凝胶状含能材料连续推送装置及其相关系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种凝胶状含能材料连续推送装置及其相关系统

【技术实现步骤摘要】
凝胶状含能材料连续推送装置及其相关系统、装置和方法
[0001]本申请为中国申请日
2022
年
10
月
18
日，申请号
202211273737.1
，名称为“一种凝胶状含能材料
、
制备方法及相关系统和装置”的分案申请
。


[0002]本专利技术属于新型炸药领域，涉及一种凝胶状含能材料连续推送装置及其相关系统
、
装置和方法
。

技术介绍

[0003]液电效应是指高电压大电流通过液体介质后能量迅速转化并伴生多种极端物理效应的复杂物理过程，其产生的包括机械效应
、
声学效应
、
光效应
、
化学效应等在工业上具有巨大应用前景
。
尤其是基于液电效应的水中冲击波产生技术，在包括机械加工成型
、
电脉冲清洗
、
体外碎石
、
油气解堵
、
储层改造等场景中得到广泛应用
。
水间隙放电是常见的基于液电效应的水中冲击波产生技术，当间隙两端电极加载强电场后，电极间的水介质发生电击穿并形成等离子体放电通道，能量进一步注入使得放电通道迅速膨胀，并推动外部水介质形成强冲击波向外传播，具备可控
、
安全
、
重复性好等优点
。
相比基于金属丝电爆炸的水中冲击波产生技术，水间隙放电不需要配套的送丝设备，水间隙在电容能量释放完毕后会自动恢复未击穿状态，为下一次放电做好准备，因此在高效重复工作场景中更具备优势
。
但是，水间隙放电与水中金属丝电爆炸均受到脉冲电容器储能其能量转化效率较低的限制，当装置体积受制于复杂
、
狭小的工作环境
(
井下
、
矿洞
、
隧道等
)
时无法产生足够能量的冲击波
。
[0004]基于这种背景，在水中金属丝电爆炸研究领域人们提出钝感含能材料包覆于金属丝外的负载构型，利用金属丝电爆炸点燃外层钝感含能材料，耦合丝爆冲击波与含能材料冲击波以提升单次作业所能产生的冲击波能量
。
所用含能材料往往不含有危险品条目中的爆炸物，常见的配方为包含硝基甲烷
、
铝粉
、
金属氧化物的混合物
。
但是这种方式存在以下缺点：
1)
需要结构复杂的送弹机构等帮助完成重复工作，价格昂贵且转轮
、
轴承等结构在强冲击波作用下容易出现故障；
2)
液态含能材料需要装填在外壳中形成含能弹，但是强冲击下储存仓中的含能弹壳容易破损影响重复工作；
3)
利用醋酸纤维素等增稠剂的液态含能材料黏度不够，存在沉降问题且无法静置超过
24
小时
。
[0005]因此，研制可用于水间隙放电的含能材料是亟待解决的关键问题，从而实现复杂
、
狭小作业地形下单次强冲击波的可靠产生
。
此外还需要解决以下关键问题：
1)
研制具备自支撑特性
、
不溶于水的钝感含能材料，能够在无外壳情况下长时间稳定保持在水间隙内；
2)
研制可推送含能材料至水间隙的连续工作装置，适用于现有水间隙放电装置，结构简单可靠，储存仓内含能材料长时间稳定储存，不分解
、
不失效
、
不殉爆；
3)
研制配套的含能材料制备装置，能够制备均匀
、
无杂质
、
无气泡的含能材料
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种凝胶状含能材料连续推送装置及其相关系统
、
装置和方法
。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种凝胶状含能材料，按照质量份数计，包括
30
～
65
份的硝基甲烷
、10
～
30
份的金属氧化物粉末
、15
～
40
份的铝粉以及1～3份疏水性气相二氧化硅凝胶化
。
[0008]第二方面，本专利技术提供一种凝胶状含能材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1：将金属氧化物粉末和铝粉混合均匀，得到铝粉
/
金属氧化物粉末；
[0010]步骤2：将铝粉
/
金属氧化物粉末加入硝基甲烷中，在室温下搅拌，使硝基甲烷与铝粉
/
金属氧化物粉末均匀混合，得到铝粉
/
金属氧化物
/
硝基甲烷粉末；
[0011]步骤3：向铝粉
/
金属氧化物
/
硝基甲烷粉末加入疏水性气相二氧化硅，在室温下搅拌，使混合物凝胶化，得到凝胶状含能材料；
[0012]所述步骤2和步骤3中，搅拌的转速为
50r/min
～
500r/min。
[0013]第三方面，本专利技术提供一种用于制备凝胶状含能材料的装置，包括：
[0014]腔体，所述腔体设置腔体密封盖，内部设置有螺旋搅拌杆，底部开设有搅拌杆安装孔；
[0015]腔体密封盖，所述腔体密封盖上开设有加压阀；
[0016]螺旋搅拌杆，所述螺旋搅拌杆的底部设置安装座，所述安装座设置于搅拌杆安装孔内，所述安装座上开设有与腔体相连通的灌装口，所述灌装口的出口处设有沉孔，用于连接搅拌延长杆；
[0017]搅拌延长杆，所述搅拌延长杆的末端连接搅拌电机，用于驱动螺旋搅拌杆旋转
。
[0018]第四方面，本专利技术提供一种制备凝胶状含能材料的方法，包括以下步骤：
[0019]步骤1：将金属氧化物粉末和铝粉混合均匀，得到铝粉
/
金属氧化物粉末；
[0020]步骤2：向腔体中加入硝基甲烷，再向腔体中加入铝粉
/
金属氧化物粉末，盖上腔体密封盖，启动搅拌电机驱动螺旋搅拌杆在室温下旋转搅拌，使硝基甲烷与铝粉
/
金属氧化物粉末均匀混合，关闭搅拌电机；
[0021]步骤3：打开腔体密封盖，向腔体中加入疏水性气相二氧化硅，盖上腔体密封盖，启动搅拌电机驱动螺旋搅拌杆在室温下旋转搅拌，使混合物凝胶化，得到凝胶状含能材料
。
[0022]第五方面，本专利技术提供一种凝胶状含能材料连续推送装置，包括壳体，所述壳体为由前壳体
、
中壳体和后壳体拼装而成的筒体结构；
[0023]所述前壳体的内部为含能材料存储仓，前端开设与含能材料存储仓相连通的含能材料推送口，后端设置转接插座；所述含能材料存储仓内填充有所述的凝胶状含能材料；
[0024]所述中壳体内设置电机，前端设置转接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种凝胶状含能材料连续推送装置，其特征在于，包括壳体，所述壳体为由前壳体
、
中壳体和后壳体拼装而成的筒体结构；所述前壳体的内部为含能材料存储仓
(214)
，前端开设与含能材料存储仓
(214)
相连通的含能材料推送口
(216)
，后端设置转接插座；所述含能材料存储仓
(214)
内填充有权利要求1或2所述的凝胶状含能材料
(217)
；所述中壳体内设置电机
(206)
，前端设置转接插座，后端设置密封转接插座
(203)
，前端的转接插座用于与前壳体后端的转接插座连接；所述电机
(206)
安装在螺杆
(210)
上；所述螺杆
(210)
的前端安装推动活塞块
(213)
，推动活塞块
(213)
上套设有密封圈
(212)
；推动活塞块
(213)
与电机
(206)
之间固定设置有硅油隔板
(209)
和滚珠丝杠
(208)
，滚珠丝杠
(208)
位于电机
(206)
与硅油隔板
(209)
之间；中壳体内，硅油隔板
(209)
与中壳体后端的密封转接插座
(203)
之间填充有硅油
(207)
；所述后壳体内设置有电池
(201)
和控制模块
(202)
，前端设置密封转接插座
(203)
，用于与中壳体后端的密封转接插座
(203)
密封连接，后壳体的后端为封闭结构；所述控制模块
(202)
安装在电池
(201)
上，并与电机
(206)
的控制端连接；电池
(201)
与电机
(206)
的电源端连接；所述电机
(206)
驱动推动活塞块
(213)
将凝胶状含能材料
(217)
由含能材料推送口
(216)
推出，形成锥形含能材料块
(218)。2.
一种间隙放电装置，其特征在于，包括集成式间隙放电脉冲源
(4)
和权利要求1所述的凝胶状含能材料连续推送装置
(2)
；所述集成式间隙放电脉冲源
(4)
包括后端开口的外壳，所述外壳的前端内部设置有小型电容
(406)
，所述小型电容
(406)
与电缆插口
(408)
之间设置充电绝缘
(407)
，所述充电绝缘
(407)
上开设电缆插口
(408)
，用于小型电容
(406)
与外接电缆相连；小型电容
(406)
后端设置气体开关
(405)
，气体开关
(405)
一端与小型电容
(406)
相连，另一端连接高压传输杆
(404)
，高压传输杆
(404)
外侧套设电极绝缘
(403)
，高压传输杆
(404)
的末端设置高压电极
(402)
；所述外壳的后端设置回流柱
(401)
，所述回流柱
(401)
与连续推送装置
(2)
的前壳体密封连接，二者之间形成起爆间隙，所述高压电极
(402)
位于起爆间隙内；连续推送装置
(2)
的含能材料推送口
(216)
与起爆间隙相连通，连续推送装置
(2)
将凝胶状含能材料
(217)
推送至起爆间隙，形成锥形含能材料块
(218)。3.
一种水间隙放电实验系统，其特征在于，包括水间隙放电实验平台
(3)
和权利要求2所述的间隙放电装置；所述水间隙放电实验平台
(3)
包括水缸
(310)、
大型电容
(301)
和示波器
(311)
；所述间隙放电装置竖直设置于水缸
(310)
内，前端安装同轴传输装置
(306)
；所述同轴传输装置
(306)
的后端连接间隙放电装置的前端，前端连接同轴电缆
(304)
的一端，同轴电缆
(304)
的另一端通过三电极开关
(302)
连接大型电容
(301)
；所述水缸
(310)
内的水中设置有冲击波压力探头
(308)
和成型板件
(309)
，所述冲击波压力探头
(308)
和成型板件
(309)
分别设置于锥形含能材料块
(218)
的两侧，并位于锥形含能材料块
(218)
爆轰产生冲击波
(307)
的路径上；所述示波器
(311)
分别与冲击波压力探头
(308)、
电压探头
(305)
和电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：石桓通，胡于家，成伦，李兴文，吴坚，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：