[發明專利]一種超臨界氧氣體致裂器

在審

• 申請號: 201710359643.9
• 申請日: 2017-05-20
• 公開（公告）號: CN106996719A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 郭遠軍
• 申請（專利權）人: 郭遠軍
• 主分類號: F42B3/04
• 分類號: F42B3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于膨脹器技術領域，尤其涉及一種超臨界氧氣體致裂器。

背景技術

現有氣體致裂器（致裂器）以下簡稱膨脹器如：CN201611099345.2、CN201520283079.3、CN201510489513.8、CN201510556527.7連接部通常采用螺紋方式（螺紋需機加工）或焊接方式或對焊方式進行連接，無論采用上述哪種方式進行生產制造，充氣頭、泄能頭與膨脹管連接部均會存在薄弱點，導致膨脹器在膨脹時連接部先致裂，出現飛頭的情況。

現有膨脹器（致裂器）還存在組成部件多，各部件加工和組裝工藝復雜的技術問題。

如公告號為CN205858345U的專利文獻，公開了“堵頭、膨脹管、活化器、充液孔和閉鎖閥，堵頭上開有活化器安裝口，在堵頭或膨脹管上開有充液孔”，雖比其他膨脹器節省了不少部件和組裝步驟，仍然存在膨脹管兩頭需要兩次加工，即組裝時一頭需要焊接，另一頭需要螺紋密封連接，或兩頭均采用焊接方式連接，焊接對焊接師傅的工藝水平要求極高，連接部一整圈焊接出厚度一直和無縫隙的情況不足20%，連接部有任何一處存在薄弱點，將無法使用，螺紋連接則需要在膨脹管兩頭進行螺紋加工，經過螺紋加工的膨脹管兩端部比未進行加工的管身薄弱，使得堵頭與膨脹管連接部存在一整圈薄弱點，由于連接部存在應力薄弱點，和采用堵頭（充裝頭）螺紋連接時，堵頭（充裝頭或泄能頭）直徑略小于膨脹管瓶身直徑，導致堵頭受力面大，體積大，重量重，膨脹器在膨脹時連接部先致裂和出現飛頭的情況。充液孔加工需要加工徑向孔和軸向孔，徑向孔端部需要加工成圓錐形，軸向孔需加工成四段不同直徑大小的階梯孔，同時徑向孔和軸向孔需要連接在一起，需要精密加工，加工精度要求高，加工復雜，不利于工業化生產；堵頭需要單獨加工活化器固定開口、閉鎖閥和引線孔，需要使用不同車床多次加工，膨脹器的各個部件需要機加工造成整個產品生產耗時耗力；同時膨脹管外壁設有爆破線，而膨脹管兩端設有內螺紋，需要采用較厚鋼管制造，制造成本增加。

因現有技術中膨脹器在膨脹過程中均存在飛頭的可能，故現有膨脹器放置在鉆好的膨脹孔中，需要在膨脹孔中放置止飛器或充裝有足夠深的充裝有物，膨脹時由于止飛器或充裝有物的作用，解決飛頭現象（充氣頭或泄能頭飛出膨脹孔），實現安全開采。如下是描述止飛器的文獻，CN201510487194.7、CN201620646686.6，百度文庫文獻：

https://wenku.baidu.com/view/8b629284fab069dc5022018f.html。

盡管如此采用止飛器也并非100%有效，飛頭的情況仍然會發生，膨脹頭一旦飛出，給施工人員和周圍生物帶來危險；同時使用止飛器還會造成使用成本的增加，通常會增加幾十元的使用成本。

高壓氣瓶通常采用的是旋擰鎖氣閥鎖氣和充氣，致裂器充裝過程要洗管（需要多道工序），需要人為旋擰螺桿進行鎖氣，即便采用公告號為CN205858345U公開的單向閥進行充入液態二氧化碳，由于需要灌裝至10-150MPa的壓強，充裝時密封圈經常被沖掉或沖破；采用球閥芯密封處因工藝和光潔度要求極高，造成加工成本極高，導致生產次品率高達80%以上。高壓氣體充裝密封一直是氣體密封領域的技術瓶頸，尤其是能低成本解決充裝密封。

現有技術中的氣體致裂器無論是否采用活化器，均需要引線接入膨脹管內，需要對引線進行高壓密封處理，直接導致充裝頭體積大，重量重的不足。

現有膨脹器膨脹后產生大量二氧化碳氣體和活化器反應出來的有毒有害氣體，故不能在短時間內恢復施工作業，在隧洞中使用會導致隧洞中長時間缺氧和伴隨著有毒有害氣體，故現有技術膨脹器不能在隧洞中使用。

由于超臨界氧在常溫下揮發很快，一般為15～20分鐘即可揮發完，因此，必須在使用前臨時浸制，然后用雷管起爆。故氣體致裂器領域無人采用超臨界氧作為反應料使用。超臨界氧在常溫下如何應用是現有技術中的技術瓶頸。

現有二氧化碳膨脹器的膨脹原理是給活化器通電，活化器內的電熱絲發熱引燃由高氯酸鉀等強氧化劑和鋁粉等強還原劑組成的混合料產生高溫熱量，由于膨脹管的約束，高溫熱量會被膨脹管內的液態二氧化碳吸收，整個吸熱過程在400ms以上，膨脹管的屈服強度越大，吸熱和膨脹的時間越長，當氣態二氧化碳的膨脹壓力大于膨脹管的抗拉強度后，氣態二氧化碳突破膨脹管的約束力致裂做功，膨脹管會損失掉20%以上的膨脹力。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有結構簡單、制造成本低、膨脹管連接部無薄弱點、充氣點火頭不漏氣、不飛頭和/或無啞炮的超臨界氧氣體致裂器。