CN106871731A - 一种双超临界态气体爆破器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双超临界态气体爆破器，包括内管、内管填充腔、内管充气点火头、外管充气头和外管，所述内管内为内管填充腔，内管两端分别密封连接有第一密封内盖和第二密封内盖，内管的外层为外管，内管与外管之间密封连接有第一密封外盖和第二密封外盖，所述内管、外管、第一密封外盖和第二密封外盖形成的密封腔为外管填充腔，外管填充腔内填充液态二氧化碳或液态氮气，所述内管填充腔包括第一内腔和第二内腔，第一内腔和第二内腔之间通过热塑片密封隔离，所述第一内腔和第二内腔分别填充填充有超临界氧和超临界态烷烃；本发明具有制造成本低、反应料混合均匀度高、放热效率高、运输安全性好和爆破威力大的优点。

Description

一种双超临界态气体爆破器

技术领域

本发明属于爆破器技术领域，尤其涉及双超临界态气体爆破器。

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。

现有气体爆破器中的引爆器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，常用的氧化剂有硫磺、硝酸钾、高氯酸钾和高锰酸钾，常用的还原剂有铝粉、碳粉，其中常用的反应料组合为硫磺、硝酸钾和碳粉，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。

采用上述引爆器结构的气体爆破器，存在的问题是：1、引爆器内所需填装的热反应料是需进行混料、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、由于引爆材料的受潮、变质或形变等原因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。

液氧炸药是矿山炸药的一类,1895年由德国人Ｃ．林德发明。它是由液态氧和固态可燃性吸收剂组成的爆炸混合物。液氧炸药的装药方式分外浸法和内浸法（参考期刊文献：液氧炸药的研究.北京钢铁学院学报.1960年01期），外浸法是把能吸取液氧的可燃物（如炭黑、纸粕、木屑等）包裹成圆柱体，仅在使用前浸入液氧里，使可燃物的孔隙中吸满液氧，然后填装到炮眼中，并进行堵塞，用雷管起爆；内浸法是把能吸取液氧的可燃物（如炭黑、纸粕、木屑等）包裹成圆柱体，填充在炮眼中，并进行堵塞，然后通过预留的充注口向炮眼灌入液氧，再用雷管起爆（参考期刊文献：液氧炸药的研究.北京钢铁学院学报.1960年01期；以及参考专利文献：一种液氧炸药组合物及液氧炸药，专利号：CN201310134136.7，公开日：2013.07.10）。液氧炸药具有：温度升高速率快和体积迅速膨胀时间短的特点, 其爆炸力高于TNT 等姓硝的炸药的爆炸力。

然而，液氧炸药存在的不足之处是：1、它只能应用于露天作业和筑路造桥、爆破建筑等, 而不能用于坑道和矿井等作业爆破, 因为液氧炸药爆破时氧气四溢, 会引起矿井中坑气、煤尘爆炸从而引起事故；2、液氧炸药必须随装随用, 一般制成后一小时内就要用掉, 不然液氧挥发就会失去效力；3、液氧炸药装药操作复杂，安全性差；4、液氧炸药的爆破温度过高，容易引发燃烧。

由于液氧炸药技术存在上述不足，液氧炸药技术的研究和发展受到局限，目前，液氧炸药技术几乎很少被应用。

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、膨胀吸热效率高、爆破威力大、无毒害气体释放的气体爆破器；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：一种双超临界态气体爆破器，其特征在于：

包括内管、内管填充腔、内管充气点火头、外管充气头和外管，所述内管内为内管填充腔，内管两端分别密封连接有第一密封内盖和第二密封内盖，内管的外层为外管，内管与外管之间密封连接有第一密封外盖和第二密封外盖，所述内管、外管、第一密封外盖和第二密封外盖形成的密封腔为外管填充腔，外管填充腔内填充液态二氧化碳或液态氮气等液态易气化物；

所述内管填充腔包括第一内腔和第二内腔，第一内腔和第二内腔之间通过热塑片密封隔离；

所述第一内腔和第二内腔分别填充填充有还原剂和氧化剂，所述氧化剂为超临界氧，所述还原剂为超临界态烷烃；

所述内管充气点火头安装在第一密封内盖；

所述外管充气头安装在第一密封外盖或第二密封外盖；

所述第二密封内盖安装有用于向第二内腔压入超临界态烷烃的内管充气头；

所述内管充气点火头包括封堵基体、充气阀孔、密封球阀、电热丝、导电接头和充气接线阀杆，充气阀孔位于封堵基体轴心上部，充气阀孔下部为充气缩口，密封球阀安装在充气缩口上方，导电接头贯穿并固定在密封球阀上，充气阀孔的孔壁上设置有阀孔内螺纹，阀孔内螺纹螺纹连接充气接线阀杆，充气接线阀杆的轴心开设有用于穿过导电接头和进气的充气接电孔，导电接头下端通过导线连接电热丝，封堵基体密封连接第一密封内盖；

所述外管充气头和内管充气头均为高压充气阀或高压气体单向阀；

所述电热丝封装在热塑片内。

进一步，所述还原剂为超临界态甲烷、乙烷、丙烷或丁烷中的至少一种。

进一步，所述还原剂为超临界态氢。

进一步，所述还原剂为液化石油气。液化石油气中的主要成分为超临界态丙烷和丁烷。

进一步，所述还原剂为液化天然气。液化天然气中的主要成分为超临界态甲烷。

进一步，所述内管两端分别与第一密封内盖和第二密封内盖通过螺纹密封结构、无缝焊接、密封胶接或整体铸造连接；所述内管与第一密封外盖和第二密封外盖通过螺纹密封结构、无缝焊接、密封胶接或整体铸造连接；所述外管与第一密封外盖和第二密封外盖通过螺纹密封结构、无缝焊接、密封胶接或整体铸造连接。

进一步，所述内管两端分别与第一密封内盖和第二密封内盖通过螺纹密封结构连接，内管的两端端口设置有密封圈；所述内管与第一密封外盖和第二密封外盖通过过渡配合连接；所述外管与第一密封外盖和第二密封外盖通过螺纹密封结构连接；第一密封外盖和第二密封外盖的内壁分别与内管两端的密封圈密封接触，用于实现第一密封外盖和第二密封外盖与内管的密封连接。

进一步，所述内管充气头与外管充气头采用相同结构。

进一步，所述内管的抗压强度大于5.045Mpa。

进一步，所述内管为碳钢筒或不锈钢筒，内管两端分别与第一密封内盖和第二密封内盖通过无缝焊接、密封胶接或螺纹密封连接结构连接。

进一步，所述内管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，所述内管为纤维质筒或包含纤维材质的复合层筒，所述内管的一端密封包缠有第一金属接头，内管的另一端密封包缠有第二金属接头，第一金属接头连接第一密封内盖，第二金属接头连接第二密封内盖。

进一步，所述内管采用玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维中的至少一种材质制成。

进一步，所述内管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，所述内管采用纤维和树脂的复合材料制成。

进一步，所述内管为包含纤维材质的复合层筒，所述内管包括纤维层和硬化层，硬化层位于纤维层的外层，或者内管包括基体层、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，所述内管采用玻璃钢材料制成，所述内管与第一密封内盖和第二密封内盖通过密封胶接。

进一步，所述内管采用碳钢筒时，其内管的筒壁厚度为1mm至10mm。

进一步，所述内管采用复合纤维材质时，内管的筒壁厚度为0.5mm至10mm。

进一步，所述封堵基体通过焊接、螺纹结构或整体连接第一密封内盖。

进一步，所述导电接头包括正极导电接头和负极导电接头，导线包括正极线和负极线，电热丝的两端分别通过正极线和负极线连接正极导电接头和负极导电接头。

进一步，所述导电接头包括正极导电接头，导线包括正极线和负极线，电热丝的两端分别连接正极线和负极线的一端，正极线的另一端连接正极导电接头，负极线的另一端连接封堵基体的下部，封堵基体的下部设置有用于连接负极线的负极连接点，充气接电孔的内边壁为负极外接面，封堵基体和充气接线阀杆均为金属导体。

进一步，所述外管充气头包括充气孔、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，锁气腔内设有密封球，且密封球位于阀杆的底部，充气阀座密封连接第一密封外盖或第二密封外盖。

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第一密封外盖或第二密封外盖。

进一步，所述充气阀座螺纹密封连接在第一密封外盖或第二密封外盖，充气阀座底部外壁设置有阀座外螺纹，第一密封外盖或第二密封外盖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和阀杆均位于充气阀座的顶部顶面。

进一步，所述外管充气头采用单向阀结构，包括第二座体、第二阀腔、第二阀体和第二气孔，第二气孔位于第二座体轴心上部，第二阀腔位于第二座体轴心下部，第二气孔联通第二阀腔，第二阀腔内设有第二阀体，第二阀体的上端面密封贴合第二阀腔上壁，第二阀腔下部设置有第二锁紧螺丝，第二锁紧螺丝中部空心；所述第二阀体的下端与第二锁紧螺丝之间设有第二弹簧；所述第二座体的外壁无缝焊接、密封胶接或螺纹密封连接在第一密封外盖或第二密封外盖；

进一步，所述第二气孔上部设置有内螺纹口，内螺纹口螺纹连接有密封螺帽，用于实现双层锁气。

进一步，所述第二阀体包括阀帽和顶杆，阀帽连接顶杆的下端，阀帽上端面密封贴合第二阀腔上壁，顶杆轴心处设置有进气道，顶杆外壁过渡配合第二气孔。

进一步，所述第二阀体包括阀帽、顶杆和阀帽密封圈，阀帽连接顶杆的下端，阀帽上端面通过阀帽密封圈密封贴合第二阀腔上壁，顶杆间隙配合第二气孔。

进一步，所述外管为含纤维材质的复合管，所述外管包括外管密封基层和外管纤维层，外管纤维层位于外管密封基层的外层，外管的一端连接有第一缠绕接头，外管的另一端连接有第二缠绕接头；

进一步，所述第一缠绕接头的外层壁顶部设置有用于缠绕纤维的第一挂齿，第二缠绕接头的外层壁顶部设置有用于缠绕纤维的第二挂齿，第一缠绕接头的外层壁底部设置有用于连接外管密封基层的第一凸台，第二缠绕接头的外层壁底部设置有用于连接外管密封基层的第二凸台。

进一步，所述第一密封外盖的上部和第二密封外盖的下部分别设置有正向螺纹孔和反向螺纹孔。

进一步，所述第一密封内盖的上部外环壁设置有正向外螺纹，第二密封内盖的下部外环壁设置有反向外螺纹。

进一步，所述内管充气点火头安装在第一密封内盖，所述第二密封内盖安装有导电连接头；所述导电连接头包括导电芯和绝缘层，绝缘层位于导电芯外层，所述第二密封内盖中部有用于穿过导电连接头的导电引出孔，导电引出孔与导电连接头密封连接；所述导电连接头的导电芯与内管充气点火头的导线导通。

进一步，所述导电引出孔与导电连接头间隙配合，导电引出孔的内壁与导电连接头的外壁之间通过密封胶密封。

进一步，所述导电引出孔与导电连接头间隙配合，导电引出孔的内壁与导电连接头的外壁之间通过密封圈密封，导电引出孔设置内螺纹口，密封圈安装在内螺纹口的底部，内螺纹口配合有穿孔缩紧螺丝，密封圈通过穿孔缩紧螺丝压紧。

进一步，所述导电芯为包含相互绝缘的正极插针和负极插针。

进一步，所述导电引出孔的外侧孔口为负极接触面，导电芯为正极插针。

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。

本发明所述的爆破器，起爆前，将第一内腔和第二内腔分别填充还超临界态还原剂和超临界态的氧化剂，点火过程中，通过导线进行通电，加热电热丝，加热丝热化后，隔离热塑片先被软化，第一内腔和第二内腔相互导通，同时高温触发还原剂与氧化剂发生反应，由于还原剂和氧化剂均为流体态，其反应产热过程具有混料时间短，燃烧反应速度块，反应效率高，反应产热温度高的特点，用于气体爆破器，能较大程度的增加其爆破威力。

另外，上述优化结构中，内管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。

现有的爆破器，其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；本发明通过内管充气头向第一内腔充入超临界氧（氧化剂），并通过内管充气点火头向第二内腔充入超临界态的烷烃，该种装置可适于爆破现场填充；另外，当第一内腔和第二内腔分别填充还原剂和氧化剂后，由于第一内腔和第二内腔通过隔离热塑片隔离，在常温或低于隔离热塑片的软化温度时，还原剂和氧化剂无法混合，能有效避免还原剂与氧化剂发生反应，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。

现有的爆破器，其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；本发明所述的爆破器，其填充腔内的超临界氧与超临界态烷烃高度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。

现有的爆破器，其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；本发明所述的爆破器，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。

现有的爆破器，其引爆器引燃后，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；本发明所述的爆破器，其引爆器内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。

本发明所述的爆破器，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。

本发明所述的气体爆破器结合了传统的气体爆破技术和液氧炸药技术，相比于传统的气体爆破器，较大程度的提升了爆破威力，相比于传统的液氧炸药，解决了液氧炸药存在的高危险性和使用环境限制。

本发明所述的气体爆破器可通过调节填充腔内超临界氧的含量，实现调控爆破尾气中的含氧量，可用于封闭环境（矿井、巷道）的爆破、以及瓦斯区的爆破，比常规二氧化碳爆破器具有威力大、无污染、以及安全性好的优点，并避免封闭爆破环境的窒息隐患。

有益效果：本发明所述的双超临界态气体爆破器具有加工简单、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、膨胀吸热效率高、爆破威力大、无毒害气体释放的优点。

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中内管充气点火头3的结构示意图；

图3为本发明实施例1中外管充气头4的结构示意图；

图4为本发明实施例2的内管结构示意图；

图5为本发明实施例3的内管结构示意图；

图6为本发明实施例4中外管充气头4的结构示意图；

图7为本发明实施例5中外管充气头4的结构示意图；

图8为本发明实施例6中外管充气头4的结构示意图；

图9为本发明实施例10中外管充气头4的结构示意图；

图10为本发明实施例11中外管充气头4的结构示意图；

图11为本发明实施例12中整体结构示意图；

图12为本发明实施例13中导电连接头连接结构示意图；

图13为本发明实施例13中导电连接头的结构示意图；

图14为本发明实施例14的安装连接结构示意图；

图15为本发明实施例15的安装连接结构示意图；

图16为本发明实施例16中第一挂齿的立体结构示意图；

图中：1为内管、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为第一金属接头、101为基体层、102为纤维层、103为硬化层；

2为内管填充腔、21为第一内腔、22为第二内腔；

3为内管充气点火头、31为封堵基体、32为充气阀孔、33为密封球阀、34为电热丝、35为导电接头、36为充气接线阀杆、321为充气缩口、322为阀孔内螺纹、361为充气接电孔、37为导线、351为正极导电接头、352为负极导电接头、371为正极线、372为负极线、373为负极连接点、361为充气接电孔、374为负极外接面；

4为外管充气头、41为充气孔、42为阀杆、43为充气阀座、411为锁气腔、421为密封球、44为阀座外螺纹、45为阀座内螺口、46为密封圈、401为第二座体、402为第二阀腔、403为第二阀体、404为第二气孔、4031为第二弹簧、4032为第二锁紧螺丝、4041为内螺纹口、4042为为密封螺帽、4033为阀帽、4034为顶杆、4035为进气道、4036为阀帽密封圈；

5为外管、501为外管密封基层、502为外管纤维层、511为第一缠绕接头、512为第二缠绕接头、5111为第一挂齿、5121为第一挂齿、5112为第一凸台、5122为第二凸台；

6a为第一密封内盖、61a为正向外螺纹、62为导电连接头、621为导电芯、622为绝缘层、63为导电引出孔、64为密封圈、631为内螺纹口、632为穿孔缩紧螺丝；

6b为第二密封内盖、61b为反向外螺纹、611为内螺纹管；

7a为第一密封外盖、71a为正向螺纹孔；

7b为第二密封外盖、71b为反向螺纹孔、711为螺杆；

8为外管填充腔；

9为内管充气头。

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

一种双超临界态气体爆破器，如图1所示，包括内管1、内管填充腔2、内管充气点火头3、外管充气头4和外管5，所述内管1内为内管填充腔2，内管1两端分别密封连接有第一密封内盖6a和第二密封内盖6b，内管1的外层为外管5，内管1与外管5之间密封连接有第一密封外盖7a和第二密封外盖7b，所述内管1、外管5、第一密封外盖7a和第二密封外盖7b形成的密封腔为外管填充腔8，外管填充腔8内填充液态二氧化碳或液态氮气等液态易气化物；

所述内管填充腔2包括第一内腔21和第二内腔22，第一内腔21和第二内腔22之间通过热塑片23密封隔离；

所述第一内腔21和第二内腔22分别填充填充有还原剂和氧化剂，所述氧化剂为超临界氧，所述还原剂为超临界态烷烃；

所述内管充气点火头3安装在第一密封内盖6a；所述外管充气头4安装在第一密封外盖7a或第二密封外盖7b；所述第二密封内盖6b安装有用于向第二内腔22充入超临界态烷烃及的内管充气头9。

如图2所示，所述内管充气点火头3包括封堵基体31、充气阀孔32、密封球阀33、电热丝34、导电接头35和充气接线阀杆36，充气阀孔32位于封堵基体31轴心上部，充气阀孔32下部为充气缩口321，密封球阀33安装在充气缩口321上方，导电接头35贯穿并固定在密封球阀33上，充气阀孔32的孔壁上设置有阀孔内螺纹322，阀孔内螺纹322螺纹连接充气接线阀杆36，充气接线阀杆36的轴心开设有用于穿过导电接头35和进气的充气接电孔361，导电接头35下端通过导线37连接电热丝34，封堵基体31密封连接第一密封内盖6a；

所述导电接头35包括正极导电接头351和负极导电接头352，导线37包括正极线371和负极线372，电热丝34的两端分别通过正极线371和负极线372连接正极导电接头351和负极导电接头352；

所述电热丝34封装在热塑片23内。

如图3所示，所述外管充气头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，锁气腔411内设有密封球421，且密封球421位于阀杆42的底部，用于实现充气孔41的密封锁气，阀杆42通过螺旋旋进或旋出控制充气孔41的打开和关闭；所述充气阀座43螺纹密封连接在第一密封外盖7a或第二密封外盖7b，充气阀座43底部外壁设置有阀座外螺纹44，第一密封外盖7a或第二密封外盖7b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，所述内管1的实施尺寸为：筒壁厚度为1mm、内直径为10mm、内管1的长度为200mm；或者，筒壁厚度为2mm、内直径为20mm、内管1的长度为1000mm；或者，筒壁厚度为4mm、内直径为40mm、内管1的长度为2000mm；或者，筒壁厚度为10mm、内直径为80mm、内管1的长度为5000mm。

作为上述实施方式的进一步具有说明，所述内管充气头9与外管充气头4采用相同结构。

作为上述实施方式的进一步具有说明，所述内管充气点火头3和内管充气头9分别安装在第一密封内盖6a和第二密封内盖6b；所述外管充气头4安装在第一密封外盖7a。

作为上述实施方式的进一步具有说明，所述内管1的实施尺寸为：筒壁厚度为1mm、内直径为10mm、内管1的长度为200mm；或者，筒壁厚度为2mm、内直径为20mm、内管1的长度为1000mm；或者，筒壁厚度为4mm、内直径为40mm、内管1的长度为2000mm；或者，筒壁厚度为10mm、内直径为80mm、内管1的长度为5000mm。

作为上述实施方式的进一步具有说明，所述还原剂为超临界态甲烷、乙烷、丙烷或丁烷中的至少一种。

采用上述结构，能避免生产过程预先填充反应剂混合料，提高安全性；另外，其第一内腔21和第二内腔22内还原剂和还原剂均为流体状态，具有混料速度快，混料均匀，反应迅速的特点；同时，由于其热值较高，反应产热量大，反应温度高，能较大程度提高爆破器的威力。

实施例2

与实施例1不同之处在于：如图4所示，所述内管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；所述第一密封内盖6a和第二密封内盖6b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3

与实施例1不同之处在于：如图5所示，所述内管1为包含纤维材质的复合层筒，所述内管1包括由内向外依次为：基体层101、纤维层102和硬化层103；所述内管1的一端密封包缠有第一金属接头111，内管1的另一端密封包缠有第二金属接头112，第一金属接头111连接第一密封内盖6a，第二金属接头112连接第二密封内盖6b；第一金属接头111和第二金属接头112的底部向外凸出，避免与内管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，所述内管1的实施尺寸为：筒壁厚度为0.5mm、内直径为10mm、内管1的长度为200mm；或者，筒壁厚度为1mm、内直径为20mm、内管1的长度为1000mm；或者，筒壁厚度为2mm、内直径为40mm、内管1的长度为2000mm；或者，筒壁厚度为10mm、内直径为80mm、内管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4

与实施例1不同之处在于：如图6所示，所述外管充气头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，锁气腔411内设有密封球421，且密封球421位于阀杆42的底部，用于实现充气孔41的密封锁气，阀杆42通过螺旋旋进或旋出控制充气孔41的打开和关闭；所述充气阀座43螺纹密封连接在第一密封外盖7a或第二密封外盖7b，充气阀座43底部外壁设置有阀座外螺纹44，第一密封外盖7a或第二密封外盖7b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5

与实施例1不同之处在于：如图7所示，所述外管充气头4采用单向阀结构，包括第二座体401、第二阀腔402、第二阀体403和第二气孔404，第二气孔404位于第二座体401轴心上部，第二阀腔402位于第二座体401轴心下部，第二气孔404联通第二阀腔402，第二阀腔402内设有第二阀体403，第二阀体403的上端面密封贴合第二阀腔402上壁，第二阀腔402下部设置有第二锁紧螺丝4032，第二锁紧螺丝4032中部空心；所述第二阀体403的下端与第二锁紧螺丝4032之间设有第二弹簧4031；所述第二座体401的外壁无缝焊接、密封胶接或螺纹密封连接在第一密封外盖7a或第二密封外盖7b；所述第二气孔404上部设置有内螺纹口4041，内螺纹口4041螺纹连接有密封螺帽4042，用于实现双层锁气。

实施例6

与实施例1不同之处在于：如图8所示，所述外管充气头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，锁气腔411内设有密封球421，且密封球421位于阀杆42的底部，用于实现充气孔41的密封锁气，阀杆42通过螺旋旋进或旋出控制充气孔41的打开和关闭；所述充气阀座43螺纹密封连接在第一密封外盖7a或第二密封外盖7b，充气阀座43底部外壁设置有阀座外螺纹44，第一密封外盖7a或第二密封外盖7b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7

与实施例3不同之处在于：所述内管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8

与实施例3不同之处在于：所述内管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9

与实施例3不同之处在于：所述内管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10

与实施例1不同之处在于：如图9所示，所述外管充气头4采用单向阀结构，包括第二座体401、第二阀腔402、第二阀体403和第二气孔404，第二气孔404位于第二座体401轴心上部，第二阀腔402位于第二座体401轴心下部，第二气孔404联通第二阀腔402，第二阀腔402内设有第二阀体403，第二阀体403的上端面密封贴合第二阀腔402上壁，第二阀腔402下部设置有第二锁紧螺丝4032，第二锁紧螺丝4032中部空心；所述第二阀体403的下端与第二锁紧螺丝4032之间设有第二弹簧4031；

所述第二阀体403包括阀帽4033和顶杆4034，阀帽4033连接顶杆4034的下端，阀帽4033上端面密封贴合第二阀腔402上壁，顶杆4034轴心处设置有进气道4035，顶杆4034外壁过渡配合第二气孔404；

所述第二座体401的外壁无缝焊接、密封胶接或螺纹密封连接在第一密封外盖7a或第二密封外盖7b。

实施例11

与实施例1不同之处在于：如图10所示，所述外管充气头4采用单向阀结构，包括第二座体401、第二阀腔402、第二阀体403和第二气孔404，第二气孔404位于第二座体401轴心上部，第二阀腔402位于第二座体401轴心下部，第二气孔404联通第二阀腔402，第二阀腔402内设有第二阀体403，第二阀体403的上端面密封贴合第二阀腔402上壁，第二阀腔402下部设置有第二锁紧螺丝4032，第二锁紧螺丝4032中部空心；所述第二阀体403的下端与第二锁紧螺丝4032之间设有第二弹簧4031；

所述第二阀体403包括阀帽4033、顶杆4034和阀帽密封圈4036，阀帽4033连接顶杆4034的下端，阀帽4033上端面通过阀帽密封圈4036密封贴合第二阀腔402上壁，顶杆4034间隙配合第二气孔404；

所述第二座体401的外壁无缝焊接、密封胶接或螺纹密封连接在第一密封外盖7a或第二密封外盖7b。

实施例12

与实施例1不同之处在于：如图11所示，所述外管5为含纤维材质的复合管，所述外管5包括外管密封基层501和外管纤维层502，外管纤维层502位于外管密封基层501的外层，外管5的一端连接有第一缠绕接头511，外管5的另一端连接有第二缠绕接头512；

所述第一缠绕接头511的外层壁顶部设置有用于缠绕纤维的第一挂齿5111，第二缠绕接头512的外层壁顶部设置有用于缠绕纤维的第二挂齿5121，第一缠绕接头511的外层壁底部设置有用于连接外管密封基层501的第一凸台5112，第二缠绕接头512的外层壁底部设置有用于连接外管密封基层501的第二凸台5122。

实施例13

与实施例1不同之处在于：如图12和图13所示，所述内管充气点火头3安装在第一密封内盖6a，所述第二密封内盖6b安装有导电连接头62；所述导电连接头62包括导电芯621和绝缘层622，绝缘层622位于导电芯外层，所述第二密封内盖6b中部有用于穿过导电连接头62的导电引出孔63，导电引出孔63与导电连接头62密封连接，所述导电连接头62的导电芯621与内管充气点火头3的导线37导通。

作为上述实施方式的进一步说明，所述导电引出孔63与导电连接头62间隙配合，导电引出孔63的内壁与导电连接头62的外壁之间通过密封圈64密封，导电引出孔63设置内螺纹口631，密封圈64安装在内螺纹口631的底部，内螺纹口631配合有穿孔缩紧螺丝632，密封圈64通过穿孔缩紧螺丝632压紧。

作为上述实施方式的进一步说明，所述导电芯621为正极插针，所述导电引出孔63的外侧孔口为负极接触面。

实施例14

与实施例1不同之处在于：如图14所示，所述第一密封外盖7a的上部和第二密封外盖7b的下部分别设置有正向螺纹孔71a和反向螺纹孔71b；其正向螺纹孔71a和反向螺纹孔71b用于实现相邻两个爆破器的连接安装，连接安装过程，通过使用螺杆711，将其两端分别旋进正向螺纹孔71a和另一相邻爆破器的反向螺纹孔71b，从而实现相邻爆破器的贴合。

实施例15

与实施例1不同之处在于：如图15所示，所述第一密封内盖6a的上部外环壁设置有正向外螺纹61a，第二密封内盖6b的下部外环壁设置有反向外螺纹61b；其正向外螺纹61a和反向外螺纹61b用于实现相邻两个爆破器的连接安装，连接安装过程，通过使用内螺纹管611，将其两端分别旋进正向外螺纹61a和另一相邻爆破器的反向外螺纹61b，从而实现相邻爆破器的贴合。

实施例16

与实施例12不同之处在于：如图16所示，所述第一挂齿5111和第二挂齿5121呈环套状，所述第一挂齿5111通过螺纹连接方式环绕在第一缠绕接头511的外层壁顶部，第二挂齿5121通过螺纹连接方式环绕在第二缠绕接头512的外层壁顶部。

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)

1.一种双超临界态气体爆破器，其特征在于：包括内管（1）、内管填充腔（2）、内管充气点火头（3）、外管充气头（4）和外管（5），所述内管（1）内为内管填充腔（2），内管（1）两端分别密封连接有第一密封内盖（6a)和第二密封内盖（6b)，内管（1）的外层为外管（5），内管（1）与外管（5）之间密封连接有第一密封外盖（7a)和第二密封外盖（7b)，所述内管（1）、外管（5）、第一密封外盖（7a)和第二密封外盖（7b)形成的密封腔为外管填充腔（8），外管填充腔（8）内填充液态二氧化碳或液态氮气，所述内管填充腔（2）包括第一内腔（21）和第二内腔（22），第一内腔（21）和第二内腔（22）之间通过热塑片（23）密封隔离，所述第一内腔（21）和第二内腔（22）分别填充填充有还原剂和氧化剂，所述氧化剂为超临界氧，所述还原剂为超临界态烷烃或氢，所述内管充气点火头（3）安装在第一密封内盖（6a)，所述外管充气头（4）安装在第一密封外盖（7a)或第二密封外盖（7b)，所述第二密封内盖（6b)安装有用于向第二内腔（22）压入超临界态烷烃的内管充气头（9），所述内管充气点火头（3）包括封堵基体（31）、充气阀孔（32）、密封球阀（33）、电热丝（34）、导电接头（35）和充气接线阀杆（36），充气阀孔（32）位于封堵基体（31）轴心上部，充气阀孔（32）下部为充气缩口（321），密封球阀（33）安装在充气缩口（321）上方，导电接头（35）贯穿并固定在密封球阀（33）上，充气阀孔（32）的孔壁上设置有阀孔内螺纹（322），阀孔内螺纹（322）螺纹连接充气接线阀杆（36），充气接线阀杆（36）的轴心开设有用于穿过导电接头（35）和进气的充气接电孔（361），导电接头（35）下端通过导线（37）连接电热丝（34），封堵基体（31）密封连接第一密封内盖（6a)，所述外管充气头（4）和内管充气头（9）为高压充气阀或高压气体单向阀，所述电热丝（34）封装在热塑片（23）内。

2.根据权利要求1所述的双超临界态气体爆破器，其特征在于：所述第一内腔（21）填装超临界态甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或氢中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的双超临界态气体爆破器，其特征在于：所述内管（1）为碳钢筒或不锈钢筒，内管（1）两端分别与第一密封内盖（6a)和第二密封内盖（6b)通过无缝焊接、密封胶接或螺纹密封连接结构连接。

4.根据权利要求1所述的双超临界态气体爆破器，其特征在于：所述内管（1）为纤维质筒或包含纤维材质的复合层筒，所述内管（1）的一端密封包缠有第一金属接头（111），内管（1）的另一端密封包缠有第二金属接头（112），第一金属接头（111）连接第一密封内盖（6a)，第二金属接头（112）连接第二密封内盖（6b)。

5.根据权利要求4所述的双超临界态气体爆破器，其特征在于：所述内管（1）为包含纤维材质的复合层筒，所述内管（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，或者所述内管（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。

6.根据权利要求1所述的双超临界态气体爆破器，其特征在于：所述外管（5）为含纤维材质的复合管，所述外管（5）包括外管密封基层（501）和外管纤维层（502），外管纤维层（502）位于外管密封基层（501）的外层，外管（5）的一端连接有第一缠绕接头（511），外管（5）的另一端连接有第二缠绕接头（512）。

7.根据权利要求6所述的双超临界态气体爆破器，其特征在于：所述第一缠绕接头（511）的外层壁顶部设置有用于缠绕纤维的第一挂齿（5111），第二缠绕接头（512）的外层壁顶部设置有用于缠绕纤维的第二挂齿（5121），第一缠绕接头（511）的外层壁底部设置有用于连接外管密封基层（501）的第一凸台（5112），第二缠绕接头（512）的外层壁底部设置有用于连接外管密封基层（501）的第二凸台（5122）。

8.根据权利要求1所述的双超临界态气体爆破器，其特征在于：所述第一密封外盖（7a)的上部和第二密封外盖（7b)的下部分别设置有正向螺纹孔（71a)和反向螺纹孔（71b)。

9.根据权利要求1所述的双超临界态气体爆破器，其特征在于：所述第一密封内盖（6a)的上部外环壁设置有正向外螺纹（61a)，第二密封内盖（6b)的下部外环壁设置有反向外螺纹（61b)。

10.根据权利要求1所述的双超临界态气体爆破器，其特征在于：所述内管充气点火头（3）安装在第一密封内盖（6a)，所述第二密封内盖（6b)还安装有导电连接头（62），所述导电连接头（62）包括导电芯（621）和绝缘层（622），绝缘层（622）位于导电芯外层，所述第二密封内盖（6b)中部有用于穿过导电连接头（62）的导电引出孔（63），导电引出孔（63）与导电连接头（62）密封连接，所述导电连接头（62）的导电芯（621）与内管充气点火头（3）的导线（37）导通。