一种基于电加热和电磁阀技术的液-气相变的控制装置的制作方法

本实用新型属于液气相变激发与控制技术领域，具体涉及一种基于电加热和电磁阀技术的液-气相变的控制装置。

背景技术：

化学激发相变由于其技术特性，激发时间极短(通常以毫秒计)，要对其作业过程进行有效控制极其困难，由此，对于气体相变技术的应用延伸扩大，尤其是实现自动化控制方面存在着先天不足，这使得目前气体相变技术只能用于爆破，而制约了其作为一种大动能的新能源方面的应用。

电加热实现液气相变也存在着一个问题，即电加热模式使得气体相变过程从化学激发的毫秒拉长到十秒级，在采用过去传统的定压破裂片方式的条件下，单管作业可以适用，但对于需要多管同步作业的相变爆破则十分困难。

随着技术的进步，超高压电磁阀技术已为解决这个问题提供了技术与物质基础——通过电加热实现气体液气相变，使之到达预设压力；通过电磁阀密闭/泄压可基本避免多管作业中的秒差现象，通过对相变压力的精确有效控制，不仅可实现有效的同步作业，也为远程自动化控制提供了必要的基础。

从安全、经济、环保方面以及未来的自动化作业方面考虑，电加热和电磁阀技术的组合应用是一个可行的技术方案。

技术实现要素：

为解决现有技术的缺陷和不足问题；本实用新型的目的在于提供一种结构简单，设计合理、使用方便的基于电加热和电磁阀技术的液-气相变的控制装置，它可重复使用，相对一次性产品可有效降低使用成本，具有较高的经济效益；精确可控，通过电加热器和电磁阀的组合应用，可实现个位数标准的兆帕级压力的气体控制。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：它包括充气/闭气阀门、电加热器、电磁阀、控制台、泄能孔、压力传感器、膨胀管、密封螺纹、电极、电源线和数据线；所述电加热器固定安装于膨胀管内部，并通过电极和电源线与控制台连接，所述电加热器的右端通过密封螺纹与膨胀管固定密闭，所述电磁阀通过电源线与控制台连接,并通过密封螺纹固定在膨胀管泄压端，所述膨胀管的右侧固定设置有充气/闭气阀门,所述充气/闭气阀门的上端固定安装有压力传感器，所述压力传感器通过数据线与控制台保持连接，所述膨胀管的左端固定设置有泄能孔，所述控制台和膨胀管为分离结构。

作为优选，同时使用电加热器和电磁阀，以电加热器实现液态气体进行相变，以电磁阀进行气体的密闭和泄出的控制。

作为优选，所述控制台通过电源线与电加热器连接；通过电源线与电磁阀连接；通过数据线与压力传感器连接。

作为优选，所述膨胀管材料为高强度钢材、铝合金材料、碳纤维材料中的一种。

作为优选，所述电加热器采用加热棒或者电热丝，其中电热丝方案以刚玉等耐高温和具有较高强度的材料作为电热丝的骨架，膨胀管、电加热器、电磁阀等视具体工况进行尺寸规格、功率等方面的参数进行匹配调整。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

一、实现对高压气体的精准控制，将极大地扩展气体相变技术的应用范围和自动化应用水平。较之以往难以准确掌握压力变化的相变爆破，本实用新型通过电加热器和电磁阀的组合应用，气体的压力进行调节，对释放作业的压力相变进行精准控制(可实现兆帕级个位数甚至小数点标准的准确度)，使得气体相变技术更加安全、经济、环保，也使得高达数百兆帕的高压气体实现自动化作业和除爆破以外的其他应用提供了可能；

二、安全性能优越，纯粹的物理电热变化，没有化学变化，避免因为温度、湿度、压力及静电所导致的意外爆炸；

三、使用成本更低。可重复使用，相比一次性产品，使用成本大大降低；不会因保质周期、存储条件等因素导致产品性能变化，降低管理成本；

四、通过压力传感器可实时监测管内压力的变化，使用更安全；可通过电磁阀泄压，避免现有模式下气体相变激发失败可能导致的事故隐患；

五、可根据不同的作业环境进行不同的参数配置形成系列产品，实现规模生产和专业应用。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：充气/闭气阀门1、电加热器2、电磁阀3、控制台4、泄能孔5、压力传感器6、膨胀管7、密封螺纹8、电极9、电源线10、数据线11。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本实用新型。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

如图1所示，本具体实施方式采用以下技术方案：它包括充气/闭气阀门1、电加热器2、电磁阀3、控制台4、泄能孔5、压力传感器6、膨胀管7、密封螺纹8、电极9、电源线10和数据线11；所述电加热器2固定安装于膨胀管7内部，并通过电极9和电源线10与控制台4连接，所述电加热器2的右端通过密封螺纹8与膨胀管7固定密闭，所述电磁阀3通过电源线10与控制台4连接,并通过密封螺纹8固定在膨胀管7泄压端，所述膨胀管7的右侧固定设置有充气/闭气阀门1,所述充气/闭气阀门1的上端固定安装有压力传感器6，所述压力传感器6通过数据线11与控制台4保持连接，所述膨胀管7的左端固定设置有泄能孔5，所述控制台4和膨胀管7为分离结构。

其中，同时使用电加热器2和电磁阀3，以电加热器2实现液态气体进行相变，以电磁阀3进行气体的密闭和泄出的控制，所述控制台4通过电源线10与电加热器2连接；通过电源线10与电磁阀3连接；通过数据线11与压力传感器6连接，

所述膨胀管7材料为高强度钢材、铝合金材料、碳纤维材料中的一种，所述电加热器2采用加热棒或者电热丝，其中电热丝方案以刚玉等耐高温和具有较高强度的材料作为电热丝的骨架，膨胀管7、电加热器2、电磁阀3等视具体工况进行尺寸规格、功率等方面的参数进行匹配调整。

本具体实施方式的工作原理为：工作时，接通电加热器2电源，使其产生高温，将膨胀管7内液态气体进行液-气相变转换形成高压气体，在达到预设的压力值后，电磁阀3打开，管内高压气体高速泄出，形成具有极大能量的动力。

通过电加热器2，使其迅速产生高温(以千摄氏度为单位)高热，实现液气相变(包括但不限于二氧化碳、氮气等)，使得原有液态气体在短时间内(以十秒为单位)转化为气态，气体体积出现300—500倍的膨胀；通过电磁阀3的密闭/泄压，使其对几十到数百兆帕压力的高压气体进行控制。

具体作业流程：在电加热器2通电前，先在控制台4上设置工作预期的压力值，再通电作业，压力传感器6实时监测管内压力变化，通过数据线11将数据传输到控制台4，达到预期压力值后，控制台4切断加热电源，同步打开电磁阀3，完成气体相变作业。

本具体实施方式中的感应控制部分的基础参数如下：

输出功率：1.5kw--10kw(也可根据实际情况进行参数调整)；

产生的温度：1000℃左右

实现的相变压力：管内压力达到120mpa以上

所需时间：60秒以内

以5kw的电加热器配置，可使得膨胀管液态二氧化碳(10mpa的充装压力)在50秒内实现比较完全的气体相变，产生约40mpa以上的压力；通过电磁阀的控制，可以在一秒内一次性快速泄压，形成有效的作业气压和气体气量。

在实际应用中，可根据具体的工况需求进行参数配置。

本具体实施方式完全没有违反任何国家法律法规禁止或限制的要求，无社会治安隐患；可重复使用，相对一次性产品可有效降低使用成本，具有较高的经济效益；精确可控，通过电加热器和电磁阀的组合应用，可实现个位数(甚至更精细)标准的兆帕级压力的气体控制。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。