一种测量吸附状态下煤体坚固性系数的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种测量吸附状态下煤体坚固性系数的装置，包括：高压气瓶、减压阀、充气控制阀门、真空控制阀门、真空泵、真空计、高压导气管和吸附与锤击子系统。首先通过真空泵、真空计和真空控制阀门将吸附与锤击子系统抽真空至10Pa以下；其次通过高压气瓶、减压阀和充气控制阀门向吸附与锤击子系统充入预定压力的瓦斯气体；在吸附与锤击子系统中使待测煤试样达到吸附平衡后，完成测量煤体坚固性系数所需要的锤击破坏过程；最终收集煤样、筛分和测量体积，计算得到某一瓦斯压力下处于吸附平衡状态的煤体的坚固性系数。

A Device for Measuring Coal Solidity Coefficient under Adsorption State

【技术实现步骤摘要】
一种测量吸附状态下煤体坚固性系数的装置
本专利技术涉及一种测量吸附状态下的煤体坚固性系数的装置，适用于煤矿煤与瓦斯突出危险性预测中的煤体坚固性系数的测定。
技术介绍
煤体坚固性系数是煤矿煤与瓦斯突出危险性预测的重要指标，其反映了开采区域发生煤与瓦斯突出事故的可能性，准确地测量开采区域煤体的坚固性系数，对煤矿预测和防治煤与瓦斯突出具有重要意义。现有煤体坚固性系数测定装置不具有密封性能，仅能测量解吸瓦斯后的煤体的坚固性系数，不具备测量在原始煤层瓦斯压力下处于吸附平衡状态的煤体的坚固性系数的能力。有研究表明，瓦斯吸附作用对煤体的坚固性有较大影响，仅测量瓦斯解吸后的煤体的坚固性系数，不能反映其真实坚固程度，且将会引起煤与瓦斯突出危险性预测结果的较大误差。
技术实现思路
一、专利技术目的为了测量原始煤层瓦斯压力下处于吸附平衡状态的煤体的坚固性系数，避免因忽略瓦斯吸附作用对煤体坚固性的影响所造成的煤与瓦斯突出危险性预测结果的误差，专利技术该装置。二、技术方案(1)装置组成及连接方式该装置由高压气瓶、减压阀、充气控制阀门、真空控制阀门、真空泵、真空计、高压导气管和吸附与锤击子系统组成。所述吸附与锤击子系统由电源腔体、滑轮腔体、轨道腔体、底座腔体、重锤限位板、上升电源、下降电源、导线、上升磁开关、下降磁开关、控制磁铁、直流电机、电机限位板、传动杆、滑轮、尼龙绳、动力磁铁和重锤组成。所述重锤限位板由环形底板、柱形钢筒1、柱形钢筒2、圆台形钢筒和环形顶板组成。所述重锤为圆柱形铸铁，直径66mm、高度90mm、质量2.4kg。所述电源腔体为一端开口的腔体，在开口处焊接有法兰盘，法兰盘凸台端面加工有圆槽，圆槽直径与电机限位板外直径相同，圆槽厚度与电机限位板厚度相同；所述滑轮腔体为两端开口的腔体，两个开口的中轴线相互垂直，且两开口处均焊接有法兰盘，腔体边壁留有小型导气孔；所述轨道腔体为两端开口的腔体，两个开口的中轴线为同一条直线，两开口处分别焊接有法兰盘，且轨道腔体的内直径大于重锤直径；所述底座腔体为一端开口的腔体，开口处焊接有法兰盘，且底座腔体的内直径大于重锤直径；所述电机限位板为环形圆板，圆板内直径与直流电机直径相同。所述环形底板外直径与导轨腔体的开口法兰盘外直径相同，环形底板加工有螺栓孔，螺栓孔的位置、数量和尺寸与导轨腔体的开口法兰盘相同；所述柱形钢筒1外直径与环形底板内直径相同；所述圆台形钢筒的下底面内、外直径与柱形钢筒1底面内、外直径相同，圆台形钢筒的下底面内直径大于66mm，上底面内直径小于66mm大于动力磁铁直径；所述柱形钢筒2外直径与圆台形钢筒上底面外直径相同，内直径大于动力磁铁直径；所述环形顶板的外直径与柱形钢筒2内直径相同，环形顶板内直径小于动力磁铁的直径大于尼龙绳的直径。该装置的连接方式为：吸附与锤击子系统导气孔外接高压导气管，高压导气管通过三通分成两个支路，支路1通过三通继续分为两个支路，支路1-1连接真空计，支路1-2连接真空泵，在支路1未分支段安放真空控制阀门。支路2先后连接充气控制阀门、减压阀和高压气瓶。所述吸附与锤击子系统的连接方式为：电源腔体的开口法兰盘与滑轮腔体的开口1法兰盘对接，其中一个法兰盘加工有O形圈槽，在槽内安放O形圈，电机限位板置于电源腔体开口法兰盘凸台端面的圆槽内；滑轮腔体的开口2法兰盘与轨道腔体的开口1法兰盘对接，且两法兰盘之间夹有重锤限位板的环形底板，两个法兰盘加工有O形圈槽，在槽内安放O形圈，重锤限位板的除环形底板外的部分位于滑轮腔体内；轨道腔体的开口2法兰盘与底座腔体开口法兰盘对接，其中一个法兰盘加工有O形圈槽，在槽内安放O形圈；所有对接的法兰盘均采用螺栓与螺母紧固；底座腔体内底面距离重锤限位板圆台形钢筒内壁直径为66mm的截面的距离为690mm；上升电源、下降电源位于电源腔体内，上升磁开关与下降磁开关粘贴于电源腔体内壁，电源腔体外壁标记有上升磁开关与下降磁开关的粘贴位置；上升电源正极通过导线与上升磁开关相连，上升磁开关通过导线与直流电机正极相连，上升电源负极通过导线与直流电机负极相连；下降电源正极通过导线与下降磁开关相连，下降磁开关通过导线与直流电机负极相连，下降电源负极通过导线与直流电机正极相连；直流电机机身插入电机限位板内，机尾部分位于电源腔体内部，机头部分位于滑轮腔体内部；传动杆、滑轮位于滑轮腔体内部，传动杆一端与直流电机转轴相连，另一端与滑轮相连，滑轮中心位于轨道腔体的中轴线上；尼龙绳一端系于滑轮中部，另一端穿过重锤限位板的环形顶板，且在该端系有动力磁铁。重锤初始位置位于底座腔体底部。所述重锤限位板的连接方式为：在环形底板内圆边线焊接柱形钢筒，柱形钢筒1的端面1与环形底板的端面1重合，在柱形钢筒1的端面2焊接圆台形钢筒下底面，圆台形钢筒的下底面与柱形钢筒的端面2重合，圆台形钢筒上底面焊接柱形钢筒2的端面1，圆台形钢筒上底面与柱形钢筒2的端面1重合，柱形钢筒2的端面2焊接环形顶板，环形顶板上底面与柱形钢筒2的端面2重合。(2)装置各部分作用所述高压气瓶用于储存高压瓦斯气体；所述减压阀用于将气瓶中瓦斯气体的压力转化为供给煤样吸附的某一固定的压力；所述充气控制阀门用于在吸附与锤击子系统的抽真空阶段断开其与高压气瓶的导气管路，该阀门在抽真空阶段处于关闭状态，在充气吸附阶段处于打开状态；所述真空控制阀门用于在吸附与锤击子系统的充气吸附阶段断开其与真空泵及真空计的导气管路，该阀门在抽真空阶段处于打开状态，在充气阶段处于关闭状态；所述真空泵用于将吸附与锤击子系统内的空气抽出；所述真空计用于监测抽真空过程中吸附与锤击子系统的真空度，以便根据其示数判断真空泵的工作效果和工作时间。所述吸附与锤击子系统的作用是给测试煤样的吸附平衡过程提供密封腔体并使处于吸附平衡状态下的煤样完成坚固性系数测试所需的锤击破坏过程；高压导气管用于传导高压瓦斯气体。所述电源腔体的作用是保证吸附与锤击子系统密封性能的同时为上升电源、下降电源、导线、上升磁开关、下降磁开关以及直流电机提供安装空间；所述滑轮腔体的作用是保证吸附与锤击子系统密封性能的同时为传动杆、滑轮和直流电机提供安装空间；所述轨道腔体的作用是保证吸附与锤击子系统密封性能的同时约束重锤下落的轨迹；所述底座腔体的作用是保证吸附与锤击子系统密封性能的同时约束煤样的位置，防止煤样锤击破坏过程部分煤样飞溅丢失；所述重锤限位板的作用是保证重锤下落高度为600mm同时约束重锤下落时位于轨道腔体的中心线上；所述上升电源的作用是为直流电机提升重锤过程提供能量；所述下降电源的作用是为直流电机下降重锤的过程提供能量；所述上升磁开关的作用是控制上升电源与直流电机连接回路的通断；所述下降磁开关的作用是控制下降电源与直流电机连接回路的通断；所述控制磁铁的作用是控制上升磁开关与下降磁开关的开闭状态；所述直流电机的作用是为调整重锤位置提供动力来源；所述传动杆用于将直流电机的转动传递给滑轮；所述滑轮的作用是通过自身转动缠绕和松开尼龙绳实现动力磁铁的位置调整；所述动力磁铁的作用是吸引重锤实现重锤的位置调整；所述重锤的作用是为煤样破坏提供冲击动量。(3)操作流程该装置的操作流程分为如下步骤：步骤一：将待测煤样用小锤捣碎成块度为20～30mm的小块，用20～30mm的筛子筛选。称取筛取好本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量吸附状态下煤体坚固性系数的装置，其特征在于：包括高压气瓶、减压阀、充气控制阀门、真空控制阀门、真空泵、真空计、高压导气管和吸附与锤击子系统。吸附与锤击子系统包括电源腔体、滑轮腔体、轨道腔体、底座腔体、重锤限位板、上升电源、下降电源、导线、上升磁开关、下降磁开关、控制磁铁、直流电机、电机限位板、传动杆、滑轮、尼龙绳、动力磁铁和重锤。吸附与锤击子系统导气孔外接高压导气管，高压导气管通过三通分成两个支路，支路1通过三通继续分为两个支路，支路1‑1连接真空计，支路1‑2连接真空泵，在支路1未分支段安放真空控制阀门。支路2先后连接充气控制阀门、减压阀和高压气瓶。电源腔体、滑轮腔体、轨道腔体、底座腔体和重锤限位板的对接组成密封吸附装置。上升电源、下降电源、导线、上升磁开关、下降磁开关、控制磁铁、直流电机、电机限位板、传动杆、滑轮、尼龙绳、动力磁铁和重锤的配合组成锤击装置。密封吸附装置内部安装锤击装置组成吸附与锤击子系统。

【技术特征摘要】
1.一种测量吸附状态下煤体坚固性系数的装置，其特征在于：包括高压气瓶、减压阀、充气控制阀门、真空控制阀门、真空泵、真空计、高压导气管和吸附与锤击子系统。吸附与锤击子系统包括电源腔体、滑轮腔体、轨道腔体、底座腔体、重锤限位板、上升电源、下降电源、导线、上升磁开关、下降磁开关、控制磁铁、直流电机、电机限位板、传动杆、滑轮、尼龙绳、动力磁铁和重锤。吸附与锤击子系统导气孔外接高压导气管，高压导气管通过三通分成两个支路，支路1通过三通继续分为两个支路，支路1-1连接真空计，支路1-2连接真空泵，在支路1未分支段安放真空控制阀门。支路2先后连接充气控制阀门、减压阀和高压气瓶。电源腔体、滑轮腔体、轨道腔体、底座腔体和重锤限位板的对接组成密封吸附装置。上升电源、下降电源、导线、上升磁开关、下降磁开关、控制磁铁、直流电机、电机限位板、传动杆、滑轮、尼龙绳、动力磁铁和重锤的配合组成锤击装置。密封吸附装置内部安装锤击装置组成吸附与锤击子系统。2.根据权利要求1所述的一种测量吸附状态下煤体坚固性系数的装置，其特征在于，通过在密封腔体内部安装锤击装置的方式实现使待测煤样处于吸附平衡状态下完成测量坚固性系数所需的锤击破坏过程。3.根据权利要求1所述的一种测量吸附状态下煤体坚固性系数的装置，其特征在于，采用动力磁铁与重锤限位板的相互配合实现重锤固定高度下落和固定轨迹下落。4.根据权利要求1所述的一种测量吸附状态下煤体坚固性系数的装置，其特征在于，通过调整控制磁铁与上升磁开关、下降磁开关的距离实现在密封吸附装置外部调整重锤位置。5.根据权利要求1所述的一种测量吸附状态下煤体坚固性系数的装置，其特征在于，其实施方法包括以下步骤：步骤一：将待测煤样用小锤捣碎成块度为20～30mm的小块，用20～30mm的筛子筛选。称取筛取好的煤样50g为1份，每5份为一组，共称取3组...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成武，赵越超，耿振亚，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11