结构简单的一次性二氧化碳致裂器及其制作方法与流程

本申请涉及气体爆破技术领域，尤其涉及用于岩体爆破的一次性二氧化碳致裂器及其制作方法。

背景技术：

气体爆破技术是利用易气化的液态或固态物质气化膨胀产生高压能量以实现爆破，其中二氧化碳气爆技术应用非常广泛。二氧化碳气爆技术于20世纪50年代就开始被英国重视和开发，最初是专门为高瓦斯矿井的采煤工作研发的，由于其只产生低噪声和低振动，与炸药相比具有价格低、安全、易于使用等优点，目前已广泛应用于采矿业、地质勘探工程、地铁与隧道及市政工程、钢铁行业和水泥行业当中。现在市面上存在着有利用二氧化碳气爆技术原理制成的二氧化碳致裂器，该种二氧化碳致裂器设有用于储存液态二氧化碳并可重复使用的膨胀管，致裂器在经气爆后可回收膨胀管再充液以重复使用，但该种二氧化碳致裂器在实现爆破后需要回到爆炸点回收膨胀管，而经气爆后的爆炸点环境往往由于岩石运动原因造成膨胀管回收困难。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本申请提供了在气爆后毋须回收膨胀管的一种结构简单的一次性二氧化碳致裂器。

本申请由以下技术方案实现的：

结构简单的一次性二氧化碳致裂器，包括：

膨胀管，其包括吹塑成型的本体层及包覆于本体层外侧的增强层，所述本体层内设有储液腔；

上堵头，其连接于所述本体层的一端并与所述本体层形成密闭容器，所述上堵头上设有与所述储液腔相通的安装口；

活化器，其一端穿过所述安装口并伸入至所述储液腔内，其另一端活动安装在所述上堵头处；

端盖，其与所述上堵头相连接并罩设于所述活化器的上方，且所述活化器与所述端盖及所述上堵头之间留有与所述储液腔相通的间隙，所述端盖上设有与所述间隙相通的充液孔，在充液时，所述充液孔与所述间隙形成充液通道，在充液完成后，所述储液腔内的压强大于外界以顶压所述活化器使其抵靠在所述端盖上以使所述间隙与充液孔之间形成密封。

所述本体层由聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚苯醚、聚酯、聚苯硫醚或聚芳基酯中的一种或至少两种制成。

所述增强层由玻璃钢、碳纤维、环氧树脂、芳纶纤维、硼纤维、碳化硅纤维、石棉纤维或石墨烯的一种或至少两种制成。

所述安装口包括有直径由上至下逐渐减小的锥形段，所述活化器包括设于所述储液腔内的活化筒及封堵在所述活化筒的一端的封堵头，所述封堵头为阶梯状柱体，且其直径最大的一段卡设在所述锥形段上，所述封堵头直径最大的一段的周侧面上开有若干段沿所述封堵头轴向延伸的连通缺口槽，且所述连通缺口槽使所述充液孔与所储液腔相连通。

所述活化筒内设有活化剂，所述活化剂浸设有引爆器，所述引爆器上连接有引爆导线，所述引爆导线远离所述引爆器的一端穿过所述封堵头向外延伸并正对所述充液孔。

所述端盖上设有用于容置所述封堵头的容置腔，所述容置腔内设有第一平面部及与所述第一平面部连接沿所述膨胀管的轴向斜向下延伸的第一斜面部，所述充液孔设于所述第一平面部上，所述封堵头上设有与所述第一平面部形状相适配的第二平面部及与所述第二平面部连接与所述第一斜面部形状相适配的第二斜面部，所述第二斜面部上设有安装凹槽，所述安装凹槽内设有压紧密封圈。

所述本体层上设有泄能结构。

进一步的，所述泄能结构包括若干个设于所述本体层上并绕所述本体层轴线周向分布的泄能孔及设于本体层内侧或本体层与增强层之间用于封堵所述泄能孔的泄能片。

所述泄能结构也可为包括若干个设于所述本体层上并沿所述本体层的轴向分布的泄能孔及设于本体层内侧或本体层与增强层之间用于封堵所述泄能孔的泄能片。

所述泄能结构也可为沿所述本体层的轴向设置的应力槽。

本申请还公开了制作如上所述结构简单的一次性二氧化碳致裂器的方法，包括如下步骤：

(1)将上堵头安置于模具中；

(2)在模具内将塑料材质通过吹塑成型的方式制作成设有储液腔的本体层并使上堵头镶嵌于本体层上；

(3)在本体层外通过缠绕或套接或喷涂的方式增设增强层；

(4)将活化器穿过上堵头的安装口伸入至储液腔内，且活化器的一端活动安装在上堵头处；

(5)将端盖罩设在活化器的上方且与所述上堵头固定连接。

进一步的，步骤(2)中，在本体层上还开设泄能结构。

与现有技术相比，本申请有如下优点：

本申请中膨胀管内的二氧化碳在经活化器的引爆受热气化膨胀后，当膨胀管内的压强大于膨胀管的抗拉强度时，二氧化碳会冲破整个膨胀管向外泄能实现爆破，使用户在使用后毋须回收膨胀管，十分方便，且气爆时二氧化碳是冲破整个膨胀管向外泄能，能提高对膨胀管周边环境的气爆效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本实施例在充液时的示意图；

图2是图1的A部放大示意图；

图3是本实施例充液完成后的示意图；

图4是图3的B部放大示意图；

图5是泄能片设于本体层内侧时泄能结构的示意图一；

图6是泄能片设于本体层及增强层之间时泄能结构的示意图一；

图7是泄能片设于本体层内侧时泄能结构的示意图二；

图8是泄能片设于本体层及增强层之间时泄能结构的示意图二；

图9是泄能结构的示意图三。

【具体实施方式】

如图1至图2所示的结构简单的一次性二氧化碳致裂器，包括：膨胀管1、上堵头2、活化器3以及端盖4。

所述膨胀管1至少包括吹塑成型的本体层102及包覆于本体层102外侧的增强层103，所述本体层102内设有用于储存液态二氧化碳的储液腔101，优选的，所述本体层102由聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚苯醚、聚酯、聚苯硫醚或聚芳基酯等的高强度塑料中的一种或至少两种制成质量较轻的瓶状体用于盛放液态的二氧化碳，以减轻膨胀管1整体的质量，所述增强层103可由玻璃钢、碳纤维、环氧树脂、芳纶纤维、硼纤维、碳化硅纤维、石棉纤维或石墨烯等高强度材料的一种或至少两种制成，以提高膨胀管1整体的抗拉强度，使膨胀管1在质量较轻的条件下满足盛放液态二氧化碳时所需要的抗拉强度，采用上述材料制成的膨胀管1在其内的液态二氧化碳受热气化膨胀时，当膨胀管内的压强大于膨胀管的抗拉强度时，二氧化碳会很容易的冲破整个膨胀管向外泄能实现爆破，使用户在使用后毋须回收膨胀管，十分方便，且气爆时二氧化碳是冲破整个膨胀管向外泄能，能提高对膨胀管周边环境的气爆效果。

所述上堵头2设于所述本体层102的一端并与所述本体层102形成密闭容器，所述上堵头2上设有与所述储液腔101相通的安装口201，所述安装口201包括有直径由上至下逐渐减小的锥形段。

所述活化器3的一端穿过所述安装口201并伸入至所述储液腔101内，其另一端活动安装在所述上堵头2处，所述活化器3包括设于所述储液腔101内的活化筒301及封堵在所述活化筒301的一端的封堵头302，所述封堵头302为阶梯状柱体，且其直径最大的一段卡设在所述锥形段上，所述封堵头302直径最大的一段的周侧面上开有若干段沿所述封堵头302轴向延伸的连通缺口槽302a，且所述连通缺口槽302a使所述充液孔401与所储液腔101相连通，所述活化筒301内设有活化剂303，所述活化剂303浸设有引爆器304，所述引爆器304上连接有引爆导线305，所述引爆导线305远离所述引爆器304的一端穿过所述封堵头302向外延伸，用户可通过引爆导线305触发引爆器以引爆活化器，使膨胀管1内的液态二氧化碳受热膨胀。

所述端盖4通过螺纹连接或焊接等方式与所述上堵头2相连接并罩设于所述活化器3的上方，且所述活化器3与所述端盖4及所述上堵头2之间留有与所述储液腔101相通的间隙，所述端盖4上设有与所述间隙相通的充液孔401，所述引爆导线305穿过所述封堵头302向外延伸的一端正对所述充液孔401，在充液时，所述充液孔401与所述间隙形成充液通道，液态二氧化碳如图中箭头所示经充液通道流入储液腔101内，且在充液时，充液孔401处的压强大于储液腔101内的压强，在充液完成后，充液孔401处没有液态二氧化碳后，如图3至图4所示，所述储液腔101内的压强大于充液孔401的压强以顶压所述活化器3使其抵靠在所述端盖4上以使所述间隙与充液孔401之间形成密封。活化器与端盖及上堵头之间设有空隙形成充液通道，便于用户向储液腔内充液，且当充液完成后，直接利用储液腔与外界之间的压强差以使活化器的封堵头抵靠在端盖上以密封储液腔，结构巧妙且密封效果好，便于使用。

进一步的，所述端盖4上设有用于容置所述封堵头302的容置腔402，所述容置腔402内设有第一平面部403及与所述第一平面部403连接沿所述膨胀管1的轴向斜向下延伸的第一斜面部404，所述充液孔401设于所述第一平面部403上，所述封堵头302上设有与所述第一平面部403形状相适配的第二平面部302b及与所述第二平面部302b连接与所述第一斜面部404形状相适配的第二斜面部302c，所述第二斜面部302c上设有安装凹槽，所述安装凹槽内设有压紧密封圈302d。端盖与活化器的封堵头形状相适配，能提高当封堵头抵靠在端盖上时储液腔整体的密封效果，在封堵头上设置压紧密封圈也能进一步提高储液腔的密封性。

进一步的，所述本体层102上设有泄能结构5。

具体的，如图5至图6所示，所述泄能结构5包括若干个设于所述本体层102上并绕所述本体层102轴线周向分布的泄能孔及设于本体层102内侧或本体层102与增强层103之间用于封堵所述泄能孔的泄能片。

如图7至图8所示，所述泄能结构5还可为包括若干个设于所述本体层102上并沿所述本体层102的轴向分布的泄能孔及设于本体层102内侧或本体层102与增强层103之间用于封堵所述泄能孔的泄能片。

如图9所示，所述泄能结构5还可为沿所述本体层102的轴向设置的应力槽。设置泄能结构能使本实施例在引爆时更容易的泄露能量，提高爆炸效果。

本实施例还公开了制作如上所述的结构简单的一次性二氧化碳致裂器的方法，包括如下步骤：

(1)将上堵头安置于模具中；

(2)在模具内将塑料材质通过吹塑成型的方式制作成设有储液腔的本体层并使上堵头镶嵌于本体层上；

(3)在本体层外通过缠绕或套接或喷涂的方式增设增强层；

(4)将活化器穿过上堵头的安装口伸入至储液腔内，且活化器的一端活动安装在上堵头处；

(5)将端盖罩设在活化器的上方且与所述上堵头固定连接。

进一步的，步骤(2)中，在本体层上还开设泄能结构。

本实施例工作原理如下：

充液：通过在充液孔中充入液态二氧化碳，液态二氧化碳经活化器与端盖及上堵头之间的空隙流入储液腔内，当充液完成后，充液孔处没有了液态二氧化碳，储液腔内的压强大于充液孔处的压强以顶压活化器使活化器抵靠在端盖上以密封储液腔。

气爆：用户通过引爆导线触发引爆器以引爆活化器使膨胀管内的液态二氧化碳受热气化膨胀，当膨胀管内的压强大于膨胀管的抗拉强度时，二氧化碳冲破整个膨胀管向外泄能以实现对环境的气爆，且气爆后毋须回收膨胀管，十分方便。

如上所述是结合具体内容提供的一种实施方式，并不认定本申请的具体实施只局限于这些说明。凡与本申请的方法、结构等近似、雷同，或是对于本申请构思前提下做出若干技术推演或替换，都应当视为本申请的保护范围。