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1、10申请公布号CN102317735A43申请公布日20120111CN102317735ACN102317735A21申请号201080006289822申请日201001282009/0065120090128ZAF42C3/00200601F42D3/0420060171申请人桑德威克采矿和建筑RSA股份有限公司地址南非东兰德72发明人JU莱帕南MKH哈贝克74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人张昱谭祐祥54发明名称用于破碎岩石的弹药筒57摘要一种岩石破碎弹药筒40，其中通过致动器48点燃能量成分18，所述致动器48通过在所述致动器48与雷管30之间的限定容积内的水为媒。
2、介作用于所述雷管30。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2011072886PCT申请的申请数据PCT/ZA2010/0000042010012887PCT申请的公布数据WO2010/088705EN2010080551INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图3页CN102317742A1/1页21一种岩石破碎弹药筒，其中，通过致动器点燃能量成分，所述致动器通过在所述致动器与雷管之间的限定容积内的水为媒介作用于所述雷管。2一种用于破碎岩石的弹药筒，该弹药筒在使用时被浸入液体中，所述弹药筒包括第一隔室、处于所述第一隔室内的第一能量成分、雷管、。
3、第二隔室、处于所述第二隔室内的第二能量成分、致动器以及用于起爆所述第二能量成分的熔断器，所述第二能量成分随即朝向所述雷管推进所述致动器，从而使得在所述致动器与所述雷管之间所捕捉液体对所述雷管施加力并且使所述雷管被起爆，然后点燃所述第一能量成分。3根据权利要求2所述的弹药筒，其中，所捕捉液体被限定在至少部分地由所述致动器的表面和所述雷管的表面来限界的容积内。4根据权利要求3所述的弹药筒，其中，在所述致动器与所述雷管各自的表面之间的相对移动程度能够允许被限定的所捕捉液体上的压力进行增大。5根据权利要求2、3或4所述的弹药筒，其中，所述致动器仅在所述第二能量成分产生超过预定最小值的压力时才能移动。6。
4、根据权利要求2至5中任一项所述的弹药筒，其中，一旦起爆所述第二能量成分，在所述液体中产生压力波，所述压力波在所述第一能量成分被点燃时充当至少环绕所述第一隔室的限定机构。7根据权利要求2至6中任一项所述的弹药筒，其中，所述雷管和所述致动器具有能接合的互补构型，由此将液体捕捉在所述致动器与所述雷管之间。8根据权利要求7所述的弹药筒，其中，所述互补构型包括活塞和气缸。9根据权利要求2至6中任一项所述的弹药筒，其中，所述致动器的一部分能变形以允许所捕捉液体上的压力进行增大。10根据权利要求2至9中任一项所述的弹药筒，所述弹药筒包括管状结构，在所述管状结构中形成有所述第一隔室和所述第二隔室，并且在所述结。
5、构的壁中形成有至少一个孔口以在所述弹药筒被浸入包围所述结构的液体中时，使得被限定在所述雷管与所述致动器之间的空腔的内部与所述液体连通。11根据权利要求2至10中任一项所述的弹药筒，所述弹药筒包括用于将所述熔断器点火的电控机构以及用于向所述电控机构提供输入信号的天线。12一种起爆第一能量成分的方法，其包括以下步骤A将一些所述第一能量成分限定在隔室中，B使雷管暴露于所述第一能量成分，C将所述隔室装入炮眼中，D在所述炮眼中用水包围所述隔室，E在所述水中点燃第二能量成分，由此朝向所述雷管推进致动器，F将一些水限定在所述致动器与所述雷管之间的容积内，以及G利用所限定的水将力从所述致动器传递至所述雷管，由。
6、此将所述雷管点火，从而起爆所述第一能量成分。13根据权利要求12所述的方法，其包括下述步骤利用所述第二能量成分在所述炮眼中的水中产生压力波，所述压力波在所述第一能量成分被起爆时限定所述第一能量成分。权利要求书CN102317735ACN102317742A1/5页3用于破碎岩石的弹药筒技术领域0001本发明涉及这样类型的岩石破碎弹药筒ROCKBREAKINGCARTRIDGE，其利用推进剂或能量成分来产生用于破碎岩石的高压气体。背景技术0002能量成分通过其化学成分和物理特性，在起爆时爆燃迅速燃烧而不是爆炸，并且需要限定所引起的压力波，以允许压力增大PRESSUREBUILDUP以便破碎岩石。。
7、0003如果将能量成分安全地限定在弹药筒壳体内部，那么在壳体内部发生高压增大并且使壳体破裂。如果由于成分的意外起爆而发生此过程，那么根据情况，可能导致对人员的伤害或者对设备的破坏。另一因素是对这种类型的弹药筒的储存和运送应用了严格的规定。0004至少针对上述原因而言，期望的岩石破碎弹药筒只有在弹药筒处于操作环境中时才能够产生最大的压力增大。由此内在地提高了弹药筒的安全性并且显著缓解了运送和储存问题。0005本发明旨在提供一种满足上述要求的岩石破碎弹药筒。发明内容0006本发明提供了一种用于破碎岩石的弹药筒，该弹药筒在使用时被浸入液体中，所述弹药筒包括第一隔室、处于所述第一隔室内的第一能量成分、。
8、雷管、第二隔室、处于所述第二隔室内的第二能量成分、致动器以及用于起爆所述第二能量成分的熔断器，所述第二能量成分随即朝向所述雷管推进所述致动器，从而使得在所述致动器与所述雷管之间所捕捉的液体对所述雷管施加力并且使所述雷管被起爆，然后点燃所述第一能量成分。0007优选地，所述致动器形成所述第二隔室的一部分。0008优选地，所捕捉液体被限定在至少部分地由所述致动器的表面和所述雷管的表面来限界的容积内。0009仅在所述第二能量成分在所述第二隔室内产生超过预定最小值的压力时，所述致动器才可以移动。可通过利用易碎的一个固位构型或多个固位构型将所述致动器固定在适当位置来实现此特征。0010优选地，一旦起爆所。
9、述第二能量成分，在所述液体中产生压力波，所述压力波在所述第一能量成分被点燃时充当至少环绕所述第一隔室的限定机构。0011所述致动器可采取任何适当的形式，并且优选为可从所述第二隔室朝向所述第一隔室移动的柱塞或形成所述柱塞的一部分。0012所述致动器作用以将力传递至所述雷管并对所述雷管施加力。这通过被捕捉在所述致动器与所述雷管之间的容积内的液体典型地是水为媒介来实现。由于水是不可压缩的，因此能够高效地实现力从所述致动器向所述雷管的传递。尽管如此，重要的是确保水被有效地限定在所述致动器与所述雷管之间，因为如果水从该容积逸出，则水无法被充分说明书CN102317735ACN102317742A2/5页。
10、4地加压。为了实现此目的，所述致动器应当在所述雷管上方形成围绕ENCLOSURE。所述致动器例如可直接与所述雷管的外表面接合以限定容纳水的封闭容积。在备选的处理方式中，所述致动器与所述雷管周围的表面接合。所述表面不必是所述雷管的一部分。然而在每种情况下，所述致动器仍必须能够朝向所述雷管移动以增大压力，进而增大对所述雷管施加的力。这样，应当允许发生在所述致动器与所述雷管之间的相对移动程度。例如，所述雷管和所述致动器可具有互补构型，该互补构型在某种程度上能相对移动并被定位成将液体捕捉在所述致动器与所述雷管之间。这些构型可以像活塞和气缸一样。0013备选地，所述致动器可具有前端，当所述前端撞击所述雷。
11、管周围的表面时或当所述前端撞击所述雷管时，所述前端可以这样的方式变形或屈服能发生在所述致动器与所述雷管之间的相对移动，但是不会在这些部件之间发生液体的任何有意义地逸出。在本发明的备选形式中，被所述致动器撞击的表面除了所述致动器中的类似性质之外可以是能变形或能破裂的。0014所述第二能量成分在被起爆时可作用于相当大的表面上，进而作用于所述致动器。所述致动器可与所述表面一体形成，或相反地与所述表面接合。在另一方面，所述致动器可具有面向所述雷管的相对小的面积。所述致动器上的压力随着所述大的表面的面积与所述致动器的面积之比而增大。该高压力引发所述雷管的可靠起爆。0015所述弹药筒可包括管状结构或壳体，。
12、在所述管状结构或壳体中形成有所述第一隔室和第二隔室。在所述雷管与所述致动器之间可界定空腔，并且在所述结构的壁中可形成有至少一个孔口，以在所述弹药筒被浸入包围所述结构的液体中时使得所述空腔的内部与所述液体连通。0016所述第一隔室可大于所述第二隔室，从而使得所述第一能量成分的量大于所述第二能量成分的量。0017所述管状结构可具有相对薄的侧壁，以确保至少所述第一隔室的容积被最大化。0018所述岩石破碎弹药筒可包括用于将所述熔断器点火的电控机构。0019所述弹药筒的构造和操作是这样的如果所述弹药筒处于操作环境中，例如处于岩石主体中的充水孔中时，所述第二能量成分的点燃导致双重结果即，朝向所述雷管推进所。
13、述致动器从而使所述第一能量成分被起爆；以及从所述管状主体上将帽推出到水中，从而在所述第一能量成分被起爆时产生至少包围和限定所述第一隔室的压力波。0020所述弹药筒可包括用于向所述电控机构提供输入信号或电力以起爆所述熔断器的天线。所述天线可以是具有一个或多个绕组的线圈。所述绕组可被定位在受保护部位内并环绕所述弹药筒的管状结构或其一部分延伸。0021本发明还提供了一种起爆第一能量成分的方法，其包括以下步骤0022A将一些所述第一能量成分限定在隔室中，0023B使雷管暴露于所述第一能量成分，0024C将所述隔室装入炮眼BOREHOLE中，0025D在所述炮眼中用水包围所述隔室，0026E在水中点燃第。
14、二能量成分，由此朝向所述雷管推进致动器，0027F将一些水限定在至少部分地处于所述致动器与所述雷管之间的容积内，以及0028G利用所限定的水将力从所述致动器传递至所述雷管，由此将所述雷管点火，从说明书CN102317735ACN102317742A3/5页5而起爆所述第一能量成分。0029可利用所述第二能量成分在水中产生压力波，所述压力波在所述第一能量成分被起爆时限定所述第一能量成分。0030所述第二能量成分的量较之所述第一能量成分的量相对小，典型的比率为120的量级。这意味着，在实践中如果所述第二能量成分被无意地起爆，那么仅发生小的能量释放。在正常条件下，这未必是严重有害的或破坏性的。在另一。
15、方面，当所述第一能量成分被起爆时，会释放相当较大量的能量。这仅在所述弹药筒被浸入液体中时才可发生，然后导致其中形成有炮眼的岩石的有效破碎。附图说明0031通过参考附图举例进一步说明本发明，其中0032图1是根据本发明的用于破碎岩石的弹药筒处于非操作模式下的截面侧视图，0033图2是图1中所示弹药筒的一部分在从图1的视图角位移90的详细放大视图；0034图3和图4是分别对应于图1和图2的处于操作模式下的弹药筒的视图；以及0035图5示出了用于并入弹药筒中的优选雷管/致动器配置。具体实施方式0036附图的图1图示出了根据本发明的弹药筒10。该弹药筒具有管状结构或壳体12，在该管状结构或壳体12内形。
16、成有第一隔室16。在第一隔室中填装有文中也被称为“主装药MAINCHARGE”的第一能量成分18。0037第一隔室具有一体成型的侧壁20和端壁22。在管状部件28的一端处由封闭件26密封通向该隔室的内部并且与端壁22相对的开口24。雷管30被居中地定位在该封闭件中的孔口26A中并且与该封闭件以水密方式接合，并且暴露于第一能量成分，在这种情况下雷管30呈带有铁砧ANVIL的中心点火撞击式雷帽的形式。雷管具有外壳32，该外壳32由具有向外延伸的凸缘32B的盖32A和与铁砧32D相对的中央盖部分32C封闭。凸缘32B抵靠在孔口26A的边缘上。0038帽34具有外螺纹36也参见图2，外螺纹36与管状部。
17、件内表面上的互补螺纹38螺纹接合。外表面42上的构型40允许用于将帽与管状部件接合的机械化技术。0039呈浅套筒形式的柱塞44位于管状部件28内部。该柱塞具有中央基部46，中央基部46在正对着雷管30的外表面上具有居中定位的直立环形壁48。该柱塞的裙缘SKIRT50与管状部件28的相对内表面紧密接触。如图2中清晰所示，该裙缘在远离基部的端部处具有厚度缩减部分52，厚度缩减部分52截止于小的向外突出凸缘54。该凸缘与管状部件的内表面上的小台肩56紧密接合。在邻近厚度缩减部分52的端部处，帽34具有同样具有缩减厚度的部分58。该部分与部分52重叠。0040在封闭件26与基部46之间形成有相当大的空。
18、腔60。管状部件28的壁中对着孔口62和64允许未受阻的气体和液体在空腔与周围环境之间流动。0041封闭件26在开口24处通过摩擦焊接来与侧壁20接合，该摩擦焊接由各部件相对于彼此旋转来实现。这同样导致水密密封。0042在管状部件28、帽34以及柱塞44构成的组件内部形成有第二隔室70。电路72说明书CN102317735ACN102317742A4/5页6位于第二隔室内部并且由合适的灌封剂74包围。与电路72连接的熔断器头76从灌封剂延伸进第二隔室的填装有第二能量成分80的部分78内，该第二能量成分80在文中也被称为“起爆装药INITIATINGCHARGE”。0043灌封剂保护在电路72中。
19、的电子部件。用于操作电路72的控制技术不限于任何方面，但例如可使用在南非专利申请NO2007/08012的说明书中所描述的技术制成，就此将其内容并入本说明书中。这种类型的电路不包括例如以电池形式的随带电源。利用感应技术将电路操作所需的电力以及控制其操作的数据传递至该电路。根据本发明的优选特征，由多个绕组构成的感应线圈82缠绕在帽34的邻近螺纹部分36的尾部84周围。管状部件28具有薄壁部分84，并且此特征确定了空腔86，线圈以安全且受保护的方式位于该空腔86中。0044根据上文所提到的目标，弹药筒10被设计为只有当该弹药筒被浸入岩石主体中填装有水的孔中时，才在主装药点火时产生全部压力。但弹药筒。
20、在储存、运送以及装卸期间保持相对无害。0045主装药在被适当起爆时能够破碎岩石。起爆装药INITIATINGCHARGE80具有两个主要功能。首先，当弹药筒被浸入岩石主体中填装有水的孔中时，起爆装药的点火在水中产生能够起爆雷管的压力脉冲，如下文所描述。其次，由起爆装药产生的压力脉冲在水内压缩ENCAPSULATE主装药，以产生主装药在其中能适当地且有效地爆燃并由此形成所需能量脉冲形状和能量等级的限定环境，从而引发岩石破碎。0046由起爆装药产生的压力脉冲必须集中在雷管上，以便于雷管被可靠且及时地起爆。这以图3和图4中所示方式来实现，在该方式中通过由起爆装药产生的力朝向雷管推进柱塞44。该柱塞起。
21、初充当起爆装药的封闭件的一部分。然而，当由电路72点火熔断器头76时一般根据南非专利申请NO2007/08012的说明书中所描述的技术，点燃起爆装药80。压力在第二隔室的部分78内部增大，并且一旦该压力所引发的力超过某一水平，就以剪切动作使凸缘54断裂。然后柱塞能够自由移动并且被推向雷管。随着柱塞到达雷管，壁48包围雷管的盖部分32C，并且该壁的前端被推向凸缘32B。一些水被捕捉在基部46的限定的相对表面与盖部分32C之间的容积94内。无法容易地逸出容积94的该水是不可压缩的，并且随着柱塞继续朝向雷管移动，柱塞中的动能以及相对大直径的第二隔室70中的压力被转化为由容积94内的水对盖部分32C施。
22、加的机械力。该部分变形，或相反地向内滑入外壳32，并且被该力朝向铁砧32D推压。在备选处理中，摩擦地附接于外壳32上的盖32A滑入而与铁砧32D接触。雷管内部受压，由此根据本领域中公知的处理来起爆在铁砧与盖部分之间的敏感材料。0047源于上述描述，显然在一般意义上可将柱塞的环形壁48等效为朝向雷管的盖部分32C前进的气缸，这在一般意义上又可被视为活塞。这样，在本发明的一种形式中，可设想的是，壁48可以或多偶然或少地包围部分32C。在备选的配置中，尽管壁48的前端变形或崩碎，但以这样一种方式来限定容积94。生效的高力导致有效的密封，并且水无法逸出容积至任何有意义的程度。例如，倘若壁48的前边缘撞。
23、击部分32C上的表面或邻近的表面，也可观察到类似的效果，只要该表面能够以防止水从容积94内任何有意义地逸出的方式发生变形或屈服即可。0048图5类似于图2并且示出了优选的致动器/雷管关系，其中凸缘32B是外壳32的说明书CN102317735ACN102317742A5/5页7一部分，并且盖部分32C单独形成且在外壳内好像杯状活塞一样。这样，当致动器的壁48撞击凸缘32B时，基本上全部的被传送至容积94中的力被传递进盖部分，由此朝向铁砧推压盖部分。0049这些各种作用或处理可被备选地采用或以任何适宜组合来采用，以确保发生力到雷管的有效传递。0050导致在雷管内部产生较高压力进而确保雷管有效且可。
24、靠的起爆的另一因素在于柱塞44的直径有意义地大于环形壁48的直径的事实。尽管在环形壁处可获得在柱塞内部产生的全部力，但由此可见，由于由壁48包围的面积显著地小于柱塞的横截面面积，因此在致动器与雷管之间的被限定水上产生的压力显著增大。雷管含有高敏感材料，然后可通过由前进的柱塞所传递的力可靠地起爆该高敏感材料。0051当弹药筒被浸入水中时，在柱塞与雷管之间的空腔60缺乏空气。孔口62和64是这样的可被初始捕捉到空腔中的任何空气易于经由水逸出到表面。这是重要的，因为空气是可压缩的，并且如果当弹药筒处于水中时空气处在空腔中，则最大的力不能被传递至雷管。然而，如果在弹药筒处于空气中时熔断器头被意外地或有。
25、意地点火，那么尽管柱塞将被推向雷管，少量空气将被捕捉到容积94内，但由于空气是可压缩的，因此在雷管上产生的力将不足以导致雷管爆炸。0052起爆装药是相对小量的推进剂，并且其在岩石中的孔外的点火通常不会导致显著的身体损伤或对设备的损坏。0053侧壁20是薄的，以便使可被保持在第一部件内部的主装药的量最大化。这样，当主装药被起爆以允许主装药适当爆燃时，侧壁不能承受足够的压力。一旦将起爆装药点火，柱塞就被推向雷管。柱塞使水位移，由此产生压力波，该压力波通过孔口62和64被传递至周围的水，该压力波作用于侧壁20的外表面。这建立了所需的限定机构以允许主装药适当地爆燃以及由此弹药筒中的压力增大。0054在。
26、起爆装药的点火与主装药的起爆之间发生的事件在毫秒内发生。主装药的适当点火的关键在于，当主装药起爆时，由起爆装药产生的压力波必须包围主装药。在此方面的不良定时将劣化弹药筒的性能。然而，如果涵盖在弹药筒中的定时和构造方面是正确的，那么发生主装药的适当且有效的爆燃。随着结构12的破裂，能量的突然释放传给孔中的水压力波，该压力波以应力波的形式被传递至周围岩石，引发岩石中的碎裂。说明书CN102317735ACN102317742A1/3页8说明书附图CN102317735ACN102317742A2/3页9图2图4说明书附图CN102317735ACN102317742A3/3页10图5说明书附图CN102317735A。