本發(fā)明所涉及一種可視化煤樣罐及其使用方法，可用在科研單位和院校，用以觀察罐體內(nèi)物體在一定壓力和溫度下的變化，特別是研究氣體的特性時，在高壓低溫條件下達(dá)到氣體的相態(tài)變化點時，可觀察氣體在一定溫度、一定壓力下由氣相向液相或者固相轉(zhuǎn)化的過程。

背景技術(shù)：
由煤層瓦斯引起的瓦斯突出和爆炸是危害煤礦安全的源頭之一，隨著開采深度的增加，瓦斯的賦存環(huán)境越來越復(fù)雜，研究瓦斯在煤體中各種賦存環(huán)境下的吸附特性及其水合物的生成特性，對解決煤礦安全生產(chǎn)的瓦斯難題和瓦斯的清潔高效利用有非常重要的意義。瓦斯氣體常壓下溫度降到-161.5℃以下就可以液化，如果增加壓力到4.59MPa，溫度降到-82.6℃，也可以液化，因此在對瓦斯氣體進(jìn)行高壓低溫的研究中，若壓力和溫度達(dá)到氣體的相變點，假如能直觀觀察到氣體由氣相變成液相或固相的動態(tài)過程，對我們掌握瓦斯氣體的相變溫度和壓力，以及相關(guān)的瓦斯吸附特性和瓦斯水合物的生成研究會有很大的幫助。在科研單位和院?，F(xiàn)階段均是采用傳統(tǒng)的完全封閉的罐體進(jìn)行樣品的特性研究，如公開號為CN203148927U、發(fā)明名稱為一種煤樣罐以及公開號為CN202710542U、發(fā)明名稱為煤樣罐的中國專利，只能通過壓力表或者壓力傳感器間接反應(yīng)罐內(nèi)壓力的變化，無法直觀觀測在高壓低溫下氣體在樣品中的相態(tài)變化過程。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有傳統(tǒng)的非可視化的煤樣罐的不足，在保證罐體耐高壓、耐低溫的前提下，在側(cè)面開孔增加一透明塑料圓柱，利用高清攝像頭觀察罐內(nèi)樣品的變化。雖然高清攝像頭只能觀察樣品表面氣體的變化情況，但因為樣品中氣體的變化情況是均相的，因此也代表了其整體的變化情況，很好的解決了這一難題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種用于高壓低溫環(huán)境下的可視化煤樣罐，其包括罐體和罐蓋，其特征在于，其中，罐體的內(nèi)部設(shè)置有煤樣罐腔體，罐體的一個側(cè)面上設(shè)置有形狀為中空的長方體，且所述長方體的中空部分為直徑逐次減小的圓孔，依次為一級圓孔直徑、二級圓孔直徑、三級圓孔直徑；所述中空部分內(nèi)部設(shè)置有透明圓柱體，且所述透明圓柱體的直徑小于所述二級圓孔直徑，使得兩者接觸緊密，所述透明圓柱體底部有一直徑小于所述三級圓孔直徑、厚度大于三級圓孔厚度的透明圓柱體突出部分，以使所述透明圓柱體與所述三級圓孔通過O型圈相接觸；所述透明圓柱體外側(cè)設(shè)置有圓柱固定體，所述圓柱固定體外直徑小于中空一級直徑，且周圍為螺紋，所述圓柱固定體的內(nèi)直徑與透明圓柱直徑相同，圓柱固定體底部通過O型圈與所述中空的長方體密封接觸；所述罐蓋內(nèi)部設(shè)置有環(huán)形槽，且所述環(huán)形槽的寬度與所述罐體厚度一致，且環(huán)形槽的兩側(cè)各設(shè)有螺紋，在所述罐蓋的環(huán)形槽內(nèi)部有兩個O型圈，以使所述罐蓋與所述罐體密封接觸，所述罐蓋中部開有測壓孔和測溫孔，且所述測壓孔和測溫孔的頂部均為錐形，所述測壓孔外部連接壓力傳感器，溫度傳感器直接通過中空特制絲堵密封固定在測溫孔內(nèi)測量罐內(nèi)溫度；所述透明圓柱體的外側(cè)設(shè)置有高清攝像頭。進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述圓柱固定體的兩邊各設(shè)有圓形卡槽，擰緊工具伸入所述圓形卡槽內(nèi)將圓柱固定體擰緊固定在所述中空的長方體上。進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述罐蓋的兩邊各設(shè)有圓形卡槽，擰緊工具伸入所述圓形卡槽內(nèi)將罐蓋擰緊固定在所述罐體上。進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述圓柱固定體的材質(zhì)與罐體、罐蓋材質(zhì)一樣，均為不銹鋼制作。進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述測壓孔是進(jìn)出氣孔，所述溫度傳感器直接通過中空特制絲堵密封固定在測溫孔內(nèi)測量罐體內(nèi)的溫度。進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述煤樣罐腔體的尺寸為高100mm，內(nèi)直徑為50mm。進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述高清攝像頭通過攝像頭支架固定設(shè)置，且所述攝像頭支架設(shè)置在所述固定圓柱體的內(nèi)部，可自由前后移動。進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述透明圓柱體為耐高壓、耐低溫透明圓柱體。此外，本發(fā)明還提供了一種用于高壓低溫環(huán)境下的可視化煤樣罐的使用方法，其特征在于，其包括以下步驟：(1)首先將O型圈和透明圓柱體按順序放入罐體的側(cè)面的中空的長方體內(nèi)，接著將圓柱固定體通過專用工具通過圓形卡槽擰入中空的長方體內(nèi)；(2)然后將所述罐蓋打開，將實驗所需煤樣裝入所述煤樣罐腔體內(nèi)，然后用專用工具通過圓形卡槽擰緊煤樣罐蓋，且保證罐蓋環(huán)形槽內(nèi)的O型圈使煤樣罐上部密封不漏氣；在測壓孔中插入中空的管路，且所述管路穿過中空的特制絲堵，使所述絲堵和所述測壓孔周圍為螺紋連接，以保證測壓孔不漏氣，在所述管路外部連接上壓力傳感器，通過所述壓力傳感器測量所述煤樣罐腔體內(nèi)的壓力，該管路亦是充氣和放氣管路；在所述測溫孔內(nèi)通過絲堵連接溫度傳感器，并將溫度傳感器和壓力傳感器通過數(shù)據(jù)線連接到計算機(jī)，通過計算機(jī)來顯示壓力和溫度的實時變化；(3)在安裝完成之后，在裝入煤樣且保證煤樣罐不漏氣的前提下，向煤樣罐內(nèi)充入實驗氣體至所需壓力，并將煤樣罐放在設(shè)定實驗溫度的恒溫箱中；(4)、打開高清攝像頭，利用攝像頭支架將其放在合適的位置，調(diào)節(jié)周圍補(bǔ)光燈的亮度使其成像清晰明亮，當(dāng)罐內(nèi)氣體發(fā)生相態(tài)變化時，高清攝像頭能夠?qū)⑾嚓P(guān)圖片及影像資料記錄在計算機(jī)內(nèi)。本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明解決了現(xiàn)有傳統(tǒng)的非可視化的煤樣罐的不足，在保證罐體耐高壓、低溫的前提下，在側(cè)面開孔增加一透明塑料圓柱，利用高清攝像頭觀察罐內(nèi)樣品的變化。雖然高清攝像頭只能觀察樣品表面氣體的變化情況，但因為樣品中氣體的變化情況是均相的，因此也代表了其整體的變化情況。附圖說明圖1是本發(fā)明的一種用于高壓低溫環(huán)境下的可視化煤樣罐的剖視圖；圖2是本發(fā)明的一種用于高壓低溫環(huán)境下的可視化煤樣罐的透明圓柱體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的一種用于高壓低溫環(huán)境下的可視化煤樣罐的中空的長方體和固定圓柱體安裝后的側(cè)視圖；圖4是本發(fā)明的一種用于高壓低溫環(huán)境下的可視化煤樣罐的中空的長方體和固定圓柱體安裝后的三維示意圖；其中，1-罐體、2-煤樣罐腔體、3-罐蓋、4-測壓孔、5-測溫孔、6，10-圓形卡槽、7-O型圈、8-中空的長方體、9-透明圓柱體、11-圓柱固定體、12-高清攝像頭、13-攝像頭支架、14-透明圓柱體突出部分、15-一級圓孔直徑、16-二級圓孔直徑、17-三級圓孔直徑。具體實施方式以下結(jié)合附圖來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描繪。然而應(yīng)當(dāng)理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發(fā)明，它們不應(yīng)該理解成對本發(fā)明的限制。如圖1-4所示，本發(fā)明提供了一種用于高壓低溫環(huán)境下的可視化煤樣罐，其包括罐體1和罐蓋3，其中，罐體1的內(nèi)部設(shè)置有煤樣罐腔體2，罐體1的一個側(cè)面上設(shè)置有形狀為中空的長方體8，且中空長方體8的中空部分為直徑逐次減小的圓孔，依次為一級圓孔直徑15、二級圓孔直徑16、三級圓孔直徑17；中空部分內(nèi)部設(shè)置有透明圓柱體9，且透明圓柱體9的直徑小于二級圓孔直徑16，使得兩者接觸緊密，透明圓柱體9底部有一直徑小于三級圓孔直徑17、厚度大于三級圓孔直徑17的厚度的透明圓柱體突出部分14，以使透明圓柱體9與三級圓孔直徑17通過O型圈相接觸；透明圓柱體9外側(cè)設(shè)置有圓柱固定體11，圓柱固定體11外直徑小于中空的長方體的一級直徑，且周圍為螺紋，圓柱固定體11的內(nèi)直徑與透明圓柱9直徑相同，圓柱固定體11底部通過O型圈與中空的長方體8密封接觸；罐蓋3內(nèi)部設(shè)置有環(huán)形槽，且環(huán)形槽的寬度與罐體1厚度一致，且環(huán)形槽的兩側(cè)各設(shè)有螺紋，在罐蓋3的環(huán)形槽內(nèi)部有兩個O型圈7，以使罐蓋3與罐體1密封接觸，罐蓋3中部開有測壓孔4和測溫孔5，且測壓孔4和測溫孔5的頂部均為錐形，測壓孔4外部連接壓力傳感器，溫度傳感器直接通過中空特制絲堵在測溫孔5內(nèi)測量罐體內(nèi)部的溫度；透明圓柱體9的外側(cè)設(shè)置有高清攝像頭12。在本實施例中，圓柱固定體11的兩邊各設(shè)有圓形卡槽10，擰緊工具伸入所述圓形卡槽10內(nèi)將圓柱固定體11擰緊固定在中空的長方體8上。罐蓋3的兩邊各設(shè)有圓形卡槽6，擰緊工具伸入圓形卡槽6內(nèi)將罐蓋3擰緊固定在罐體1上。圓柱固定體11的材質(zhì)與罐體1、罐蓋3材質(zhì)一樣，均為不銹鋼制作。測壓孔4是進(jìn)出氣孔，溫度傳感器直接通過中空特制絲堵密封固定在測溫孔5內(nèi)部測量罐體內(nèi)的溫度。煤樣罐腔體2的尺寸為高100mm，內(nèi)直徑為50mm。高清攝像頭12通過攝像頭支架13固定設(shè)置，且攝像頭支架13設(shè)置在圓柱固定體11的內(nèi)部。此外，本發(fā)明還提供了一種用于高壓低溫環(huán)境下的可視化煤樣罐的使用方法，其包括以下步驟：(1)首先將O型圈和透明圓柱體9按順序放入罐體1的側(cè)面的中空的長方體8內(nèi)，接著將圓柱固定體11通過專用工具通過圓形卡槽10擰入中空的長方體內(nèi)；(2)然后將罐蓋3打開，將實驗所需煤樣裝入煤樣罐腔體2內(nèi)，然后用專用工具通過圓形卡槽6擰緊煤樣罐蓋3，且保證罐蓋環(huán)形槽內(nèi)的O型圈7使煤樣罐上部密封不漏氣；在測壓孔4中插入中空的管路，且管路穿過中空的特制絲堵，使絲堵和測壓孔4周圍為螺紋連接，以保證測壓孔不漏氣，在管路外部連接上壓力傳感器，通過壓力傳感器測量煤樣罐腔體2內(nèi)的壓力，該管路亦是充氣和放氣管路；在測溫孔5內(nèi)通過絲堵連接溫度傳感器，并將溫度傳感器和壓力傳感器通過數(shù)據(jù)線連接到計算機(jī)，通過計算機(jī)來顯示壓力和溫度的實時變化；(3)在安裝完成之后，在裝入煤樣且保證煤樣罐不漏氣的前提下，向煤樣罐內(nèi)充入實驗氣體至所需壓力，并將煤樣罐放在設(shè)定實驗溫度的恒溫箱中；(4)打開高清攝像頭12，利用攝像頭支架13將其放在合適的位置，調(diào)節(jié)周圍補(bǔ)光燈的亮度使其成像清晰明亮，當(dāng)罐內(nèi)氣體發(fā)生相態(tài)變化時，高清攝像頭12能夠?qū)⑾嚓P(guān)圖片及影像資料記錄在計算機(jī)內(nèi)。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。