一种超高压液态金属密封电磁控制阀的制作方法

1.本发明实施例涉及爆破裂岩技术领域，具体涉及一种超高压液态金属密封电磁控制阀。


背景技术：

2.现有的co2爆破是指通过电流或火工品加热，产生高温击穿安全膜，瞬间将液态二氧化碳气化，急剧膨胀产生高压冲击波致爆破片打开，利用液态二氧化碳吸热气化急剧膨胀产生高压致使岩体开裂。在此过程中不产生火花或者有毒有害气体，且噪音相对于炸药爆破低。由于该方法具有环保、安全性高、噪音小、审批快、能够有效代替炸药爆破等优点被广泛的应用于高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层开采与地铁基坑开挖。
3.但上述方法制作的爆破管爆破效能低，抑制了co2爆破方法的推广。原因在于在co2爆破过程中由于局部加热气化，气化的co2量逐渐增加，相变不充分，受爆破片性能不稳定性的限制，爆声气体释放的量与速度均有一定程度的不可控性，这在一定程度上弱化了破岩效果。另一方面，在实行爆破管集群爆破时，由于爆破片的泄压不可控性，难以产生优化的群体爆破效应。目前市场上的电磁阀都达不到承受爆破管内高压气体泄压的要求，控制性的泄压未能在实践中应用。


技术实现要素：

4.为此，本发明实施例提供一种超高压液态金属密封电磁控制阀，以解决现有技术中爆破片泄压头不可控性的问题。
5.为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
6.根据本发明实施例的第一方面，一种超高压液态金属密封电磁控制阀，封装于液态co2相变管的泄能端，包括：
7.阀体，所述阀体的中部形成有竖直设置的主密封腔，所述阀体的底部形成有高压气体入口，所述高压气体入口与主密封腔呈连通设置，在阀体上于主密封腔的一侧设有竖直设置的泄压腔，所述泄压腔的底部通过泄压通道与主密封腔呈连通设置；
8.主密封组件，所述主密封组件包括密封柱塞、主回位弹簧以及主封腔螺栓，所述主封腔螺栓于泄压通道的上方固定在主密封腔内，所述密封柱塞于泄压通道的下方活动设置在主密封腔内，所述主回位弹簧设置在密封柱塞和主封腔螺栓之间，以所述密封柱塞在主回位弹簧的作用下密封高压气体入口；
9.泄压组件，所述泄压组件包括泄压柱塞、副回位弹簧以及副封腔螺栓，所述副封腔螺栓固定在泄压腔内，所述泄压柱塞于副封腔螺栓的下方活动设置在泄压腔内，所述副回位弹簧设置在泄压柱塞和副封腔螺栓之间；
10.其中，所述主密封腔内填充有液态金属，并在阀体上设有横向设置的泄能通道，所述泄能通道连通主密封腔和高压气体入口设置，并通向阀体外侧，以液态co2经相变气化后的高压气体自高压气体入口推动密封柱塞上行，打开高压气体入口的同时驱动液态金属进
入泄压腔内承压，并由高压气体通过泄能通道冲击岩体孔洞壁裂岩爆破。
11.进一步地，所述泄压腔布置于主密封腔的上部，以所述泄压通道布置于密封柱塞和主封腔螺栓之间。
12.进一步地，所述泄压腔布置有四个，且四个泄压腔呈两两对称设置，每个泄压腔均通过一条泄压通道与主密封腔连通，且每个泄压腔内均装配有一组泄压组件。
13.进一步地，所述阀体上于泄压通道的中部设有电磁截止阀，所述电磁截止阀上自配有阀针，所述阀针置于泄压通道内，以受电磁控制构成泄压通道的开启或封闭。
14.进一步地，所述主密封腔和泄压腔的腔壁上均开设有若干个密封槽，且若干个密封槽沿竖直方向分布，以部分液态金属在行程中进入密封槽内，并抑制液态金属的泄露。
15.进一步地，所述阀体于液态金属行程中的各腔壁、各柱塞侧壁均涂有金属涂层，以所述金属涂层与液态金属反应化合，并抑制液态金属的泄露。
16.进一步地，所述密封柱塞的底端呈锥面设置，且高压气体入口顶端的结构与密封柱塞的底端呈配合设置。
17.进一步地，所述泄能通道沿阀体的圆周方向布置有多条。
18.本发明实施例具有如下优点：通过设置超高压液态金属密封电磁控制阀代替爆破片泄能头，由主密封腔装配主密封组件，泄压腔装配泄压组件，并在主密封腔内填充有液态金属，采用该形式，利用液态金属的密封及承压作用，使密封柱塞通过液态金属能够承受超高压，同时又通过电磁截止阀的调控实现对高压气体的保压和快速释放，以便于快速泄压。并且通过密封柱塞密封高压气体入口，可应用于液态co2相变管内液态co2的独立且充分相变、整体快速加热气化产生高压气体，以代替爆破片，并实现高效破岩。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
20.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
21.图1为本发明实施例提供的一种超高压液态金属密封电磁控制阀的整体结构示意图。
22.图中：1、阀体；11、主密封腔；12、高压气体入口；13、泄压腔；14、泄压通道；15、泄能通道；16、密封槽；2、主密封组件；21、密封柱塞；22、主回位弹簧；23、主封腔螺栓；3、泄压组件；31、泄压柱塞；32、副回位弹簧；33、副封腔螺栓；4、液态co2相变管；5、电磁截止阀；51、阀针。
具体实施方式
23.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明
经相变气化后的高压气体自高压气体入口12进入，并推动密封柱塞21上行，打开高压气体入口12后，液态金属进入泄压腔13，高压气体则通过泄能通道15冲击岩体孔洞，实施爆破裂岩。其中，泄能通道15沿阀体1的圆周方向布置有多条。
31.另一种优选的实施方式为：为确保液态金属在阀体1中的密封和承压作用，在主密封腔11和泄压腔13的腔壁上均开设有若干个密封槽16，且若干个密封槽16沿竖直方向分布，以部分液态金属在行程中进入密封槽16内，并抑制液态金属的泄露。进一步地，在阀体1于液态金属行程中的各腔壁、各柱塞侧壁均涂有金属涂层，以使金属涂层与液态金属反应化合，并抑制液态金属的泄露。
32.本实施例的超高压液态金属密封电磁控制阀具体操作如下：
33.当超高压液态金属密封电磁控制阀体作为泄能头与液态co2相变管连接装配好后，阀体1的泄压通道14被截止，其主密封腔11被液态金属充实，液态co2相变管被密封柱塞21密封。此时，液态co2相变管准备就绪。爆破作业时，其步骤如下：向装入岩体孔洞中的液态co2相变管中充注液态co2，激发其汽化，形成高压气体，需泄压爆破时，启动电磁截止阀5，电磁截止阀5的阀针51上行，泄压通道14畅通，高压气体推动密封柱塞21上行，同时驱动液态金属进入泄压腔13，与此同时，泄能通道15被打开，高压气体通过泄能通道15口冲击岩体孔洞壁，实施裂岩爆破。当泄压完后，各回位弹簧(主回位弹簧22、副回位弹簧32)驱动液态金属和各柱塞(密封柱塞21、泄压柱塞31)归位，电磁截止阀5的阀针51下行，至此，完成一次爆破作业。
34.本发明通过设置超高压液态金属密封电磁控制阀代替爆破片泄能头，由主密封腔11装配主密封组件2，泄压腔13装配泄压组件3，并在主密封腔11内填充有液态金属，采用该形式，利用液态金属的密封及承压作用，使密封柱塞21通过液态金属能够承受超高压，同时又通过电磁截止阀5的调控实现对高压气体的保压和快速释放，以便于快速泄压。并且通过密封柱塞21密封高压气体入口12，可应用于液态co2相变管内液态co2的独立且充分相变、整体快速加热气化产生高压气体，以代替爆破片，并实现高效破岩。
35.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。