[發明專利]一種二氧化碳致裂器的致裂壓力測定裝置及方法

有效

• 申請號: 201611234363.7
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106769551B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 陶明;趙華濤;李夕兵;馬敖;褚夫蛟
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N3/313
• 分類號: G01N3/313
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 鄒劍峰

本發明公開了一種二氧化碳致裂器的致裂壓力測定裝置及方法，該裝置包括泄能罩、壓力傳感器和信號采集單元，泄能罩為兩端開口的筒狀結構，泄能罩通過其中一端開口罩裝在致裂器的泄能頭上，并與泄能頭之間相對固定設置，壓力傳感器貼設在泄能罩的內壁，并與信號采集單元通過信號連接。壓力傳感器在液態二氧化碳高速氣化的過程中測得致裂器的致裂壓力信號，并將信號傳輸給信號采集單元。本發明主要用于精確測量二氧化碳致裂器的致裂壓力，本發明實驗方便，操作簡單易行，測量結果準確可靠，為實現液態二氧化碳的精確標定提供了可能，不僅能為不同規格致裂器的設計生產提供可靠的數據，還能分析研究致裂壓力隨距離的變化關系，從而提高能量的利用率。

技術領域

本發明涉及一種二氧化碳致裂器的致裂壓力測定裝置及方法，特別涉及一種用于直接測定液態二氧化碳瞬間氣化并從致裂器泄能孔中高速釋放過程中高壓氣體對周圍空間或物質作用壓力大小的裝置及方法。

背景技術

二氧化碳相變致裂技術最初是由英國在20世紀50年代開發研制，主要作為一種煤巖破碎方式用于高瓦斯井，以代替炸藥，提高塊煤率，避免瓦斯爆炸。后來，由于大規模綜采設備的問世實現了安全高效的非爆采煤作業，并逐漸取代了CO₂變相爆破技術；此后，該項技術逐漸發展用于巖石、混凝土破碎等領域。

該技術主要基于二氧化碳相變致裂器，實現二氧化碳液-氣轉換，從而達到破碎巖石的目的，其中，相變致裂器是一種高強度的可以重復使用的金屬管狀構件，由卸能頭1、發熱器2、儲液罐3、定壓剪切片4、充氣閥5、墊片6等組成，如圖1所示。

另外，相變致裂技術是一種新型的物理爆破技術，與傳統爆破技術相比具有無污染、價格低、噪音低、震動小、安全和可重復性利用等優點，在城市拆除爆破、地鐵爆破、隧道掘進爆破、礦山開采爆破等具有很大的發展空間，但是對二氧化碳致裂壓力的專門研究卻很少，一般都是根據常規的現場檢測方法獲得一些經驗值，而常規的孔內檢測法又是基于一種理想的環境，未考慮地質構造和巖石特性的影響，使得測量的數據模棱兩可，沒有一個確切的值，從而嚴重影響了二氧化碳相變致裂技術的破碎效果和能量的利用率。

而目前關于二氧化碳致裂器的致裂壓力檢測的裝置和方法更是少見報道，因此研發一種能直接測量二氧化碳致裂器的致裂壓力的裝置和方法，來測定二氧化碳的致裂壓力，改善其破碎效果和能量利用率，成為二氧化碳致裂技術研發和推廣亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是為了彌補現有二氧化碳致裂技術中致裂壓力測定的空白，提供一種結構簡單、實驗方便、操作簡單易行的二氧化碳相變致裂器的致裂壓力測定裝置和方法。

本發明采用如下技術方案實現：

一種二氧化碳致裂器的致裂壓力測定裝置，包括泄能罩、壓力傳感器和信號采集單元，所述泄能罩為兩端開口的筒狀結構，所述泄能罩通過其中一端開口罩裝在致裂器的泄能頭上，并與所述泄能頭之間相對固定設置，所述壓力傳感器貼設在泄能罩的內壁，并與信號采集單元通過信號連接。

進一步的，所述泄能罩上設有螺紋通孔，所述泄能頭上設有螺紋盲孔，所述泄能罩和泄能頭通過同時螺接在螺紋通孔和螺紋盲孔上的固定螺釘連接。

進一步的，所述螺紋通孔為兩個，并沿同一徑向方向布置在泄能罩的中部，對應的螺紋盲孔為沿泄能頭同一徑向上布置的兩組。

進一步的，所述螺紋盲孔對稱布置在泄能頭上的泄能孔兩側，螺紋規格與泄能罩上的螺紋通孔和固定螺釘相同，螺紋盲孔的垂直深度5±1mm。

進一步的，所述固定螺釘由鋼鐵材料制成的全螺紋螺釘，長度大于等于8cm，螺紋規格與泄能罩的螺紋通孔和泄能頭的螺紋盲孔相同。

進一步的，所述泄能罩采用厚度為12±2mm、兩端開口的無縫鋼管件，泄能罩的直徑大于泄能頭和致裂器直徑3-5cm。