专利名称：用于破碎固体材料的膨胀装置、该装置的用途以及用于生产该装置的方法
技术领域：
本发明涉及用于破碎固体材料的膨胀装置，且涉及用于生产装置的方法。
背景技术：
长时间以来，巨大的挑战是找到一种以简单的、便宜的、快速的和环境友好的方式破裂岩石、石头、混凝土和类似物、同时获得预定的定向膨胀力的方法。破碎诸如岩石、石头、混凝土和类似物的固体材料可以通过在材料中钻一个或多个洞并然后使洞膨胀至使得周围的材料破裂的程度来进行；例如，通过起爆爆炸物或通过用具有在固化期间膨胀的能力的水泥溶液填充钻洞，以产生使周围材料破裂而必需的爆裂压力。用于使钻洞膨胀和实现破碎固体材料的效果的其他方法包括，例如用气体或高压水来施加压力、用楔敲打或使用各种软管元件，其中用例如诸如水、油和空气的剂来施加压力，这造成膨胀和迫使固体材料分开或破碎。加强软管，还被称为技术软管(technical hose)、液压软管或工业软管，起到常规软管的作用，即输送或封装例如流体，但容许比常规软管显著更高的压力。加强软管承受高压，这是由于应用了一些种类的加强件材料来覆盖内部软管；例如，编织钢丝或芳族聚酰胺。加强件可以以多种方式被应用到内部软管；例如，通过编织、织造或针织，并且如果需要的话，则若干层加强件可以借助层间附着力来施用以进一步加强结构。制造加强软管的另一种方法是通过使用加强布，加强布被滚压以获得圆柱形的和同心的形状。加强布可以以不同的设计和材料得到且被制造用于许多应用，例如，耐磨带、 地毯、汽车轮胎和不同形式的修补；但当被滚压时，其还可以用作加强软管。液压软管由于若干原因而通常被制造成圆柱形形状；例如，圆柱形形状是耐用的结构，与所使用的材料有关的流通面积是相当大的，其具有同心的形状且容易制造。液压软管通常被认为是形状持久的或形状稳定的，并保持其初始形状，但早在1965年，已经由例如Dimlop英国专利申请第GB1180915号进行了制造用于破碎岩石的膨胀液压软管的尝试。 在该申请中，Dimlop在加强线缆之间使用了特殊角度，导致软管的最小径向膨胀，但以软管沿着其纵轴收缩为代价。当改变Dimlop提倡的以便破碎固体材料的正常编织角度例如约讨度时，产生的问题是，软管的增加的径向膨胀不可避免地导致纵向收缩。通过单独改变加强件角度而实现的径向膨胀不足以取得有效的破碎效果。此外，当纵向地收缩而同时地施压在钻洞的内表面上时，膨胀装置处于被撕开的危险中。尽管加强软管拟用于使得压力显著低于来自上述Dimlop的不总是圆形形状的液压软管，但加强软管的其他实例是消防软管，该消防软管为了在运输和展开期间占据较小的空间，当未被装满水时是扁平的。此外，PCT/SE2007/000138公开了用于破碎固体材料的装置，该装置包括可插入固体材料中的洞中的可膨胀的软管元件并具有外部基本上几何规则的横截面。至少在其端部中的一个端部处，软管元件包括联接器。该装置还包括具有膨胀室的至少一个膨胀部分。软管元件还包括从软管元件的外部沿着软管元件的周向方向具有变化的径向距离的膨胀限制器。此外，PCT/SE2008/000377公开了制造用于破碎固体材料的膨胀装置的工序，其中该工序通过使用心轴来进行。膨胀装置构成加强软管结构，该加强软管结构在加压之前具有非圆柱形的加强件，该加强件在加压时逐步获得更具圆柱形的形状且其膨胀仅在完全地成圆柱形形状时结束。根据PCT/SE2008/000377的一个实施方式的工序通过以下步骤来进行，其中首先将具有软管结构的致密的内部软管应用到心轴，其后将至少一层加强件应用到致密的内部软管，将带有内部软管的心轴和加强件一起压缩，带有外部被压缩的加强件的被压缩的内部软管用产生具有基本上外部圆柱形形状的至少一个外部压力元件的材料包覆；和最后除去被压缩的心轴。存在与根据PCT/SE2007/000138和PCT/SE2008/000377的装置相关的一些问题。关于根据这些专利申请的装置的生产，PCT/SE2007/000138公开了用于制造扁平的加强软管结构的可能的方法，但该方法并没有考虑到压平工艺是否应使用或不使用心轴来进行。加强软管通常被制造在同质的塑料或橡胶心轴上，这导致只要心轴仍在软管内部，软管便不能完全地被压平。根据PCT/SE2008/000377的生产方法通过使用心轴解决了该问题，然而，这意味着一些其他不利效果，例如困难的和费时的生产。此外，根据PCT/ SE2007/000138的生产方法和根据PCT/SE2008/000377的大部分方法实施方式都最初被设计用于橡胶材料，这意味着该方法包括硫化，硫化是相当费时的和成本高的。此外，虽然 PCT/SE2007/000138和PCT/SE2008/000377中公开的装置被设计为在真正高的压力下使用，但是对于可能应用的压力例如约1000巴而言存在限制。因此，本发明的一个目的是提供最适宜在高压下使用的用于破碎固体材料的膨胀装置，固体材料例如石头、岩石、混凝土以及类似物。发明概述上述目的通过用于破碎固体材料的膨胀装置来解决，其中该膨胀装置包括至少两个软管元件，每个软管元件包括-内部膨胀室，其在加压之前具有非圆形横截面或具有布置在内部膨胀室的外部上在加压之前具有非圆形横截面的内部加压设备和/或加强件；-内部加压设备，其被布置成围绕内部膨胀室；-加强件，其被布置成围绕内部加压设备；-任选的外层，其被布置成围绕加强件；-任选的至少一个“定向破碎力修正”材料部分，其被布置在加强件的外部或任选的外层的外部；且其中每个软管元件包括在软管元件的第一端部上的联接器连接部和在软管元件的第二端部上的任选的第二联接器连接部；且其中膨胀装置包括外部加压设备，外部加压设备布置在所述至少两个软管元件的外部上并封装所述至少两个软管元件，至少一部分在每个软管元件的第一端部上的联接器连接部与每个软管元件的第二端部上的任选的第二联接器连接部之间。
重要的是，认识到，辞句“至少一部分在每个软管元件的第一端部上的联接器连接部与每个软管元件的第二端部上的任选的第二联接器连接部之间”包括外部加压设备被设置为从每个软管元件的第一端部上的联接器连接部并一直到在每个软管元件的第二端部上的任选的第二联接器连接部，但对于外部加压设备被设置为一部分在这些联接器连接部之间的实施方式也是适用的。该表达的这种解释遍及整个说明书是适用的。根据本发明的膨胀装置优选地意图用于液压加压介质例如液压油的使用，但还可以使用加压的水或压缩空气。当膨胀装置插入待被破碎或破裂的固体材料的洞中时，介质被泵送或流入内部膨胀室中，且当压力在膨胀室内部增长时，膨胀装置的外部加压设备抵着固体材料来施压，固体材料最终破碎或破裂。如可从上述注意到的，根据本发明的上文指定的具体实施方式
的膨胀室包括至少两个软管元件。由于多个软管元件，所以可以应用非常高的压力，这又产生固体材料的有效的破裂。然而，该有效的破裂还可以以根据本发明的另一个方法来完成，且该方法是通过利用加压介质的压力累积的脉动。作为一个实例，通过利用脉冲或脉动，压力可以在大概数毫秒内从200巴升高至1000巴。因此，根据本发明的另一个具体实施方式
，提供了用于破碎固体材料的膨胀装置，其中膨胀装置包括至少一个软管元件，至少一个软管元件包括-内部膨胀室，其在加压之前具有非圆形横截面或具有布置在内部膨胀室的外部上在加压之前具有非圆形横截面的内部加压设备和/或加强件；-内部加压设备，其被布置成围绕内部膨胀室；-加强件，其被布置成围绕内部加压设备；-任选的外层，其被布置成围绕加强件；-任选的至少一个“定向破碎力修正”材料部分，其被布置在加强件的外部或任选的外层的外部；且其中所述至少一个软管元件包括在软管元件的第一端部上的联接器连接部和在软管元件的第二端部上的任选的第二联接器连接部；其中膨胀装置包括外部加压设备，外部加压设备布置在所述至少一个软管元件的外部上并封装所述至少一个软管元件，至少一部分在软管元件的第一端部上的联接器连接部与在软管元件的第二端部上的任选的第二联接器连接部之间，且其中在软管元件的第一端部上的联接器连接部与在软管元件的第二端部上的任选的第二联接器连接部被布置成连接至被设置为产生加压介质流入物的至少一个脉冲的装置。根据本发明，压力可以在大概数毫秒内从例如约200巴升高至1000巴。因此，根据上文所公开的具体实施方式
，可以在膨胀装置的内部仅设置一个软管元件。然而，根据该具体实施方式
，当然还可能的是，膨胀装置包括至少两个软管元件。仅为了增进理解，应注意，术语“固体材料”是指在正常室外温度下处于固体状态的材料，例如岩石和混凝土。除了传统的使用范围之外，本发明还在水中或在水下得到应用，在水中或在水下，其他传统方法是不可以或不适合使用。在下面的说明中，术语“软管元件”可以是指若干软管元件，如可以通过上文所公开的本发明具体实施方式
理解的。这同样适用于措辞“膨胀室”。膨胀室的横截面应使得当软管元件从未被加压状态变化至加压状态时，壁之间的最长距离与最短距离之间的关系降低。在未被加压状态中，膨胀室因此具有非圆形横截面， 膨胀室被布置成以在被加压时成圆形的横截面为目标。加压使得软管元件以与表示处于未被加压状态的膨胀室中的两个相对壁之间的最短距离的线平行的方向膨胀。关于根据本发明的膨胀装置的不同部分的实际横截面，这些实际横截面可以变化。如下面将更详细地解释的，内部加压设备、加强件和/或任选的外层在加压之前可以例如具有花瓣样、椭圆形、凸面或香蕉样形状。此外，外部加压设备在膨胀装置的纵向方向可以例如具有圆形的横截面，但还可以具有例如菱形形状的、三角形的或立方形形状的横截面。如上所述，膨胀装置的软管元件包括内部加压设备，该内部加压设备被布置成围绕内部膨胀室，即产生膨胀室。内部加压设备可以具有扁平的半圆柱形的横截面，但还可以具有其他形状。此外，被布置成围绕内部加压设备的加强件可以被布置成不同的形状，例如紧密地围绕内部加压设备但还可以具有其他形状。这在下面更详细地解释。此外，还可以任选地设置有被布置成围绕加强件的外层。该层不是必需的，但可以起到例如保护层或加强层的作用。被布置成围绕加强件的任选的外层可以例如具有塑料材料或橡胶材料。软管元件还任选地包括被布置在加强件外部的至少一个“定向破碎力修正”材料部分。该另外的材料部分可以被布置成在一个或多个方向改变整个装置的刚度或柔性，因此改变定向破碎力。该另外的“定向破碎力修正”材料部分可以被布置成围绕加强件或围绕被布置成围绕加强件的任选的外层，但还可以构成被布置成在一个或多个具体的位置处倚靠加强件的单个或多个部件。此外，该材料部分或这些材料部分还可以被定位在外部加压设备的内部。然而，至少一个“定向破碎力修正”材料部分被设置为通过修正膨胀装置的具体的位置处的刚度或柔性而在一个或多个方向修正定向破碎力。被布置成围绕加强件的任选的外层还可以具有变硬或挠曲的性质，且因此修正破碎力。此外，根据本发明的一个具体实施方式
，提供了用于破碎固体材料的膨胀装置，其中膨胀装置包括至少一个软管元件， 至少一个软管元件包括-内部膨胀室，其在加压之前具有非圆形横截面或具有布置在内部膨胀室的外部上在加压之前具有非圆形横截面的内部加压设备和/或加强件；-内部加压设备，其被布置成围绕内部膨胀室；-加强件，其被布置成围绕内部加压设备；-任选的外层，其被布置成围绕加强件；-任选的至少一个“定向破碎力修正”材料部分，其被布置在加强件的外部或任选的外层的外部；且其中所述至少一个软管元件包括在软管元件的第一端部上的联接器连接部和在软管元件的第二端部上的任选的第二联接器连接部；其中
两个“定向破碎力修正”设备被定位在所述至少一个软管元件的相对侧上，在加强件的外部或在被布置成围绕加强件的任选的外层的外部，这两个“定向破碎力修正”设备通过围绕两个“定向破碎力修正”设备的至少一个紧固设备而被保持倚靠在软管元件上；且其中膨胀装置还任选地包括外部加压设备，该外部加压设备布置在所述至少一个软管元件和两个“定向破碎力修正”设备的外部上并封装所述至少一个软管元件和两个“定向破碎力修正”设备，至少一部分在软管元件的第一端部上的联接器连接部与在软管元件的第二端部上的任选的第二联接器连接部之间。根据本发明的该具体实施方式
，至少一个“定向破碎力修正”材料部分实际上被设置为两个“定向破碎力修正”设备，其在所述至少一个软管元件的相对侧上，在加强件的外部或在该情况下还可以在被布置成围绕加强件的任选的外层外部。“定向破碎力修正”设备的材料可以变化，但一个实例是金属材料，但其他刚性材料和硬质材料也是可以的。“定向破碎力修正”设备可以包括一些凹槽，使得通过使用例如螺纹比如柔性螺纹来增强抵着加强件来紧固“定向破碎力修正”设备的能力。螺纹的柔性还可以确保膨胀装置在降压之后返回至其初始形状。然而，弹性螺纹的使用是任选的。例如，当抵着加强件来结合“定向破碎力修正”设备时，还可以使用软的聚氨酯。此外，根据一个具体实施方式
，每个“定向破碎力修正”设备具有半圆柱形的、三角形的、方形的或其组合的横截面，并沿着软管元件长度和在软管元件长度的外部延伸至少一部分。作为一个实例，每个“定向破碎力修正”设备可以由钢制成但还可以由其他材料制成，例如，作为半圆柱形的钢设备，例如，沿着软管元件的基本上整个长度从接近于软管元件的第一端部上的联接器连接部延伸至软管元件的第二端部以及其任选的第二联接器连接部。最后，关于软管元件，其还包括在软管元件的第一端部上的联接器连接部和在软管元件的第二端部上的任选的第二联接器连接部。在第一端部上的联接器连接部被布置成用于连接至合适的装置例如联接器，以允许引入的介质或流体进入软管元件的膨胀室。一般而言，当制造软管元件的端部时，例如，在压扁软管元件的一部分之后，端部不应被制成比所需要的更长，使得常规的液压联接器可以应用到软管元件。被连接至常规液压联接器的端部通常是圆的，但其他形状是可能的。还可以具有也被设置在软管元件的第二端部上的第二联接器连接部，但在该情况下第二联接器连接部通常连接至端部联接器或盲塞，使得软管元件被安全地密封以防在第二端部处泄漏。然而，第二联接器连接部还可以经由一些类型的适配器连接至另一个软管元件的另一个联接器连接部，使得根据本发明的膨胀装置可以彼此相互连接。如所述的，根据本发明的膨胀装置还包括外部加压设备，该外部加压设备布置在所述至少一个或两个软管元件的外部上。在岩石中钻的孔例如大部分具有圆形的横截面， 且膨胀装置优选地具有互补的形状。然而，如所述的，外部加压设备可以具有不同的横截面形状，例如菱形的、三角形的或立方形的。膨胀装置还可以是稍微柔性的，例如在待被破碎的材料中的孔不是直的那些情况下。此外，如所述的，至少一个软管元件被容纳在外部加压设备的内部，至少直至软管元件的第一端部上的联接器连接部。这意味着第一端部上的联接器连接部可以在膨胀装置的纵向方向延伸，而不是或仅稍微地被外部加压设备围绕。如果第二联接器连接部被设置在第二端部上，则这还适用于第二端部。附图简述
图1示出根据本发明的软管元件在变平之前的横截面。图2示出根据本发明的膨胀装置的扁平的软管元件。图3示出根据本发明的膨胀装置的一个实施方式的横截面。图如示出根据本发明的膨胀装置的一个实施方式的横截面，且图4b示出以截面形式并从侧部倾斜的根据本发明的膨胀装置的该实施方式，其中未示出外部加压设备。图 4c示出相同的实施方式，但在该情况下还示出外部加压设备。图fe、图6a和图7a分别示出根据本发明的不同实施方式的横截面，且图5b、图6b 和图7b分别示出从侧部倾斜的那些实施方式。图8示出被设置为向根据本发明的一个具体实施方式
的若干膨胀装置产生加压介质流入物的至少一个脉冲的装置。图9a示出根据本发明的一个具体实施方式
的膨胀装置的横截面，且图9b示出从侧部倾斜的该实施方式。图IOa和图Ila分别示出根据本发明的不同实施方式的横截面，且图IOb和图lib 分别示出从侧部倾斜的那些实施方式。图12示出根据本发明的具有在一个端部上的联接器和在另一个端部上的盲塞的软管元件。发明详细描述下面将更详细地描述本发明。根据本发明的一个具体实施方式
，所述至少一个或两个软管元件包括连接至所述至少一个或两个软管元件的第一端部上的联接器的联接器连接部，并包括在所述至少一个或两个软管元件的第二端部上的盲塞，盲塞任选地连接至第二联接器连接部。如上所述，盲塞实际上可以是端部联接器，在该情况下端部联接器连接至软管元件的第二端部上的第二联接器连接部。然而，盲塞还可以例如直接从外部加压设备材料铸造为盲塞。根据该实施方式，盲塞可以被认为是外部加压设备材料的实际部件， 艮口，软管元件的第二端部上的盲塞被设置为铸造的盲塞。然而，预期效果是要密封软管元件的第二端部，使得当液压介质或流体被泵送入软管元件的内部并在该内部中被加压时，防止在该第二端部处发生泄漏。如上所述，根据一个具体实施方式
的膨胀装置包括至少两个软管元件，其至少直至每个软管元件的每个第一端部上的每个联接器连接部均被外部加压设备封装。通过使用多于根据本发明的膨胀装置的内部的一个的软管元件，对于一些应用，可以实现若干优势。 首先，相比于如果仅一个软管元件被外部加压设备封装，可以施加更高的压力。其次，通过使用若干软管元件，可以增加来自膨胀装置的预期定向破碎力。通过使用至少两个软管元件，至少一个第一软管元件被设置为引起固体材料的破裂，且至少一个第二软管元件被设置为使固体材料膨胀并压开固体材料。在该情况下，第一软管元件可以被称为高压软管，而第二软管元件可以被称为具有高膨胀能力的低压软管。根据本发明，该定向破碎效果还可以通过在膨胀装置的内部在不同位置处例如在外部加压设备和围绕加强件的任选的外层之间使用具有不同的硬度/刚度的材料来完成。根据本发明，若干软管元件以及例如用于增加预期定向破碎力和可能要施加的液压压力两者的在适当位置处的金属或塑料的硬质部件也是可能的。在上文公开的和由本发明提供的效果等级不可能通过其他相似的膨胀装置来实现，所述相似的膨胀装置例如在PCT/SE2007/000138和PCT/SE2008/000377中公开的膨胀装置。重要的是应理解，根据本发明，完全可以在膨胀装置的内部设置多于两个软管元件。比较而言，通过使用若干软管元件，膨胀装置的尺寸增加。根据本发明的膨胀装置的大小或“直径”可以变化，当然与意图要被装置填充的钻孔的大小有关。然而，根据本发明的膨胀装置还提供用于例如直径在诸如50mm和300mm之间的大钻孔的用途。膨胀装置的不同部件可以具有不同的材料。根据本发明的一个具体实施方式
，内部加压设备和/或被布置成围绕加强件的任选的外层是由聚合物材料例如聚酯、聚氨酯、 橡胶或其组合制成。膨胀装置的加强件可以具有不同的类型。加强件材料由纤维组成，纤维由钢和/ 或聚合物例如芳族聚酰胺构成。一个实例是Kevlar 材料。加强件的外部可以设置至少一个“定向破碎力修正”材料部分，该材料部分是任选的外层或例如外部加压设备内部的不同材料的部件。然而，外部加压设备材料还可以直接地应用到加强件。根据本发明的一个具体实施方式
，至少一个“定向破碎力修正”材料部分和/或外部加压设备是由包括聚合物材料例如聚氨酯或橡胶、钢或复合材料或其组合的材料制成。实例是弹性材料和金属材料。这些材料还可以用于被定位在加强件的外部但在外部加压设备内部的具体的部件或部分，所述具体的部件或部分可以被设置为增加上文所讨论的定向破碎效果。如可以从上文注意到的，根据本发明的膨胀装置的不同部件可以具有不同的材料，这结合预期用途来决定。另外，外部加压设备材料还可以包括其他部件。根据本发明的一个具体实施方式
， 外部加压设备的材料还包括在膨胀装置的纵向方向延伸的纤维。这些纤维可以被设置为降低外部加压设备材料由于高压而挤压出或漂浮出联接器的风险。纤维可以将材料轴向地 (沿着纵轴)保持在一起，而不阻止径向延伸。这些纤维可以例如产生非常小的伸长或具有一些柔性。聚合物纤维例如Kevlar或玻璃纤维是可能的使用实例。使用聚合物纤维或类似物，允许外部加压设备材料在某种程度上恢复至其原先形状。将纤维结合在根据本发明的外部加压设备材料中的另一种可能方法是通过使用短纤维，例如长度达到约3mm。这些可以被设置为改变材料的破裂倾向。如上所述，具有一些具体性质的其他材料部件可以被定位在膨胀装置的内部，且在加强件和被布置成围绕加强件的任选的外层的外部。被布置在加强件外部的该或这些 “定向破碎力修正”材料部分可以被设置为直接地倚靠加强件或倚靠被布置成围绕加强件的任选的外层，或如果所使用的外部材料是橡胶材料，则可以被铸造成或被硫化成外部加压设备。这些修正材料部分可以具有完全不同的设计和具有不同的材料。作为一个实例， 三角形、立方体或半圆柱体可以被提及。作为一个非常具体的实例，金属材料半圆柱体例如钢半圆柱体可以被直接地定位在加强件的外部。这些半圆柱体可以例如被定位为接近于膨胀装置的第二端部。此外，它们可以例如具有凹槽，确保了通过螺纹将半圆柱体抵着加强件容易地固定例如在加强件的两个相对侧上的可能性。此外，所使用的螺纹可以是弹性的，使得膨胀装置在降压之后“返回至”其初始的形状。如可以理解的，这仅是被定位为彼此相对的两个“定向破碎力修正”材料部分的一个实例，且它们可以被定位在其他位置处并具有不同的材料和设计。共同的性质当然是在膨胀装置加压时由这样的材料部分提供的“定向破碎力”的修正。此外，根据本发明，还可以以其他方式来确保破碎力。在使用根据本发明的膨胀装置之前，可以例如在预期破裂的材料中设有断裂的标示。这还可以用于确保破碎力将从该标示逐步生成和/或用于提供控制裂纹穿过预期破裂的固体材料的可能性。根据本发明，联接器连接部和联接器可以具有不同的设计。根据本发明的一个具体实施方式
，所述至少一个或两个软管元件的每个第二端部的每个端部联接器和/或盲塞的设计是扁平的。具有扁平设计的端部联接器并不需要如圆形端部联接器那么多的空间 (为了更好的理解，参见下面的附图以及附图的详细描述)。如上所述，铸造的盲塞也是可能的。设置扁平的联接器连接部、联接器和/或端部联接器的可能优势是以下事实可以将更多的具有联接器连接部的软管元件装入膨胀装置的内部。联接器连接部和联接器通常占据许多空间，且因此将这些联接器连接部和联接器制成尽可能扁平是具有优势的。通过使用扁平的联接器，膨胀装置内部的可能的体积变化和因而冲程/膨胀的可能的长度变化可以增加。换句话说，可以增加被泵送入或流入膨胀装置的液压流体的量。关于膨胀装置的其他不同部件的设计，这些设计也可以变化。根据本发明的一个具体实施方式
，内部加压设备、加强件和任选的外层中的任一个、两个或全部具有花瓣样 (“四叶苜蓿”形状的)、椭圆形的、凸面或香蕉样形状，它们是非圆形形状的实例。卵形形状是另一个这样的实例。软管元件当然可以具有纵向的圆形横截面，且如之前所述的，软管元件的扁平的外部设计也是可能的，后者产生‘直的’椭圆形横截面。这可以通过例如从两个相对侧同等地压缩软管元件来实现。此外，如果从例如四个或六个侧部同等地压缩软管元件，那么获得具有花瓣形横截面的被压缩的软管元件。如在PCT/SE2008/000377中解释的，如果具有直的、椭圆形横截面的被压缩的软管元件例如仅从一个方向受到压力，那么横截面变化为弯曲的、香蕉样形状。据此，较大长度的被压缩软管元件及其外部加强件可以安装在给定外部直径的外部的外部加压设备内。由此，使用加压来产生装置的更大的膨胀，结果是更大的爆裂力。相比于扁平的内部施压设备，使用例如香蕉样形状，可以降低内部施压设备的“直径”，并因此降低所使用的钻洞的直径。如PCT/SE2008/000377中所述的，根据本发明，还可以以花瓣样、椭圆形的、凸面或香蕉样形状来应用加强件和其后任选地应用任选的外层。关于在本发明和PCT/ SE2008/000377之间的这些不同形状或设计的差异是以下事实心轴用于生产根据PCT/ SE2008/000377 的装置。如上文注意到，可以将不同介质用于根据本发明的膨胀装置。因为在一些情况下可能优选使用脉冲，所以使用空气可能是有意义的，但当然也可以使用液体。因此，根据本发明的一个具体实施方式
，被设置为产生加压介质流入物的至少一个脉冲的装置是容纳至少一种爆炸性组分例如火药或炸药的盒。根据本发明，还可以以不同于通过液压介质的压力累积的其他方式来提供破碎力。破碎力可以通过被容纳在膨胀装置内部的介质的相变(固体/液体/气体)来实现，相变产生体积增加。相变可以通过改变温度或压力来提供。根据本发明，破裂力还可以通过化学反应来提供，例如在可膨胀的水泥的情况下。因此，根据本发明的一个具体实施方式
，提供了用于破碎固体材料的膨胀装置，其中膨胀装置包括至少一个软管元件，至少一个软管元件包括-内部膨胀室，其在加压之前具有非圆形横截面或具有布置在内部膨胀室的外部上在加压之前具有非圆形横截面的内部加压设备和/或加强件；-内部加压设备，其被布置成围绕内部膨胀室；-加强件，其被布置成围绕内部加压设备；-任选的外层，其被布置成围绕加强件；-任选的至少一个“定向破碎力修正”材料部分，其被布置在加强件的外部或任选的外层的外部；且其中所述至少一个软管元件任选地包括在软管元件的第一端部上的联接器连接部，且软管元件的第二端部被封闭；其中膨胀装置包括外部加压设备，外部加压设备布置在所述至少一个软管元件的外部上并封装所述至少一个软管元件，至少一部分在软管元件的第一端部上的联接器连接部与在软管元件的第二端部上的任选的第二联接器连接部之间，且其中膨胀装置被设置为通过至少一种“间接膨胀”组分或混合物通过该组分或混合物经由温度或压力变化的相变和/或通过化学反应的相变而在膨胀室的内部膨胀。措辞“间接膨胀”组分或混合物是指由于经由温度或压力变化引起的其相变而导致体积膨胀的组分或混合物。相变还可以通过化学反应来实现。根据该具体实施方式
，软管元件的第二端部例如通过盲塞例如铸造的盲塞来封闭。然而，第一端部也可以被封闭，但还可以包括这样一种联接器，该联接器可以连接至用于使用能提供膨胀而没有外部压力累积的至少一种组分来填充膨胀室的合适装置。当软管元件在两个端部处被封闭时，膨胀装置在使用之前是完全密封的。根据该具体实施方式
，膨胀室容纳例如至少两种诸如通过膜而彼此分离的不同的组分。在使用膨胀装置时，例如通过热使膜破裂，且组分彼此混合并反应。此外，根据本发明，还提供了膨胀装置用于通过使用加压的液压介质来破碎或破裂固体材料的用途。根据一个具体实施方式
，压力的增加是逐步地且通过脉动来产生的。这可以由于以下事实而具有优势相比于均勻地保持的泵送压力，通过脉动产生的能量更高， 且因此裂纹的形成是更好的和增强的。根据另一个具体实施方式
，提供了根据本发明的膨胀装置的用途，用于通过使用至少一种“间接膨胀”组分或混合物来破碎或破裂固体材料，至少一种“间接膨胀”组分或混合物通过该组分或混合物经由温度或压力变化的相变和/或通过化学反应的相变而膨胀。本发明的一个目的是还提供一种用于生产根据本发明的膨胀装置的有效方法。因此，根据本发明，提供了一种用于生产根据本发明的膨胀装置的方法，该方法包括以下步骤-通过以下步骤生产至少一个软管元件-围绕内部加压设备应用加强件；-任选地围绕加强件应用外层；
-任选地在软管元件的第一端部上提供联接器连接部，还任选地在软管元件的第二端部上提供第二联接器连接部；-任选地将联接器或盲塞连接至任何联接器连接部；-任选地设置至少一个“定向破碎力修正”材料部分，所述至少一个“定向破碎力修正”材料部分被布置在加强件的外部或任选的外层的外部；以及-铸造或硫化膨胀装置，其中外部加压设备被布置和铸造或硫化在所述至少一个软管元件的外部上，所述外部加压设备封装所述至少一个软管元件，至少直至所述至少一个软管元件的第一端部上的任选的联接器连接部，且还封装任选的至少一个“定向破碎力修正”材料部分，所述外部加压设备还任选地密封第一端部和/或第二端部，每个都通过铸造的盲塞来密封。根据一个具体实施方式
，至少两个软管元件被产生，且外部加压设备被铸造或被硫化成封装一个膨胀装置中的至少两个软管元件。根据又一个具体实施方式
，所述至少一个软管元件的至少一个部件在应用例如在 90°C和200°C之间的增加温度期间是扁平的。这可以通过不同方法来实现，例如不需要超压。如上文所公开的，根据本发明的一个实施方式，盲塞通过铸造或任选地通过连接至所设置的第二联接器连接部而被设置在所述至少一个软管元件的第二端部上。后者通过将端部联接器连接至第二联接器连接部来完成。附图详细描述图1示出具有内部膨胀室3、被布置成围绕内部膨胀室3的内部加压设备4和被布置成围绕内部加压设备的加强件5的软管元件2。软管元件2还具有被布置成围绕加强件的外层6，根据本发明，该外层6是任选的。图1中示出的软管元件2具有带圆形横截面的内部膨胀室3。这是由于以下事实图1中示出的软管元件2尚未根据本发明被压平，产生非圆形横截面。图2示出根据本发明的膨胀装置1的扁平软管元件2。扁平软管元件2具有在软管元件2内部的非圆形内部膨胀室3。软管元件2具有第一端部9和第二端部11，第一端部9具有连接至联接器16的联接器连接部8，第二端部11在该情况下具有连接至盲塞17 的第二联接器连接部10。该具体实施方式
是单一或端部膨胀装置1，这意味着压力介质或流体将从这样一种装置被供应，该装置具有例如连接至软管元件2的第一端部9上的联接器16的规则软管。然而，在另一个端部，第二端部11上，设置了盲塞17，盲塞17在该情况下连接至联接器连接部10，产生了软管元件2和膨胀装置1的停止端部(stop end)。重要的是认识到，根据本发明，还完全可以在例如第二端部11上设置铸造的盲塞17，例如，而不需要在该端部11上的联接器连接部10。此外，联接器连接部(8、10)和联接器16还可以设置在软管元件2的两个端部(9、11)上，使得膨胀装置1可以是在根据本发明的膨胀装置系统中的被连接至其他膨胀装置1的中间膨胀装置1。最后，还可以在软管元件的两个端部 (9,11)上都设置盲塞17，但在该情况下，膨胀装置1将包括一些种类的“间接膨胀”组分或混合物，“间接膨胀”组分或混合物将通过该组分或混合物经由温度或压力变化的相变和/ 或通过化学反应的相变而在膨胀室3的内部膨胀。图3示出根据本发明的膨胀装置1的一个实施方式的横截面。根据本发明的该具体实施方式
，在膨胀装置1的内部设置了两个软管元件2，每个软管元件2具有非圆形膨胀室3、被布置成围绕内部膨胀室3的内部加压设备4和被布置成围绕内部加压设备的加强件 5。软管元件2的外部设置了外部加压设备12，外部加压设备12布置在所述两个软管元件 2的外部上并封装所述两个软管元件2。重要的是应理解，根据本发明的膨胀装置1可以包括多于两个软管元件2 (参见例如，图4a、图4b和图4c)。图如示出根据本发明的膨胀装置1的一个实施方式的横截面，膨胀装置1具有三个软管元件2和布置在三个软管元件2的外部上并封装三个软管元件2的外部加压设备 12。图4b示出根据图如的从侧部倾斜的膨胀装置1的具体实施方式
，其中未示出外部加压设备12。在该图中，容易看见每个软管元件2已经设置有盲塞17，在该情况下盲塞 17是整个膨胀装置1的铸造的盲塞17。这样的盲塞17可以例如以与外部加压设备12的材料相同的材料来铸造。图如示出与图如和图4b相同的实施方式，但相对于图4b、图4c，还示出外部加压设备12。图fe示出根据本发明的膨胀装置1的一个具体实施方式
的横截面。在该情况下， 在膨胀装置1的内部设置了一个软管元件2。在软管元件2的外部，在软管元件2的相对侧上定位有两个“定向破碎力修正”设备13，这两个“定向破碎力修正”设备13各自具有半圆柱体或圆柱体的一部分的形状。两个“定向破碎力修正”设备13通过围绕两个“定向破碎力修正”设备13的至少一个紧固设备14而保持倚靠在软管元件2上，在该情况下紧固设备14还构成膨胀装置1的最外层。重要的是应理解，“定向破碎力修正”设备13还可以被视为根据本发明的任选的“定向破碎力修正”材料部分7。然而，这样的“定向破碎力修正” 材料部分7还可以例如被设置为根据本发明的软管元件2的仅一个侧部的外部上的单一部分或部件。图恥示出根据图fe的从侧部倾斜的具体实施方式
。图6a和图6b示出与图fe和图恥中公开的具体实施方式
相似的具体实施方式
， 但在该情况下每个“定向破碎力修正”设备13具有矩形形状。图7a和图7b示出与图fe和图恥中公开的具体实施方式
相似的具体实施方式
， 但在该情况下每个“定向破碎力修正”设备13具有三角形的横截面形状。此外，根据图7a 和图7b中公开的具体实施方式
，还设置了被布置成围绕软管元件2的加强件5的外层6。图8示出被设置为向根据本发明的一个具体实施方式
的若干膨胀装置1产生加压的介质流入物的至少一个脉冲的装置15。这样的系统可以被称为根据本发明的膨胀装置系统。图9a示出根据本发明的一个具体实施方式
的膨胀装置1的横截面，且图9b示出从侧部倾斜的该实施方式。根据该具体实施方式
，外部加压设备12包括在膨胀装置1的纵向方向延伸的纤维。图IOa示出根据本发明的膨胀装置1的一个具体实施方式
的横截面。图IOb示出从侧部倾斜的该具体实施方式
。根据该具体实施方式
，软管元件2在加压之前具有香蕉样形状。还在该情况下，外部加压设备12被设置在软管元件2的外部。此外，还在该情况下， 根据本发明，可以将若干软管元件2结合在膨胀装置1的内部。
16
图Ila和图lib示出与图IOa和图IOb中示出的实施方式一致的根据本发明的膨胀装置1的另一个具体实施方式
。然而，在该情况下，软管元件2在加压之前具有花瓣样形状。重要的是应理解，图11示出实际上具有在降压之前和在降压之后都是圆形的膨胀室3的软管元件2，但该具体实施方式
仍是本发明的一部分。然而，在该情况下，内部膨胀室3具有布置在内部膨胀室3的外部上且在加压之前具有非圆形横截面的内部加压设备4 和加强件5。图12示出根据本发明的软管元件2，但在该情况下，在第二端部11上设置了盲塞 17，与图2相比，该盲塞17是另一种类型。此外，联接器连接部8和联接器16被设置在软管元件2的第一端部9上。重要的是应认识到，盲塞17和联接器16两者的形状都可以是扁平的，使得它们不需要许多空间。当若干软管元件2被设置在根据本发明的膨胀装置1 的内部时，这可以例如是所关心的。
权利要求
1.一种用于破碎固体材料的膨胀装置(1)，其中所述膨胀装置包括至少两个软管元件 O)，每个软管元件( 包括-内部膨胀室(3)，其在加压之前具有非圆形横截面或具有布置在所述内部膨胀室(3) 的外部上在加压之前具有非圆形横截面的内部加压设备(4)和/或加强件(5)； -所述内部加压设备G)，其被布置成围绕所述内部膨胀室(3)； -所述加强件(5)，其被布置成围绕所述内部加压设备； -任选的外层(6)，其被布置成围绕所述加强件；-任选的至少一个“定向破碎力修正”材料部分(7)，其被布置在所述加强件(5)的外部或所述任选的外层(6)的外部； 且其中每个软管元件( 包括在所述软管元件O)的第一端部(9)上的联接器连接部(8)和在所述软管元件O)的第二端部(11)上的任选的第二联接器连接部(10)； 且其中所述膨胀装置(1)包括外部加压设备(12)，所述外部加压设备(1 布置在所述至少两个软管元件(2)的外部上并封装所述至少两个软管元件O)，至少一部分在每个软管元件 (2)的所述第一端部(9)上的所述联接器连接部(8)与每个软管元件O)的所述第二端部 (11)上的所述任选的第二联接器连接部(10)之间。
2.根据权利要求1所述的膨胀装置(1)，其中至少一个软管元件是高压软管，且其中至少一个软管元件是低压软管。
3.一种用于破碎固体材料的膨胀装置(1)，其中所述膨胀装置(1)包括至少一个软管元件O)，所述至少一个软管元件( 包括-内部膨胀室(3)，其在加压之前具有非圆形横截面或具有布置在所述内部膨胀室(3) 的外部上在加压之前具有非圆形横截面的内部加压设备(4)和/或加强件(5)； -所述内部加压设备G)，其被布置成围绕所述内部膨胀室； -所述加强件(5)，其被布置成围绕所述内部加压设备； -任选的外层(6)，其被布置成围绕所述加强件；-任选的至少一个“定向破碎力修正”材料部分(7)，其被布置在所述加强件(5)的外部或所述任选的外层(6)的外部； 且其中所述至少一个软管元件( 包括在所述软管元件( 的第一端部(9)上的联接器连接部(8)和在所述软管元件O)的第二端部(11)上的任选的第二联接器连接部(10)； 其中两个“定向破碎力修正”设备(13)被定位在所述至少一个软管元件(2)的相对侧上，在所述加强件(5)的外部或在被布置成围绕所述加强件(5)的所述任选的外层(6)的外部， 所述两个“定向破碎力修正”设备(1 通过围绕所述两个“定向破碎力修正”设备(13)的至少一个紧固设备(14)而被保持倚靠在所述软管元件( 上； 且其中所述膨胀装置(1)还任选地包括外部加压设备(12)，所述外部加压设备(1 布置在所述至少一个软管元件( 和所述两个“定向破碎力修正”设备(1 的外部上并封装所述至少一个软管元件( 和所述两个“定向破碎力修正”设备(13)，至少一部分在所述软管元件 (2)的所述第一端部(9)上的所述联接器连接部(8)与所述软管元件O)的所述第二端部 (11)上的所述任选的第二联接器连接部(10)之间。
4.根据权利要求3所述的膨胀装置(1)，其中每个“定向破碎力修正”设备(1 具有半圆柱形的、三角形的、方形的或其组合的横截面，并沿着所述软管元件O)的长度且在所述软管元件O)的长度外部延伸至少一部分。
5.一种用于破碎固体材料的膨胀装置(1)，其中所述膨胀装置(1)包括至少一个软管元件O)，所述至少一个软管元件( 包括-内部膨胀室(3)，其在加压之前具有非圆形横截面或具有布置在所述内部膨胀室(3) 的外部上在加压之前具有非圆形横截面的内部加压设备(4)和/或加强件(5)； -所述内部加压设备G)，其被布置成围绕所述内部膨胀室(3)； -所述加强件(5)，其被布置成围绕所述内部加压设备； -任选的外层(6)，其被布置成围绕所述加强件(5)；-任选的至少一个“定向破碎力修正”材料部分(7)，其被布置在所述加强件(5)的外部或所述任选的外层(6)的外部； 且其中所述至少一个软管元件( 包括在所述软管元件( 的第一端部(9)上的联接器连接部(8)和在所述软管元件O)的第二端部(11)上的任选的第二联接器连接部(10)； 其中所述膨胀装置(1)包括外部加压设备(12)，所述外部加压设备(1 布置在所述至少一个软管元件O)的外部上并封装所述至少一个软管元件O)，至少一部分在所述软管元件 (2)的所述第一端部(9)上的所述联接器连接部(8)与所述软管元件O)的所述第二端部 (11)上的所述任选的第二联接器连接部(10)之间， 且其中所述软管元件O)的所述第一端部(9)上的所述联接器连接部(8)与所述软管元件 (2)的所述第二端部(11)上的所述任选的第二联接器连接部(10)被布置成连接至装置 (15)，所述装置(1 被设置为产生加压介质流入物的至少一个脉冲。
6.一种用于破碎固体材料的膨胀装置(1)，其中所述膨胀装置(1)包括至少一个软管元件O)，所述至少一个软管元件( 包括-内部膨胀室(3)，其在加压之前具有非圆形横截面或具有布置在所述内部膨胀室(3) 的外部上在加压之前具有非圆形横截面的内部加压设备(4)和/或加强件(5)； -所述内部加压设备G)，其被布置成围绕所述内部膨胀室(3)； -所述加强件(5)，其被布置成围绕所述内部加压设备； -任选的外层(6)，其被布置成围绕所述加强件(5)；-任选的至少一个“定向破碎力修正”材料部分(7)，其被布置在所述加强件(5)的外部或所述任选的外层(6)的外部； 且其中所述至少一个软管元件( 任选地包括在所述软管元件( 的第一端部(9)上的联接器连接部(8)，且所述软管元件O)的第二端部(11)被封闭；其中所述膨胀装置(1)包括外部加压设备(12)，所述外部加压设备(1 布置在所述至少一个软管元件O)的外部上并封装所述至少一个软管元件O)，至少一部分在所述软管元件 (2)的所述第一端部(9)上的所述联接器连接部(8)与所述软管元件O)的所述第二端部 (11)上的任选的第二联接器连接部(10)之间，且其中所述膨胀装置(1)被设置为通过至少一种“间接膨胀”组分或混合物通过所述组分或混合物经由温度或压力变化的相变和/或通过化学反应的相变而使所述膨胀室C3)的内部膨胀。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的膨胀装置(1)，其中所述膨胀装置(1)包括至少两个软管元件(2)。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的膨胀装置(1)，其中所述至少一个软管元件O) 或所述至少两个软管元件( 包括被连接至所述至少一个软管元件( 或所述至少两个软管元件O)的所述第一端部(9)上的联接器(16)的联接器连接部(8)，且包括在所述至少一个软管元件( 或所述至少两个软管元件( 的所述第二端部(11)上的盲塞(17)，所述盲塞(17)任选地连接至第二联接器连接部(10)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的膨胀装置(1)，其中所述内部加压设备(4)和/ 或被布置成围绕所述加强件(5)的所述任选的外层(6)由聚合物材料制成，所述聚合物材料例如聚酯、聚氨酯、橡胶或其组合。
10.根据前述权利要求中任一项所述的膨胀装置(1)，其中所述至少一个“定向破碎力修正”材料部分(7)和/或所述外部加压设备(1 由包括聚合物材料、聚氨酯、橡胶、钢或复合材料或其组合的材料制成。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的膨胀装置(1)，其中在所述至少一个软管元件 (2)或所述至少两个软管元件O)的每个第二端部(10)上的所述盲塞(17)被设置为铸造的盲塞。
12.根据前述权利要求中任一项所述的膨胀装置(1)，其中所述至少一个软管元件O) 或所述至少两个软管元件O)的每个端部联接器(16)和/或每个第二端部(10)的盲塞 (17)的设计是扁平的。
13.根据前述权利要求中任一项所述的膨胀装置(1)，其中所述内部加压设备、所述加强件( 和所述任选的外层(6)中的任何一个、两个或全部在加压之前具有花瓣样、椭圆形的、凸面或香蕉样的形状。
14.根据前述权利要求中任一项所述的膨胀装置(1)，其中所述外部加压设备(12)的材料还包括在所述膨胀装置(1)的纵向方向延伸的纤维。
15.根据权利要求5或7-14中任一项所述的膨胀装置(1)，其中被设置为产生加压介质流入物的至少一个脉冲的所述装置(1 是容纳至少一种爆炸性组分的盒。
16.根据前述权利要求中任一项所述的膨胀装置(1)，其中所述外部加压设备(12)在所述膨胀装置的纵向方向具有圆形的、菱形的、三角形的或立方形的横截面。
17.根据权利要求1-5或7-16中任一项所述的膨胀装置(1)的用途，用于通过使用加压的液压介质来破碎或破裂固体材料。
18.根据权利要求17所述的用途，其中压力的增加是逐步地和通过脉动进行的。
19.根据权利要求6-16中任一项所述的膨胀装置(1)的用途，用于通过使用至少一种 “间接膨胀”组分或混合物来破碎或破裂固体材料，所述至少一种“间接膨胀”组分或混合物通过所述组分或混合物经由温度或压力变化的相变和/或通过化学反应的相变而膨胀。
20.一种用于生产膨胀装置(1)的方法，用于生产根据权利要求1-16中任一项所述的膨胀装置(1)，所述方法包括以下步骤-通过以下步骤生产至少一个软管元件O)-围绕所述内部加压设备(4)应用所述加强件(5)；-任选地围绕所述加强件应用所述外层(6)；-任选地在所述软管元件( 的所述第一端部(9)上设置所述联接器连接部(8)，还任选地在所述软管元件O)的所述第二端部(11)上设置所述第二联接器连接部(10)；-任选地将联接器(16)或盲塞(17)连接至任何联接器连接部(8、10)；-任选地提供所述至少一个“定向破碎力修正”材料部分(7)，所述至少一个“定向破碎力修正”材料部分(7)被布置在所述加强件(5)的外部或所述任选的外层(6)的外部；以及-铸造或硫化所述膨胀装置(1)，其中所述外部加压设备(1 被布置和铸造或硫化在所述至少一个软管元件O)的外部，所述外部加压设备(1 封装所述至少一个软管元件 O)，至少直至所述至少一个软管元件( 的所述第一端部(9)上的所述任选的联接器连接部(8)，且还封装任选的所述至少一个“定向破碎力修正”材料部分(7)，所述外部加压设备 (12)还任选地密封所述第一端部(9)和/或所述第二端部(11)，每个都通过铸造的盲塞 (17)来密封。
21.根据权利要求20所述的方法，其中至少两个软管元件( 被生产，且所述外部加压设备(1 被铸造或被硫化成封装一个膨胀装置(1)中的所述至少两个软管元件O)。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其中所述至少一个软管元件(2)的至少一个部件在应用增加的温度期间是扁平的。
23.根据权利要求20-22中任一项所述的方法，其中盲塞(17)通过铸造或任选地通过连接至所设置的第二联接器连接部(10)而被设置在所述至少一个软管元件O)的所述第二端部(11)上。
全文摘要
根据本发明，公开了一种用于破碎固体材料的膨胀装置，其中根据本发明的膨胀装置包括至少一个软管元件，每个软管元件包括内部膨胀室，内部膨胀室在加压之前具有非圆形横截面或具有布置在内部膨胀室的外部上的在加压之前具有非圆形横截面的内部加压设备和/或加强件；内部加压设备，其被布置成围绕内部膨胀室；加强件，其被布置成围绕内部加压设备；任选的外层，其被布置成围绕加强件；任选的至少一个“定向破碎力修正”材料部分，其被布置在加强件外部；且其中至少一个软管元件包括在软管元件的第一端部上的联接器连接部，和在软管元件的第二端部上的任选的第二联接器连接部。
文档编号E21C37/10GK102459812SQ200980159925
公开日2012年5月16日 申请日期2009年6月17日 优先权日2009年6月17日
发明者佩尔·亨里克·博约, 安德斯·埃里克·丹尼尔·安贝里 申请人:埃姆斯敦股份公司