《正負壓聯合栓流定點取樣裝置》是中煤科工集團重慶研究院於2012年8月16日申請的專利，該專利的申請號為2012102918521，公布號為CN102798548A，授權公布日為2012年11月28日，發明人是胡千庭、文光才、隆清明、王藝樹、康建寧、劉勝、李秋林、吳教錕、呂貴春、馬代輝、張淑同、劉志偉、黃長國、李建功、張睿。
《正負壓聯合栓流定點取樣裝置》包括雙壁鑽桿、鑽頭、四通接頭、三通接頭、負壓產生器、氣固重力分離器和樣品收集罐，鑽頭內設定有環狀噴嘴噴射器；雙壁鑽桿的後端外套有雙通道龍頭，雙通道龍頭的第一通道與四通接頭的第一接口相連，雙通道龍頭的第二通道和三通接頭的第一接口連線；所述四通接頭的第二接口和三通接頭的第二接口連通；四通接頭的第三接口和負壓產生器的第一進氣口連線。在取樣過程中，雙壁鑽桿內壁內通道中形成一節樣品、一節壓縮空氣的料栓，料栓在雙壁鑽桿內壁內通道中的運動阻力較小，在負壓驅動下樣品移動速度較快，取樣工作效率高；取樣過程中不需封堵鑽孔，工藝簡單；可在任意鑽進點取樣，實現了定點取樣。
2016年12月7日，《正負壓聯合栓流定點取樣裝置》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《正負壓聯合栓流定點取樣裝置》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：正負壓聯合栓流定點取樣裝置
- 公布號：CN102798548A
- 授權日：2012年11月28日
- 申請號：2012102918521
- 申請日：2012年8月16日
- 申請人：中煤科工集團重慶研究院
- 地址：重慶市九龍坡區二郎科城路6號
- 發明人：胡千庭、文光才、隆清明、王藝樹、康建寧、劉勝、李秋林、吳教錕、呂貴春、馬代輝、張淑同、劉志偉、黃長國、李建功、張睿
- Int.Cl.：G01N1/08(2006.01)I；G01N1/34(2006.01)I
- 代理機構：北京同恆源智慧財產權代理有限公司
- 代理人：趙榮之
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2012年8月，煤礦瓦斯災害治理以區域防治為主、局部措施為補充，區域瓦斯參數的快速測定技術成為急需解決的問題，因而深孔取樣是需要解決的首要問題。深層瓦斯的取樣方式主要有：岩心管取樣、螺旋鑽進孔口接煤粉、壓風引射取樣等，這些取樣方法都存在工藝複雜、取樣時間長和不能定點取樣的問題，嚴重阻礙了煤層開採的生產效力，制約著生產力的發展。
發明內容
專利目的
《正負壓聯合栓流定點取樣裝置》的目的是提供一種正負壓聯合栓流定點取樣裝置，使其能夠快速、準確的進行取樣，同時簡化工藝，操作簡單。
技術方案
《正負壓聯合栓流定點取樣裝置》包括雙壁鑽桿、設定在雙壁鑽桿前端的鑽頭、四通接頭、三通接頭、負壓產生器、氣固重力分離器和樣品收集罐，鑽頭和雙壁鑽桿的外壁固定連線，所述鑽頭內設定有與雙壁鑽桿內壁固定連線的環狀噴嘴噴射器，所述環狀噴嘴噴射器的噴出端設定有將環狀噴嘴噴射器外側氣流引入環狀噴嘴噴射器內通道、並使氣流從環狀噴嘴噴射器內通道出口側噴出的氣道；
所述雙壁鑽桿的後端外套有與其單自由度轉動配合的雙通道龍頭，所述雙通道龍頭的第一通道與雙壁鑽桿內壁和外壁之間的通道連通，且雙通道龍頭的第一通道通過第一壓縮空氣切換閥與四通接頭的第一接口相連，所述雙通道龍頭的第二通道與雙壁鑽桿內壁內管道連通，且所述雙通道龍頭的第二通道和三通接頭的第一接口連線；
所述四通接頭的第二接口通過第二壓縮空氣切換閥和三通接頭的第二接口連通；
所述四通接頭的第三接口通過第三壓縮空氣切換閥和負壓產生器的第一進氣口連線；
所述三通接頭的第三接口通過第四壓縮空氣切換閥和輸樣管連線，所述輸樣管和氣固重力分離器的進料口連線，氣固重力分離器的固體料出口同樣品收集罐連線，氣固重力分離器的氣體出口同負壓產生器的第二進氣口連線。
進一步，所述負壓產生器為多級多噴嘴噴射器或真空泵；
進一步，所述環狀噴嘴噴射器的進口端設定有雙層防堵吸料裝置，所述雙層防堵吸料裝置的進料口為斜切口。
有益效果
《正負壓聯合栓流定點取樣裝置》在鑽頭鑽進過程中，通過控制壓縮空氣切換閥向雙壁鑽桿的兩個通道中同時通入壓縮空氣，可將粉塵從鑽桿外側間隙排除，保證順利鑽進；在取樣過程中，再通過控制壓縮空氣切換閥，使雙壁鑽桿的內壁內管道處於負壓狀態，並使壓縮空氣間斷性的進入雙壁鑽桿內壁和外壁之間的管道，在環狀噴嘴噴射器作用下，雙壁鑽桿內壁內通道中形成一節樣品、一節壓縮空氣的料栓，料栓在雙壁鑽桿內壁內通道中的運動阻力較小，在負壓驅動下樣品移動速度較快，在氣固重力分離器的作用下樣品被分離到樣品收集罐中，取樣工作效率高；取樣過程中不需封堵鑽孔，工藝簡單；可在任意鑽進點取樣，實現了定點取樣。
附圖說明
圖1為《正負壓聯合栓流定點取樣裝置》正負壓聯合栓流定點取樣裝置的結構示意圖；
圖1
圖2為圖1中P部的放大視圖。
圖2
技術領域
《正負壓聯合栓流定點取樣裝置》涉及一種煤層取樣裝置，特別涉及一種深孔煤樣的快速取樣裝置。
權利要求
1.一種正負壓聯合栓流定點取樣裝置，其特徵在於：包括雙壁鑽桿、設定在雙壁鑽桿前端的鑽頭、四通接頭、三通接頭、負壓產生器、氣固重力分離器和樣品收集罐，鑽頭和雙壁鑽桿的外壁固定連線，所述鑽頭內設定有與雙壁鑽桿內壁固定連線的環狀噴嘴噴射器，所述環狀噴嘴噴射器的噴出端設定有將環狀噴嘴噴射器外側氣流引入環狀噴嘴噴射器內通道、並使氣流從環狀噴嘴噴射器內通道出口側噴出的氣道；
所述雙壁鑽桿的後端外套有與其單自由度轉動配合的雙通道龍頭，所述雙通道龍頭的第一通道與雙壁鑽桿內壁和外壁之間的通道連通，且雙通道龍頭的第一通道通過第一壓縮空氣切換閥與四通接頭的第一接口相連，所述雙通道龍頭的第二通道與雙壁鑽桿內壁內管道連通，且所述雙通道龍頭的第二通道和三通接頭的第一接口連線；
所述四通接頭的第二接口通過第二壓縮空氣切換閥和三通接頭的第二接口連通；
所述四通接頭的第三接口通過第三壓縮空氣切換閥和負壓產生器的第一進氣口連線；
所述三通接頭的第三接口通過第四壓縮空氣切換閥和輸樣管連線，所述輸樣管和氣固重力分離器的進料口連線，氣固重力分離器的固體料出口同樣品收集罐連線，氣固重力分離器的氣體出口同負壓產生器的第二進氣口連線。
2.根據權利要求1所述的正負壓聯合栓流定點取樣裝置，其特徵在於：所述負壓產生器為多級多噴嘴噴射器或真空泵。
3.根據權利要求1或2所述的正負壓聯合栓流定點取樣裝置，其特徵在於：所述環狀噴嘴噴射器的進口端設定有雙層防堵吸料裝置，所述雙層防堵吸料裝置的進料口為斜切口。
實施方式
如圖所示，該實施例正負壓聯合栓流定點取樣裝置，包括雙壁鑽桿1、設定在雙壁鑽桿1前端的鑽頭2、四通接頭3、三通接頭4、負壓產生器5、氣固重力分離器6和樣品收集罐7，鑽頭2和雙壁鑽桿的外壁固定連線，所述鑽頭2內設定有與雙壁鑽桿內壁固定連線的環狀噴嘴噴射器8，所述環狀噴嘴噴射器8的噴出端設定有將環狀噴嘴噴射器外側氣流引入環狀噴嘴噴射器內通道、並使氣流從環狀噴嘴噴射器內通道出口側噴出的氣道8a；
所述雙壁鑽桿1的後端外套有與其單自由度轉動配合的雙通道龍頭9，所述雙通道龍頭9的第一通道與雙壁鑽桿內壁和外壁之間的通道1a連通，且雙通道龍頭9的第一通道通過第一壓縮空氣切換閥10與四通接頭3的第一接口相連，所述雙通道龍頭9的第二通道與雙壁鑽桿內壁內管道1b連通，且所述雙通道龍頭9的第二通道和三通接頭4的第一接口連線；
所述四通接頭3的第二接口通過第二壓縮空氣切換閥11和三通接頭4的第二接口連通；
所述四通接頭3的第三接口通過第三壓縮空氣切換閥12和負壓產生器5的第一進氣口連線；
所述三通接頭4的第三接口通過第四壓縮空氣切換閥13和輸樣管14連線，所述輸樣管14和氣固重力分離器6的進料口連線，氣固重力分離器6的固體料出口同樣品收集罐7連線，氣固重力分離器6的氣體出口同負壓產生器5的第二進氣口連線。
該正負壓聯合栓流定點取樣裝置的工作原理為：
在鑽進過程中，將第一壓縮空氣切換閥10和第二壓縮空氣切換閥11打開，並將第三壓縮空氣切換閥12和第四壓縮空氣切換閥13關閉，壓縮空氣同時進入雙壁鑽桿的兩個通道，將鑽頭鑽進產生的粉末從鑽桿和煤層間的間隙排出，可保證鑽桿順利鑽進，且粉塵不會進入雙壁鑽桿內壁內通道中，可保證取樣的純淨度。
當鑽頭2鑽進到取樣位置時，將第一壓縮空氣切換閥10、第三壓縮空氣切換閥12和第四壓縮空氣切換閥13開啟，並將第二壓縮空氣切換閥11關閉，壓縮空氣分別進入雙壁鑽桿1內壁和外壁之間的通道1a、以及負壓產生器5，在負壓產生器5的作用下，雙壁鑽桿1內壁內通道1b處於負壓狀態；取樣時通過間斷性的關開第一壓縮空氣切換閥10，使壓縮空氣間斷性的進入鑽頭2，在負壓驅動下樣品進入環狀噴嘴噴射器8，間斷性的壓縮空氣通過氣道8a進入環狀噴嘴噴射器8中將物料分隔成一節樣品、一節壓縮空氣的料栓狀態，由於壓縮空氣流是下從環狀噴嘴噴射器8內通道出口側噴出，因此樣品不會被壓縮空氣從鑽頭方向吹出；由於料栓在雙壁鑽桿1內壁內通道中的運動阻力較小，在負壓驅動下樣品移動速度較快，樣品可快速進入氣固重力分離器6、並被分離進入樣品收集罐7，取樣工作效率高。並且在取樣過程中樣品不會被壓縮空氣從鑽桿和煤層間間隙吹出，因此取樣過程不需封堵鑽孔，工藝簡單；該取樣裝置可在任意鑽進點取樣，實現了定點取樣。
該實施例中，所述負壓產生器5為多級多噴嘴噴射器，可使壓縮空氣高速噴出，從而在雙壁鑽桿內壁內通道1b中形成高負壓，保證料栓快速移動。當然在不同實施方式中，所述負壓產生器5還可為真空泵等其它裝置。
作為對該實施例的改進，所述環狀噴嘴噴射器8的進口端設定有雙層防堵吸料裝置15，所述雙層防堵吸料裝置15的進料口為斜切口，在壓縮空氣流的作用下，物料不會在斜切口出發生堵塞，保證取樣裝置穩定個工作。
榮譽表彰
2016年12月7日，《正負壓聯合栓流定點取樣裝置》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
