一种水基隔热型含瓦斯煤双筒取芯器的制作方法

1.本实用新型涉及煤矿瓦斯含量测试技术领域，特别是一种水基隔热型含瓦斯煤双筒取芯器。


背景技术：

2.煤层瓦斯含量不仅是我国煤矿瓦斯危险程度评价、瓦斯灾害治理及煤层瓦斯资源开发利用不可或缺的基础参数，还是煤与瓦斯突出危险性预测、区域防突措施效果检验的主要指标。因此，瓦斯含量测试值的可靠性和准确性至关重要。目前，井下煤层瓦斯含量的测定方法主要有直接法和间接法。间接法采用瓦斯压力和瓦斯吸附常数来计算瓦斯含量，由于煤层原始瓦斯压力测定工艺复杂且周期较长、成功率低、成本高等原因，煤矿现场采用较少，主要采用井下直接测定法。
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2009《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》规定煤矿井下瓦斯含量测定须采用取芯管取芯法或者其他验证有效的定点取样法。而在钻孔取芯过程中，利用取芯管采取煤芯时会存在取芯钻头与煤壁切削产热以及取芯管管壁与钻孔壁摩擦生热，导致取芯管和管内煤样温度升高而加速煤样解吸瓦斯甚至造成煤样烧焦变质，导致所测得的煤层瓦斯含量值与真实值存在较大差异。如何避免或者降低取芯管取芯过程煤芯温度大幅度升高这一难题，是制约煤矿瓦斯含量精确测量的关键所在。针对这一技术难题，现有的以下专利提出了一些有借鉴性的解决问题的技术方案，如中国发明专利2020年07月07日公开了一种公布号为cn21094855u的“一种深部原位保温取芯器”，提出了在储芯舱外壁涂隔热材料及填充二氧化硅气凝胶或聚氨酯发泡材料，使其内腔形成绝热环境；中国发明专利2019年07月23日公开了一种公布号为cn110043211a的“半导体制冷式冰冻取芯器”，提出了用np极半导体制冷片制冷（帕尔贴效应）为煤芯降温的方法；这些专利所使用的方法在一定程度上缓解了煤芯温度的升高，但还存在一定的弊端，如第一个专利只考虑了外部的摩擦热不进入储芯舱，无法消除取样切削热造成的煤芯升温效应；第二个专利帕尔贴效应的半导体材料自身的制冷量在短时间内非常有限，制冷率不高，无法在短时间内降低温度。


技术实现要素：

4.为了克服上述不足，本实用新型的目的是要提供一种水基隔热型含瓦斯煤双筒取芯器，可有效降低取芯管的温度，使煤样保持在原位温度。
5.为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：
6.一种水基隔热型含瓦斯煤双筒取芯器，包括连接头、取芯器外筒、取芯器内筒和钻头，连接头与取芯器外筒固接，取芯器内筒套接固定在取芯器外筒的内部，钻头安装在取芯器外筒的下端，所述连接头与取芯器外筒之间从上之下依次设置有氮气储罐和水基储罐，氮气储罐用于存储氮气，水基储罐内存储水基液，所述水基液为碳链氟表面活性剂（c1157）、十二烷基硫酸钠（sds）、烷基多糖苷（apg0814）的水基配比液，所述氮气储罐、水基储罐和取芯器外筒之间均通过螺纹连接杆固定连接，所述取芯器内筒与取芯器外筒之间形
成喷射通道，所述氮气储罐与水基储罐之间以及水基储罐与喷射通道之间均通过管路相连通，所述喷射通道的下端设置有多个喷头；
7.进一步的，所述取芯器外筒内设置有控制装置，所述控制装置包括电源、计时开关、和电磁阀，所述电源通过连接导线与电磁阀电连接，所述连接导线上设置有计时开关，所述电磁阀安装在氮气储罐与水基储罐以及水基储罐与喷射通道之间的管路上；
8.进一步的，所述喷头包括虹吸管、喷嘴和喷射管路，所述虹吸管的一端喷射通道相连通、另一端与喷射管路相连通，所述喷嘴安装在喷射管路的末端；
9.进一步的，所述虹吸管的内部安装有球形过滤网；球形过滤网不仅起到过滤的作用，且起到配重的目的，保证虹吸管的虹吸效果；
10.进一步的，所述取芯器外筒的外壁上设置有陶瓷隔热层，瓷涂隔热层有效的隔绝摩擦热进入取芯器外筒中，所述取芯器外筒的内壁上设置有石墨烯涂层。
11.与现有技术相比，本实用新型的水基隔热型含瓦斯煤双筒取芯器具备以下有益效果：
12.本实用新型在取芯器外筒内固定套接了用于存储的取芯器内筒，取芯器内筒与取芯器外筒之间形成喷射通道，取芯器外筒的上端设置氮气储罐和水基储罐，通过设置在取芯器外筒底部的喷嘴连通水基储罐和氮气储罐，进而喷射出水基液，而取芯器外筒由于与煤壁摩擦和钻头切削煤体产生的热量，水基液具有良好的发泡性能和泡沫稳定性铺展迅速可以持续为煤芯降温，水基液价格便宜同时喷出液易降解对环境无害，也不会对煤样造成污染，在高压氮气及喷头的喷射管路作用下喷射出雾化的高速水基液，在虹吸管的作用下，能够全部将水基液喷出，达到降温的目的。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1为本实用新型的结构示意图；
15.图2为图1的b处放大示意图；
16.图3为图1中a
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a剖面图。
具体实施方式
17.下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步描述，在此实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
18.如图1
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3所示的一种水基隔热型含瓦斯煤双筒取芯器，包括连接头1、取芯器外筒22、取芯器内筒11和钻头16，连接头1与取芯器外筒22固接，取芯器内筒11套接固定在取芯器外筒22的内部，钻头16安装在取芯器外筒22的下端，所述连接头1与取芯器外筒22之间从上之下依次设置有氮气储罐2和水基储罐3，氮气储罐2用于存储氮气，水基储罐3内存储水基液，所述水基液为碳链氟表面活性剂（c1157）、十二烷基硫酸钠（sds）、烷基多糖苷（apg0814）的水基配比液，所述氮气储罐2、水基储罐3和取芯器外筒22之间均通过螺纹连接
杆19固定连接，所述取芯器内筒11与取芯器外筒22之间形成喷射通道12，所述氮气储罐2与水基储罐3之间以及水基储罐3与喷射通道12之间均通过管路7相连通，所述喷射通道12的下端设置有多个喷头15。
19.如图1所示，在本实施例中，所述取芯器外筒22内设置有控制装置，所述控制装置包括电源5、计时开关9、和电磁阀4，所述电源5通过连接导线与电磁阀4电连接，连接导线上设置有计时开关9，所述电磁阀4安装在氮气储罐2与水基储罐3以及水基储罐3与喷射通道12之间的管路7上。
20.如图2所示，在本实施例中，所述喷头15包括虹吸管20、喷嘴17和喷射管路18，所述虹吸管20的一端与喷射通道12相连通、另一端与喷射管路18相连通，所述喷嘴17安装在喷射管路18的末端；所述虹吸管20的内部安装有球形过滤网21。
21.如图3所示，在本实施例中，所述取芯器外筒22的外壁上设置有陶瓷隔热层13，瓷涂隔热层13有效的隔绝摩擦热进入取芯器外筒中，所述取芯器外筒22的内壁上设置有石墨烯涂层14。
22.本实用新型的工作原理：
23.利用煤矿钻机在煤层中施工一个顺煤层或者穿层钻孔，钻孔达到预定取样深度时，退出钻杆取下钻头，在钻杆上安装本实用新型的水基隔热型含瓦斯煤双筒取芯器，将其送至孔底并钻进取芯；在本实用新型的水基隔热型含瓦斯煤双筒取芯器安装到达钻孔底部之前，电磁阀关闭，通过计时开关控制电磁阀的开启，在钻头到达指定取样位置开始取芯钻进时，计时开关开启电磁阀，高压氮气和水基液不断从喷头喷出，水基液汽化吸收热量，迅速持续地为取芯管以及管内煤芯降温；水基液价格便宜同时喷出液易降解对环境无害，也不会对煤样造成污染，在高压氮气及喷头的喷射管路作用下喷射出雾化的高速水基液，在虹吸管的作用下，能够全部将水基液喷出，达到降温的目的。
24.本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。