【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩石爆破，特别是涉及一种基于液氧与液氮相结合的相变膨胀破岩装置。
技术介绍
1、在巷道的开挖过程中，目前主要是采用炸药爆破，有以下几个缺点：
2、1.爆破冲击波较强；
3、2.爆破飞石较远；
4、3.地震强度高；
5、4.产生二氧化硫、一氧化碳等有毒气体；
6、5.运输、储存的安全隐患大。
7、近些年来，出现了一些新型气能破岩的方法，如二氧化碳气体膨胀破岩，氧气膨胀破岩等，其有效地解决了上述炸药爆破存在的缺点。
8、氧气破岩相较于二氧化碳气体膨胀破岩在以下几个方面有一定的优势：
9、1.在提供气体相变的热量方面来说，二氧化碳破岩依靠的是激发管燃烧，而氧气破岩依靠的是卷纸的燃烧以及氧气的助燃，后者的成本较前者相比低；
10、2.二氧化碳破岩中涉及到了易制爆化学品：高锰酸钾，而氧气破岩中不含有易制爆化学品，安全性高；
11、3.二氧化碳的气体相变体积膨胀倍数大约为600倍，氧气的气体相变体积膨胀倍数大约为800倍，因此氧气破岩的效果比二氧化碳破岩好；
12、4.二氧化碳破岩中使用的钢质致裂管，尺寸固定且较短，不适合深孔爆破，操作不便，而氧气破岩采用的是柔性致裂管，现场制作，可适合不同的孔深，操作方便。
13、从以上几个方面可以说明氧气破岩优于二氧化碳破岩。但是液氧的价格较高，而液氮的价格相对较低，且两者的气体相变体积膨胀系数相差不大，因此我们想用液氮代替液氧来破岩，但是卷纸在充
技术实现思路
1、为解决以上技术问题，本专利技术提供一种基于液氧与液氮相结合的相变膨胀破岩装置，利用了液氮与液氧受热发生相变膨胀，起到破岩的效果。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供一种基于液氧与液氮相结合的相变膨胀破岩装置，包括液氮承装袋、上固定组件、下固定组件、卷纸结构和供液氧液氮系统；所述液氮承装袋为空心圆柱状结构；所述上固定组件设置于所述液氮承装袋的上方，所述下固定组件设置于所述液氮承装袋的底部；所述卷纸结构设置于所述液氮承装袋内侧；所述供液氧液氮系统用于向所述液氮承装袋内部供液氮并向所述液氮承装袋内侧供液氧。
4、可选的，所述液氮承装袋顶部设置有液氮袋环状结构，所述液氮袋环状结构用于使所述液氮承装袋保持空心圆柱状结构；所述液氮承装袋内侧设置有充液氮单管和液氮袋排气管；所述充液氮单管的下端延伸至所述液氮承装袋的下部并与所述液氮承装袋的内部连通，所述液氮袋排气管的下端延伸至所述液氮承装袋的上部并与所述液氮承装袋的内部连通；所述充液氮单管的上端与所述供液氧液氮系统的充液氮总管相连通。
5、可选的，所述下固定组件包括承装袋定位夹和承装组合体；所述承装袋定位夹为空心半圆柱状结构；所述承装组合体包括顶盘、承接柱体和底盘；所述底盘的顶面中部设置有所述承接柱体，所述承接柱体的顶部设置有所述顶盘，所述底盘的直径大于所述顶盘的直径，所述顶盘的直径大于所述承接柱体的直径；所述承装袋定位夹设置于所述底盘上并位于所述顶盘和所述承接柱体的侧部。
6、可选的，所述承装袋定位夹的顶部设置有小楔块，所述小楔块的斜面朝向所述底盘的中心；所述承装袋定位夹与所述承接柱体之间设置有弹性件。
7、可选的，所述弹性件为螺旋弹簧。
8、可选的，所述上固定组件与所述下固定组件的结构相同；所述上固定组件中的承装组合体中设置有排气通孔、生火线通孔、液氧通孔、液氧袋排气通孔和液氮通孔。
9、可选的，所述卷纸结构包括充液氧单管、充液氧孔、卷纸、生火线和生火片；所述充液氧单管的下端设置有多个充液氧孔，所述充液氧单管的下端延伸至所述卷纸内侧；所述生火线的下端设置有所述生火片，所述生火片设置于所述卷纸内，所述生火线的上端延伸至地面。
10、可选的，所述供液氧液氮系统包括液氮总罐、液氮分罐、液氧总罐和液氧分罐；所述液氮总罐与所述液氮分罐之间以及所述液氧总罐和所述液氧分罐之间分别设置有一气化增压器；所述液氮分罐的出口端设置有充液氮总管，所述液氧分罐的出口端设置有充液氧总管；所述充液氮总管和所述充液氧总管上分别设置有阀门；所述充液氮总管与多个充液氮单管相连通；所述充液氧总管与多个充液氧单管相连通；所述充液氮单管用于向所述液氮承装袋内部供液氮，所述充液氧单管用于向所述液氮承装袋内侧供液氧。
11、本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
12、本专利技术中的基于液氧与液氮相结合的相变膨胀破岩装置，供液氧液氮系统中的气化增压器利用气体相变膨胀，产生压强差，将其余罐体的液体挤入充液总管中，利用液氮与液氧受热发生相变膨胀，起到破岩的效果。液氮承装袋采用复合材料，使得液氮承装袋可以承受液氮和液氧的低温而不会因为材料在低温下变脆发生碎裂。上固定组件和下固定组件的设计和胶水的使用保证了上固定组件、下固定组件和液氮承装袋中所形成的圆柱体空间的密闭性，使得液氧不会泄露。
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1.一种基于液氧与液氮相结合的相变膨胀破岩装置，其特征在于，包括液氮承装袋、上固定组件、下固定组件、卷纸结构和供液氧液氮系统；所述液氮承装袋为空心圆柱状结构；所述上固定组件设置于所述液氮承装袋的上方，所述下固定组件设置于所述液氮承装袋的底部；所述卷纸结构设置于所述液氮承装袋内侧；所述供液氧液氮系统用于向所述液氮承装袋内部供液氮并向所述液氮承装袋内侧供液氧。
2.根据权利要求1所述的基于液氧与液氮相结合的相变膨胀破岩装置，其特征在于，所述液氮承装袋顶部设置有液氮袋环状结构，所述液氮袋环状结构用于使所述液氮承装袋保持空心圆柱状结构；所述液氮承装袋内侧设置有充液氮单管和液氮袋排气管；所述充液氮单管的下端延伸至所述液氮承装袋的下部并与所述液氮承装袋的内部连通，所述液氮袋排气管的下端延伸至所述液氮承装袋的上部并与所述液氮承装袋的内部连通；所述充液氮单管的上端与所述供液氧液氮系统的充液氮总管相连通。
3.根据权利要求1所述的基于液氧与液氮相结合的相变膨胀破岩装置，其特征在于，所述下固定组件包括承装袋定位夹和承装组合体；所述承装袋定位夹为空心半圆柱状结构；所述承装组合体
4.根据权利要求3所述的基于液氧与液氮相结合的相变膨胀破岩装置，其特征在于，所述承装袋定位夹的顶部设置有小楔块，所述小楔块的斜面朝向所述底盘的中心；所述承装袋定位夹与所述承接柱体之间设置有弹性件。
5.根据权利要求4所述的基于液氧与液氮相结合的相变膨胀破岩装置，其特征在于，所述弹性件为螺旋弹簧。
6.根据权利要求1所述的基于液氧与液氮相结合的相变膨胀破岩装置，其特征在于，所述上固定组件与所述下固定组件的结构相同；所述上固定组件中的承装组合体中设置有排气通孔、生火线通孔、液氧通孔、液氧袋排气通孔和液氮通孔。
7.根据权利要求1所述的基于液氧与液氮相结合的相变膨胀破岩装置，其特征在于，所述卷纸结构包括充液氧单管、充液氧孔、卷纸、生火线和生火片；所述充液氧单管的下端设置有多个充液氧孔，所述充液氧单管的下端延伸至所述卷纸内侧；所述生火线的下端设置有所述生火片，所述生火片设置于所述卷纸内，所述生火线的上端延伸至地面。
8.根据权利要求1所述的基于液氧与液氮相结合的相变膨胀破岩装置，其特征在于，所述供液氧液氮系统包括液氮总罐、液氮分罐、液氧总罐和液氧分罐；所述液氮总罐与所述液氮分罐之间以及所述液氧总罐和所述液氧分罐之间分别设置有一气化增压器；所述液氮分罐的出口端设置有充液氮总管，所述液氧分罐的出口端设置有充液氧总管；所述充液氮总管和所述充液氧总管上分别设置有阀门；所述充液氮总管与多个充液氮单管相连通；所述充液氧总管与多个充液氧单管相连通；所述充液氮单管用于向所述液氮承装袋内部供液氮，所述充液氧单管用于向所述液氮承装袋内侧供液氧。
...【技术特征摘要】
1.一种基于液氧与液氮相结合的相变膨胀破岩装置，其特征在于，包括液氮承装袋、上固定组件、下固定组件、卷纸结构和供液氧液氮系统；所述液氮承装袋为空心圆柱状结构；所述上固定组件设置于所述液氮承装袋的上方，所述下固定组件设置于所述液氮承装袋的底部；所述卷纸结构设置于所述液氮承装袋内侧；所述供液氧液氮系统用于向所述液氮承装袋内部供液氮并向所述液氮承装袋内侧供液氧。
2.根据权利要求1所述的基于液氧与液氮相结合的相变膨胀破岩装置，其特征在于，所述液氮承装袋顶部设置有液氮袋环状结构，所述液氮袋环状结构用于使所述液氮承装袋保持空心圆柱状结构；所述液氮承装袋内侧设置有充液氮单管和液氮袋排气管；所述充液氮单管的下端延伸至所述液氮承装袋的下部并与所述液氮承装袋的内部连通，所述液氮袋排气管的下端延伸至所述液氮承装袋的上部并与所述液氮承装袋的内部连通；所述充液氮单管的上端与所述供液氧液氮系统的充液氮总管相连通。
3.根据权利要求1所述的基于液氧与液氮相结合的相变膨胀破岩装置，其特征在于，所述下固定组件包括承装袋定位夹和承装组合体；所述承装袋定位夹为空心半圆柱状结构；所述承装组合体包括顶盘、承接柱体和底盘；所述底盘的顶面中部设置有所述承接柱体，所述承接柱体的顶部设置有所述顶盘，所述底盘的直径大于所述顶盘的直径，所述顶盘的直径大于所述承接柱体的直径；所述承装袋定位夹设置于所述底盘上并位于所述顶盘和所述承接柱体的侧部。
4.根据权利要求3所述的基于液氧与液氮相结合的相变膨胀破岩装置，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：王雁冰，王健龙，雷振，杨柳，张臣，黄晢航，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：
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