一種充氣點火一體式氣體爆破器引爆裝置及致裂器的制作方法

本發明屬于引爆裝置領域，尤其涉及充氣點火一體式氣體爆破器引爆裝置。

背景技術：

氣體爆破技術，是利用易氣化的液態或固體物質氣化膨脹產生高壓氣體，使周圍介質膨脹做功，并導致破碎，具有無明火、安全、高效的特點。

二氧化碳氣體爆破器是氣體爆破技術中的典型爆破器材，被廣泛應用在采礦業、地質勘探、水泥、鋼鐵、電力等行業、地鐵與隧道及市政工程、水下工程、以及應急救援搶險中。

現有的氣體爆破器主要包括汽化儲液管和安裝在汽化儲液管內的發熱引爆裝置；發熱引爆裝置點火發熱后將汽化儲液管內的易氣化物氣化，并導致膨脹爆炸。

現有氣體爆破器引爆裝置的結構主要是將產熱的化學反應物通過裝料帶裝在金屬網管內，并將電熱絲封裝在化學反應物中；(參考專利文獻：低溫氣體爆破器，公告號：CN2514304，公開日：2002.10.02)；該種引爆器結構需預先填裝能發生產熱反應的氧化劑和還原劑，普遍采用的是粉末狀氧化劑和還原劑，常用的產熱反應物組合是硫磺（S）、硝石（KNO3）和碳粉（C），其反應方程式為：S+2KNO3+3C=K2S+N2↑+3CO2↑，俗稱黑火藥反應，該種反應料的成本較低。

采用上述結構的引爆裝置，存在的問題是：1、引爆裝置內所需填裝的熱反應物是需進行混料、拌勻、卷料或裝袋等過程的加工，填裝過程耗時耗工，制造成本較大；2、引爆裝置在填裝藥劑過程，氧化劑和還原劑容易出現混合不均的問題，導致放熱效率較低；3、熱反應料需預先混合填充，運輸過程中溫度偏高易引發燃燒或爆炸，具有較大的安全隱患；4、由于引爆材料的延時或其他情況出現，容易出現啞炮的情況，無法判斷啞炮是何種原因造成的，故不能通過排啞炮方式消除安全隱患；5、現有氣體爆破器引爆方式采用固態活化劑燃燒產生高溫，直接導熱到液態二氧化碳，使液態二氧化碳氣化膨脹，其液態二氧化碳的吸熱效率較低。

另外，現有的氣體爆破器，主要包括儲液管、安裝在儲液管內的引爆裝置和封堵頭，封堵頭用于封堵儲液管的端口和固定引爆裝置，同時，封堵頭上設置有用于充排易氣化液的充裝口和用于導出引線的引線孔，充裝口采用閥體進行密封，引線孔采用密封圈或密封膠進行密封；如專利文獻CN01279237.3記載的，“低溫氣體爆破器包括一管形主體；裝在管形主體內腔的化學熱反應裝置和易于汽化的液體；裝在管形主體一端能封住孔口的設有能固定化學熱反應裝置和電源引入裝置的注排液閥；裝在管形主體另一端能封住孔口的由爆破片和多孔泄能頭組成的釋能裝置；以及與泄能頭連接的止飛機構”。

通過上述現有的氣體爆破器的結構描述可知，具有充氣和引線結構的封堵頭中需開設兩個孔，分別為用于充排易氣化液的充裝口和用于導出引線的引線孔；采用該種結構存在的問題是：1、具有充氣和引線結構的封堵頭，在打孔過程中，工藝較為復雜，耗工耗時長，封堵頭開設引線孔時，如果打孔孔徑較大，其密封處理較困難，易出現泄氣問題，如果打孔孔徑較小，其鉆孔難道較大，鉆孔成本較大；2、引線孔需灌入密封膠，密封后被固化，且在高壓下易導致泄氣；3、制造成本高。

技術實現要素：

本發明所要實現的目的是：設計出一種具有加工簡單、制造成本低、反應料混合均勻度高、放熱效率高、運輸安全性好、無啞炮隱患以及液態氣化物吸熱效果好的引爆裝置，且具有較好的密封效果；以解決背景技術中存在的技術問題。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：一種充氣點火一體式氣體爆破器引爆裝置，

其特征在于，包括殼體、填充腔和充氣點火頭，殼體內為填充腔，殼體連接充氣點火頭；

所述充氣點火頭包括封堵基體、充氣孔、密封球閥、電熱絲、導電接頭和密封鎖緊螺絲，充氣點火頭的封堵基體通過焊接或螺紋結構連接殼體的一端，充氣孔由上向下貫穿封堵基體，充氣孔下部設置有密封縮口，密封球閥安裝在密封縮口上方，導電接頭貫穿并固定卡接在密封球閥上，密封球閥的下部球面為不光滑面，無擠壓受力時，密封球閥與密封縮口呈間隙接觸，充氣孔的上部設置有內螺紋口，內螺紋口螺紋連接密封鎖緊螺絲，密封鎖緊螺絲中部開設有用于穿過導電接頭的接頭窗口，接頭窗口同時用作充氣口，導電接頭通過導線連接電熱絲，封堵基體密封連接殼體。

進一步，所述殼體的抗壓強度大于5.045Mpa。

進一步，所述殼體為碳鋼筒或不銹鋼筒，殼體與充氣點火頭通過無縫焊接、密封膠接或螺紋密封連接結構連接。

進一步，所述殼體包含至少兩個分節體，相鄰的分節體之間通過螺紋結構進行連接，并配合有螺紋密封圈進行密封。

進一步，所述殼體為纖維質筒或包含纖維材質的復合層筒，所述殼體的兩端分別密封包纏有第一金屬接頭和第二金屬接頭，第一金屬接頭通過無縫焊接、密封膠接或螺紋密封連接結構連接充氣點火頭，第二金屬接頭為封閉頭。

進一步，所述殼體采用玻璃纖維、芳綸纖維或碳纖維中的至少一種材質制成。

進一步，所述殼體采用包含有玻璃纖維、芳綸纖維或碳纖維的復合材料制成。

進一步，所述殼體采用纖維和樹脂的復合材料制成。

進一步，所述殼體采用復合層制成，所述殼體包括纖維層和硬化層，硬化層位于纖維層的外層。

進一步，所述殼體采用復合層制成，所述殼體包括基體層、纖維層和硬化層，硬化層位于纖維層的外層，基體層位于纖維層的內層。

進一步，所述基體層采用有機玻璃或聚酯纖維或聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)或軟質硅膠材料中的至少一種制成。

進一步，所述纖維層采用碳纖維或芳綸纖維或玻璃纖維或石墨烯材料中的至少一種制成。

進一步，所述硬化層采用UV硬化膠或環氧樹脂膠或瞬間膠或厭氧膠或石膏或水泥。

進一步，所述殼體采用玻璃鋼材料制成，所述殼體與充氣點火頭通過密封膠接。

進一步，所述殼體采用碳鋼筒時，其殼體的筒壁厚度為1mm至10mm。

進一步，所述殼體采用復合纖維材質時，殼體的筒壁厚度為0.5mm至10mm。

進一步，所述導電接頭包括正極導電接頭和負極導電接頭，導線包括正極線和負極線，電熱絲的兩端分別通過正極線和負極線連接正極導電接頭和負極導電接頭。

進一步，所述導電接頭包括正極導電接頭，導線包括正極線和負極線，電熱絲的兩端分別連接正極線和負極線的一端，正極線的另一端連接正極導電接頭，負極線的另一端連接封堵基體的下部，封堵基體的下部設置有用于連接負極線的負極連接點，接頭窗口的內邊壁為負極外接面，封堵基體和密封鎖緊螺絲均為金屬導體。

一種致裂器，其特征在于：采用上述氣體爆破器引爆裝置直接用于致裂物體。

本發明的工作方式是：在填充腔先預先放置固態氧化劑，然后在爆破現場通過充氣點火頭充充入氣態或液態的還原劑，或者，在填充腔先預先放置固態還原劑，然后在爆破現場通過充氣點火頭充入氣態或液態的氧化劑；其固態氧化劑或固態還原劑可以是粉末狀、顆粒狀或條絲狀；起爆時，通過對充氣點火頭的導線進行通電，加熱電熱絲，從而點燃填充腔內的反應料。

另外，上述優化結構中，殼體采用兩個分節體進行組裝的方式，具有便于裝藥的優點；殼體采用纖維質筒或包含纖維材質的復合層筒，由于纖維材質的抗拉強度較大，其中，碳纖維的抗拉強度達3500MPa以上，芳綸纖維的抗拉強度達5000-6000MPa，玻璃纖維的抗拉強度在2500MPa左右，聚酯纖維的抗拉強度達500MPa以上，而碳鋼鋼材的抗拉強度普遍在345MPa左右，故完全可以替代現有碳鋼對高壓氣、高壓液或液化氣進行約束；采用纖維材質，能減小殼體的壁厚，同時，纖維材質密度小，能較大程度的減小殼體的重量，并減小殼體的制造成本。

本發明所述的引爆裝置采用充氣點火頭充壓入反應料，其填充腔內可現場填充高壓氣態或液態的氧化劑或還原劑，無需在生產過程預先填充混合料（反應料），能避免混合料在生產、儲存和運輸過程因摩擦、高溫、靜電引發燃燒或爆炸，本發明的結構方式避免了生產、儲存和運輸過程帶來的安全隱患。

本發明所述的引爆裝置，當填充腔預先填裝固態還原劑時，通過充氣點火頭充入氣態或液態的氧化劑，氣態或液態的氧化劑能充分的吸附和融入到固態還原劑中，還原劑和氧化劑能充分接觸，具有較高的混合均勻度，且其電熱絲被氧化劑浸泡，電熱絲與氧化劑和還原劑不存在間隙分離的問題；當填充腔預先填裝固態氧化劑時，通過充氣點火頭充入氣態或液態的還原劑，氣態或液態的還原劑能充分的吸附和融入到固態氧化劑中，還原劑和氧化劑能充分接觸，具有較高的混個均勻度，且其電熱絲被還原劑浸泡，電熱絲與氧化劑和還原劑不存在間隙分離的問題；因此，本發明的引爆裝置能在引爆時能確保100%起爆；且由于填充腔內的還原劑和氧化劑具有較高的混合均勻度，在通電引爆的瞬間就能實現充分反應，釋放熱能，熱效率達到95%以上。

現有采用活化劑引爆的方式，需要在生產過程中，預先配置活化劑組分，通常是高氯酸鉀等強氧化劑和鋁粉等強還原劑，需要稱重、混料、攪拌、制型，本發明的結構方式，只需充氣或充液使氧化劑吸附在還原劑上，節省了傳統引爆器（活化劑）生產過程中所需的混料、拌料、制型的生產工藝，采用氧氣比采用高氯酸鉀、高錳酸鉀和鋁粉混合物成本更低。

現有技術中存在運輸或裝配過程中電熱絲與反應料剝脫分離存在間隙的問題，因現有技術采用固態反應物進行混料后包裝而成的反應包，未進行有效的密封和防潮、防震動、防高溫、防摩擦處理，本發明的結構采用的是完全密封狀態，且是氣態反應物質，故有效解決了防潮、防震動、防高溫、防摩擦的技術問題；同時本發明填充腔內為高壓氣體或液態氧化劑或還原劑全腔均勻分布，其填充腔內的氧化劑或還原劑與電熱絲充分接觸，能避免現有技術中存在的因反應料與電熱絲存在間隙或反應料受潮或反應料受溫濕度影響所導致的啞炮問題。

本發明所述的引爆裝置，其反應料存在密封殼體約束，其反應料可在密封殼體的約束下發生充分的放熱反應，反應產生的高溫高壓氣體物致使殼體瞬間炸裂，并瞬時混合到液態二氧化碳中，高溫高壓氣體與二氧化碳瞬間混合，實現二氧化碳瞬間吸熱氣化，該種引爆方式，相對于現有的活化劑，其液態二氧化碳的吸熱速度快，吸熱效率達到98%以上，其引爆裝置產生的熱量能充分的被液態二氧化碳吸收，能較大程度的提升氣體爆破器的爆破威力。

本發明所述的引爆裝置，當反應料中的氧化劑采用液氧時，其反應料能充分反應，反應產物能實現充分氧化，其反應產物主要為無毒無害的氣體，對爆破現場無污染，能有效減小現場工作人員的中毒隱患，實現安全爆破，無污染，無有毒有害氣體產生，爆破后馬上能施工作業。

另外，本發明所述的引爆裝置，實現了充氣與點火的一體化，簡化了充氣結構和點火結構的加工制造過程，降低了制造成本，且提高了密封效果。

有益效果：本發明所述的充氣點火一體式氣體爆破器引爆裝置具有加工簡單、制造成本低、反應料混合均勻度高、放熱效率高、運輸安全性好、無啞炮隱患以及液態氣化物吸熱效果好的優點；同時，充氣結構與點火結構集成一體化，具有結構簡單，制造成本低的優點。

附圖說明

圖1為本發明實施例1的整體結構示意圖；

圖2為本發明實施例1中充氣點火頭3的分解結構示意圖；

圖3為本發明實施例1中充氣點火頭3的鎖氣狀態結構示意圖；

圖4為本發明實施例2的整體結構結構示意圖；

圖5為本發明實施例3的整體結構結構示意圖；

圖6為本發明實施例4中充氣點火頭3的結構示意圖；

圖中：1為殼體，11為第一分節體，12為第二分節體，13為螺紋密封圈，111為第一金屬接頭，112為第一金屬接頭，101為基體層，102為纖維層，103為硬化層；

2為填充腔；

3為充氣點火頭，31為封堵基體，32為充氣孔，33為密封球閥，34為電熱絲，35為導電接頭，36為密封鎖緊螺絲，321為密封縮口，322為內螺紋口，322為內螺紋口，361為接頭窗口，37為導線，351為正極導電接頭，352為負極導電接頭，371為正極線，372為負極線，373為負極連接點，361為接頭窗口，374為負極外接面。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述；顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例1

一種充氣點火一體式氣體爆破器引爆裝置，如圖1所示，包括殼體1、填充腔2和充氣點火頭3，殼體1內為填充腔2，殼體1一端連接充氣點火頭3，所述殼體1的抗壓強度大于5.045Mpa；

如圖2和圖3所示，所述充氣點火頭3包括封堵基體31、充氣孔32、密封球閥33、電熱絲34、導電接頭35和密封鎖緊螺絲36，充氣孔32由上向下貫穿封堵基體31，充氣孔32下部設置有密封縮口321，密封球閥33安裝在密封縮口321上方，導電接頭35貫穿并固定卡接在密封球閥33上，密封球閥33的下部球面為不光滑面，無擠壓受力時，密封球閥33與密封縮口321呈間隙接觸，充氣孔32的上部設置有內螺紋口322，內螺紋口322螺紋連接密封鎖緊螺絲36，密封鎖緊螺絲36中部開設有用于穿過導電接頭35的接頭窗口361，接頭窗口361同時用作充氣口，導電接頭35通過導線37連接電熱絲34，充氣點火頭3的封堵基體31通過螺紋結構連接殼體1的一端，封堵基體31的帽沿下方設置有密封圈38。

作為上述實施方式的進一步具有說明，所述導電接頭35包括正極導電接頭351和負極導電接頭352，導線37包括正極線371和負極線372，電熱絲34的兩端分別通過正極線371和負極線372連接正極導電接頭351和負極導電接頭352。

作為上述實施方式的進一步具有說明，所述殼體1的實施尺寸為：筒壁厚度為1mm、內直徑為10mm、殼體1的長度為200mm；或者，筒壁厚度為2mm、內直徑為20mm、殼體1的長度為1000mm；或者，筒壁厚度為4mm、內直徑為40mm、殼體1的長度為2000mm；或者，筒壁厚度為10mm、內直徑為80mm、殼體1的長度為5000mm。

作為上述實施方式的進一步具有說明，實施過程中，所述填充腔2內先預先放置木屑、紙屑、棉花、碳黑、煤粉中的至少一種還原劑，并在爆破現場充入超臨界態氧、高壓氣態氧或液態氧作為氧化劑。

采用上述結構，填充腔2內可現場填充氣態或液態的氧化劑，能避免生產過程預先填充反應料混合料，通過充氣點火頭3，其反應料的混合更為均勻，且能省去混料、拌料過程，且充氣密封效果好，制造成本低。

實施例2

與實施例1不同之處在于：如圖4所示，所述殼體1包括第一分節體11和第二分節體12，第一分節體11與第二分節體12通過螺紋結構進行連接，并配合有螺紋密封圈13進行密封；所述充氣點火頭3分別連接在第一分節體11或第二分節體11的一端；該種結構便于裝藥。

實施例3

與實施例1不同之處在于：如圖5所示，所述殼體1為包含纖維材質的復合層筒，所述殼體1采用復合層制成，所述殼體1包括基體層101、纖維層102和硬化層103，硬化層103位于纖維層102的外層，基體層101位于纖維層102的內層；所述殼體1的兩端分別密封包纏有第一金屬接頭111和第二金屬接頭112，第一金屬接頭111通過螺紋密封連接結構連接充氣點火頭3，第二金屬接頭112為封閉頭；第一金屬接頭111和第二金屬接頭112的底部向外凸出，避免與殼體1脫落。

作為上述實施方式的進一步具有說明，所述基體層101采用聚乙烯(PE)材料；所述纖維層102采用玻璃纖維材料；所述硬化層103采環氧樹脂膠材料。

作為上述實施方式的進一步具有說明，所述殼體1的實施尺寸為：筒壁厚度為0.5mm、內直徑為10mm、殼體1的長度為200mm；或者，筒壁厚度為1mm、內直徑為20mm、殼體1的長度為1000mm；或者，筒壁厚度為2mm、內直徑為40mm、殼體1的長度為2000mm；或者，筒壁厚度為10mm、內直徑為100mm、殼體1的長度為5000mm。

由于玻璃纖維的抗拉強度在2500MPa左右，而碳鋼鋼材的抗拉強度普遍在345MPa左右，故完全可以替代現有碳鋼對高壓氣、高壓液或液化氣進行約束，同時，在相同的抗壓設計下，纖維材質殼體的厚度小于碳鋼材質殼體厚度。

采用上述實施例實施方式，能較大程度的減小殼體重量，同時減小制造成本。

實施例4

與實施例1不同之處在于：如圖6所示，所述充氣點火頭3包括封堵基體31、充氣孔32、密封球閥33、電熱絲34、導電接頭35和密封鎖緊螺絲36，充氣孔32由上向下貫穿封堵基體31，充氣孔32下部設置有密封縮口321，密封球閥33安裝在密封縮口321上方，導電接頭35貫穿并固定卡接在密封球閥33上，密封球閥33的下部球面為不光滑面，無擠壓受力時，密封球閥33與密封縮口321呈間隙接觸，充氣孔32的上部設置有內螺紋口322，內螺紋口322螺紋連接密封鎖緊螺絲36，密封鎖緊螺絲36中部開設有用于穿過導電接頭35的接頭窗口361，接頭窗口361同時用作充氣口，導電接頭35通過導線37連接電熱絲34，充氣點火頭3的封堵基體31通過螺紋結構連接殼體1的一端，封堵基體31的帽沿下方設置有密封圈38。

作為上述實施方式的進一步具有說明，導電接頭35包括正極導電接頭351，導線37包括正極線371和負極線372，電熱絲34的兩端分別連接正極線371和負極線372的一端，正極線371的另一端連接正極導電接頭351，負極線372的另一端連接封堵基體31的下部，封堵基體31的下部設置有用于連接負極線372的負極連接點373，接頭窗口361的內邊壁為負極外接面374，封堵基體31和密封鎖緊螺絲36均為金屬導體。

實施例5

與實施例3不同之處在于：所述殼體1為包含纖維和樹脂材料的復合殼體，制造過程中，先使用纖維制成網狀殼體骨架，再使用樹脂膠噴涂在網狀殼體中，待硬化后形成包含纖維和樹脂的復合殼體。

作為上述實施方式的進一步具有說明，所述纖維材料為玻璃纖維，所述樹脂材料為環氧樹脂膠。

由于玻璃纖維的抗拉強度在2500MPa左右，較碳鋼抗拉強度高，能用于替代碳鋼進行約束，在相同的抗壓設計下，玻璃纖維復合材質殼體的厚度小于碳鋼材質殼體厚度，同時，玻璃纖維成本低，能較大程度減小生產成本。

實施例6

與實施例3不同之處在于：所述殼體1為包含碳纖維和環氧樹脂膠材料的復合殼體，制造過程中，先使用碳纖維制成網狀殼體骨架，再使用環氧樹脂膠噴涂在網狀殼體中，待硬化后形成包含纖維和樹脂的復合殼體。

由于碳纖維的抗拉強度達3500MPa以上，較玻璃纖維的抗拉強度高，在相同的抗壓設計下，碳纖維材質殼體的厚度小于玻璃纖維材質殼體厚度。

實施例7

與實施例3不同之處在于：所述殼體1為包含芳綸纖維和環氧樹脂膠材料的復合殼體，制造過程中，先使用芳綸纖維制成網狀殼體骨架，再使用環氧樹脂膠噴涂在網狀殼體中，待硬化后形成包含纖維和樹脂的復合殼體。

由于芳綸纖維的抗拉強度達6000MPa以上，是玻璃纖維的抗拉強度的2.5倍左右，在相同的抗壓設計下，芳綸維材質殼體的厚度僅為玻璃纖維材質殼體厚度的一半，同時，芳綸纖維的密度小，可較大程度的減小殼體重量。

實施例8

與實施例1不同之處在于：在實施過程中，所述填充腔2內先預先放置二氧化錳（MnO₂）、高錳酸鉀（KMnO₄）、次氯酸鈉（NaClO）、四氧化三鐵（Fe₃O₄）、三氧化二鐵（Fe₂O₃）中的至少一種氧化劑，并在爆破現場充入高壓氣態或液態甲烷（CH₄）或氫（H₂）。

最后應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換,凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。