一种煤样自燃特性检测用滤水式驱动活塞结构的制作方法

1.本发明涉及一种煤样自燃特性检测装置，特别是涉及一种煤样自燃特性检测用滤水式驱动活塞结构。


背景技术：

2.煤氧化特性检测设备中，主要是通过液压、气压或丝杠等结构直接驱动的活塞对煤样进行承载、增压作业，同时在活塞上开始排气用的导流孔，用于对实验用气体进行导流以满足检测作业的需要，虽然当前所使用的活塞机构可以满足使用的需要，但在运行中，一方面存在活塞设备安装、拆除作业难度及劳动强度大，且工作效率低下，同时在运行中还存在对煤样的挤压作业输出的作用力相对较小、作用力输出稳定性差且对活塞驱动作业是的作用力及活塞行程控制精度相对不足，从而严重影响了实验作业的效率和精度；另一方面传统的活塞机构在运行中，均不同程度存在实验中产生气体排气不畅、产生的气体中包含的水蒸气、液滴往往无法进行直接分离，从而导致气体在进行检测作业中极易因所包含的水蒸气、液滴等杂质而严重影响后续气体成分检测作业的质量和精度，甚至因包含的水蒸气、液滴等杂质对后续的检测设备造成污染和侵蚀，造成检测设备故障率增加的风险。
3.因此针对这一现状，迫切需要开发一种全新的煤样自燃特性检测用活塞机构及使用方法，以满足实际使用的需要。


技术实现要素：

4.针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种煤样自燃特性检测装置，本发明集成化程度及运行自动化程度高，操作简便灵活，检修维护方便，一方面驱动调节灵活性好、驱动力稳定性好、驱动力强度且运行控制精度高，可有效提高与煤样实验设备组装拆除作业的灵活性、便捷性及定位精度；另一方面在满足煤样增压实验作业需要的同时，可有效提高实验腔内气体排放效率，同时可对气体中包含的水蒸气、液滴进行净化分离，从而有效提高气体实验气检测精度。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
6.一种煤样自燃特性检测用滤水式驱动活塞结构，包括承载台、活塞块、导向活塞杆、密封环、导向套、升降驱动机构、压力传感器、位移传感器、滤水机构及接线端子，活塞块和导向活塞杆均为圆柱体柱状结构，其中活塞块下端面与导向活塞杆上端面连接并同轴分布，活塞块内设渗流孔、导向活塞杆内设导流孔，渗流孔和导流孔同轴分布并相互连通，承载台与活塞块上端面连接并同轴分布，且承载台与渗流孔连通，滤水机构嵌于导流孔内并与导流孔同轴分布，且滤水机构下端面超出导向活塞杆下端面0—10厘米，导向套为与导向活塞杆同轴分布的空心圆柱体结构，包覆在导向活塞杆外并与导向活塞杆间滑动连接，导向套上端面设至少两条与导向套轴线平行分布的定位槽，定位槽环绕导向套轴线均布，升降驱动机构下端面嵌于定位槽内并与定位槽同轴分布，上端面与活塞块下端面相抵并垂直分布，升降驱动机构下端面与定位槽槽底间通过压力传感器连接，且升降驱动机构最大长
度1/4—3/4嵌于定位槽内，位移传感器至少一个，嵌于导向套上端面并与导向活塞杆外表面滑动连接，密封环若干，分别包覆在活塞块和导向套外表面，并与活塞块和导向套同轴分布，接线端子至少一个，嵌于导向套下端面并分别与升降驱动机构、压力传感器、位移传感器电气连接。
7.进一步的，所述的活塞块下端面与导向活塞杆、升降驱动机构对应位置均设横断成“冂”字形限位槽，所述导向活塞杆、升降驱动机构上端面均嵌于限位槽内并与限位槽同轴分布，活塞块上端面设承载槽，所述承载槽为与活塞块同轴分布的环状结构，其内径为活塞块外径的80%—90%，所述活塞块通过承载槽与承载台下端面连接并同轴分布。
8.进一步的，所述的承载台包括承载框、承载网板、定位环及导流管，其中所述承载框为与活塞块同轴分布的闭合环状结构，所述承载网板嵌于承载框内并与承载框同轴分布，且承载网板面积为承载台上端面总面积的70%—90%，所述定位环为与承载框同轴分布的环状结构，与承载框下端面连接，且定位环高度为5—20毫米，所述导流管为与承载网板同轴分布的管状结构，其上端面包覆在承载网板下端面，下端面与活塞块的渗流孔连通。
9.进一步的，所述的导向活塞杆包括至少两段同轴分布并通过螺纹连接的柱段，所述导流孔嵌于柱段内，导流孔直径为柱段直径的50%—90%，所述柱段外表面设若干导向槽，所述导向槽与柱段轴线平行分布，并环绕柱段轴线均布，且每条导向槽均与一个升降驱动机构位置对应分布，所述导向槽槽底设至少一个万象滚轮，并通过万象滚轮与升降驱动机构外表面相抵并滑动连接。
10.进一步的，所述的滤水机构包括引流罩、滤瓶、吸水珠、电加热丝、负压泵，所述滤瓶为圆柱腔体结构，其上端面及下端面分别设一个导流口，所述滤瓶上端面的导流口与引流罩连通，所述引流罩为导致圆锥体结构，所述吸水珠若干，嵌于滤瓶内并沿滤瓶轴线方向从上向下分布，且相邻两个吸水珠间间距为0.1—5毫米，所述电加热丝嵌于滤瓶侧表面内，并环绕滤瓶轴线呈螺旋状结构分布，所述负压泵通过导流管与滤瓶下端面导流口连通，所述负压泵位于导向活塞杆外侧，且所述电加热丝另通过导线与接线端子电气连接。
11.进一步的，所述的导向套外表面设至少三条环绕导向套轴线均布的连接滑槽，所述连接滑槽与导向套轴线平行分布。
12.进一步的，所述升降驱动机构为至少两级电动伸缩杆、液压伸缩杆、气压伸缩杆、丝杠机构、齿轮齿条机构、蜗轮蜗杆机构中的任意一种。
13.本发明集成化程度及运行自动化程度高，操作简便灵活，检修维护方便，一方面驱动调节灵活性好、驱动力稳定性好、驱动力强度且运行控制精度高，可有效提高与煤样实验设备组装拆除作业的灵活性、便捷性及定位精度；另一方面在满足煤样增压实验作业需要的同时，可有效提高实验腔内气体排放效率，同时可对气体中包含的水蒸气、液滴进行净化分离，从而有效提高气体实验气检测精度。
附图说明
14.下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明。
15.图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
16.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
17.如图1所示，一种煤样自燃特性检测用滤水式驱动活塞结构，包括承载台1、活塞块2、导向活塞杆3、密封环4、导向套5、升降驱动机构6、压力传感器7、位移传感器8、滤水机构9及接线端子10，活塞块2和导向活塞杆3均为圆柱体柱状结构，其中活塞块2下端面与导向活塞杆3上端面连接并同轴分布，活塞块2内设渗流孔11、导向活塞杆内设导流孔12，渗流孔11和导流孔12同轴分布并相互连通，承载台1与活塞块2上端面连接并同轴分布，且承载台1与渗流孔11连通，滤水机构9嵌于导流孔12内并与导流孔12同轴分布，且滤水机构9下端面超出导向活塞杆3下端面0—10厘米，导向套5为与导向活塞杆3同轴分布的空心圆柱体结构，包覆在导向活塞杆3外并与导向活塞杆3间滑动连接，导向套5上端面设至少两条与导向套5轴线平行分布的定位槽13，定位槽13环绕导向套5轴线均布，升降驱动机构6下端面嵌于定位槽13内并与定位槽13同轴分布，上端面与活塞块2下端面相抵并垂直分布，升降驱动机构6下端面与定位槽13槽底间通过压力传感器7连接，且升降驱动机构6最大长度1/4—3/4嵌于定位槽13内，位移传感器8至少一个，嵌于导向套5上端面并与导向活塞杆3外表面滑动连接，密封环4若干，分别包覆在活塞块2和导向套5外表面，并与活塞块2和导向套5同轴分布，接线端子10至少一个，嵌于导向套5下端面并分别与升降驱动机构6、压力传感器7、位移传感器8电气连接。
18.本实施例中，所述的活塞块2下端面与导向活塞杆3、升降驱动机构6对应位置均设横断成“冂”字形限位槽14，所述导向活塞杆3、升降驱动机构6上端面均嵌于限位槽14内并与限位槽14同轴分布，活塞块2上端面设承载槽15，所述承载槽15为与活塞块2同轴分布的环状结构，其内径为活塞块2外径的80%—90%，所述活塞块2通过承载槽15与承载台1下端面连接并同轴分布。
19.需要说明的，所述的承载台1包括承载框101、承载网板102、定位环103及导流管104，其中所述承载框101为与活塞块2同轴分布的闭合环状结构，所述承载网板102嵌于承载框101内并与承载框101同轴分布，且承载网板102面积为承载台1上端面总面积的70%—90%，所述定位环103为与承载框101同轴分布的环状结构，与承载框101下端面连接，且定位环103高度为5—20毫米，所述导流管104为与承载网板102同轴分布的管状结构，其上端面包覆在承载网板102下端面，下端面与活塞块2的渗流孔11连通。
20.同时，所述的导向活塞杆3包括至少两段同轴分布并通过螺纹连接的柱段31，所述导流孔12嵌于柱段31内，导流孔12直径为柱段31直径的50%—90%，所述柱段31外表面设若干导向槽32，所述导向槽32与柱段31轴线平行分布，并环绕柱段31轴线均布，且每条导向槽32均与一个升降驱动机构6位置对应分布，所述导向槽32槽底设至少一个万象滚轮33，并通过万象滚轮33与升降驱动机构6外表面相抵并滑动连接。
21.重点说明的，所述的滤水机构9包括引流罩91、滤瓶92、吸水珠93、电加热丝94、负压泵95，所述滤瓶92为圆柱腔体结构，其上端面及下端面分别设一个导流口96，所述滤瓶92上端面的导流口96与引流罩91连通，所述引流罩91为导致圆锥体结构，所述吸水珠93若干，嵌于滤瓶92内并沿滤瓶92轴线方向从上向下分布，且相邻两个吸水珠93间间距为0.1—5毫米，所述电加热丝94嵌于滤瓶92侧表面内，并环绕滤瓶92轴线呈螺旋状结构分布，所述负压
泵95通过导流管104与滤瓶92下端面导流口96连通，所述负压泵95位于导向活塞杆3外侧，且所述电加热丝94另通过导线与接线端子10电气连接。
22.本实施例中，所述的导向套5外表面设至少三条环绕导向套5轴线均布的连接滑槽16，所述连接滑槽16与导向套5轴线平行分布。
23.本实施例中，所述升降驱动机构6为至少两级电动伸缩杆、液压伸缩杆、气压伸缩杆、丝杠机构、齿轮齿条机构、蜗轮蜗杆机构中的任意一种。
24.本新型在具体实施中，按照如下步骤进行：
25.s1，设备预制，首先对构成本发明的承载台、活塞块、导向活塞杆、密封环、导向套、升降驱动机构、压力传感器、位移传感器、滤水机构及接线端子进行组装，然后将组装后的本新型嵌入到煤样实验腔内，与煤样实验腔同轴分布，使得活塞块与煤样实验腔侧壁滑动连接，其活塞块上端面与煤样实验腔构成密闭腔体结构，使导向套与活塞块下方的煤样实验腔侧壁连接定位，最后将滤水机构的负压泵与外部气体检测系统连通，同时将接线端子及负压泵与煤样实验设备电路系统电气连接，完成本发明安装定位；
26.s2，检测作业，完成s1步骤后，首先将待检测煤样放置到煤样实验腔内，并平铺在承载台上，并对煤样实验腔进行密封，然后驱动各升降驱动机构同步运行驱动活塞块上行，对待检测煤样进行增压并通过压力传感器对待检测煤样承载压力进行监控，同时通过位移传感器对活塞块行程进行精确计量，完成对煤样增压作业的需要；最后在煤样实验中驱动负压泵运行，驱动煤样实验腔内气体通过渗流孔、导流孔从煤样实验腔内排出，并在气体从导流孔中流出时，通过滤水机构对气体中水分进行吸附，然后输送至煤样实验设备进行检测。
27.s3，维护作业，完成s2步骤后，首先将实验后煤样连通承载台一同从煤样实验腔中取出，并对活塞块上端面进行清洁，然后将外部高压气体与活塞块上端面位置处渗流孔处连通，将本负压泵与外部气体回收系统连通，并同时驱动负压泵、电加热丝及高压起源运行，使高压气体从渗流孔流入并在负压泵驱动下通过滤瓶内后排出，由电加热丝产生的高温及高压气流共同对吸水珠脱水干燥和对渗流孔、导流孔及滤瓶内附着污染物进行清理作业。
28.进一步的，所述s3步骤中，在进行维护作业中，每2—10次实验后将滤瓶从导向活塞杆取出并对其内并的吸水珠进行检修更换。
29.本发明集成化程度及运行自动化程度高，操作简便灵活，检修维护方便，一方面驱动调节灵活性好、驱动力稳定性好、驱动力强度且运行控制精度高，可有效提高与煤样实验设备组装拆除作业的灵活性、便捷性及定位精度；另一方面在满足煤样增压实验作业需要的同时，可有效提高实验腔内气体排放效率，同时可对气体中包含的水蒸气、液滴进行净化分离，从而有效提高气体实验气检测精度。
30.本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种煤样自燃特性检测用滤水式驱动活塞结构，其特征在于：所述煤样自燃特性检测用滤水式驱动活塞结构包括承载台、活塞块、导向活塞杆、密封环、导向套、升降驱动机构、压力传感器、位移传感器、滤水机构及接线端子，所述活塞块和导向活塞杆均为圆柱体柱状结构，其中活塞块下端面与导向活塞杆上端面连接并同轴分布，所述活塞块内设渗流孔、导向活塞杆内设导流孔，所述渗流孔和导流孔同轴分布并相互连通，所述承载台与活塞块上端面连接并同轴分布，且承载台与渗流孔连通，所述滤水机构嵌于导流孔内并与导流孔同轴分布，且滤水机构下端面超出导向活塞杆下端面0—10厘米，所述导向套为与导向活塞杆同轴分布的空心圆柱体结构，包覆在导向活塞杆外并与导向活塞杆间滑动连接，所述导向套上端面设至少两条与导向套轴线平行分布的定位槽，所述定位槽环绕导向套轴线均布，所述升降驱动机构下端面嵌于定位槽内并与定位槽同轴分布，上端面与活塞块下端面相抵并垂直分布，所述升降驱动机构下端面与定位槽槽底间通过压力传感器连接，且升降驱动机构最大长度1/4—3/4嵌于定位槽内，所述位移传感器至少一个，嵌于导向套上端面并与导向活塞杆外表面滑动连接，所述密封环若干，分别包覆在活塞块和导向套外表面，并与活塞块和导向套同轴分布，所述接线端子至少一个，嵌于导向套下端面并分别与升降驱动机构、压力传感器、位移传感器电气连接。2.根据权利要求1所述的一种煤样自燃特性检测用滤水式驱动活塞结构，其特征在于：所述的活塞块下端面与导向活塞杆、升降驱动机构对应位置均设横断成“冂”字形限位槽，所述导向活塞杆、升降驱动机构上端面均嵌于限位槽内并与限位槽同轴分布，活塞块上端面设承载槽，所述承载槽为与活塞块同轴分布的环状结构，其内径为活塞块外径的80%—90%，所述活塞块通过承载槽与承载台下端面连接并同轴分布。3.根据权利要求1所述的一种煤样自燃特性检测用滤水式驱动活塞结构，其特征在于：所述的承载台包括承载框、承载网板、定位环及导流管，其中所述承载框为与活塞块同轴分布的闭合环状结构，所述承载网板嵌于承载框内并与承载框同轴分布，且承载网板面积为承载台上端面总面积的70%—90%，所述定位环为与承载框同轴分布的环状结构，与承载框下端面连接，且定位环高度为5—20毫米，所述导流管为与承载网板同轴分布的管状结构，其上端面包覆在承载网板下端面，下端面与活塞块的渗流孔连通。4.根据权利要求1所述的一种煤样自燃特性检测用滤水式驱动活塞结构，其特征在于：所述的导向活塞杆包括至少两段同轴分布并通过螺纹连接的柱段，所述导流孔嵌于柱段内，导流孔直径为柱段直径的50%—90%，所述柱段外表面设若干导向槽，所述导向槽与柱段轴线平行分布，并环绕柱段轴线均布，且每条导向槽均与一个升降驱动机构位置对应分布，所述导向槽槽底设至少一个万象滚轮，并通过万象滚轮与升降驱动机构外表面相抵并滑动连接。5.根据权利要求1所述的一种煤样自燃特性检测用滤水式驱动活塞结构，其特征在于：所述的滤水机构包括引流罩、滤瓶、吸水珠、电加热丝、负压泵，所述滤瓶为圆柱腔体结构，其上端面及下端面分别设一个导流口，所述滤瓶上端面的导流口与引流罩连通，所述引流罩为导致圆锥体结构，所述吸水珠若干，嵌于滤瓶内并沿滤瓶轴线方向从上向下分布，且相邻两个吸水珠间间距为0.1—5毫米，所述电加热丝嵌于滤瓶侧表面内，并环绕滤瓶轴线呈螺旋状结构分布，所述负压泵通过导流管与滤瓶下端面导流口连通，所述负压泵位于导向活塞杆外侧，且所述电加热丝另通过导线与接线端子电气连接。
6.根据权利要求1所述的一种煤样自燃特性检测用滤水式驱动活塞结构，其特征在于：所述的导向套外表面设至少三条环绕导向套轴线均布的连接滑槽，所述连接滑槽与导向套轴线平行分布。7.根据权利要求1所述的一种煤样自燃特性检测用滤水式驱动活塞结构，其特征在于：所述升降驱动机构为至少两级电动伸缩杆、液压伸缩杆、气压伸缩杆、丝杠机构、齿轮齿条机构、蜗轮蜗杆机构中的任意一种。
技术总结
本发明涉及一种煤样自燃特性检测用滤水式驱动活塞结构，包括活塞块、导向活塞杆、导向套、升降驱动机构、滤水机构及接线端子，活塞块下端面与导向活塞杆上端面连接，活塞块内设渗流孔、导向活塞杆内设导流孔，滤水机构嵌于导流孔内，导向套包覆在导向活塞杆外，导向套上端面定位槽，升降驱动机构下端面嵌于定位槽内，上端面与活塞块下端面相抵，接线端子嵌于导向套下端面。本发明一方面驱动调节灵活性好、驱动力稳定性好、驱动力强度且运行控制精度高；另一方面可有效提高实验腔内气体排放效率，同时可对气体中包含的水蒸气、液滴进行净化分离，从而有效提高气体实验气检测精度。从而有效提高气体实验气检测精度。从而有效提高气体实验气检测精度。


技术研发人员：马鸿雁 晁江坤 潘荣锟 韩学锋 余明高
受保护的技术使用者：河南理工大学
技术研发日：2020.08.20
技术公布日：2021/3/9