一种矿用强磁力瓦斯抽采管自动放水器的制作方法

1.本发明属于煤矿瓦斯抽采综合防治和应用技术领域，具体涉及一种矿用强磁力瓦斯抽采管自动放水器。


背景技术：

2.煤矿瓦斯抽采综合防治和应用领域，在瓦斯抽采路中会出现瓦斯、水混合的情况，在瓦斯抽采管路低洼位置聚集大量水堵塞管道，导致瓦斯抽采工作无法进行。目前我们国家煤矿普遍采用的方法为在瓦斯管道容易集水的地方设置三通放水接口，放水接口下连接一个放水器，通过人工对放水器进行放水。这种方法，易堵塞,成本高，效率低，容易造成安全隐患等。例如人工管理不善，放水不及时，不仅降低瓦斯抽采效率，还会影响煤矿瓦斯的综合防治与应用，为煤矿安全带来巨大隐患。其他放水器类型还有u型放水器和本安型放水器以及远程控制放水器。u型放水器的缺点是只适用于负压稳定的条件下，并且极易堵塞，不易清理，常常会因为堵塞问题导致无法放水。本安型放水器和远程控制放水器涉及到电路和网络控制，要达到应用的基础设施和人工监测成本太高，并且安全和稳定的操作也得不到保障，如遇到环境恶劣的矿井，此类放水器根本无法应用。针对现有放水器对瓦斯管道进行放水时都不能实现真正意义上的全自动排出水和其他杂物，影响瓦斯的抽采问题，为此，亟需设计了一种新型的自动放水器。


技术实现要素：

3.为了解决瓦斯管道的因为集水和杂物聚集堵塞瓦斯抽采管的问题，解决现有放水器结构复杂极易堵塞、人工操作成本太高等问题，本发明提供一种矿用强磁力瓦斯抽采管自动放水器。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种矿用强磁力瓦斯抽采管自动放水器，包括集水箱，集水箱内设有三通机械阀和浮球组件，集水箱右侧上部设有瓦斯进气口、瓦斯排出口和放水增压进气口，集水箱左侧下部设有放水口，集水箱内设有用于封堵瓦斯进气口的第一单向阀，集水箱外设有用于封堵放水口的第二单向阀，三通机械阀具有三个接口，三通机械阀的第一接口通过排气管与瓦斯排出口内端连接，三通机械阀的第二接口通过增压进气管与放水增压进气口内端连接，浮球组件位于三通机械阀正下方，浮球组件通过竖向设置的阀杆与三通机械阀的阀芯下端连接。
5.三通机械阀包括呈圆柱状的阀体，阀体内设有顶部敞口的圆柱孔，阀体外侧通过连接架与集水箱内壁固定连接，圆柱孔内部同轴线安装有轴套，轴套内圆滑动设有阀芯，圆柱孔底部在轴套内部设有与阀芯下端面压接配合的密封圈，阀体顶部设有阀盖，第二接口设在阀盖内并与圆柱孔连通，阀芯外圆沿竖向开设有上下通透的通气槽，三通机械阀的第一接口和第三接口均沿阀体的径向方向设置，第三接口为常开的瓦斯气体进口，第一接口内端与第三接口内端连通，阀体内沿竖向设有连通圆柱孔和第三接口的通气孔，阀体下端部设有底部敞口螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有封堵螺柱，封堵螺柱中心开设有上端与圆柱
孔下端通透的导孔，导孔垂直穿过第一接口与第三接口之间的连接通道，阀杆上端穿过导孔伸入到圆柱孔内与阀芯固定连接，阀杆与导孔下部内圆滑动密封配合。
6.阀芯内设有顶部敞口的第一安装孔，第一安装孔内自下而上依次设有第一磁铁、隔磁柱、第二磁铁和第一定位板，第一定位板外圆与第一安装孔内圆螺纹连接，阀盖内部设有顶部敞口的第二安装孔，第二安装孔内第三磁铁和第二定位板，第二定位板外圆与第二安装孔内圆螺纹连接，第三磁铁位于第二磁铁正上方，第三磁铁底部与第二磁铁顶部的磁极相反，螺纹孔内设有位于封堵螺柱上端部的第四磁铁，第四磁铁中心开设有用于穿过阀杆的通孔，第四磁铁顶部与第一磁铁底部的磁极相同。
7.浮球组件包括浮球，浮球中心沿竖向开设有穿孔，穿孔内竖向穿设有连接杆，连接杆下端固定设有位于浮球底部的下限位板，连接杆上端部套设有上限位板和位于上限位板上方的压缩弹簧，连接杆上端螺纹连接有定位螺母，定位螺母通过压缩弹簧向下顶压上限位板，上限位板底面与浮球顶部压接、下限位板顶面与浮球底部压接，连接杆上端与阀杆下端同轴向螺纹连接。
8.放水增压进气口外端设有空气过滤芯。
9.第一单向阀和第二单向阀的结构相同，第二单向阀包括l型连杆和密封盖，l型连杆上端右侧与放水口外端顶部通过上铰接座转动连接，l型连杆下端通过下铰接座与密封盖左侧面中心转动连接，密封盖右端面与放水口左端环面贴合并密封连接。
10.采用上述技术方案，本发明的具体工作原理及过程如下：集水箱右侧上部的瓦斯进气口与瓦斯抽采管道连接，瓦斯排出口与负压瓦斯抽采管路连接，瓦斯抽采管道高于集水箱，通过集水箱和瓦斯抽采管道的高度差，瓦斯抽采管道的内的瓦斯气体在负压抽吸和水重力的混合作用，通过瓦斯进气口顶开第一单向阀，流入到集水箱内，瓦斯气体通过常开的第三接口进入到阀体内，再依次通过第一接口、排气管、瓦斯排出口进入负压瓦斯抽采管路，由负压瓦斯抽采管路抽走，实现气水分离，由于负压瓦斯抽采管路对瓦斯的负压抽取，集水箱内处于负压状态，集水箱外部的大气压对第二单向阀的压力确保放水口被封闭，集水箱内水的重力无法顶开第二单向阀，随着集水箱内水位的不断上升，浮球随着水面向上移动，浮球通过连接杆带动阀杆，阀杆带动阀芯沿轴套内壁向上移动，阀芯下端面脱离密封圈，阀杆将第三接口与第一接口的连接通道封堵，第三接口、通气孔、圆柱孔、通气槽和第二接口连通，集水箱外部的空气通过放水增压进气口、增压进气管进入集水箱内，集水箱内气压升高，气压驱动第一单向阀将瓦斯进气口内端口关闭，集水箱内的水在重力作用下自动顶开放水口外端的第二单向阀，集水箱内的水自动排出。
11.在阀芯上移过程中，由于第四磁铁与第一磁铁相临面的磁极相同，第四磁铁对第一磁铁产生相斥力，同时由于第三磁铁与第二磁铁相临面的磁极相反，第三磁铁与第二磁铁之间具有相吸力，上部一对磁铁的吸力和下部一对磁铁的斥力，可承担浮球组件、阀芯、阀杆的一部分重力（另一部分重力靠水的浮力），使得阀芯顶部被吸附在阀盖底面一段时间，这样确保集水箱外部的空气有充分时间进入到集水箱内提高集水箱内的气压，同时保证放水口能较长时间处于开启状态，提高放水量。当浮球受到的浮力、上部一对磁铁的吸力和下部一对磁铁的斥力之和小于浮球组件、阀芯、阀杆的重力，浮球向下移动，通过连接杆、阀杆带动阀芯向下移动，直到阀芯下端面压接到密封圈上时，阀体的第三接口与第二接口的通路被切断，同时第三接口与第一接口的连通，负压瓦斯抽采管路对集水箱内部抽气，集
水箱内再次被抽成负压，瓦斯进气口内端的第一单向阀打开，瓦斯和水继续流入到集水箱内，同时第二单向阀在外界大气压的作用下，将放水口关闭。瓦斯气体通过常开的第三接口进入到阀体内，再依次通过第一接口、排气管、瓦斯排出口进入负压瓦斯抽采管路，由负压瓦斯抽采管路抽走。集水箱内的水位上升，浮球再驱动阀芯上移，集水箱内外空气连通，集水箱内气压升高，集水箱放水，然后浮球下降继续储水，实现集水箱储水和放水的不断循环。
12.本发明中的压缩弹簧起到压紧上限位板将浮球定位的作用，同时浮球在收到水向上的浮力时，可通过上限位板进一步对压缩弹簧产生压力，浮球在连接杆上可以有上下活动量，这种作为软连接，具有一定的缓冲作用，阀芯在轴套内向上或向下移动更加平缓。
13.第一单向阀和第二单向阀采用外部负压 自重的结构原理，具有良好的单向密封效果。
14.综上所述，本发明原理科学，结构简单，便于维护，无需人工操作，通过磁力和浮球组件的重力相结合形成了全自动的放水、集水循环作业。
附图说明
15.图1是本发明的俯视图；图2是图1中g-g剖视图；图3是本发明的立体结构示意图；图4是本发明在瓦斯抽采时阀芯位于阀体内最下部的示意图；图5是本发明在放水时阀芯位于阀体内最下部的示意图。
具体实施方式
16.如图1-图5所示，本发明的一种矿用强磁力瓦斯抽采管自动放水器，包括集水箱1，集水箱1内设有三通机械阀2和浮球组件3，集水箱1右侧上部设有瓦斯进气口4、瓦斯排出口5和放水增压进气口6，集水箱1左侧下部设有放水口7，集水箱1内设有用于封堵瓦斯进气口4的第一单向阀8，集水箱1外设有用于封堵放水口7的第二单向阀9，三通机械阀2具有三个接口，三通机械阀2的第一接口10通过排气管11与瓦斯排出口5内端连接，三通机械阀2的第二接口12通过增压进气管13与放水增压进气口6内端连接，浮球组件3位于三通机械阀2正下方，浮球组件3通过竖向设置的阀杆14与三通机械阀2的阀芯15下端连接。
17.三通机械阀2包括呈圆柱状的阀体16，阀体16内设有顶部敞口的圆柱孔20，阀体16外侧通过连接架44与集水箱1内壁固定连接，圆柱孔20内部同轴线安装有轴套17，轴套17内圆滑动设有阀芯15，圆柱孔20底部在轴套17内部设有与阀芯15下端面压接配合的密封圈18，阀体16顶部设有阀盖19，第二接口12设在阀盖19内并与圆柱孔20连通，阀芯15外圆沿竖向开设有上下通透的通气槽21，三通机械阀2的第一接口10和第三接口22均沿阀体16的径向方向设置，第三接口22为常开的瓦斯气体进口，第一接口10内端与第三接口22内端连通，阀体16内沿竖向设有连通圆柱孔20和第三接口22的通气孔23，阀体16下端部设有底部敞口螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有封堵螺柱24，封堵螺柱24中心开设有上端与圆柱孔20下端通透的导孔，导孔垂直穿过第一接口10与第三接口22之间的连接通道，阀杆14上端穿过导孔伸入到圆柱孔20内与阀芯15固定连接，阀杆14与导孔下部内圆滑动密封配合。
18.阀芯15内设有顶部敞口的第一安装孔，第一安装孔内自下而上依次设有第一磁铁26、隔磁柱27、第二磁铁28和第一定位板29，第一定位板29外圆与第一安装孔内圆螺纹连接，阀盖19内部设有顶部敞口的第二安装孔，第二安装孔内第三磁铁30和第二定位板31，第二定位板31外圆与第二安装孔内圆螺纹连接，第三磁铁30位于第二磁铁28正上方，第三磁铁30底部与第二磁铁28顶部的磁极相反，螺纹孔内设有位于封堵螺柱24上端部的第四磁铁32，第四磁铁32中心开设有用于穿过阀杆14的通孔，第四磁铁32顶部与第一磁铁26底部的磁极相同。
19.浮球组件3包括浮球33，浮球33中心沿竖向开设有穿孔，穿孔内竖向穿设有连接杆34，连接杆34下端固定设有位于浮球33底部的下限位板35，连接杆34上端部套设有上限位板36和位于上限位板36上方的压缩弹簧37，连接杆34上端螺纹连接有定位螺母38，定位螺母38通过压缩弹簧37向下顶压上限位板36，上限位板36底面与浮球33顶部压接、下限位板35顶面与浮球33底部压接，连接杆34上端与阀杆14下端同轴向螺纹连接。
20.放水增压进气口6外端设有空气过滤芯39。空气过滤芯39用于过滤进入集水箱1内部的空气。
21.第一单向阀8和第二单向阀9的结构相同，第二单向阀9包括l型连杆40和密封盖41，l型连杆40上端右侧与放水口7外端顶部通过上铰接座42转动连接，l型连杆40下端通过下铰接座43与密封盖41左侧面中心转动连接，密封盖41右端面与放水口7左端环面贴合并密封连接。
22.本发明的具体工作原理及过程如下：集水箱1右侧上部的瓦斯进气口4与瓦斯抽采管道连接，瓦斯排出口5与负压瓦斯抽采管路连接，瓦斯抽采管道高于集水箱1，通过集水箱1和瓦斯抽采管道的高度差，瓦斯抽采管道的内的瓦斯气体在负压抽吸和水重力的混合作用，通过瓦斯进气口4顶开第一单向阀8，流入到集水箱1内，瓦斯气体通过常开的第三接口22进入到阀体16内，再依次通过第一接口10、排气管11、瓦斯排出口5进入负压瓦斯抽采管路，由负压瓦斯抽采管路抽走，实现气水分离，由于负压瓦斯抽采管路对瓦斯的负压抽取，集水箱1内处于负压状态，集水箱1外部的大气压对第二单向阀9的压力确保放水口7被封闭，集水箱1内水的重力无法顶开第二单向阀9，随着集水箱1内水位的不断上升，浮球33随着水面向上移动，浮球33通过连接杆34带动阀杆14，阀杆14带动阀芯15沿轴套17内壁向上移动，阀芯15下端面脱离密封圈18，阀杆14将第三接口22与第一接口10的连接通道封堵，第三接口22、通气孔23、圆柱孔20、通气槽21和第二接口12连通，集水箱1外部的空气通过放水增压进气口6、增压进气管13进入集水箱1内，集水箱1内气压升高，气压驱动第一单向阀8将瓦斯进气口4内端口关闭，集水箱1内的水在重力作用下自动顶开放水口7外端的第二单向阀9，集水箱1内的水自动排出。
23.在阀芯15上移过程中，由于第四磁铁32与第一磁铁26相临面的磁极相同，第四磁铁32对第一磁铁26产生相斥力，同时由于第三磁铁30与第二磁铁28相临面的磁极相反，第三磁铁30与第二磁铁28之间具有相吸力，上部一对磁铁的吸力和下部一对磁铁的斥力，可承担浮球组件3、阀芯15、阀杆14的一部分重力（另一部分重力靠水的浮力），使得阀芯15顶部被吸附在阀盖19底面一段时间，这样确保集水箱1外部的空气有充分时间进入到集水箱1内提高集水箱1内的气压，同时保证放水口7能较长时间处于开启状态，提高放水量。当浮球33受到的浮力、上部一对磁铁的吸力和下部一对磁铁的斥力之和小于浮球组件3、阀芯15、
阀杆14的重力，浮球33向下移动，通过连接杆34、阀杆14带动阀芯15向下移动，直到阀芯15下端面压接到密封圈18上时，阀体16的第三接口22与第二接口12的通路被切断，同时第三接口22与第一接口10的连通，负压瓦斯抽采管路对集水箱1内部抽气，集水箱1内再次被抽成负压，瓦斯进气口4内端的第一单向阀8打开，瓦斯和水继续流入到集水箱1内，同时第二单向阀9在外界大气压的作用下，将放水口7关闭。瓦斯气体通过常开的第三接口22进入到阀体16内，再依次通过第一接口10、排气管11、瓦斯排出口5进入负压瓦斯抽采管路，由负压瓦斯抽采管路抽走。集水箱1内的水位上升，浮球33再驱动阀芯15上移，集水箱1内外空气连通，集水箱1内气压升高，集水箱1放水，然后浮球33下降继续储水，实现集水箱1储水和放水的不断循环。
24.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，本实施例中的叙述的各部件的设置位置及相应方向，仅仅便于本领域技术人员对技术方案的理解，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。