CN103899311B - 一种用于煤矿的二氧化碳震裂装置及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于煤矿的二氧化碳震裂装置及制作方法，包括依次组装在一起的释放部件，破裂部件和起爆部件；释放部件的一端开口且向内形成释放空间，释放部件的圆周壁上有一端与释放空间连通另一端与外界连通的径向释放孔；释放部件的开口端与起爆部件相配合处设有一个破裂部件；所述的起爆部件上设有引爆液压接口；破裂部件包括破裂片，在破裂片的两端设有活塞刀和环形刀，且受压源来自于活塞刀一侧。改进的二氧化碳震裂装置采用液压能起爆，填补二氧化碳震裂装置液压能起爆空白。改进的二氧化碳震裂装置采用液压能起爆，在煤矿等高爆炸性气体环境下使用更加安全。改进的二氧化碳震裂装置采用液压能起爆，使用更加简便易行。

Description

一种用于煤矿的二氧化碳震裂装置及制作方法

技术领域

本发明涉及二氧化碳震裂装置，尤其是煤矿等爆炸性气体环境下使用的二氧化碳震裂装置。

背景技术

现有技术领域的二氧化碳震裂装置主要有两类，一类是引进英国CARDOX公司的二氧化碳震裂装置，另一类是根据英国CARDOX公司的二氧化碳震裂装置的原理和结构通过技术改进形成的二氧化碳震裂装置。这两类二氧化碳震裂装置都是使用电能进行起爆的，电能起爆本身在高爆炸性气体环境下使用就是一种危险，而且电能起爆引起的高温还会产生一些一氧化碳等有害气体。另外，其破裂部件只包括一个破裂片，引爆时，需要很强的压力才能引爆。

发明内容

为了克服现有二氧化碳震裂装置存在的不足之处，而提供一种改进的二氧化碳震裂装置。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于煤矿的二氧化碳震裂装置，包括依次组装在一起的释放部件，破裂部件和起爆部件；所述的释放部件的一端开口且向内形成释放空间，释放部件的圆周壁上有一端与释放空间连通另一端与外界连通的径向释放孔；所述的释放部件的开口端与起爆部件相配合处设有一个破裂部件；所述的起爆部件上设有与液压源相连的引爆液压接口。

所述的破裂部件包括一个破裂片，所述的破裂片一端开有用以形成固定剪切带的环形槽。

所诉的破裂片有一个大直径端和一个小直径端，大直径端的内部有圆柱空间，圆柱空间的直径大于小直径端的直径，用以形成更薄的固定的剪切带。

所述的破裂部件的破裂片的材质为金属或承压高分子材料。

所述的起爆部件内设有隔离部件，且在起爆部件的端部设有引爆液压接口；所述的隔离部件与破裂部件之间通过环形箍固定组装在一起形成爆炸空间，在隔离部件上设有二氧化碳灌注接口，所述的二氧化碳灌注接口与灌注螺塞配合。

所述的释放部件的外部的一端有第一连接外螺纹，有第一连接外螺纹的一端的内部有一端端部开口的释放空间，圆周壁上有一端与释放空间连通另一端与外界连通的圆周分布的径向释放孔。

所述的起爆部件的内部的一端有第一连接内螺纹，有第一连接内螺纹的一端的内部有一端端部开口的起爆空间，另一端有引爆液压接口，第一连接内螺纹的底部和起爆空间交界处有台肩。

所述的震裂装置可以用于二氧化碳或二氧化碳及其他气体的混合物的震裂。

所述的用于煤矿的二氧化碳震裂装置的制作方法，如下：

1.先将破裂部件和隔离部件用环形箍固定组装在一起；

2使灌注螺塞与二氧化碳源连通，松开灌注螺塞，使灌注接口与二氧化碳源导通，液态二氧化碳注入爆炸空间；

3.待注入足量的液态二氧化碳后，旋紧灌注螺塞封闭灌注接口，使爆炸空间与外界隔离；

4.把装满液态二氧化碳的破裂部件和隔离部件用环形箍固定组装在一起组装件整体推送入起爆部件的起爆空间，并使环形箍靠在起爆部件的台肩上；

5旋入释放部件，将破裂部件和隔离部件组装件的环形箍压紧在起爆部件的台肩上。

所述的用于煤矿的二氧化碳震裂装置的使用方法，如下：

1.将引爆液压接口与液压源的管路接通，

2.将二氧化碳震裂装置送入等待爆破的钻孔中；

3.启动液压源，液压源的工作介质通过管路和引爆液压接口源源不断地进入引爆空间，引爆空间内的工作介质压强增大，推动隔离部件的波纹管变形缩短，挤压爆炸空间内的液态二氧化碳，引起爆炸空间内的液态二氧化碳压强增大，分布在破裂部件端部上的轴向推理增大，对破裂片的剪切力增大；

4.当剪切力产生的强度大于破裂片的剪切强度时，破裂片从环形槽处被剪破，液态二氧化碳进入释放部件的释放空间，并迅速发生相变形成气态二氧化碳通过径向释放孔向外界释放，产生爆炸；对钻孔进行爆破。

本发明与现有技术相比具有显著的优点：

1、改进的二氧化碳震裂装置采用液压能起爆，填补二氧化碳震裂装置液压能起爆空白。

2、改进的二氧化碳震裂装置采用液压能起爆，在煤矿等高爆炸性气体环境下使用更加安全。

3、改进的二氧化碳震裂装置采用液压能起爆，使用更加简便易行。

附图说明

图1：本发明的改进的二氧化碳震裂装置的实施例三的结构示意图；

图2：释放部件的结构示意图；

图3起爆部件的结构示意图；

图4：图1的破裂部件和隔离部件组装在一起的结构示意图。

图5：图1中破裂片的结构的示意图。

图中：1—释放部件、2—破裂部件、3—起爆部件、4—隔离部件、5—第一连接外螺纹、6—释放空间、7—径向释放孔、8—破裂片、9—密封垫圈、10—第一连接内螺纹、11—起爆空间、12—引爆液压接口、13—灌注螺塞、14—灌注接口、15—台肩、16—波纹管、17—环形箍、18—环形槽、19—爆炸空间、20—引爆空间、21—大直径端、22—小直径端。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述：

图1和图2示出本发明的改进的二氧化碳震裂装置，包括释放部件1，破裂部件2，起爆部件3和隔离部件4。

图2是释放部件1的结构。这一结构的释放部件1的外部的一端有第一连接外螺纹5，有第一连接外螺纹5的一端的内部有一端端部开口的释放空间6，圆周壁上有一端与释放空间6连通另一端与外界连通的圆周分布的径向释放孔7。

图3是起爆部件3的结构示意图，这一结构的起爆部件3的内部的一端有第一连接内螺纹10，有第一连接内螺纹10的一端的内部有一端端部开口的起爆空间11，另一端有引爆液压接口12，第一连接内螺纹10的底部和起爆空间11交界处有台肩15。

图4是破裂部件2和隔离部件4进行了相应地改变后组装在一起。

如图所示，破裂部件2包括破裂片8和密封垫圈9；隔离部件4包括波纹管16、灌注螺塞13和灌注接口14；破裂部件2和隔离部件4通过环形箍17固定组装在一起形成爆炸空间19。

破裂片8的端面上开有环形槽18，用以形成更薄的固定的剪切带。或者，破裂片8有一个大直径端19和一个小直径端20，大直径端19的内部有圆柱空间，圆柱空间的直径大于小直径端20的直径，用以形成更薄的固定的剪切带。

图1是本发明的改进的二氧化碳震裂装置组装完成的结构。先将破裂部件2和隔离部件4用环形箍17固定组装在一起。然后使灌注螺塞13与二氧化碳源连通，松开灌注螺塞13，使灌注接口14与二氧化碳源导通，液态二氧化碳注入爆炸空间19。待注入足量的液态二氧化碳后，旋紧灌注螺塞13封闭灌注接口14，使爆炸空间19与外界隔离。再把装满液态二氧化碳的破裂部件2和隔离部件4用环形箍17固定组装在一起组装件整体推送入起爆部件3的起爆空间11，并使环形箍17靠在起爆部件3的台肩15上。然后旋入释放部件1，将破裂部件2和隔离部件4组装件的环形箍17压紧在起爆部件3的台肩15上。本发明的改进的二氧化碳震裂装置组装完成。

将引爆液压接口12与液压源的管路接通，然后将二氧化碳震裂装置送入等待爆破的钻孔中。启动液压源，液压源的工作介质通过管路和引爆液压接口12源源不断地进入引爆空间20，引爆空间20内的工作介质压强增大，推动隔离部件4的波纹管16变形缩短，挤压爆炸空间19内的液态二氧化碳，引起爆炸空间19内的液态二氧化碳压强增大，分布在破裂部件2端部上的轴向推理增大，对破裂片8的剪切力增大。当剪切力产生的强度大于破裂片8的剪切强度时，破裂片8从环形槽18处被剪破，液态二氧化碳进入释放部件1的释放空间6，并迅速发生相变形成气态二氧化碳通过径向释放孔7向外界释放，产生爆炸。对钻孔进行爆破。

改进的二氧化碳震裂装置采用液压能起爆，填补二氧化碳震裂装置液压能起爆空白。改进的二氧化碳震裂装置采用液压能起爆，在煤矿等高爆炸性气体环境下使用更加安全。改进的二氧化碳震裂装置采用液压能起爆，使用更加简便易行。

Claims (9)

1.一种用于煤矿的二氧化碳震裂装置，包括依次组装在一起的释放部件，破裂部件和起爆部件；所述的释放部件的一端开口且向内形成释放空间，释放部件的圆周壁上有一端与释放空间连通另一端与外界连通的径向释放孔；所述的释放部件的开口端与起爆部件相配合处设有一个破裂部件；其特征在于：所述的起爆部件上设有与液压源相连的引爆液压接口；所述的破裂部件包括一个破裂片，所述的破裂片一端开有用以形成固定剪切带的槽。

2.如权利要求1所述的用于煤矿的二氧化碳震裂装置，其特征在于：所述的破裂部件包括一个破裂片，所述的破裂片有一个大直径端和一个小直径端，大直径端的内部有形成固定剪切带的圆柱空间，圆柱空间的直径大于小直径端的直径。

3.如权利要求1或2所述的用于煤矿的二氧化碳震裂装置，其特征在于：所述的起爆部件内设有隔离部件，所述的隔离部件与破裂部件之间固定组装在一起形成爆炸空间，在隔离部件上设有二氧化碳灌注接口，所述的二氧化碳灌注接口与灌注螺塞配合。

4.如权利要求1或2所述的用于煤矿的二氧化碳震裂装置，其特征在于：所述的释放部件的外部的一端有第一连接外螺纹，有第一连接外螺纹的一端的内部有一端端部开口的释放空间，释放空间的圆周壁上有一端与释放空间连通另一端与外界连通的圆周分布的径向释放孔。

5.如权利要求1或2所述的用于煤矿的二氧化碳震裂装置，其特征在于：所述的起爆部件的内部的一端有第一连接内螺纹，有第一连接内螺纹的一端的内部有一端端部开口的起爆空间，另一端有引爆液压接口，第一连接内螺纹的底部和起爆空间交界处有台肩。

6.如权利要求1或2所述的用于煤矿的二氧化碳震裂装置，其特征在于：所述的破裂部件的破裂片的材质为金属或承压高分子材料。

7.如权利要求1所述的用于煤矿的二氧化碳震裂装置，其特征在于：所述的槽为环形槽。

8.如权利要求3所述的用于煤矿的二氧化碳震裂装置的制作方法，其特征在于，如下：

步骤1.先将破裂部件和隔离部件用环形箍固定组装在一起形成爆炸空间；

步骤2使灌注螺塞与液态二氧化碳源连通，松开灌注螺塞，使灌注接口与液态二氧化碳源导通，液态二氧化碳注入爆炸空间；

步骤3.待注入足量的液态二氧化碳后，旋紧灌注螺塞封闭灌注接口，使爆炸空间与外界隔离；

步骤4.把装满液态二氧化碳的破裂部件和隔离部件用环形箍固定组装在一起组装件整体推送入起爆部件的起爆空间，并使环形箍靠在起爆部件的台肩上；

步骤5旋入释放部件，将破裂部件和隔离部件组装件的环形箍压紧在起爆部件的台肩上。

9.如权利要求3所述的用于煤矿的二氧化碳震裂装置的使用方法，其特征在于，如下：

步骤1.将引爆液压接口与液压源的管路接通，

步骤2.将二氧化碳震裂装置送入等待爆破的钻孔中；

步骤3.启动液压源，液压源的工作介质通过管路和引爆液压接口源源不断地进入引爆空间，引爆空间内的工作介质压强增大，推动隔离部件的波纹管变形缩短，挤压爆炸空间内的液态二氧化碳，引起爆炸空间内的液态二氧化碳压强增大，分布在破裂部件端部上的轴向推力增大，对破裂片的剪切力增大；

步骤4.当剪切力产生的强度大于破裂片的剪切强度时，破裂片从槽处被剪破，液态二氧化碳进入释放部件的释放空间，并迅速发生相变形成气态二氧化碳通过径向释放孔向外界释放，产生爆炸；对钻孔进行爆破。