炸药筒与装有该炸药筒的装填装置 技术领域
本发明涉及一种炸药筒以及相关的装填装置，特别用于装填坚硬材料中的孔，以用于破碎该坚硬材料的目的。
背景技术
一种用于破坏或挖掘坚硬材料诸如岩石的已知方法是钻孔和爆破方法。这包括在坚硬材料中钻出孔并用许多高能材料和优选地是某种填塞物来装填此孔。在其最基本的形式上，这包括把许多高能材料填放到孔底部，用一种诸如钻屑或填料的填塞材料填充孔的其余部分，而后起爆高能材料而造成孔底部处气压急剧增高以用于破碎坚硬材料。这往往伴随着许多填塞材料从孔中喷射出来。
高能材料一般或是作为松散材料予以提供，或是作为一种炸药筒包装而成。炸药筒形式普遍用于小炸药量爆破而通常还包括一起爆器。填塞材料通常最为可能作为一种松散材料予以购得，但也可以封装起来供应。高能材料和填塞材料是单独购买、发送、贮放和使用的。同样，它们是分别用不同机具单独装放到孔里去的。
由于经济上的原因，重要的是，无论是用于开矿还是用于挖方，破碎坚硬材料都要尽快完成。如果装填孔能够在处理材料最少和采用较低投资的设备予以完成，则可以获得显然更多地商业上的好处。由于安全原因，同样优选的是，没有或至多只有极少低速填塞材料从孔中喷射出来。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单的炸药筒和易于使用、需要材料处理最少，以及不需采用价格昂贵的专门装药机具的相关的装填装置。
按照本发明的一种形式，提供一种炸药筒，具有一第一格间，盛放一些填塞材料，以及一第二格间，盛放一些高能材料。
优选地是，炸药筒包括一筒壳，其具有一隔板以在其相对两侧上构成第一和第二格间。
优选地是，筒壳包括一第一容器，其形成所述第一格间；以及一第二容器，其形成所述第二格间，而第一和第二容器首尾接合以构成炸药筒，而所述隔板则设置在所述第一与第二格间之间。
优选地是，第一容器具有对置的第一和第二端部，而第二容器具有对置的第一和第二端部，且第一容器的第二端部和第二容器的第一端部配有各自互补的可解脱的啮合装置用于把第一和第二容器接合在一起。
在一项实施例中，隔板为一第一栓塞形式，插入邻接第一格间的第二格间一端。
在第二实施例中，隔板为一壁板形式，与邻接第一格间的第二格间一端制成一体。
在第三实施例中，隔板是把第一格间联接于第二格间的一联接装置的一部分。
优选地是，隔板为圆锥形，其在从第一格间到第二格间的方向上逐渐变窄。
优选地是，此圆锥包括一围绕圆锥的底面并在第一与第二格间之间沿径向向外伸展的侧向凸缘，借以在使用中，当起爆高能材料时，圆锥即以凸缘张开而贴靠孔四周的方式变形，以用于阻止由高能材料生成气体从第二格间上方选出。
优选地是，炸药筒还包括楔紧装置，其联接于第一格间而楔紧在第一格间的外围表面与孔的侧壁之间以形成孔之中的密封。
优选地是，所述楔紧装置包括一楔紧帽，其套住第一格间的所述自由端上，此帽具有一带锥度的裙边，其厚度在离开第二格间的方向上增大。
优选地是，第一格间的自由端配置有一端部帽，其具有带锥度的外部表面以用于配合并促使所述楔紧装置在所述楔紧装置被推到所述端部帽上时向外扩展。
优选地是，炸药筒还包括一通道，该通道穿过第一格间以提供第二格间与一远离炸药筒位置的连系。
优选地是，炸药筒还包括起爆器，其设置在第二格间之内，用于起爆高能材料。
优选地是，炸药筒还包括一起爆导火线或引线，其穿过通道并在一端处连接于起爆器且具有一对置的自由端用于连接起爆源。
按照本发明的另一形式，提供了一种装填装置，用于装填在坚硬材料中形成的孔，此装置包括：
一炸药筒，其具有一装放一些填塞材料的第一格间和一装放一些高能材料的第二格间；以及
一填塞棒，具有一啮合孔中的炸药筒的下端和一接近孔或从中伸出的上端。
优选地是，在装填装置中，炸药筒包括一联接器，用于把经过填塞的炸药筒联接于填塞棒的下端。
优选地是，联接器包括一凹槽，其形状互补于填塞棒下端的形状，用于以压配合容放填塞棒的下端。
按照本发明的另一方面，提供了一种装填孔的方法，包括的各步骤是：
提供一炸药筒，该炸药筒具有一装放一些填塞材料的第一格间和一装放一些高能材料的第二格间；
插放炸药筒，第二格间首先插入在有待破碎的坚硬材料中形成的孔中；以及
将填塞棒插入孔，以填塞棒的下端支承在所述炸药筒上。
优选地是，此方法还包括把炸药筒联接于填塞棒的下端以及把填塞棒以下端居先地插入孔。
优选地是，此方法还包括一个以机械方式把填塞棒安装在孔之中的步骤。
优选地是，所述以机械方式安装填塞棒的步骤包括安放一重物顶靠从孔伸出的填塞棒上端。
优选地是，此方法还包括向第一格间施加压缩力以使第一格间径向扩张而接触于孔周边表面的步骤。
优选地是，施加压缩力的步骤包括施力于填塞棒的上端，此力由填塞棒传给第一格间。
附图说明
本发明的各实施例现在将参照各附图只借助实例予以说明，各附图中：
图1是炸药筒第一实施例的简图；
图2是装有炸药筒第二实施例的装填装置的简图；
图3是装有炸药筒第三实施例的装填装置的局部分解视图；
图4是炸药筒第三实施例的第一容器的俯视图；
图5是示于图4之中的第一容器的侧视图；
图6是第一容器一端盖的平面图；
图7是用于经过填塞的炸药筒第三实施例的第二容器的俯视图；
图8是示于图7之中的第二容器的侧视图；
图9是用于第二容器的端板的平面图；
图10是在图3所示的装填装置之中所用的填塞杆的A-A剖面图；
图11是炸药筒第四实施例的剖面图；
图12是炸药筒第五实施例的剖面图；
图13是炸药筒第六实施例的剖面图；
图14是炸药筒第七实施例的剖面图；以及
图15是炸药筒第八实施例的剖面图。
具体实施方式
图1示出炸药筒和相关装填装置的最简单形式。炸药筒10具有一第一格间12，用于盛放一些诸如砾石这样的填塞材料14，以及一第二格间16，用于盛放高能材料18。填塞材料作用为吸收以及使爆破能量改向或转向。“高能材料”一词意欲表明一种炸药、一种推进剂，或它们的一种组合。在其最基本的形式中，填塞式炸药筒10包括一圆柱形壳体20，具有一内部隔板22，在其相反两侧上形成第一和第二格间12和16。一第一端板24设置得用于封闭格间12，而一第二端板26设置得用于封闭第二格间16。一起爆器28设置在第二格间16之中，用于起爆高能材料18。在此实施例中，起爆器28可以由无线电波予以触发。
在使用中，炸药筒10安放在有待破碎的坚硬材料之中形成的孔底端处，以第二格间16居先或位于最低处。如果炸药筒10不是自行落至孔底端(底部)，则可以利用一个通常的、均匀截面形状的填塞杆把它推至孔底部。经过填塞的炸药筒10和填塞杆的组合形成一种装填装置，用于装填坚硬材料中的孔，在此装置中，如参照图3-10较为详细描述的，填塞杆的下端接合第一格间的自由端(亦即炸药筒10的上端)。可以简单地通过首尾面对面的接触作到这一点。
图2示出炸药筒10A的第二实施例和装有炸药筒10A的装填装置30。炸药筒10A基本上与图1所示的炸药筒10相同，唯一的显著区别是超过端板24的壳体20的延伸部32以形成一凹槽34。凹槽34容放一填塞杆38的下端36。凹槽34与36之间是密配合，以致炸药筒10是自身支持在填塞杆38上的。填塞杆38和炸药筒10A的组合构成了装填装置30。填塞杆38设有纵向伸展的狭缝、凹槽或通道40，起爆导火线42穿之而过。导火线42在一端处连接于起爆器28，而在相反一端处连接于一起爆源(未示出)。
在此实施例中，炸药筒10A被推到填塞杆38上，使填塞杆的下端36容放在凹槽34之内并抵靠端板24。填塞杆38与炸药筒10A总成然后插入岩石46(或其他有待破碎的坚硬材料)内的孔44之中。图1和2所示的炸药筒10、10A，除了端板24和26之外，是由整体的壳体20制成的。尽管如此，形成第一格间12的一部分壳体20还是可能具有比第二格间16壁厚要大的壁厚。这就允许第一格间12通过施加一压缩力而沿径向向外扩展，此力可以通过在抵靠端板24的填塞杆上施加一向下推力而予以提供。通过沿径向扩展第一格间12，孔44的密封可以加强，从而提高了爆破效率。这同样使得填塞材料14可能把一部分爆破能量改向或转向到孔44壁部，而远离填塞杆。
炸药筒10B和装填装置30B的第三实施例示于图3-10中。在此，炸药筒10B的第一格间12是由用于盛放能量吸收填塞材料14的第一容器48形成而第二格间是由用于盛放高能材料18的第二容器50形成。容器48和50首尾相接合。这一点是通过使第一容器48在其下端54处配置一内部凹槽52形式的联接件以用于接合配置在第二容器50上端58处的凸台56形式的联接件而实现的。
如图3之中所示，通过推动凸台50配合到凹槽52里，第一和第二容器48和50被可解脱地装接或接合在一起以构成炸药筒10B。使用时，炸药筒10B落放到在诸如巨砾或岩石46等坚硬材料上形成的孔44中，以第二容器50居先或处在最低处，从而用填塞材料14和高能材料18二者装填孔44。
第一容器48为圆柱形管状，在接近其上端62处具有内部圆锥形壁板60。圆锥形壁板60从上端62下方的某一位置开始并指向第二容器50定向。内部通道64在纵向在第一容器48的圆柱筒体之内延伸。此通道开始于容器48的上端64处并伸向间隔在下端54上方的其最低点66。通道64还穿过圆锥形壁板60。圆锥形60可有效地封闭容器48的上端62并可以视为等同于图1和2之中所示的炸药筒10和10A的端板24。即，圆锥形壁板60可以视为第一格间12的许多不同端板形式之一。为了封闭下端54，一封闭板件68设置成圆盘形状。此板件68形成有一弧形切口70，套配合在通道64上面。一个或多个内部挡圈72设置或可以设置在稍稍在最低点66上方的容器48内部周边表面上，以便座放板件68。
在制作炸药筒10B期间，第一容器起初被倒转过来并从其下端52填充填塞材料14。端板68嵌进下端52以安放在各挡圈72上，同时切口70座放在通道64端部上面。端板42可以粘接、焊接或以其它方式固定就位。
第二容器50也是短圆柱形管状，带有穿过其上端58的一整体式端板74。通过在容器50上端58下方围绕容器50形成一环形台阶76来形成一凸台56。端板74配有通往第二格间16的孔眼78。第二容器50的下端80由圆盘状端板82予封闭，后者配装在下端50内侧并粘接、焊接或以其他方式固定就位。不过，在端板82固定就位之前，第二容器50填充高能材料18。另外把起爆器28插进容器50。
或是单独或是组合起来采用的端板68和凸台56起到一隔板的作用，类似于图1和2中的炸药筒10、10A的壁板22，把填塞材料14和高能材料分隔开来。此外，端板或圆盘82作用和功能与炸药筒10、10A的壁板26是一样的。
在此实施例中，起爆器28为需要经由某种导火线或引线42实际连接于起爆源的那种类型。导火线或引线42穿过凸台56中的孔78。此外，当组装第一和第二容器48和50时，引线42也从下端54穿过通道64向上而通过第一容器48的上端62。
如图3所示，相关的装填装置30B包括细长的填塞棒38，其具有一呈圆锥形渐细的下端36B，其形状互补于圆锥形壁板60的形状而用于座放在第一容器48的内部。这样，炸药筒10B可以物理上固定在填塞棒38的下端36B。因此，如果需要，或者如果方便，炸药筒10B可以迳直地被推到插入孔44的填塞棒38上，从而同时以高能材料18装填孔，并以填塞材料14和填塞棒38本身来填塞孔。为了使得起爆器28连接于起爆源，填塞棒38配置沿纵向伸展的狭缝40，导火线42可以穿之而过。为了把导火线42卡持在填塞棒38的边缘之内，一系列沿横向伸展的销84(参见图10)横跨狭缝40而穿过填塞棒38。
使用中，填塞棒38也可以以机械方式固定就位，比如利用诸如重块、挖掘吊斗或推土机铲斗这样的重物，或者利用其他诸如楔块或千斤顶这样的机械装置，来固定或推压其上端。其次，可以利用前述重物通过填塞棒38向第一容器48施加压缩力而沿径向使第一容器48扩张以接触孔44的侧壁。为了促进这种径向扩张，炸药筒10B(或炸药筒10、10A)也可以形成有削弱的纵向条纹。如前面所指出，这种炸药筒10B之预加载荷以有效地使填塞材料扩张而接触孔44的作法有助于使某些爆破能量转向或改向而进入材料本身，远离填塞棒，从而也减小了后座力。
在起爆器28经由电磁/磁力波或场使之启动的各实施例中，一无线电发射器位于填塞棒38之中或其附近。其次，为促进电磁/磁力波或场的传导，填塞材料14可以由一种传导这种场或波的材料制成，或者另外，填塞材料14可以掺以有助于传导电磁或磁力波和场的颗粒。
在另一改型中，类似于第二容器50的附加容器(此后称为第三容器)可以设置有只用作助爆药筒的高能材料。这种助爆药筒可以可解脱地连接于第二容器50的下端80。这一点可以以与使第二容器50可解脱地连接于第一容器48类似的方式予以实现。另外，一个或多个助爆药筒可以首先安放在孔44之中并通过把炸药筒10B和/或填塞棒38插入孔而推向底部。
也可以在填塞棒38与炸药筒之间设置只与炸药筒10、10A、10B的上端首尾相接的装有药棒的附加的单独容器或炸药筒。这些附加的容器或炸药筒可以以首尾相对的方式做成可解脱地连接。
图11示出炸药筒10C的另一实施例。炸药筒10C包括一形成用于装放填塞材料14的第一格间12的第一容器48和一形成用于装放高能材料18的第二格间16的第二容器50。第一与第二格间之间的分隔壁板22为栓塞形式，其具有一轴向孔，起爆器28的引线42穿之而过。起爆器28设置在第二容器50之内。第二容器50的自由端由也是栓塞形式的壁板26予以封闭。炸药筒10C的相反一端由端部壁板24予以封闭，引线42穿过此壁板。为了加大密封/填塞效果，第一格间12，即，容器48构造成在孔中当压力施加于炸药筒10C端部壁板24时可以变形。这种压力可以利用圆棒通过人力捣固或夯实予以施加。压力造成格间12沿径向向外扩张而顶住孔壁部。这样可以提供充分的抓持以致把炸药筒10C固定在孔之内而不会在引爆时被射出，不需要任何诸如填塞棒这样的外部装置。在这种情况下，炸药筒10C作用为一种自填塞式炸药筒。可以构想，这种效果在小直径比如说大到18mm的孔的情况下将最为显著。
围绕格间12可以形成一些削弱的线或缝隙，以便加强其变形并增大它在端部壁板24上施加压缩力时胀裂的可能性。变形和胀裂可以通过用一种容易变形的材料，诸如薄壁塑料或纸张制成而进一步加强。
第一格间16/容器50为一端部开口的管形式，由一种刚性材料制成，在捣固或在炸药筒10C端部24上施加压缩力期间其抵抗变形。比如，格间16可以由刚性塑料、金属或一种复合材料制成。格间16/容器50应当刚硬和比较强固以使点燃后的高能材料以高速形成压力。由于压力的极快升高本身又导致高能材料18的极快完全燃烧反应，所以这一点是有利的。反应愈快，在用以完成破坏或破碎岩石或其他坚硬材料方面的工作之前气体泄漏的变化愈小。
图12示出炸药筒10D另一实施例。炸药筒10D不同于炸药筒10C之处仅在于第一格间12与第二格间16之间的分隔壁板22的形状。在此实施例中，分隔壁板22与第二容器50的端部58制成一体。在所有其他方面，炸药筒10D与图11中所示的炸药筒10C是一样的。
图13示出炸药筒10E另一实施例，其与图11所示的炸药筒10C类似，只是带有楔紧帽86形式的楔紧装置，其联接于第一格间12的自由端。在使用中，楔紧帽86作用为炸药筒10E外部周边表面与孔侧壁之间的楔块。这会产生两种效果。首先，它有助于密封孔。其次，它作用为在引爆期间和以后把炸药筒10E卡持在孔之内以致加强炸药筒10E的自填塞效果。帽86配有一中心孔，引线42穿之而过。壁部或裙边88带有锥度，以致在远离第二格间16的方向的厚度增大。当炸药筒10G插入一孔时，经由帽86向其施加压力。这迫使帽86套在格间12的自由端，并由于裙边88的带锥度性质，可以使裙边88沿径向向外张开呈喇叭形。裙边88的张开可以通过在裙边88上设置一条或多条纵向狭缝或堞纹而予以加强。
炸药筒10F另一实施例示于图14之中。炸药筒10F不同于图3所示的炸药筒10E只在于用一截圆锥形帽24F代替平面端部壁板24。帽24F具有的一上部截头锥体90，其在远离第一格间12的方向上汇聚。截头锥体90的端部92配有一孔，引线42延伸而过。帽24F的相反一端配置一基本上不变直径的短延伸段94，其配装在第一格间12上端62的内侧并连接或以另外方式固定于此上端上。帽24F配合于人字帽86以促使帽86贴靠炸药筒10F所插入的孔内侧表面而楔紧及锁定。
图15示出炸药筒10G另一实施例。此实施例包括用于装放能量吸收填塞材料14的第一格间12和用于盛放高能材料18的第二格间16。炸药筒10G还包括一端部帽24F和一楔紧帽86，类似于图14所示的炸药筒10F。第一格间12由第一容器48形成，而第二格间16由第二容器50形成。不过，炸药筒10G不同于炸药筒10F的不同之处如下：容器50的下端54通过用整体式封闭起来的下端形成格间而不是利用一单独的端部壁板或栓塞予以封闭；以及，分隔壁板22为圆锥96形式，它本身又构成联接器98的一部分，此联接器用于把第一容器48联接于第二容器50。联接器98可以看作一段短管，圆锥96位于其内。圆锥96的指向致使它在从第一格间12至第二格间16的方向上汇聚。一孔制成在圆锥96的顶尖处以允许引线42通过。一例面凸缘或环圈100围绕圆锥96的基底形成在联接器98的外侧上。凸缘100为第一和第二格间48、50的相邻两端形成一个接合点。
可以构想，联接器98可用塑料模制成一个单件，虽然它可以用几个连接在一起的不同元件制成，比如圆锥96和凸缘100作为一个元件，以及两段共线地固连在凸缘100的对置两侧上的短管。联接器98形成许多功能，包括：在高能材料燃烧期间充作一压力堵头；在高能材料燃烧期间以一种致使凸缘100沿径向向外伸展的方式变形而密封孔的侧壁，从而减少高压气体从孔泄漏；迫使圆锥96区域内的填塞材料14向上进入容器48，借此沿径向压迫填塞材料14贴靠第一格间12的内部表面，并从而第一格间12又贴靠孔侧壁，由此进一步促进减小高压气体可能从孔的进一步泄漏；支承起爆器28并使之对中；密封起爆器28和高能材料18，使其免于可能存在于填塞材料14之中的湿气或其他夹杂物；以及支承第一和第二格间12、16。
炸药筒10可以以多种尺寸即直径制成。如上所述，炸药筒10C-10G具有能使它们在孔中自我填塞的特性，特别是如果用于比如说上达18mm的较小直径的话。炸药筒10可能理想地适合于一些独立的承包商，他们具有作为其主要钻孔装置的小型手持钻具，诸如一HILTI或一KANGO槌钻或一手持气动冲击槌钻。由于此类手动钻具都是所有爆破承包商的标准设备，所以可以理解的是，采用本炸药筒10不需要炸药筒10本身成本之外的任何资金支出。虽然如此，较大直径的炸药筒可以用于破坏或破碎岩石或其他坚硬材料，此时较大直径的孔一直是利用履带式钻机、伸缩腿式钻机或轻便式钻机钻成的。由于炸药筒10包含所有通常所需的材料，即高能材料16、填塞材料18和起爆器28，所以炸药筒10的使用可以简化并增大了爆破速度。没有必要单独保持高能材料、填塞材料和起爆器的供给，而后分别把它们塞进孔。
既然本发明的各实施例已经详细地予以说明，对于本领域技术人员来说将显然易见的是，可以作出许多修改和变更而不脱离基本的发明概念。比如，填塞材料14大部分画成是散粒状的填塞材料，诸如团粒。不过，也可以包含其他类型的填塞材料，诸如那些具有粘度随剪切增大而增大的物理性质的液体和浆液。其次，炸药筒10、10A的上部端部壁板一直示为一平面壁板24或是一圆锥壁板60。不过，这一壁板可以采取许多其他的形状，诸如凹下或凸起的弯曲壁板，它们可以接合或配合填塞棒的加工成互补形状的下端。同样，炸药筒10、10G的形成第一和第二格间的各部分不需要是由同一材料制成的。理想的是，装放高能材料的第二格间具有合理程度的刚性，以便在起爆的初始阶段限制高能材料。另一方面，优选地是，容放填塞材料的第一格间比较容易沿径向变形，以致它可以被推压而贴靠孔侧壁来增大密封效果。
所有这些修改和变更，连同对于本领域技术人员显而易见的那些一起，都被认为是处在本发明的范畴之内的，本发明的特性应当由以上说明和所附权利要求予以确定。