CN107764146A - 用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置及其使用方法。所述气泡帷幕发生装置由1~5个高压气体产生‑释放装置(1)通过连接管(2)和气体喷射管(3)连接组成，或直接与气体喷射管(3)连接组成。高压气体产生‑释放装置的壳体(13)内装有液态气体(12)；壳体(13)内的电阻丝(11)的两端通过两个铜柱(8)与两根导线(5)的一端对应连接，两根导线(5)的另一端穿过密封盖(6)与电源(4)连接；壳体(13)设有进气阀门(10)；壳体(13)封闭端外侧的高压气体连接管与壳体(13)的空腔相通，空腔通孔孔口处的沉孔装有定压泄能片(15)。本发明结构简单、成本低和易于操作，在深水、尤其是在超深水深环境下对爆破冲击波的阻隔效果更为显著。
Description
技术领域
本发明属于气泡帷幕发生装置。具体涉及一种用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置及其使用方法。
背景技术
目前，水下爆破被广泛应用于国民经济的诸多领域，如水电站、港口码头、桥梁建造、水上航道疏通和军事防护等，水下爆破安全问题研究显得尤为重要。其中，水下爆破冲击波是水下爆破施工的主要危害之一。水下爆破冲击波具有幅值大传播远的特点，对水下建构筑物、施工人员、鱼类等具有强烈的危害。气泡帷幕防护技术是目前对水下爆破冲击波防护最直接和最有效的手段。气泡帷幕防护技术是通过在爆破区和保护对象之间设置一道气泡组成的“帷幕”作为缓冲屏障，是一种简单有效的控制水下爆破危害的方法，该技术使深水、大流速和海象条件复杂的近海以及建筑物附近的水下爆破工程成为可能。
传统的气泡帷幕防护技术是利用空压机通过导气管将空气通入水下钢管，再通过水下钢管上的气孔溢出形成气泡帷幕用来阻隔水下爆破冲击波。通过增大气流量和增加气泡帷幕层数来增强阻隔效果。通过实际应用，这种方法具有很好的阻隔效果。但随着水深的增加，要求空压机的输出功率需要不断增大；同时对导气管的长度也要求越来越长，大距离的输气导管也增加了施工的难度。因此，随着水深的增加，现有的气泡帷幕发生装置的成本呈指数上升。此外，大功率的空压机对配电、运输、操作人员等都有严苛的要求。
发明内容
本发明旨在开发现有技术缺陷，目的在于提供一种结构简单、成本低、易于操作和对外界辅助设施零要求的用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置；使用该装置对深水爆破冲击波的阻隔效果显著。
为实现上述任务，本发明采用的技术方案是：
用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置由2~5个高压气体产生-释放装置通过连接管和气体喷射管连接组成；或由1个高压气体产生-释放装置直接与气体喷射管连接组成。
所述高压气体产生-释放装置包括壳体、端盖、密封盖、电源和两根导线；壳体与端盖螺纹连接，壳体与端盖的两个端面间设有密封圈。所述端盖的中心位置处沿轴线方向开有两个导线通孔，两个导线通孔内分别装有橡胶绝缘密封管，两个橡胶绝缘密封管内各装有铜柱，电阻丝的两端与两个铜柱的內端分别连接，两个铜柱的外端分别与两根导线的一端对应连接；所述端盖的外侧固定有密封盖，两根导线的另一端穿过从密封盖与电源连接。
壳体内装有液态气体。
所述壳体呈空心圆柱体状，空心圆柱体的开口端设有内螺纹，靠近所述开口端沿径向方向设有进气阀门；空心圆柱体的封闭端外侧同中心地设有高压气体连接管，所述高压气体连接管与空心圆柱体的封闭端为一整体，所述高压气体连接管通过空心圆柱体封闭端的通孔与空心圆柱体的空腔相通；在空腔内壁的通孔孔口处设有沉孔，所述沉孔由内向外装有定压泄能片和螺纹垫圈。
所述连接管为一个喷气口通过导气管与2~5个进气口并联的相通装置；连接管的2~5个进气口分别与各自对应的高压气体产生-释放装置的高压气体连接管连接，连接管的喷气口与气体喷射管的进气口相通。
所述气体喷射管的管身为钢管，钢管的一端为封闭端，另一端与连接管的喷射口连接。管身设有两排喷射孔，两排喷射孔的中心线间的弧长为气体喷射管周长的1/6~1/4，两排喷射孔交错布置，喷射孔孔距为50~100mm，喷射孔孔径为2~3mm。
所述端盖呈“凸”字状的圆形盖，圆形凸台设有外螺纹。
所述液态气体为液态二氧化碳或为液态氮气。
所述用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置的使用方法是：
使用前：先选定定压泄能片额定压强；再将液态气体通过阀门压入壳体中，所述液态气体为液态二氧化碳气体。然后将所述用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置放置在爆破区域和待保护区域之间的水域，放置时气体喷射管的喷射孔朝上。
使用时：若采用1个高压气体产生-释放装置的单个结构，在爆破区爆破前1~2s，打开高压气体产生-释放装置的电源的控制器，高压气体通过气体喷射管的发射孔(20)在水中形成气泡帷幕；
若采用2~5个高压气体产生-释放装置的并联结构，在爆破区爆破前1~2s，打开第1个高压气体产生-释放装置的电源的控制器，然后以2~10s的间隔时间依次打开第2~第5个高压气体产生-释放装置的电源的控制器，高压气体通过气体喷射管的发射孔(20)在水中形成连续的气泡帷幕。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
第一，本发明相对于现有的气泡帷幕发生装置所用空压机具有体积小、结构简单和便于运输的特点；
第二，本发明采用液态气体，当打开高压气体产生-释放装置的电源的控制器，壳体内的电阻丝发热，液态气体气化；当气化后的气压升至定压泄能片的额定压强时定压泄能片被冲开，高压气体通过连接管进入气体喷射管，或壳体内的高压气体直接进入气体喷射管；气化产生的气泡相对于现有的气泡帷幕发生装置通过空压机的做功产生气泡而言成本大幅度降低；
第三，本发明可通过增长导线长度来实现远距离控制气泡帷幕，相对现有的气泡帷幕发生装置需要通过加长导气管而言具有灵活、操作性好、成本低等优点；
第四，本发明只需要通过便携式电源即可实现供电问题，相对于现有的气泡帷幕发生装置需要配备三相电压而言具有成本低、对外界辅助设施零要求的特点；
第五，在深水区域作业，本发明可直接通过提高定压泄能片的额定压强轻松达到几十兆帕，从而利于气泡溢出，相对于现有的气泡帷幕发生装置的最大功率空压机只能达到十兆帕以下而言，不仅成本低，且对深水爆破冲击波的阻隔效果更为显著。
因此，本发明具有结构简单、成本低、易于操作和对外界辅助设施零要求的特点，在深水、特别是在超深水深环境下对爆破冲击波的阻隔效果更为显著。
附图说明：
图1为本发明的一种结构示意图；
图2为本发明的另一种结构示意图；
图3为图1和图2中的高压气体产生-释放装置1的放大示意图；
图4为图1和图2中的气体喷射管3结构示意图；
图5为图3中I的局部放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
实施例1
一种用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置及其使用方法。本实施例所述用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置如图1所示：由3个高压气体产生-释放装置1通过连接管2和气体喷射管3连接组成。
所述高压气体产生-释放装置1如图3所述：包括壳体13、端盖7、密封盖6、电源4和两根导线5。壳体13与端盖7螺纹连接，壳体13与端盖7的两个端面间设有密封圈。如图3和图5所示，所述端盖7的中心位置处沿轴线方向开有两个导线通孔，两个导线通孔内分别装有橡胶绝缘密封管9，两个橡胶绝缘密封管9内各装有铜柱8，电阻丝11的两端与两个铜柱8的內端分别连接，两个铜柱8的外端分别与两根导线5的一端对应连接。所述端盖7的外侧固定有密封盖6，两根导线5的另一端穿过从密封盖6与电源4连接。
如图3所示，所述壳体13呈空心圆柱体状，空心圆柱体的开口端设有内螺纹，靠近所述开口端沿径向方向设有进气阀门10；空心圆柱体的封闭端外侧同中心地设有高压气体连接管，所述高压气体连接管与空心圆柱体的封闭端为一整体，所述高压气体连接管通过空心圆柱体封闭端的通孔与空心圆柱体的空腔相通；在空腔内壁的通孔孔口处设有沉孔，所述沉孔由内向外装有定压泄能片15和螺纹垫圈14。
如图1所示，所述连接管2为一个喷气口通过导气管与3个并联的进气口相通的装置；连接管2的3个进气口分别与各自对应的高压气体产生-释放装置1的高压气体连接管连接，连接管2的喷气口与气体喷射管3的进气口相通。
如图4所示，所述气体喷射管3的管身为钢管，钢管的一端为封闭端，另一端与连接管2的喷射口连接。管身设有两排喷射孔16，两排喷射孔16的中心线间的气体弧长为喷射管3周长的1/6~1/4，两排喷射孔16交错布置，喷射孔16孔距为50~100mm，喷射孔16孔径为2~3mm。
所述端盖7呈“凸”字状的圆形盖，圆形凸台设有外螺纹。
本实施例将所述用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置用于水下深度为50m的礁石爆破工程，用气泡帷幕削弱水下冲击波能量，以保护邻近鲍鱼养殖场中鱼类的安全。
使用前：先选定定压泄能片额定压强为25MPa；再将液态气体12通过阀门10压入壳体13中，所述液态气体为液态二氧化碳气体。然后将所述用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置放置在礁石爆破区和鲍鱼养殖场之间的水域，放置时气体喷射管3的喷射孔16朝上。
使用时：在爆破区爆破前1~2s，打开第1个高压气体产生-释放装置1的电源4的控制器，然后以2~10s的间隔时间依次打开第2个和第3个高压气体产生-释放装置1的电源4的控制器，高压气体通过气体喷射管3的发射孔20在水中形成连续的气泡帷幕，显著削弱了礁石爆破产生的冲击波对鲍鱼养殖场的冲击。
实施例2
一种用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置及其使用方法。本实施例所述用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置如图2所示：由1个高压气体产生-释放装置1直接与气体喷射管3连接组成。
所述高压气体产生-释放装置1和所述气体喷射管3如实施例1所述，本实施例不再赘述。
本实施例将所述用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置用于水下深度为10m的围堰拆除爆破工程，用所产生的气泡帷幕削弱水下冲击波能量，以保护邻近桩基的安全。
使用前：先选定定压泄能片额定压强为20MPa；再将液态气体12通过阀门10压入壳体13中，所述液态气体为液态二氧化碳气体。然后将所述用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置放置在围堰爆破区和要保护的邻近桩基之间的水域，放置时气体喷射管3的喷射孔16朝上。
使用时：在爆破区爆破前1~2s，打开高压气体产生-释放装置1的电源4的控制器，高压气体通过气体喷射管3的发射孔20在水中形成气泡帷幕，有效削弱了深水爆破冲击波对邻近桩基的冲击。
实施例3
一种用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置及其使用方法。本实施例所述用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置由2个、4个或5个高压气体产生-释放装置1通过连接管2和气体喷射管3连接组成。
所述高压气体产生-释放装置1和所述气体喷射管3的结构如实施例1所述，本实施例不再赘述。
本实施例所述连接管2为一个喷气口通过导气管与2个、4个或5个并联的进气口相通的装置；连接管2的2个、4个或5个进气口别与各自对应的高压气体产生-释放装置1的高压气体连接管连接，连接管2的喷气口与气体喷射管3的进气口相通。
本实施例将所述用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置用于水下深度为200m的水下沉船切割爆破，用所产生的气泡帷幕消弱水下冲击波，以保护水下部分特殊设备。
使用前：先选定定压泄能片额定压强为30MPa；再将液态气体12通过阀门10压入壳体13中，所述液态气体为液态二氮气。然后将所述用于阻隔深水爆破冲击波的气泡帷幕发生装置放置在水下沉船切割爆破取和特殊保护设备之间的水域，放置时气体喷射管3的喷射孔16朝上。
使用时：在爆破区爆破前1~2s，打开第1个高压气体产生-释放装置1的电源4的控制器，然后以2~10s的间隔时间打开第2个、或以2~10s的间隔时依次打开第2~第4个、或以2~10s的间隔时依次第2~第5个高压气体产生-释放装置1的电源4的控制器，高压气体通过气体喷射管3的发射孔20在水中形成连续的气泡帷幕，显著阻隔了深水爆破冲击波对水下特殊保护设备的冲击。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
第一，本具体实施方式相对于现有的气泡帷幕发生装置所用空压机具有体积小、结构简单和便于运输的特点；
第二，本具体实施方式采用液态气体，当打开高压气体产生-释放装置的电源4的控制器，壳体13内的电阻丝11发热，液态气体12气化；当气化后的气压升至定压泄能片15的额定压强时定压泄能片15被冲开，高压气体通过连接管2进入气体喷射管3，或壳体13内的高压气体直接进入气体喷射管3；气化产生的气泡相对于现有的气泡帷幕发生装置通过空压机的做功产生气泡而言成本大幅度降低；
第三，本具体实施方式可通过增长导线长度来实现远距离控制气泡帷幕，相对现有的气泡帷幕发生装置需要通过加长导气管而言具有灵活、操作性好、成本低等优点；
第四，本具体实施方式只需要通过便携式电源即可实现供电问题，相对于现有的气泡帷幕发生装置需要配备三相电压而言具有成本低、对外界辅助设施零要求的特点；
第五，在深水区域作业，本具体实施方式可直接通过提高定压泄能片15的额定压强轻松达到几十兆帕，而利于气泡溢出，相对于现有的气泡帷幕发生装置的最大功率空压机只能达到十兆帕以下而言，不仅成本低，且对深水爆破冲击波的阻隔效果更为显著。
因此，本具体实施方式具有结构简单、成本低、易于操作和对外界辅助设施零要求的特点，在深水、特别是在超深水深环境下对爆破冲击波的阻隔效果更为显著。
Claims (4)
1.一种深水爆破冲击波防护用气泡帷幕发生装置，其特征在于所述气泡帷幕发生装置由2~5个高压气体产生-释放装置(1)通过连接管(2)和气体喷射管(3)连接组成；或由1个高压气体产生-释放装置(1)直接与气体喷射管(3)连接组成；
所述高压气体产生-释放装置(1)包括壳体(13)、端盖(7)、密封盖(6)、电源(4)和两根导线(5)；壳体(13)与端盖(7)螺纹连接，壳体(13)与端盖(7)的两个端面间设有密封圈；所述端盖(7)的中心位置处沿轴线方向开有两个导线通孔，两个导线通孔内分别装有橡胶绝缘密封管(9)，两个橡胶绝缘密封管(9)内各装有铜柱(8)，电阻丝(11)的两端与两个铜柱(8)的內端分别连接，两个铜柱(8)的外端分别与两根导线(5)的一端对应连接；所述端盖(7)的外侧固定有密封盖(6)，两根导线(5)的另一端穿过从密封盖(6)与电源(4)连接；
壳体(13)内装有液态气体(12)；
所述壳体(13)呈空心圆柱体状，空心圆柱体的开口端设有内螺纹，靠近所述开口端沿径向方向设有进气阀门(10)；空心圆柱体的封闭端外侧同中心地设有高压气体连接管，所述高压气体连接管与空心圆柱体的封闭端为一整体，所述高压气体连接管通过空心圆柱体封闭端的通孔与空心圆柱体的空腔相通；在空腔内壁的通孔孔口处设有沉孔，所述沉孔由内向外装有定压泄能片(15)和螺纹垫圈(14)；
所述连接管(2)为一个喷气口通过导气管与2~5个并联的进气口相通的装置；连接管(2)的2~5个进气口分别与各自对应的高压气体产生-释放装置(1)的高压气体连接管连接，连接管(2)的喷气口与气体喷射管(3)的进气口相通；
所述气体喷射管(3)的管身为钢管，钢管的一端为封闭端，另一端与连接管(2)的喷射口连接；管身设有两排喷射孔(16)，两排喷射孔(16)的中心线间的弧长为气体喷射管(3)周长的1/6~1/4，两排喷射孔(16)交错布置，喷射孔(16)孔距为50~100mm，喷射孔(16)孔径为2~3mm。
2.根据权利要求1所述深水爆破冲击波防护用气泡帷幕发生装置，其特征在于所述端盖(7)呈“凸”字状的圆形盖，圆形凸台设有外螺纹。
3.根据权利要求1所述深水爆破冲击波防护用气泡帷幕发生装置，其特征在于所述液态气体为液态二氧化碳或为液态氮气等。
4.如权利要求1所述深水爆破冲击波防护用气泡帷幕发生装置的使用方法，其特征在于：
使用前：先选定定压泄能片额定压强；再将液态气体(12)通过阀门(10)压入壳体(13)中，所述液态气体为液态二氧化碳气体，然后将所述深水爆破冲击波防护用气泡帷幕发生装置放置在爆破区域和待保护区域之间的水域，放置时气体喷射管(3)的喷射孔(16)朝上；
使用时：若采用1个高压气体产生-释放装置(1)的单个结构，在爆破区爆破前1~2s，打开高压气体产生-释放装置(1)的电源(4)的控制器，高压气体通过气体喷射管(3)的发射孔(20)在水中形成气泡帷幕；
若采用2~5个高压气体产生-释放装置(1)的并联结构，在爆破区爆破前1~2s，打开第1个高压气体产生-释放装置(1)的电源(4)的控制器，然后以2~10s的间隔时间依次打开第2~第5个高压气体产生-释放装置(1)的电源(4)的控制器，高压气体通过气体喷射管(3)的发射孔(20)在水中形成连续的气泡帷幕。
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