一种煤层注水渗透棒溶解速率的实时测定装置的制作方法

1.本实用新型涉及煤层注水防尘与溶解速率测定装置技术领域，特别是指一种煤层注水渗透棒溶解速率的实时测定装置。


背景技术：

2.近年来，随着煤矿机械化水平不断提高，井下粉尘浓度随之不断增加，已经严重影响作业人员的职业健康安全。煤层注水减尘是一项最为积极、有效的技术措施，但在实际应用过程中，由于煤体本身的疏水性以及注入水分的快速蒸发导致注水效果较差，为解决该问题，国内学者提出在注水过程中添加渗透棒以提高注水的渗透和润湿效果。渗透棒其实质是一种棒状化学渗透剂，由于其简便的填装工艺和良好的润湿效果已在国内多个矿山进行推广应用。渗透棒溶解速率是评价渗透棒应用性能最关键的参数之一，直接关系到渗透棒在注水过程的有效作用时间。
3.经调研，目前对于渗透棒溶解速率的测定，一般是将渗透棒放入水中，一定时间后取出干燥、称量，通过计算渗透棒质量损失，求得渗透棒的溶解速率，但这种方法步骤繁杂，无法实时检测，并且经常存在质量损失导致测定不准确的情况。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种煤层注水渗透棒溶解速率的实时测定装置，现有的渗透棒溶解速率测定具有以下问题，方法步骤繁杂，无法实时检测，经常存在质量损失导致测定不准确的情况。
5.为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供如下方案：
6.本实用新型实施例提供一种煤层注水渗透棒溶解速率的实时测定装置，其特征在于，包括溶解装置，在所述溶解装置内放置有渗透棒，所述溶解装置的进入口与出水口分别与注水装置和测量装置连通，所述注水装置可向所述溶解装置内注入不同压力的水，所述溶解装置内的渗透棒溶液被压力水溶解后形成溶液进入所述测量装置内；
7.所述测量装置包括得以实时检测渗透棒溶解速率的实时检测装置与可移动的样品池架，所述样品池架上安装有空白样品池、标准样品池和测试样品池，所述渗透棒溶液流过所述测试样品池，移动所述样品池架，所述实时检测装置得以分别实时检测所述空白样品池、所述标准样品池和所述测试样品池的溶解速率并传输至数据处理与显示装置；
8.在所述溶解装置的出水口处设置有取样装置；
9.所述数据处理与显示装置通过计算实时显示溶液浓度及渗透棒溶解速率。
10.优选地，所述测量装置包括测量装置箱体，在所述测量装置箱体内安装有所述样品池架，在所述测量装置箱体内位于所述样品池架的两侧分别设置有吸光板，在一个所述吸光板与所述样品池架之间安装有单色器，在另一个所述吸光板与所述样品池架之间安装检测器；
11.所述单色器发射的光穿过所述样品池架上的样品池被所述检测器接收，所述检测
器实时记录不同浓度溶液的吸光度，并将数据输送至所述数据处理与显示装置计算分析。
12.优选地，所述测试样品池采用为透明方形凹槽管，所述透明方形凹槽管的两端分别连接软管，一端的软管连接所述溶解装置的出水口，另一端的软管伸出所述测量装置箱体外。
13.优选地，所述取样装置包括连通所述溶解装置的出水口的取样管，在所述取样管上设置有阀门，在所述取样管的取样口的下方设置有取样池。
14.优选地，所述溶解装置的一侧的下部设置有进水口、另一侧的上部设置有出水口，所述溶解装置的顶部具有通过铰链与所述溶解装置连接的溶解装置盖，在所述溶解装置盖上安装有扶手，在所述溶解装置盖与所述溶解装置之间设置有防透水胶条。
15.优选地，所述空白样品池、所述标准样品池与所述测试样品池的宽度相等。
16.优选地，所述注水装置包括注水泵，所述注水泵从水箱内抽出水后通过管道输送至所述溶解装置内，在所述管道上安装有流量调节阀和水流量表，调节所述注水泵可向所述溶解装置内输送不同压力的水。
17.优选地，所述单色器发射不同频率的光，样品池分别在不同频率的光照下进行测试，得出溶液吸收率最高的频率，所述单色器持续发出溶液吸收率最高的频率的光。
18.优选地，在所述测量装置箱体内的两侧上设置有凹槽，在所述凹槽内安装有滑轨，在所述滑轨上安装有样品池架，在所述样品池架上安装有推拉按钮，所述推拉按钮的按钮端穿过所述测量装置箱体并暴露在所述测量装置箱体的外侧，推拉所述推拉按钮的按钮端得以推拉所述样品池架沿着所述滑轨移动，将所述样品池架上的空白样品池、标准样品池和测试样品池中的一种样品池移动至所述单色器与所述检测器之间。
19.优选地，所述实时测定装置还包括废水池，伸出所述测量装置箱体外的软管的下方设置有废水池，所述渗透棒溶液流进所述废水池内。
20.本实用新型的上述方案至少包括以下有益效果：
21.上述方案中，实时测定装置的注水装置可向所述溶解装置内注入不同压力的水，水进入安装有渗透棒的溶解装置内，渗透棒溶解，得到渗透棒溶液渗透棒溶液流进测量装置内实时检测渗透棒溶解速率；实时测定装置模拟现场注水环境，测定不同压力流动水状态下渗透棒的溶解速率，操作简单；实现了渗透棒溶解速率的实时检测，检测精度较高。
附图说明
22.图1为本实用新型的煤层注水渗透棒溶解速率的实时测定装置的结构示意图；
23.图2为本实用新型的煤层注水渗透棒溶解速率的实时测定装置的溶解装置的左视图。
24.图3是本实用新型的煤层注水渗透棒溶解速率的实时测定装置的测量装置的左视图。
25.附图标记：
26.1、注水装置；11、水箱；12、注水泵；13、流量调节阀；14、水流量表；
27.2、溶解装置；21、进水口；22、出水口；23、渗透棒支撑架；24、溶解装置盖；241、扶手；242、铰链；243、防透水胶条；
28.3、取样口；31、阀门；32、取样池；
29.4、测量装置；41、吸光板；42、单色器；43、检测器；44、滑轨；441、凹槽；45、样品池架；451、推拉按钮；46、空白样品池；47、标准样品池；48、测试样品池；481、软管；482、不透明管；
30.5、数据处理与显示装置；
31.6、废水池。
具体实施方式
32.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
33.如图1~图3所示的，本实施例提供了一种煤层注水渗透棒溶解速率的实时测定装置，包括溶解装置2，在溶解装置2内放置有渗透棒，溶解装置2的进入口与出水口22分别与注水装置1和测量装置4连通，注水装置1可向溶解装置2内注入不同压力的水，溶解装置2内的渗透棒溶液被压力水溶解后形成溶液进入所述测量装置4内；测量装置4包括得以实时检测渗透棒溶解速率的实时检测装置与可移动的样品池架45，样品池架45上安装有空白样品池46、标准样品池47和测试样品池48，渗透棒溶液流过测试样品池48，移动样品池架45，实时检测装置得以分别实时检测空白样品池46、标准样品池47和测试样品池48的溶解速率并传输至数据处理与显示装置5；在溶解装置2的出水口22处设置有取样装置；数据处理与显示装置5通过计算实时显示溶液浓度及渗透棒溶解速率。本实施的实时测定装置的注水装置1可向溶解装置2内注入不同压力的水，水进入安装有渗透棒的溶解装置2内，渗透棒溶解，得到渗透棒溶液；渗透棒溶液流进测量装置4内实时检测渗透棒溶解速率。本实施例的实时测定装置模拟现场注水环境，测定不同压力流动水状态下渗透棒的溶解速率，操作简单；实现了渗透棒溶解速率的实时检测，检测精度较高。
34.本实施例的测量装置4包括测量装置4箱体，在测量装置4箱体内安装有样品池架45，在测量装置4箱体内位于样品池架45的两侧分别设置有吸光板41，在一个吸光板41与样品池架45之间安装有单色器42，在另一个吸光板41与样品池架45之间安装检测器43，检测器43优选为光电倍增管，单色器42发射的光穿过样品池架45上的样品池被检测器43接收，检测器43实时记录不同浓度溶液的吸光度，并将数据输送至数据处理与显示装置5计算分析，数据处理与显示装置5可通过内置软件实时处理、显示溶液浓度和渗透棒溶解速率。具体地，可以通过数据线将检测数，传输到数据处理与显示装置5。单色器42发射不同频率的光，样品池分别在不同频率的光照下进行测试，得出溶液吸收率最高的频率，单色器42持续发出溶液吸收率最高的频率的光。如图3所示的，在测量装置4箱体内的两侧上设置有凹槽441，在凹槽441内安装有滑轨44，在滑轨44上安装有样品池架45，在样品池架45上安装有推拉按钮451，推拉按钮451的按钮端穿过测量装置4箱体并暴露在测量装置4箱体的外侧，推拉推拉按钮451的按钮端得以推拉样品池架45沿着滑轨44移动，将样品池架45上的空白样品池46、标准样品池47和测试样品池48中的一种样品池移动至单色器42与检测器43之间。通过推拉按钮451得以控制样品池的移动，分别通过单色器42照射范围，依次测定空白样品池46、标准样品池47和测试样品池48中的不同溶液的吸光度。检测器43记录的吸光度，传输
到数据处理与显示装置后计算得到的溶液浓度。检测器43用于测量分析不同溶液浓度的吸光度，检测器43本身具有记录数据的功能，检测器43将检测数据传输至数据处理与显示装置5中进行数据的存储、计算和显示。
35.具体地，空白样品池46与标准样品池47均为上侧开口的透明方形凹槽441，空白样品池46、标准样品池47与测试样品池48的宽度相等。测试样品池48采用为透明方形凹槽441管，透明方形凹槽441管的两端分别连接软管481，一端的软管481连接溶解装置2的出水口22，出水口22通过不透明管482连通软管481，另一端的软管481伸出测量装置4箱体外。软管481的设置，使得测试样品池48可以跟随样品池架45移动。测量装置4箱体采用不透光材料，不透光材料和吸光板41的设置可以防止外部光源对实验结果的干涉。
36.本实施例的溶解装置2的一侧的下部设置有进水口21、另一侧的上部设置有出水口22，溶解装置2的顶部具有通过铰链242与溶解装置2连接的溶解装置盖24，如图2所示的，在溶解装置盖24上安装有扶手241，在溶解装置盖24与溶解装置2之间设置有防透水胶条243，避免实验过程中由于溶解装置盖24密封不紧导致漏水的问题。在溶解装置2内设置有三个u型渗透棒支撑架23，u型渗透棒支撑架23用以固定、支撑渗透棒。具体地，溶解装置2为透明圆柱体，由高强度耐压塑料制成，优选直径为40-80mm。
37.本实施例的注水装置1包括注水泵12，注水泵12从水箱11内抽出水后通过管道输送至溶解装置2内，在管道上安装有流量调节阀13和水流量表14，流量调节阀13调节控制水流量大小，水流量通过水流量表14读出。调节注水泵12可向溶解装置2内输送不同压力的水。
38.本实施例的实时测定装置还包括废水池6，伸出测量装置4箱体外的软管481的下方设置有废水池6，渗透棒溶液流进废水池6内，实现废水的排出。
39.本实施例的取样装置包括连通溶解装置2的出水口22的取样管，在取样管上设置有阀门31，在取样管的取样口3的下方设置有取样池32。可取取样池32内的溶液，便于对溶液的其他性质进行分析。
40.本实用新型的煤层注水渗透棒溶解速率的实时测定装置的工作过程如下：
41.配制一定量的标准溶液，放入标准样品池47中；
42.取一定量的水放入空白样品池46中；
43.打开单色器42、接收板和数据处理与显示装置5，将标准样品池47与空白样品池46分别在不同频率的光照下进行测试，比较得出溶液吸收率最高的频率，并设定单色器42持续发出此频率的光；
44.打开注水泵12，调节流量调节阀13使溶液缓慢稳定流动，通过扶手241打开溶解装置2上盖，将渗透棒缓慢放入渗透棒支撑架23上，关闭溶解装置2上盖，待稳定后渗透棒开始溶解，数据处理与显示装置5可通过计算实时显示溶液浓度及渗透棒的溶解速率。
45.渗透棒溶解速率计算处理过程如下：
46.在一定的波长条件下，溶液中物质浓度与光能量减弱的程度有一定的比例关系，由比尔定律可得溶液吸光度为
[0047][0048]
式中，为标准溶液吸光度；为透射光强度；为入射光强度；为吸收系数；
为样品池宽度；为标准溶液浓度。
[0049]
通过对比标准溶液和测试溶液的吸光度，则可得测试溶液的溶液浓度为
[0050][0051]
式中，为测试溶液浓度；为测试溶液吸光度。
[0052]
溶液在短时间内可视为浓度不变，则可得渗透棒的溶解速率为
[0053][0054]
式中，为渗透棒溶解速率；为渗透棒质量变化；为溶解时间；为时间内出水量；为水流量。
[0055]
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。