[发明专利]正压束管输气泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿井井下气体采样及输送设备，特别涉及一种正压束管输气泵。

背景技术

据统计，在我国开采的煤矿中，存在自燃发火危险的矿井占总矿井数的70%左右，自燃发火煤层占累计可采煤层数的80%，且自燃火灾发生的次数占矿井火灾总数的94%以上。因此，自燃发火事故的预防必然成为煤矿安全研究的重点。及时准确地发出火灾早期预报，不仅可以及时采取防灭火措施，将火灾事故消除于萌芽状态，而且还可以减少防灭火造成的经济损失，防止火灾事故的发生。

研究表明，煤的自燃发展，一般要经过三个时期，即潜伏期（也称准备期）、自热期、燃烧期。在潜伏期，煤体温度与周围环境温度基本没有什么变化，但煤的着火温度降低，化学活性增强。进入自燃期，煤的氧化速度增加，并分解出水、二氧化碳和一氧化碳。氧化生成热开始使煤体温度升高，当煤温超过自热的临界值（60-80℃）时，煤温将急剧上升，氧化速度加快，并出现煤的干馏，生成碳氢化合物（C_mH_n）、氢气（H₂）及一氧化碳（CO）等可燃气体。这时也是防火灭火最关键的时期。如果此时不及时采取一些防灭火措施，煤温将继续上升至着火温度而进入燃烧期。

煤在氧化自燃过程中，不仅放出一定的热量，而且还会发生热反应释放出CO、C₂H₄和C₂H₆等碳氢化合物，且分解的气体成分及其浓度与煤温之间有一定的对应关系。因此直接检测煤的热解气体产物在空气中成分浓度变化即可判断煤的自燃发展程度，以便进行火灾的早期预报。

目前，煤矿矿井安全束管监测系统已经开始在煤矿中得到越来越多的普及和应用。

矿井安全束管监测系统是借助束管将井下各处的空气抽取、汇总到指定地点，再借助色谱监测装置对管束所采集的空气样本进行分析，实现对CO、CO₂、CH₄、C₂H₄、C₂H₆、O₂、N₂等气体含量的在线监测，其分析结果在以实时监测报告、分析日报两种方式提供数据的同时，亦可自动存入数据库中，以便今后对某种气体含量的变化趋势进行分析，从而实现了对矿井自燃火灾的早期预报。

在实际监测采样工作过程中，为了将井下的气体样本输送至指定地点，需要借助各种抽气装置来实现气体样本的连续抽取工作。

现有的各种束管监测系统都是采用负压抽气采样的方式，即使用抽气泵或者真空泵来完成井下气体连续抽取采样的工作，这也是目前国内外束管监测系统采用的主要气体采样方案。但无论是在理论上还是实际应用中，负压抽气采样都存在几个难以克服的困难：1、气体输送速度缓慢：当采用负压抽取井下气体样本时，因为气体输送压力不会超过一个大气压，所以当输送距离变长时，增加的管道阻力会极大的减缓气体输送速度。2、气体输送距离受限：负压抽气压力的极限是一个大气压，这就导致了气体管束输送距离的极限。这对于深层煤井中的气体采样工作造成了很大困难。3、采样气体易被沿途气体污染：如果管束的某些部位发生破损或者泄漏时，于束管内部是负压状态，导致外界环境气体很容易被吸入束管内，从而造成了检测地点样本气体与泄漏处气体的混合，污染了样本气体，进而影响气体的分析结果。4、束管的损坏与泄露难以被发现：因为是地上负压抽气，即使束管上某处破损或者泄露，负压泵依然能正常工作，地面工作人员难以觉察到束管的损坏进而导致检测人员对井下情况产生误判。

专利号为CN202348627U的专利申请提出了一种束管输气泵，包括底座，底座上配装防爆电机和机箱，机箱的两端接有泵头，其中，机箱内设置有曲轴和连杆，泵头内有进气门、排气门和隔膜，隔膜与连杆相连接。该专利虽然解决了气体输送速度过慢的问题，有效避免输送过程中环境气体的混入，能容易的判断出束管的损坏漏气部分，提高了维护效率，同时保证了检测结果的及时有效，但是泵头的运转稳定性得不到保证，且电流过大，工作温度过高，导致连杆轴承的正常工作温度过高，严重影响设备的使用寿命。在研发过程中，也通过在曲轴末端增加飞轮用以降低电流和负荷，但是由于温度过高导致轴承烧坏。因此，功率负载不稳和散热不良一直是发展这种泵机的两大难题。

发明内容