一种二氧化碳充装阀和致裂器的制作方法与工艺

本发明属于爆破装置领域，特别涉及一种二氧化碳充装阀和致裂器。

背景技术：
在矿产资源的开采中，炸药爆破是目前的常用方法之一。炸药爆破属于典型的明火爆破，具有威力大、作用猛的优点。但明火爆破具有明显的缺陷，其对使用条件、工作环境和操作管理都具有非常高的要求，特别是在煤矿井下，许多煤矿瓦斯事故都是由于明火引起的。同时，因炸药爆破导致的其他意外事故也时有发生，对于企业的安全生产和运营产生了严重后果。针对炸药爆破的上述问题，业界出现了一种使用二氧化碳致裂的高压气体爆破技术。通过二氧化碳致裂器，利用液态二氧化碳吸热气化时体积急剧膨胀产生高压，致使煤(岩)体破碎或开裂。二氧化碳致裂器的结构如图1所示，二氧化碳致裂器100包括充装阀101、发热装置102、储液管103、密封垫104、定压剪切片105和释放管106。通过充装阀101将液态二氧化碳注入储液管103中，并向发热装置102提供电源，从而使发热装置102能够发热。由于发热装置102产生热量，当温度超过31℃时，液态二氧化碳开始气化，并且随着温度的变化压力也不断变化。当压力累积到定压剪切片105的预先设定的压力强度时，定压剪切片105破断，高压气体从释放管106释放，作用在煤(岩)体上，从而达到致裂的目的，此过程在50ms内完成。二氧化碳致裂器替代炸药，可用于爆破落煤、瓦斯综合治理、顶板治理、冲击地压治理、消突、顶煤弱化、石门揭煤、巷道底鼓治理、煤仓清堵等。用于煤层致裂增透，能够显著增加煤层透气性，解决低透气性煤层瓦斯抽采困难、超限频繁的问题，提高煤层瓦斯抽采效率。对于其中的充装阀101，一方面要实现电气导通的功能，从外部向致裂器的发热装置102提供稳定可靠的电源；另一方面，在液态二氧化碳充装和气化时，充装阀内部会产生非常强的气压，会对充装阀内部的部件产生损坏。在传统的充装阀中，往往使用导线将外部的电源输入或者使用阀体作为电气通路之一同时在阀体内部引入导线形成另外一条通路，这种方式会导致导通性能不稳定，而且在致裂器起爆时可能会被损坏。

技术实现要素：
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是：如何提高致裂器中充装阀的导电可靠性以及对高气压的承受能力。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本发明提出了一种充装阀和一种致裂器。本发明提出的充装阀具有阀体和位于所述阀体之中的导通部，所述导通部包括第一电极、第二电极，所述阀体上具有液态二氧化碳输入口、输出口以及截止阀，所述第一电极和所述第二电极均与所述阀体绝缘，所述第一电极与所述第二电极耦接，所述截止阀用于开启和关断所述输入口和所述输出口之间的通路，其特征在于，所述导通部还包括第三电极和第四电极，所述第三电极和所述第四电极与所述阀体绝缘，所述第三电极和所述第四电极耦接，所述第一电极和所述第三电极之间彼此绝缘，所述第二电极和所述第四电极之间彼此绝缘，而且所述导通部采用抗拉强度超过200兆帕的导体材料构成。可选的，所述阀体的两端可以分别向内凹陷，所述第一电极和所述第三电极位于所述阀体一端的凹陷空间内，所述第二电极和所述第四电极位于所述阀体另一端的凹陷空间内。可选的，所述阀体任意一端或者两端的凹陷空间的内侧壁可以为螺纹结构。可选的，所述第一电极为球状电极。可选的，所述第三电极为弹性材料构成的触片。可选的，所述第一电极沿所述阀体中心轴线内侧方向可以耦接有压缩弹簧。可选的，所述第一电极可以通过所述压缩弹簧以及沿着所述阀体的中心轴线设置的第一导体部耦接至所述第二电极，所述第三电极可以通过导电套以及平行于所述阀体的中心轴线设置的第二导体部耦接至所述第四电极，所述第二电极和所述第一导体部可以一体成型为螺杆结构。本发明提出的致裂器包括充装阀、发热装置、储液管、密封垫、定压剪切片和释放管，所述充装阀为上述任一充装阀。(三)有益效果根据本发明的充装阀及致裂器，导电通路不易受到外部的影响，包括起爆带来的强大冲击以及水分等带来的影响，不易短路或断路，大大提升了导电通路的导通可靠性。另外，导通部的各组成部分之间均使用高抗拉强度的材料，在液态二氧化碳充装或气化时，导通部即使面对强大的气压冲击，也仍然不会变形，从而进一步确保了导电通路的可靠性和稳定性，整个充装阀也不易损坏，经久耐用。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示例，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是根据二氧化碳致裂器的结构剖面图。图2是根据本发明一个实施例的充装阀的结构剖面图。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、完整的描述，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。图2是根据本发明一个实施例的二氧化碳充装阀的结构图。其中，充装阀200具有阀体11和位于阀体11之中的导通部，导通部包括第一电极3、第二电极14,阀体11上具有液态二氧化碳输入口18、输出口19以及截止阀20。第一电极3和第二电极14耦接，而且第一电极3和第二电极14均与阀体11绝缘，截止阀20用于开启和关断输入口18和输出口19之间的通路。在该充装阀200中，还具有第三电极1和第四电极16，第三电极1与第四电极16均与阀体11绝缘，第三电极1与第四电极16耦接，第一电极3和第三电极1之间彼此绝缘，第二电极14和第四电极16之间彼此绝缘，而且导通部采用抗拉强度超过200兆帕的导体材料构成。抗拉强度是本领域的技术术语，为表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的，但超出之后，开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。该导体材料优选为铜或高强度合金材料。通过使用上述充装阀，由于导通部位于阀体内部，即所有导电通路均位于充装阀200的内部，从而导电通路不易受到外部的影响，包括起爆带来的强大冲击以及水分等带来的影响，不易短路或断路，大大提升了导电通路的导通可靠性。另外，导通部的各组成部分之间均使用高抗拉强度的材料，在液态二氧化碳充装或气化时，导通部包括第一电极3、第二电极14、第三电极1、第四电极16等即使面对强大的气压冲击，也仍然不会变形，从而进一步确保了导电通路的可靠性和稳定性，整个充装阀也不易损坏，经久耐用。在本发明的一个优选实施例中，如图2所示，阀体11的两端分别向内凹陷，第一电极3和第三电极1位于阀体11一端的凹陷空间内，第二电极14和第四电极16位于阀体11另一端的凹陷空间内。通过将第一电极3、第二电极14、第三电极1和第四电极16设置各自所在端的凹陷空间内，在充装阀11与二氧化碳致裂器的其他部分组装到一起时，就能在凹陷空间内嵌套形成密封结构，使得第一电极3、第二电极14、第三电极1和第四电极16不易损坏，另外由于置于密闭空间，还能避免漏气。另外，上述电极就被固定密封在阀体11的外壳之内，第一电极3和第二电极14之间、第三电极1和第四电极16之间所形成的导电通路更加稳定可靠。在本发明的一个优选实施例中，如图2所示，阀体11任意一端或两端的凹陷空间的内侧壁为螺纹结构，当与外部的部件组装在一起时，由于接触面为螺纹结构，从而组装之后密封性能更佳。在本发明的一个优选实施例中，如图2所示，第一电极3为球状电极，从而当外部的电极与之接触时，能获得较大的接触面积，形成更为稳定的导通连接。在另一实施例中，第一电极3沿阀体11中心轴线内侧方向耦接有压缩弹簧4，压缩弹簧4随着外部电极插入的深度伸缩，确保第一电极3与外部的电极之间具有良好的接触。在本发明的一个优选实施例中，如图2所示，第三电极1为弹性材料构成的触片，这里的弹性材料是指在当有外力作用时，该材料会随着外力发生形变，当外力撤销时，该材料能自动恢复到之前未施加外力的形状。第三电极1设置为弯折形状，以进一步增加第一电极与后续电极之间接触的可靠性，提升导通性能。在本发明的一个优选实施例中，如图2所示，第一电极3通过压缩弹簧4以及沿着阀体11中心轴线设置的第一导体部17耦接至第二电极14，第三电极1通过导电套8以及平行于阀体11中心轴线设置的第二导体部10耦接至第四电极16。第二电极14和第一导体部17可以一体成型为螺杆结构，该螺杆结构从阀体11一侧的凹陷空间延伸至另一侧的凹陷空间，螺杆的一端即第二电极14部分位于一侧凹陷空间内，螺杆的另一端通过套上螺母5进行固定，从而使得各电极之间形成稳固的连接结构。在本发明的一个优选实施例中，如图2所示，第一导体部17和第二导体部10设置有第一密封绝缘套6，第一密封绝缘套6与第一导体部17和第二导体部10形成过盈配合，以进一步增加阀体内部的密封性能。在本发明的一个优选实施例中，如图2所示，在第二导体部10和阀体11之间设置有第二密封绝缘套13，第二密封绝缘套13与第二导体部10和阀体11之间形成过盈配合，以进一步增加阀体内部的密封性能。在本发明的一个优选实施例中，如图2所示，在第二电极14和第四电极16之间设置有第三密封绝缘套15，第三密封绝缘套15与第二电极14和第四电极16之间形成过盈配合，以进一步增加阀体内部的密封性能。按照本发明的另一个实施例的致裂器，包括充装阀、发热装置、储液管、密封垫、定压剪切片和释放管，所述充装阀为上述任一实施例中的充装阀。通过本发明上述实施例的充装阀及致裂器，能够实现充装阀的高密封性，而且导电性能稳定，经过长时间使用也不易发生断路或短路等情形。另外，即使经过爆破，电极头由于外部密封良好，也不易氧化，从而其导电性能便于长期保持。需要说明的是，本发明的充装阀及致裂器可以应用于煤矿的开采，也可以应用于非煤矿的其他矿山开采。本领域技术人员在具体应用时，根据应用的场景充分考虑安全性以及实际效果，从而进行选择。以上实施例仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和范围当中。