[发明专利]一种基于拉瓦尔喷管的爆炸二极管

说明书

技术领域

本发明属于爆破器材技术领域，具体涉及一种基于拉瓦尔喷管的爆炸二极管。

背景技术

我国资源矿产种类多，数量大，分布广，但同样很多时候开采难度大，环境恶劣，需要使用炸药进行开采，因此我国对爆破器材需求量极大，特别是雷管的使用量极大，然而由于部分企业的不安全生产、运输和使用，加上部分工程开挖环境恶劣，造成雷管可靠性降低以及使用不安全，每年都会有因为雷管的早爆而引发安全事故。特别是雷管早爆，会引发整个起爆网络的爆炸，造成重大的人员伤亡和财产损失。

拉瓦尔喷管是一种基于变截面等熵管流理论而设计的两级气流加速装置，在忽略粘性摩擦和热传导时，气体流动近似看作是可逆绝热过程，此时由定常等熵流动基本方程可以推出唯有管道截面积的变化才会引起流动参数的变化，而且气体在亚音速流动时，截面积减小，流速增大，在超音速流动时，截面积增大，流速增大。例如火箭发动机利用拉瓦尔喷管特殊结构进行两端加速，先通过截面积减小加速亚音速气流，当通过喷管喉部后，气流加速到超音速，然后利用截面积逐渐增大再次加速超音速气流，增强火箭的推动能力。

提高雷管以及爆炸网络的安全性亟不可待，在这里将拉瓦尔喷管原理与提高起爆网络可靠性结合起来，巧妙利用变截面结构，设计了一种能够达到正向可靠起爆、反向隔爆的爆炸二极管装置，它能够在雷管意外起爆时，将爆轰传递阻挡在主网络之外，保护整个起爆网络，降低损失。

它的基本原理是利用正向起爆时候点火药产生的亚音速气流经过拉瓦尔喷管两段加速到超音速然后起爆随后的主装药，达到正向传爆的目的，反向时候主装药产生的超音速(相对于波前介质空气)气流经过拉瓦尔喷管的两端衰减至亚音速，将不能起爆点火药，致使传爆中断达到隔爆目的。

当前，马宏昊，王飞，沈兆武等设计了一种利用装有传爆药的隔爆体来实现反向隔爆(专利公布号：CN103759602A)，利用隔爆体底端冲击飞片撞击起爆随后的导爆索实现正向传爆，此装置与本发明的利用亚声速气流两级加速实现起爆和超声速气流两级衰减实现隔爆的机理完全不同。而且沈兆武，马宏昊等已经设计的多种飞片式起爆装置，均与本发明的超音速热流气体冲击低密度猛炸药起爆机理不同。

发明内容

本发明提供一种新型能够可靠单向起爆的爆炸二极管，它巧妙的利用拉瓦尔喷管特殊结构达到可靠正向传爆反向隔爆效果。

本发明由以下技术方案实现：

一种基于拉瓦尔喷管的爆炸二极管，包括约束壳体、引爆信号通道、激发药、猛炸药、传爆元件，输出信号通道，所述约束壳体为一体化成型金属管壳，其两端开口且输入端内径要略小于输出端端口内径，也即输入端壳体厚度要大于输出端壳体厚度，这种特殊设计是为了反向传爆时，输出端管壳的侧向约束更小，受稀疏波影响更大，对冲击波衰减的更明显，管壳的直径6.8mm，管壳中间设计为具有拉瓦尔喷管结构的特殊曲面，在喷管结构的两端都有一个定位台阶，用来定位塑料薄筒，管壳一端接导爆管或者第一导爆索，为信号输入端，其中导爆管通过中空橡胶塞与外管壁进行收口挤压紧密配合，橡胶塞为中空结构，外径略小于管壳内径，管壳另外一端接第二导爆索，管壳另外一端也通过收口挤压与第二导爆索紧密配合，为信号输出端，导爆管或者第一导爆索后面加上一段线延期体，线延期体为铅制圆柱体，中间有一细小线性药柱，该线延期药的长度根据需要而定，但是要外径略小于拉瓦尔喷管端口处外径，可以起到传火和密封作用，同时其能起到一定的堵塞反向爆轰波作用，线延期体放入拉瓦尔喷管端口处，用外力挤压紧缩固定，在延期体后面是激发药，激发药用塑料薄筒装好密封在距离喷管喉部适当距离，该点火药燃烧能产生大量的高温高压气体，经过拉瓦尔喷管结构两段加速，可以起爆后面的被薄塑料薄膜筒密封的散装猛炸药，猛炸药后端紧接着第二导爆索。

其中，该喷管结构整体为管壳结构，正向输入端先是一段长度的等截面圆管，一定长度后，为一个输入端定位台阶，然后内截面面积开始缩小至喉部最小截面，然后截面积开始增大，最后到达输出端台阶，而且设计的拉瓦尔喷管输出端截面面积要大于输入端截面积，同时输出端边壁比出口端边壁更薄，这样做的目的是使反向爆轰波来的时候，边壁更薄，侧向约束更弱，稀疏波影响更大，衰减的更快，而正向输入端边壁更厚，约束更强，稀疏波影响不明显，这样能更好的加速气体。

其中，导爆管为工业常用导爆管，或者第一导爆索则是直接插入管壳中，在外壳边缘处收口挤压固定，第一导爆索为工业常用导爆索。

其中，猛炸药以太安为例，松散装药，装药质量约0.3g，密度约为0.88g/cm³。