一种基于笑气自分解反应的爆破筒制造技术

本发明专利技术涉及一种基于笑气自分解反应的爆破筒。该爆破筒包括筒体，所述筒体整体呈圆柱形，筒体中放置有堆积的可燃粉末，可燃粉末在筒体内为堆积状，不需要均匀地分散在筒体内，体积比能量显著提高，且装填方便快捷；本发明专利技术点火能量低，引爆不需要点火药头或其他高能量材料，通过笑气在高压状态下，电火花放电使笑气自分解生成O2和N2，产生约10倍初始压力的分解压力，同时释放大量热，促进木粉等可燃粉末的燃烧，并继续提高筒体内压力，进一步解决了木粉等可燃固体感度低，电火花无法点燃的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于笑气自分解反应的爆破筒


[0001]本专利技术属于爆破筒
，具体涉及一种基于笑气自分解反应的爆破筒。

技术介绍

[0002]随着社会经济的日益发展，人们对于能源开采需求也越来越大；另一方面，为适应新时代的急速发展，一些年岁久远的高层建筑物也需要拆除。当今社会，不论是能源开采还是建筑物的拆除，都需要利用到特定的爆破技术，因此民用炸药(例如乳化炸药)被广泛地应用在上述作业中。然而，《民用爆炸物品安全管理条例》对此类工业炸药的运输、储存及使用均有限制，而且容易发生爆炸事故，造成人员伤亡及财产损失；另一方面，单纯的利用机械设备或膨胀剂技术进行开采或拆除效率低下且费用昂贵，因此需要寻求一些新型的技术弥补上述缺陷。
[0003]近些年工程施工上出现了一些非炸药类型的做功方法，例如二氧化碳破岩技术、碳粉破岩技术等。上述非炸药破岩技术工艺复杂，需要在特定的场所制作完毕运输至工程现场，在储存的过程中由于制作工艺的漏洞仍然存在安全隐患；此外，此类技术噪音大，产生的噪声污染并不符合现今环保的要求。综上所述，针对现阶段爆破技术中存在的安全、环保、震动等问题，亟需发展一种新型的含能材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的爆破筒。
[0005]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0006]一种基于笑气自分解反应的爆破筒，包括筒体，所述筒体的其中一端面连接有单向阀与电火花引线，所述电火花引线的末端插入于筒体内，且该端设置有放电电极，所述单向阀的出气端与筒体连通，所述筒体的两端密封设置，所述筒体内放置有堆积的可燃粉末，所述可燃粉末的热值范围为12.5MJ/kg—18.8MJ/kg；通过所述单向阀向筒体内通入笑气至高压状态后，通过电火花引线使放电电极放电，引爆该爆破筒。
[0007]与现有技术相比，引爆不需要点火药头或其他高能量材料，点火能量低，笑气在高压下，电火花放电(几个焦耳能量)即会使笑气自分解生成O2和N2，N2O
→
1/2O2+N2，ΔН＝
‑
82.1kJ/mol，产生约10倍初始压力的分解压力，同时释放大量热；
[0008]笑气自分解产生的热量可促进木粉等可燃粉末的燃烧，并继续提高筒体内压力，解决了木粉等可燃固体感度低，电火花无法点燃的问题；
[0009]木粉等可燃粉末在笑气分解产生氧气充足且高压的情况下能够快速反应，瞬间放出大量热并生成大量气体，快速提高筒体内压力，从而实现爆破的目的；
[0010]筒体结构及制备工艺简单，可根据工程需求自发调整可燃粉末的质量及笑气充压，并进而调整承筒体大小及厚度；
[0011]可燃粉末的质量及笑气充压应尽量贴近完全反应的当量比，提高原材料利用率，
筒体的厚度和许用压力应达到要求：高于笑气充压、低于可燃粉末完全反应的峰压且许用压力应尽可能高，从而提高氧化还原反应程度，从而提高爆破威力；
[0012]筒体内最终产生的压力为初始压力的数十倍，远大于岩石、钢筋混凝土的抗拉强度，实现能源的有效开采及建筑物的有效拆除；
[0013]可燃粉末在低压下感度很低，反应缓慢，在储存及运输中安全性高，且原料来源广泛，成本低。
[0014]作为本专利技术的进一步优化方案，所述可燃粉末为木粉、淀粉、植物秸秆粉末中的任一一种或多种。
[0015]木粉、淀粉、植物秸秆粉末等可燃粉末的热值为12.5MJ/kg—18.8MJ/kg，远大于TNT与乳化炸药，做功能力强。
[0016]作为本专利技术的进一步优化方案，所述筒体整体呈圆柱形，其两端经焊接密封，且其一端面开设有与单向阀的出气端连通的第一孔，以及与密封包裹电火花引线的第二孔。
[0017]上述筒体的工作原理如下：
[0018]筒体在充入高压状态的笑气后，连接电火花引线的放电器进行充、放电，在电火花引线的尾端产生小能量电火花，在电火花周围的笑气率先分解形成N2(氮气)和O2(氧气)；同时，释放的热量使笑气温度升高，高温下笑气进一步分解，从而产生连锁反应，分解产生的氧气在高温、高压下与可燃粉末快速反应，使筒体内部温度和压力二次升高，最终到达筒体的屈服极限，实现岩石开采、建筑拆除等对外做功的目的；
[0019]现有技术中含能材料能量密度高，例如TNT(炸药)的热值为4.18MJ/kg，而木粉的热值为18.8MJ/kg，约为同等质量下TNT热值的4.5倍；
[0020]本专利技术涉及的筒体利用小能量的电火花即可引爆，无需点火药包或金属纤维等高能量密度的材料；
[0021]与机械方法、膨胀剂等技术相比，本专利技术爆破装置做功能力强、效率高；
[0022]整体的爆破装置结构和制作工艺简单，可在施工现场随做随用，避免了因传统含能材料的审批等过程带来的低效率；
[0023]由于有筒体的约束作用，起爆后的噪音、粉尘等污染小，符合环保要求；
[0024]可以一次性串联多个筒体，利用高压笑气气体瓶进行同时充压，从而达到大范围的工程施工；
[0025]可燃粉末(如木粉、植物秸秆粉末、淀粉等)与高压氧化剂价格低廉，可实现大批量生产，具有广阔的应用前景。
[0026]作为本专利技术的进一步优化方案，所述筒体的内壁设置有定向槽体；
[0027]其中，所述定向槽体包括沿着筒体长度方向分布、径向方向及其它任意方向分布的矩形、环形和其它形状的槽体，根据实际需求开设定向槽体的方向，使得定向槽体靠近筒体外圈的位置厚度较薄，在单向阀内部的笑气、可燃粉末反应下爆炸时，可沿着定向槽体的分布方向较为薄弱的地方爆炸，起到了控制爆炸方向的目的；
[0028]相应的，定向槽体可设置有多组，控制筒体爆炸时呈多个方向爆炸，从而均分爆炸力，使得筒体爆炸式不会朝向一个方向爆炸，特别适用于定范围式的楼宇爆破拆卸等。
[0029]值得一提的，定向槽体的设置，使得生产的过程中可生产厚度较厚的筒体，使得筒体上只有位于定向槽体的位置容易爆裂，方便整体的筒体后续的回收利用，如筒体混合在
爆破物中后期筛分爆破物的过程中方便将筒体回收利用，有利于环保。
[0030]作为本专利技术的进一步优化方案，所述定向槽体的底面上设置有定点爆破孔，所述定点爆破孔呈圆锥形结构。
[0031]为了使得筒体爆炸时爆炸力更加准备的朝向固定方向引爆，在定向槽体的底面上设置有定点爆破孔，定点爆破孔优选的为圆锥形结构，定点爆破孔还可为其它形状，由于定点爆破孔的体积较小，使得筒体爆炸时其内部的爆炸力通过较为薄弱的定点爆破孔处传出，且被定向缩小体积式的排出，增加了爆炸力刚传递出来时的压力，可用于一些较为坚硬物体的爆破；
[0032]同时，定向槽体底面的定点爆破孔可并排设置有多组，使得爆炸力分散从不同的位置以点状形式排出，适应于爆破拆除存在多个位置较为坚硬的情况，如，混凝土中钢筋呈等间距分布，若是将定向槽体底部的多个定点爆破孔对应在钢筋分布的位置，可使得爆破时，被爆破物中存在钢筋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于笑气自分解反应的爆破筒，包括筒体(6)，其特征在于，所述筒体(6)的其中一端面连接有单向阀(1)与电火花引线(2)，所述电火花引线(2)的末端插入于筒体(6)内，且该端设置有放电电极(3)，所述单向阀(1)的出气端与筒体(6)连通，所述筒体(6)的两端密封设置，所述筒体(6)内放置有堆积的可燃粉末(5)，所述可燃粉末(5)的热值范围为12.5MJ/kg—18.8MJ/kg；通过所述单向阀(1)向筒体(6)内通入笑气(4)至高压状态后，通过电火花引线(2)使放电电极(3)放电，引爆该爆破筒。2.根据权利要求1所述的一种基于笑气自分解反应的爆破筒，其特征在于：所述可燃粉末(5)为木粉、淀粉、植物秸秆粉末中的任一一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种基于笑气自分解反应的爆破筒，其特征在于：所述筒体(6)整体呈圆柱形，其两端经焊接密封，且其一端面开设有与单向阀1的出气端连通的第一孔(7)，以及与密封包裹电火花引线(2)的第二孔(8)。4.根据权利要求1所述的一种基于笑气自分解反应的爆破筒，其特征在于：所述筒体(6)的内壁设置有定向槽体(9)。5.根据权利要求4所述的一种基于笑气自分解反应的爆破筒，其特征在于：所述定向槽体(9)的底面上设置有定点爆破孔(22)，所述定点爆破孔(22)呈圆锥形结构。6.根据权利要求5所述的一种基于笑气自分解反应的爆破筒，其特征在于：所述筒体(6)的中部设置有定位轴杆(24)，所述定位轴杆(24)的底部固定焊接在筒体(6)的底部，所述定位轴杆(24)的一侧设置有阻挡在定点爆破孔(22)端部的阻挡件(23)，所述阻挡件(23)包括固定焊接在定位轴杆(24)侧面的伸缩筒(28)，所述伸缩筒(28)的底部固定焊接有弹簧(29)，所述弹簧(29)的端部固定设置有滑动设置于伸缩筒(28)内部的第一磁性圆板(27)，所述第一磁性圆板(27)远离弹簧(29)的一面一体设置有伸缩杆(26)，所述伸缩杆(26)的端部活动伸出伸缩筒(28)，且伸缩杆(26)的端部一体设置有对应密封在定点爆破孔(22...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鲁庆，何泽，马宏昊，沈兆武，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：