CN101124182A - 用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒，包括设置于套管内壁并在导爆索节段上的压力管，其由具有能耐受特定压力水平的强度的特定材料制成，使其能够防止当大电流施加于导爆索时由高温热量和冲击波能量引起的在导爆索附近的套管部分的早期破坏。

Description

用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒
技术领域
本发明涉及一种用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒，具体的说是一种用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒，其在套管的中部设有一个用来施加高电压的放电线，在套管的内部设有一个压力管，该压力管位于设有放电线的节段中，使由施加自放电线的大电流产生的等离子体通道能够有效作用于设在套管下侧的金属膨胀单元。
背景技术
通常地，为了提高诸如隧道挖掘、城市房屋复合建造、岩石开凿点的爆破，地道建造，地铁建造等的工作效率，人们广泛使用某些炸药对基岩或岩石施加强烈的冲击而使其破碎。
在现有技术中，爆破通常用炸药或硝化甘油炸药。然而，就炸药诸如硝化甘油炸药而言存在某些巨大的危险，它们可能由于贮藏和运输过程中的疏忽、撞击等而爆炸。一旦其爆炸，会产生巨大的爆炸声，因此周围的环境会受到巨大影响。
近来，为了代替炸药和硝化甘油炸药作为岩石爆破的爆破材料，一种特定的快速膨胀金属化合物得到发展，其中电流快速释放至金属氧化物并产生氧化反应，因此特定的介质膨胀从而产生电解氧化反应过程中的热量而储藏在弹药筒中的金属氧化物由此影响其周围的成分，从而使特定的对象爆炸。韩国专利登记公开No.213577和韩国专利登记公开No.2003-0006083披露了涉及上述快速膨胀金属化合物的技术。
也就是说，通过混合下述物质制备上述快速膨胀金属化合物：作为氧化剂的金属盐、由金属盐氧化的金属粉末，其具有由于放热反应而导致的体积增加、以及促进金属盐和金属粉末的氧化反应的反应促进剂。
至于金属盐，是Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、Ba(NO3)4、Mn(NO3)4、Mg(NO3)2、KNO3、NaNO3、Ca(NO3)2、等。至于金属氧化物，是Fe2O3、Fe2O4、CuO、MnO2、Ni2O3、PbO、等。
另外，至于金属粉末，使用诸如Al、Na、K、Li、Mg、Ca、Mn、Ba、Cr、Si等还原剂。
至于氧化加速剂，是NaSO4、MgSO4、FeSO4、MgSO4、NiSO4、CsSO4等。
至于用作加速金属盐和金属粉末的氧化反应的电火花感应电解液，在甘油类物质如乙二醇和醇中熔化少量的硼酸铵、硝酸铵、硫酸铵等。
也就是说，由上述材料按照适当配比混合而成的快速膨胀金属化合物少量的储存于乙烯纸或弹药筒中并被安置于爆炸孔中，从而将与遥控开关操作保持一致的大电流施加于具有快速膨胀化合物的容器。然而，当快速膨胀化合物在乙烯纸中储存和使用时，不能达到特定的设备模式和标准化。所以，快速膨胀化合物一般在弹药筒中储存和使用。
图4是说明常规的用于岩石爆破的的金属膨胀单元弹药筒的示意图。常规的用于岩石爆破的的金属膨胀单元弹药筒10包括用来储存金属氧化物的圆柱形套管11，用于盖住套管11的上下侧的上部帽12和下部帽13，向置于套管11内部的介质施加大电流的接线端14，和向接线端14提供电流的电源供给单元17和电缆16。两侧的接线端14之间形成一定的空隙，由铝线等制成的导爆索15连接接线端14的尾端。
因此，基于电源供给单元17的开关操作，大电流在接线端14之间通过，并且导爆索15放电从而产生等离子体通道。在金属膨胀单元20的燃烧氧化反应过程中通过在等离子体通道出现的高温热量和能量，金属膨胀单元20的体积快速膨胀从而增大爆破孔。
对于其中储存有金属膨胀单元的常规爆破筒而言，由于当导爆索上出现高压的时候导爆索附近的金属氧化物首先产生氧化反应，在储存于圆柱形纵向套管下侧的金属氧化物完全反应前该套管就自毁了。因此，由于该爆破筒所储存的金属膨胀单元中只有位于套管上侧的金属膨胀单元发生反应，所以不可能得到足够的爆炸压力。
另外，因为导爆索沿圆柱形套管的直径方向上连接较短，对于金属氧化物的放电效率没有加强。对于用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒而言，在圆柱形套管内部的金属氧化物存储的过程中或需要搬移的时期过去后，细小的氧化物颗粒会将位于套管下侧的氧化物间的空隙填满，因此圆柱形套管下侧的氧化物变硬，在套管的上侧形成空气层。因此，导爆索放电和氧化反应期间的性能减弱。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒，其能够克服现有技术中遇到的问题。
本发明的另一个目的是提供一种用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒，其中在套管的中部设有一个用来施加高电压的放电线，在套管的内部设有一个压力管，该压力管位于设有放电线的节段中，使由施加自放电线的大电流产生的等离子体通道能够有效作用于设在套管下侧的金属膨胀单元。
为了达到上述目的，在用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒中，套管里接入一个由金属盐、金属粉末、金属氧化物等混合成的金属膨胀单元，并且在储存于该套管内部金属膨胀单元中形成用于释放大电流的导爆索，并且由电源供给单元提供的大电流输入导爆索的两端，在上述的弹药筒中，提供用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒，包括设置于套管内壁并在导爆索节段中的压力管，其由具有能耐受特定压力水平的强度的特定材料制成，使其能够防止当大电流施加于导爆索和由导爆索时由高温热量和冲击波能量引起的在导爆索附近的套管部分的早期破坏，并且由导爆索形成的等离子体通道导入套管方向。
附图简述
根据附图本发明将得到更好的理解，其仅仅作为说明的方式给出因此并不限定本发明，其中；
图1是根据本发明的用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒的横截面图；
图2是根据本发明的弹药筒的分解透视图；
图3是根据本发明的用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒的使用状态图；和
图4是用于描述现有技术的图。
实施本发明的最佳方式
根据本发明的用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒的构造和操作将根据附图进行描述。
图1是说明根据本发明的用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒的横截面图，图2是说明根据本发明的弹药筒的分解透视图，以及图3是根据本发明的用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒的使用状态图。
图中，标注数字30表示根据本发明的用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒。在这里，弹药筒30包括圆柱形纵向套管31，盖住套管31开放的上侧并具有接受电流的固定接线端41和42的上部帽32，和用于盖住套管31开放的下侧的下部帽34。
一对固定的突起41和42从上部帽32的下侧向套管31的内侧方向上突起，用来输入电源供给单元50的(+)和(-)电源。一侧固定的接线端42伸出得比一侧固定的接线端41长，所以连接它们两端的导爆索44向套管31的纵向倾斜地形成。具体地说，固定得较长的接线端42的外部插入到导片33中并因此使其得到保护，该导片和上部帽在上部帽32的下侧一起完整地伸展。也就是说，上部帽32的两面者伸展因此固定接线端41和42相互平行电插入。该导片从输入较长接线端的一面向下纵向伸展。
固定接线端41和42的上部末端以圆柱形插头状沿上部帽32的方向突出一段，因此连接电源供给单元50的电缆的末端得以连接。电缆51和52的末端分别通过连接器53连接，它们可以容易地从固定接线端41和42的上部末端分开。连接器53包围以圆柱形插头状突起的固定接线端41和42的上部末端并且可以分离地上下滑动。另外，在连接器53和固定接线端41和42的上部末端相连的情况下，在接触点上覆盖乙烯帽54。
根据本发明的用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒30中，导爆索44以一定的倾斜角度安置，其中导爆索44在套管31中所处的节段比现有技术更宽。
另外，由能够耐受一定压力的特定高强度材料制成的圆柱形压力管35从套管31的内圆周面插入-注射到导爆索44的节段中。压力管35安置于套管31的中部是因为当大电流施加于导爆索44时，填充在套管31内部的金属膨胀单元60中靠近导爆索44的金属膨胀单元60首先反应，由此可以防止导爆索44节段中的套管31在反应热传递到位于套管31下侧的金属膨胀单元60之前先遭到破坏。压力管35优选由具有强烈抗腐蚀能力的不锈钢材料制成。
也就是说，导爆索44节段中的套管31部分由压力管44支撑，因而导爆索44节段上的套管31受到的破坏延迟了，而由导爆索44产生的等离子体通道被引导和延伸到套管31下侧的金属膨胀单元60中。
将圆板36放置于套管31下部的内侧并且得到下部帽34的内表面和弹簧37的弹性支撑，金属膨胀单元60存放于圆板36的上面。也就是说，弹簧47弹性地支撑着金属膨胀单元60的重量。用弹簧37支撑金属膨胀单元的重量是因为以下原因。通过弹簧37的弹性作用圆板36向上移动，介质也在套管31中向上移动，从而与现有技术中相比可以防止在套管31的上侧形成空气层，现有技术中细小的金属颗粒填充到金属膨胀单元60的颗粒间的空隙中而在套管31的上侧形成空气层。
另外，结合在套管31的上下侧的上部帽32和下部帽34间的结合部是密封的。
根据本发明的用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒的使用和操作方法将得到描述。
在弹药筒30中，用特定的设备如钻孔机等在爆破位置形成爆破孔70。从电源供给单元50延伸过来的电缆51和52的连接器53和从弹药筒30的上部帽32延伸过来的固定接线端41和42的上侧相接。
用于控制提供大电流给电源供给单元50和弹药筒30的开关包括电缆51和52，这样弹药筒30可以在远处引爆。
当爆破控制者打开开关，电源提供单元50的电源提供给导爆索44，高电压的大电流流过导爆索44，形成一个等离子体通道。高温热量和高压能量传送至导爆索44附近的金属膨胀单元20。因此，填充在套管31内部的金属膨胀单元20由于导爆索44而基于高温反应热进行反应，并由此氧化并膨胀而输出高温热量和能量。上述能量使爆破孔膨胀从而破坏爆破目标。
与现有技术相比，因为在根据本发明的金属膨胀单元弹药筒30中，在套管31的内壁上于导爆索44的节段中设有压力管35，其具有比套管31更高的强度，导爆索44节段中的套管31受到的破坏被延迟了，所以甚至在填充在套管31下侧的金属膨胀单元20中也能够完成正常的反应。另外，离子通道被引导到套管31的下侧。所以，可以获得的能量理论上接近填充到套管31内部的金属膨胀单元20所得到的爆破能量。
因为导爆索44是纵向倾斜形成的，使金属膨胀单元44的表面积得到加宽，由此在导爆索44的初始阶段接受高温反应热。
对于根据本发明的金属膨胀单元弹药筒30来说，弹簧37弹性支撑着装填在套管31内部的金属膨胀单元20的重量，甚至在具有金属膨胀单元的弹药筒30储存和移动期间，当细小颗粒填充到储藏在套管内部的金属膨胀单元间的空隙中时，在套管31的上侧也不会形成空气层。
在爆破工地上能够容易地完成连接电缆51和52的连接器53与弹药筒30里固定着的接线端41和42的方法，因而提高了可使用性。
工业实用性
如上所述，根据本发明的装填有用于岩石爆破的金属膨胀单元的弹药筒中，套管的中间部分具有导爆索，该部分被压力管包围，因而填充在套管内部的金属膨胀单元几乎都反应从而获得巨大的膨胀压。与导爆索以套管的轴向放置相比，由于导爆索以倾斜的方向放置，在初始阶段从导爆索传导来的反应热所传导到的金属混合物的体积大大增加。另外，由于在装填有金属混合物的弹药筒储存和移动期间，弹簧支撑着金属混合物的重量，可以防止在套管的上侧形成空气层。
因为在不背离实质和本质特征的情况下本发明可以有多种方式的表达，除非有其他特别的规定，应当理解上述实施方案不受任何上述描述细节的限制，而是广泛建立在所附权利要求定义的实质和范围之内，各种落入权利要求(meets)集合和范围内的变化和改动，或者等价的集合和范围应当为所附权利要求所包括。

Claims (4)

1.在用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒中，其套管里容纳由金属盐、金属粉末、金属氧化物等混合成的金属膨胀单元，在储存于该套管内部的金属膨胀单元中形成用于释放大电流的导爆索，并且由电源供给单元提供的大电流输入导爆索的两端；一种用于岩石爆破的金属膨胀单元弹药筒，包括：
设置于套管31内壁并在导爆索节段中的压力管35，其由具有能耐受特定压力水平的强度的特定材料制成，使其能够防止当大电流施加于导爆索44时由高温热量和冲击波能量所引起的在导爆索44附近的套管31部分的早期破坏，并且由导爆索形成的等离子体通道导入套管方向。
2.根据权利要求1所述的弹药筒，其中圆板36放置于套管31下侧的内部空间中并且被弹簧37弹性支撑，其中套管31设计成从圆板36的上侧接纳金属膨胀单元60。
3.根据权利要求1或2任一项所述的弹药筒，其中两个固定的接线端41和42在用于盖住套管31的上侧的上部帽32的下侧向套管31内侧的方向突起，一侧的固定接线端42制得长，另一侧的固定接线端41制得短，连接固定接线端41和42的导爆索44向套管31的纵向倾斜地形成。
4.根据权利要求1或2任一项所述的弹药筒，其中固定接线端的上侧以圆柱形插头状突起，用于在上部帽32的上面与连接着电源供给单元的电缆可分离地结合。
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