CN106595398A - 一种顶针密封式引爆器及致裂器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种顶针密封式引爆器及致裂器，针密封式引爆器包括壳体、填充腔、点火机构和充气机构，壳体内为填充腔，壳体连接密封点火机构和充气机构，填充腔填充有超临界氧和含碳有机物或还原性单质，所述充气机构包括充气孔、阀杆和充气阀座，充气孔中部为锁气腔，阀杆通过螺纹结构活动安装在锁气腔内，阀杆的顶部安装有顶头和顶头密封圈，顶头密封圈套在顶头上；本发明具有充本发明具有制造成本低、反应料混合均匀度高、放热效率高和运输安全性好的优点。

Description

一种顶针密封式引爆器及致裂器
技术领域
本发明属于引爆器技术领域，尤其涉及顶针密封式引爆器及致裂器。
背景技术
气体爆破技术，是利用易气化的液态或固体物质气化膨胀产生高压气体，使周围介质膨胀做功，并导致破碎，具有无明火、安全、高效的特点。
二氧化碳气体爆破器是气体爆破技术中的典型爆破器材，被广泛应用在采矿业、地质勘探、水泥、钢铁、电力等行业、地铁与隧道及市政工程、水下工程、以及应急救援抢险中。
现有的气体爆破器主要包括汽化储液管和安装在汽化储液管内的发热引爆器；发热引爆器点火发热后将汽化储液管内的易气化物气化，并导致膨胀爆炸。
现有气体爆破器引爆器的结构主要是将产热的化学反应物通过装料带装在金属网管内，并将电热丝封装在化学反应物中；(参考专利文献：低温气体爆破器，公告号：CN2514304，公开日：2002.10.02)；该种引爆器结构需预先填装能发生产热反应的氧化剂和还原剂，普遍采用的是粉末状氧化剂和还原剂，常用的产热反应物组合是硫磺（S）、硝石（KNO3）和碳粉（C），其反应方程式为：S+2KNO3+3C=K2S+N2↑+3CO2↑，俗称黑火药反应，该种反应料的成本较低。
采用上述结构的引爆器，存在的问题是：1、引爆器内所需填装的热反应物是需进行混料、拌匀、卷料或装袋等过程的加工，填装过程耗时耗工，制造成本较大；2、引爆器在填装药剂过程，氧化剂和还原剂容易出现混合不均的问题，导致放热效率较低；3、热反应料需预先混合填充，运输过程中温度偏高易引发燃烧或爆炸，具有较大的安全隐患；4、由于引爆材料的延时或其他情况出现，容易出现哑炮的情况，无法判断哑炮是何种原因造成的，故不能通过排哑炮方式消除安全隐患；5、现有气体爆破器引爆方式采用固态活化剂燃烧产生高温，直接导热到液态二氧化碳，使液态二氧化碳气化膨胀，其液态二氧化碳的吸热效率较低；6、引爆器的放热速度较慢，药剂反应不充分，热释效率低，液态物气化后的压强偏小，爆破威力较小；7、爆破后，引爆器内的反应物产生大量的含量有毒有害气体，如硫化氢、二氧化硫、一氧化氮和二氧化氮等气体，给爆破场所带来较大的毒害污染。
另外，由于常规充气阀中的密封球位于阀杆的底部，密封球受到阀杆的挤压过大时，密封球会发生破损性形变，这导致密封球在通过试压检测使用后，后续的正常使用可能存在漏气现象。
发明内容
本发明所要实现的目的是：设计出一种具有加工简单、制造成本低、反应料混合均匀度高、放热效率高、运输安全性好、无哑炮隐患以及液态气化物吸热效果好的引爆器，并能避免试压过程中密封球发生破损性形变；以解决背景技术中存在的技术问题。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种顶针密封式引爆器，
其特征在于，包括壳体、填充腔、点火机构和充气机构，壳体内为填充腔，壳体连接点火机构和充气机构，所述填充腔填充有还原剂和氧化剂，所述氧化剂为液态氧、超临界态氧或高压气态氧，所述还原剂为含碳有机物或还原性单质；
所述点火机构包括电热丝、导线、导线穿孔和密封基体，电热丝连接导线，密封基体轴心部为导线穿孔，导线通过绝缘层外包穿过导线穿孔；所述导线穿孔的一端为内螺纹孔，内螺纹孔底部安装内密封胶圈，内螺纹孔配合有穿孔螺丝，穿孔螺丝的轴心开设有穿孔，导线穿过内密封胶圈和穿孔螺丝，穿孔螺丝配合内螺纹孔压紧内密封胶圈，所述密封基体外壁密封连接壳体的一端；
所述充气机构包括充气孔、阀杆和充气阀座，充气孔贯通充气阀座的底部与顶部，充气孔中部为锁气腔，阀杆通过螺纹结构活动安装在锁气腔内，阀杆的顶部安装有顶头和顶头密封圈，顶头密封圈套在顶头上，所述充气阀座密封连接壳体的一端。
进一步，所述还原剂为纤维质材料。纤维质材料包括木屑、纸屑、棉丝。采用该类还原剂，燃烧后，反应物为二氧化碳和水汽，具有无毒害气体污染的效果。
进一步，所述还原剂为还原性单质。还原性单质包括碳粉、铝粉、镁粉、铁粉或硅粉。
进一步，所述还原剂为煤粉或碳黑。该种材料成本极低，且对超临界氧有较强的吸附性，其反应热量释放大。
进一步，所述还原剂为动物毛质。该种材料具有较强的吸附性。
进一步，所述还原剂为石油化工产品。所述石油化工产品包括煤油、柴油、汽油或石蜡。
进一步，所述还原剂为油脂类产品。所述油脂类产品包括动物油、植物油或合成油脂。
进一步，所述还原剂为糖类物质。所述糖类物质包括葡萄糖、蔗糖或淀粉。
进一步，所述还原剂为醇类物质。所述醇类物质包括乙醇、丙醇或丁醇。
进一步，所述还原剂为烃类物质。所述烃类物质包括甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、乙炔、或丙炔。
进一步，所述填充腔内还填充有催化剂，所述催化剂为四氧化三铁（Fe3O4）、三氧化二铁（Fe2O3）、二氧化锰（MnO2）、氧化铬（Cr2O3）、氧化铜（CuO）、氧化锌（ZeO）、氧化镍（NiO）、硫酸锰（MnSO4）、硫酸铬（CrSO4）或活性碳的至少一种。
进一步，所述填充腔内还填充有升温剂，所述升温剂为铝粉或镁粉中的一种或两种混合。
进一步，所述还原剂为粉末状、颗粒状、条丝状或压制成块状。
进一步，所述壳体的抗压强度大于5.045Mpa，所述填充腔内的氧化剂为超临界态氧。
进一步，所述壳体为碳钢筒或不锈钢筒，壳体与充气机构和点火机构通过无缝焊接、密封胶接或螺纹密封连接结构连接。
进一步，所述壳体包含至少两个分节体，相邻的分节体之间通过螺纹结构进行连接，并配合有螺纹密封圈进行密封。
进一步，所述壳体为纤维质筒或包含纤维材质的复合层筒，所述壳体的一端密封包缠有第一金属接头，壳体的另一端密封包缠有第二金属接头，第一金属接头密封连接充气机构，第二金属接头密封连接点火机构。
进一步，所述第一金属接头的顶部侧边环套有第一缠线齿环，所述第一金属接头的底部侧边突出有第一帽沿，第二金属接头的侧边环套有第二缠线齿环，所述第二金属接头的底部侧边突出有第二帽沿。
进一步，所述壳体采用玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维中的至少一种材质制成。
进一步，所述壳体采用包含有玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维的复合材料制成。进一步，所述壳体采用纤维和树脂的复合材料制成。
进一步，所述壳体采用复合层制成，所述壳体包括纤维层和硬化层，硬化层位于纤维层的外层。
进一步，所述壳体采用复合层制成，所述壳体包括基体层、纤维层和硬化层，硬化层位于纤维层的外层，基体层位于纤维层的内层。
进一步，所述基体层采用有机玻璃或聚酯纤维或聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)或软质硅胶材料中的至少一种制成。
进一步，所述纤维层采用碳纤维或芳纶纤维或玻璃纤维或石墨烯材料中的至少一种制成。
进一步，所述硬化层采用UV硬化胶或环氧树脂胶或瞬间胶或厌氧胶或石膏或水泥。
进一步，所述壳体采用玻璃钢材料制成，所述壳体与充气机构和点火机构通过密封胶接。
进一步，所述壳体采用碳钢筒时，其壳体的筒壁厚度为1mm至10mm。
进一步，所述壳体采用复合纤维材质时，壳体的筒壁厚度为0.5mm至10mm。
进一步，所述密封基体通过无缝焊接、密封胶接或螺纹密封连接安装在壳体的一端。
进一步，所述密封基体外壁与壳体的一端通过螺纹密封结构方式连接，所述密封基体的外壁设置有基体外螺纹，壳体设置有与基体外螺纹相配对的内螺纹通口，密封基体通过基体外螺纹与内螺纹通口的配合，安装在壳体上，密封基体与壳体之间还配合有外密封圈。
进一步，所述导线的正极线通过导线穿孔导出，正极线的外露端为正极连接头，导线的负极线连接在密封基体的下部，密封基体的下部设置有用于连接负极线的负极接点，密封基体为导电金属体，密封基体的上部设置有负极连接线头。
进一步，所述导线的正极线和负极线共同通过导线穿孔导出，正极线和负极线的外露端分别为正极连接头和负极连接线头。
进一步，所述充气阀座通过无缝焊接、密封胶接或螺纹密封连接安装在壳体的一端。
进一步，所述充气阀座螺纹密封连接在壳体的一端，充气阀座底部外壁设置有阀座外螺纹，壳体的一端开设有与阀座外螺纹相配合的阀座内螺口，阀座外螺纹与阀座内螺口之间设有密封圈。
进一步，所述充气孔的充气口位于充气阀座的顶部顶面，阀杆位于充气阀座的顶部侧边。
进一步，所述充气孔的充气口位于充气阀座的顶部侧边，阀杆位于充气阀座的顶部顶面。
进一步，所述充气孔的充气口和阀杆均位于充气阀座的顶部顶面。
一种致裂器，其特征在于：采用上述顶针密封式引爆器直接用于致裂物体。
超临界氧是指氧处于临界温度（-118.57℃)和临界压力（5.043Mpa）以上，介于气体和液体之间的流体氧，兼有气体液体的双重性质和优点；超临界氧与碳有机物发生燃烧反应时，具有高温高热的效果。
本发明所述的引爆器，其填充腔内预先放置还原剂，还原剂为固态或液态，固态还原剂可以是粉末状、颗粒状或条丝状；运输过程中，填充腔内无氧化剂，因此运输过程中的静电或温度偏高不会引发燃烧爆炸；在爆破现场使用时，通过使用其充气机构填充超临界氧，超临界氧可均匀的吸附在还原剂表面，填充后通过对其点火机构进行通电，加热电热丝，点燃填充腔内的反应料。
另外，上述优化结构中，壳体采用两个分节体进行组装的方式，其还原剂可以从中部放入，具有便于装药的优点。壳体采用纤维质筒或包含纤维材质的复合层筒，由于纤维材质的抗拉强度较大，其中，碳纤维的抗拉强度达3500MPa以上，芳纶纤维的抗拉强度达5000-6000MPa，玻璃纤维的抗拉强度在2500MPa左右，聚酯纤维的抗拉强度达500MPa以上，而碳钢钢材的抗拉强度普遍在345MPa左右，故完全可以替代现有碳钢对高压气、高压液或液化气进行约束；采用纤维材质，能减小壳体的壁厚，同时，纤维材质密度小，能较大程度的减小壳体的重量，并减小壳体的制造成本。
现有的引爆器的氧化剂和还原剂均为固态物，需在生产过程中混合，并制成块状，或用带体装填；本发明所述的引爆器采用充气机构充压入反应料，其填充腔内预先填装还原剂，超临界氧（氧化剂）在现场填充；本发明所述的引爆器无需在生产过程预先填充混合料（反应料），能避免混合料在生产、储存和运输过程因摩擦、高温、静电引发燃烧或爆炸，本发明的结构方式避免了运输过程带来的安全隐患。
现有的引爆器主要是采用固态反应物进行混料后包装而成的反应料包，未进行有效的密封和防潮、防震动、防高温、防摩擦处理，容易出现反应料受潮、反应料与电热丝剥脱分离存在间隙的问题，导致产生哑炮；本发明所述的引爆器，其填充腔内的超临界氧均匀吸附在还原剂中，超临界氧与还原剂均匀混合，电热丝被超临界氧和还原剂均匀附集，在引爆时能实现100%起爆，能有效避免哑炮的产生。
现有的引爆器中反应料需低温环境下混合，且为固态颗粒混合，其混合均匀度存在较大的限制，起爆后，其反应速度较慢，反应的充分性较差，存在大量的残留，热能释放效率在40%以下；本发明所述的引爆器，由于超临界氧兼有气体和液体的双重性质，填充腔内的还原剂吸附超临界氧后，能以溶解的分子状态随超临界氧共同流动，超临界氧与还原剂高度均匀混合，在通电引爆后能短时间内实现充分反应，热能释放效率达到95%以上。
现有采用活化剂引爆的方式，需要在生产过程中，预先配制活化剂组分，通常是高氯酸钾等强氧化剂和铝粉等强还原剂，需要称重、混料、搅拌、制型；本发明的结构方式，通过向填充腔充入超临界氧，使超临界氧吸附在还原剂上，节省了传统引爆器（活化剂）生产过程中所需的混料、拌料、制型的生产工艺；同时，采用超临界氧比采用高氯酸钾、高锰酸钾和铝粉混合物成本更低。
现有的引爆器（活化剂），引燃后，在反应过程中，其反应热持续向周边传导，传导到周边的液态二氧化碳中，并由周边液态二氧化碳向外扩散热量，该种导热过程，二氧化碳的温度分布不均，吸热效率较低，二氧化碳气化膨胀压强较低；本发明所述的引爆器，其反应料存在密封壳体约束，其反应料可在密封壳体的约束下发生充分的放热反应，反应产生的高温高压气体物致使壳体瞬间炸裂，并瞬时混合到液态二氧化碳中，高温高压气体与二氧化碳瞬间混合，实现二氧化碳瞬间吸热气化，该种引爆方式，相对于现有的，其液态二氧化碳的吸热速度快，吸热效率达到98%以上，其引爆器产生的热量能充分的被液态二氧化碳吸收，能较大程度的提升气体爆破器的爆破威力。
本发明所述的引爆器，其反应料能充分反应，反应产物能实现充分氧化，其反应产物主要为无毒无害的气体，对爆破现场无污染，能有效减小现场工作人员的中毒隐患，实现安全爆破，无污染，无有毒有害气体产生，爆破后马上能施工作业。
另外，本发明采用顶针密封式充气头充气，其顶头能有效地保护密封圈，能避免充气机构在试压时被损坏，避免破坏引爆器的密封性。
有益效果：本发明所述的顶针密封式引爆器具有加工简单、制造成本低、反应料混合均匀度高、放热效率高、运输安全性好、无哑炮隐患以及液态气化物吸热效果好的优点，同时又能避免试压过程中密封球发生破损性形变。
附图说明
图1为本发明实施例1的整体结构示意图；
图2为本发明实施例1中点火机构3的结构示意图；
图3为本发明实施例1中充气机构4的结构示意图；
图4为本发明实施例1中充气机构4局部放大结构示意图；
图5为本发明实施例2中点火机构3的结构示意图；
图6为本发明实施例3的整体结构结构示意图；
图7为本发明实施例4的整体结构结构示意图；
图8为本发明实施例5中充气机构4的结构示意图；
图9为本发明实施例6中点火机构3的结构示意图；
图10为本发明实施例7中充气机构4的结构示意图；
图11为本发明实施例11中第一金属接头的立体结构示意图；
图12为本发明实施例11中第二金属接头的立体结构示意图；
图中：1为壳体、11为第一分节体、12为第二分节体、13为螺纹密封圈、111为第一金属接头、112为第二金属接头、101为基体层、102为纤维层、103为硬化层、1111为第一缠线齿环、1112为第一帽沿、1121为第二缠线齿环、1122为第二帽沿；
2为填充腔；
3为点火机构、311为电热丝、312为导线、313为导线穿孔、314为密封基体、3131为内螺纹孔、3132为内密封胶圈、3133为穿孔螺丝、3141为基体外螺纹、3142为内螺纹通口、3143为外密封圈、3121为正极线、3123为正极连接头、3122为负极线、3125为负极接点、3124为负极连接线头；
4为充气机构、41为充气孔、42为阀杆、43为充气阀座、411为锁气腔、421为顶头、422为顶头密封圈、44为阀座外螺纹、45为阀座内螺口、46为密封圈。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种顶针密封式引爆器，如图1所示，包括壳体1、填充腔2、点火机构3和充气机构4，壳体1内为填充腔2，壳体1密封连接点火机构3和充气机构4，所述壳体1的抗压强度大于5.045Mpa；所述壳体1为碳钢筒或不锈钢筒，充气机构4和点火机构3分别连接在壳体1的两端；所述填充腔2填充有还原剂和氧化剂，所述氧化剂为液态氧、超临界态氧或高压气态氧，所述还原剂为含碳有机物或还原性单质；
如图2所示，所述点火机构3包括电热丝311、导线312、导线穿孔313和密封基体314，电热丝311连接导线312，密封基体314轴心部为导线穿孔313，导线312通过绝缘层外包穿过导线穿孔313；所述导线穿孔313的下端为内螺纹孔3131，内螺纹孔3131底部安装内密封胶圈3132，内螺纹孔3131配合有穿孔螺丝3133，穿孔螺丝3133的轴心开设有穿孔，导线312穿过内密封胶圈3132和穿孔螺丝3133，穿孔螺丝3133配合内螺纹孔3131压紧内密封胶圈3132，使导线孔313密封；所述密封基体314的外壁设置有基体外螺纹3141，壳体1设置有与基体外螺纹3141相配对的内螺纹通口3142，密封基体314通过基体外螺纹3141与内螺纹通口3142的配合，安装在壳体1上，密封基体314与壳体1之间还配合有外密封圈3143；所述导线312的正极线3121通过导线穿孔313导出，正极线3121的外露端为正极连接头3123，导线312的负极线3122连接在穿孔螺丝3133的下部，穿孔螺丝3133的下部设置有用于连接负极线3122的负极接点3125，密封基体314为导电金属体，密封基体314的上部设置有负极连接线头3124；
如图3和图4所示，所述充气机构4包括充气孔41、阀杆42和充气阀座43，充气孔41贯通充气阀座43的底部与顶部，充气孔41中部为锁气腔411，阀杆42通过螺纹结构活动安装在锁气腔411内，阀杆42的顶部安装有顶头421和顶头密封圈422，顶头密封圈422套在顶头421上；所述充气阀座43螺纹密封连接在壳体1的一端，充气阀座43底部外壁设置有阀座外螺纹44，壳体1的一端开设有与阀座外螺纹44相配合的阀座内螺口45，阀座外螺纹44与阀座内螺口45之间设有密封圈46；所述充气孔41的充气口位于充气阀座43的顶部顶面，阀杆42位于充气阀座43的顶部侧边。
作为上述实施方式的进一步具有说明，所述壳体1的实施尺寸为：筒壁厚度为1mm、内直径为10mm、壳体1的长度为200mm；或者，筒壁厚度为2mm、内直径为20mm、壳体1的长度为1000mm；或者，筒壁厚度为4mm、内直径为40mm、壳体1的长度为2000mm；或者，筒壁厚度为10mm、内直径为80mm、壳体1的长度为5000mm。
作为上述实施方式的进一步具有说明，实施过程中，所述填充腔2先预先放置固态还原剂，其固态还原剂为粉末状，然后，在爆破现场通过充气机构充入液态氧、超临界氧或高压气态氧。
作为上述实施方式的进一步具有说明，所述还原剂为木屑、纸屑、棉花、煤粉、碳黑或碳粉中的至少一种。
作为上述实施方式的进一步具有说明，所述还原剂为粉末状，灌装入填充腔2内。
作为上述实施方式的进一步具有说明，所述填充腔2内还填充有催化剂，所述催化剂为四氧化三铁（Fe3O4）、三氧化二铁（Fe2O3）、二氧化锰（MnO2）中的至少一种。
作为上述实施方式的进一步具有说明，所述填充腔2内还填充有升温剂，所述升温剂为铝粉或镁粉中的一种或两种混合。
本实施例所述的引爆器，能有效避免在引爆器生产过程需预先填充反应剂混合料，从而消除运输过程中存在的安全隐患；同时，能省去反应料的混料、拌料过程，且其反应料混合更为均匀；此外，具有较高的反应温度和产热，能较大程度的增强气体爆破器的爆破威力。
实施例2
与实施例1不同之处在于：如图5所示，所述点火机构3包括电热丝311、导线312、导线穿孔313和密封基体314，电热丝311连接导线312，密封基体314轴心部为导线穿孔313，导线312通过绝缘层外包穿过导线穿孔313；所述导线穿孔313的上端为内螺纹孔3131，内螺纹孔3131底部安装内密封胶圈3132，内螺纹孔3131配合有穿孔螺丝3133，穿孔螺丝3133的轴心开设有穿孔，导线312穿过内密封胶圈3132和穿孔螺丝3133，穿孔螺丝3133配合内螺纹孔3131压紧内密封胶圈3132，使导线孔313密封；所述密封基体314的外壁设置有基体外螺纹3141，壳体1设置有与基体外螺纹3141相配对的内螺纹通口3142，密封基体314通过基体外螺纹3141与内螺纹通口3142的配合，安装在壳体1上，密封基体314与壳体1之间还配合有外密封圈3143；所述导线312的正极线3121通过导线穿孔313导出，正极线3121的外露端为正极连接头3123，导线312的负极线3122连接在密封基体314的下部，密封基体314的下部设置有用于连接负极线3122的负极接点3125，密封基体314为导电金属体，密封基体314的上部设置有负极连接线头3124。
实施例3
与实施例1或2不同之处在于：如图6所示，所述壳体1包括第一分节体11和第二分节体12，第一分节体11与第二分节体12通过螺纹结构进行连接，并配合有螺纹密封圈13进行密封；所述充气机构4和点火机构3分别连接在第一分节体11和第二分节体11的两侧端；该种结构便于装药。
实施例4
与实施例1或2不同之处在于：如图7所示，所述壳体1为包含纤维材质的复合层筒，所述壳体1采用复合层制成，所述壳体1包括基体层101、纤维层102和硬化层103，硬化层103位于纤维层102的外层，基体层101位于纤维层102的内层；所述壳体1的两端分别密封包缠有第一金属接头111和第二金属接头112，第一金属接头111和第二金属接头112分别连接充气机构4和点火机构3；第一金属接头111和第二金属接头112的底部向外凸出，避免与壳体1脱落。
作为上述实施方式的进一步具有说明，所述基体层101采用聚乙烯(PE)材料；所述纤维层102采用玻璃纤维材料；所述硬化层103采环氧树脂胶材料。
作为上述实施方式的进一步具有说明，所述壳体1的实施尺寸为：筒壁厚度为0.5mm、内直径为10mm、壳体1的长度为200mm；或者，筒壁厚度为1mm、内直径为20mm、壳体1的长度为1000mm；或者，筒壁厚度为2mm、内直径为40mm、壳体1的长度为2000mm；或者，筒壁厚度为10mm、内直径为100mm、壳体1的长度为5000mm。
由于玻璃纤维的抗拉强度在2500MPa左右，而碳钢钢材的抗拉强度普遍在345MPa左右，故完全可以替代现有碳钢对高压气、高压液或液化气进行约束，同时，在相同的抗压设计下，纤维材质壳体的厚度小于碳钢材质壳体厚度。
采用上述实施例实施方式，能较大程度的减小壳体重量，同时减小制造成本。
实施例5
与实施例1不同之处在于：如图8所示，所述充气机构4包括充气孔41、阀杆42和充气阀座43，充气孔41贯通充气阀座43的底部与顶部，充气孔41中部为锁气腔411，阀杆42通过螺纹结构活动安装在锁气腔411内，阀杆42的顶部安装有顶头421和顶头密封圈422，顶头密封圈422套在顶头421上；所述充气阀座43螺纹密封连接在壳体1的一端，充气阀座43底部外壁设置有阀座外螺纹44，壳体1的一端开设有与阀座外螺纹44相配合的阀座内螺口45，阀座外螺纹44与阀座内螺口45之间设有密封圈46；所述充气孔41的充气口位于充气阀座43的顶部侧边，阀杆42位于充气阀座43的顶部顶面。
实施例6
与实施例1不同之处在于：如图9所示，所述点火机构3包括电热丝311、导线312、导线穿孔313和密封基体314，电热丝311连接导线312，密封基体314轴心部为导线穿孔313，导线312通过绝缘层外包穿过导线穿孔313；所述导线穿孔313的下端为内螺纹孔3131，内螺纹孔3131底部安装内密封胶圈3132，内螺纹孔3131配合有穿孔螺丝3133，穿孔螺丝3133的轴心开设有穿孔，导线312穿过内密封胶圈3132和穿孔螺丝3133，穿孔螺丝3133配合内螺纹孔3131压紧内密封胶圈3132，使导线孔313密封；所述密封基体314的外壁设置有基体外螺纹3141，壳体1设置有与基体外螺纹3141相配对的内螺纹通口3142，密封基体314通过基体外螺纹3141与内螺纹通口3142的配合，安装在壳体1上，密封基体314与壳体1之间还配合有外密封圈3143；所述导线312的正极线3121和负极线3122共同通过导线穿孔313导出，正极线3121和负极线3122的外露端分别为正极连接头3123和负极连接线头3124。
实施例7
与实施例1或2不同之处在于：如图10所示，所述充气机构4包括充气孔41、阀杆42和充气阀座43，充气孔41贯通充气阀座43的底部与顶部，充气孔41中部为锁气腔411，阀杆42通过螺纹结构活动安装在锁气腔411内，阀杆42的顶部安装有顶头421和顶头密封圈422，顶头密封圈422套在顶头421上；所述充气阀座43螺纹密封连接在壳体1的一端，充气阀座43底部外壁设置有阀座外螺纹44，壳体1的一端开设有与阀座外螺纹44相配合的阀座内螺口45，阀座外螺纹44与阀座内螺口45之间设有密封圈46；所述充气孔41的充气口和阀杆42均位于充气阀座43的顶部顶面。
采用上述实施例结构，其充气与锁气的操作点均位于顶部，便于操作。
实施例8
与实施例4不同之处在于：所述壳体1为包含纤维和树脂材料的复合壳体，制造过程中，先使用纤维制成网状壳体骨架，再使用树脂胶喷涂在网状壳体中，待硬化后形成包含纤维和树脂的复合壳体。
作为上述实施方式的进一步具有说明，所述纤维材料为玻璃纤维，所述树脂材料为环氧树脂胶。
由于玻璃纤维的抗拉强度在2500MPa左右，较碳钢抗拉强度高，能用于替代碳钢进行约束，在相同的抗压设计下，玻璃纤维复合材质壳体的厚度小于碳钢材质壳体厚度，同时，玻璃纤维成本低，能较大程度减小生产成本。
实施例9
与实施例4不同之处在于：所述壳体1为包含碳纤维和环氧树脂胶材料的复合壳体，制造过程中，先使用碳纤维制成网状壳体骨架，再使用环氧树脂胶喷涂在网状壳体中，待硬化后形成包含纤维和树脂的复合壳体。
由于碳纤维的抗拉强度达3500MPa以上，较玻璃纤维的抗拉强度高，在相同的抗压设计下，碳纤维材质壳体的厚度小于玻璃纤维材质壳体厚度。
实施例10
与实施例4不同之处在于：所述壳体1为包含芳纶纤维和环氧树脂胶材料的复合壳体，制造过程中，先使用芳纶纤维制成网状壳体骨架，再使用环氧树脂胶喷涂在网状壳体中，待硬化后形成包含纤维和树脂的复合壳体。
由于芳纶纤维的抗拉强度达6000MPa以上，是玻璃纤维的抗拉强度的2.5倍左右，在相同的抗压设计下，芳纶维材质壳体的厚度仅为玻璃纤维材质壳体厚度的一半，同时，芳纶纤维的密度小，可较大程度的减小壳体重量。
实施例11
与实施例4不同之处在于：如图11和图12所示，所述第一金属接头111的顶部侧边环套有第一缠线齿环1111，所述第一金属接头111的底部侧边突出有第一帽沿1112，第二金属接头112的侧边环套有第二缠线齿环1121，所述第二金属接头112的底部侧边突出有第二帽沿1122。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种顶针密封式引爆器，其特征在于，包括壳体（1）、填充腔（2）、点火机构（3）和充气机构（4），壳体（1）内为填充腔（2），壳体（1）连接点火机构（3）和充气机构（4），所述填充腔（2）填充有还原剂和氧化剂，所述氧化剂为液态氧、超临界态氧或高压气态氧，所述还原剂为含碳有机物或还原性单质，所述点火机构（3）包括电热丝（311）、导线（312）、导线穿孔（313）和密封基体（314），电热丝（311）连接导线（312），密封基体（314）轴心部为导线穿孔（313），导线（312）通过绝缘层外包穿过导线穿孔（313）；所述导线穿孔（313）的一端为内螺纹孔（3131），内螺纹孔（3131）底部安装内密封胶圈（3132），内螺纹孔（3131）配合有穿孔螺丝（3133），穿孔螺丝（3133）的轴心开设有穿孔，导线（312）穿过内密封胶圈（3132）和穿孔螺丝（3133），穿孔螺丝（3133）配合内螺纹孔（3131）压紧内密封胶圈（3132），所述密封基体（314）外壁密封连接壳体（1）的一端，所述充气机构（4）包括充气孔（41）、阀杆（42）和充气阀座（43），充气孔（41）贯通充气阀座（43）的底部与顶部，充气孔（41）中部为锁气腔（411），阀杆（42）通过螺纹结构活动安装在锁气腔（411）内，阀杆（42）的顶部安装有顶头（421）和顶头密封圈（422），顶头密封圈（422）套在顶头（421）上，所述充气阀座（43）密封连接壳体（1）的一端。
2.根据权利要求1所述的顶针密封式引爆器，其特征在于：所述还原剂为木屑、纸屑、棉花、煤粉、碳黑或碳粉中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的顶针密封式引爆器，其特征在于：所述填充腔（2）内还填充有催化剂，所述催化剂为四氧化三铁、三氧化二铁、二氧化锰、氧化铬、氧化铜、氧化锌、氧化镍、硫酸锰、硫酸铬或活性碳中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的顶针密封式引爆器，其特征在于：所述填充腔（2）内还填充有升温剂，所述升温剂为铝粉或镁粉中的一种或两种混合。
5.根据权利要求1或2所述的顶针密封式引爆器，其特征在于：所述壳体（1）的抗压强度大于5.045Mpa，所述填充腔（2）内的氧化剂为超临界态氧。
6.根据权利要求5所述的顶针密封式引爆器，其特征在于：所述壳体（1）为碳钢筒或不锈钢筒，壳体（1）与充气机构（4）和点火机构（3）通过无缝焊接、密封胶接或螺纹密封连接结构连接。
7.根据权利要求5所述的顶针密封式引爆器，其特征在于：所述壳体（1）为纤维质筒或包含纤维材质的复合层筒，所述壳体（1）的一端密封包缠有第一金属接头（111），壳体（1）的另一端密封包缠有第二金属接头（112），第一金属接头（111）密封连接充气机构（4），第二金属接头（112）密封连接点火机构（3）。
8.根据权利要求7所述的顶针密封式引爆器，其特征在于：所述壳体（1）包括纤维层（102）和硬化层（103），硬化层（103）位于纤维层（102）的外层，或者所述壳体（1）包括基体层（101）、纤维层（102）和硬化层（103），硬化层（103）位于纤维层（102）的外层，基体层（101）位于纤维层（102）的内层。
9.根据权利要求1所述的顶针密封式引爆器，其特征在于：所述导线（312）的正极线（3121）通过导线穿孔（313）导出，正极线（3121）的外露端为正极连接头（3123），导线（312）的负极线（3122）连接在密封基体（314）的下部，密封基体（314）的下部设置有用于连接负极线（3122）的负极接点（3125），密封基体（314）为导电金属体，密封基体（314）的上部设置有负极连接线头（3124）。
10.一种致裂器，其特征在于：采用权利要求1-9任一项所述的顶针密封式引爆器直接用于致裂物体。
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