CN104833280B - 一种分离爆炸应力波和爆生气体作用的实验药包及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分离爆炸应力波和爆生气体作用的实验药包及装置，该实验药包包括两个控制块(24)、刚性药包壳体(26)、起爆药头(27)、炸药(28)和起爆线(29)，两个控制块(24)均为圆柱形刚性体，其中一个控制块(24)带有出线孔，刚性药包壳体(26)是圆筒形的刚性体，炸药(28)收容在刚性药包壳体(26)中部位置，两个控制块(24)位于刚性药包壳体(26)两端，将炸药(28)封堵在刚性药包壳体(26)内部，带有起爆药头(27)的起爆线(29)穿过其中一个带有出线孔的控制块(24)，出线孔位于该控制块(24)中心位置。该实验药包及装置可循环使用，且装置小巧、简单、方便、实用，在实验室中具有很强的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及断裂力学研究领域，属于爆炸测试实验设备，具体为一种用于分离爆炸应力波和爆生气体作用的实验药包及装置。
背景技术
钻眼爆破在露天矿和深部矿井、道路建设、隧道和立井开挖中有着广泛的应用。但是，目前爆破破岩的具体过程尚未完全弄清。一般认为，岩体内最初形成的裂缝是由爆炸应力波造成的，随后爆炸气体渗入裂隙并在静压作用下，使应力波造成的裂纹进一步扩展。爆炸是一个极其复杂的过程，爆破过程的瞬态性、破坏性使得观测到的爆破作用效果往往是在爆炸应力波和爆生气体综合作用下形成的，综合作用的过程是非常复杂和多变的。这给爆破破岩机理的实验研究带来了很大难度。
为了减小实验研究的复杂性和难度，同时研究不同组分对于爆破效果的作用形式，有必要将爆炸应力波作用效果和爆生气体作用效果进行分离，先研究单一组分的作用效果，再研究共同作用效果，这样有利于对于爆破破岩理论更深一步的研究，目前还没有出现能够将爆炸应力波作用效果和爆生气体作用效果进行分离的实验装置。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足，减小实验分析的复杂性，提供一种可分离爆炸应力波和爆生气体的作用效果，同时可以控制装药密度和装药位置的实验药包和实验装置。
为了将爆炸应力波和爆生气体进行分离，同时有效控制由于不同人员操作对于装药密度和装药位置的影响，本发明设计了爆炸应力波和爆生气体分离专用药包及实验装置。具体技术方案如下：
一种分离爆炸应力波和爆生气体作用的实验药包，包括两个控制块(24)、刚性药包壳体(26)、起爆药头(27)、炸药(28)和起爆线(29)，两个控制块(24)均为圆柱形刚性体，其中一个控制块(24)带有出线孔，刚性药包壳体(26)是圆筒形的刚性体，炸药(28)收容在刚性药包壳体(26)中部位置，两个控制块(24)位于刚性药包壳体(26)两端，将炸药(28)封堵在刚性药包壳体(26)内部，带有起爆药头(27)的起爆线(29)穿过其中一个带有出线孔的控制块(24)，出线孔位于该控制块(24)中心位置。
所述的实验药包，配备两组以上不同长度的所述控制块(24)，以根据装药量和装药密度的需要选择不同长度的控制块。
分离爆炸应力波和爆生气体作用的实验装置，包括所述的实验药包和实验药包固定装置，所述实验药包固定装置包括螺栓I(11)、支撑固定架(12)、螺栓II(13)；密封舱体I(21)、外部O形密封圈(22)、密封舱体II(23)、内部密封垫(25)，其中位于密封舱体II的中间凹槽的内部密封垫中心有出线孔，使起爆线(29)从中穿过；试件(30)上设置和实验药包直径相同的圆孔，实验药包穿过该圆孔，密封舱体I和密封舱体II将试件(30)和实验药包夹持并密封在一起。
所述的分离爆炸应力波和爆生气体作用的实验装置，密封舱体I和密封舱体II均为圆柱形刚性体，密封舱体II带有出线孔，两者其他结构相同；密封舱体I一底面上设置两道圆环型凹槽，两个凹槽内收容外部O形密封圈(22)，凹槽深度控制在能够使外部O形密封圈(22)凸出密封舱体I表面，密封舱体I圆心部位设置一中间凹槽，所述两道圆环型凹槽包围在中间凹槽外部，该凹槽内收容内部密封垫(25)，内部密封垫(25)高度小于该凹槽深度，容纳外部O形密封圈(22)和内部密封垫(25)的凹槽均同心设置；实验药包穿过试件(30)上的圆孔，两端插入密封舱体I和密封舱体II的中间凹槽内，密封舱体I和密封舱体II另一底面上设置有和螺栓I、螺栓II配合的加载孔，螺栓I和螺栓II穿过支撑固定架(12)的两臂，通过密封舱体I和密封舱体II的加载孔对密封舱体I和密封舱体II进行加载，将密封舱体I和密封舱体II顶紧在试件(30)上，外部O形密封圈(22)紧贴在试件(30)表面，将试件(30)和实验药包夹持并密封在一起。
所述的分离爆炸应力波和爆生气体作用的实验装置，带有起爆药头(27)的起爆线(29)依次穿过带有出线孔的控制块(24)、带有出线孔的内部密封垫(25)和带有出线孔的螺栓II引出到实验装置外部。
本发明通过密封舱体的及其内部密封垫、外部O形密封圈的共同作用，增加药包的密封性，防止爆生气体渗出药包。为了满足不同的实验需求，本发明采用不同的小圆柱体控制块来控制装药密度和位置，可根据具体要求，使用不同长度的小圆柱体控制块，增加了装置的实用性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明实验装置整体装配示意图；
图3为本发明实验装置局部剖面图；
图4为本发明实验装置密封舱体及密封圈密封垫示意图；
图中，11螺栓I、12支撑固定架、13螺栓II；21密封舱体I、22、外部O形密封圈、23密封舱体II、24控制块、25内部密封垫、26刚性药包壳体、27起爆药头、28炸药、29起爆线；30试件。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
本发明的原理是：利用刚性药包壳体26对爆生气体起到限制作用，利用密封舱体结构，结合内部密封垫和外部O形密封圈，减小或消除爆生气体对试件的渗入作用，以达到分离爆炸应力波和爆生气体的作用的效果。这样作用到试件上的只有爆炸应力波，没有爆生气体的作用，爆生气体依次经过控制块24的出线孔、密封舱体II、螺栓II的出线孔排出，刚性药包壳体与试件紧密接触，爆炸应力波通过刚性药包壳体26传递到试件。特别的，对于爆破光测实验，由于刚性药包壳体26的限制作用也减小了由于爆生产物溢出形成的炮烟对于光测场的影响。为了保证一定实验条件下装药密度和装药位置的一致性，刚性药包壳体26内部装入起到定位和控制装药密度的控制块24，保证重复实验装药密度以及装药位置的一致性，减小由于人为操作因素造成的实验误差。
实施例
参照图1-图3。根据需要的爆破参数：装药直径、装药长度等，选用相对应实验药包。
分离爆炸应力波和爆生气体作用的实验药包，包括两个控制块24、刚性药包壳体26、起爆药头27、炸药28和起爆线29，两个控制块24均为圆柱形刚性体，其中一个控制块24带有出线孔，刚性药包壳体26是圆筒形的刚性体，炸药28收容在刚性药包壳体26中部位置，两个控制块24位于刚性药包壳体26两端，将炸药28封堵在刚性药包壳体26内部，带有起爆药头27的起爆线29穿过其中一个带有出线孔的控制块24，出线孔位于该控制块24中心位置，这样保证起爆药头27位于中心位置，避免起爆药头27不与炸药28充分接触的问题。
参考图1-3，分离爆炸应力波和爆生气体作用的实验装置包括上述实验药包和实验药包固定装置，所述实验药包固定装置包括螺栓I11、支撑固定架12、螺栓II13；密封舱体I21、外部O形密封圈22、密封舱体II23、内部密封垫25，其中位于密封舱体II的中间凹槽的内部密封垫中心有出线孔，使起爆线29可以从中穿过；试件30上设置和实验药包直径相同的圆孔，实验药包穿过该圆孔，密封舱体I和密封舱体II将试件30和实验药包夹持并密封在一起，例如，密封舱体I和密封舱体II均为圆柱形刚性体，密封舱体II带有出线孔，两者其他结构相同，密封舱体I一底面上设置两道圆环型凹槽，凹槽内收容外部O形密封圈22，凹槽深度控制在能够使外部O形密封圈22凸出密封舱体I表面，密封舱体I圆心部位设置一中间凹槽，该凹槽内收容内部密封垫25，内部密封垫25高度小于该凹槽深度，容纳外部O形密封圈22和内部密封垫25的凹槽均同心设置；实验药包穿过试件30上的圆孔后两端插入密封舱体I和密封舱体II的中间凹槽内，密封舱体I和密封舱体II另一底面上设置有和螺栓I、螺栓II配合的加载孔，螺栓I和螺栓II穿过支撑固定架12的两臂，通过密封舱体I和密封舱体II的加载孔对密封舱体I和密封舱体II进行加载，将密封舱体I和密封舱体II顶紧在试件30上，外部O形密封圈22紧贴在试件30表面，以达到密封的作用。带有起爆药头27的起爆线29依次穿过带有出线孔的控制块24、带有出线孔的内部密封垫25和带有出线孔的螺栓II引出到实验装置外部。
实验时，先将其中带出线孔的控制块24四周(即圆柱体的侧面)涂上胶水，再把该控制块24装入刚性药包壳体26中，使其与刚性药包壳体26的端口齐平，让胶水把二者粘接在一起。将称量好的炸药28装入刚性药包壳体26的圆筒中，然后将另一不带出线孔的控制块24(图中位于左侧的控制块)装入刚性药包壳体26中，将此控制块24轻轻挤压至与刚性药包壳体26端口齐平的位置，在药量一定的情况下，通过预先选择不同长度的控制块24控制刚性药包壳体26内部体积，进而控制装药密度，也起到将炸药28固定在刚性药包壳体26中心的作用。将内部密封垫25和外部O型密封圈22放入密封舱体I和密封舱体II中，将起爆线29从密封舱体II的出线孔中穿过，将刚性药包壳体26与密封舱体II、试件30、密封舱体I相连接。具体连接方法为：将药包壳体有起爆线的一端直接插入密封舱体II中心的凹槽内，然后将刚性药包壳体26穿过试件30中部的圆孔，之后将刚性药包壳体26的另一端直接插入到密封舱体21中心凹槽内。将起爆线29从螺栓II中穿过。将试件30调整到合适的位置，拧动螺栓I、螺栓II对试件30进行加载，以保证内部密封垫25与刚性药包壳体26之间的密封性以及外部O形密封圈22与试件30之间的密封性。从而保证实验装置的密封性。
然后将起爆线29末端用砂纸打磨，并将之缠绕在电火花起爆器信号线的末端，使用电火花起爆器引爆药包。药包起爆后作用到试件上的只有爆炸应力波，没有爆生气体的作用，爆生气体依次经过控制块24的出线孔、密封舱体II、螺栓II的出线孔排出，刚性药包壳体与试件紧密接触，爆炸应力波通过刚性药包壳体26传递到试件。在药包起爆的同时，可以使用高速摄影仪、高速纹影设备、超动态应变测试仪等设备对爆破瞬间试件中所产生的各种现象如试件的应变、应力分布，裂纹尖端的应力变化，裂纹扩展轨迹等进行观测、记录，并根据记录下的数据进一步测量、计算得到动态能量释放率、裂纹尖端的应力强度因子、裂纹扩展速度与加速度等一系列结果，经过处理、分析所得实验数据得到有关结论。
尽管本发明的具体实施方式已经通过上述内容结合附图作了说明，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制，在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种分离爆炸应力波和爆生气体作用的实验药包，其特征在于，包括两个控制块(24)、刚性药包壳体(26)、起爆药头(27)、炸药(28)和起爆线(29)，两个控制块(24)均为圆柱形刚性体，两个控制块(24)等长且体积相同，其中一个控制块(24)带有出线孔，刚性药包壳体(26)是圆筒形的刚性体，炸药(28)收容在刚性药包壳体(26)中部位置，两个控制块(24)位于刚性药包壳体(26)两端，将炸药(28)封堵在刚性药包壳体(26)内部，带有起爆药头(27)的起爆线(29)穿过其中一个带有出线孔的控制块(24)，出线孔位于该控制块(24)中心位置。
2.根据权利要求1所述的实验药包，其特征在于，配备两组以上不同长度的所述控制块(24)。
3.分离爆炸应力波和爆生气体作用的实验装置，其特征在于，包括权利要求1或2所述的实验药包和实验药包固定装置，所述实验药包固定装置包括螺栓I(11)、支撑固定架(12)、螺栓II(13)；密封舱体I(21)、外部O形密封圈(22)、密封舱体II(23)、内部密封垫(25)，其中位于密封舱体II的中间凹槽的内部密封垫中心有出线孔，使起爆线(29)从中穿过；试件(30)上设置和实验药包直径相同的圆孔，实验药包穿过该圆孔，密封舱体I和密封舱体II将试件(30)和实验药包夹持并密封在一起。
4.根据权利要求3所述的分离爆炸应力波和爆生气体作用的实验装置，其特征在于，密封舱体I和密封舱体II均为圆柱形刚性体，密封舱体II带有出线孔，两者其他结构相同；密封舱体I一底面上设置两道圆环型凹槽，两个凹槽内收容外部O形密封圈(22)，凹槽深度控制在能够使外部O形密封圈(22)凸出密封舱体I表面，密封舱体I圆心部位设置一中间凹槽，该中间凹槽为圆形凹槽，所述两道圆环型凹槽包围在中间凹槽外部，该中间凹槽内收容内部密封垫(25)，内部密封垫(25)高度小于该中间凹槽深度，容纳外部O形密封圈(22)的凹槽和内部密封垫(25)的中间凹槽均同心设置；实验药包穿过试件(30)上的圆孔，实验药包两端插入密封舱体I和密封舱体II的中间凹槽内，密封舱体I和密封舱体II另一底面上设置有和螺栓I、螺栓II配合的加载孔，螺栓I和螺栓II穿过支撑固定架(12)的两臂，通过密封舱体I和密封舱体II的加载孔对密封舱体I和密封舱体II进行加载，将密封舱体I和密封舱体II顶紧在试件(30)上，外部O形密封圈(22)紧贴在试件(30)表面，将试件(30)和实验药包夹持并密封在一起。
5.根据权利要求3所述的分离爆炸应力波和爆生气体作用的实验装置，其特征在于，带有起爆药头(27)的起爆线(29)依次穿过带有出线孔的控制块(24)、带有出线孔的内部密封垫(25)和带有出线孔的螺栓II引出到实验装置外部。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160330 |