本發(fā)明屬于爆破設備技術領域，具體涉及一種能夠對二氧化碳致裂器進行充裝液態(tài)二氧化碳的充裝機。

背景技術：

目前，隨著國家對礦山和采石工場的安全和環(huán)保要求越來越高，對爆炸物品監(jiān)管越來越嚴。由于二氧化碳致裂器在使用中的灌裝只需要1-3分鐘，而且從起爆至結束整個過程只需0.4秒，其漲力破碎可達2500t，可有效漲裂中，距凌空面1.2m范圍內，巖石硬度＞普氏12度的巖層，漲裂縫隙可達50mm，而且其中的爆破筒可安全重復使用，所以其技術推廣使用提至日前議程。由于其技術專業(yè)化水平較高，對現(xiàn)場使用時的安全、人員配置有一定的要求，故以往的使用過程中存在致裂器的元部件補給不及時，回收維護不到位，充裝檢測困難等缺點，嚴重影響工作效率，從而制約了二氧化碳開采技術的推廣使用、造成安全隱患。

為了保證爆裂效果，要求爆裂管中充裝的是液體二氧化碳，而且液態(tài)二氧化碳所占有的體積不小于97%。這樣的前提下。充裝二氧化碳必須是在常壓、低溫（-37℃）或常溫（25℃）、高壓25mpa以上完成。申請?zhí)枮?01610258004.9的中國發(fā)明專利申請公開了一種二氧化碳致裂器集成移動工作站及充裝、檢修方法，其所公開的充裝機構包括依次連接的空壓機、輸氣管、氣動增壓泵、輸液管、快速接頭，氣動增壓泵通過進出液管與儲液罐連接；由于采用空壓機提供動力并通過氣動增壓泵向二氧化碳致裂器內充裝液態(tài)二氧化碳使得充裝時壓力不夠導致二氧化碳致裂器內沒有足量的液態(tài)二氧化碳，將會大影響爆破效果。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種二氧化碳致裂器充裝機，通過液壓油缸提供動力、并專門設計了泵體和柱塞，能夠向二氧化碳致裂器內充裝足量的液態(tài)二氧化碳，保證爆破效果。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種二氧化碳致裂器充裝機，包括充裝機架、設置在充裝機架上的致裂器固定組件、液態(tài)二氧化碳充裝組件及配套的管路組件和控制箱，關鍵在于：所述液態(tài)二氧化碳充裝組件包括具有進液口和出液口的泵體、進液單向閥、出液單向閥、位于泵體內的柱塞、活塞桿伸入泵體內并與柱塞相連的液壓油缸，沿所述柱塞軸向設有貫穿柱塞的中空腔，所述進液單向閥設于中空腔內，所述出液單向閥固定于出液口，沿柱塞徑向設有與中空腔相通的中間進液口。

本發(fā)明的有益技術效果是：1、通過采用液壓驅動的方式帶動柱塞往復運動，實現(xiàn)對二氧化碳致裂器充裝液態(tài)二氧化碳，能夠為致裂器充裝足量液態(tài)二氧化碳，保證爆破效果；2、泵體內設有低壓儲液部分和高壓儲液部分，低壓儲液部分保證泵體的工作溫度并與環(huán)形氣體收集腔連通，通過泄氣閥及時排出氣化的液態(tài)二氧化碳，高壓儲液部分在液壓油缸的驅動下被壓縮進入二氧化碳致裂器；3、二氧化碳致裂器一端通過壓緊組件與充液接頭壓緊、另一端通過支撐組件實現(xiàn)浮動支撐，整個致裂器固定組件結構簡單、便于致裂器的固定、充液和換裝。

下面結合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明二氧化碳致裂器充裝機的結構示意圖；

圖2是圖1是右視圖；

圖3是本發(fā)明二氧化碳致裂器充裝機中液態(tài)二氧化碳充裝組件的結構示意圖；

圖4是圖3中泵體的結構示意圖；

圖5是本發(fā)明二氧化碳致裂器充裝機中致裂器固定組件的支撐組件結構示意圖；

圖6是本發(fā)明二氧化碳致裂器充裝機中致裂器固定組件的壓緊組件結構示意圖。

在附圖中：

100是充裝機架，101是安裝板，

200是致裂器固定組件，201是支撐套，202是支撐桿，203是壓簧，204是壓緊座，204-1是充液通道，205是導向桿，206是連接板，207是壓緊板，208是螺桿，209是充液接頭，210是手輪，211是限位板，212是球冠形限位頭，213是充裝密封圈，214是導向套，215是限位擋塊，216是定位塊，

300是液態(tài)二氧化碳充裝組件，301是泵體，301-1是進液口，301-2是出液口，301-3是中間連接套，301-4是液態(tài)二氧化碳緩沖腔，301-5是柱塞限位套，301-6是柱塞容置腔，301-7是油缸連接座，301-8是活塞桿導向腔，301-9是環(huán)形氣體收集腔，301-10是連通孔，302是進液單向閥，303是柱塞，303-1是中空腔，303-2是中間進液口，304是液壓油缸，305是出液單向閥，306是銷軸，307是連接法蘭，308是泄氣閥，309是保溫箱，310是液壓站，311是導向環(huán)，

400是控制箱，401是壓力傳感器，

500是管路組件，501是中間接頭，502是充液管路，503是放氣管路，

a代表二氧化碳致裂器。

具體實施方式

參見附圖1和2，本發(fā)明提供了一種二氧化碳致裂器充裝機，包括充裝機架100、設置在充裝機架100上的致裂器固定組件200、液態(tài)二氧化碳充裝組件300及配套的管路組件500和控制箱400。其中液態(tài)二氧化碳充裝組件300設置在充裝機架100的底部，致裂器固定組件200和控制箱400設置在液態(tài)二氧化碳充裝組件300的上方并且控制箱400設置于致裂器固定組件200的后方。

參見附圖1、3和4，上述的液態(tài)二氧化碳充裝組件300包括具有進液口301-1和出液口301-2的泵體301、進液單向閥302、出液單向閥305、位于泵體301內的柱塞303、活塞桿伸入泵體301內并與柱塞303相連的液壓油缸304及配套的液壓站310，沿柱塞303軸向設有貫穿柱塞303的中空腔303-1，進液單向閥302設于中空腔303-1內，出液單向閥305設置在出液口301-2，沿柱塞303徑向設有與中空腔303-1相通的中間進液口303-2。進液單向閥302螺紋連接于柱塞303的中空腔303-1內。

為合理利用空間，液壓站310設置在控制箱400的下方、泵體301的上方，通過配套的液壓管路與液壓油缸304相連。

進液口301-1通過配套的管路與液態(tài)二氧化碳儲罐相連。通過液壓油缸304帶動柱塞303做往復運動，引起泵體301內工作腔的周期變化，進而將液態(tài)二氧化碳經出液口301-2及充液管路502進入二氧化碳致裂器a內。由于采用液壓驅動使得液壓油缸304能夠提供高達30mp及以上的壓力，使液態(tài)二氧化碳能足量充入二氧化碳致裂器a內，從而保證最終的爆破效果。

泵體301包括具有液態(tài)二氧化碳緩沖腔301-4的中間連接套301-3、分別固定在中間連接套301-3兩端的具有柱塞容置腔301-6的柱塞限位套301-5和具有活塞桿導向腔301-8的油缸連接座301-7，出液口301-2設在柱塞限位套301-5的端部并與柱塞容置腔301-6相通，進液口301-1設在中間連接套301-3，液態(tài)二氧化碳緩沖腔301-4的容積大于柱塞容置腔301-6的容積，液壓油缸304的活塞桿自由端位于中空腔303-1內并借助銷軸306與柱塞303相連，活塞桿與柱塞303的連接端位于液態(tài)二氧化碳緩沖腔301-4內。柱塞容置腔301-6即工作腔，通過其容積的變化進液排液從而充裝液態(tài)二氧化碳。

柱塞限位套301-5和油缸連接座301-7分借助配套的連接法蘭307與中間連接套301-3連接，在法蘭連接端面設有密封圈以實現(xiàn)密封連接。

為使泵體301內氣化的液態(tài)二氧化碳及時排出，在柱塞限位套301-5上設有與柱塞容置腔301-6同軸的環(huán)形氣體收集腔301-9，環(huán)形氣體收集腔301-9借助連通孔301-10與液態(tài)二氧化碳緩沖腔301-4相通，在柱塞限位套301-5外設有與環(huán)形氣體收集腔301-9的頂部相通的泄氣閥308。通過泄氣閥308每隔一段時間排氣一次，以及時排出氣化的液態(tài)二氧化碳。連通孔301-10沿環(huán)形氣體收集腔301-9的周向設置至少兩個，并且至少有一個位于或者接近中間連接套301-3的內壁，以使位于液態(tài)二氧化碳緩沖腔301-4上方的氣體進入環(huán)形氣體收集腔301-9內。其余的連通孔301-10使得位于液態(tài)二氧化碳緩沖腔301-4內的液態(tài)二氧化碳進入環(huán)形氣體收集腔301-9內對高壓儲液部分保冷，防止高壓儲液部分的液態(tài)二氧化碳氣化。

在柱塞容置腔301-6的內端部與柱塞303間、活塞桿導向腔301-8內端部與活塞桿間分別設有密封組件，上述密封組件包括密封圈和壓環(huán)。在柱塞容置腔301-6的內端部與柱塞303間還設有導向環(huán)311，以實現(xiàn)對柱塞303的穩(wěn)定導向。

為保證泵體301內的溫度、防止泵體301內的液態(tài)二氧化碳氣化，液態(tài)二氧化碳充裝組件300整體設置在保溫箱309內，在保溫箱309內填充有保溫材料。

通過管路將液態(tài)二氧化碳儲罐與進液口301-1相連，液態(tài)二氧化碳進入液態(tài)二氧化碳緩沖腔301-4內形成低壓儲液部分，而柱塞303的自由端端面與柱塞容置腔301-6之間形成的密閉空間則形成高壓儲液部分。柱塞303的移動將高壓儲液部分的液態(tài)二氧化碳進入二氧化碳致裂器a內。液態(tài)二氧化碳在流動的過程不可避免的會遇到容積的變化并且吸收熱量，所以進入液態(tài)二氧化碳緩沖腔301-4內會部分氣化，氣化的液態(tài)二氧化碳在泄氣閥308的控制下排出，部分液態(tài)二氧化碳氣化吸收的能量用來冷卻泵體301，以保證泵體301在低溫狀態(tài)下工作，這樣就保證了二氧化碳液體狀態(tài)充入致裂器內，因為致裂器是密閉的，充入液體的過程必須壓縮致裂器內殘留的氣體，所以要保持在高壓下才能達到預期的充裝效果，通過采用液壓油缸304提供充裝壓力的方式保證了充裝壓力，從而保證充裝重量。

參見附圖1、2、5和6，致裂器固定組件200位于液態(tài)二氧化碳充裝組件300上方，致裂器固定組件200包括固定在充裝機架100中安裝板101上的支撐組件和壓緊組件。

支撐組件用于浮動支撐二氧化碳致裂器a的尾部以配合壓緊組件對二氧化碳致裂器a的充裝端的壓緊。支撐組件包括固定在安裝板101下方的支撐套201、底部穿過安裝板101并限位在支撐套201內的支撐桿202及設置在支撐桿202與支撐套201間的壓簧203。

更具體地，在安裝板101的下方固定有與支撐桿202相配合的導向套214，支撐套201與導向套214螺紋連接。支撐桿202上端加工成與二氧化碳致裂器a配合的弧形面，下端加工成直徑略小的限位部，壓簧304套裝在限位部上，支撐套201的底部設有與限位部配合的通孔。限位部的下端面固定有限位擋塊215，限位擋塊215位于支撐套201的外部。

壓緊組件用于壓緊二氧化碳致裂器a的充裝端、實現(xiàn)與充液管路的連通。壓緊組件包括固定在安裝板101上方的壓緊座204、借助導向桿205與壓緊座204相連的連接板206、套裝在導向桿205上的壓緊板207、與連接板206螺紋連接并與壓緊板207相連的螺桿208以及位于兩個導向桿205間并設置在壓緊座204的凹槽內的充液接頭209，在壓緊座204內設有與充液接頭209相通的充液通道204-1。在充液接頭209的端面處設有充裝密封圈213以實現(xiàn)二氧化碳致裂器a的充裝端與充液接頭209的密封。在壓緊座204上還固定有定位塊216以使得二氧化碳致裂器a快速定位。

螺桿208的頂部連接有手輪210，螺桿208的底部加工成球冠形并借助限位板211限位在壓緊板207的限位槽內，或者在螺桿208的底部固定有球冠形限位頭212并借助限位板211限位在壓緊板207的限位槽內，使得螺桿208旋轉而壓緊板207不旋轉，螺桿208與連接板206螺紋配合使得螺桿208下降進而帶動壓緊板207沿導向桿206向下移動從而將二氧化碳致裂器a壓緊在充液接頭209上。

參見附圖1、2和6，上述的管路組件500包括固定在充液通道204-1的末端的中間接頭501、兩端分別與出液口301-2和中間接頭501相連的充液管路502、一端與中間接頭501相連、另一端與大氣相通的放氣管路503。在充液管路502、放氣管路503上還配套設置有閥門。

參見附圖1和2，控制箱400固定在充裝機架100上并位于致裂器固定組件200的后方，用于控制液態(tài)二氧化碳充裝組件300以及顯示充裝狀態(tài)，在中間接頭501上固定有壓力傳感器401，當壓力傳感器401檢測到二氧化碳致裂器a內壓力到達指定壓力值后液態(tài)二氧化碳充裝組件300停止工作。

本發(fā)明的二氧化碳致裂器充裝機具體使用時操作過程如下：

1、將二氧化碳致裂器a放置于致裂器固定組件200上，二氧化碳致裂器a的充裝端被定位塊216限位后，即可通過旋轉手輪210以使壓緊板207將二氧化碳致裂器a的充裝端壓緊在充液接頭209上，二氧化碳致裂器a的另一端隨著充裝端的壓緊被支撐組件浮動支撐；

2、按動控制箱400上的控制按鈕，啟動液態(tài)二氧化碳充裝組件300：通過液壓油缸304驅動柱塞303往復運動使泵體301內的液態(tài)二氧化碳通過充液管路502和充液接頭209進入二氧化碳致裂器a內。液壓油缸304中的活塞桿收縮，此時液態(tài)二氧化碳從液態(tài)二氧化碳緩沖腔301-4內經中間進液口303-2、進液單向閥302進入高壓儲液部分，此時進液單向閥302處于打開狀態(tài)、出液單向閥305處于關閉狀態(tài)（即進液單向閥302允許液態(tài)二氧化碳從液態(tài)二氧化碳緩沖腔301-4進入高壓儲液部分，出液單向閥305不允許充液管路502中的液態(tài)二氧化碳反向進入高壓儲液部分）。然后液壓油缸304的活塞桿伸出，活塞桿帶動柱塞303壓縮高壓儲液部分的液態(tài)二氧化碳、當達到一定壓力時通過充液管路502進入二氧化碳致裂器a內（此時進液單向閥302處于關閉狀態(tài)、出液單向閥305處于打開狀態(tài)）；

3、當壓力傳感器401檢測到二氧化碳致裂器a內壓力值達到指定值后，反饋信號給控制箱400，并通過對應的指示燈提示已充裝完成；

4、打開閥門通過放氣管路503將管路內的液態(tài)二氧化碳釋放到大氣中，然后旋轉手輪210解除對二氧化碳致裂器a壓緊；

5、從充裝機架100上移走充裝好的二氧化碳致裂器a，充裝完畢。

最后應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發(fā)明請求保護的技術方案范圍當中。