一种防止飞管的二氧化碳气动破岩装置外壳的制作方法

1.本实用新型属于岩土工程技术领域，特别涉及一种防止飞管的二氧化碳气动破岩装置外壳。


背景技术：

2.二氧化碳气动破岩的原理是利用液体或固体二氧化碳相变为气体时，体积会膨胀600～800倍，如果在短时间完成相变过程，就能产生巨大的膨胀压力，可以破碎坚硬的岩石。
3.当前的二氧化碳气动破岩装置的还有如下明显的缺点：当二氧化碳气动破岩装置内部压力超过控压片的强度后，就会破坏底部控压片，高压气体从底部的泄压端子瞬间向下冲入钻孔内。这个过程会对破岩装置外壳产生巨大的竖直向上的反作用力，类似于火箭尾气产生的巨大反向推力，促使破岩装置向上运动，以至于常常剪破钻孔的封泥，破岩装置外壳飞出钻孔，坠落时砸伤人员、设备或建(构)筑物等。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中二氧化碳气动破岩装置从底部泄压导致的飞管风险的问题，本实用新型提供了一种防止飞管的二氧化碳气动破岩装置外壳，消除了飞管风险，提高了安全性。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.本实用新型提供了一种防止飞管的二氧化碳气动破岩装置外壳，包括圆筒、底板、顶盖，所述圆筒与所述底板、顶盖密封连接；所述圆筒表面设置有若干道纵向拉槽，所述纵向拉槽沿圆筒表面360度均匀分布，所述纵向拉槽到所述底板的距离和到所述顶盖的距离相等；所述纵向拉槽部位剩余的圆筒壁厚满足下述公式：
7.[p]
×
b
×
c＝[σ]
×
a
×
(b+c)
×
2，
[0008]
其中，[p]为理想的控制压强，a为纵向拉槽部位剩余的圆筒壁厚，b为纵向拉槽的宽度，c为纵向拉槽的长度，[σ]为圆筒材质的容许剪应力。可通过调整纵向拉槽各个参数，间接控制纵向拉槽破坏时圆筒内部的压强，以适用不同强度岩石的工况。
[0009]
可选的，所述圆筒表面360度均匀分布有2～5道所述纵向拉槽。
[0010]
可选的，所述纵向拉槽的槽深为1～2mm，槽长为20～50cm，槽宽为1～2mm。
[0011]
可选的，所述圆筒、底板、顶盖的材质相同，均由钢材制成。
[0012]
可选的，所述圆筒、底板、顶盖的材质为q195钢或q215钢或q235钢。
[0013]
可选的，所述底板与所述圆筒底部焊接密封。
[0014]
可选的，所述顶盖与所述圆筒上部通过丝口密封连接，所述顶盖可拆卸。
[0015]
可选的，所述顶盖厚度为1～2cm。
[0016]
本实用新型具有如下有益效果：
[0017]
本实用新型所提供的一种防止飞管的二氧化碳气动破岩装置外壳，圆筒表面设置
有若干道沿圆筒表面360度均匀分布的纵向拉槽，纵向拉槽是圆筒的薄弱部位，当圆筒内部压力足够大时，圆筒在纵向拉槽部位首先破坏，高压气体从破坏的纵向拉槽位置冲入钻孔。由于纵向拉槽位于圆筒的中间部位，360度侧向均匀分布，气体冲入钻孔时产生的是水平方向的反作用力，且可以相互抵消或传递给钻孔侧壁，竖向的托举力非常小，因此不会破坏钻孔封泥，消除了飞管风险，提高了安全性。
附图说明
[0018]
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型实施例的一些实施例，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。
[0019]
图1为本实用新型实施例1中防止飞管的二氧化碳气动破岩装置外壳结构示意图；
[0020]
图2为本实用新型实施例1中防止飞管的二氧化碳气动破岩装置外壳结构平面展示图。
[0021]
附图标记说明：
[0022]
1.圆筒；2.纵向拉槽；3.底板；4.顶盖；5.丝口。
具体实施方式
[0023]
为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作详细说明。
[0024]
本实用新型提供了一种防止飞管的二氧化碳气动破岩装置外壳，如图1和图2所示，包括圆筒1、底板3、顶盖4，所述圆筒1与所述底板3、顶盖4密封连接；所述圆筒1表面设置有若干道纵向拉槽2，所述纵向拉槽2沿圆筒1表面360度均匀分布，所述纵向拉槽2到所述底板3的距离和到所述顶盖4的距离相等，纵向拉槽2的中点与圆筒1的中点重合。所述纵向拉槽2部位剩余的圆筒1壁厚满足下述公式：
[0025]
[p]
×
b
×
c＝[σ]
×
a
×
(b+c)
×
2，其中，[p]为理想的控制压强，a为纵向拉槽2部位剩余的圆筒1壁厚，b为纵向拉槽2的宽度，c为纵向拉槽2的长度，[σ]为圆筒1材质的容许剪应力。因此，可通过控制纵向拉槽2各个参数(a、b、c、[σ])来控制理想的控制压强[p]，使产生的气体压力足以破碎不同硬度的岩石。
[0026]
所述圆筒1表面360度均匀分布有2～5道所述纵向拉槽2。所述纵向拉槽2的槽深为1～2mm，槽长为20～50cm，槽宽为1～2mm。
[0027]
所述圆筒1、底板3、顶盖4的材质相同，均由钢材制成，为q195钢或q215钢或q235钢。所述底板3与所述圆筒1底部焊接密封。圆筒1上部设有丝口5，顶盖4与所述圆筒1上部丝口密封连接，顶盖4可拆卸，方便充填二氧化碳。所述顶盖4厚度为1～2cm。
[0028]
实施例1
[0029]
本实用新型提供了一种防止飞管的二氧化碳气动破岩装置外壳，如图1和图2所示，包括圆筒1、底板3、顶盖4，所述圆筒1与所述底板3、顶盖4密封连接；所述圆筒1表面设置有4道纵向拉槽2，所述纵向拉槽2沿圆筒1表面360度均匀分布，所述纵向拉槽2到所述底板3的距离和到所述顶盖4的距离相等，纵向拉槽2的中点与圆筒1的中点重合。
[0030]
所述圆筒1材质采用q235钢，直径为10cm，长120cm。纵向拉槽2的槽深2mm，槽长50cm，槽宽1mm，纵向拉槽部位剩余的圆筒壁厚3mm；底板3材质采用q235钢，厚5mm，与圆筒1底部焊接密封。顶盖4材质采用q235钢，厚10mm，顶盖4与圆筒1上部丝口密封连接。
[0031]
纵向拉槽2破坏时圆筒1内部压强约为130mpa，产生的气体压力可以破碎坚硬岩石，没有飞管现象。
[0032]
实施例2
[0033]
在实施例1的基础上，纵向拉槽2数量改为3道，纵向拉槽2沿圆筒1表面360度均匀分布，其它参数不变。试验表明方案同样可行，没有飞管现象。
[0034]
实施例3
[0035]
在实施例1的基础上，纵向拉槽2的槽深1mm，其它参数不变。纵向拉槽2破坏时圆筒1内部压强约为170mpa，产生的气体压力可以破碎坚硬岩石，没有飞管现象。
[0036]
实施例4
[0037]
在实施例1的基础上，纵向拉槽2的槽宽2mm，其它参数不变。纵向拉槽2破坏时圆筒1内部压强约为65mpa，产生的气体压力可以破碎较软的岩石，没有飞管现象。
[0038]
实施例5
[0039]
在实施例1的基础上，纵向拉槽2的槽长为30cm，其它参数不变。纵向拉槽2破坏时圆筒1内部压强约为130mpa，产生的气体压力可以破碎坚硬岩石，没有飞管现象。
[0040]
由以上技术方案可以看出，本实施例提供的防止飞管的二氧化碳气动破岩装置外壳，纵向拉槽是圆筒的薄弱部位，当圆筒内部压力足够大时，圆筒在纵向拉槽部位首先破坏，高压气体从破坏的纵向拉槽位置冲入钻孔。可通过调整纵向拉槽各个参数，间接控制纵向拉槽破坏时圆筒内部的压强，以适用不同强度岩石的工况。由于纵向拉槽位于圆筒的中间部位，360度侧向均匀分布，气体冲入钻孔时产生的是水平方向的反作用力，且可以相互抵消或传递给钻孔侧壁，竖向的托举力非常小，因此不会破坏钻孔封泥，消除了飞管风险，提高了安全性。
[0041]
以上通过实施例对本实用新型实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型实施例的示例性实施例，不能被认为用于限定本实用新型实施例的实施范围。本实用新型实施例的保护范围由权利要求书限定。凡利用本实用新型实施例所述的技术方案，或本领域的技术人员在本实用新型实施例技术方案的启发下，在本实用新型实施例的实质和保护范围内，设计出类似的技术方案而达到上述技术效果的，或者对申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型实施例的专利涵盖保护范围之内。