一种一次性使用的二氧化碳致裂器的制作方法

本实用新型涉及二氧化碳致裂器技术领域，特指一种一次性使用的二氧化碳致裂器。

背景技术：

二氧化碳爆破技术自二十世纪五十年代开始在世界上被重视与开发，起初是源于安全的考虑为高瓦斯矿井的采煤工作面而研发的，目前已经推广至各种需要爆破的领域。传统的炸药为一次性爆破材料，存储危险性高，爆破时破坏性大、噪声大、灰尘多，管控严格、审批繁琐，是趋于淘汰的爆破方式。在高科技如此发达的今天，二氧化碳气爆破技术具备低噪声、小灰尘、总体价格低廉、易于操作使用等优点，与炸药相比有着明显的优势，是逐步替代传统炸药爆破方式的首选爆破方式。

目前使用的多为可回收重复使用的二氧化碳致裂器，其结构特点为：由高强度合金钢制成的储液管，上端装有充装阀、发热装置，下端装有泄能器，泄能器内装有定压泄能片。从充装阀将液态二氧化碳灌入储液管内，爆破时由外接电源作用于电点火发激发发热管内的热反应材料使其燃烧产生高温，液态二氧化碳在高温下瞬间气化膨胀，在储液管内形成超高压气体，当二氧化碳气压力超过泄能片的剪切强度时泄能片被冲破，超高压的二氧化碳气从泄能器的泄能孔极速释放，对周围岩体产生强烈的冲击使其破裂。这种结构的致裂器由于储液管和充装阀、泄能器都是由高性能材料制作的，只有泄能片、发热装置、液态二氧化碳是一次性消耗品，理论上储液管和充装阀、泄能器是可以重复使用上千次的。但在实际生产过程中因存在以下问题不能如愿：在气爆时受到强烈冲击的致裂器会产生弯曲变形甚至断裂无法回收使用，爆破后致裂器被岩石等压在里面很难进行回收，需要重型工程机械帮助才行，这些高性能材料的价格是很高的，高价格材料的损耗和回收困难增加的费用使这种看是重复使用的致裂器的成本很高，另外，由于泄能片装入泄能器时存在密封问题，装不好就会漏气，装配时要格外注意才能避免损坏密封，费时、费工，再者，由于充液时储液管已经组装成一个密闭的容腔，加上液态二氧化碳预热气化的特性使管内的气压升高顶着液不能充入管内，为了能够充够一定重量的液态二氧化碳就必须进行反复充、放，使储液管冷却下来到一定的低温才能使液态二氧化碳充装够数量，这样又产生了大量液态二氧化碳的浪费。

技术实现要素：

针对以上问题，本实用新型提供了一种一次性使用的二氧化碳致裂器，旨在提高气爆的工作效率，降低材料成本，避免繁琐的回收工作从而减少人工费用。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种一次性使用的二氧化碳致裂器，包括爆裂管、发热装置与压盖，爆裂管与压盖组成腔体一，发热装置设于腔体一内，爆裂管由筒底、筒体与筒头组成，筒底上设有排气阀，筒头上设有充液孔与外充液口，充液孔与外充液口连通，充液孔内设有充装阀装置，外充液口内设有安全阀装置，发热装置包括纸筒、热反应材料、电点火头、端头、导线与高强度耐低温胶，纸筒与端头组成腔体二，端头安装于筒头上，热反应材料设于腔体二内，导线一端设于腔体二内，另一端穿于端头与压盖连接于外部启爆器电源。

进一步而言，所述设于腔体二内的导线上设有电点火头，导线穿于端头时通过高强度耐低温胶密封固定，端头与筒头之间设有端头密封圈。

进一步而言，所述压盖一端设有锁母，另一端焊接有U型吊环，锁母与爆裂管的筒头螺纹连接，并将发热装置压紧于爆裂管轴线上，压盖上设有可引出导线的通孔。

进一步而言，所述安全阀装置包括安全阀阀体、安全阀阀芯、安全阀阀芯座、弹簧、芯座密封圈、螺母、导流口与溢流口，导流口与溢流口分别设于安全阀阀体上，导流口一端与充液孔连通，另一端与溢流口连通，安全阀阀芯一端与导流口对应设置，另一端通过弹簧与安全阀阀芯座对应设置，安全阀阀芯座一端通过螺母固定于安全阀阀体上，且安全阀阀芯座外圈上设有芯座密封圈，安全阀阀芯座另一端上设有与安全阀阀芯对应设置的凹孔。

进一步而言，所述安全阀阀芯包括圆柱体与圆锥体，圆柱体的直径小于凹孔的直径，弹簧套于安全阀阀芯上，弹簧的直径大于凹孔的直径，弹簧一端抵触于圆锥体上，另一端抵触于凹孔的孔外壁上。

进一步而言，所述充装阀装置包括阀孔与阀芯，阀孔一端与充液孔连通，另一端与安全阀装置的导流口连通，阀芯包括针阀、密封圈槽与外六方螺栓，密封圈槽由设有阀芯密封圈。

进一步而言，所述排气阀采用螺栓结构设置，排气阀与筒底之间设有密封垫。

进一步而言，所述爆裂管采用无缝钢管制作，筒体外表面上刨有V型泄放槽。

本实用新型有益效果：

本实用新型采用这样的结构设置，发热装置采用纸筒设计，降低了材料成本，且采用一次性使用，爆破后不需回收，相比之下省去了繁琐的回收工作，另外其重量轻，便于运输于现场施工时的搬运，节省了人力成本，通过安全阀与充装阀，在充液时操作简单、效率高，安全性高。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是V型泄放槽示意图；

图3是图1中A位置放大图；

图4是图1中B位置放大图；

图5是安全阀阀芯结构示意图。

1.排气阀；2.密封垫；3.爆裂管；30.筒底；31.筒体；32.筒头；33.V型泄放槽；34.充液孔；35. 外充液口；4.发热装置；40.纸筒；41.热反应材料；42.电点火头；43.端头；44.导线；45.高强度耐低温胶；5.端头密封圈；50.腔体一；51.腔体二；6.安全阀装置；60.安全阀阀体；61.安全阀阀芯；610.圆柱体；611.圆锥体；62.安全阀阀芯座；63.弹簧；64.芯座密封圈；65.螺母；66.导流口；67.溢流口；68.凹孔；7.阀芯密封圈；8.充装阀；810.阀芯；811.密封圈槽；812.外六方螺栓；9.压盖；90.锁母；91.U型吊环。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型的技术方案进行说明。

如图1至图5所示，本实用新型所述一种一次性使用的二氧化碳致裂器，包括爆裂管3、发热装置4与压盖9，爆裂管3与压盖9组成腔体一50，发热装置4设于腔体一50内，爆裂管3由筒底30、筒体31与筒头32组成，筒底30上设有排气阀1，筒头32上设有充液孔34 与外充液口35，充液孔34与外充液口35连通，充液孔34内设有充装阀装置8，外充液口35 内设有安全阀装置6，发热装置4包括纸筒40、热反应材料41、电点火头42、端头43、导线 44与高强度耐低温胶45，纸筒40与端头43组成腔体二51，端头43安装于筒头32上，热反应材料41设于腔体二51内，设于腔体二51内的导线44上设有电点火头42，导线44一端设于腔体二51内，另一端穿于端头43与压盖9连接于外部启爆器电源。

本实用新型采用这样的结构设置，通过充液孔34与外充液口35实现对腔体一50内充入液态二氧化碳，充液孔34内设有充装阀装置8，用于对充液孔34的开启和锁闭，发热装置4 采用纸筒设计，降低了材料成本，优选的，本实用新型所述爆裂管3由普通钢材代替高强度特种材料，取消了价值较高的定压泄能片，节约了原材料制造成本，提高了液态二氧化碳利用率，减少了漏液的机率，外充液口35内设有安全阀装置6，用于消除现场作业过程中产生的安全隐患，同时采用一次性使用，爆破后不需回收，相比之下省去了繁琐的回收工作。本实用新型工作原理：爆破时，由外部启爆器电源通过导线44作用于电点火头42激发腔体二 51内的热反应材料41，使其燃烧产生高温，液态二氧化碳在高温下瞬间气化膨胀，在爆裂管 3内形成超高压气体，超高压的二氧化碳气从泄放槽33极速释放，对周围产生强烈的冲击使其破裂；在筒底30上设有排气阀1，有利于液态二氧化碳的充入，其要作理：由于腔体一50 内的空气与刚充液时的二氧化碳气的反阻作用，充液时液体压迫管内气压逐渐升高，这时气压就会阻挡液态二氧化碳不能顺畅进入管内，导致充液重量达不到设计要求，松开排气阀1 将混合气体放出，到有液体流出时关闭排气阀1，这样就可使爆破管3内的液态二氧化碳充到设计要求，保证爆破的效果。

更具体而言，所述导线44穿于端头43时通过高强度耐低温胶45密封固定，端头43与筒头32之间设有端头密封圈5。采用这样的结构设置，通过高强度耐低温胶45有效保护腔体二51的密封性，通过端头密封圈5有效保护端头43与筒头32之间的密封性，有效防止漏液。

更具体而言，所述压盖9一端设有锁母90，另一端焊接有U型吊环91，锁母90与爆裂管3的筒头32螺纹连接，并将发热装置4压紧于爆裂管3轴线上，压盖9上设有可引出导线 44的通孔。采用这样的结构设置，压盖9通过锁母0与爆裂管3的筒头32螺纹连接，再通过 U型吊环91便于在施工现场的起吊，同时压盖9上设有可引出导线44的通孔，便于导线44 外接启爆器电源。

更具体而言，所述安全阀装置6包括安全阀阀体60、安全阀阀芯61、安全阀阀芯座62、弹簧63、芯座密封圈64、螺母65、导流口66与溢流口67，导流口66与溢流口67分别设于安全阀阀体60上，导流口66一端与充液孔34连通，另一端与溢流口67连通，安全阀阀芯 61一端与导流口66对应设置，另一端通过弹簧63与安全阀阀芯座62对应设置，安全阀阀芯座62一端通过螺母65固定于安全阀阀体60上，且安全阀阀芯座62外圈上设有芯座密封圈 64，安全阀阀芯座62另一端上设有与安全阀阀芯61对应设置的凹孔68，安全阀阀芯61包括圆柱体610与圆锥体611，圆柱体610的直径小于凹孔68的直径，弹簧63套于安全阀阀芯 61上，弹簧63的直径大于凹孔68的直径，弹簧63一端抵触于圆锥体611上，另一端抵触于凹孔68的孔外壁上。采用这样的结构设置，其工作原理：将安全阀阀体60的压力调定为小于爆破管3的安全使用压力，用于在液态二氧化碳气化后爆破管3内压力升高，通过导流口 66向溢流口67实现溢流泄压，预防因外界温度升高、搬运摇晃等导致的爆裂管3内液态二氧化碳气化后使管内压力不断升高造成的安全隐患，本实用新型通过对螺母65的旋转调节可控制安全阀阀芯座62的位置，通过对弹簧63的弹力可以计算出安全阀阀芯61所通承受的压力值，其中芯座密封圈64用于保证安全阀阀芯座62的密封性能，使气压只能从溢流口67排出。

更具体而言，所述充装阀装置8包括阀孔80与阀芯81，阀孔80一端与充液孔34连通，另一端与安全阀装置6的导流口66连通，阀芯81包括针阀810、密封圈槽811与外六方螺栓 812，密封圈槽811由设有阀芯密封圈7。采用这样的结构设置，其工作原理：旋转阀芯81 的外六方螺栓812即可通过螺纹的松紧带动针阀81达到外充液口35和充液孔34的通与断，实现液态二氧化碳的充装、阻断外泄、以及放气。密封圈槽811由设有阀芯密封圈7，有效实现阀孔80的密封。

更具体而言，所述排气阀1采用螺栓结构设置，排气阀1与筒底30之间设有密封垫2。采用这样的结构设置，采用螺栓结构设置，便于对排气阀1的转动排气，便于控制排气量的大小，通过密封垫2有效实现排气阀1的密封。

更具体而言，所述爆裂管3采用无缝钢管制作，筒体31外表面上刨有V型泄放槽33。采用这样的结构设置，致裂器是利用爆裂管3的开裂进行泄能的，为了使爆裂管3泄能准确，所以在爆裂管3的筒体30外壁加工了V型泄放槽33，通过V型泄放槽33形成了应力集中区域，利于爆裂管3的快速爆破泄能，有助于爆破威力的提高。

以上结合附图对本用新型的实施例进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。