(guò)程大致如下:
[0037]步驟(I):將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)按圖1所示連接固定，關(guān)閉旋風(fēng)除塵器底部閥門(mén)，將煤屑收集箱密閉并初步設(shè)定實(shí)驗(yàn)參數(shù):鉆速、固氣比、輸送距離；
[0038]步驟(2):開(kāi)動(dòng)羅茨真空泵12、電機(jī)16，讀取流量計(jì)10、精密真空表11示數(shù)，同時(shí)用皮托管測(cè)定該輸送距離所設(shè)定的參數(shù)測(cè)試口 9處?kù)o壓及速壓；
[0039]步驟(3):按照所設(shè)定的氣固比參數(shù)，設(shè)定螺旋加料器鉆速，重復(fù)步驟(2)并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
[0040]步驟(4 ):改變氣固比、輸送距離、鉆桿內(nèi)徑、鉆速、鉆頭進(jìn)料口開(kāi)口尺寸，重復(fù)步驟
(2)并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0041]本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用聚氯乙烯管實(shí)現(xiàn)對(duì)中空鉆桿的模擬，使得實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)加工改造方單，操作過(guò)程簡(jiǎn)便；通過(guò)可控速的螺旋加料器和皮帶傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)煤礦井下不同的鉆進(jìn)工況，易于實(shí)現(xiàn)；實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)尺寸可按煤礦井下真實(shí)尺寸設(shè)計(jì)，對(duì)負(fù)壓排渣定點(diǎn)取樣過(guò)程中系統(tǒng)運(yùn)行的測(cè)試和優(yōu)化具有指導(dǎo)意義。
[0042]實(shí)施例二:
[0043]本實(shí)施例圖未畫(huà)出。本實(shí)施例與實(shí)施例一結(jié)構(gòu)相似，其相同部分在此不再重述，其區(qū)別在于:本實(shí)施例所述模擬鉆桿靜態(tài)部分有多段，且各段之間通過(guò)連接短接固定串聯(lián)在一起。[0044]本實(shí)施例的工作過(guò)程同實(shí)施例一工作過(guò)程所描述。
[0045]以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的【具體實(shí)施方式】，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思和原則的前提下所做出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:包括加料裝置、鉆具模擬裝置、氣固分離裝置、煤屑收集裝置、連接裝置和負(fù)壓動(dòng)力裝置，以及輸送參數(shù)測(cè)定裝置，鉆具模擬裝置包括由動(dòng)態(tài)部分和至少一段的靜態(tài)部分串聯(lián)構(gòu)成的模擬鉆桿及等效鉆頭，動(dòng)態(tài)部分的兩側(cè)通過(guò)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在左右固定支架上，并由動(dòng)力及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，動(dòng)態(tài)部分的進(jìn)料端伸入到加料裝置所含的水平殼體內(nèi)，并在其前端安裝有底部敞口的中空等效鉆頭，且等效鉆頭位于加料裝置的進(jìn)料口下方，在等效鉆頭的側(cè)面及迎頭部分別設(shè)有進(jìn)料孔，靜態(tài)部分的出料端通過(guò)連接裝置與氣固分離裝置連通，氣固分離裝置底部通過(guò)閥門(mén)與煤屑收集裝置連通，其頂部通過(guò)管道與負(fù)壓動(dòng)力裝置連通，在加料裝置所含水平殼體末端設(shè)有進(jìn)氣口，在各段模擬鉆桿的連接處設(shè)有負(fù)壓測(cè)試口，所述輸送參數(shù)測(cè)定裝置包括安裝在負(fù)壓測(cè)試口的皮托管，以及安裝在氣固分離裝置頂部管道上的流量計(jì)和精密真空表。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述模擬鉆桿的動(dòng)態(tài)部分和靜態(tài)部分之間通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述模擬鉆桿靜態(tài)部分有多段，且各段之間通過(guò)連接短接固定串聯(lián)在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述連接裝置為透明鋼絲膠管，并通過(guò)管箍固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述模擬鉆桿的靜態(tài)部分及等效鉆頭均采用聚氯乙烯管材制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)構(gòu)為電機(jī)；所述旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為皮帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括套裝在模擬鉆桿表面的第一皮帶輪，安裝在動(dòng)力機(jī)構(gòu)輸出端的第二皮帶輪，以及用于傳動(dòng)連接第一、第二皮帶輪的傳動(dòng)皮帶。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述加料裝置為氣密式螺旋加料器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述氣固分離裝置為旋風(fēng)除塵器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述煤屑收集裝置為煤屑收集箱。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆孔負(fù)壓排渣煤層定點(diǎn)取樣實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述負(fù)壓動(dòng)力裝置為羅茨真空泵。
【文檔編號(hào)】G01N1/04GK203772574SQ201420092961
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】魏建平, 張宏圖, 潘峰, 吳智博, 李滿(mǎn)貴 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)