CN111486754A - 一种可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管 - Google Patents
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Abstract
本发明属于岩石膨胀致裂设备技术领域，公开了一种可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，包括两端开口的储液管，所述储液管的一端设有头部充气堵头组件，所述储液管的另一端设有尾部堵头组件，所述储液管、所述头部充气堵头组件和所述尾部堵头组件共同围成储液腔；其中：所述头部充气堵头组件包括头部堵头主体和充气主体，所述头部堵头主体包括相连的头部连接段和头部安装段。与相关技术相比，本发明一种可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，通过设计头部充气堵头组件，利于在孔外实现对致裂管的充装，尾部堵头组件用于控制致裂管的排气位置和方向，保证储液管能反复使用，大大减低了致裂管的成本，尤其适合在隧道施工时使用。
Description
技术领域
本发明属于岩石膨胀致裂设备技术领域，尤其涉及可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管。
背景技术
二氧化碳致裂设备是利用液态二氧化碳受热气化膨胀，然后快速释放高压气体来达到破断岩石或落煤的目的。由于其具有膨胀能力可控，威力大，不产生冲击波等诸多优点被广泛应用于城改、城建以及矿产开采等领域。
相关技术中的气体致裂管包括储液管，储液管两端为密封结构的堵头，储液管内设有用于实现液态二氧化碳的充装的单向阀。相关技术的不足在于，由于单向阀内置，储液管在致裂孔外时，才利于气体充装设备对气体致裂管进行液态二氧化碳的充装，当储液管置于致裂孔内时，充装不便，但是在孔外充装好气体致裂管若在孔外发生膨胀，容易引发事故；此外，相关技术中的储液管两端为密封结构的堵头，当致裂管被引发膨胀时，储液管的侧壁可能被涨裂，不利于储液管的重复使用。
因此，实有必要提供一种新的可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管解决上述技术问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：提供一种可重复使用且便于在致裂孔内进行气体充装的可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，其能有效提高致裂管使用安全性和降低成本。
本发明提供的技术方案是：一种可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，包括两端开口的储液管，所述储液管的一端设有头部充气堵头组件，所述储液管的另一端设有尾部堵头组件，所述储液管、所述头部充气堵头组件和所述尾部堵头组件共同围成储液腔；其中：所述头部充气堵头组件包括头部堵头主体和充气主体，所述头部堵头主体包括相连的头部连接段和头部安装段，所述头部堵头主体内设有同时贯穿所述头部连接段和所述头部安装段的充气孔，所述充气主体包括充气管和接头单元，所述充气管的一端与所述充气孔的远离所述头部连接段的一端相连，所述充气管的另一端与所述接头单元相连，所述头部堵头主体内还设有同时贯穿所述头部连接段和所述头部安装段的导线孔，所述导线孔与所述充气孔间隔设置，所述尾部堵头组件包括尾部堵头主体和保险片，所述尾部堵头主体部分收容于所述储液管内且与所述储液管固定相连，所述尾部堵头主体上设有连通所述储液腔和所述储液管外部空间的排气孔，所述保险片设于所述储液腔内且完全盖设所述排气孔的靠近所述头部充气堵头组件的一端。
优选的，所述头部充气堵头组件整体为圆柱状，所述导线孔设于所述头部充气堵头组件的轴向中心位置，所述充气孔与所述导线孔平行设置。
优选的，所述头部连接段的外壁设有用于与所述储液管螺纹连接的头堵外螺纹。
优选的，所述头部连接段外壁还设有密封槽，所述密封槽与所述头堵外螺纹间隔设置，所述密封槽内设有密封件。
优选的，所述接头单元包括设于所述充气管的远离所述储液管一端的转接接头和与所述转接接头相连的快速接头。
优选的，所述尾部堵头组件还包括密封垫，所述储液管内设有形成其内的支撑台阶，所述保险片正对所述支撑台阶设置，所述密封垫的一侧面与所述支撑台阶抵接，所述密封垫的另一侧面与所述保险片抵接。
优选的，所述尾部堵头主体包括相连的尾部连接段和尾部出气段，所述尾部连接段设有用于与所述储液管螺纹连接的尾堵外螺纹，所述排气孔包括贯穿所述尾部连接段的前排气孔和贯穿所述尾部出气段的后排气孔，所述前排气孔连通所述储液腔和所述后排气孔，所述后排气孔与所述储液管外部空间连通。
优选的，所述排气孔沿所述储液管的径向设置；所述排气孔为垂直连通的两个，所述前排气孔与两个所述排气孔的连通处相连。
优选的，所述储液管为钢管。
优选的，所述可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管还包括导线和设于所述储液腔内的激发管，所述导线的一端与所述激发管相连，所述导线的另一端穿过所述导线孔并伸出所述导线孔。
与相关技术相比，本发明一种可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，通过设计头部充气堵头组件，利于在孔外实现对致裂管的充装，尾部堵头组件用于控制致裂管的排气位置和方向，保证储液管能反复使用，大大减低了致裂管的成本，适合在隧道施工时使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明的整体结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3位图1中B处的局部放大图。
图中：
00.储液腔，1.头部充气堵头组件，11.头部堵头主体，111.头部连接段，112.头部安装段，113.充气孔，114.导线孔，1111.头堵外螺纹，1112.密封槽，12.充气主体，121.充气管，122.接头单元，1221.转接接头，1222.快速接头，2.尾部堵头组件，21.尾部堵头主体，22.保险片，23.密封垫，211.尾部连接段，212.尾部出气段，213.排气孔，2111.尾堵外螺纹，2131.前排气孔，2132.后排气孔，3.储液管，31.支撑台阶，4.激发管。
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作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。
请参附图1-3，一种可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，包括两端开口的储液管3，储液管3的一端设有头部充气堵头组件1，储液管3的另一端设有尾部堵头组件2，储液管3、头部充气堵头组件1和尾部堵头组件2共同围成储液腔00；其中：头部充气堵头组件1包括头部堵头主体11和充气主体12，头部堵头主体11包括相连的头部连接段111和头部安装段112，头部堵头主体11内设有同时贯穿头部连接段111和头部安装段112的充气孔113，充气主体12包括充气管121和接头单元122，充气管121的一端与充气孔113的远离头部连接段111的一端相连，充气管121的另一端与接头单元122相连，头部堵头主体11内还设有同时贯穿头部连接段111和头部安装段112的导线孔114，导线孔114与充气孔113间隔设置，尾部堵头组件2包括尾部堵头主体21和保险片22，尾部堵头主体21部分收容于储液管3内且与储液管3固定相连，尾部堵头主体21上设有连通储液腔00和储液管3外部空间的排气孔213，保险片22设于储液腔00内且完全盖设排气孔213的靠近头部充气堵头组件1的一端。
更具体地，本发明一种可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管还包括导线和设于储液腔00内的激发管4，导线的一端与激发管4相连，导线的另一端穿过导线孔114并伸出导线孔114。
更具体地，接头单元122包括设于充气管121的远离储液管3一端的转接接头1221和与转接接头1221相连的快速接头1222。
本实施方式中，储液腔00用于存储二氧化碳液体，通过设计头部充气堵头组件1，利于在孔外实现对致裂管的充装，尾部堵头组件2用于控制致裂管的排气位置和方向，保证储液管3能反复使用，大大减低了致裂管的成本。
具体地，充气管121由无缝钢管制成，利于保证有效密封。转接接头1221与无缝钢管相连，利于快速接头1222的连接，充气时，设于储液管3外的充气管121能有效延长充气长度，利于二氧化碳气体充装设备的探入，大大提高了孔内充气的便利性。充气时，二氧化碳气体充装设备与快速接头1222相连，转接接头1221可为带有单向阀的接头，这样充气完成后，通过单向阀实现自动封装。或转接接头1221仅为简单的连接接头时，充气完成后，通过用夹钳将充气管121夹扁折弯，实现封装，避免漏气。
引发时，通过导线引发发热管发热，使位于储液管3内的液态二氧化碳受热气化膨胀，然后快速释放高压气体，高压气体击穿保险片22后从排气孔213瞬间排出，达到破断岩石或落煤的目的。引发后，内部的保险片22被击破，不能再重复使用，为一次性使用，由于高压气体从排气孔213排出，储液管3未受承受过高的膨胀力，依然保持完好的状态，储液管3可重复性使用。头部充气堵头组件1中的零件也是可重复使用。因此，本发明一种可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管在每次使用时基本只消耗一个保险片22(又称“安全片”)和激发管4(又称“加热管”)，其它零件基本均可重复使用，大大降低了本发明一种可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管的生产成本。
更具体地，头部充气堵头组件1整体为圆柱状，导线孔114设于头部充气堵头组件1的轴向中心位置，充气孔113与导线孔平行设置。本实施方式中，激发管4处于储液管3内的中心位置，利于均匀加热激发，导线孔114的位置，利于导线与激发管4相连。
更具体地，头部连接段111的外壁设有用于与储液管3螺纹连接的头堵外螺纹1111。本实施方式中，头部堵头主体11与储液管3之间通过螺纹连接的方式，实现固定相连，如此，可提高零件的互换性，利于分别加工，同时当其中一个零件损坏时，不影响另一个零件的重复使用，提高了零件的整体重复使用率。
更具体地，尾部堵头主体21包括相连的尾部连接段211和尾部出气段212，尾部连接段211设有用于与储液管3螺纹连接的尾堵外螺纹2111，排气孔213包括贯穿尾部连接段211的前排气孔2131和贯穿尾部出气段212的后排气孔2132，前排气孔2131连通储液腔00和后排气孔2132，后排气孔2132与储液管3外部空间连通。本实施方式中，尾部堵头主体21与储液管3之间通过螺纹连接的方式，实现固定相连，如此，可提高零件的互换性，利于分别加工，同时当其中一个零件损坏时，不影响另一个零件的重复使用，提高了零件的整体重复使用率。
更具体地，排气孔213沿储液管3的径向设置；排气孔213为垂直连通的两个，前排气孔2131与两个排气孔213的连通处相连。该设计利于引发后，高压气体沿储液管3的径向排出，沿致裂孔的经向冲击致裂孔孔壁，利于裂岩，同时，两个排气孔213为相互垂直，利于优化排气位置，从而直接优化裂岩力的位置，进一步利于岩石的裂开。
更具体地，储液管3为钢管。该设计用于保证储液管3的强度，利于其实现反复使用。
作为本发明的另一实施方式，头部连接段111外壁还设有密封槽1112，密封槽1112与头堵外螺纹1111间隔设置，密封槽1112内设有密封件。密封件用于进一步提高储液管3的密封性，在储液管3或头部堵头主体11多次使用后，容易出现螺纹螺牙磨损的情况，使用密封件可保证螺纹连接处的密封性能，密封件为损耗件，必要时，需要及时更换，保证有效密封。
作为本发明的另一实施方式，尾部堵头组件2还包括密封垫23，储液管3内设有形成其内的支撑台阶31，保险片22正对支撑台阶31设置，密封垫23的一侧面与支撑台阶31抵接，密封垫23的另一侧面与保险片22抵接。本实施方式中，支撑台阶31利于形成密封垫23和保险片22的支撑台阶，当尾部堵头主体21旋转拧紧时，尾部堵头主体21压紧保险片22和密封垫23，具体使用时，保险片22由Q235材料的钢片制成，厚度较薄，需保证保险片22能承受正常的气体充装后的压力，且在引发时，保险片22能率先被击穿，引导排气，避免它他位置被高压气体冲坏。
与相关技术相比，本发明一种可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，通过设计头部充气堵头组件，利于在孔外实现对致裂管的充装，尾部堵头组件用于控制致裂管的排气位置和方向，保证储液管能反复使用，大大减低了致裂管的成本，适合在隧道施工时使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)
1.一种可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，其特征在于，包括两端开口的储液管，所述储液管的一端设有头部充气堵头组件，所述储液管的另一端设有尾部堵头组件，所述储液管、所述头部充气堵头组件和所述尾部堵头组件共同围成储液腔；其中：所述头部充气堵头组件包括头部堵头主体和充气主体，所述头部堵头主体包括相连的头部连接段和头部安装段，所述头部堵头主体内设有同时贯穿所述头部连接段和所述头部安装段的充气孔，所述充气主体包括充气管和接头单元，所述充气管的一端与所述充气孔的远离所述头部连接段的一端相连，所述充气管的另一端与所述接头单元相连，所述头部堵头主体内还设有同时贯穿所述头部连接段和所述头部安装段的导线孔，所述导线孔与所述充气孔间隔设置，所述尾部堵头组件包括尾部堵头主体和保险片，所述尾部堵头主体部分收容于所述储液管内且与所述储液管固定相连，所述尾部堵头主体上设有连通所述储液腔和所述储液管外部空间的排气孔，所述保险片设于所述储液腔内且完全盖设所述排气孔的靠近所述头部充气堵头组件的一端。
2.根据权利要求1所述的可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，其特征在于，所述头部充气堵头组件整体为圆柱状，所述导线孔设于所述头部充气堵头组件的轴向中心位置，所述充气孔与所述导线孔平行设置。
3.根据权利要求2所述的可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，其特征在于，所述头部连接段的外壁设有用于与所述储液管螺纹连接的头堵外螺纹。
4.根据权利要求3所述的可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，其特征在于，所述头部连接段外壁还设有密封槽，所述密封槽与所述头堵外螺纹间隔设置，所述密封槽内设有密封件。
5.根据权利要求4所述的可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，其特征在于，所述接头单元包括设于所述充气管的远离所述储液管一端的转接接头和与所述转接接头相连的快速接头。
6.根据权利要求5所述的可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，其特征在于，所述尾部堵头组件还包括密封垫，所述储液管内设有形成其内的支撑台阶，所述保险片正对所述支撑台阶设置，所述密封垫的一侧面与所述支撑台阶抵接，所述密封垫的另一侧面与所述保险片抵接。
7.根据权利要求6所述的可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，其特征在于，所述尾部堵头主体包括相连的尾部连接段和尾部出气段，所述尾部连接段设有用于与所述储液管螺纹连接的尾堵外螺纹，所述排气孔包括贯穿所述尾部连接段的前排气孔和贯穿所述尾部出气段的后排气孔，所述前排气孔连通所述储液腔和所述后排气孔，所述后排气孔与所述储液管外部空间连通。
8.根据权利要求7所述的可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，其特征在于，所述排气孔沿所述储液管的径向设置；所述排气孔为垂直连通的两个，所述前排气孔与两个所述排气孔的连通处相连。
9.根据权利要求1-8任一项所述的可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，其特征在于，所述储液管为钢管。
10.根据权利要求9所述的可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管，其特征在于，所述可重复使用和利于孔内充装作业的致裂管还包括导线和设于所述储液腔内的激发管，所述导线的一端与所述激发管相连，所述导线的另一端穿过所述导线孔并伸出所述导线孔。
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