[发明专利]一种环保型爆破装置

说明书

本发明提供了一种环保型爆破装置，属于电力电子技术领域，特别涉及一种利用高压大电流放电的爆破装置，该装置包括高压脉冲发生器、同轴传输线和高压电极等，高压脉冲发生器用于产生万伏级电脉冲，同轴传输线用于有效传递电脉冲，高压电极是电脉冲输出部件、并与被破碎物接触。本发明利用高压电脉冲，将被破碎物内部的微小气隙迅速加热，微小气隙加热膨胀后，形成无数个局部爆炸进而发展为可传导碎裂，该装置弥补了现有破碎技术的不足，具有精确可控、绿色环保、费效比高等优点，可以广泛的应用于航空航天、勘探、采矿、定向爆破、微粒制造、环保处理等领域。

技术领域

本发明涉及一种环保型爆破装置，属于电力电子技术领域，特别是一种利用高压大电流放电碎石的装置。

背景技术

岩石等硬质固态物或混合物集合体的破碎是一项与人类活动密切相关的行为，是勘探、采矿、医疗、环保等领域中最基本、最常见的操作。随着社会的进步和科技的发展，人们对破碎的要求越来越高，要求更加安全、更加高效、更低消耗、更为环保。

常见的破碎方法有三种：机械法、化学法和物理法。机械法包括回转破碎、冲击破碎和振动破碎等。化学法主要利用化学药剂实现破碎。物理法则包括热力破碎、高压水射流破碎、电子束破碎和激光破碎。传统破碎方法虽然简单易行，特别是化学法是目前应用最广泛的，但缺点明显，体现在一次性消耗大、存在安全隐患。电子束破碎和激光破碎虽然技术先进，但原理上还是利用长时间的热能累积实现破碎，因此能源消耗大、设备昂贵、效率低。

随着认知水平的不断提高，发现岩石等硬质固态物或混合物集合体并非完全致密的固体，而是由大量内部存在气隙的微晶体组成。当施加高压电脉冲后，微小气隙可迅速被加热膨胀，形成无数个局部爆炸进而发展为可传导碎裂。另外，当电脉冲持续时间很短时，一次能源消耗相对较少，在同样的能源供给条件下可多次反复进行，提高生产效率，充分保证破碎效果。基于上述新发现，如何设计一种只消耗电能、即可实现高效的爆破工作的新型环保型爆破装置，成为了当前本领域的技术难点。

发明内容

面对上述技术背景，本发明提出一种新型环保型爆破装置，利用高压电脉冲，将被破碎物内部的微小气隙迅速加热，微小气隙加热膨胀后，形成无数个局部爆炸进而发展为可传导碎裂，该装置弥补了现有破碎技术的不足，具有精确可控、绿色环保、费效比高等优点，可以广泛的应用于航空航天、勘探、采矿、定向爆破、微粒制造、环保处理等领域。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案

一种环保型爆破装置，其特征在于，包括高压脉冲发生器、同轴传输线和高压电极，其中：所述高压脉冲发生器用于产生万伏级电脉冲；所述同轴传输线用于将万伏级电脉冲有效传递至高压电极；所述高压电极作为电脉冲的输出部件，密封设置在被破碎物的预埋孔中，所述预埋孔中填充有爆破介质。

优选的，所述高压脉冲发生器包括TESLA脉冲调制器、MARX发生器、LTD感应叠加器、LC谐振高压产生器中的一种或几种组合；

所述高压脉冲发生器中万伏级电脉冲的工作参数包括电压幅值、电流幅值、脉冲宽度和重复频率，其中：所述电压幅值的范围为10至50万伏特；所述电流幅值的范围为0.2-1万安培；所述脉冲宽度的范围为100至1000纳秒；所述重复频率的范围为0.1至0.5赫兹。

优选的，所述同轴传输线分为正极传输线和负极传输线，其中：

所述正极传输线的末端连接高压电极的正电极，正电极密封安装在预埋孔中；所述负极传输线的末端接地、或连接高压电极的负电极，负电极密封安装在预埋孔中。

优选的，所述同轴传输线为同轴二极管、带状线或多股高压同轴电缆。

优选的，所述高压电极为金属材料，高压电极的形状包括球体、椭球体、圆柱体、平板、锥体、楔形体中的一种或多种组合，所述高压电极为圆柱体结构时，高压电极包括柱体和设置在柱体末端的尖端，所述柱体的外侧均匀布置有多组环带。