CN211503847U - 数控加热器及数控二氧化碳爆破设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种数控加热器及数控二氧化碳爆破设备，包括加热管及其两端的点火器与堵盖，加热管内填充加热药粉，点火器内设有点火头及点火控制装置，点火控制装置设有处理器，所述处理器分别电连接充电控制模块、电压检测模块、点火控制模块、复位模块、时钟模块及通讯接口，所述充电控制模块电连接储能模块，所述点火控制模块通过电连接点火头，所述安全放电模块的输出端电连接储能模块。本实用新型设置点火控制装置，供起爆器验证点火设备的有效性，且控制充放电及点火电压进行检测，无需人工识别，大幅降低出错率及起爆顺序错误，实现分组精准延时爆破或个别精准爆破，便于远程爆破或自定义爆破，爆破灵活、高精确性、高安全性。

Description

数控加热器及数控二氧化碳爆破设备

技术领域

本实用新型实施例涉及二氧化碳爆破设备技术领域，具体涉及一种数控加热器及数控二氧化碳爆破设备。

背景技术

二氧化碳冷爆破原理，就是利用液态二氧化碳在突然快速加热的条件下，急剧快速气化膨胀，产生强大冲击力的原理，通过适当的控制，造成爆破破岩的效果。

二氧化碳冷爆破系统相比传统的爆破设备具有很多的优势，具体优势如下：

(一)安全

1、二氧化碳化学、物理特性优越，非常安全。二氧化碳分子式是CO₂，化学价已经稳定，不能再参加化学反应，是真正的惰性气体。因此，在整个爆炸过程中，只是从二氧化碳到二氧化碳，没有有害物质产生。有人说采用氮气，空气爆破也可以。但是，与二氧化碳对比，这两种气体，无论从化学、物理特性还是从来源5/15来讲，缺点都非常明显。从化学方面来看，氮气化学价不稳定，例如爆炸时，还能够与氧气进行化学反应，生成一氧化氮、二氧化氮等有毒气体。从物理角度来看，由于二氧化碳临界温度很高，二氧化碳液化难度比氮气、空气肯定容易得多，因此二氧化碳的运输储存就容易很多。此外，二氧化碳是已经存在并储存的工业废气，其他其他需要制备，消耗能源。

2、生产、储存、运输中，绝对不会发生爆炸。可燃液化气容易泄漏，遇到火燃烧爆炸。二氧化碳不能燃烧，如果泄漏，只能放气，由于放气吸收大量热，可能引起对周围的局部冷冻，不会爆炸。当然，如果在封闭空间，放气，就可能使二氧化碳超标，造成窒息。

3、智能二氧化碳冷爆破是冷爆破，所谓“冷”就是二氧化碳冷爆破是液态变成气态的过程，因此吸收周围大量的热量，使周围环境变冷，不会引爆瓦斯、煤尘。这一特性，尤其适用于瓦斯、煤尘等有爆炸气体和粉尘环境下的爆破作业，例如煤矿、油矿等等。这是一个巨大的利好，全面应用，将使煤矿重大特大事故降低50％以上。

4、智能二氧化碳冷爆破产生的振动微弱，破坏力很小，对于保护建筑物，较少冲击地压诱发因素等非常有力。智能二氧化碳冷爆破的爆速大大低于炸药雷管爆破，冲击力一般400Mpa，远远低于炸药爆破的1000-5000Mpa。根据初步检测爆速3m/s左右，一般离开爆破点2-3米后，就基本没有破坏作用了。

5、爆破时不产生新的有害气体，与炸药爆破产生大量的一氧化碳等有害气体不同，二氧化碳冷爆破是物理反应过程，从二氧化碳到二氧化碳，在地面爆破完全没有危害，爆破，根据多个工程的检测，一米高度以上从来没有超标，巷道底板附近才有短时超标现象(正常通风)。

6、不能用于恐怖活动。一方面因为二氧化碳不能燃烧，不能爆炸。另一方面，二氧化碳冷爆破必须在封闭空间里才产生破坏作用，在开放的空间来，几乎不能产生破坏作用。因此，不能用于恐怖爆炸案件。因此，推广智能二氧化碳冷爆破，将对防恐反恐产生积极影响。

(二)省心

省心是指用户省心，国家省心，全社会省心。用户省心主要是因为，一是公安机关不监管。这是由安全性决定的，因为二氧化碳非爆炸物品，非危化品，所以不是公安监管的对象。二是质检部门不监管，这是因为，爆破管等，由于体积很小(小于500升)，也非质检部门监管的压力容器。三是，安全生产管理部门监管，也不可能像管理爆炸物品，危化品，或者压力容器一样严格。四是，不用担心爆恐分子抢劫。由于不能用二氧化碳制造爆恐案件。因此，恐怖分子，不会去武装抢劫，杀人抢劫。五是不用担心像炸药雷管丢失，盗失，可能造成的爆恐案件发生。国家省心，社会省心，一是因为，不用担心因此造成的重大特大安全事故发生。二是因为也不用担心因此造成的爆恐案件发生。于此相反，智能二氧化碳冷爆破系统的应用，还能大大降低重大特大安全生产事故，大大降低爆恐案件的发生，大大降低反恐防恐的难度。是国家将要大力提倡发展的行业。

(三)环保

智能二氧化碳冷爆破对环保的贡献，主要表现如下方面：一是，采用的是化工厂或者是燃煤燃油等电厂的废气，是废气的再利用。二氧化碳是已经存在的物品，不用再消耗能源去生产，因此，不像炸药和其他气体生产会造成新的污染。二是，二氧化碳冷爆破过程，不像炸药爆炸产生大量一氧化碳等有毒有害的气体，以及大量粉尘。三是，爆炸的噪音很小，震动很小，基本没有噪音污染。

(四)同威

所谓同威，就是与炸药爆炸几乎相同的威力。这要从两个方面来看，一是在破岩冲击力破坏力方面同威力，尽管二氧化碳冷爆破的冲击力为400Mpa左右，远远比炸药的小。但是，炸药爆炸的作用时间是瞬间完成的，二氧化碳冷爆破的时间，可以大大拉长几毫秒甚至更长。如果说炸药是靠‘爆发力’做工，那么二氧碳爆破就是靠‘耐力’做工，时间可以拟补‘爆发力’小的缺陷。二是，在工程事故能力方面，炸药爆破一般是‘暴食’，是一口吃个胖子’，一次大规模爆破用几十吨，甚至几百吨炸药，爆破几千几万，甚至几十几百万吨岩石，然后，再慢慢搬运。智能二氧化碳冷爆破就是‘蚕食’，是‘细嚼慢咽’，现在一套设备(需要加配足够的爆破管)，昼夜施工，一天也能破岩一万立方左右。多套装备齐上，就能够满足大模开采需要。

(五)广泛

广泛包含两个方面，一是原料二氧化碳来源很多，广泛存在(县级单位一般都有)，很容易买到。二是，智能二氧化碳冷爆破用途广泛。地面工程用于露天开采，露天剥离，道路施工，基坑开挖，隧道施工，石材开采，顽石，孤石爆破，建筑物爆破拆除，管道等堵塞疏通，水下爆破等等。

(六)低价

从综合角度来看，智能二氧化碳冷爆破的成本低于炸药爆破的成本。

1、仅仅单从从经济角度，现在成本一些地区已经低于炸药爆破。并且将可能全面低于炸药爆破。这是因为，爆破作业的成本主要由施工成本组成。炸药爆破监管成本高昂，很多地区监管成本已经超过了直接施工成本。

2、防恐反恐成本和社会心里压力成本为零。炸药等爆炸物品应用，产生了巨大的防恐反恐成本，以及高昂社会心里压力成本是智能二氧化碳冷爆破所没有的。

3、综合分析，从国家角度，社会角度来看，智能二氧化碳冷爆破综合成本已经低于炸药爆破成本。

但是，现有的二氧化碳爆破设备的多层起爆，需要起爆器的编辑控制，以及人工识别、连线、码放爆破设备，而每次起爆的设备均需要几十个至上百个，连线复杂、出错误高、需要施工人员的素质很高，从而爆破效果的低下与施工成本的急剧上升。

实用新型内容

为此，本实用新型实施例提供一种数控加热器及数控二氧化碳爆破设备，以解决现有技术中由于二氧化碳爆破设备的智能化低而导致的爆破效果的低下与施工成本的急剧上升的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的实施方式提供如下技术方案：

一种数控加热器，包括加热管，所述加热管的两端分别通过点火器与堵盖进行封堵，所述加热管内填充加热药粉，所述点火器内设有点火头及点火控制装置，所述点火控制装置设有处理器、电源管理模块、充电控制模块、储能模块、电压检测模块、安全放电模块、点火控制模块、复位模块、时钟模块及通讯接口，所述处理器分别电连接充电控制模块、电压检测模块、点火控制模块、复位模块、时钟模块及通讯接口，所述充电控制模块电连接电源管理模块与储能模块，所述点火控制模块电连接点火头，所述安全放电模块电连接储能模块。

在本实用新型的再一个实施例中，所述通讯接口与电源管理模块之间设有本安电源控制模块。

在本实用新型的再一个实施例中，所示通讯接口与电源管理模块之间设有过压保护模块。

在本实用新型的再一个实施例中，所述本安电源控制模块的产品型号为TPS5430DDAR 5V电源芯片。

在本实用新型的再一个实施例中，所述处理器的产品型号为 STM32F103RET6。

一种使用数控加热器的数控二氧化碳爆破设备，包括主管体，所述主管体内设有填充液态二氧化碳的内腔，所述主管体的两端分别设有数控加热器与泄能盖，所述数控加热器的加热端插入到内腔内且与主管体之间密封连接，所述泄能盖上设有连通内腔的泄压通道，所述泄压通道的入口处设有遇高压破裂的爆裂片。

在本实用新型的再一个实施例中，所述主管体、数控加热器或泄能盖的外表设有至少1个电子标签。

根据本实用新型的实施方式，具有如下优点：

本实用新型实施例所述的数控加热器中加入了点火控制装置，供起爆器验证点火设备的有效性，验证通过后，控制充放电及点火电压进行检测，并且在二氧化碳爆破设备安装完毕后，起爆器读取设备编号，再编辑起爆时间，无需人工识别，大幅降低出错率及起爆顺序错误的问题，实现分组精准延时爆破或个别精准爆破，便于远程爆破或自定义爆破，实现了爆破灵活、高精确性、高安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型的一实施例提供的一种数控加热器的内部结构图；

图2a为图1中点火控制装置的电路原理图；

图2b为在图2a的基础上增加本安电源控制模块的电路原理图；

图2c为在图2b的基础上增加过压保护模块的电路原理图；

图3为本实用新型的另一实施例提供的数控二氧化碳起爆设备的内部结构图。

图中：

1、加热管；2、点火器；3、堵盖；4、加热药粉；5、点火头；6、点火控制装置；7、处理器；8、电源管理模块；9、充电控制模块；10、储能模块；11、电压检测模块；12、安全放电模块；13、点火控制模块；14、复位模块；15、时钟模块；16、通讯接口；17、本安电源控制模块；

18、主管体；19、内腔；20、数控加热器；21、泄能盖；22、爆裂片；23、电子标签；24、过压保护模块。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，一种数控加热器20，包括加热管1，所述加热管1的两端分别通过点火器2与堵盖3进行封堵，所述加热管1内填充加热药粉4，加热管1由为导热材料或易燃材料，如金属或纸管，基于成本的考虑，优选于纸管。加热药粉4由红磷、三硫化二磷、氢化钛中至少一种或混合而成的易燃药粉，便于低温点燃瞬时放热。具体使用时，点火器2接收高压电启动点火，点燃加热药粉4放热，加热器放热后为其外部的液态二氧化碳突然快速加热，使二氧化碳急剧快速气化膨胀，产生强大冲击力的原理，实现爆破破岩的效果。

所述点火器2内设有点火头5及点火控制装置6，点火头5与加热药粉4相接处，点火头5通过导线连接点火控制装置6。点火控制装置6 接收起爆器的起爆信号，上传储存的设备号，供起爆器验证点火设备的有效性，验证通过后，控制充放电及点火电压进行检测，并且可通过起爆器的编辑起爆时间，实现分组精准延时爆破或个别精准爆破，便于远程爆破或自定义爆破，实现了爆破灵活、高精确性、高安全性。

如图2a所示，所述点火控制装置6设有处理器7、电源管理模块8、充电控制模块9、储能模块10、电压检测模块11、安全放电模块12、点火控制模块13、复位模块14、时钟模块15及通讯接口16。所述处理器7分别电连接充电控制模块9、电压检测模块11、点火控制模块13、复位模块14、时钟模块15及通讯接口16，所述充电控制模块9电连接储能模块10，所述点火控制模块13通过电连接点火头5，所述安全放电模块12的输出端电连接储能模块10。其中，所述处理器7的产品型号为STM32F103RET6；电源管理模块8的产品型号为 IC-POWER-LDO-RT9193 3.3V电源芯片，用于为处理器7提供3.3V电源电压；所述充电控制模块9的产品型号为TP4056充电芯片，用于接收处理器7的信号对储能模块10进行充电；所述储能模块10为电容，如 10uf/35v电容，安全放电模块12用于接收处理器7的信号为储能模块 10放电，准备放电之前先对电容进行充电，当停止放炮时，处理器7 通过给安全放电模块发送指令，接到指令后放电模块将电容中的电消耗掉，确保雷管的安全；所述电压检测模块11的产品型号为CN1185 芯片，用于检测储能模块10的工作电压，若储能模块10的电压超过设定的本安电压阈值，则发送报警信号为处理器7，以停止本次点火起爆；所述点火控制模块13为KAQW210芯片，用于接收处理器7的点火信号，控制储能模块10的放电给点火头5的点火；所述时钟模块15的产品型号为DS1302芯片。

现有的二氧化碳起爆设备多采用传统的电雷管起爆器进行起爆，而传统起爆器的高压起爆会产生高温电火花，而二氧化碳爆破设备的外壳多为一层金属壳，容易导热，从而产生了起爆的不安全性，但是将起爆电压控制在本安范围(小于5V)内，就会避免该问题，因此如图2b所示，所述点火控制装置6上设有本安电源控制模块17，所述本安电源控制模块17的输出端分别电连接处理器7与电源管理模块8，所述本安电源控制模块17的输入端电连接通讯接口16。所述本安电源控制模块17的产品型号为TPS5430DDAR 5V电源芯片，用于将起爆器发送的高压电转换为5V的本安电，以用于点火器2使用，通过降低工作电压从而防止误爆的问题，以提高安全性。

如图2c所示，所述点火控制装置6上设有过压保护模块24，如16V 过压保护模块，所述过压保护模块24的输入端连接通讯接口16，所述过压保护模块24的输出端连接电源管理模块8。若超过16伏特的电流，或者0.1毫焦电流能量的电流通过过压保护模块24，过压保护模块24 内的保险装置自动熔断，如保险丝自动熔断，使电流不能直接进入点火头，致使大电流不能起爆，保证了点火电流的安全性。过压保护模块24设置在本安电源控制模块17的前侧，二者共同作用，可保护整个点火控制装置6内的电流均处于本安电流，并且过压保护模块24能避免大电流流入本安电源控制模块17，起到保护作用，从而可降低本安电源控制模块17的使用成本。

如图3所示，一种使用数控加热器20的数控二氧化碳爆破设备，包括主管体18，所述主管体18内设有填充液态二氧化碳的内腔19，所述主管体18的两端分别设有数控加热器20与泄能盖21，所述数控加热器20的加热端插入到内腔19内且与主管体18之间密封连接，所述泄能盖21上设有连通内腔19的泄压通道，所述泄压通道的入口处设有遇高压破裂的爆裂片22，使数控加热器20与泄能盖21分别封堵主管体18 的两端，以形成容纳液体二氧化碳的封闭内腔19。具体使用时，数控加热器20接收起爆器的起爆指令后，检验设备的有效性后充电、放电、点火放热，为液体二氧化碳快速加热，使其快速碰撞，压破爆裂片22，二氧化碳气体从泄能盖21喷出到岩石裂缝中，使岩石裂缝内的气压急剧升高，从而实现爆破的效果。

所述主管体18、数控加热器20或泄能盖21的外表设有至少1个电子标签23，电子标签23可为RFID电子标签23或FIRD远红外电子标签23，用于存入设备编号，便于设备领用、清算中的快速识别，以及设备安装爆破处后，工作人员可通过暴露在外的电子标签23识别其设备编号，避免了需要人工识别设备编号，自动化程度高，避免了人工识别错误而导致起爆顺序错误的问题，从而提高爆破效果。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种数控加热器，包括加热管，所述加热管的两端分别通过点火器与堵盖进行封堵，所述加热管内填充加热药粉，其特征在于：所述点火器内设有点火头及点火控制装置，所述点火控制装置设有处理器、电源管理模块、充电控制模块、储能模块、电压检测模块、安全放电模块、点火控制模块、复位模块、时钟模块及通讯接口，所述处理器分别电连接充电控制模块、电压检测模块、点火控制模块、复位模块、时钟模块及通讯接口，所述充电控制模块电连接电源管理模块与储能模块，所述点火控制模块电连接点火头，所述安全放电模块电连接储能模块。

2.根据权利要求1所述的数控加热器，其特征在于：所述通讯接口与电源管理模块之间设有本安电源控制模块。

3.根据权利要求1所述的数控加热器，其特征在于：所示通讯接口与电源管理模块之间设有过压保护模块。

4.根据权利要求2所述的数控加热器，其特征在于：所述本安电源控制模块的产品型号为TPS5430DDAR 5V电源芯片。

5.根据权利要求1所述的数控加热器，其特征在于：所述处理器的产品型号为STM32F103RET6。

6.一种使用权利要求1-5中任意一项所述的数控加热器的数控二氧化碳爆破设备，其特征在于：包括主管体，所述主管体内设有填充液态二氧化碳的内腔，所述主管体的两端分别设有数控加热器与泄能盖，所述数控加热器的加热端插入到内腔内且与主管体之间密封连接，所述泄能盖上设有连通内腔的泄压通道，所述泄压通道的入口处设有遇高压破裂的爆裂片。

7.根据权利要求6所述的数控二氧化碳爆破设备，其特征在于：所述主管体、数控加热器或泄能盖的外表设有至少1个电子标签。

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