液压预紧胀裂电极的制作方法

本实用新型涉及岩体碎岩技术领域，特别是一种液压预紧胀裂电极。

背景技术：

岩石破碎是人类改造自然、利用自然资源的主要方法，安全高效的新型碎岩技术可应用于矿山开采、隧道掘进、钻井、压裂、建筑等诸多领域，具有广阔应用前景。传统的爆破技术由于采用化学炸药,在爆破后还需要等待碎岩沉降和尘烟的消散，炸药爆破之后产生的烟尘、及残留的化学物质会对环境造成很大的污染，而且炸药存放的安全问题还会带来非生产性的管理费用。与传统的爆破技术相比，等离子体碎岩技术是国内外新兴的一种高效碎岩方法，通过高压脉冲在电极处放电产生等离子体，电介质在高温高压作用下，在钻孔内对岩石进行破碎。电爆法产生的作用力是对岩石的纵向拉应力，破碎的效果更好，破岩过程无污染及飞石，能量消耗少，噪音、危险性低。

韩国、俄罗斯、美国等国家都对等离子体碎岩技术进行了研究工作，而且部分等离子体碎岩设备在工程上已经得到使用。美国奥本大学的太空研究中心,单次脉冲200kJ,冲击电流达200kA，并且掌握自主研发的新型电极与特殊电介质技术，能够炸开体积比较大的岩石，而且岩石断裂过程无飞石、粉尘等；加拿大Noranda公司设备的单次放电能量300kJ,在连续放电250次后,处理矿石为3～4吨；俄罗斯科学院稀土元素研究所，将该技术用于粉碎碟灰岩-霞石矿；韩国、日本在等离子体碎岩岩石裂纹扩展断裂方面进行了研究；国内在研究等离子体工程应用方面，经过了将近二十多年的研究工作，西南交通大学，中国矿业大学(徐州)，中国科学院电工所等这些科研院校都在等离子体在工程上的应用进行了研究。

目前，在岩石破碎方面主要依靠击穿空气产生等离子体和在液体电介质根据液电效应产生等离子体两种方法。电极击穿空气产生等离子体作用能量释放比较低，对岩石的碎石效果较差，放电过程噪音比较大。利用电极击穿空气产生等离子体的能量释放率没有相对于使用液体作为电介质时能量更集中，因此目前在岩石破碎方面主要采用液电效应等离子体碎岩。在碎岩过程中需要将电极插入至爆破孔内，在爆破过程中，电极极易在爆破的过程中因爆破力飞出。

因鉴于此，特提出此实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种可以实现自锁的电极，防止在爆破过程中电极因爆炸力飞出爆炸孔。

为了实现上述目的，本实用新型提供的一种液压预紧胀裂电极，所述液压预紧胀裂电极包括液压提升装置、电极正极铜芯、电极基座、胀裂瓣、第一膨胀活塞、第二膨胀活塞及爆破腔；

所述液压提升装置通过固定螺栓固定设置于电极基座的上部；

所述电极基座中心构造有一通孔，所述电极正极铜芯穿设于通孔内，且上端与液压提升装置固定连接，使电极正极铜芯由液压提升装置驱动在垂直方向上运动；

所述电极基座底面上构造有突出部，所述胀裂瓣成对设置且上端铰接于所述突出部上；

所述电极正极铜芯的外侧套设有绝缘套，用于将胀裂瓣和电极正极铜芯隔开，且所述绝缘套的底部设于所述电极正极铜芯下部构造出的阶梯面上；

所述绝缘套的外侧下部从上之下依次的套设有第一膨胀活塞和第二膨胀活塞，所述第一膨胀活塞的上部插入胀裂瓣与绝缘套间的空间内，所述第二膨胀活塞的底部设于所述绝缘套下部构造出的阶梯面上；

所述爆破腔设于绝缘套阶梯面的下方，且构造有一放电通道，所述电极正极铜芯的下端伸入至所述放电通道内；

所述电极正极铜芯连于电源正极，胀裂瓣连于电源负极。

优选地，所述液压提升装置为液压油缸。

优选地，所述电源正极连于电极正极铜芯的上端。

优选地，所述电源负极连于胀裂瓣的上部。

优选地，所述胀裂瓣为半圆胀裂瓣。

优选地，所述第一膨胀活塞和第二膨胀活塞之间设有一径向弹簧。

优选地，所以第一膨胀活塞的纵向截面为楔形。

本实用新型提供的液压预紧胀裂电极，具有如下有益效果：

通过液压提升装置和胀裂瓣完成电极在爆破孔内的固定以及密封，同时对岩壁产生胀裂作用，提高爆破效果；

在爆破时通过两个膨胀活塞和胀裂瓣实现自锁，避免电极在爆破完成之前因爆破冲击波飞出爆破孔。

附图说明

图1为本实用新型提供的液压预紧胀裂电极的结构示意图。

图中：

1.液压油缸 2.固定螺栓 3.电极基座 4.电极正极铜芯 5.胀裂瓣 6.绝缘套 7.第二膨胀活塞 8.第一膨胀活塞 9.径向弹簧 10.爆破腔 11.放电通道

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

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。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参考图1，本实用新型提供了一种液压预紧胀裂电极。

所述液压预紧胀裂电极包括液压提升装置、电极正极铜芯4、电极基座3、胀裂瓣5、第一膨胀活塞8、第二膨胀活塞7及爆破腔。

在本实施例中，所述液压提升装置为液压油缸1，且所述液压油缸1通过若干均匀设置的固定螺栓2固定在电极基座3上。

电极基座3的中心构造有一通孔，所述电极正极铜芯4贯穿设置于所述通孔内。电极正极铜芯4的上端与液压油缸1固定连接，并由液压油缸1驱动在垂直方向上运动。

所述胀裂瓣5成对的布置在电极基座3的下方，用于在张开后将整个电极预紧固定在爆破孔内，同时在爆破时也可以提供一定的胀裂力。

为了配合的胀裂瓣5的安装设置，在电极基座3的底面上构造有突出部，用于孔胀裂瓣的顶端通过销轴固定在所述的突出部上。该设计也可以使胀裂瓣5向电极的外侧张开。

在本实施例中，为了提升电极的自锁性能，所述胀裂瓣5选择为半圆胀裂瓣。

为了将电极正极铜芯4和胀裂瓣5隔开，在电极正极铜芯4的外侧套设有绝缘套6，所述绝缘套6的下端卡设于电极正极铜芯4下部构造的阶梯面上，使电极正极铜芯4在向上运动时，会带动绝缘套6一起向上运动。

所述绝缘套6的外侧下部从上之下依次的套设有第一膨胀活塞8和第二膨胀活塞7。

在本实施例中，为了提高电极下部的密封性能，在第一膨胀活塞8和第二膨胀活塞7之间还设有一径向弹簧9。

所述第二膨胀活塞7的下端卡设于绝缘套6下部构造的阶梯面上，使绝缘套6在向上运动时，会带动第二膨胀活塞7一起向上运动。

所述第一膨胀活塞8的上部插入胀裂瓣5与绝缘套6间的空间内，使第一膨胀活塞8在向上运动时，迫使胀裂瓣5张开卡住孔壁。

在本实施例中，为了提升胀裂瓣5张开过程的顺滑程度，所述第一膨胀活塞8的截面被构造成楔形(如图1所示)，对应的胀裂瓣5也被构造为厚度从上端至下端逐渐减小的结构。

所述爆破腔10设于绝缘套6阶梯面的下方，且所述爆破腔10构造有一放电通道11，用于对岩石进行爆破，所述电极正极铜芯4的下端伸入至所述放电通道内11。

电源的正极与电极正极铜芯4相连，负极与胀裂瓣5相连。出于方便安装维护的目的，在本实施例中，电源的正极连于电极正极铜芯4的顶部，负极连于胀裂瓣5的顶部。

本实用新型提供的液压预紧胀裂电极在使用时，将电极置入爆破孔内。

液压油缸提升，带动电极正极铜芯提升。提升的电极正极铜芯带动绝缘套和第二膨胀活塞提升。

提升的第二膨胀活塞压缩径向弹簧，对孔壁起到密封作用，同时，带动第一膨胀活塞向上运动，将胀裂瓣向外侧顶开，使胀裂瓣张开形成孔壁的自密封，在密封的同时，胀裂瓣也对岩壁起到胀裂的作用。

对正极和负极通电，会在放电通道处产生等离子体通道并伴随产生压力冲击波。压力冲击波在产生时会推动第二膨胀活塞进一步向上移动，并带动第一膨胀活塞进一步的向上移动，将胀裂瓣进一步的向外顶开使其卡住孔壁，达到自锁的效果。

本实用新型提供的液压预紧胀裂电极，通过液压油缸带动胀裂瓣起到了密封和固定电极的作用，同时在两个膨胀活塞之间设置了径向弹簧，起到了更好的密封效果。同时，张开的胀裂瓣会同时对岩壁产生胀裂作用，提高粉碎的效果。在爆破过程中，冲击波会推动两个膨胀活塞驱动胀裂瓣进一步的张开，实现自锁的目的，防止电极在爆破力的作用下飞出爆破孔。

本文中应用了具体个例对实用新型构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该实用新型构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本实用新型的保护范围之内。