腔体结构和气体致裂装置制造方法及图纸

本公开涉及矿石开采，具体提供了一种具有气体快放机构的腔体结构和气体致裂装置，腔体结构包括壳体和开关阀芯，开关阀芯在针对排气孔打开与关闭位置之间移动；开关阀芯连通控制腔，控制腔中的高压气体施加驱使开关阀芯向关闭位置移动的作用力；腔体的一部分构成储气腔，储气腔中的高压气体施加驱使开关阀芯向打开位置移动的作用力；在关闭位置，控制腔中高压气体在开关阀芯上的作用力沿向关闭位置移动方向上的分力大于储气腔中高压气体在开关阀芯上的作用力沿向打开位置移动方向上的分力。本公开提供的腔体结构利用气压差控制阀芯的开启与关闭，阀芯响应速度更快，使用效率更高。

Cavity structure and gas cracking device

The invention relates to ore mining, in particular to a cavity structure and a gas cracking device with a gas quick release mechanism. The cavity structure includes a shell and a switch valve core, wherein the switch valve core moves between the opening and closing positions for the exhaust hole; the switch valve core communicates with the control cavity, and the high-pressure gas in the control cavity exerts a force that drives the switch valve core to move to the closing position; and the A part of the air storage chamber is composed of a high-pressure gas in the air storage chamber which exerts a force to drive the switch valve core to move to the open position; in the closed position, the force component of the high-pressure gas in the control chamber on the switch valve core in the direction of moving to the closed position is greater than the force component of the high-pressure gas body in the air storage chamber on the switch valve core in the direction of moving to the open position. The cavity structure of the present disclosure uses the air pressure difference to control the opening and closing of the valve core, so that the response speed of the valve core is faster and the service efficiency is higher.

【技术实现步骤摘要】
腔体结构和气体致裂装置
本公开涉及矿石开采，具体涉及一种具有气体快放机构的腔体结构和气体致裂装置。
技术介绍
目前对于矿石的开采主要包括爆破开采和非爆破开采两种方法，其中爆破开采是指通过安装在钻孔内的炸药爆破的方式实现石材的开采。爆破开采的方式产生大量的粉尘和噪音污染，并且对矿山的山体破坏较大，导致矿体中的石材产生大量碎料，降低开采率，因此目前已经基本禁止爆破开采方法开采石材。非爆破开采包括机械切割或胀裂开采的方式，机械切割时利用火焰切割或绳锯对石材矿体进行切割开采，这种方法对设备和场地要求高，开采效率低，无法应对大规模开采任务。胀裂开采是指通过人工打入水平和竖直方向的钎孔，利用插入膨胀器或压送膨胀剂的方式开采石材，例如公开号为CN107989616A、CN103061769B等中国专利文献公开了通过在矿体水平和竖直方向打孔，在孔内插入膨胀器或注入高压膨胀剂对石材进行胀裂开采的方法。这种方法虽然实现了石材的静态开采，但是产生膨胀作用的膨胀剂多为化学试剂或化学凝胶，通过化学反应对矿石产生胀裂作用，膨胀剂制备复杂成本昂贵，并且具有一定的污染和危险性。而膨胀器的结构复杂，回收困难，二次利用率不高，导致石材胀裂开采成本变高。利用自然资源对矿石进行胀裂开采的过程中，根据开采矿石的不同，流体的脉冲压强需要10～99MPa的高压范围，因此需要使用高压脉冲装置。例如公开号为CN86108271A的中国专利申请公开了一种水力脉冲发生器，其利用液体脉冲产生高压能量可进行矿石分解等。但是这种发生器利用液体，因此必须增加蓄能器来保证排出的液体达到足够的压力强度，导致控制装置和发生器本身结构复杂。并且液体质量远大于气体，在矿石开采中，由于开采环境恶劣，液体的贮存和二次补充的难度也远超气体，导致开采成本增大。同时这种发生器阀门切换结构复杂，导致阀门响应速度慢，影响石材的开采效率。
技术实现思路
为解决传统的高压脉冲发生器阀门结构复杂、响应速度慢的技术问题，本公开提供了一种利用气压差开启阀门，阀门响应速度快的腔体结构。同时，为解决传统的膨胀剂存在化学污染、膨胀器结构复杂二次利用率低的技术问题，本公开提供了一种利用气体对矿石进行开采的气体致裂装置。在第一方面，本公开提供了一种具有气体快放机构的腔体结构，包括：壳体，为内部具有腔体的中空结构，腔体用于储存气体并连通有排气孔；和开关阀芯，在针对排气孔的打开位置与关闭位置之间移动；开关阀芯连通控制腔，控制腔中的高压气体施加驱使开关阀芯向关闭位置移动的作用力；以腔体的至少一部分构成储气腔，储气腔中的高压气体施加驱使开关阀芯向打开位置移动的作用力；储气腔在放气时与控制腔为互相气密关系；在关闭位置，控制腔中高压气体在开关阀芯上的作用力沿向关闭位置移动方向上的分力大于储气腔中高压气体在开关阀芯上的作用力沿向打开位置移动方向上的分力。在控制腔与储气腔中输入等压的高压气体，在关闭位置，控制腔中高压气体在开关阀芯的作用面积在向关闭位置移动的作用力方向上的投影大于储气腔中高压气体在开关阀芯的作用面积在向打开位置移动的作用力方向上的投影。由单一高压气源向控制腔及储气腔供气，其中连接储气腔的进气道设有允许气体朝向储气腔内流通并反向截止的单向阀。进气道设置在储气腔与控制腔之间，单向阀允许气体从控制腔朝向储气腔内流通并反向截止。排气孔、开关阀芯、进气道、以及控制腔均设置在一个阀座内，阀座内成型有与排气孔同轴的用于设置开关阀芯的滑道，排气孔朝向开关阀芯的口缘与开关阀芯朝向排气孔端部成型有相互密封配合的锥面。阀座以滑道远离排气孔一端为界，分为可拆分的两部分，其中不具有滑道的部分在与滑道对应的部位具有朝向滑道凸出的凸起，开关阀芯上设置有与凸起适配的凹槽，凸起与凹槽为开关阀芯提供滑动路径。进气道的一部分成型在开关阀芯内，单向阀设置在开关阀芯中。储气腔通过成型在阀座内的出气通道将气压作用在滑动地设置在阀座内的开关阀芯上。壳体由多个储气单元构成，各个储气单元各自通过一个成型在阀座上的分配腔与开关阀芯中的进气道连通。壳体为一管状部件，其腔体内设有活塞，活塞与腔体的内壁滑动连接且将腔体分为两个独立的腔室，其中具有进气道及排气孔一侧的腔室构成储气腔，另一侧腔室为调节腔，调节腔内设有对活塞施加有驱使活塞朝向排气孔滑动的偏压力的偏压力机构。偏压力机构包括设置在调节腔中适于连通调节气压的调节孔，在放气时通过连通调节气压对活塞施加朝向排气孔滑动的偏压力。还包括排气装置，排气装置为适于与钎孔配合的中空管状结构，一端连通排气孔，另一端用于连通钎孔。排气装置具有一个伸入钎孔中的排气管，排气管侧壁上成型有多个用于排出气体的径向孔；排气装置通过径向孔与钎孔连通，径向孔朝向使待致裂物体沿预设方向分解的方向。排气管还包括设置在尾部的轴向密封装置，轴向密封装置包括多个用以对排气管轴向进行密封的密封垫圈、以及位于密封垫圈之后的集气腔，集气腔设置有贯通腔壁的集气孔。排气装置靠近排气孔的一端设置有连通排气装置的气液混合通道。在第二方面，本公开提供了一种气体致裂装置，其包括上述的腔体结构。本公开的技术方案，具有如下有益效果：1)本公开提供的具有气体快放机构的腔体结构，壳体内部具有储存气体的腔体，设有连通腔体的排气孔，开关阀芯连通控制腔和储气腔，控制腔中高压气体对开关阀芯施加朝向关闭位置移动的作用力，储气腔中高压气体对开关阀芯施加朝向打开位置移动的作用力，开关阀芯在控制腔和储气腔的气压差下动作，从而控制排气孔的开启与关闭，阀门控制结构简单，开关阀芯的响应速度快，在非放气状态下，控制腔中高压气体对开关阀芯沿关闭方向上的作用力大于储气腔中气体对开关阀芯沿打开方向上的作用力，从而在充气时无需对阀门施加控制，充气操作简单，并且在搬运或存放状态时，腔体结构内气体更加稳定。2)本公开提供的腔体结构，由单一气源向控制腔和储气腔内同时供气，使得腔体结构的充气简单方便，同时连接储气腔的进气道设有单向阀，使得腔体在非放气状态下腔体内部形成稳定的密闭状态，便于储存和输运。3)本公开提供的腔体结构，进气道设置在储气腔和控制腔之间，单向阀允许气体从控制腔朝向储气腔内流通并反向截止，使用同一进气道同时为控制腔和储气腔中充入气体，简化腔体结构。4)本公开提供的腔体结构，排气孔、开关阀芯、进气道、以及控制腔均设置在一个一体化阀座上，将排气孔、开关阀芯、进气道和控制腔等集成在阀座上，简化零部件结构，便于生产及装配，同时集成阀座适用于安装在多种高压储气腔体结构，阀座内成型有用于安装并适配开关阀芯的滑道，使得气控结构的集成度更高，排气孔内和开关阀芯上设置有相互密封配合的锥面结构，锥面结构形成开关阀芯滑动的限位部，以限制开关阀芯的滑动路径。5)本公开提供的腔体结构，阀座以排气孔一端为界，分为可拆分的两部分，两部分结构装配以便于阀座成型，其中阀座上设置有与开关阀芯上凹槽适配的凸起结构，为开关阀芯在阀座本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有气体快放机构的腔体结构，包括：/n壳体(1)，为内部具有腔体的中空结构，所述腔体用于储存气体并连通有排气孔(3)；和/n开关阀芯(2)，在针对所述排气孔(3)的打开位置与关闭位置之间移动；/n其特征在于，/n所述开关阀芯(2)连通控制腔(11)，所述控制腔(11)中的高压气体施加驱使所述开关阀芯(2)向关闭位置移动的作用力；以所述腔体的至少一部分构成储气腔(12)，所述储气腔(12)中的高压气体施加驱使所述开关阀芯(2)向打开位置移动的作用力；所述储气腔(12)在放气时与所述控制腔(11)为互相气密关系；/n在关闭位置，所述控制腔(11)中高压气体在所述开关阀芯(2)上的作用力沿向关闭位置移动方向上的分力大于所述储气腔(12)中高压气体在所述开关阀芯(2)上的作用力沿向打开位置移动方向上的分力。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有气体快放机构的腔体结构，包括：
壳体(1)，为内部具有腔体的中空结构，所述腔体用于储存气体并连通有排气孔(3)；和
开关阀芯(2)，在针对所述排气孔(3)的打开位置与关闭位置之间移动；
其特征在于，
所述开关阀芯(2)连通控制腔(11)，所述控制腔(11)中的高压气体施加驱使所述开关阀芯(2)向关闭位置移动的作用力；以所述腔体的至少一部分构成储气腔(12)，所述储气腔(12)中的高压气体施加驱使所述开关阀芯(2)向打开位置移动的作用力；所述储气腔(12)在放气时与所述控制腔(11)为互相气密关系；
在关闭位置，所述控制腔(11)中高压气体在所述开关阀芯(2)上的作用力沿向关闭位置移动方向上的分力大于所述储气腔(12)中高压气体在所述开关阀芯(2)上的作用力沿向打开位置移动方向上的分力。


2.根据权利要求1所述的腔体结构，其特征在于，
在所述控制腔(11)与所述储气腔(12)中输入等压的高压气体，在关闭位置，所述控制腔(11)中高压气体在所述开关阀芯(2)的作用面积在向关闭位置移动的作用力方向上的投影大于储气腔(12)中高压气体在所述开关阀芯(2)的作用面积在向打开位置移动的作用力方向上的投影。


3.根据权利要求2所述的腔体结构，其特征在于，
由单一高压气源向所述控制腔(11)及所述储气腔(12)供气，其中连接所述储气腔(12)的进气道(41)设有允许气体朝向所述储气腔(12)内流通并反向截止的单向阀(42)。


4.根据权利要求3所述的腔体结构，其特征在于，
所述进气道(41)设置在所述储气腔(12)与所述控制腔(11)之间，所述单向阀(42)允许气体从所述控制腔(11)朝向所述储气腔(12)内流通并反向截止。


5.根据权利要求4所述的腔体结构，其特征在于，
所述排气孔(3)、开关阀芯(2)、进气道(41)、以及所述控制腔(11)均设置在一个阀座(5)内，所述阀座(5)内成型有与所述排气孔(3)同轴的用于设置所述开关阀芯(2)的滑道(51)，所述排气孔(3)朝向所述开关阀芯(2)的口缘与所述开关阀芯(2)朝向所述排气孔(3)端部成型有相互密封配合的锥面(52)。


6.根据权利要求5所述的腔体结构，其特征在于，
所述阀座(5)以所述滑道远离所述排气孔(3)一端为界，分为可拆分的两部分，其中不具有所述滑道(51)的部分在与所述滑道(51)对应的部位具有朝向所述滑道(51)凸出的凸起(53)，所述开关阀芯(2)上设置有与所述凸起(53)适配的凹槽(21)，所述凸起(53)为在沿底部至端部的方向上截面尺径逐渐缩小的圆台型结构，所述凸起(53)与所述凹槽(21)为所述开关阀芯(2)提供滑动路径。
<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌坚，
申请(专利权)人：能诚集团有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33