矿用全自动无源滤尘滤水磁力触发式放水装置及工作方法与流程

本发明涉及煤矿井下采空区发火监测领域，具体涉及煤矿自燃发火井下束管监测预警系统中使用的矿用全自动无源滤尘滤水磁力触发式放水装置

背景技术：

目前采空区自然发火的监测预警方式主要采用束管监测预警系统,传统束管监测系统将井下气体通过长距离束管采样到地面气相色谱设备进行分析,系统存在实时性差、沿线管道很难保证不泄露、维护量大、色谱设备操作复杂等缺点；为克服传统束管的缺点,这两年行业内研发出井下型基于激光多气体束管监测系统，虽然解决了一些问题,但应用效果并不理想，激光多气体分析设备对粉尘、水过滤要求特别高，特别是在煤矿复杂环境内，采空区抽取的气体内混合着大量的水蒸气和粉尘，设备经常因为管道内抽气处理不合理导致系统瘫痪，目前常采用的放水装置有：一种是人工放水，在指定的地方安放滤水桶，定期安排巡逻人员观察放水，其效率低下、工作量大；一种是矿用本安型全自动放水装置，其工作效率和可靠性有很大的保证，但需要考虑拉线供电，对于施工、后续的使用与维护较为复杂。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种更适合煤矿采空区发火监测需求的矿用全自动无源滤尘滤水磁力触发式放水装置，本装置无需供电，体积小，安装方便，处理水气效率高，有利于井下采空区型基于激光多气体束管监测系统稳定，提高了系统在井下运行寿命，解决长距离气路传输因水气凝结无法抽气问题，保证了长距离抽气的真实性。

为了实现上述技术目的，本发明的技术解决方案是：

矿用全自动无源滤尘滤水磁力触发式放水装置，包括进气系统、出气系统、排水系统和主壳体。所述进气系统包括进气口接头、进气管和压力表，所述出气系统包括出气口接头、出气管和压力表。所述主壳体设有上盖和下盖，所述上盖上穿有进气管和出气管，所述下盖下部装配有支撑脚。

所述主壳体内通过隔离板分为上下两仓，其中，上仓为气体仓，下仓为储水仓，所述气体仓内间隔设置有多级凝水滤尘装置，所述进气系统的进气管与气体仓下部仓体连接，所述出气系统的出气管与气体仓上部仓体连接，混合气体自进气管进入气体仓下部后，向上逐级经过凝水滤尘装置进行凝水、滤尘，然后从气体仓上部的出气管流出。

所述储水仓内设有浮动装置，所述浮动装置的顶部和隔离板下部对应位置安装有磁性物质，所述储水仓下部安装有排水系统，所述排水系统能够在浮动装置与隔离板磁性相吸时启动，进行排水。

如上所述的矿用全自动无源滤尘滤水磁力触发式放水装置，所述隔离板包括v形结构，最底部设有强力磁铁和导水孔，过滤水能够自导水孔向储水仓流动。

进一步的，其特征在于，所述浮动装置包括浮子，所述浮子顶部设有密封台，所述密封台的数量和位置与导水孔的数量和位置相对应，在浮子与隔离板磁性相吸时，密封台能够与导水孔相互接触配合，将储水仓与气体仓隔离开，形成两个独立空间。

如上所述的矿用全自动无源滤尘滤水磁力触发式放水装置，每级所述凝水滤尘装置内设有一个或多个v形滤水片，所述v形滤水片底部开口，可使v形滤水片滤下的水从v形滤水片底部流下。

进一步的，部分或所有v形滤水片包括不锈钢粉末冶金片和粉末冶金片底板，所述不锈钢粉末冶金片位于粉末冶金片底板两侧，并向外延伸，在所述不锈钢粉末冶金片上还分布有若干个不锈钢滤尘网。优选的，上级凝水滤尘装置内的粉末冶金片孔隙小于下级凝水滤尘装置内的粉末冶金片孔隙。

如上所述的矿用全自动无源滤尘滤水磁力触发式放水装置，所述排水系统包括进气压力平衡阀体、进气压力平衡导管、放水阀体和放水导管，所述进气压力平衡导管和放水导管贯穿浮动装置，所述进气压力平衡阀体和放水阀体位于储水仓下部，其靠近浮动装置一端分别连接有开关拉杆，所述开关拉杆另一端伸出至进气压力平衡导管或放水导管外面，其末端分别连接有调节装置。

进一步的，所述调节装置包括调节横梁和调节螺母，所述调节螺母一端穿过调节横梁，并与浮动装置上平面保持一定距离。通过调节调节螺母与浮动装置上平面之间的距离，可控制浮子上升放水的灵敏度。

如上所述的矿用全自动无源滤尘滤水磁力触发式放水装置，所述主壳体储水仓侧面还设有液位计，用于观察储水仓内储水高度，便于维护。

一种采用如上所述的矿用全自动无源滤尘滤水磁力触发式放水装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：从采空区抽取的混合气体中含有大量的水蒸气，这些气体通过敷设束管线路进入装置的进气管，通过进气管将水、气传输到气体仓底部，气流与隔离板相互撞击后，液体水通过导水孔流入储水仓，此为第一级处理单元；

步骤二：通过进气管流入气体仓内的混合气体，在下层凝水过滤装置中，利用气体换向，水分子惯性撞击v形滤水片的原理，对水、气、粉尘进行过滤，把混合气体的大部分粉尘颗粒及水气进行过滤，此为第二级处理单元；

步骤三：经过第二单元的处理，混合气体进入上层的凝水过滤装置中，对混合气体中微小颗粒的粉尘进行再次处理，最终，处理好的气体从顶层的出气管中流出，输送回束管管道中，此为第三级处理单位，另外，上层凝水过滤装置中过滤出来的水通过上层凝水滤尘装置中v形滤水片的粉末冶金片底板流入下面的储水仓中；

步骤四：在凝水过滤装置滤水、滤尘过程中，进气压力平衡阀体和放水阀体处于常闭状态，外界的空气无法进入装置，壳体内的水也无法流出；

步骤五：随着装置不停的滤水、滤尘，其分离或者过滤出来的水通过隔离板上的导水孔不断流入储水仓中；

步骤六：随着储水仓液位的继续上升，浮子受水的浮力影响开始上升，上升到离隔离板一定的距离时，受磁铁磁力影响，浮子会瞬间吸附到隔离板磁铁上，此时浮子上的密封台与隔离板上的导水孔相互接触配合，将储水仓与气体仓隔离开，形成两个独立空间，同时浮子的上升带动与进气压力平衡阀体和放水阀体相连的开关拉杆向上运动，从而开启进气压力平衡阀体和放水阀体，外界空气自进气压力平衡阀体进入到储水仓顶板，储水仓内的水通过放水阀体流出。

步骤七：随着储水仓液位的下降，浮子一直被吸附在磁铁上，当储水仓内水放完时，在浮子自身重量的影响下，浮子与磁铁脱离，浮子下降到储水仓底板，进气压力平衡阀体和放水阀体恢复到初始状态，完成了一次自动放水过程。

本发明的有益效果在于：

1.本发明的矿用无源滤尘滤水磁力触发式放水装置，非常适合煤矿采空区发火监测需求，实现了抽气过程无需人工参与，全自动滤尘滤水。而且本装置并不是单纯的抽气过滤装置，而是既能实现对采空区内部气体抽气过滤，还能检测整条抽气管线抽气状态是否正常，并具有了通过压力表对沿线管线进行诊断的功能，解决了传统束管因长距离抽气，管道内冷凝水堵塞而无法抽出的弊端，还能实现气样的滤尘功能，其现场实用价值更高。

2.本发明的矿用无源滤尘滤水磁力触发式放水装置，结构简单、体积小，其施工安装工艺完全可以按照煤矿普通设备安装方式，可采取壁挂式或站立式，不需要特殊工艺。

3.本发明的矿用无源滤尘滤水磁力触发式放水装置，与传统滤水装置相比，其滤水、滤尘能力提高，并带有抽气状态显示功能，过滤材料便宜好用，无须人工参与放水，保证抽气实时性、真实性，更准确将隐患点的气样传输给分析装置，对预防采空区发火灾害和保证工作人员安全具有重要意义。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例1的矿用全自动无源滤尘滤水磁力触发式放水装置的结构示意图。

图中各附图标记所代表的组件为：

1、进气口接头，2、压力表，3、出气口接头，4、上盖，5、上盖密封圈，6、气体仓，7、进气管，8、出气管，9、主壳体，10、v形滤水片，11、第二级凝水滤尘装置，12、第一级凝水滤尘装置，13、不锈钢粉末冶金片，14、隔离板，15、隔离板圆形强力磁铁，16、凸型导水孔，17、调节横梁，18、调节螺母，19、进气压力平衡导管，20、液位计，21、放水导管，22、浮子密封凸台，23、浮子，24、浮子圆形强力磁铁，25、储水仓，26、浮子导向孔，27、进气压力平衡阀体拉杆，28、放水导管出水孔，29、下盖密封圈，30、下盖，31、进气压力平衡阀体，32、支撑脚，33、放水阀体密封圈，34、放水阀体，35、放水阀壳体，36、进气压力平衡阀壳体，37、粉末冶金过滤堵头，38、粉末冶金片底板。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，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方式所限制。相反，提供这些实施方式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。

实施例1

参见图1，图1为本实施例的矿用无源滤尘滤水磁力触发式放水装置的结构示意图，包括进气系统、出气系统、排水系统和主壳体9。所述进气系统包括进气口接头1、进气管7和压力表2，所述出气系统包括出气口接头3、出气管8和压力表2，所述进气管7和出气管8采用pvc管。所述进气系统和出气系统各部件的连接部位均采用螺纹加密封圈密封的方式连接。

所述主壳体9采用长方形结构，方便制作。所述主壳体9设有上盖4和下盖30，所述上盖4上穿有进气管7和出气管8，所述下盖30下部装配有支撑脚32。所述上盖4和下盖30与壳体接触部位分别设有上盖密封圈5和下盖密封圈29，并通过多组螺栓连接实现上密封和下密封。

所述主壳体9内通过隔离板14分为上下两仓，其中，上仓为气体仓6，下仓为储水仓25，所述气体仓6内设置有两级凝水滤尘装置，分别为第一级凝水滤尘装置12和第二级凝水滤尘装置11，所述第一级凝水滤尘装置12位于第二级凝水滤尘装置11的下面。所述排水系统与储水仓25下部相连。

进一步的，所述进气系统的进气管7与气体仓6下部仓体连接，即进气管7中的混合气体先进入第一级凝水滤尘装置12的下层。所述出气系统的出气管8与气体仓6上部仓体连接，即混合气体自进气管7进入气体仓6下部后，向上逐级经过凝水滤尘装置进行凝水、滤尘，然后从气体仓6上部的出气管8流出。

在本实施例中，所述隔离板14为v形结构，最底部中间位置设有隔离板圆形强力磁铁15和四个凸型导水孔16，气体仓6上层的过滤水能够自凸型导水孔16流到下层的储水仓25内。优选的，所述凸型导水孔16为隔爆型。

在本实施例中，所述第一级凝水滤尘装置12和第二级凝水滤尘装置11内分别设有多个v形滤水片10，所述v形滤水片10底部开口，两侧展开板上还分布有若干个不锈钢滤尘网。气体自下向上流动时，只能从v形滤水片10底部开口向上流动，然后向四周扩散时，必须要经过若干个不锈钢滤尘网，通过此v形滤水片10和多级凝水滤尘装置的设计，实现了对混合气体的滤尘滤水。滤下的水可从v形滤水片10底部流下，最终汇集到隔离板14上。

进一步的，部分或所有v形滤水片10采用不锈钢粉末冶金片13和粉末冶金片底板38，以增强v形滤水片10的滤尘效果。所述不锈钢粉末冶金片13位于粉末冶金片底板38两侧，并向外延伸。优选的，第二级凝水滤尘装置11内的粉末冶金片孔隙小于第一级凝水滤尘装置12内的粉末冶金片孔隙，可采用微米孔隙的粉末冶金片，以达到最佳滤尘滤水效果。

在本实施例中，所述储水仓25内设有浮动装置，所述浮动装置包括浮子23，所述浮子23与隔离板14保留一定距离，所述浮子23在储水仓25的水位上升时，能够在水的浮力作用下接近隔离板14。

进一步的，所述浮子23的顶部中间位置设置有浮子圆形强力磁铁24和四个浮子密封凸台22，所述浮子圆形强力磁铁24和四个浮子密封凸台22的位置分别与隔离板圆形强力磁铁15和四个凸型导水孔16的位置相对应，在浮子23接近隔离板14，并且浮子圆形强力磁铁24与隔离板圆形强力磁铁15磁性相吸时，四个浮子密封凸台22能够与四个凸型导水孔16相互接触配合，将储水仓25与气体仓6隔离开，形成两个独立空间。

在本实施例中，所述储水仓25下部安装有排水系统，所述排水系统能够在浮子23与隔离板14磁性相吸时启动，进行排水。

进一步的，所述排水系统包括进气压力平衡阀体31、进气压力平衡导管19、放水阀体34和放水导管21，所述进气压力平衡导管19和放水导管21为不锈钢管，竖直向上贯穿浮子23，所述浮子23两侧分别设有一个中空的浮子导向孔26，所述浮子导向孔26尺寸与进气压力平衡导管19和放水导管21尺寸配合，浮子23在进气压力平衡导管19和放水导管21的限制下，只能沿竖直方向运动，从而保证了浮子圆形强力磁铁24和四个浮子密封凸台22能够稳定的与隔离板圆形强力磁铁15和四个凸型导水孔16接触配合。

在本实施例中，所述进气压力平衡阀体31和放水阀体34均位于下盖30下部，平时处于常闭状态，所述进气压力平衡阀体31外侧套有进气压力平衡阀壳体36，其靠近浮子23一端连接有进气压力平衡阀体拉杆27，所述进气压力平衡阀体拉杆27竖直向上伸出至进气压力平衡导管19外部，其末端分别连接有调节装置。同样的，所述放水阀体34外侧套有放水阀壳体35，其靠近浮子23一端也连接有相应的开关拉杆，所述开关拉杆另一端伸出至放水导管21外部，其末端分别连接有调节装置。

进一步的，所述放水导管21与下盖30接触位置设有放水导管出水孔28，在放水阀体34开关拉杆向上拉动时开启，可使储水仓25内的水从放水导管出水孔28流入放水阀体34内。优选的，所述放水阀体34下部还设有放水阀体密封圈33。

进一步的，所述调节装置包括调节横梁17和调节螺母18，所述调节横梁17中间与拉杆转动连接在一起，所述调节横梁17两端分别旋有一个调节螺母18，所述调节螺母18一端穿过调节横梁17，其底部与浮子23上平面保持一定距离。通过调节调节螺母18与浮子23上平面之间的距离，可控制浮子23上升放水的灵敏度。当调节调整横梁17与调节螺母18下行时，调节螺母18与浮子23上平面之间的距离变小，放水灵敏度提高，浮子23很快就会与调节螺母18接触，并推动拉杆上行，从而启动进气压力平衡阀体31和放水阀体34，储水仓25内储水量降低；反向调节时，则放水灵敏度降低，储水量提高。

进一步的，所述进气压力平衡阀体31下端设置有粉末冶金过滤堵头37，以过滤进入进气压力平衡导管19内的空气。

在本实施例中，所述主壳体9储水仓25侧面还设有液位计20，用于观察储水仓25内储水高度，便于维护。

本矿用全自动无源滤尘滤水磁力触发式放水装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：从采空区抽取的混合气体中含有大量的水蒸气，这些气体通过敷设束管线路进入装置的进气管7，通过进气管7将水、气传输到气体仓6底部，气流与隔离板14相互撞击后，液体水通过四个凸型导水孔16流入储水仓25，此为第一级处理单元；

步骤二：通过进气管7流入气体仓6内的混合气体，在第一级凝水过滤装置12中，利用气体换向，水分子惯性撞击v形滤水片10的原理，对水、气、粉尘进行过滤，把混合气体的大部分粉尘颗粒及水气进行过滤，此为第二级处理单元；

步骤三：经过第二单元的处理，混合气体进入第二级凝水过滤装置11中，对混合气体中微小颗粒的粉尘进行再次处理，最终，处理好的气体从顶层的出气管8中流出，输送回束管管道中，此为第三级处理单位，另外，第二级凝水过滤装置11中过滤出来的水通过第二级凝水滤尘装置11中v形滤水片10的粉末冶金片底板38流入下面的储水仓25中；

步骤四：在凝水过滤装置滤水、滤尘过程中，进气压力平衡阀体31和放水阀体34处于常闭状态，外界的空气无法进入装置，壳体内的水也无法流出；

步骤五：随着装置不停的滤水、滤尘，其分离或者过滤出来的水通过隔离板14上的四个凸型导水孔16不断流入储水仓25中；

步骤六：随着储水仓25液位的继续上升，浮子23受水的浮力影响开始上升，上升到离隔离板14一定的距离时，受磁铁磁力影响，浮子23上的浮子圆形强力磁铁24会瞬间吸附到隔离板14的隔离板圆形强力磁铁15上，此时浮子23上的四个浮子密封凸台22与隔离板14上的四个凸型导水孔16相互接触配合，将储水仓25与气体仓6隔离开，形成两个独立空间，同时浮子23的上升带动与进气压力平衡阀体31和放水阀体34相连的开关拉杆向上运动，从而开启进气压力平衡阀体31和放水阀体34，外界空气自进气压力平衡阀体31进入到储水仓25顶板，储水仓25内的水通过放水阀体34流出。

步骤七：随着储水仓25液位的下降，浮子23一直被吸附在磁铁上，当储水仓25内水放完时，在浮子23自身重量的影响下，浮子23与磁铁脱离，浮子23下降到储水仓25底板，进气压力平衡阀体31和放水阀体34恢复到初始状态，完成了一次自动放水过程。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。