[发明专利]一种快速降温准确测试煤瓦斯含量的装置及方法

权利要求书

1.一种快速降温准确测试煤瓦斯含量的装置，包括煤样罐和瓦斯解吸仪，煤样罐包括顶部敞口呈圆筒形的罐体，罐体顶部设有罐盖，罐盖上设有解吸管，解吸管上设有解吸开关阀，解吸管上端口通过软管与瓦斯解吸仪连接，其特征在于：罐体包括双层结构的内胆和外壳，内胆和外壳的底部之间形成圆盘形空腔，内胆和外壳的圆周侧部之间形成圆筒形空腔，圆筒形空腔内设有环形隔板，罐体下部设有快速降温单元，罐体上部设有恒温调节单元；

快速降温单元包括与内胆同中心线的中心筒，中心筒下端固定设在内胆底部，内胆底部中心开设有将中心筒内部与圆盘形空腔连通的通孔，中心筒上端螺纹连接有筒盖，外壳侧部设有位于环形隔板下方的注水口和干冰注入口，注水口外部连接有注水阀，干冰注入口外部设有料门，注水口内侧连接有导水管组件，导水管组件的上部设有若干个位于圆筒形空腔、圆盘形空腔和中心筒内部的出水孔。

2.根据权利要求1所述的一种快速降温准确测试煤瓦斯含量的装置，其特征在于：导水管组件包括主竖导管、圆环管、支竖导管和十字型管，主竖导管上端与注水口连接，圆环管水平设置在圆盘形空腔内，十字型管设置在圆环管内部且十字型管的四个端口均对应与圆环管连接，主竖向导管下端与圆环管顶部固定连接，支竖导管设有若干根，其中一个支竖导管上部伸入到中心筒内的上部，伸入到中心筒内的支竖导管下端固定连接在十字型管的中心顶部，其余的支竖导管下端均固定连接在圆环管的顶部，连接在圆环管上的支竖导管上部向上伸入到圆筒形空腔内，支竖导管的内径小于主竖向导管的内径，支竖导管的上端均封堵，所述的出水孔均匀开设在主竖导管、圆环管、支竖导管和十字型管上，外壳下侧部设有排水口，排水口连接有排水阀。

3.根据权利要求2所述的一种快速降温准确测试煤瓦斯含量的装置，其特征在于：恒温调节单元包括设置在环形隔板上方圆环形空腔内部的电加热筒，电加热筒的内圈与内胆外圆接触，电加热筒外圈的圆环形空腔内部填充有保温材料，筒盖上表面设有温度传感器，温度传感器和电加热筒均通过控制线连接有温控装置，温控装置连接有计时装置。

4.根据权利要求3所述的一种快速降温准确测试煤瓦斯含量的装置，其特征在于：内胆底部在中心筒周围设有平板式电磁铁，中心筒外部套设有磁铁盘，磁铁盘的外圆与内胆的内壁滑动连接，平板式电磁铁通过穿过罐体的导线与温控装置连接，磁铁盘的下表面磁极与平板式电磁铁通电后上表面的磁极相同，磁铁盘的中心孔直径小于筒盖的外径。

5.一种快速降温准确测试煤瓦斯含量的方法，采用如权利要求4所述的装置进行操作，其特征在于：包括以下步骤，

（1）打开罐盖、筒盖和料门，在中心筒和环形隔板下方的圆筒形空腔内部装入干冰粉末，注水阀连接水管，拧上筒盖，合上料门；

（2）在矿井煤层待测点打一个钻孔，在钻孔过程中取出该煤层的煤样并放入罐体的内胆内，煤样装的是内胆容积的一半时，拧紧罐盖，解吸管上端口通过软管与瓦斯解吸仪连接；

（3）打开温控装置，并打开注水阀，清水由注水口进入到导水管组件内，清水由主竖导管、圆环管、支竖导管和十字型管上的出水孔流出，当清水干冰粉末混合时干冰升华吸收周围热量，通过内胆快速降低煤样的温度；

（4）温度传感器监测到煤样温度信号传输到温控装置后，温控装置的显示屏上显示出的温度示数T等于煤层温度时，关闭注水阀；

（5）操控温控装置使平板式电磁铁通电，并且电流逐渐增大，由于磁铁盘的下表面磁极与平板式电磁铁通电后上表面的磁极相同，磁铁盘受到磁性斥力沿中心筒向上移动，直到磁铁盘受到筒盖的阻挡后停止上移，煤样被推入到进入恒温解吸区；

（6）操控温控装置，使电加热筒通电，并设置电加热筒的加热温度保持为煤层温度T,从而恒温调节内胆维持温度为T，当温度传感器监测到煤样温度为T时，打开解吸开关阀，通过计时装置设置单位提醒时间t，计时装置相当于秒表的作用，开始煤样井下解吸实验；

（7）内胆中解吸出来的游离瓦斯气体置换出瓦斯解吸仪量筒中的水柱，通过读取单位时间内量筒中的水柱减少量，即瓦斯解吸速率，得到现场瓦斯解吸量；

（8）当每分钟瓦斯解吸速率小于2ml时，停止现场测试；

（9）重复步骤（1）-（8），对另一处煤体的瓦斯含量进行测试。