[发明专利]一种高压脉冲放电破岩的电极结构

说明书

本发明公开了一种高压脉冲放电破岩的电极结构，属于高电压技术领域，包括依次连接的同轴电缆、电极连接单元、放电电极、爆炸筒，可直接应用于岩石破碎，电极可重复使用，金属丝更换便利。其中，同轴电缆用于将脉冲电流传输至放电电极，采用多芯线结构，以减小回路电感与电阻；电极连接单元包括实现同轴电缆与放电电极的连接，在高压电极连接模块与接地电极连接模块间填充绝缘材料，提高绝缘能力；放电电极将脉冲电流传输至金属丝，形成并维持等离子体电弧，有较高机械强度与抗烧蚀能力，可重复利用；爆炸筒填充金属丝，实现金属丝爆产生冲击波，并通过冲击波传播介质降低冲击波衰减，实现岩石破碎。

技术领域

本发明属于高电压技术领域，更具体地，涉及一种高压脉冲放电破岩的电极结构。

背景技术

高压脉冲放电破岩技术是将脉冲功率技术应用于岩石破碎的一种具体方式，通过高电流密度的脉冲电流作用于金属丝，使得金属丝在微秒级的时间内燃烧汽化，并形成等离子体，通过高温等离子体快速地向外膨胀，在极短时间内产生强大的冲击波，冲击波产生的应力强度大于岩石抗拉强度，使得岩石发生破碎。

高压脉冲放电破岩技术在岩石内部产生破坏力，能耗小，破碎成本低，破碎过程中无污染，同时金属丝材料易获取、成本低且无危险性，在岩石破碎领域具有应用优势以及发展前景。但高压脉冲放电破岩依赖于放电形成的等离子体通道膨胀产生的冲击波，冲击波在空气中衰减严重，难以对岩石进行有效破碎。每次放电后，都需要更换金属丝才能进行下次放电过程，传统换金属丝过程需要人工将金属丝跨接高压与接地电极，金属丝更换过程缓慢，限制了岩石破碎效率。在岩石破碎过程中，放电电极用以维持等离子体通道，会流过大电流，同时承受强大的机械应力，电极使用寿命短，同时电极易发生形变，难以重复使用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种高压脉冲放电的电极结构，由此解决现有的高压脉冲破岩装置冲击波衰减严重、金属丝更换速度慢以及电极难以重复使用的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种高压脉冲放电的电极结构，包括依次连接的同轴电缆、电极连接单元、放电电极、爆炸筒，可直接应用于岩石破碎，电极可重复使用，金属丝更换便利。

所述同轴电缆用于将脉冲电流传输至放电电极；

所述电极连接单元包括高压电极连接模块、接地电极连接模块以及绝缘层，高压电极连接模块用于将脉冲电流传输至放电电极，接地电极连接模块为脉冲电流提供回流回路，所述两个连接模块间填充绝缘层以提高设备绝缘能力；

所述放电电极包括同轴套设的高压电极、接地电极，用于将脉冲电流传输至金属丝，形成并维持等离子体电弧，有较高机械强度与抗烧蚀能力，可重复利用；

所述爆炸筒与所述放电电极连接，用于利用脉冲电流使金属丝发生电爆炸，产生冲击波并通过冲击波传播介质降低冲击波衰减，实现岩石破碎。

优选地，所述放电电极被垂直插入所述爆炸筒，所述爆炸筒在金属丝爆后损坏，放电电极重复搭配所述爆炸筒使用，放电电极插入爆炸筒即为更换金属丝，简化更换金属丝过程。

优选地，所述高压电极为钨铜合金制成的柱体以减少电极烧蚀；所述接地电极为黄铜制成的管体，避免冲击波对放电电极造成机械破坏；所述高压电极和所述接地电极之间填充有绝缘材料，保证放电电极绝缘能力，避免短路。所述放电电极的绝缘材料在头部位置制成底面半径与接地电极外径一致的锥体，以提高沿面爬电距离并利于所述放电电极插入所述爆炸筒。