[發明專利]一種基于氣泡引導水下放電的聚束沖擊波碎巖裝置及方法

在審

• 申請號: 202211465785.0
• 申請日: 2022-11-22
• 公開（公告）號: CN115930690A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 孫瀅;潘騰;張遠濤;王曉龍;趙彤;鄒亮;劉亞迪;劉晨蕾
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F42B1/00
• 分類號: F42B1/00;F42B3/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強

1.一種基于氣泡引導水下放電的聚束沖擊波碎巖裝置，其特征在于：包括：脈沖電源裝置，沖擊波產生裝置，儲氣罐和氣體流量閥；

所述沖擊波產生裝置包括：高壓電極、接地電極和橢圓球形聚束罩；

所述脈沖電源裝置為水下放電提供脈沖電壓，所述沖擊波產生裝置用于產生并釋放高能沖擊波，所述儲氣罐為水下放電提供引導氣泡；

其中，高壓電極和接地電極固定設置在橢圓球形聚束罩上，脈沖電源的輸出端與高壓電極相連，接地電極中央設有進氣孔，通過氣體流量閥與儲氣罐連接，工作時打開氣體流量閥通入氣泡。

2.如權利要求1所述的一種基于氣泡引導水下放電的聚束沖擊波碎巖裝置，其特征在于：所述引導氣泡通入高壓電極和接地電極之間，氣泡被擊穿后觸發液體中流注擊穿，并在電極之間形成等離子體通道，完成水下火花放電，釋放出高能沖擊波。

3.如權利要求1所述的一種基于氣泡引導水下放電的聚束沖擊波碎巖裝置，其特征在于：所述碎巖裝置采用可拆卸式結構，高壓電極和接地電極設計為同軸結構，使用時將接地電極插入巖體中，固定整個碎巖裝置。

4.如權利要求1所述的一種基于氣泡引導水下放電的聚束沖擊波碎巖裝置，其特征在于：所述高壓電極和接地電極設置在橢圓聚束罩其中一個焦點所在的軸線上，利用緊固件和翼形螺釘來固定電極和橢圓球形聚束罩。

5.如權利要求4所述的一種基于氣泡引導水下放電的聚束沖擊波碎巖裝置，其特征在于：所述電極外部包裹絕緣亞克力材料，以避免周圍空氣發生氣體擊穿，引發火花放電；亞克力材料上面開有圓孔，用以旋進翼形螺釘固定電極。

6.如權利要求4所述的一種基于氣泡引導水下放電的聚束沖擊波碎巖裝置，其特征在于：所述橢圓球形聚束罩的上部和下部分別開一個圓孔，用于伸入電極和加裝電極緊固件；電極緊固件由絕緣材料PVC制成，呈圓筒形，在其下部設有圓環結構，用于套裝在橢圓球形聚束罩的圓孔上，緊固件上部設有和翼形螺釘配套的螺紋孔，旋擰翼形螺釘即可固定電極。

7.如權利要求1所述的一種基于氣泡引導水下放電的聚束沖擊波碎巖裝置，其特征在于：所述裝置的放電中心位于橢圓球形聚束罩的一個焦點上，沖擊波經橢圓球形聚束罩反射將匯聚到另一個焦點上，改變沖擊波的方向并增大其幅值。

8.如權利要求7所述的一種基于氣泡引導水下放電的聚束沖擊波碎巖裝置，其特征在于：所述橢圓球形聚束罩由特種鋼材料制成。

9.如權利要求1所述的一種基于氣泡引導水下放電的聚束沖擊波碎巖裝置，其特征在于：所述儲氣罐上帶有流量閥，可以實時監測通入的氣體量，所用氣體為空氣、氬氣和氦氣中的一種或多種。

10.一種基于氣泡引導水下放電的聚束沖擊波碎巖方法，其特征在于：

利用權利要求1-9所述的基于氣泡引導水下放電的聚束沖擊波碎巖裝置；

將碎巖裝置放入注滿水的巖體鉆孔并通過接地電極固定；

在高壓電極與接地電極之間通入氣泡，形成脈沖電源—高壓電極—引導氣泡—接地電極的放電通路；

脈沖電源裝置產生高壓脈沖施加在電極上，氣泡首先被擊穿，進而觸發液體中流注擊穿，并在電極之間形成等離子體通道，完成水下火花放電，釋放出高能沖擊波；

使用聚束罩反射增強沖擊波能量，使沖擊波作用在巖石上。