CN215338413U - 固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置，固体二氧化碳气动破岩装置外壳内填充有固体二氧化碳，固体二氧化碳内埋设有气化剂和加热装置，气化剂与起爆器连接，加热装置与外接电源连接；压力传感器、温度传感器固定设置于固体二氧化碳气动破岩装置外壳的内壁上，压力传感器、温度传感器通过信号传输光纤与信号接收器连接；信号接收器与报警装置连接。本实用新型可以实时准确监测固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度，直观读取数据，能实时发现加热过程中的异常情况，确保达到气化剂临界激发条件，消除哑炮，降低工程风险和成本。

Description

固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置

技术领域

本实用新型属于岩土工程技术领域，特别涉及一种固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置。

背景技术

我国幅员辽阔，山区面积占比为69.1％，大部分基础设施建设工程涉及基岩开挖，需要破岩施工。固体二氧化碳气动破岩能量等级比烈性炸药低一个数量级，具有振动小，噪声低的特点，对周边环境的影响小，非常适合城区和建(构)筑物周边进行基岩开挖施工。

固体二氧化碳气动破岩的原理是利用固态二氧化碳相变为气体时，体积会膨胀600～800倍，如果在短时间完成相变过程，就能产生巨大的膨胀压力，可以破碎坚硬的岩石。

当前的固体二氧化碳气动破岩装置的还有如下明显的缺点：固体二氧化碳瞬间相变是通过激发气化剂释放大量热量来完成的，气化剂是一种在一般环境下非常稳定的物质，只有在一定的压力和温度环境下才能被激发，因此首先需要对固体二氧化碳气动破岩装置中的固体二氧化碳进行加热，使其内部的压力和温度达到气化剂激发的条件。但是，既有的固体二氧化碳气动破岩装置缺乏压力和温度监测装置，而是通过加热装置的功率和二氧化碳的比热容换算来估计加热时间，往往由于现场的各种不确定性因素，导致换算后的加热时间不准确，进而导致内部压力和温度达不到气化剂激发条件，出现哑炮，增加了工程风险和成本。

实用新型内容

为了解决现有技术中固体二氧化碳气动破岩装置缺乏压力和温度监测装置，气化剂激发容易失败，出现哑炮的问题，本实用新型提供了一种固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置，可以实时准确监测固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度，直观读取数据，能实时发现加热过程中的异常情况，确保达到气化剂临界激发条件，消除哑炮，降低工程风险和成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供了一种固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置，包括固体二氧化碳气动破岩装置外壳、压力传感器、温度传感器、信号接收器、报警装置；所述固体二氧化碳气动破岩装置外壳内填充有固体二氧化碳，所述固体二氧化碳内埋设有气化剂和加热装置，所述气化剂与起爆器连接，所述加热装置与外接电源连接；所述压力传感器、温度传感器固定设置于所述固体二氧化碳气动破岩装置外壳的内壁上，所述压力传感器、温度传感器通过信号传输光纤与所述信号接收器连接；所述信号接收器与所述报警装置连接。

可选的，所述报警装置为声光报警设备。

可选的，所述报警装置的报警条件为所述固体二氧化碳气动破岩装置外壳内部的压力为7.5～10MPa且内部温度为20～30℃。

可选的，所述压力传感器、温度传感器通过无机胶黏贴固定于所述固体二氧化碳气动破岩装置外壳的内壁上。

可选的，所述压力传感器由分布式光纤或光栅光纤制成，直径为0.5～2mm，长度为10～50cm，灵敏度为10～100kpa。

可选的，所述温度传感器由分布式光纤或光栅光纤制成，直径为0.5～2mm，长度为10～50cm，灵敏度为0.5～1℃。

可选的，所述信号传输光纤包括压力信号传输光纤、温度信号传输光纤，所述压力传感器通过所述压力信号传输光纤与所述信号接收器连接，所述温度传感器通过所述温度信号传输光纤与所述信号接收器连接；所述压力信号传输光纤、温度信号传输光纤的直径为0.5～2mm，长度为5～10m。

可选的，所述气化剂通过激发导线与起爆器连接，所述加热装置通过加热导线与外接电源连接。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型所提供的一种固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置，压力传感器、温度传感器固定设置于固体二氧化碳气动破岩装置外壳的内壁上，压力传感器、温度传感器通过传输光纤与信号接收器连接；信号接收器与报警装置连接。本实用新型可以实时准确监测固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度，直观读取数据，能实时发现加热过程中的异常情况，报警装置自动判断达到气化剂激发的临界条件时，报警装置自动发出声光报警，提醒工人停止加热并进行激发作业，确保达到气化剂临界激发条件，消除哑炮，降低工程风险和成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型实施例的一些实施例，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为本实用新型实施例固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置结构示意图。

附图标记说明：

1.固体二氧化碳气动破岩装置外壳；2.固体二氧化碳；3.气化剂；4.加热装置；5.加热导线；6.激发导线；7.外接电源；8.起爆器；9.压力传感器；10.温度传感器；11.压力信号传输光纤；12.温度信号传输光纤；13.信号接收器；14.报警装置。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作详细说明。

实施例1

本实用新型提供了一种固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置，如图1所示，包括固体二氧化碳气动破岩装置外壳1、压力传感器9、温度传感器10、信号接收器13、报警装置14；所述固体二氧化碳气动破岩装置外壳1内填充有固体二氧化碳2，所述固体二氧化碳2内埋设有气化剂3和加热装置4，所述气化剂3通过激发导线6与起爆器8连接，所述加热装置4通过加热导线5与外接电源7连接。所述压力传感器9、温度传感器10固定设置于所述固体二氧化碳气动破岩装置外壳1的内壁上，所述压力传感器9通过压力信号传输光纤11与所述信号接收器13连接，所述温度传感器10通过温度信号传输光纤12与所述信号接收器13连接；所述信号接收器13与所述报警装置14连接，所述报警装置14为声光报警设备，报警装置14的报警条件为所述固体二氧化碳气动破岩装置外壳1内部压力为7.5～10MPa且内部温度为20～30℃。

压力传感器9由分布式光纤或光栅光纤制成，直径为0.5～2mm，长度约为10～50cm，灵敏度为10～100kpa。本实施例中压力传感器9直径为1mm，长度约为30cm，灵敏度为50kpa，压力传感器9通过无机胶黏贴在固体二氧化碳气动破岩装置外壳1内壁上。压力传感器9的信号由压力信号传输光纤11传送给信号接收器13；压力信号传输光纤11直径为0.5～2mm，长度约为5～10m，本实施例中，压力信号传输光纤11直径1mm，长度约为6m，压力信号传输光纤11一端连接压力传感器9，另一端连接信号接收器13。

温度传感器10由分布式光纤或光栅光纤制成，直径为0.5～2mm，长度约为10～50cm，灵敏度为0.5～1℃。本实施例中温度传感器10直径为1mm，长度约为30cm，灵敏度为1℃，温度传感器10通过无机胶黏贴在固体二氧化碳气动破岩装置外壳1内壁上。温度传感器10的信号由温度信号传输光纤12传送给信号接收器13。温度信号传输光纤12直径为0.5～2mm，长度约5～10m，本实施例中，温度信号传输光纤12直径1mm，长约6m，温度信号传输光纤12一端连接温度传感器10，另一端连接信号接收器13。

为保证固体二氧化碳气动破岩装置外壳1的密封性，固体二氧化碳气动破岩装置外壳1在压力信号传输光纤11和温度信号传输光纤12的出线位置预留小孔，压力信号传输光纤11和温度信号传输光纤12穿过后采用焊接密封。

信号接收器13为信号解码装置，可以将压力传感器9和温度传感器10的光信号解码为可读的数据，具有显示屏；信号接收器13一端连接压力信号传输光纤11和温度信号传输光纤12，接收压力和温度监测信号，信号接收器13另一端连接报警装置14。

报警装置14是一种声光自动报警设备，与信号接收器13连接。当固体二氧化碳气动破岩装置外壳1内的压力为7.5～10MPa且内部温度为20～30℃时，报警装置14自动判断达到气化剂3激发的临界条件时，报警装置14就自动发出声光报警，提醒工人停止加热并进行激发作业。

对比例1

在实施例1的基础上，取消压力传感器9和压力信号传输光纤11，则不能实时且准确的确定固体二氧化碳气动破岩装置外壳1内的压力，经常在压力小于7.5MPa的时候进行激发操作，导致激发失败，出现哑炮。

对比例2

在实施例1的基础上，取消温度传感器10和温度信号传输光纤12，则不能实时且准确的确定固体二氧化碳气动破岩装置外壳1内的温度，经常在温度小于20℃或大于30℃的时候进行激发操作，导致激发失败，出现哑炮。

对比例3

在实施例1的基础上，压力传感器9和温度传感器10没有固定在固体二氧化碳气动破岩装置外壳1内壁上，经常由于装填固体二氧化碳2过程中导致压力传感器9或温度传感器10损坏。

对比例4

在实施例1的基础上，将压力传感器9和温度传感器10固定在固体二氧化碳气动破岩装置外壳1内壁上，并且不断调整压力传感器9、温度传感器10与固体二氧化碳气动破岩装置外壳1底端的距离。试验表明：在压力传感器9和温度传感器10固定设置于固体二氧化碳气动破岩装置外壳1内壁上的前提下，压力传感器9和温度传感器10的位置对监测数据的影响不大。

由以上技术方案可以看出，本实施例提供的固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置，可以实时准确监测固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度，直观读取数据，能实时发现加热过程中的异常情况，报警装置自动判断达到气化剂激发的临界条件时，报警装置自动发出声光报警，提醒工人停止加热并进行激发作业，确保达到气化剂临界激发条件，消除哑炮，降低工程风险和成本。

以上通过实施例对本实用新型实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型实施例的示例性实施例，不能被认为用于限定本实用新型实施例的实施范围。本实用新型实施例的保护范围由权利要求书限定。凡利用本实用新型实施例所述的技术方案，或本领域的技术人员在本实用新型实施例技术方案的启发下，在本实用新型实施例的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型实施例的专利涵盖保护范围之内。

Claims (8)

1.一种固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置，其特征在于，包括固体二氧化碳气动破岩装置外壳(1)、压力传感器(9)、温度传感器(10)、信号接收器(13)、报警装置(14)；所述固体二氧化碳气动破岩装置外壳(1)内填充有固体二氧化碳(2)，所述固体二氧化碳(2)内埋设有气化剂(3)和加热装置(4)，所述气化剂(3)与起爆器(8)连接，所述加热装置(4)与外接电源(7)连接；

所述压力传感器(9)、温度传感器(10)固定设置于所述固体二氧化碳气动破岩装置外壳(1)的内壁上，所述压力传感器(9)、温度传感器(10)通过信号传输光纤与所述信号接收器(13)连接；所述信号接收器(13)与所述报警装置(14)连接。

2.根据权利要求1所述的固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置，其特征在于，所述报警装置(14)为声光报警设备。

3.根据权利要求1所述的固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置，其特征在于，所述报警装置(14)的报警条件为所述固体二氧化碳气动破岩装置外壳(1)内部的压力为7.5～10MPa且内部温度为20～30℃。

4.根据权利要求1所述的固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置，其特征在于，所述压力传感器(9)、温度传感器(10)通过无机胶黏贴固定于所述固体二氧化碳气动破岩装置外壳(1)的内壁上。

5.根据权利要求1所述的固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置，其特征在于，所述压力传感器(9)由分布式光纤或光栅光纤制成，直径为0.5～2mm，长度为10～50cm，灵敏度为10～100kpa。

6.根据权利要求1所述的固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置，其特征在于，所述温度传感器(10)由分布式光纤或光栅光纤制成，直径为0.5～2mm，长度为10～50cm，灵敏度为0.5～1℃。

7.根据权利要求1所述的固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置，其特征在于，所述信号传输光纤包括压力信号传输光纤(11)、温度信号传输光纤(12)，所述压力传感器(9)通过所述压力信号传输光纤(11)与所述信号接收器(13)连接，所述温度传感器(10)通过所述温度信号传输光纤(12)与所述信号接收器连接；所述压力信号传输光纤(11)、温度信号传输光纤(12)的直径为0.5～2mm，长度为5～10m。

8.根据权利要求1所述的固体二氧化碳气动破岩装置的内部压力和温度监测装置，其特征在于，所述气化剂(3)通过激发导线(6)与起爆器(8)连接，所述加热装置(4)通过加热导线(5)与外接电源(7)连接。

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