CN215766740U

CN215766740U - 一种电弧放电快速赋能气体的无火炸药爆破装置

Info

Publication number: CN215766740U
Application number: CN202122513663.1U
Authority: CN
Inventors: 张修路; 何杰; 胡汉鹏; 刘成安; 赵建洲; 伍春; 尤晓建; 袁长迎
Original assignee: Southwest University of Science and Technology
Current assignee: Southwest University of Science and Technology
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2022-02-08
Anticipated expiration: 2031-10-19

Abstract

本实用新型公开了一种电弧放电快速赋能气体的无火炸药爆破装置，包括：起爆仓，其内部设置有绝缘层；所述绝缘层左端设置有高压电极，右端设置有膜片；所述高压电极上设置有多根起爆钨丝；所述膜片右侧设置有待爆破模块。在本实用新型中，起爆仓作为爆破装置的起爆装置，通过在起爆仓中安装高压电极配合多根起爆钨丝，再结合对高压电极的电流调控，可对起爆仓的起爆压力这个关键参数进行多重丰富的调整，可控性强。由于起爆仓的起爆压力直接影响后续爆破效果和质量，本实用新型所提供的起爆方式，以气体为介质代替火炸药起爆，降低了将环境易燃易爆介质引爆的风险，具备更好的安全性，合理设计，重复利用率高，配置成本低，使用门槛低，审批周期短。

Description

一种电弧放电快速赋能气体的无火炸药爆破装置

技术领域

本实用新型涉及爆破装置领域，具体为一种电弧放电快速赋能气体的无火炸药爆破装置。

背景技术

爆破是利用炸药等介质作用产生的高能气体在空气、水、土石介质或物体中产生的压缩、松动、破坏、抛掷及杀伤作用，从而达到预期目的的一门技术。

目前，传统的爆破主要利用火炸药剧烈化学反应(氧化还原反应)产生的高温高压反应气体实现。由于反应过程是剧烈的氧化还原反应，这种方式的应用环境受到限制，例如在易燃易爆环境中，不能将易燃易爆的环境气体引爆。此外，为了保证安全性，使用火炸药的爆破工作要经过严格的审批手续，使其从业门槛较高。本专利提出一种利用电弧放电赋能包含惰性气体在内工质的爆破技术，该技术利用电弧放电将兆焦级别的能量快速(微秒时间量级)传递给惰性气体等工质，使其迅速升温、升压并具备瞬态做功的能力。该过程主要为能量形式的转化、存储介质的转换，属物理过程，以此替代火炸药，降低了将环境易燃易爆介质引爆的风险，具备更好的安全性；经过合理设计，主要装置可以重复利用，可以有效提高经济性；以气体等介质代替火炸药，降低使用门槛、缩短审批周期。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种电弧放电快速赋能气体的无火炸药爆破装置，包括：

起爆仓，其内部设置有绝缘层；所述绝缘层左端设置有高压电极，右端设置有膜片；所述高压电极上设置有多根起爆钨丝；所述膜片右侧设置有待爆破模块。

优选的是，其中，所述高压电极的输入端接入有冲击大电流电源组件；所述冲击大电流电源组件上配备有移动装置。

优选的是，其中，还包括一个控制系统；所述控制系统的多个控制端口与冲击大电流电源组件信号连接。

优选的是，其中，所述起爆仓右端外壁一体设置有法兰盘Ⅱ；所述法兰盘Ⅱ与待爆破模块左端的法兰盘Ⅲ通过多个螺栓进行对接；所述法兰盘Ⅲ端部设置有圆槽Ⅰ；所述绝缘层端部设置有与所述圆槽Ⅰ相对应的圆槽Ⅱ；所述圆槽Ⅰ和圆槽Ⅱ之间嵌入安装有膜片套环；所述膜片套环内圈设置有多个限位槽；所述膜片外壁环绕设置有多个与多个限位槽相对应的限位块；通过多个所述限位块卡合嵌入到所述膜片套环中实现可拆卸连接。

优选的是，其中，所述起爆仓左端设置有隔热盲板，且外壁一体设置有法兰盘Ⅰ；所述法兰盘Ⅰ上设置有多个线缆接口；所述绝缘层左端设置有与法兰盘Ⅰ尺寸相对应的底座；所述底座端面设置有T形槽；所述T形槽较小端设置有绝缘管，所述绝缘管中固定设置有接线盒；所述接线盒内部设置有汇流片；所述汇流片与所述高压电极左端的接线柱固定连接；所述汇流片连接有多个接线端子；多个所述接线端子分别通过多根内置在绝缘层中的线缆与多个线缆接口固定连接；所述高压电极右端外部一体设置有绝缘法兰；所述绝缘法兰嵌入安装在T形槽较大端，且间隙处焊接有密封套管。

优选的是，其中，所述高压电极右端设置有带外螺纹的电极杆，且从所述底座中伸出；所述电极杆端部螺纹连接有一个装配环；所述装配环上设置有多个用于挂接起爆钨丝左端的L型凸起Ⅰ；所述装配环内圈设置有与所述外螺纹相匹配的内螺纹；通过所述内螺纹与外螺纹的螺合实现了螺纹连接。

优选的是，其中，所述膜片上设置有多条交错的爆破槽；所述膜片上设置有多个用于挂接起爆钨丝右端的L形凸起Ⅱ；多个所述L形凸起Ⅱ设置于多条所述爆破槽之间。

优选的是，其中，还包括一个配气装置；所述起爆仓和绝缘层上设置有相互贯穿的注气孔；所述配气装置包括一体设置于起爆仓外部的储气仓；所述储气仓的输出端通过设置一个电子排气阀与注气口对接；所述电子排气阀与控制系统信号连接。

优选的是，其中，所述起爆仓外侧配备有可收卷起爆钨丝的容纳箱；所述容纳箱中可转动设置有多根绕线柱；多根所述绕线柱上分别缠绕配置有规格不同钨丝线圈；所述容纳箱外部设置多个与多个所述绕线柱相对应的出线口，多个所述出线口上端设置有截断钨丝的闸刀。

本实用新型至少包括以下有益效果：

在本实用新型中，起爆仓作为爆破装置的起爆装置，通过在起爆仓中安装高压电极配合多根起爆钨丝，再结合对高压电极的电流调控，可对起爆仓的起爆压力这个关键参数进行多重丰富的调整，可控性强。由于起爆仓的起爆压力直接影响后续爆破效果和质量，本实用新型所提供的起爆方式，以气体为介质代替火炸药起爆，降低了将环境易燃易爆介质引爆的风险，具备更好的安全性，经过合理设计，重复利用率高，配置成本低，使用门槛低，审批周期短。本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型的总结构图；

图2为本实用新型的控制流程图；

图3为本实用新型的绝缘层左端的高压电极及其连接结构图；

图4为本实用新型的绝缘层右端的膜片及其连接结构图；

图5为本实用新型的膜片及膜片套环连接结构图；

图6为本实用新型的装配环结构图；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语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实用新型和简化描述，并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实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

图1-6示出了本实用新型的一种实现形式，包括：

起爆仓1，其内部设置有绝缘层2；所述绝缘层2左端设置有高压电极3，右端设置有膜片4；所述高压电极3上设置有多根起爆钨丝5；所述膜片4右侧设置有待爆破模块6。

工作原理：

在进行爆破作业时，我们在作为驱动装置的起爆仓1中注入一定压力的气体；通过外部电源接通高压电极3，随后通过高压电极3对多个根起爆钨丝5进行供电，电弧放电使得起爆钨丝产生超高的温度直至炸裂，在炸裂时会对整个起爆仓1中的气体赋予巨大的能量，从而使得整个起爆仓1的气体温度、压力瞬间上升，当达到膜片4的破裂压力后，将膜片4压破，气压随即释放，将待爆破模块6爆轰击碎，从而完成了爆破作业。

在上述技术方案中，所述高压电极3的输入端接入有冲击大电流电源组件31；所述冲击大电流电源组件31上配备有移动装置311。这样设置的好处是，冲击大电流电源组件31模块化程度高，可根据不同的爆破能量需求进行装配，从而对一根或多根起爆钨丝5进行供电；移动装置311使得冲击大电流电源组件31具备可移动性，适合于在各种爆破场所中进行转运装卸和实时装配，显著提升整个爆破装置的部署效率。

在上述技术方案中，还包括一个控制系统14；所述控制系统14的多个控制端口与冲击大电流电源组件31信号连接。这样设置的好处是，通过控制系统14配合模块化的冲击大电流电源组件31，可实现同一时间和多个待爆破模块对接，实现一对多的爆破操控，极大地增加了装置的拓展性；同时，控制系统14可以更加稳定精确的调控冲击大电流电源组件31加载到高压电极3上的电流能量，从而对多根起爆钨丝5的能量进行调控，从而达到调控起爆仓1内初始起爆压力的目的。

在上述技术方案中，所述起爆仓1右端外壁一体设置有法兰盘Ⅱ42；所述法兰盘Ⅱ42与待爆破模块6左端的法兰盘Ⅲ63通过多个螺栓进行对接；所述法兰盘Ⅲ63端部设置有圆槽Ⅰ64；所述绝缘层2端部设置有与所述圆槽Ⅰ 64相对应的圆槽Ⅱ43；所述圆槽Ⅰ64和圆槽Ⅱ43之间嵌入安装有膜片套环 44；所述膜片套环44内圈设置有多个限位槽441；所述膜片4外壁环绕设置有多个与多个限位槽相对应的限位块442；通过多个所述限位块442卡合嵌入到所述膜片套环44中实现可拆卸连接。这样设置的好处是，膜片套环44 可稳定嵌合安装在圆槽Ⅰ64和圆槽Ⅱ43之间，可作为膜片4的基座，牢固稳定，保证了爆破过程中的稳定性，通过多个限位槽441和多个限位块442的嵌合，实现了膜片4的快速装填和更换，提高装置的装配效率。

在上述技术方案中，所述起爆仓1左端设置有隔热盲板32，且外壁一体设置有法兰盘Ⅰ33；所述法兰盘Ⅰ33上设置有多个线缆接口34；所述绝缘层左端设置有与法兰盘Ⅰ33尺寸相对应的底座35；所述底座35端面设置有T 形槽36；所述T形槽36较小端设置有绝缘管37，所述绝缘管37中固定设置有接线盒38；所述接线盒38内部设置有汇流片381；所述汇流片381与所述高压电极3左端的接线柱固定连接；所述汇流片381连接有多个接线端子382；多个所述接线端子382分别通过多根内置在绝缘层2中的线缆21与多个线缆接口34固定连接；所述高压电极3右端外部一体设置有绝缘法兰39；所述绝缘法兰39嵌入安装在T形槽36较大端，且间隙处焊接有密封套管391。这样设置的好处是，隔热盲板32可保证整个起爆仓1左端的封闭性；使用高压电极3对接接线盒38，再配合多个可快速插配的线缆接口34，方便外部电源的接入和拔出，模块化程度高，装配更加轻松；高压电极3右端的绝缘法兰39通过与密封套管391的焊接使得连接更加稳定密封性更强，可防止爆破过程中高压气体的泄漏。

在上述技术方案中，所述高压电极3右端设置有带外螺纹的电极杆301，且从所述底座35中伸出；所述电极杆301端部螺纹连接有一个装配环302；所述装配环302上设置有多个用于挂接起爆钨丝5左端的L型凸起Ⅰ51；所述装配环302内圈设置有与所述外螺纹相匹配的内螺纹；通过所述内螺纹与外螺纹的螺合实现了螺纹连接。这样设置的好处是，通过预先设置在装配环的L型凸起Ⅰ51上将多根钨丝5装配好，再直接螺纹连接在电极杆301的端部，装卸和调整更加容易方便，提高了爆破装配效率。

在上述技术方案中，所述膜片4上设置有多条交错的爆破槽401；所述膜片401上设置有多个用于挂接起爆钨丝5右端的L形凸起Ⅱ402；多个所述 L形凸起Ⅱ402设置于多条所述爆破槽401之间。这样设置的好处是，在作业过程中，多个L形凸Ⅱ更方便对起爆钨丝5右端的对接安装，起到拉伸延展的作用，防止多根起爆钨丝5在装配时相互缠绕，影响起爆效果；当膜片4 破裂时，多条爆破槽401使得膜片4更容易从中心处破裂，然后形成多个膜瓣向外侧弯折，整个膜片膜裂的完整性更好。

在上述技术方案中，还包括一个配气装置；所述起爆仓1和绝缘层2上设置有相互贯穿的注气孔11；所述配气装置包括一体设置于起爆仓1外部的储气仓12；所述储气仓12的输出端通过设置一个电子排气阀13与注气口11 对接；所述电子排气阀13与控制系统14信号连接。这样设置的好处是，在爆破开始前，通过电子排气阀13将储气仓12中的气体注入注气孔11中，实现对预注入起爆仓1中的气体进行更精确安全的自动控制，并且，预充入起爆仓1中的气体量也是影响起爆压力的因素之一，根据我们不同的爆破需求，在确定起爆钨丝5的数量和规格后，控制系统14可对加载到高压电极3上的电流能量、起爆仓1中气体注入量通过程序进行自动匹配预设，让整个装置自动化程度更高，提高了装置的功能性和拓展性。

在上述技术方案中，所述起爆仓外侧配备有可收卷起爆钨丝5的容纳箱；所述容纳箱中可转动设置有多根绕线柱；多根所述绕线柱上分别缠绕配置有规格不同钨丝线圈；所述容纳箱外部设置多个与多个所述绕线柱相对应的出线口，多个所述出线口上端设置有截断钨丝的闸刀。这样设置的好处是，通过容纳箱上的多根绕线柱和多个闸刀，实现对多种规格钨丝的自由取用和裁剪，提升了爆破准备作业的作业效率。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims

1.一种电弧放电快速赋能气体的无火炸药爆破装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种电弧放电快速赋能气体的无火炸药爆破装置，其特征在于，所述高压电极的输入端接入有冲击大电流电源组件；所述冲击大电流电源组件上配备有移动装置。

3.如权利要求1所述的一种电弧放电快速赋能气体的无火炸药爆破装置，其特征在于，还包括一个控制系统；所述控制系统的多个控制端口与冲击大电流电源组件信号连接。

4.如权利要求1所述的一种电弧放电快速赋能气体的无火炸药爆破装置，其特征在于，所述起爆仓右端外壁一体设置有法兰盘Ⅱ；所述法兰盘Ⅱ与待爆破模块左端的法兰盘Ⅲ通过多个螺栓进行对接；所述法兰盘Ⅲ端部设置有圆槽Ⅰ；所述绝缘层端部设置有与所述圆槽Ⅰ相对应的圆槽Ⅱ；所述圆槽Ⅰ和圆槽Ⅱ之间嵌入安装有膜片套环；所述膜片套环内圈设置有多个限位槽；所述膜片外壁环绕设置有多个与多个限位槽相对应的限位块；通过多个所述限位块卡合嵌入到所述膜片套环中实现可拆卸连接。

5.如权利要求1所述的一种电弧放电快速赋能气体的无火炸药爆破装置，其特征在于，所述起爆仓左端设置有隔热盲板，且外壁一体设置有法兰盘Ⅰ；所述法兰盘Ⅰ上设置有多个线缆接口；所述绝缘层左端设置有与法兰盘Ⅰ尺寸相对应的底座；所述底座端面设置有T形槽；所述T形槽较小端设置有绝缘管，所述绝缘管中固定设置有接线盒；所述接线盒内部设置有汇流片；所述汇流片与所述高压电极左端的接线柱固定连接；所述汇流片连接有多个接线端子；多个所述接线端子分别通过多根内置在绝缘层中的线缆与多个线缆接口固定连接；所述高压电极右端外部一体设置有绝缘法兰；所述绝缘法兰嵌入安装在T形槽较大端，且间隙处焊接有密封套管。

6.如权利要求5所述的一种电弧放电快速赋能气体的无火炸药爆破装置，其特征在于，所述高压电极右端设置有带外螺纹的电极杆，且从所述底座中伸出；所述电极杆端部螺纹连接有一个装配环；所述装配环上设置有多个用于挂接起爆钨丝左端的L型凸起Ⅰ；所述装配环内圈设置有与所述外螺纹相匹配的内螺纹；通过所述内螺纹与外螺纹的螺合实现了螺纹连接。

7.如权利要求1所述的一种电弧放电快速赋能气体的无火炸药爆破装置，其特征在于，所述膜片上设置有多条交错的爆破槽；所述膜片上设置有多个用于挂接起爆钨丝右端的L形凸起Ⅱ；多个所述L形凸起Ⅱ设置于多条所述爆破槽之间。

8.如权利要求1所述的一种电弧放电快速赋能气体的无火炸药爆破装置，其特征在于，还包括一个配气装置；所述起爆仓和绝缘层上设置有相互贯穿的注气孔；所述配气装置包括一体设置于起爆仓外部的储气仓；所述储气仓的输出端通过设置一个电子排气阀与注气口对接；所述电子排气阀与控制系统信号连接。

9.如权利要求1所述的一种电弧放电快速赋能气体的无火炸药爆破装置，其特征在于，所述起爆仓外侧配备有可收卷起爆钨丝的容纳箱；所述容纳箱中可转动设置有多根绕线柱；多根所述绕线柱上分别缠绕配置有规格不同钨丝线圈；所述容纳箱外部设置多个与多个所述绕线柱相对应的出线口，多个所述出线口上端设置有截断钨丝的闸刀。