本发明专利技术提供了一种环保型爆破装置，属于电力电子技术领域，特别涉及一种利用高压大电流放电的爆破装置，该装置包括高压脉冲发生器、同轴传输线和高压电极等，高压脉冲发生器用于产生万伏级电脉冲，同轴传输线用于有效传递电脉冲，高压电极是电脉冲输出部件、并与被破碎物接触。本发明专利技术利用高压电脉冲，将被破碎物内部的微小气隙迅速加热，微小气隙加热膨胀后，形成无数个局部爆炸进而发展为可传导碎裂，该装置弥补了现有破碎技术的不足，具有精确可控、绿色环保、费效比高等优点，可以广泛的应用于航空航天、勘探、采矿、定向爆破、微粒制造、环保处理等领域。保处理等领域。保处理等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种环保型爆破装置
[0001]本专利技术涉及一种环保型爆破装置，属于电力电子
，特别是一种利用高压大电流放电碎石的装置。
技术介绍
[0002]岩石等硬质固态物或混合物集合体的破碎是一项与人类活动密切相关的行为，是勘探、采矿、医疗、环保等领域中最基本、最常见的操作。随着社会的进步和科技的发展，人们对破碎的要求越来越高，要求更加安全、更加高效、更低消耗、更为环保。
[0003]常见的破碎方法有三种：机械法、化学法和物理法。机械法包括回转破碎、冲击破碎和振动破碎等。化学法主要利用化学药剂实现破碎。物理法则包括热力破碎、高压水射流破碎、电子束破碎和激光破碎。传统破碎方法虽然简单易行，特别是化学法是目前应用最广泛的，但缺点明显，体现在一次性消耗大、存在安全隐患。电子束破碎和激光破碎虽然技术先进，但原理上还是利用长时间的热能累积实现破碎，因此能源消耗大、设备昂贵、效率低。
[0004]随着认知水平的不断提高，发现岩石等硬质固态物或混合物集合体并非完全致密的固体，而是由大量内部存在气隙的微晶体组成。当施加高压电脉冲后，微小气隙可迅速被加热膨胀，形成无数个局部爆炸进而发展为可传导碎裂。另外，当电脉冲持续时间很短时，一次能源消耗相对较少，在同样的能源供给条件下可多次反复进行，提高生产效率，充分保证破碎效果。基于上述新发现，如何设计一种只消耗电能、即可实现高效的爆破工作的新型环保型爆破装置，成为了当前本领域的技术难点。
技术实现思路
[0005]面对上述技术背景，本专利技术提出一种新型环保型爆破装置，利用高压电脉冲，将被破碎物内部的微小气隙迅速加热，微小气隙加热膨胀后，形成无数个局部爆炸进而发展为可传导碎裂，该装置弥补了现有破碎技术的不足，具有精确可控、绿色环保、费效比高等优点，可以广泛的应用于航空航天、勘探、采矿、定向爆破、微粒制造、环保处理等领域。
[0006]为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案一种环保型爆破装置，其特征在于，包括高压脉冲发生器、同轴传输线和高压电极，其中：所述高压脉冲发生器用于产生万伏级电脉冲；所述同轴传输线用于将万伏级电脉冲有效传递至高压电极；所述高压电极作为电脉冲的输出部件，密封设置在被破碎物的预埋孔中，所述预埋孔中填充有爆破介质。
[0007]优选的，所述高压脉冲发生器包括TESLA脉冲调制器、MARX发生器、LTD感应叠加器、LC谐振高压产生器中的一种或几种组合；所述高压脉冲发生器中万伏级电脉冲的工作参数包括电压幅值、电流幅值、脉冲宽度和重复频率，其中：所述电压幅值的范围为10至50万伏特；所述电流幅值的范围为0.2-1万安培；所述脉冲宽度的范围为100至1000纳秒；所述重复频率的范围为0.1至0.5赫兹。
[0008]优选的，所述同轴传输线分为正极传输线和负极传输线，其中：
所述正极传输线的末端连接高压电极的正电极，正电极密封安装在预埋孔中；所述负极传输线的末端接地、或连接高压电极的负电极，负电极密封安装在预埋孔中。
[0009]优选的，所述同轴传输线为同轴二极管、带状线或多股高压同轴电缆。
[0010]优选的，所述高压电极为金属材料，高压电极的形状包括球体、椭球体、圆柱体、平板、锥体、楔形体中的一种或多种组合，所述高压电极为圆柱体结构时，高压电极包括柱体和设置在柱体末端的尖端，所述柱体的外侧均匀布置有多组环带。
[0011]优选的，还包括控制器，所述控制器用于控制高压脉冲发生器工作、并用于检测高压电极的工作状态。
[0012]优选的，所述爆破介质为水、变压器油、酯类中一种或几种组合。
[0013]优选的，还包括用于安装高压电极的密封件，所述密封件包括盖体、设置在盖体顶部的接线座和设置在盖体底部的电极座，其中：所述盖体的底部安装有密封圈，所述盖体通过多个固定螺丝连接被破碎物；所述接线座用于连接同轴传输线；所述电极座用于安装高压电极。
[0014]环保型爆破装置的操作方法包括整体爆破方案，具体如下：A1）在被破碎物的中心位置开设预埋孔；A2）将高压电极的正电极设置在预埋孔中，并在预埋孔中填充爆破介质，通过密封件将高压电极和预埋孔以及爆破介质密封；A3）使用控制器驱动高压脉冲发生器放电，对被破碎物进行整体爆破，放电过程中电压幅值的范围为10至50万伏特，电流幅值的范围为0.2-1万安培，脉冲宽度的范围为100至1000纳秒，重复频率的范围为0.1至0.5赫兹。
[0015]环保型爆破装置的操作方法包括局部爆破方案，具体如下：B1）在被破碎物的待爆破区域边缘开设多个预埋孔；B2）将高压电极的正电极设置在一侧的预埋孔中，再将高压电极的负电极设置在另一侧的预埋孔中，并在预埋孔中填充爆破介质，通过密封件将高压电极和预埋孔以及爆破介质密封；B3）使用控制器驱动高压脉冲发生器放电，对被破碎物进行局部爆破，放电过程中电压幅值的范围为10至50万伏特，电流幅值的范围为0.2-1万安培，脉冲宽度的范围为100至1000纳秒，重复频率的范围为0.1至0.5赫兹。
[0016]本专利技术提出的环保型爆破装置具有以下有益效果：本专利技术提出一种环保碎石装置，能够显著弥补现有碎石方法的不足，该方案基于高压电脉冲技术和硬质固态物或混合物集合体内部构造的新发现，使用高压电脉冲将被破碎物内部的微小气隙迅速加热，微小气隙加热膨胀后，形成无数个局部爆炸进而发展为可传导碎裂，该装置弥补了现有破碎技术的不足，具有只消耗电能，可重复使用，费效比高；无需炸药、安全可靠；操作简单、维护要求低；破碎速度快，精确可控；环境友好，绿色环保等优点，可以广泛的应用于航空航天、勘探、采矿、定向爆破、微粒制造、环保处理等领域。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的结构原理图；图2为本专利技术的第一实施例示意图；
图3为本专利技术的第二实施例示意图；图4为本专利技术的高压电极结构示意图；图5为本专利技术的密封件结构示意图；图6为本专利技术的固定螺丝安装示意图。
[0018]图中，1-高压脉冲发生器、2-同轴传输线、201-正极传输线、202-负极传输线、3-高压电极、301-正电极、302-负电极、303-柱体、304-尖端、305-环带、4-控制器、5-被破碎物、501-预埋孔、502-爆破介质、6-密封件、601-盖体、602-接线座、603-电极座、604-密封圈、605-固定螺丝。
具体实施方式
[0019]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。 术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种环保型爆破装置，其特征在于，包括高压脉冲发生器（1）、同轴传输线（2）和高压电极（3），其中：所述高压脉冲发生器（1）用于产生万伏级电脉冲；所述同轴传输线（2）用于将万伏级电脉冲有效传递至高压电极（3）；所述高压电极（3）作为电脉冲的输出部件，密封设置在被破碎物（5）的预埋孔（501）中，所述预埋孔（501）中填充有爆破介质（502）。2.根据权利要求1所述的环保型爆破装置，其特征在于，所述高压脉冲发生器（1）包括TESLA脉冲调制器、MARX发生器、LTD感应叠加器、LC谐振高压产生器中的一种或几种组合；所述高压脉冲发生器（1）中万伏级电脉冲的工作参数包括电压幅值、电流幅值、脉冲宽度和重复频率，其中：所述电压幅值的范围为10至50万伏特；所述电流幅值的范围为0.2-1万安培；所述脉冲宽度的范围为100至1000纳秒；所述重复频率的范围为0.1至0.5赫兹。3.根据权利要求1所述的环保型爆破装置，其特征在于，所述同轴传输线（2）分为正极传输线（201）和负极传输线（202），其中：所述正极传输线（201）的末端连接高压电极（3）的正电极（301），正电极（301）密封安装在预埋孔（501）中；所述负极传输线（202）的末端接地、或连接高压电极（3）的负电极（302），负电极（302）密封安装在预埋孔（501）中。4.根据权利要求3所述的环保型爆破装置，其特征在于，所述同轴传输线（2）为同轴二极管、带状线或多股高压同轴电缆。5.根据权利要求1所述的环保型爆破装置，其特征在于，所述高压电极（3）为金属材料，高压电极（3）的形状包括球体、椭球体、圆柱体、平板、锥体、楔形体中的一种或多种组合，所述高压电极（3）为圆柱体结构时，高压电极（3）包括柱体（303）和设置在柱体（303）末端的尖端（304），所述柱体（303）的外侧均匀布置有多组环带（305）。6.根据权利要求1所述的环保型爆破装置，其特征在于，还包括控制器（4），所述控制器（4）用于控制高压脉冲发生器（1）工作、并用于检测高压电极（3）的工作状态。7...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈炎伟，李伟，李立明，
申请(专利权)人：陕西中控微脉智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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