專利名稱：一種煤礦井下瓦斯氣體自動取樣裝置的制作方法
技術領域：
本實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取樣裝置，屬于自動控制的技術領域。
背景技術：
在煤礦的生產作業中，為有效進行生產操作、避免危險事故的發生，需要對有關參數進行測量，而瓦斯氣體濃度是必須檢測的重要參數之一，所以經常需要對井下瓦斯氣體進行取樣。現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，上下各有一個有機玻璃制成的封頭，玻璃管上可有刻度，單位為mm，上封頭有一個進排氣孔，下封頭有一個進出水管和一個放水閥。其采樣前先通過下封頭進水管使玻璃管內沖滿蒸餾水，排凈空氣，然后在井下先后打開進氣孔與放水閥，以在負壓作用下把井下氣體吸入管中，當吸入氣體超過所需值時關閉放水閥與進氣孔。在實驗室對氣體進行取樣時，先讀出水面的刻度值并記下，后通過進水管向管中沖蒸餾水以排出氣體并將排出氣體壓于實驗分析器皿中，當眼觀察水位上升到一定高度時關閉進出水管和排氣孔的閥門，而進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算得到。實驗結束后，旋開底部 的放水閥，將剩余的蒸餾水排掉。此裝置取樣時存在以下缺點:(I)不能實現取樣的自動控制與測量；(2)每次取樣都需要根據所需值算出高度差，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確性；(4)取樣時開關需要手動操作，易由于操作不及時而造成誤差(5)取樣時相關數據無法顯示。
發明內容本實用新型要解決的技術問題為針對上述背景技術中指出的缺陷，提供一種煤礦井下瓦斯氣體自動取樣裝置，瓦斯氣體取樣裝置由于采用了液位傳感器，MSP430F149單片機控制模塊等，使氣體取樣可以根據所需值簡單預設并精確采樣，且實驗人員無需進行計算與肉眼觀察，可以得到可靠的相關數據。本實用新型解決上述技術問題采用如下技術方案:一種煤礦井下瓦斯氣體自動取樣裝置，包括帶刻度的玻璃管、上封頭、下封頭、進排氣管、進排氣閥、進出水管、三通角閥，其中上封頭和下封頭分別設置在玻璃管的兩端；所述進排氣管一端貫穿上封頭伸入玻璃管內，另一端向玻璃管外延伸，并在該進排氣管的另一端上設有進排氣閥；所述進出水管一端貫穿下封頭伸入玻璃管內，另一端向玻璃管外延伸，并在該進出水管的另一端上設有三通角閥，其特征在于:還包括液位傳感器、信號調理電路、單片機控制模塊、輸入模塊，所述液位傳感器設置在下封頭上并與信號調理電路連接，所述信號調理電路、輸入模塊分別與單片機控制模塊相連接。作為本實用新型的一種優選技術方案:還包括兩個電磁閥，其中一個電磁閥設置在進排氣管上位于進排氣閥的上端處，另一個電磁閥設置在進出水管的末端處，所述兩個電磁閥分別與單片機模塊連接。作為本實用新型的一種優選技術方案:還包括一液晶顯示模塊，所述液晶顯示模塊與單片機控制模塊連接。作為本實用新型的一種優選技術方案:所述單片機控制模塊包括一個型號為MSP430F149的單片機。作為本實用新型的一種優選技術方案:所述液晶顯示模塊包括一個型號為IXD12864的液晶顯示器。本實用新型采取上述方案能產生如下有益效果:本實用新型克服了上述現用裝置存在的操作復雜、取樣值不準確、數據無法顯示的缺點。裝置井下采樣時仍使用原有方法，但在實驗室取樣時可實現自動控制，并可實現相關數據顯示。所述裝置可通過液位傳感器得到水面高度的精確值，則在取樣時可由水面高度的變化得到準確的氣體取樣值。而且可以通過輸入模塊如鍵盤，實現取樣值的預設，而單片機控制模塊可以根據預設值控制電磁閥的開與關以實現氣體的精確取樣。裝置的LCD顯示器可以實時顯示取樣時的當前玻璃管內氣體總量、預設取樣值、當前已取出的氣體量以及管內液位高度，如此可以時刻掌握管內氣體的動態變化，方便進行多次取樣以及數據分析。本實用新型瓦斯氣體取樣裝置由于采用了液位傳感器，MSP430F149單片機控制模塊等，使氣體取樣可以根據·所需值簡單預設并精確采樣，且實驗人員無需進行計算與肉眼觀察，可以得到可靠的相關數據，實現了氣體取樣的自動控制測量以及數據顯示，真正實現了裝置的方便、可靠、穩定等特點。
圖1為本實用新型的一種煤礦井下瓦斯氣體自動取樣裝置的結構圖。其中標號解釋:1-玻璃管，2-上封頭，3-下封頭，4-進排氣管，5-進排氣閥，6a, 6b-電磁閥，7-進出水管，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400 mm刻度，13-信號線，14-測量控制系統，15-拔插式接線器，16-電源。圖2為本實用新型的一種煤礦井下瓦斯氣體自動取樣裝置的模塊示意圖。圖3為本實用新型裝置的控制面板圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型設計了一種煤礦井下瓦斯氣體自動取樣裝置，包括帶刻度的玻璃管1、上封頭2、下封頭3、進排氣管4、進排氣閥5、進出水管7、三通角閥8，其中上封頭2和下封頭3分別設置在玻璃管I的兩端；所述進排氣管4 一端貫穿上封頭3伸入玻璃管I內，另一端向玻璃管I外延伸，并在該進排氣管4的另一端上設有進排氣閥5 ;所述進出水管7 —端貫穿下封頭3伸入玻璃管I內，另一端向玻璃管I外延伸，并在該進出水管7的另一端上設有三通角閥8，還包括液位傳感器9、信號調理電路、單片機控制模塊、輸入模塊，所述液位傳感器9設置在下封頭3上并與信號調理電路連接，所述信號調理電路、輸入模塊分別與單片機控制模塊相連接。另外，還包括兩個電磁閥，其中一個電磁閥6a設置在進排氣管4上位于進排氣閥5的上端處，另一個電磁閥6b設置在進出水管7的末端處，所述兩個電磁閥分別與單片機模塊連接；還包括一液晶顯示模塊，所述液晶顯示模塊與單片機控制模塊連接。本裝置的模塊如圖2所示，應用液位傳感器，可以通過液位傳感器得到水位的高度數據，并通過單片機自動控制與數據處理，實現了氣體的自動取樣，并實時顯示相關數據。其中，單片機控制模塊可以采用一種MSP430F149單片機的結構；液晶顯示模塊可以采用一種IXD12864液晶顯示器的結構。本裝置可以通過輸入模塊鍵入預設氣體值，通過鍵盤實現取樣值的預設，鍵入的控制面板如圖3所示。本實用新型的工作過程如下:1.井上玻璃管注水過程:( I)將進出水管與蒸餾水管相連接；(2)打開進排氣閥和三通角閥，蒸餾水壓入玻璃管內；(3)觀察進排氣管出水為止，表示管內充滿蒸餾水，停止注水，關閉進排氣閥和三角閥。2.井下瓦斯氣體取樣過程:將注滿水的取樣器帶入井下取樣工作點進行瓦斯氣體取樣:(I)分別將進出水三通角閥和進排氣閥打開；(2)玻璃管內的蒸餾水通過進出水管排出，由于玻璃管內的負壓作用，將取樣點處的含瓦斯空氣抽進玻璃管內；(3)觀察玻璃管內水位下降高度，當達到要求高度時(一般大于取樣氣體需求量)，先后關閉進出水三通角閥和進排氣閥。3.實驗室取樣氣體定量輸出過程:將充滿瓦斯空氣的取樣器帶入實驗室，定量輸出到氣體成分分析設備，以便確定瓦斯氣體的濃度:(I)分別將電磁閥進水口與蒸餾水管，進排氣管與氣體成分分析設備進氣管相連接;(2)將液位傳感器和電磁閥控制線分別通過插拔式接線器與測控系統相連接，接通測控系統電源，并開啟電源開關；根據需要選擇預輸出氣體次數以及每次輸出氣體的體積，然后，系統會根據設定次數輸出定量氣體至氣體成分分析設備，每次氣體輸出完畢后，系統自動報警提示工作人員，下一次啟動氣體定量輸出時，直接按啟動按鈕即可以輸出定量氣體。
權利要求1.一種煤礦井下瓦斯氣體自動取樣裝置，包括帶刻度的玻璃管(I)、上封頭(2)、下封頭(3)、進排氣管(4)、進排氣閥(5)、進出水管(7)、三通角閥(8)，其中上封頭(2)和下封頭(3)分別設置在玻璃管(I)的兩端；所述進排氣管(4) 一端貫穿上封頭(3)伸入玻璃管(I)內，另一端向玻璃管(I)外延伸，并在該進排氣管(4)的另一端上設有進排氣閥(5);所述進出水管(7) —端貫穿下封頭(3)伸入玻璃管(I)內，另一端向玻璃管(I)外延伸，并在該進出水管(7)的另一端上設有三通角閥(8)，其特征在于:還包括液位傳感器(9)、信號調理電路、單片機控制模塊、輸入模塊，所述液位傳感器(9)設置在下封頭(3)上并與信號調理電路連接，所述信號調理電路、輸入模塊分別與單片機控制模塊相連接。
2.根據權利要求1所述的一種煤礦井下瓦斯氣體自動取樣裝置，其特征在于:還包括兩個電磁閥，其中一個電磁閥(6a)設置在進排氣管(4)上位于進排氣閥(5)的上端處,另一個電磁閥(6b)設置在進出水管(7)的末端處，所述兩個電磁閥分別與單片機模塊連接。
3.根據權利要求1或2所述的一種煤礦井下瓦斯氣體自動取樣裝置，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控制模塊連接。
4.根據權利要求1所述的一種煤礦井下瓦斯氣體自動取樣裝置，其特征在于:所述單片機控制模塊包括一個型號為MSP430F149的單片機。
5.根據權利要求3所述的一種煤礦井下瓦斯氣體自動取樣裝置，其特征在于:所述液晶顯不模塊包括 一個型號為IXD12864的液晶顯不器。
專利摘要本實用新型涉及一種煤礦井下瓦斯氣體自動取樣裝置，包括帶刻度的玻璃管(1)、上封頭(2)、下封頭(3)、進排氣管(4)、進排氣閥(5)、電磁閥(6a，6b)、進出水管(7)、三通角閥(8)，其中上封頭(2)和下封頭(3)分別設置在玻璃管(1)的兩端；還包括液位傳感器(9)、信號調理電路、單片機控制模塊、輸入模塊，所述液位傳感器(9)設置在下封頭(3)上并與信號調理電路連接，所述信號調理電路、輸入模塊分別與單片機控制模塊相連接。本裝置可根據所需值簡單預設并精確采樣，且實驗人員無需進行計算與肉眼觀察，可得到可靠的相關數據，實現了氣體取樣的自動控制測量以及數據顯示，實現了裝置的方便、可靠、穩定等特點。
文檔編號G01N1/22GK203117009SQ20122072075
公開日2013年8月7日 申請日期2012年12月25日 優先權日2012年12月25日
發明者劉建成, 李 浩, 余本儒, 邱源, 李樂樂, 湯軻 申請人:南京信息工程大學