CN107202519B - 安全防爆型二氧化碳致裂设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及二氧化碳致裂器，尤其涉及安全防爆型二氧化碳致裂设备。包括管体，所述管体内设有储液腔，所述管体上还设有充能头，所述充能头上开设有使所述储液腔与外界连通的泄压通道、与所述泄压通道连通的充液口，还包括设于泄压通道内用于封堵泄压通道的防爆安全片、位于所述防爆安全片上且可在泄压通道内上下移动的锁气件，采用防爆安全片来防止二氧化碳致裂设备发生意外爆破的情况，在内部产生压力变大至大于防爆安全片所能承受的压强，防爆安全片会破裂，使储液腔与外界连通，即可将储液腔内部气压释放，也有效防止因内部气压增大而导致爆裂事故的发生。
Description
【技术领域】
本发明涉及二氧化碳致裂器，尤其涉及安全防爆型二氧化碳致裂设备。
【背景技术】
二氧化碳致裂设备又名气体膨胀器、二氧化碳气体爆破器、二氧化碳气体膨胀器，利用液态二氧化碳通过物理做功进行爆破作业，由于二氧化碳相对比较安全，在受热汽化膨胀后能快速释放高压气体断裂或松动岩石，解决了炸药爆破开采欲裂中破坏性大、危险性高、灰尘大等缺点，为矿山安全开采和松动提供有利帮助。二氧化碳岩石致裂器因其使用时的低温、阻燃、环保、高效等优点，被广泛应用于各类矿山、采石场、水利、铁路、公路及各类市政工程的岩石开采，替代工业炸药进行施工作业。
其中一次性二氧化碳致裂器因其操作更为简单方便、无须回收、投资少，收益快等特点，越来越成为二氧化碳致裂器用户的首选。其取代重复性使用二氧化碳致裂器已成为施工作业的发展方向。但一次性二氧化碳致裂器在充装使用时，因环境温度变化、在运输及装卸过程中，不可避免地存在颠簸碰撞、抛掷、剧烈震动等现象。这些不可控因素的存在，会使产品在充装有二氧化碳的情况下，存在压力快速升高的现象。特别产品在高温的环境的条件下使用时，这种压力升高变得更加急剧，有时可能达到或超过致裂器管体材料本身的压力强度极限，从而使产品发生管体爆裂造成不安全事故。
【发明内容】
为解决现有技术中二氧化碳致裂器内部压力变化而导致其容易发生爆裂事故的问题，本发明提供了结构较为简单的安全防爆型二氧化碳致裂设备。
本发明是通过以下技术方案实现的：
安全防爆型二氧化碳致裂设备，包括管体，所述管体内设有储液腔，所述管体上还设有充能头，所述充能头上开设有使所述储液腔与外界连通的泄压通道、与所述泄压通道连通的充液口，所述安全防爆型二氧化碳致裂设备还包括设于泄压通道内用于封堵泄压通道的防爆安全片、位于所述防爆安全片上且可在泄压通道内上下移动的锁气件，充液前，所述防爆安全片位于充液口与泄压通道连通处上方，充液完成后，通过锁气件沿泄压通道向下移动并带动防爆安全片下移至充液口与泄压通道连通处的下方，使充液口与储液腔之间截止连通，且当储液腔内部气压升高至使防爆安全片破裂后，所述储液腔即可与外界连通完成泄压。
如上所述的安全防爆型二氧化碳致裂设备，所述锁气件上设有贯穿其上下两端的通孔，所述防爆安全片与所述锁气件下方密封配合，使所述通孔下端封堵。
如上所述的安全防爆型二氧化碳致裂设备，所述泄压通道内位于充液口上方设有用于卡位防爆安全片的第一环状台阶，泄压通道内位于充液口下方设有用于卡位防爆安全片的第二环状台阶，且所述第一环状台阶的内径大于所述第二环状台阶内径，充液前，所述防爆安全片位于第一环状台阶上，所述锁气件向下移动并与第一环状台阶配合将所述防爆安全片剪切，使所述防爆安全片的直径减少并将其压紧在第二环状台阶上。
如上所述的安全防爆型二氧化碳致裂设备，所述第一环状台阶的上端面为倾斜向下的斜导向面。
如上所述的安全防爆型二氧化碳致裂设备，所述泄压通道包括贯穿至所述充能头上端面的第一通道、贯穿至所述充能头下端面的第二通道和连通所述第一通道与第二通道的第三通道，且所述第一通道、第二通道和第三通道的轴线在同一直线上，所述第一通道的内径大于所述第三通道的内径，使第一通道与第三通道连接处形成所述的第一环状台阶，所述第三通道的内径大于所述第二通道的内径，使第三通道与第二通道连接处形成所述的第二环状台阶。
如上所述的安全防爆型二氧化碳致裂设备，所述锁气件为锁紧螺钉，所述锁紧螺钉的下端为顶压部，所述顶压部的直径略小于所述第三通道的内径，且所述顶压部的直径大于所述第二通道的内径，所述锁气件在泄压通道内向下移动时，所述顶压部与所述第三通道的内壁之间形成剪切间隙，将位于第一环状台阶上的防爆安全片剪切并将其压紧在第二环状台阶上。
如上所述的安全防爆型二氧化碳致裂设备，所述锁气件的上端为螺纹连接部，所述第一通道的内壁上设有与所述螺纹连接部配合的内螺纹，所述顶压部的下端为平面，所述防爆安全片的上端为平面。
如上所述的安全防爆型二氧化碳致裂设备，所述充液口与第三通道的连通，且所述充液口的另一端位于所述充能头的侧面与外界连通，且所述充液口为由内至外孔径逐渐增大的喇叭口。
如上所述的安全防爆型二氧化碳致裂设备，所述管体的下端还设有下封头，所述下封头焊接在管体下端用于封盖所述储液腔的下端。与现有技术相比，本发明有如下优点：
1、本发明提供了安全防爆型二氧化碳致裂设备，采用防爆安全片来防止二氧化碳致裂设备发生意外爆破的情况，在内部产生压力变大至大于防爆安全片所能承受的压强，防爆安全片会破裂，使储液腔与外界连通，即可将储液腔内部气压释放，也有效防止因内部气压增大而导致爆裂事故的发生，而且可更换不同强度防爆安全片来改变内部防爆的气压值，另外防爆安全片的安装简单，充液前位于充液口上方，不阻碍充液口与储液腔的连通，充液后通过锁气件带动其下移，使充液口与储液腔之间截止连通，完成对储液腔的密封，该结构更有助于产品的快速安装，节约安装时间和安装成本。
2、本发明的防爆安全片是可拆卸更换的，通过锁气件将其压紧在泄压通道内，若因内部气压变化使防爆安全片破裂后，可将锁气件拆出并更换新的防爆安全片，对管体重新充液即可继续使用，这样只需更换一小部件即可将二氧化碳致裂器重新使用，其余部件可继续使用，不造成浪费，节约成本。
3、本发明锁气件在泄压通道内的移动过程中，与泄压通道配合将防爆安全片剪切，剪切前，防爆安全平位于第一环状台阶上，锁气件在下移的过程中，将防爆安全片剪切，使其直径小于第三通道并进入至第三通道内，最后将其压紧在第二环状台阶上，使其封堵充液口与储液腔的连通。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为安全防爆型二氧化碳致裂设备的结构示意图；
图2为图1的A-A截面图；
图3为充能头的局部剖视图(防爆安全片位于第一环状台阶上)；
图4为图3的爆炸图；
图5为图2的B部放大图(防爆安全片位于第二环状台阶上)。
【具体实施方式】
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明是通过以下技术方案实现的：
如图1至图5所示，安全防爆型二氧化碳致裂设备，包括管体1，所述管体1内设有储液腔101，所述管体1上还设有充能头2，所述充能头2上开设有使所述储液腔101与外界连通的泄压通道201、与所述泄压通道201连通的充液口202，所述安全防爆型二氧化碳致裂设备还包括设于泄压通道201内用于封堵泄压通道201的防爆安全片3、位于所述防爆安全片3上且可在泄压通道201内上下移动的锁气件4，充液前，所述防爆安全片3位于充液口202与泄压通道201连通处上方，充液完成后，通过锁气件4沿泄压通道201向下移动并带动防爆安全片3下移至充液口202与泄压通道201连通处的下方，使充液口202与储液腔101之间截止连通，且当储液腔101内部气压升高至使防爆安全片3破裂后，所述储液腔101即可与外界连通完成泄压。本发明提供了安全防爆型二氧化碳致裂设备，采用防爆安全片来防止二氧化碳致裂设备发生意外爆破的情况，在内部产生压力变大至大于防爆安全片所能承受的压强，防爆安全片会破裂，使储液腔与外界连通，即可将储液腔内部气压释放，也有效防止因内部气压增大而导致爆裂事故的发生，而且可更换不同强度防爆安全片来改变内部防爆的气压值，另外防爆安全片的安装简单，充液前位于充液口上方，不阻碍充液口与储液腔的连通，充液后通过锁气件带动其下移，使充液口与储液腔之间截止连通，完成对储液腔的密封，该结构更有助于产品的快速安装，节约安装时间和安装成本。
管体内部还设有引爆组件，使用时通过引爆组件另内部迅速升温，使内部液态二氧化碳气化，从而冲破管体，而防爆安全片则在内部气压增加得较慢或较小值时起到泄压作用，一般设定在充液后储液腔内部压力超过防爆安全片的耐压值时，防爆安全片就会破裂。这样防爆安全片并不会妨碍管体的正常使用。
所述锁气件4上设有贯穿其上下两端的通孔401，所述防爆安全片3与所述锁气件4下方密封配合，使所述通孔401下端封堵。防爆安全片破裂后。储液腔即可通过通孔与外界连通完成泄压。
所述泄压通道201内位于充液口202上方设有用于卡位防爆安全片3的第一环状台阶2014，泄压通道201内位于充液口202下方设有用于卡位防爆安全片3的第二环状台阶2015，且所述第一环状台阶2014的内径大于所述第二环状台阶2015内径，充液前，所述防爆安全片3位于第一环状台阶2014上，所述锁气件4向下移动并与第一环状台阶2014配合将所述防爆安全片3剪切，使所述防爆安全片3的直径减少并将其压紧在第二环状台阶2015上。充液前，防爆安全片3堵塞在泄压通道内，但此时充液口202与储液腔101为连通状态，充液完成后，通过锁气件4下移，将防爆安全片3剪切至与泄压通道内孔径适配的大小，并带动防爆安全片3下移，使防爆安全片堵塞储液腔101与充液口202的连通。是储液腔处于密封状态。
所述第一环状台阶2015的上端面为倾斜向下的斜导向面。方便锁气件下移时将防爆安全片3剪切。
泄压通道的结构：所述泄压通道201包括贯穿至所述充能头2上端面的第一通道2011、贯穿至所述充能头2下端面的第二通道2012和连通所述第一通道2011与第二通道2012的第三通道2013，且所述第一通道2011、第二通道2012和第三通道2013的轴线在同一直线上。所述第一通道2011的内径大于所述第三通道2013的内径，使第一通道2011与第三通道2013连接处形成向内凸起的第一环状台阶2014，所述第三通道2013的内径大于所述第二通道2012的内径，使第三通道2013与第二通道2012连接处形成向内凸起的第二环状台阶2015。所述防爆安全片3为与所述第一通道2011适配的圆片，且所述防爆安全片3的直径大于所述第三通道2013的内径，充液前，将防爆安全片3放置到第一通道内，由于防爆安全片的直径大于第三通道，会卡在第一环状台阶2014上，此时放入锁气件4，并顶压在防爆安全片上，防爆安全片使第一通道与第三通道截止流通，且充液口通过第三通道、第二通道与储液腔连通，此时可进行充液，充液完成后，拧动锁气件4，使锁气件向下移动，锁气件的顶压部402向第三通道运动，且顶压部402与所述第三通道2013的内壁之间形成剪切间隙，将位于第一环状台阶2014上的防爆安全片3剪切至与第三通道内径适配的大小，并将其压紧在第二环状台阶2015上，此时防爆安全片使充液口与储液腔之间截止流通，而且也阻断了储液腔与锁气件上通孔的连通。
所述锁气件4为锁紧螺钉，所述锁紧螺钉的下端为顶压部402，所述顶压部402的直径略小于所述第三通道2013的内径，且所述顶压部402的直径大于所述第二通道2012的内径，所述锁气件4在泄压通道201内向下移动时，所述顶压部402与所述第三通道2013的内壁之间形成剪切间隙，将位于第一环状台阶2014上的防爆安全片3剪切并将其压紧在第二环状台阶2015上。防爆安全片3位于第一环状台阶时，隔断第一通道与第三通道的连通，此时充液口202与储液腔101连通，防爆安全片3位于第二环状台阶时，隔断第三通道与第二通道的连通，此时储液腔处于封闭状态。
所述锁气件4的上端为螺纹连接部403，所述第一通道2011的内壁上设有与所述螺纹连接部403配合的内螺纹，所述顶压部402的下端为平面，所述防爆安全片3的上端为平面。更好的密封配合，使顶压部402将防爆安全片压紧后，储液腔不会泄漏。
所述管体1的下端还设有下封头5，所述下封头5焊接在管体1下端用于封盖所述储液腔101的下端。
充液前，将防爆安全片3放置到第一通道内，由于防爆安全片的直径大于第三通道，会卡在第一环状台阶2014上，此时放入锁气件4，并顶压在防爆安全片上，防爆安全片使第一通道与第三通道截止流通，且充液口通过第三通道、第二通道与储液腔连通，此时可进行充液，充液完成后，拧动锁气件4，使锁气件向下移动，锁气件的顶压部402向第三通道运动，且顶压部402与所述第三通道2013的内壁之间形成剪切间隙，将位于第一环状台阶2014上的防爆安全片3剪切至与第三通道内径适配的大小，并将其压紧在第二环状台阶2015上，此时防爆安全片使充液口与储液腔之间截止流通，而且也阻断了储液腔与锁气件上通孔的连通，储液腔为封闭状态，当在运输过程中发生内部气压变化，使防爆安全片3发生破裂后，储液腔通过锁气件上的通孔与外界连通，完成对内部的泄压。一般在充液后储液腔内部压力超过防爆安全片的耐压值时，防爆安全片就会破裂。
本发明提供了安全防爆型二氧化碳致裂设备，采用防爆安全片来防止二氧化碳致裂设备发生意外爆破的情况，在内部产生压力变大至大于防爆安全片所能承受的压强，防爆安全片会破裂，使储液腔与外界连通，即可将储液腔内部气压释放，也有效防止因内部气压增大而导致爆裂事故的发生。
如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明的方法、结构等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演，或替换都应当视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.安全防爆型二氧化碳致裂设备，包括管体(1)，所述管体(1)内设有储液腔(101)，其特征在于，所述管体(1)上还设有充能头(2)，所述充能头(2)上开设有使所述储液腔(101)与外界连通的泄压通道(201)、与所述泄压通道(201)连通的充液口(202)，所述安全防爆型二氧化碳致裂设备还包括设于泄压通道(201)内用于封堵泄压通道(201)的防爆安全片(3)、位于所述防爆安全片(3)上且可在泄压通道(201)内上下移动的锁气件(4)，充液前，所述防爆安全片(3)位于充液口(202)与泄压通道(201)连通处上方，充液完成后，通过锁气件(4)沿泄压通道(201)向下移动并带动防爆安全片(3)下移至充液口(202)与泄压通道(201)连通处的下方，使充液口(202)与储液腔(101)之间截止连通，且当储液腔(101)内部气压升高至使防爆安全片(3)破裂后，所述储液腔(101)即可与外界连通完成泄压。
2.根据权利要求1所述的安全防爆型二氧化碳致裂设备，其特征在于，所述锁气件(4)上设有贯穿其上下两端的通孔(401)，所述防爆安全片(3)与所述锁气件(4)下方密封配合，使所述通孔(401)下端封堵。
3.根据权利要求2所述的安全防爆型二氧化碳致裂设备，其特征在于，所述泄压通道(201)内位于充液口(202)上方设有用于卡位防爆安全片(3)的第一环状台阶(2014)，泄压通道(201)内位于充液口(202)下方设有用于卡位防爆安全片(3)的第二环状台阶(2015)，且所述第一环状台阶(2014)的内径大于所述第二环状台阶(2015)内径，充液前，所述防爆安全片(3)位于第一环状台阶(2014)上，所述锁气件(4)向下移动并与第一环状台阶(2014)配合将所述防爆安全片(3)剪切，使所述防爆安全片(3)的直径减少并将其压紧在第二环状台阶(2015)上。
4.根据权利要求3所述的安全防爆型二氧化碳致裂设备，其特征在于，所述第一环状台阶(2015)的上端面为倾斜向下的斜导向面。
5.根据权利要求3所述的安全防爆型二氧化碳致裂设备，其特征在于，所述泄压通道(201)包括贯穿至所述充能头(2)上端面的第一通道(2011)、贯穿至所述充能头(2)下端面的第二通道(2012)和连通所述第一通道(2011)与第二通道(2012)的第三通道(2013)，且所述第一通道(2011)、第二通道(2012)和第三通道(2013)的轴线在同一直线上，所述第一通道(2011)的内径大于所述第三通道(2013)的内径，使第一通道(2011)与第三通道(2013)连接处形成所述的第一环状台阶(2014)，所述第三通道(2013)的内径大于所述第二通道(2012)的内径，使第三通道(2013)与第二通道(2012)连接处形成所述的第二环状台阶(2015)。
6.根据权利要求5所述的安全防爆型二氧化碳致裂设备，其特征在于，所述锁气件(4)为锁紧螺钉，所述锁紧螺钉的下端为顶压部(402)，所述顶压部(402)的直径略小于所述第三通道(2013)的内径，且所述顶压部(402)的直径大于所述第二通道(2012)的内径，所述锁气件(4)在泄压通道(201)内向下移动时，所述顶压部(402)与所述第三通道(2013)的内壁之间形成剪切间隙，将位于第一环状台阶(2014)上的防爆安全片(3)剪切并将其压紧在第二环状台阶(2015)上。
7.根据权利要求6所述的安全防爆型二氧化碳致裂设备，其特征在于，所述锁气件(4)的上端为螺纹连接部(403)，所述第一通道(2011)的内壁上设有与所述螺纹连接部(403)配合的内螺纹，所述顶压部(402)的下端为平面，所述防爆安全片(3)的上端为平面。
8.根据权利要求5所述的安全防爆型二氧化碳致裂设备，其特征在于，所述充液口(202)与第三通道(2013)的连通，且所述充液口(202)的另一端位于所述充能头(2)的侧面与外界连通，且所述充液口(202)为由内至外孔径逐渐增大的喇叭口。
9.根据权利要求1所述的安全防爆型二氧化碳致裂设备，其特征在于，所述管体(1)的下端还设有下封头(5)，所述下封头(5)焊接在管体(1)下端用于封盖所述储液腔(101)的下端。
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Denomination of invention: Safe and explosion-proof carbon dioxide cracking equipment Effective date of registration: 20231222 Granted publication date: 20181019 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd. Yongzhou cold water bank branch Pledgor: HUNAN LIEYAN TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2023980073631 |