[发明专利]一种二氧化碳致裂器的致裂压力测定装置及方法

说明书

本发明公开了一种二氧化碳致裂器的致裂压力测定装置及方法，该装置包括泄能罩、压力传感器和信号采集单元，泄能罩为两端开口的筒状结构，泄能罩通过其中一端开口罩装在致裂器的泄能头上，并与泄能头之间相对固定设置，压力传感器贴设在泄能罩的内壁，并与信号采集单元通过信号连接。压力传感器在液态二氧化碳高速气化的过程中测得致裂器的致裂压力信号，并将信号传输给信号采集单元。本发明主要用于精确测量二氧化碳致裂器的致裂压力，本发明实验方便，操作简单易行，测量结果准确可靠，为实现液态二氧化碳的精确标定提供了可能，不仅能为不同规格致裂器的设计生产提供可靠的数据，还能分析研究致裂压力随距离的变化关系，从而提高能量的利用率。

技术领域

本发明涉及一种二氧化碳致裂器的致裂压力测定装置及方法，特别涉及一种用于直接测定液态二氧化碳瞬间气化并从致裂器泄能孔中高速释放过程中高压气体对周围空间或物质作用压力大小的装置及方法。

背景技术

二氧化碳相变致裂技术最初是由英国在20世纪50年代开发研制，主要作为一种煤岩破碎方式用于高瓦斯井，以代替炸药，提高块煤率，避免瓦斯爆炸。后来，由于大规模综采设备的问世实现了安全高效的非爆采煤作业，并逐渐取代了CO₂变相爆破技术；此后，该项技术逐渐发展用于岩石、混凝土破碎等领域。

该技术主要基于二氧化碳相变致裂器，实现二氧化碳液-气转换，从而达到破碎岩石的目的，其中，相变致裂器是一种高强度的可以重复使用的金属管状构件，由卸能头1、发热器2、储液罐3、定压剪切片4、充气阀5、垫片6等组成，如图1所示。

另外，相变致裂技术是一种新型的物理爆破技术，与传统爆破技术相比具有无污染、价格低、噪音低、震动小、安全和可重复性利用等优点，在城市拆除爆破、地铁爆破、隧道掘进爆破、矿山开采爆破等具有很大的发展空间，但是对二氧化碳致裂压力的专门研究却很少，一般都是根据常规的现场检测方法获得一些经验值，而常规的孔内检测法又是基于一种理想的环境，未考虑地质构造和岩石特性的影响，使得测量的数据模棱两可，没有一个确切的值，从而严重影响了二氧化碳相变致裂技术的破碎效果和能量的利用率。

而目前关于二氧化碳致裂器的致裂压力检测的装置和方法更是少见报道，因此研发一种能直接测量二氧化碳致裂器的致裂压力的装置和方法，来测定二氧化碳的致裂压力，改善其破碎效果和能量利用率，成为二氧化碳致裂技术研发和推广亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了弥补现有二氧化碳致裂技术中致裂压力测定的空白，提供一种结构简单、实验方便、操作简单易行的二氧化碳相变致裂器的致裂压力测定装置和方法。

本发明采用如下技术方案实现：

一种二氧化碳致裂器的致裂压力测定装置，包括泄能罩、压力传感器和信号采集单元，所述泄能罩为两端开口的筒状结构，所述泄能罩通过其中一端开口罩装在致裂器的泄能头上，并与所述泄能头之间相对固定设置，所述压力传感器贴设在泄能罩的内壁，并与信号采集单元通过信号连接。

进一步的，所述泄能罩上设有螺纹通孔，所述泄能头上设有螺纹盲孔，所述泄能罩和泄能头通过同时螺接在螺纹通孔和螺纹盲孔上的固定螺钉连接。

进一步的，所述螺纹通孔为两个，并沿同一径向方向布置在泄能罩的中部，对应的螺纹盲孔为沿泄能头同一径向上布置的两组。

进一步的，所述螺纹盲孔对称布置在泄能头上的泄能孔两侧，螺纹规格与泄能罩上的螺纹通孔和固定螺钉相同，螺纹盲孔的垂直深度5±1mm。

进一步的，所述固定螺钉由钢铁材料制成的全螺纹螺钉，长度大于等于8cm，螺纹规格与泄能罩的螺纹通孔和泄能头的螺纹盲孔相同。

进一步的，所述泄能罩采用厚度为12±2mm、两端开口的无缝钢管件，泄能罩的直径大于泄能头和致裂器直径3-5cm。