一种煤矿瓦斯发电气液分离装置的制作方法

[0001]
本发明涉及瓦斯加工领域，具体而言，涉及一种煤矿瓦斯发电气液分离装置。


背景技术：

[0002]
从地下开采上来的瓦斯气体,通常含有大量的水气,容易腐蚀输送管道及设备，需要对其进行除水气操作。
[0003]
目前瓦斯气体与水气的气液分离技术有重力分离、离心分离以及填料吸附等，其中，填料吸附效果显著，但是填料(滤芯)使用一段时间后上面吸附满水气，如果不进行更换，气液分离效率将会大打折扣。
[0004]
目前的气液分离设备中，填料更换都需要先隔断瓦斯气体的输入，在停机状态下进行更换，大大降低了气液分离设备的效率。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于克服背景技术的缺点，提供一种瓦斯发电气液分离装置，旨在装置不停机的状态下进行滤芯更换操作。
[0006]
本发明的实施例通过以下技术方案实现：
[0007]
一种煤矿瓦斯发电气液分离装置，其特征在于，包括过滤仓及可转动地设置在过滤仓内的换芯机构；
[0008]
所述过滤仓的侧壁上设有第二出气口，两组进气通道和两组换芯通道，过滤仓在垂直于自身轴线上的截面轮廓，呈椭圆状且椭圆的长轴与两组进气通道的轴线共线，椭圆的短轴与两组换芯通道的轴线共线；
[0009]
所述换芯机构包括芯块及环绕芯块均匀设置的四组密封塞，芯块和每组密封塞之间均通过导向轴连接，且密封塞可滑动地穿设在所述导向轴上；每组密封塞末端通过伸缩软管连接有一组撑板，且伸缩软管的内腔两端分别贯穿所述密封塞和撑板；
[0010]
所述撑板和密封塞之间设有第二弹性件，第二弹性件用于驱动撑板和密封塞的相互远离；撑板与芯块之间设有第三弹性件，第三弹性件用于驱动撑板远离芯块；每组伸缩软管内置有滤芯，每组密封塞的首端均设有与进气通道和换芯通道匹配的弧形部；
[0011]
当每组进气通道和每组换芯通道内各卡入一组密封塞时，位于长轴方向上的两组撑板在第三弹性件弹力作用下与芯块之间留有间隙，使进气通道通过伸缩软管与间隙导通；位于椭圆短轴方向上的两组密封塞各卡接于一组进气通道，且位于短轴方向上的两组撑板压接于芯块的侧壁上。
[0012]
在一些优选实施方式中，所述芯块的侧壁上设有环槽，所述撑板的板面上环绕所述伸缩软管的内腔设置有密封环，当撑板压接于所述芯块的侧壁上时，所述密封环压接于所述环槽内。
[0013]
在一些优选实施方式中，所述芯块的侧壁上设有密封环，所述撑板的板面上环绕所述伸缩软管的内腔开设有环槽，当撑板压接于所述芯块的侧壁上时，所述密封环压接于
所述环槽内。
[0014]
在一些优选实施方式中，所述导向轴穿设于所述撑板上，所述第二弹性件和所述第三弹性件均为套设于所述导向轴上的弹簧。
[0015]
在一些优选实施方式中，所述换芯机构连接有动力机构，用以驱动换芯机构的旋转。
[0016]
在一些优选实施方式中，所述动力机构包括设于过滤仓外的气缸，所述气缸的气压杆末端穿设到所述过滤仓内；
[0017]
所述芯块上设置齿盘，所述气压杆末端设有与所述齿盘啮合的齿条，且所述气压杆与过滤仓侧壁通过皮碗密封。
[0018]
在一些优选实施方式中，所述煤矿瓦斯发电气液分离装置还包括分离机构，所述分离机构上设有用于通入瓦斯水气的进气口和第一出气口，所述分离机构的出气口与所述两组进气通道连通。
[0019]
在一些优选实施方式中，所述煤矿瓦斯发电气液分离装置还包括机架，所述分离机构设于所述机架上；
[0020]
所述分离机构包括第一分离仓和第二分离仓，所述第一分离仓下端设有第一排液口，所述第一排液口与所述第二分离仓的上端连通，所述第二分离仓下端设有第二排液口；
[0021]
所述分离机构还包括穿设在所述第一排液口和第二排液口上的竖轴，所述第一排液口上方设有第一塞头，第二排液口下方设有第二塞头，第一塞头和第二塞头均设于所述竖轴上；
[0022]
所述气缸设于所述机架上，且气缸的气压杆横向设置，气压杆侧壁上沿长度方向设置有凸条，凸条两端通过斜面与气压杆外壁平滑连接；
[0023]
所述竖轴上端抵接于所述气压杆上，当气压杆横向移动使竖轴下移抵接于凸条上时，所述第一塞头密封于所述第一排液口上，第二塞头脱离所述第二排液口；
[0024]
所述气压杆与所述第一分离仓之间还设有第一弹性件，当凸条越过所述竖轴上端时，所述第一弹性件驱使所述竖轴上移抵接于所述气压杆上，所述第一塞头脱离所述第一排液口上，第二塞头密封于所述第二排液口上。
[0025]
在一些优选实施方式中，所述煤矿瓦斯发电气液分离装置还包括设于机架上的两组弹性气囊，每组弹性气囊上设有单向进气阀，每组弹性气囊与第二分离仓连通，弹性气囊与第二分离仓之间连通之间还设有单向排气阀以阻止第二分离仓内的气体进入弹性气囊内；
[0026]
所述机架上滑动连接有连动杆，所述连动杆与气压杆相连，所述两组弹性气囊设于所述连动杆两端，且连动杆两端各抵接于一组弹性气囊上；
[0027]
当气压杆带动连动杆横移时，一组弹性气囊压缩以向第二分离仓内排气，另一组气囊复位吸气。
[0028]
在一些优选实施方式中，所述第一分离仓上端设有限位件，所述竖轴上设有受力件，当所述竖轴抵接于所述气压杆上时，所述受力件上端抵接于所述限位件上。
[0029]
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
[0030]
本发明的煤矿瓦斯发电气液分离装置中,分离仓呈椭圆形,分离仓内可旋转地设置有换芯机构,每组换芯机构均包括依次连接的密封塞、塞伸缩软管和撑板,密封塞和撑板
之间设有第二弹性件，撑板和芯块之间设有第三弹性件，密封塞和芯块之间设有导向轴使得密封塞可相对于芯块之间来回滑动，伸缩软管与撑板及密封塞导通，分离仓椭圆的长轴方向两侧设有进气通道，短轴方向设有换芯通道，利用第二弹性件和第三弹性件的弹性，可使每组密封塞紧密密封在进气通道和换芯通道内，同时，利用第二弹性件和第三弹性件的可压缩性，使得换芯机构可在椭圆形的分离仓内壁中旋转换芯，换芯过程中，无需分离装置的停机，提高气液分离装置的工作效率。
附图说明
[0031]
图1为本发明的瓦斯发电气液分离装置的结构示意图；
[0032]
图2为本发明的瓦斯发电气液分离装置的过滤机构立体图1
[0033]
图3为本发明的瓦斯发电气液分离装置的过滤机构立体图2
[0034]
图4为本发明的瓦斯发电气液分离装置的过滤机构立体图3
[0035]
图标：1-分离机构，1a-第一分离仓，1b-第二分离仓，1c-第一排液口， 1d-第二排液口，1e-第三排液口，1f-竖轴，1g-第一塞头，1h-第二塞头， 1i-进气口，1j-第一出气口，1k-受力件，1l-第一弹性件，1m-限位件，2
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动力机构，2a-气缸，2b-横轴，2c-凸条，2d-连动杆，2e-压板，2f-弹性气囊，2g-单向进气阀，2h-排气管，2i-单向排气阀，3-机架，3a-导向筒， 4-过滤机构，4a-过滤仓，4b-进气通道，4c-换芯通道，4d-密封盖，4e-第二进气口，4f-动力通道，4g-第二出气口，5-换芯机构，5a-齿盘，5b-齿条，5c-芯块，5d-密封塞，5e-底板，5f-第二弹性件，5g-撑板，5h-第三弹性件，5i-导向轴，5j-滤芯腔，5k-密封环，5l-环槽，5m-间隙，5n-伸缩软管，a-短轴，b-长轴。
具体实施方式
[0036]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0037]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0039]
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0040]
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连
方向上的两组密封塞5d各卡接于一组进气通道4b，且位于短轴a方向上的两组撑板5g压接于芯块5c的侧壁上，此时第三弹性件5h受压缩而完全卡入在芯块5c内台阶孔的大径部分内，使得换芯通道4c被完全堵住，换芯通道4c外部的续接管道上螺纹连接有密封盖4d,旋开密封盖4d即可将芯块 5c取出更换。
[0048]
在一些优选施例中，所述芯块5c侧壁上设有凸起，所述第三弹性件5h 设置在凸起与撑板5g之间，当撑板5g抵接在芯块5c端面时，第三弹性件 5h由于不在芯块5c端面和撑板5g之间，因此不会阻挡撑板5g与芯块5c 的抵接密封效果。
[0049]
在一些优选实施例中，为增大密封效果，所述芯块5c的侧壁上设有环槽5l，所述撑板5g的板面上环绕所述伸缩软管5n的内腔设置有密封环5k，在短轴a方向上，当撑板5g压接于所述芯块5c的侧壁上时，所述密封环 5k压接于所述环槽5l内，使得换芯通道5j与过滤仓4a内充分隔离；易于想到的是，作为另一个优选实施，所述芯块5c的侧壁上设有密封环5k，所述撑板5g的板面上环绕所述伸缩软管5n的内腔开设有环槽5l，当撑板5g 压接于所述芯块5c的侧壁上时，所述密封环5k压接于所述环槽5l内。
[0050]
上述第二弹性件5f、第三弹性件5h、导向轴5i以及芯块5c为减少被水气腐蚀，可做表面浸塑处理，而导向轴5i以及芯块5c亦可设置为橡胶材质。
[0051]
所述换芯机构5的旋转可通过人力，即换芯机构5上端的转轴延伸到过滤仓4a外，通过加力杆旋转，当需要更换滤芯时，只需使得换芯机构5 旋转90度，长轴b方向上待更换的滤芯即可旋转到短轴a方向进行更换，短轴a方向上的伸缩软管5n内的滤芯即可接通进气通道4b以进行工作，过程中，无需停机，利用过滤仓4a椭圆形内壁的性质以及第二弹性件5f、第三弹性件5h的弹力，实现进气通道4b及换芯通道4c与外界环境的隔离，避免漏气。
[0052]
参照图1至2，本实施例中，所述换芯机构5连接有动力机构2，用以驱动换芯机构5的旋转,所述动力机构2包括设于过滤仓4a外的气缸2a，所述气缸2a的气压杆末端穿设到所述过滤仓4a内，所述芯块5c上端部设置有不完全齿的齿盘5a，所述气压杆末端设有与所述齿盘5a啮合的齿条 5b，过滤仓4a外壁上设有动力通道4f，气压杆穿过4f，所述气压杆与过滤仓4a侧壁上的动力通道4f之间通过皮碗密封，以通过气缸2a驱动所述齿盘5a的正负90度来回摆动，实现换芯，齿条5b、齿盘5a为硬质塑料材质。
[0053]
在一些优选实施例中，所述煤矿瓦斯发电气液分离装置还包括分离机构1，所述分离机构1上设有用于通入瓦斯水气的进气口1i和第一出气口 1j，所述分离机构1的出气口与所述两组进气通道4b连通，所述分离机构可为重力分离机构或离心分离机构，实现对瓦斯气液的两次分离，提高分离效果。
[0054]
在一些优选实施例中，所述分离机构1选授权公告号为cn105920923b 的发明专利中的立式气液分离器，所述分离机构1包括第一分离仓1a和第二分离仓1b，所述第一分离仓1a下端设有第一排液口1c，所述第一排液口1c与所述第二分离仓1b的上端连通，所述第二分离仓1b下端设有第二排液口1d，所述分离机构1还包括穿设在所述第一排液口1c和第二排液口 1d上的竖轴1f，所述第一排液口1c上方设有第一塞头1g，第二排液口1d 下方设有第二塞头1h，第一塞头1g和第二塞头1h均设于所述竖轴1f上。
[0055]
所述第一分离仓1a上方设有复位机构，复位机构包括设于第一分离仓 1a顶部的限位件1m、设于竖轴1f上的受力件1k,受力件1k与第一分离仓 1a顶部之间设有第一弹性件1l，如弹簧；作过程中，开采出的瓦斯从进气口1i进入，经过重力沉降分离，从第一出气口1j
和第二进气口4e进入过滤机构4,第一弹性件1l驱动竖轴1f上移，第一排液口1c和第一塞头1g 分离，第二排液口1d被第二塞头1g密封，第一分离仓1a内的液体从第一排液口1c流入第二分离仓1b内。
[0056]
参照图1，气缸2a的气压杆横向设置，气压杆侧壁上沿长度方向设置有凸条2c，凸条2c两端通过斜面与气压杆外壁平滑连接，所述竖轴1f上端抵接于所述气压杆上。
[0057]
更换滤芯时，所述气压杆向右侧横向移动使竖轴1f下移抵接于凸条2c 上时，此时，所述第一塞头1g密封于所述第一排液口1c上，实现第一分离仓1a和第二分离仓1b的隔绝，第二塞头1h脱离所述第二排液口1d，第二分离仓1b内的水液从下方的第三排液口1e排除，设定过程持续时间约 1-2秒,便于换芯机构5的90
°
旋转换芯。
[0058]
参照图1的状态，当凸条2c向右移动越过所述竖轴1f上端时，所述第一弹性件1l驱使所述竖轴1f上移抵接于所述气压杆上，所述第一塞头 1g重新脱离所述第一排液口1c上，第二塞头1h再次密封于所述第二排液口1d上，限位件1m下端抵接在受力件1k上，接触面可以设置橡胶，作为缓冲，阻止竖直1f的进一步上移。
[0059]
在一些优选实施例中，第二分离仓1b与排液仓连通，第三排液口1e 设置在排液仓底部，第二分离仓1b内进入有部分瓦斯水气，可往第二分离仓1b通入空气以破坏第二分离仓1b中的瓦斯水气，使分离出来的液体重力大于阻力，液体在重力的作用下排出，空气入口设置在第二分离仓1b两侧侧壁上，通入空气，空气产生的气压会加快液体的排出速度，并且不容易堵塞。
[0060]
所述煤矿瓦斯发电气液分离装置还包括设于机架3上的两组弹性气囊 2f，两组弹性气囊2f均内置有弹簧便于压缩后的复位，每组弹性气囊2f 上设有单向进气阀2g，每组弹性气囊2f通过排气管2h与第二分离仓1b的空气入口连通，弹性气囊2f与第二分离仓1b之间的排气管2h内还设有单向排气阀2i以阻止第二分离仓1b内的气体进入弹性气囊2f内；所述机架 3上滑动连接有连动杆2d，机架3上设有导向筒3a与连动杆2d滑动配合导向，所述连动杆2d与气压杆相连，所述两组弹性气囊2f设于所述连动杆2d两端，且连动杆2d两端各设有一组压板2e以各抵接于一组弹性气囊 2f上，当一组弹性气囊2f呈压缩状时，另一组弹性气囊2f呈自然状态。
[0061]
当气压杆向右横移带动换芯机构5换芯过程中，凸条2c接触竖直1f 上端，第一塞头1g密封，此时带动连动杆2d右移，右侧的弹性气囊2f压缩以向第二分离仓1b内排气，左侧的另一组弹性气囊2f复位吸气，右侧的弹性气囊2f内的空气经过排气管2h进入第二分离仓1b，使得液体快速排出。
[0062]
在下一更换滤芯时，气压杆向左移动，凸条2c再次挤压竖轴1f,左侧弹性气囊2f压缩，右侧弹性气囊2f复位，通过气压杆的来回往复运动实现换芯动作的同时，也便于分离机构1内的液体排出。
[0063]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。