CN112212745B - 一种水热致裂筒自动充水装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水热致裂筒自动充水装置，属于工程领域，装置包括离子水搅拌系统（1），离子水搅拌系统（1）的第二出水口（110）通过第一水管（5）与增压系统（2）的第三进水口相连通，增压系统（2）的第三出水口通过第二水管（6）与水热致裂筒自动输送系统（4）的第四进水口（33）相连通，智能充水控制系统（3）与导轨（31）滑动连接。本发明解决现有技术水热致裂筒充装水工序复杂、费工费时且无法保证充装效果的问题，通过离子水搅拌系统、增压系统、智能充水控制系统和水热致裂筒自动输送系统实现水热致裂筒的自动充水，大大减少了人工成本，节约时间，提高充装效率。

Description

一种水热致裂筒自动充水装置及其方法

技术领域

本发明属于工程领域，具体涉及一种水热致裂筒自动充水装置及其方法。

背景技术

水热致裂筒爆破是一种新型的爆破方式，通过内部的药剂极速发热引发水的相变使水的体积急剧增加冲破钢管引发爆炸，实现爆破的目的。

水热致裂筒的发热药剂不会引起爆炸，在生产和运输过程中不存在安全隐患，而充装水的工艺不仅工序复杂、费工费时，且大多数情况下需要在现场进行充装。在爆破工地进行大量的水热致裂筒充装费工费时，且充装效果无法保持一致，会影响产品整体合格率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种水热致裂筒自动充水装置，解决现有技术水热致裂筒充装水工序复杂、费工费时且无法保证充装效果的问题，通过离子水搅拌系统、增压系统、智能充水控制系统和水热致裂筒自动输送系统实现水热致裂筒的自动充水，大大减少了人工成本，节约时间，提高充装效率。

同时，本发明提供一种水热致裂筒自动充水方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种水热致裂筒自动充水装置，包括离子水搅拌系统、增压系统、智能充水控制系统和水热致裂筒自动输送系统，所述离子水搅拌系统的第二出水口通过第一水管与所述增压系统的第三进水口相连通，所述增压系统的第三出水口通过第二水管与所述水热致裂筒自动输送系统的第四进水口相连通，所述智能充水控制系统与导轨滑动连接，所述导轨与所述水热致裂筒自动输送系统固定连接。

所述离子水搅拌系统包括搅拌桶，所述搅拌桶上方固定设有自动添料器，所述自动添料器包括顶部的定量加料器和底部的出料口，所述自动添料器内部装有抽水泵，所述抽水泵的进水口与位于所述自动添料器的顶部的第一进水口相连通，所述抽水泵的出水口与位于所述自动添料器的底部的第一出水口相连通，所述第一出水口和所述出料口伸入所述搅拌桶内设有搅拌器，所述搅拌器与动力装置相连，所述动力装置与电源相连，所述第二出水口位于所述搅拌桶的侧下方。

所述智能充水控制系统包括智能控制台，第四进水口设置在所述智能控制台的后侧，所述智能控制台底部设有前后方向设置的与所述导轨相适配的若干滑块，所述导轨两侧分别设有固定块，所述固定块与固定在所述导轨两端的固定板固定连接，

所述智能控制台前侧设有光感应单元和若干注水口，所述光感应单元与第二仪表控制仪连接，所述智能控制台前侧靠近所述注水口的位置固定装有水压传感器，所述水压传感器与第一仪表控制仪连接，所述注水口内设充水单向阀，所述充水单向阀与所述第一仪表控制仪连接，

所述滑块与导轨用电动机连接，所述水热致裂筒自动输送系统与水热致裂筒输送用电动机连接，所述增压系统与泵用电动机相连，所述导轨用电动机、所述水热致裂筒输送用电动机和所述泵用电动机分别固定在所述水热致裂筒自动输送系统上，

所述智能控制台内设分别由所述第一仪表控制仪和所述第二仪表控制仪控制的第一支路和第二支路，所述导轨用电动机、所述水热致裂筒输送用电动机和所述泵用电动机分别与开关串联后相并联，并联后的电路分别与第一支路的第一电磁继电器、第一仪表控制仪依次串联，以及与第二支路的第二电磁继电器、第二仪表控制仪依次串联，

所述第一仪表控制仪、所述第二仪表控制仪、所述导轨用电动机、所述水热致裂筒输送用电动机和所述泵用电动机分别与电源连接。

所述水热致裂筒自动输送系统包括输送台，所述输送台包括顺次相连的底层第一平滑段、上升段、顶部平滑段、下降段和底层第二平滑段，所述输送台前侧靠近所述输送台外端的位置设置有一圈与所述输送台形状一样的传动带，所述传动带外表面设置有若干卡槽，所述卡槽与水热致裂筒可拆卸连接，所述底层第一平滑段和所述底层第二平滑段上设置有若干下传动轮，所述顶部平滑段上设置有若干上传动轮，所述传动带内侧设置有齿条，所述齿条与全部的所述上传动轮和所述下传动轮相啮合。

所述卡槽呈半圆形，所述卡槽内设凸头，所述水热致裂筒上设有与所述凸头相适配的插孔。

所述水热致裂筒包括圆柱形钢管，所述钢管管口处可拆卸连接合金堵头，所述钢管管口处设置有充水凹槽，所述充水凹槽内设单向阀，所述钢管内设储药管和充水腔体，所述储药管内装有发热药和激发器，所述储药管端部内设隔热柱，所述激发器通过激发导线与电源相连。

所述输送台上设置有与所述上升段、所述顶部平滑段和所述下降段形状一样的上挡板，所述上挡板与所述顶部平滑段的垂直距离为所述水热致裂筒的直径。

所述第一水管内设过滤器。

所述注水口有3个。

水热致裂筒自动充水方法，包括以下步骤：

步骤A、搅拌生成离子水溶液;

步骤B、加压输送离子水溶液；

步骤C、输送水热致裂筒至指定位置；

步骤D、向水热致裂筒内充入高压离子水溶液；

步骤E、输送水热致裂筒至指定位置；

步骤F、重复步骤A-E，进行下一轮循环。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明提供一种水热致裂筒自动充水装置，解决现有技术水热致裂筒充装水工序复杂、费工费时且无法保证充装效果的问题，通过离子水搅拌系统、增压系统、智能充水控制系统和水热致裂筒自动输送系统实现水热致裂筒的自动充水，大大减少了人工成本，节约时间，提高充装效率。

1、离子水搅拌系统用于搅拌水和离子剂产生离子水溶液，离子水溶液可以加速水热致裂反应，提高致裂效果。

2、增压系统可以向水热致裂筒内充入高压离子水，高压力水有利于水热致裂筒的起爆。

3、智能充水控制系统用于实现向水热致裂筒内自动充入高压水离子溶液。

4、水热致裂筒自动输送系统可以实现水热致裂管的自动输送，减少繁重的劳动同时便于定位。

5、本装置结构简单，可以在应用现场安装使用，有利于水热致裂筒的现场安装。

附图说明

图1为本发明的总结构图；

图2为本发明的离子水搅拌系统俯视图；

图3为本发明的离子水搅拌系统正视图；

图4为本发明的智能充水控制系统的结构图；

图5为本发明的自动冲水控制系统内部电路图；

图6为本发明的水热致裂筒自动输送系统的结构图；

图7为本发明的卡槽的结构图；

图8为本发明的水热致裂筒的结构图；

图9为本发明的水热致裂筒的A区域局部放大图。

附图标记说明：

1-离子水搅拌系统、2-增压系统、3-智能充水控制系统、4-水热致裂筒自动输送系统、5-第一水管、6-第二水管；

11-第一进水口、12-抽水泵、13-自动添料器、14-定量加料器、15-搅拌桶、16-第一出水口、17-出料口、18-搅拌器、19-动力装置、110-第二出水口；

31-导轨、32-光感应单元、33-第四进水口、34-智能控制台、35-充水单向阀；

310-开关、311-第一电磁继电器、312-第一仪表控制仪、313-压力传感器、314-导轨用电动机、315-水热致裂筒输送用电动机、316-泵用电动机、317-第二电磁继电器、318-第二仪表控制仪；

41-水热致裂筒、42-卡槽、43-上传动轮、44-传动带、45-上挡板、46-下传动轮；

410-插孔、411-充水腔体、412-发热药、413-激发器、414-隔热柱、415-钢管、416-单向阀、417-充水凹槽、418-合金堵头、419-激发导线、420-储药管、421-凸头；

40-输送台、401-底层第一平滑段、402-上升段、403-顶部平滑段、404-下降段、405-底层第二平滑段。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步地说明。

实施例1：

如图1所示，一种水热致裂筒自动充水装置，包括离子水搅拌系统1、增压系统2、智能充水控制系统3和水热致裂筒自动输送系统4，所述离子水搅拌系统1的第二出水口110通过第一水管5与所述增压系统2的第三进水口相连通，所述增压系统2的第三出水口通过第二水管6与所述水热致裂筒自动输送系统4的第四进水口33相连通，所述智能充水控制系统3与导轨31滑动连接，所述导轨31焊接在所述水热致裂筒自动输送系统4上端的钢架上。所述增压系统2选用市场上现有液体增压系统，如赛思特LBS。

所述离子水搅拌系统1用于搅拌水和离子剂产生离子水溶液，离子水溶液可以加速水热致裂反应，提高致裂效果。所述离子剂包括金属阳离子、阴离子和有机分子。所述金属阳离子包括钠离子、钾离子，所述阴离子包括氯离子、醋酸根离子和硫酸根离子，所述有机分子包括甲醇和乙醇。

所述增压系统2可以向水热致裂筒内充入高压离子水，高压力水有利于水热致裂筒的起爆。

所述智能充水控制系统3用于实现向水热致裂筒内自动充入高压水离子溶液。

所述水热致裂筒自动输送系统4可以实现水热致裂管的自动输送，减少繁重的劳动同时便于定位。

优选的，所述第一水管5内设过滤器。所述过滤器安装在第一水管5端部，用于过滤离子水溶液中尚未溶解的小颗粒，保证杂质无法通过，保证整个水管的畅通。

如图2所示，进一步的，所述离子水搅拌系统1包括搅拌桶15，所述搅拌桶15上方固定设有自动添料器13，所述搅拌桶15外侧靠近顶端的位置焊接水平块，所述水平块上设有用于放置所述自动添料器13的凹槽。所述自动添料器13包括顶部的定量加料器14和底部的出料口17，所述定量加料器14选用市场上已有微型加料器，如中科HKB6。所述自动添料器13内部水平放置抽水泵12，所述抽水泵12的进水口与位于所述自动添料器13的顶部的第一进水口11相连通，所述抽水泵12的出水口与位于所述自动添料器13的底部的第一出水口16相连通，所述第一出水口16和所述出料口17伸入所述搅拌桶15内。

如图3所示，所述搅拌桶15内设有搅拌器18，所述搅拌器18与动力装置19相连，所述动力装置19与电源相连，所述第二出水口110位于所述搅拌桶15的侧下方。所述动力装置19为电动机。所述搅拌器18选用市场上已有搅拌器，如不锈钢电加热夹套搅拌罐GC-JBG-1。

如图4所示，进一步的，所述智能充水控制系统3包括智能控制台34，第四进水口33设置在所述智能控制台34的后侧，所述智能控制台34底部设有前后方向设置的与所述导轨31相适配的若干滑块，所述导轨31两侧分别设有固定块，所述固定块与固定在所述导轨31两端的固定板固定连接。所述固定块和固定板用于限位，确保所述智能控制台34在指定范围内移动。

如图5所示，所述智能控制台34前侧设有光感应单元32和若干注水口，所述光感应单元32与第二仪表控制仪318连接，所述智能控制台34前侧靠近所述注水口的位置固定装有水压传感器313，所述水压传感器313与第一仪表控制仪312连接，所述注水口内设充水单向阀35，所述充水单向阀35与所述第一仪表控制仪312连接。

优选的，所述注水口有3个。

所述滑块与导轨31用电动机314连接，所述水热致裂筒自动输送系统4与水热致裂筒输送用电动机315连接，所述增压系统2与泵用电动机316相连，所述导轨用电动机314、所述水热致裂筒输送用电动机315和所述泵用电动机316分别固定在所述水热致裂筒自动输送系统4上。

所述智能控制台34内设分别由所述第一仪表控制仪312和所述第二仪表控制仪318控制的第一支路和第二支路，所述导轨用电动机314、所述水热致裂筒输送用电动机315和所述泵用电动机316分别与开关310串联后相并联，并联后的电路分别与第一支路的第一电磁继电器311、第一仪表控制仪312依次串联，以及与第二支路的第二电磁继电器317、第二仪表控制仪318依次串联。

所述第一仪表控制仪312、所述第二仪表控制仪318、所述导轨用电动机314、所述水热致裂筒输送用电动机315和所述泵用电动机316分别与电源连接。所述水压传感器313接收水压并将其变为4至20毫安的电流送入第一仪表控制仪312。所述光感应单元32为激光传感器，通过接收反射的激光并将信号以电流形式送给所述第二仪表控制仪318。所述激光传感器包括激光发射部和激光接收部，所述激光发射部发送激光信号，所述激光接收部接收激光信号反射的激光。

如图6所示，进一步的，所述水热致裂筒自动输送系统4包括输送台40，所述输送台40包括顺次相连的底层第一平滑段401、上升段402、顶部平滑段403、下降段404和底层第二平滑段405，所述输送台40前侧靠近所述输送台40外端的位置设置有一圈与所述输送台40形状一样（即仿形）的传动带44，所述传动带44外表面设置有若干卡槽42，所述卡槽42与水热致裂筒41插接，所述底层第一平滑段401和所述底层第二平滑段405上设置有若干下传动轮46，所述顶部平滑段403上设置有若干上传动轮43，所述传动带44内侧设置有齿条，所述齿条与全部的所述上传动轮43和所述下传动轮46相啮合。

如图7所示，优选的，所述卡槽42呈半圆形，所述卡槽42内设凸头421，所述水热致裂筒41上设有与所述凸头421相适配的插孔410。

如图8所示，进一步的，所述水热致裂筒41包括圆柱形钢管415，所述钢管415管口处可拆卸连接合金堵头418，所述钢管415管口处设置有充水凹槽417，所述充水凹槽417内设单向阀416，所述钢管内设储药管420和充水腔体411，所述储药管420内装有发热药412和激发器413，所述储药管420端部内设隔热柱414，所述激发器413通过激发导线419与电源相连。

装置运行时，所述传动带44带动所述水热致裂筒41移动，当所述激光传感器感应到水热致裂筒41时，由于距离增近，接受反射光的时间缩短，当接受反射光时间缩短至定值时，所述第二仪表控制仪318控制所述水热致裂筒输送用电动机315停止运行，当所述智能控制台34移动至所述注水口插入所述充水凹槽417时，所述第二仪表控制仪318控制所述导轨用电动机314停止运行，离子水溶液通过所述充水单向阀35充水。当水压传感器313感应到所述水热致裂筒41充满水时，所述第一仪表控制仪312控制所述泵用电动机316停止运行，并且先后启动所述导轨用电动机314和所述水热致裂筒输送用电动机315。进行下一轮循环。

实施例2：

实施例2与实施例1的区别仅在于增加了上挡板45，防止装置的上升或下降时，水热致裂筒41在重力作用下与卡槽脱离，起保护作用。

所述输送台40上设置有与所述上升段402、所述顶部平滑段403和所述下降段404形状一样的上挡板45，所述上挡板45与所述顶部平滑段403的垂直距离为所述水热致裂筒41的直径。

实施例3：

一种水热致裂筒自动充水方法，包括以下步骤：

步骤A、搅拌生成离子水溶液;

步骤B、加压输送离子水溶液；

步骤C、输送水热致裂筒41至指定位置；

步骤D、向水热致裂筒41内充入高压离子水溶液；

步骤E、输送水热致裂筒41至指定位置；

步骤F、重复步骤A-E，进行下一轮循环。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种水热致裂筒自动充水装置，其特征在于：包括离子水搅拌系统（1）、增压系统（2）、智能充水控制系统（3）和水热致裂筒自动输送系统（4），所述离子水搅拌系统（1）的第二出水口（110）通过第一水管（5）与所述增压系统（2）的第三进水口相连通，所述增压系统（2）的第三出水口通过第二水管（6）与所述智能充水控制系统（3）的第四进水口（33）相连通，所述智能充水控制系统（3）与导轨（31）滑动连接，所述导轨（31）与所述水热致裂筒自动输送系统（4）固定连接，

所述智能充水控制系统（3）包括智能控制台（34），第四进水口（33）设置在所述智能控制台（34）的后侧，所述智能控制台（34）底部设有前后方向设置的与所述导轨（31）相适配的若干滑块，所述导轨（31）两侧分别设有固定块，所述固定块与固定在所述导轨（31）两端的固定板固定连接，

所述智能控制台（34）前侧设有光感应单元（32）和若干注水口，所述光感应单元（32）为激光传感器，所述光感应单元（32）与第二仪表控制仪（318）连接，所述智能控制台（34）前侧靠近所述注水口的位置固定装有水压传感器（313），所述水压传感器（313）与第一仪表控制仪（312）连接，所述注水口内设充水单向阀（35），所述充水单向阀（35）与所述第一仪表控制仪（312）连接，

所述滑块与导轨用电动机（314）连接，所述水热致裂筒自动输送系统（4）与水热致裂筒输送用电动机（315）连接，所述增压系统（2）与泵用电动机（316）相连，所述导轨用电动机（314）、所述水热致裂筒输送用电动机（315）和所述泵用电动机（316）分别固定在所述水热致裂筒自动输送系统（4）上，

所述智能控制台（34）内设分别由所述第一仪表控制仪（312）和所述第二仪表控制仪（318）控制的第一支路和第二支路，所述导轨用电动机（314）、所述水热致裂筒输送用电动机（315）和所述泵用电动机（316）分别与开关（310）串联后相并联，并联后的电路分别与第一支路的第一电磁继电器（311）、第一仪表控制仪（312）依次串联，以及与第二支路的第二电磁继电器（317）、第二仪表控制仪（318）依次串联，

所述第一仪表控制仪（312）、所述第二仪表控制仪（318）、所述导轨用电动机（314）、所述水热致裂筒输送用电动机（315）和所述泵用电动机（316）分别与电源连接，

所述水热致裂筒自动输送系统（4）包括输送台（40），所述输送台（40）包括顺次相连的底层第一平滑段（401）、上升段（402）、顶部平滑段（403）、下降段（404）和底层第二平滑段（405），所述输送台（40）前侧靠近所述输送台（40）外端的位置设置有一圈与所述输送台（40）形状一样的传动带（44），所述传动带（44）外表面设置有若干卡槽（42），所述卡槽（42）与水热致裂筒（41）可拆卸连接，所述底层第一平滑段（401）和所述底层第二平滑段（405）上设置有若干下传动轮（46），所述顶部平滑段（403）上设置有若干上传动轮（43），所述传动带（44）内侧设置有齿条，所述齿条与所述上传动轮（43）、所述下传动轮（46）相啮合。

2.根据权利要求1所述的一种水热致裂筒自动充水装置，其特征在于：所述离子水搅拌系统（1）包括搅拌桶（15），所述搅拌桶（15）上方固定设有自动添料器（13），所述自动添料器（13）包括顶部的定量加料器（14）和底部的出料口（17），所述自动添料器（13）内部装有抽水泵（12），所述抽水泵（12）的进水口与位于所述自动添料器（13）的顶部的第一进水口（11）相连通，所述抽水泵（12）的出水口与位于所述自动添料器（13）的底部的第一出水口（16）相连通，所述第一出水口（16）和所述出料口（17）伸入所述搅拌桶（15），所述搅拌桶（15）内设有搅拌器（18），所述搅拌器（18）与动力装置（19）相连，所述动力装置（19）与电源相连，所述第二出水口（110）位于所述搅拌桶（15）的侧下方。

3.根据权利要求1所述的一种水热致裂筒自动充水装置，其特征在于：所述卡槽（42）呈半圆形，所述卡槽（42）内设凸头（421），所述水热致裂筒（41）上设有与所述凸头（421）相适配的插孔（410）。

4.根据权利要求1所述的一种水热致裂筒自动充水装置，其特征在于：所述水热致裂筒（41）包括圆柱形钢管（415），所述钢管（415）管口处可拆卸连接合金堵头（418），所述钢管（415）管口处设置有充水凹槽（417），所述充水凹槽（417）内设单向阀（416），所述钢管内设储药管（420）和充水腔体（411），所述储药管（420）内装有发热药（412）和激发器（413），所述储药管（420）端部内设隔热柱（414），所述激发器（413）通过激发导线（419）与电源相连。

5.根据权利要求1所述的一种水热致裂筒自动充水装置，其特征在于：所述输送台（40）上设置有与所述上升段（402）、所述顶部平滑段（403）和所述下降段（404）形状一样的上挡板（45），所述上挡板（45）与所述顶部平滑段（403）的垂直距离为所述水热致裂筒（41）的直径。

6.根据权利要求1所述的一种水热致裂筒自动充水装置，其特征在于：所述第一水管（5）内设过滤器。

7.根据权利要求1所述的一种水热致裂筒自动充水装置，其特征在于：所述注水口有3个。

8.采用权利要求1-7任一项所述装置的水热致裂筒自动充水方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、搅拌生成离子水溶液;

步骤B、加压输送离子水溶液；

步骤C、所述传动带（44）带动所述水热致裂筒（41）移动，当所述激光传感器感应到水热致裂筒（41）时，由于距离增近，接受反射光的时间缩短，当接受反射光时间缩短至定值时，所述第二仪表控制仪（318）控制所述水热致裂筒输送用电动机（315）停止运行；

步骤D、向水热致裂筒（41）内充入高压离子水溶液；

步骤E、当水压传感器（313）感应到所述水热致裂筒（41）充满水时，所述第一仪表控制仪（312）控制所述泵用电动机（316）停止运行，并且先后启动所述导轨用电动机（314）和所述水热致裂筒输送用电动机（315）；

步骤F、重复步骤A-E，进行下一轮循环。