專(zhuān)利名稱(chēng)：一種煤礦井下瓦斯氣體自動(dòng)取樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣體處理裝置，尤其是涉及一種煤礦井下瓦斯氣體的自動(dòng)取樣裝置，屬于自動(dòng)控制的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在煤礦的生產(chǎn)作業(yè)中，為有效進(jìn)行生產(chǎn)操作、避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生，需要對(duì)有關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，而瓦斯氣體濃度是必須檢測(cè)的重要參數(shù)之一，所以經(jīng)常需要對(duì)井下瓦斯氣體進(jìn)行取樣?，F(xiàn)有井下瓦斯氣體取樣裝置的主體為含有一定截面積的玻璃管，上下各有一個(gè)有機(jī)玻璃制成的封頭，玻璃管上可有刻度，單位為mm，上封頭有一個(gè)進(jìn)排氣孔，下封頭有一個(gè)進(jìn)出水管和一個(gè)放水閥。其采樣前先通過(guò)下封頭進(jìn)水管使玻璃管內(nèi)沖滿蒸餾水，排凈空氣，然后在井下先后打開(kāi)進(jìn)氣孔與放水閥，以在負(fù)壓作用下把井下氣體吸入管中，當(dāng)吸入氣體超過(guò)所需值時(shí)關(guān)閉放水閥與進(jìn)氣孔。在實(shí)驗(yàn)室對(duì)氣體進(jìn)行取樣時(shí)，先讀出水面的刻度值并記下，后通過(guò)進(jìn)水管向管中沖蒸餾水以排出氣體并將排出氣體壓于實(shí)驗(yàn)分析器皿中，當(dāng)眼觀察水位上升到一定高度時(shí)關(guān)閉進(jìn)出水管和排氣孔的閥門(mén)，而進(jìn)水前后的高度差可由需要的氣體容量與玻璃管的截面積計(jì)算得到。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，旋開(kāi)底部 的放水閥，將剩余的蒸餾水排掉。此裝置取樣時(shí)存在以下缺點(diǎn):(I)不能實(shí)現(xiàn)取樣的自動(dòng)控制與測(cè)量；(2)每次取樣都需要根據(jù)所需值算出高度差，使用不方便；(3)水面刻度值需要肉眼去讀，大大降低了取樣值的準(zhǔn)確性；(4)取樣時(shí)開(kāi)關(guān)需要手動(dòng)操作，易由于操作不及時(shí)而造成誤差(5)取樣時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)無(wú)法顯示。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題為針對(duì)上述背景技術(shù)中指出的缺陷，提供一種煤礦井下瓦斯氣體自動(dòng)取樣裝置，瓦斯氣體取樣裝置由于采用了液位傳感器，MSP430F149單片機(jī)控制模塊等，使氣體取樣可以根據(jù)所需值簡(jiǎn)單預(yù)設(shè)并精確采樣，且實(shí)驗(yàn)人員無(wú)需進(jìn)行計(jì)算與肉眼觀察，可以得到可靠的相關(guān)數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案:一種煤礦井下瓦斯氣體自動(dòng)取樣裝置，包括帶刻度的玻璃管、上封頭、下封頭、進(jìn)排氣管、進(jìn)排氣閥、進(jìn)出水管、三通角閥，其中上封頭和下封頭分別設(shè)置在玻璃管的兩端；所述進(jìn)排氣管一端貫穿上封頭伸入玻璃管內(nèi)，另一端向玻璃管外延伸，并在該進(jìn)排氣管的另一端上設(shè)有進(jìn)排氣閥；所述進(jìn)出水管一端貫穿下封頭伸入玻璃管內(nèi)，另一端向玻璃管外延伸，并在該進(jìn)出水管的另一端上設(shè)有三通角閥，其特征在于:還包括液位傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、單片機(jī)控制模塊、輸入模塊，所述液位傳感器設(shè)置在下封頭上并與信號(hào)調(diào)理電路連接，所述信號(hào)調(diào)理電路、輸入模塊分別與單片機(jī)控制模塊相連接。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:還包括兩個(gè)電磁閥，其中一個(gè)電磁閥設(shè)置在進(jìn)排氣管上位于進(jìn)排氣閥的上端處，另一個(gè)電磁閥設(shè)置在進(jìn)出水管的末端處，所述兩個(gè)電磁閥分別與單片機(jī)模塊連接。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:還包括一液晶顯示模塊，所述液晶顯示模塊與單片機(jī)控制模塊連接。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述單片機(jī)控制模塊包括一個(gè)型號(hào)為MSP430F149的單片機(jī)。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述液晶顯示模塊包括一個(gè)型號(hào)為IXD12864的液晶顯示器。本實(shí)用新型采取上述方案能產(chǎn)生如下有益效果:本實(shí)用新型克服了上述現(xiàn)用裝置存在的操作復(fù)雜、取樣值不準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)無(wú)法顯示的缺點(diǎn)。裝置井下采樣時(shí)仍使用原有方法，但在實(shí)驗(yàn)室取樣時(shí)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，并可實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示。所述裝置可通過(guò)液位傳感器得到水面高度的精確值，則在取樣時(shí)可由水面高度的變化得到準(zhǔn)確的氣體取樣值。而且可以通過(guò)輸入模塊如鍵盤(pán)，實(shí)現(xiàn)取樣值的預(yù)設(shè)，而單片機(jī)控制模塊可以根據(jù)預(yù)設(shè)值控制電磁閥的開(kāi)與關(guān)以實(shí)現(xiàn)氣體的精確取樣。裝置的LCD顯示器可以實(shí)時(shí)顯示取樣時(shí)的當(dāng)前玻璃管內(nèi)氣體總量、預(yù)設(shè)取樣值、當(dāng)前已取出的氣體量以及管內(nèi)液位高度，如此可以時(shí)刻掌握管內(nèi)氣體的動(dòng)態(tài)變化，方便進(jìn)行多次取樣以及數(shù)據(jù)分析。本實(shí)用新型瓦斯氣體取樣裝置由于采用了液位傳感器，MSP430F149單片機(jī)控制模塊等，使氣體取樣可以根據(jù)·所需值簡(jiǎn)單預(yù)設(shè)并精確采樣，且實(shí)驗(yàn)人員無(wú)需進(jìn)行計(jì)算與肉眼觀察，可以得到可靠的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了氣體取樣的自動(dòng)控制測(cè)量以及數(shù)據(jù)顯示，真正實(shí)現(xiàn)了裝置的方便、可靠、穩(wěn)定等特點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的一種煤礦井下瓦斯氣體自動(dòng)取樣裝置的結(jié)構(gòu)圖。其中標(biāo)號(hào)解釋:1-玻璃管，2-上封頭，3-下封頭，4-進(jìn)排氣管，5-進(jìn)排氣閥，6a, 6b-電磁閥，7-進(jìn)出水管，8-三通角閥，9-液位傳感器，10-頂部Omm刻度，11-底部500mm刻度，12-零點(diǎn)400 mm刻度，13-信號(hào)線，14-測(cè)量控制系統(tǒng)，15-拔插式接線器，16-電源。圖2為本實(shí)用新型的一種煤礦井下瓦斯氣體自動(dòng)取樣裝置的模塊示意圖。圖3為本實(shí)用新型裝置的控制面板圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種煤礦井下瓦斯氣體自動(dòng)取樣裝置，包括帶刻度的玻璃管1、上封頭2、下封頭3、進(jìn)排氣管4、進(jìn)排氣閥5、進(jìn)出水管7、三通角閥8，其中上封頭2和下封頭3分別設(shè)置在玻璃管I的兩端；所述進(jìn)排氣管4 一端貫穿上封頭3伸入玻璃管I內(nèi)，另一端向玻璃管I外延伸，并在該進(jìn)排氣管4的另一端上設(shè)有進(jìn)排氣閥5 ;所述進(jìn)出水管7 —端貫穿下封頭3伸入玻璃管I內(nèi)，另一端向玻璃管I外延伸，并在該進(jìn)出水管7的另一端上設(shè)有三通角閥8，還包括液位傳感器9、信號(hào)調(diào)理電路、單片機(jī)控制模塊、輸入模塊，所述液位傳感器9設(shè)置在下封頭3上并與信號(hào)調(diào)理電路連接，所述信號(hào)調(diào)理電路、輸入模塊分別與單片機(jī)控制模塊相連接。另外，還包括兩個(gè)電磁閥，其中一個(gè)電磁閥6a設(shè)置在進(jìn)排氣管4上位于進(jìn)排氣閥5的上端處，另一個(gè)電磁閥6b設(shè)置在進(jìn)出水管7的末端處，所述兩個(gè)電磁閥分別與單片機(jī)模塊連接；還包括一液晶顯示模塊，所述液晶顯示模塊與單片機(jī)控制模塊連接。本裝置的模塊如圖2所示，應(yīng)用液位傳感器，可以通過(guò)液位傳感器得到水位的高度數(shù)據(jù)，并通過(guò)單片機(jī)自動(dòng)控制與數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)了氣體的自動(dòng)取樣，并實(shí)時(shí)顯示相關(guān)數(shù)據(jù)。其中，單片機(jī)控制模塊可以采用一種MSP430F149單片機(jī)的結(jié)構(gòu)；液晶顯示模塊可以采用一種IXD12864液晶顯示器的結(jié)構(gòu)。本裝置可以通過(guò)輸入模塊鍵入預(yù)設(shè)氣體值，通過(guò)鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)取樣值的預(yù)設(shè)，鍵入的控制面板如圖3所示。本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下:1.井上玻璃管注水過(guò)程:( I)將進(jìn)出水管與蒸餾水管相連接；(2)打開(kāi)進(jìn)排氣閥和三通角閥，蒸餾水壓入玻璃管內(nèi)；(3)觀察進(jìn)排氣管出水為止，表示管內(nèi)充滿蒸餾水，停止注水，關(guān)閉進(jìn)排氣閥和三角閥。2.井下瓦斯氣體取樣過(guò)程:將注滿水的取樣器帶入井下取樣工作點(diǎn)進(jìn)行瓦斯氣體取樣:(I)分別將進(jìn)出水三通角閥和進(jìn)排氣閥打開(kāi)；(2)玻璃管內(nèi)的蒸餾水通過(guò)進(jìn)出水管排出，由于玻璃管內(nèi)的負(fù)壓作用，將取樣點(diǎn)處的含瓦斯空氣抽進(jìn)玻璃管內(nèi)；(3)觀察玻璃管內(nèi)水位下降高度，當(dāng)達(dá)到要求高度時(shí)(一般大于取樣氣體需求量)，先后關(guān)閉進(jìn)出水三通角閥和進(jìn)排氣閥。3.實(shí)驗(yàn)室取樣氣體定量輸出過(guò)程:將充滿瓦斯空氣的取樣器帶入實(shí)驗(yàn)室，定量輸出到氣體成分分析設(shè)備，以便確定瓦斯氣體的濃度:(I)分別將電磁閥進(jìn)水口與蒸餾水管，進(jìn)排氣管與氣體成分分析設(shè)備進(jìn)氣管相連接;(2)將液位傳感器和電磁閥控制線分別通過(guò)插拔式接線器與測(cè)控系統(tǒng)相連接，接通測(cè)控系統(tǒng)電源，并開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)；根據(jù)需要選擇預(yù)輸出氣體次數(shù)以及每次輸出氣體的體積，然后，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定次數(shù)輸出定量氣體至氣體成分分析設(shè)備，每次氣體輸出完畢后，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警提示工作人員，下一次啟動(dòng)氣體定量輸出時(shí)，直接按啟動(dòng)按鈕即可以輸出定量氣體。
權(quán)利要求1.一種煤礦井下瓦斯氣體自動(dòng)取樣裝置，包括帶刻度的玻璃管(I)、上封頭(2)、下封頭(3)、進(jìn)排氣管(4)、進(jìn)排氣閥(5)、進(jìn)出水管(7)、三通角閥(8)，其中上封頭(2)和下封頭(3)分別設(shè)置在玻璃管(I)的兩端；所述進(jìn)排氣管(4) 一端貫穿上封頭(3)伸入玻璃管(I)內(nèi)，另一端向玻璃管(I)外延伸，并在該進(jìn)排氣管(4)的另一端上設(shè)有進(jìn)排氣閥(5);所述進(jìn)出水管(7) —端貫穿下封頭(3)伸入玻璃管(I)內(nèi)，另一端向玻璃管(I)外延伸，并在該進(jìn)出水管(7)的另一端上設(shè)有三通角閥(8)，其特征在于:還包括液位傳感器(9)、信號(hào)調(diào)理電路、單片機(jī)控制模塊、輸入模塊，所述液位傳感器(9)設(shè)置在下封頭(3)上并與信號(hào)調(diào)理電路連接，所述信號(hào)調(diào)理電路、輸入模塊分別與單片機(jī)控制模塊相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下瓦斯氣體自動(dòng)取樣裝置，其特征在于:還包括兩個(gè)電磁閥，其中一個(gè)電磁閥(6a)設(shè)置在進(jìn)排氣管(4)上位于進(jìn)排氣閥(5)的上端處,另一個(gè)電磁閥(6b)設(shè)置在進(jìn)出水管(7)的末端處，所述兩個(gè)電磁閥分別與單片機(jī)模塊連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種煤礦井下瓦斯氣體自動(dòng)取樣裝置，其特征在于:還包括一液晶顯示模塊，所述液晶顯示模塊與單片機(jī)控制模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦井下瓦斯氣體自動(dòng)取樣裝置，其特征在于:所述單片機(jī)控制模塊包括一個(gè)型號(hào)為MSP430F149的單片機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種煤礦井下瓦斯氣體自動(dòng)取樣裝置，其特征在于:所述液晶顯不模塊包括 一個(gè)型號(hào)為IXD12864的液晶顯不器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種煤礦井下瓦斯氣體自動(dòng)取樣裝置，包括帶刻度的玻璃管(1)、上封頭(2)、下封頭(3)、進(jìn)排氣管(4)、進(jìn)排氣閥(5)、電磁閥(6a，6b)、進(jìn)出水管(7)、三通角閥(8)，其中上封頭(2)和下封頭(3)分別設(shè)置在玻璃管(1)的兩端；還包括液位傳感器(9)、信號(hào)調(diào)理電路、單片機(jī)控制模塊、輸入模塊，所述液位傳感器(9)設(shè)置在下封頭(3)上并與信號(hào)調(diào)理電路連接，所述信號(hào)調(diào)理電路、輸入模塊分別與單片機(jī)控制模塊相連接。本裝置可根據(jù)所需值簡(jiǎn)單預(yù)設(shè)并精確采樣，且實(shí)驗(yàn)人員無(wú)需進(jìn)行計(jì)算與肉眼觀察，可得到可靠的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了氣體取樣的自動(dòng)控制測(cè)量以及數(shù)據(jù)顯示，實(shí)現(xiàn)了裝置的方便、可靠、穩(wěn)定等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N1/22GK203117009SQ20122072075
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者劉建成, 李 浩, 余本儒, 邱源, 李樂(lè)樂(lè), 湯軻 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)