一种含水状态对煤体瓦斯渗流特性影响的物理试验装置

技术领域

本发明涉及煤体瓦斯渗流特性试验技术领域，具体为一种含水状态对煤体瓦斯渗流特性影响的物理试验装置。

背景技术

我国煤矿灾害中瓦斯事故一直居高不下，对本煤层瓦斯灾害的控制都可以归咎与瓦斯在煤层中的流动，即瓦斯在煤层中的渗流，因此煤层瓦斯渗流特性已经成为瓦斯灾害防治领域的重要研究方向，通常需要使用物理试验装置来对含水状态下煤体瓦斯的渗流特性影响，例如公开号为CN201610412555.6的一种测试瓦斯煤体等压渗吸效应的实验方法与装置，煤样吸附平衡后，需要水分进入含瓦斯煤时，打破玻璃瓶，从而实现了含瓦斯煤等压加水；通过等压渗吸装置实现了含瓦斯煤的等压渗吸并通过瓦斯解吸仪定量收集置换出的瓦斯；本发明简单易行，原理可靠可以实现不同吸附平衡和不同含水率条件下的等压渗吸实验解决目前无法定量，准确的研究煤层注水后水分对瓦斯渗吸置换作用的问题，但该测试瓦斯煤体等压渗吸效应的实验方法与装置在实际使用过程中依旧存在以下缺点：

上述机构在使用时，缺少对煤体瓦斯进行过滤的结构，使得煤体瓦斯中掺杂灰尘或杂质，并与水吸收，继而影响试验结果，同时仅是将煤体瓦斯和水放进吸附罐内，而没有对煤体瓦斯和水进行搅拌混合的结构，导致煤体瓦斯无法充分吸收水，且只是在煤体瓦斯吸收固定量的水下渗流特性的试验数据，而没有与不同量的水下吸收后渗流特性的试验数据，导致试验的不够准确。

所以我们提出了一种含水状态对煤体瓦斯渗流特性影响的物理试验装置，以便于解决上述中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含水状态对煤体瓦斯渗流特性影响的物理试验装置，以解决上述背景技术提出的目前市场上现有的含水状态对煤体瓦斯渗流特性影响的物理试验装置在使用时，缺少对煤体瓦斯进行过滤的结构，导致煤体瓦斯中的灰尘和杂质容易影响试验结果，同时没有对煤体瓦斯和水进行搅拌混合的结构，导致煤体瓦斯无法充分吸收水，且只是在煤体瓦斯吸收固定量的水下渗流特性的试验数据，而没有与不同量的水下吸收后渗流特性的试验数据，导致试验的不够准确的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种含水状态对煤体瓦斯渗流特性影响的物理试验装置，包括工作台，所述工作台上表面的左侧固定有混合罐，且管道上表面的右侧固定连接有储存罐，而且工作台上表面位于混合罐和储存罐之间通过螺栓安装有抽气泵；

还包括：所述工作台上表面位于混合罐的左侧通过螺栓安装有增压泵，且增压泵通过输气管与混合罐相连通，所述工作台下表面的左侧固定有电机；

所述混合罐的顶部开设固定有储水筒，且混合罐的底部开设固定有排水管，并且排水管的内部安装有电磁阀；

所述混合罐的内部设置有搅流构件，利用啮合传动实现第二搅拌杆的自转，能够提高搅拌效果；

所述储水筒的内部设置有定量加水结构，利用啮合传动实现挡板的打开与关闭并进行定量加水作业。

优选的，所述搅流构件包括转动连接在混合罐内部的第一搅拌杆，且第一搅拌杆的底部贯穿混合罐和工作台的内部，并且第一搅拌杆的底端与电机的输出端固定连接，而且第一搅拌杆的外侧等间距套设安装有套块，所述套块的两侧均轴承连接有第二搅拌杆，且第二搅拌杆一端的外侧套设安装有从动齿轮，所述第一搅拌杆上下两端的侧面均等间距开设有滑槽，且滑槽的内壁滑动连接有滑块，所述滑块的侧面固定连接有齿板，且滑块的上端与滑槽的内壁之间安装有复位弹簧，所述第一搅拌杆下端的外侧套设有转盘，且转盘上端的两侧与两个齿板的底部之间均固定连接有磁铁，并且转盘的底部与混合罐的内壁固定连接。

优选的，所述齿板与从动齿轮之间为啮合连接，所述滑块和滑槽均呈“T”字形状设置，所述齿板通过磁铁、滑块、复位弹簧和复位弹簧与第一搅拌杆之间构成上下往复结构。

优选的，上下两个所述磁铁为一组，且一组磁铁的位置相对应，并且一组磁铁相对面的磁性相同。

优选的，所述定量加水结构包括固定安装在储水筒内部的挡板，所述储水筒内部位于挡板的下方转动连接有调节齿轮，且调节齿轮的外侧贯穿储水筒的内部，并且调节齿轮和挡板的内部等角度开设有通孔，所述混合罐的内壁轴承连接有轴杆，且轴杆上端的外侧套设安装有主动齿轮，并且轴杆的下端伸入第一搅拌杆的内部，而且轴杆下端的外侧与第一搅拌杆的内壁之间安装有棘轮组件。

优选的，所述挡板上的通孔与调节齿轮上的通孔呈一一对应设置，所述调节齿轮与主动齿轮之间为啮合连接，所述轴杆通过第一搅拌杆和棘轮组件与混合罐之间构成单向转动结构。

优选的，所述混合罐内部的上方固定连接有管道，且管道的底部等间距安装有喷头，并且管道与储水筒的内部相连通，利用喷头将储水筒内部的水喷洒在混合罐的内部并被煤体瓦斯吸收。

优选的，所述抽气泵通过连接管分别与混合罐和储存罐相连通，且连接管的内部安装有滤网，并且连接管内部位于滤网的右侧转动连接有传动杆，所述传动杆的左端套设安装有清洁刷，所述工作台内部的右侧转动连接有转动杆，且转动杆两端均贯穿工作台的内部，并且转动杆的顶端伸入连接管的内部。

优选的，所述传动杆的右端与转动杆的顶端之间通过锥齿轮组传动连接，所述清洁刷的刷毛位置与滤网的表面相接触，利用清洁刷沿着滤网的表面旋转，能够对其进行清理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该含水状态对煤体瓦斯渗流特性影响的物理试验装置；

1、通过电机带动搅拌杆旋转，能够对混合罐内的煤体瓦斯和水进行搅拌混合，使得煤体瓦斯充分吸收水，同时在磁铁同性相斥的原理下，使得齿板上下往复移动，并带动从动齿轮旋转，进而使得第二搅拌杆自转并带动叶片旋转，从而提高对煤体瓦斯和水混合的效果；

进一步，当齿板向上移动时，能够带动滑块在滑槽内滑动，进而提高齿板移动的稳定性，而后再利用复位弹簧的弹力带动滑块复位，继而使得齿板向下移动，从而使得齿板能够上下往复移动，并实现第二搅拌杆的自转；

2、当电机带动第一搅拌杆反转时，利用棘轮组件带动轴杆进行转动，这时主动齿轮转动并带动调节齿轮旋转，使得调节齿轮上的通孔与挡板上的通孔一一对应，能够让储水筒内的水定量进入到混合罐内，从而实现对不同量的水与煤体瓦斯吸收所产生渗流特性的影响，提高试验的准确性；

进一步的，随着轴杆的旋转，使得从动齿轮上的通孔与挡板上的通孔发生错位，进而使得储水筒内的水不会进入到混合罐内；

3、通过设置的滤网能够对煤体瓦斯中的灰尘或杂质进行过滤，避免影响试验结果，同时传动杆在锥齿轮组和皮带轮组件的传动下转动，使得清洁刷旋转并对滤网的滤孔处进行清理，进而防止滤网堵塞而影响过滤效果。

附图说明

图1为本发明主剖结构示意图；

图2为本发明齿板向上移动结构示意图；

图3为本发明储水筒主剖结构示意图；

图4为本发明主视结构示意图；

图5为本发明齿板和从动齿轮侧视结构示意图；

图6为本发明棘轮组件俯视结构示意图；

图7为本发明图1中A处放大结构示意图；

图8为本发明图1中B处放大结构示意图。

图中：1、工作台；2、混合罐；3、储存罐；4、抽气泵；5、增压泵；6、储水筒；7、排水管；8、电磁阀；9、第一搅拌杆；10、管道；11、滤网；12、第二搅拌杆；13、连接管；14、转动杆；15、套块；16、齿板；17、从动齿轮；18、转盘；19、磁铁；20、复位弹簧；21、滑块；22、滑槽；23、调节齿轮；24、挡板；25、通孔；26、轴杆；27、主动齿轮；28、棘轮组件；29、传动杆；30、清洁刷。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图8，本发明提供一种技术方案：一种含水状态对煤体瓦斯渗流特性影响的物理试验装置；

实施例一：为了解决现有技术中缺少对煤体瓦斯中的灰尘和杂质进行过滤的结构，导致煤体瓦斯中有灰尘或杂质而影响试验结果的问题，因此公开了如下方案，具体参考图1、图4和图8所示，包括工作台1，工作台1上表面的左侧固定有混合罐2，且管道10上表面的右侧固定连接有储存罐3，而且工作台1上表面位于混合罐2和储存罐3之间通过螺栓安装有抽气泵4，工作台1上表面位于混合罐2的左侧通过螺栓安装有增压泵5，且增压泵5通过输气管与混合罐2相连通，工作台1下表面的左侧固定有电机，混合罐2的顶部开设固定有储水筒6，且混合罐2的底部开设固定有排水管7，并且排水管7的内部安装有电磁阀8，混合罐2内部的上方固定连接有管道10，且管道10的底部等间距安装有喷头，并且管道10与储水筒6的内部相连通，利用喷头将储水筒6内部的水喷洒在混合罐2的内部并被煤体瓦斯吸收，抽气泵4通过连接管13分别与混合罐2和储存罐3相连通，且连接管13的内部安装有滤网11，并且连接管13内部位于滤网11的右侧转动连接有传动杆29，传动杆29的左端套设安装有清洁刷30，工作台1内部的右侧转动连接有转动杆14，且转动杆14两端均贯穿工作台1的内部，并且转动杆14的顶端伸入连接管13的内部，传动杆29的右端与转动杆14的顶端之间通过锥齿轮组传动连接，清洁刷30的刷毛位置与滤网11的表面相接触，利用清洁刷30沿着滤网11的表面旋转，能够对其进行清理；

在使用时，实验人员先往储水筒6加入水，同时往储存罐3内部加入煤体瓦斯，而后启动抽气泵4将储存罐3内的煤体瓦斯通过连接管13抽送到混合罐2内，这时通过设置的滤网11能够对煤体瓦斯中的灰尘或杂质进行过滤，避免影响试验结果，然后启动电机，电机带动第一搅拌杆9进行旋转，同时第一搅拌杆9利用皮带轮组件带动转动杆14同步进行转动，而后转动杆14利用锥齿轮组带动传动杆29进行转动，使得传动杆29带动清洁刷30沿着滤网11的表面进行旋转，并对滤网11的滤孔处进行清理，进而防止滤网11堵塞而影响过滤效果，然后过滤后的煤体瓦斯进入到混合罐2内，与水相接触并吸收，之后启动增压泵5,往混合罐2内部增加压力，使得煤体瓦斯在不同压力下与水的吸收效果，从而可以得出含水状态对煤体瓦斯渗流特性的影响，然后试验完成后，启动电磁阀8并打开排水管7，将含水的煤气瓦斯从排水管7排出。

实施例二：与实施例一不同的是，本实施例能够提高对煤体瓦斯和水的混合效果，使得煤体瓦斯充分吸收水，进而提高试验的准确性，具体参考图1、图2、图4、图5和图7所示，混合罐2的内部设置有搅流构件，利用啮合传动实现第二搅拌杆12的自转，能够提高搅拌效果，搅流构件包括转动连接在混合罐2内部的第一搅拌杆9，且第一搅拌杆9的底部贯穿混合罐2和工作台1的内部，并且第一搅拌杆9的底端与电机的输出端固定连接，而且第一搅拌杆9的外侧等间距套设安装有套块15，套块15的两侧均轴承连接有第二搅拌杆12，且第二搅拌杆12一端的外侧套设安装有从动齿轮17，第一搅拌杆9上下两端的侧面均等间距开设有滑槽22，且滑槽22的内壁滑动连接有滑块21，滑块21的侧面固定连接有齿板16，且滑块21的上端与滑槽22的内壁之间安装有复位弹簧20，齿板16与从动齿轮17之间为啮合连接，滑块21和滑槽22均呈“T”字形状设置，齿板16通过磁铁19、滑块21、复位弹簧20和复位弹簧20与第一搅拌杆9之间构成上下往复结构，第一搅拌杆9下端的外侧套设有转盘18，且转盘18上端的两侧与两个齿板16的底部之间均固定连接有磁铁19，并且转盘18的底部与混合罐2的内壁固定连接，上下两个磁铁19为一组，且一组磁铁19的位置相对应，并且一组磁铁19相对面的磁性相同；

启动电机并带动第一搅拌杆9正转，此时轴杆26并不会转动，使得第一搅拌杆9旋转并对混合罐2内煤体瓦斯和水进行搅拌混合，能够让煤体瓦斯充分吸收水，同时当第一搅拌杆9带动齿板16旋转到转盘18上的磁铁19位置时，由于两个磁铁19同性相斥的原理，能够推动齿板16向上移动，同时带动滑块21在滑槽22内滑动(此时复位弹簧20处于压缩状态)，而后由于齿板16与从动齿轮17相啮合，因此当齿板16向上移动时能够带动从动齿轮17进行转动，进而使得第二搅拌杆12自转对煤体瓦斯和水进行搅拌混合，从而提高对煤体瓦斯和水混合的效果，进一步当转盘18上的磁铁19远离齿板16时，此时利用复位弹簧20的弹力下带动滑块21复位，并使得齿板16向下移动，重复上述操作，故而使得齿板16上下往复移动，并带动从动齿轮17正反旋转。

实施例三：与实施例一和实施例二不同的是，本实施例能够定量添加水，使得煤体瓦斯在吸收不同量的水后渗流特性影响，进一步提高试验的准确性，具体参考图所示，储水筒6的内部设置有定量加水结构，利用啮合传动实现挡板24的打开与关闭并进行定量加水作业，定量加水结构包括固定安装在储水筒6内部的挡板24，储水筒6内部位于挡板24的下方转动连接有调节齿轮23，且调节齿轮23的外侧贯穿储水筒6的内部，并且调节齿轮23和挡板24的内部等角度开设有通孔25，混合罐2的内壁轴承连接有轴杆26，且轴杆26上端的外侧套设安装有主动齿轮27，并且轴杆26的下端伸入第一搅拌杆9的内部，而且轴杆26下端的外侧与第一搅拌杆9的内壁之间安装有棘轮组件28，挡板24上的通孔25与调节齿轮23上的通孔25呈一一对应设置，调节齿轮23与主动齿轮27之间为啮合连接，轴杆26通过第一搅拌杆9和棘轮组件28与混合罐2之间构成单向转动结构。

当电机带动第一搅拌杆9反转时，利用棘轮组件28带动轴杆26进行转动，使得主动齿轮27旋转，并由于主动齿轮27与调节齿轮23相啮合，继而使得调节齿轮23旋转，并使调节齿轮23上的通孔25与挡板24上的通孔25一一对应，能够让储水筒6内的水定量进入到混合罐2内，此时储水筒6内部的水从通孔25流进管道10内部，再通过喷头将水喷洒到混合罐2内部，而后随着轴杆26的继续旋转，此时调节齿轮23上的通孔25与挡板24上的通孔25相错位，这时储水筒6内部的水并不会进入到管道10内，从而实现对不同量的水与煤体瓦斯吸收所产生渗流特性的影响，提高试验的准确性。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。