一种智能化的煤矿井下瓦斯抽采装置的制作方法

1.本发明涉及瓦斯抽采技术领域，尤其涉及一种智能化的煤矿井下瓦斯抽采装置。


背景技术：

2.瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯。瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。瓦斯爆炸是煤矿主要灾害之一，对瓦斯进行抽采，降低煤矿生产过程汇总的瓦斯浓度是降低瓦斯爆炸的一项重要作业过程，但是瓦斯在抽采过程中由于管道或者抽采管与钻孔之间的泄漏，导致瓦斯抽采浓度低无法直接利用，并且泄漏的瓦斯排放到大气中，即污染了环境又浪费其资源，因此，亟需一种密封性好，采集浓度合适的瓦斯抽采装置。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种智能化的煤矿井下瓦斯抽采装置，以解决上述问题，实现瓦斯抽采无泄漏的高效抽采。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种智能化的煤矿井下瓦斯抽采装置，包括支架，所述支架上固定连接有气液分离器，所述气液分离器底部连通有水箱，所述气液分离器出口端连通有瓦斯泵站，所述瓦斯泵站出口端连通有集气箱，所述气液分离器进口端连通有第一管道，所述第一管道上设有智能阀门，所述第一管道远离所述气液分离器的一端连通有集流管道的汇流端，所述集流管道的分流端分别连通有抽采管，所述抽采管伸入钻孔内，所述抽采管外侧设有第五密封结构，所述第一管道与所述集流管道连接处设有第二密封结构，所述集流管道与所述抽采管连接处设有第三密封结构，所述第三密封结构位于所述第五密封结构上方，所述第五密封结构位于所述钻孔入口端内；
6.所述第二密封结构、第三密封结构、第五密封结构内设有分别设有泄漏检测传感器，所述泄漏检测传感器电性连接有控制器，所述控制器与所述智能阀门电性连接。
7.优选的，所述抽采管底部侧壁开设有若干进气孔，所述抽采管内设有单向加速组件，所述单向加速组件位于所述进气孔上方。
8.优选的，所述单向加速组件包括固定连接在所述抽采管内壁的单向加速块，所述单向加速块上开设有若干加速通道，每个所述加速通道包括若干首尾相接的水滴形通道，所述水滴形通道的圆弧端沿加速通道中心对称设置，所述水滴形通道内部设有阻挡块，所述阻挡块外型轮廓与所述水滴形通道相匹配。
9.优选的，所述泄漏检测传感器包括外壳，所述外壳为一端开口结构，所述外壳的开口端固定连接有反光膜，所述外壳相对所述反光膜的侧壁贯穿有光纤，所述光纤与所述反光膜相垂直，所述光纤远离所述反光膜的一端连接有三端口环形器的收发复用端，所述三
端口环形器的输入端连接有光源的输出端，所述三端口环形器输出端连接有光电探测器的输入端，所述光电探测器的输出端连接有采集卡，所述采集卡的输入端，所述采集卡的输出端与所述控制器电性连接。
10.优选的，所述智能阀门包括固定连接在所述第一管道上的阀门壳体，所述阀门壳体侧壁贯穿有转轴，所述转轴上固定连接有蝶阀片，所述蝶阀片与所述阀门壳体内壁相适配，所述转轴一端固定连接有转动连接杆，所述转动连接杆与所述转轴相垂直，所述转动连接杆两端固定连接有永磁体，所述转动连接杆远离所述转轴的一侧设有固定盘，所述固定盘与所述阀门壳体固定连接，所述固定盘边部周向等间隔设有若干电磁线圈，相对的两个所述电磁线圈与两个所述永磁体相对应，相邻两个所述电磁线圈夹角为22.5
°
。
11.优选的，所述转动连接杆、固定盘外侧设有第一密封结构，所述转轴另一端外侧设有第四密封结构，所述第一密封结构、第四密封结构与所述阀门壳体固定连接；
12.所述第一密封结构包括固定连接在所述阀门壳体上的第一密封盖，所述第一密封盖与所述阀门壳体之间设有第一密封圈，所述第一密封盖内壁固定连接有所述泄漏检测传感器；
13.所述第一密封结构包括固定连接在所述阀门壳体上的第五密封盖，所述第五密封盖与所述阀门壳体之间设有第七密封圈，所述第五密封盖中心固定连接有轴承，所述转轴套在所述轴承内，所述第五密封盖内壁固定连接有所述泄漏检测传感器。
14.优选的，所述第二密封结构包括螺纹连接在所述第一管道外侧的第二密封盖、螺纹连接在所述集流管道汇流端外侧的第三密封盖，所述第二密封盖与所述第三密封盖螺纹连接，所述第二密封盖与所述第三密封盖之间设有第三密封圈，所述第一管道的端部固定连接有第一法兰，所述集流管道汇流端端部固定连接有第二法兰，所述第一管道、集流管道汇流端通过所述第一法兰第二法兰固定连接，所述第二密封盖与所述第一法兰之间设有第二密封圈，所述集流管道的汇流端外侧固定连接有第三法兰，所述第三密封盖与所述第三法兰之间设有第四密封圈，所述第二密封盖内侧壁固定连接有所述泄漏检测传感器。
15.优选的，所述第三密封结构包括螺纹连接在所述集流管道分流端外侧的第四密封盖，所述集流管道分流端端部固定连接有第四法兰，所述抽采管端部固定连接有第五法兰，所述集流管道、抽采管通过所述第四法兰、第五法兰固定连接，所述第四密封盖与所述第四法兰之间设有第六密封圈，所述第四密封盖与所述钻孔入口端之间设有第五密封圈，所述第四密封盖内壁固定连接有所述泄漏检测传感器。
16.优选的，所述第五密封结构包括外密封圈和内密封圈，所述外密封圈、内密封圈之间穿设有锁紧圈，所述锁紧圈外侧螺纹连接有压紧圈，所述压紧圈外轮廓大于所述钻孔直径，所述锁紧圈远离所述集流管道的一端固定连接有环形凸起，所述外密封圈外侧与所述钻孔相接触，所述内密封圈内侧与所述抽采管内壁接触，所述抽采管外侧壁固定连接有第六法兰，所述内密封圈顶部与所述第六法兰底面相接触。
17.本发明具有如下技术效果：
18.本发明通过在第一管道、集流管道之间设置第二密封结构，以及集流管道与抽采管之间设置第三密封结构，并在钻孔处设置第五密封结构将管道的连接处实现密封，避免了采集装置整体的密封性能，减少了瓦斯采集的泄漏；
19.通过在第一管道上设置智能阀门可以调节抽采瓦斯过程中控制器可根据瓦斯的
浓度、抽采的负压、管道的流量等因素，通过控制器接收的数据进行分析处理得到最佳的阀门开度，以提高瓦斯的抽采浓度；
20.同时本发明在第二密封结构、第三密封结构、第五密封结构内分别设置泄漏检测传感器，当泄漏检测传感器检测到存在瓦斯泄漏情况时，则将信号传递至控制器，控制器控制智能阀门进行关闭，同时控制设备停止运行，避免了设备出现过运行的情况，此时对泄漏部位进行检修，再次投入使用即可。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明结构示意图；
23.图2为图1中a的局部放大图；
24.图3为图1中b的局部放大图；
25.图4为本发明智能阀门结构示意图；
26.图5为本发明单向加速组件结构示意图；
27.图6为本发明泄漏检测传感器结构示意图；
28.图7为本发明实施例二的抽采管结构示意图。
29.其中，1、支架；2、气液分离器；3、水箱；4、瓦斯泵站；5、集气箱；6、智能阀门；601、阀门壳体；602、转轴；603、蝶阀片；604、转动连接杆；605、永磁体；606、固定盘；607、电磁线圈；7、第一密封盖；701、第一密封圈；8、第一管道；801、第一法兰；9、集流管道；901、第二法兰；902、第三法兰；903、第四法兰；904、第一通道；10、第二密封结构；1001、第二密封盖；1002、第二密封圈；1003、第三密封圈；1004、第三密封盖；1005、第四密封圈；11、泵体；12、抽采管；1201、第五法兰；1202、第六法兰；1203、第二通道；1204、进气孔；13、气囊；14、第三密封结构；1401、第四密封盖；1402、第五密封圈；1403、第六密封圈；15、连通管；16、泄漏检测传感器；1601、外壳；1602、反光膜；1603、光纤；1604、三端口环形器；1605、光源；1606、光电探测器；1607、采集卡；17、第五密封盖；1701、第七密封圈；1702、轴承；18、第五密封结构；1801、外密封圈；1802、压紧圈；1803、锁紧圈；1804、内密封圈；1805、环形凸起；19、单向加速块；1901、加速通道；1902、水滴形通道。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
32.实施例一：
33.参照图1
‑
6所示，本实施例提供一种智能化的煤矿井下瓦斯抽采装置，包括支架1，支架1上固定连接有气液分离器2，气液分离器2底部连通有水箱3，气液分离器2出口端连通有瓦斯泵站4，瓦斯泵站4出口端连通有集气箱5，气液分离器2进口端连通有第一管道8，第一管道8上设有智能阀门6，第一管道8远离气液分离器2的一端连通有集流管道9的汇流端，集流管道9的分流端分别连通有抽采管12，抽采管12伸入钻孔内，抽采管12外侧设有第五密封结构18，第一管道8与集流管道9连接处设有第二密封结构10，集流管道9与抽采管12连接处设有第三密封结构14，第三密封结构14位于第五密封结构18上方，第五密封结构18位于钻孔入口端内；
34.第二密封结构10、第三密封结构14、第五密封结构18内设有分别设有泄漏检测传感器16，泄漏检测传感器16电性连接有控制器，控制器与智能阀门6电性连接。
35.本发明通过在第一管道8、集流管道9之间设置第二密封结构10，以及集流管道9与抽采管12之间设置第三密封结构14，并在钻孔处设置第五密封结构18将管道的连接处实现密封，避免了采集装置整体的密封性能，减少了瓦斯采集的泄漏；
36.通过在第一管道8上设置智能阀门6可以调节抽采瓦斯过程中控制器可根据瓦斯的浓度、抽采的负压、管道的流量等因素，通过控制器接收的数据进行分析处理得到最佳的阀门开度，以提高瓦斯的抽采浓度；
37.同时本发明在第二密封结构10、第三密封结构14、第五密封结构18内分别设置泄漏检测传感器16，当泄漏检测传感器检测到存在瓦斯泄漏情况时，则将信号传递至控制器，控制器控制智能阀门6进行关闭，同时控制设备停止运行，避免了设备出现过运行的情况，此时对泄漏部位进行检修，再次投入使用即可。
38.进一步优化方案，抽采管12底部侧壁开设有若干进气孔1204，抽采管12内设有单向加速组件，单向加速组件位于进气孔1204上方。
39.进一步优化方案，单向加速组件包括固定连接在抽采管12内壁的单向加速块19，单向加速块19上开设有若干加速通道1901，每个加速通道1901包括若干首尾相接的水滴形通道1902，水滴形通道1902的圆弧端沿加速通道1901中心对称设置，水滴形通道1902内部设有阻挡块，阻挡块外型轮廓与水滴形通道1902相匹配。
40.当瓦斯经过加速通道1901时，气流依次经过水滴形通道1902，气流在水滴形通道1902处分成两个气流前行，一部分经过直线部分的气流正常通过，另一部分经过弧形部分由于气流的前进路径变长，这部分气流的速度会增加，当两部分气流继续前行出现汇流时，弧形部分的气流对直线部分的气流起到一个推动的作用，气流经过多次经过水滴形通道1902后气流被加速，从而实现瓦斯在抽取过程中的加速流出的过程，当气流反向通过水滴形通道1902时，弧形部分的气流与直线部分的气流会形成对流导致气流无法通过，因此加速通道1901具有单向传递的作用，在瓦斯抽采过程中不会因为抽采管12内的乱流导致瓦斯抽采出现回流的过程。
41.进一步优化方案，泄漏检测传感器16包括外壳1601，外壳1601为一端开口结构，外壳1601的开口端固定连接有反光膜1602，外壳1601相对反光膜1602的侧壁贯穿有光纤1603，光纤1603与反光膜1602相垂直，光纤1603远离反光膜1602的一端连接有三端口环形器1604的收发复用端，三端口环形器1604的输入端连接有光源1605的输出端，三端口环形器1604输出端连接有光电探测器1606的输入端，光电探测器1606的输出端连接有采集卡
1607，采集卡1607的输入端，采集卡1607的输出端与控制器电性连接。
42.当出现气体泄漏时，由于第二密封结构10、第三密封结构14、第五密封结构18为密封结构，此时泄漏的气体会推动反光膜1602出现变形，此时光源1605传递至光纤1603再经过反光膜1602反射后，只有部分或完全不能再由光纤1603返回，此时光电探测器1606检测到的光与反光膜1602未变形时的光不同，从而判定处第二密封结构10、第三密封结构14、第五密封结构18内部有泄漏的情况，采集卡1607用于采集光电探测器1606的输出信号，并将信号传递至控制器，从而判定出是否有泄漏情况，控制器控制智能阀门6关闭或控制设备停止运行。
43.进一步优化方案，智能阀门6包括固定连接在第一管道8上的阀门壳体601，阀门壳体601侧壁贯穿有转轴602，转轴602上固定连接有蝶阀片603，蝶阀片603与阀门壳体601内壁相适配，转轴602一端固定连接有转动连接杆604，转动连接杆604与转轴602相垂直，转动连接杆604两端固定连接有永磁体605，转动连接杆604远离转轴602的一侧设有固定盘606，固定盘606与阀门壳体601固定连接，固定盘606边部周向等间隔设有若干电磁线圈607，相对的两个电磁线圈607与两个永磁体605相对应，相邻两个电磁线圈607夹角为22.5
°
。
44.控制器可以选用ardunio系列微处理器，控制器可根据测量数据计算分析出最佳的阀门开启角度，从而控制不同电磁线圈607通电来控制蝶阀片603转动。
45.进一步优化方案，转动连接杆604、固定盘606外侧设有第一密封结构，转轴602另一端外侧设有第四密封结构，第一密封结构、第四密封结构与阀门壳体601固定连接；
46.第一密封结构包括固定连接在阀门壳体601上的第一密封盖7，第一密封盖7与阀门壳体601之间设有第一密封圈701，第一密封盖7内壁固定连接有泄漏检测传感器16；
47.第一密封结构包括固定连接在阀门壳体601上的第五密封盖17，第五密封盖17与阀门壳体601之间设有第七密封圈1701，第五密封盖17中心固定连接有轴承1702，转轴602套在轴承1702内，第五密封盖17内壁固定连接有泄漏检测传感器16。
48.在转动连接杆604、固定盘606外侧设置第一密封结构，转轴602另一端外侧设至第四密封结构，并在第一密封盖7、第五密封盖17内壁固定连接泄漏检测传感器16，可以实现检测智能阀门6的泄漏情况，当出现泄漏情况时控制设备停止运行。泄漏检测传感器16在安装时需要保证光纤1603处于竖直状态。
49.进一步优化方案，第二密封结构10包括螺纹连接在第一管道8外侧的第二密封盖1001、螺纹连接在集流管道9汇流端外侧的第三密封盖1004，第二密封盖1001与第三密封盖1004螺纹连接，第二密封盖1001与第三密封盖1004之间设有第三密封圈1003，第一管道8的端部固定连接有第一法兰801，集流管道9汇流端端部固定连接有第二法兰901，第一管道8、集流管道9汇流端通过第一法兰801第二法兰901固定连接，第二密封盖1001与第一法兰801之间设有第二密封圈1002，集流管道9的汇流端外侧固定连接有第三法兰902，第三密封盖1004与第三法兰902之间设有第四密封圈1005，第二密封盖1001内侧壁固定连接有泄漏检测传感器16。
50.通过第三密封盖1004与第二密封盖1001的螺纹配合，可以使两者分别压紧第二密封圈1002、第三密封圈1003、第四密封圈1005，保证了第二密封结构10的密封性能。
51.进一步优化方案，第三密封结构14包括螺纹连接在集流管道9分流端外侧的第四密封盖1401，集流管道9分流端端部固定连接有第四法兰903，抽采管12端部固定连接有第
五法兰1201，集流管道9、抽采管12通过第四法兰903、第五法兰1201固定连接，第四密封盖1401与第四法兰903之间设有第六密封圈1403，第四密封盖1401与钻孔入口端之间设有第五密封圈1402，第四密封盖1401内壁固定连接有泄漏检测传感器16。
52.通过旋紧第四密封盖1401，第四密封盖1401将第六密封圈1403压紧在第四法兰903上，同时将第五密封圈1402压紧在钻孔上实现密封功能。
53.进一步优化方案，第五密封结构18包括外密封圈1801和内密封圈1804，外密封圈1801、内密封圈1804之间穿设有锁紧圈1803，锁紧圈1803外侧螺纹连接有压紧圈1802，压紧圈1802外轮廓大于钻孔直径，锁紧圈1803远离集流管道9的一端固定连接有环形凸起1805，外密封圈1801外侧与钻孔相接触，内密封圈1804内侧与抽采管12内壁接触，抽采管12外侧壁固定连接有第六法兰1202，内密封圈1804顶部与第六法兰1202底面相接触。
54.通过将旋紧压紧圈1802，压紧圈1802与环形凸起1805之间间隙变小，此时环形凸起1805与压紧圈1802第六法兰1202共同配合将外密封圈1801、内密封圈1804压紧，并且外密封圈1801、内密封圈1804的内外侧壁间距增大，从而将抽采管12与钻孔之间的间隙填充严密，避免抽采管与钻孔之间出现瓦斯泄漏。
55.实施例二：
56.参照图7所示，本实施例的抽采装置与实施例一的区别仅在于，抽采管12外侧套接有封堵组件，封堵组件位于第五密封结构18下方，封堵组件包括固定连接在抽采管12外侧的气囊13，集流管道9的分流端侧壁内开设有第一通道904，抽采管12侧壁内开设有第二通道1203，第一通道904与第二通道1203连通，第一通道904远离第二通道1203的一端连通有连通管15，连通管15远离第一通道904的一端连通有泵体11，第二通道1203远离第一通道904的一端与气囊13连通。
57.泵体11与控制器电性连接，通过控制器控制泵体11运行，泵体11可以泵送浆液或空气，通过泵体11将浆液或空气泵入至气囊13，利用气囊13将抽采管12与钻孔之间的间隙进行封堵，通过设置封堵组件，在第五密封结构18和第三密封结构14没有完成安装时，实现快速封堵，避免了在初步安装设备时出现过多的瓦斯泄漏，同时抽采管12经过第五密封结构18和第三密封结构14以及封堵组件的多次密封后增强了抽采管12和钻孔之间的密封性。
58.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
59.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。