[发明专利]具有高可靠性的煤层气抽采管道自动放水器

说明书

本发明公开了一种具有高可靠性的煤层气抽采管道自动放水器，解决了现有的煤层气抽采管道自动放水器可靠性低的问题。在集水罐（3）内设置有二工作位气阀（8），在顶杆（17）的下部设置有环形托盘（18），在环形托盘上方的顶杆上活动套接有浮子（29），在浮子上方的顶杆上固定设置有拔杆架（19），在拔杆架（19）上方的顶杆上设置有V形摆臂连接销（20）；在U形架（15）右侧的支架板（7）上设置有V形摆臂机构，在V形摆臂（22）的右侧摆杆外端连接有重锤（23），在V形摆臂正下方的C形挂钩销轴固定架（28）上设置有C形挂钩销轴（27），在C形挂钩销轴上铰接有C形挂钩（26）。在井下多尘多水的环境中，动作可靠。

技术领域

本发明涉及一种煤层气抽采管道上的集放水装置，特别涉及一种煤矿井下煤层气的抽采管道上设置的自动集水和放水装置。

背景技术

煤层气又称瓦斯，是天然气的一种，赋存于煤层中，是煤的伴生产物；煤与瓦斯共采是煤炭资源开采的必然途径，不仅能提升煤矿生产的安全水平，还能优化能源结构，对煤矿及资源的有效利用有着十分重要的意义；在井下抽取瓦斯的过程中，岩层裂隙水会顺着钻孔进入煤层气抽采管道，造成煤层气抽采管道积水，导致抽采系统堵塞；目前，煤层气抽采管道普遍安装放水器来清理管道中的积水，现有的煤层气管道放水器有两种：一种是手动放水，井下配备专人，定时拧开放水开关，煤矿一个工作面最少有30-40个放水器，人工放水不但费工费力，还容易出现疏漏；另一种是自动放水器，由于井下特殊的环境和煤层气的易燃易爆性，不允许采用带电的自动控制阀门，自动放水器通常都采用纯机械原理控制。

现常见的机械式自动放水器的结构为：在煤层气抽采管道上连接有煤层气排水管，煤层气排水管的另一端通入到密闭的集水罐中，在集水罐的下端设置有集水罐排水口，在集水罐排水口上方的集水罐外侧壁上设置有排水口堵塞摆臂铰接座，在排水口堵塞摆臂铰接座上铰接有排水口堵塞摆臂，在排水口堵塞摆臂的下端设置有排水口堵塞，排水口堵塞设置在集水罐排水口中，在集水罐内设置有支架板，在支架板上固定设置有二工作位气阀，二工作位气阀的上端阀口与通入到密闭的集水罐中的煤层气排水管的另一端口连通在一起，在二工作位气阀的下端阀口上连接有大气连通管，大气连通管的另一端穿出密闭的集水罐后与大气连通，在二工作位气阀中设置有阀芯和阀芯下压弹簧，阀芯向下伸出的操作杆活动伸出到支架板的下面，在操作杆外侧的支架板的下底面上设置有U形架，在U形架的底端面上设置有顶杆上端穿过及限位通孔，在U形架正下方的集水罐的罐内下底面上设置有顶杆下端导向筒，在顶杆下端导向筒与顶杆上端穿过及限位通孔之间活动设置有顶杆，顶杆的顶端设置在操作杆的正下方，在顶杆的下部设置有环形托盘，在环形托盘上方的顶杆上活动套接有浮子，在浮子上方的顶杆上固定设置有磁铁架，在支架板上设置有磁铁；由于煤层气管道内工作时有0.5-0.8Mpa的负压，在集水器集水过程中，集水器罐体内无水，浮子处于罐体的下面，二位阀在弹簧作用下处于下排气口封闭，上通气口开通状态的状态，罐体与煤层气管道连通，罐体内同样为0.5-0.8Mpa的负压，集水罐排水口在排水口堵头的重力和负压的共同作用下，处于关闭状态，此时，煤层气管道内的水通过排水管流入罐体内；当集水罐内的水位不断升高后，集水带动浮子向上运动，当浮子沿顶杆向上浮动到与磁铁架顶接后，在罐内集水再增加水位再上升后，浮子带动磁铁架，磁铁架带动顶杆一起上升，顶杆推动二位阀芯，使二位阀上通气口关闭，下排气口开通，此时罐体与煤层气管道断开，通过连通管与大气连通，罐体内负压消失，压力变成一个大气压，在水压作用下，罐体排水口被冲开，进行放水。由于磁铁架向上顶开二位阀的同时，磁铁将磁铁架吸附在顶端位置保持不动，所以随着水位下降，浮子下降，二位阀仍保持上关下通状态，直至放水到浮子下降到顶杆下端的环形托盘上，在浮子自身重力作用下，浮子通过环形托盘带动顶杆以及磁铁架一起向下运动，使磁铁架脱离磁铁的吸附，向下复位，二位阀也复位到上通气口开通，下排气口关闭的状态，集水器停止放水过程，重新开始集水过程；此自动集水器核心关键技术是磁铁和磁铁架结构，由于放水需要一个时间过程，所以当罐内水位下降，套接在顶杆上的浮子下降时，顶杆应保持向上顶开二位阀的状态，失去浮子的向上推力的顶杆，此时靠磁铁吸附磁铁架而保持向上顶开二位阀的状态；但由于煤矿井下水中和空气中含有大量粉尘，其中含铁类粉层很容易将磁铁包裹，使磁铁的吸附力减弱甚至消失，导致二位阀保持上关下通的状态时间很短，罐体内的集水无法大量放出，造成自动放水器失效。