[发明专利]一种利用材料降温膨胀致裂的方法

权利要求书

1.一种利用材料降温膨胀致裂的方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：

步骤a：在待致裂物上开设圆形钻孔（1）；

步骤b：制作致裂装置；

所述致裂装置包括U形冷媒钢管（2）、止推器；

所述止推器包括钢缆（301）、两个圆形大钢盘（302）、若干个圆形小钢盘（303）；

两个圆形大钢盘（302）的直径均小于圆形钻孔（1）的直径；两个圆形大钢盘（302）的盘面中央各贯通开设有一个第I中心装配孔，且两个圆形大钢盘（302）通过两个第I中心装配孔固定装配于钢缆（301）的上部和下部；两个圆形大钢盘（302）的盘面左部各贯通开设有一个左装配孔；两个圆形大钢盘（302）的盘面右部各贯通开设有一个右装配孔；各个圆形小钢盘（303）的直径均小于U形冷媒钢管（2）的左侧边和右侧边之间的距离；各个圆形小钢盘（303）的盘面中央各贯通开设有一个第II中心装配孔；各个圆形小钢盘（303）通过各个第II中心装配孔固定装配于钢缆（301）上，且各个圆形小钢盘（303）均位于两个圆形大钢盘（302）之间；

U形冷媒钢管（2）的左侧边上部和左侧边下部分别穿设于两个左装配孔内；U形冷媒钢管（2）的右侧边上部和右侧边下部分别穿设于两个右装配孔内；U形冷媒钢管（2）的底边位于钢缆（301）的下方；

步骤c：将致裂装置放入圆形钻孔（1）内；此时，两个圆形大钢盘（302）分别位于圆形钻孔（1）的内腔上部和内腔下部；钢缆（301）的上端伸至圆形钻孔（1）外；钢缆（301）的下端面与圆形钻孔（1）的孔底之间留有距离；U形冷媒钢管（2）的底边位于钢缆（301）的下端面与圆形钻孔（1）的孔底之间；U形冷媒钢管（2）的左端管口和右端管口均伸至圆形钻孔（1）外；

步骤d：先将常温下呈液态的工作介质（12）注满圆形钻孔（1）的内腔，再将冷媒（11）经U形冷媒钢管（2）的左端管口通入U形冷媒钢管（2）内进行流动，冷媒（11）由此与工作介质（12）进行热交换，从而一方面使得冷媒（11）升温，另一方面使得工作介质（12）的温度下降，当工作介质（12）的温度低于其凝固点时，工作介质（12）凝固；随着冷媒（11）的继续通入，工作介质（12）的温度进一步下降，由此使得凝固的工作介质（12）体积膨胀；升温后的冷媒（11）经U形冷媒钢管（2）的右端管口流出；体积膨胀的工作介质（12）对圆形钻孔（1）的孔壁和孔底进行挤压，由此使得待致裂物产生裂缝，从而实现致裂；在此过程中，止推器能够限制膨胀的工作介质（12）在圆形钻孔轴向的位移，由此有助于增大膨胀的工作介质（12）对圆形钻孔（1）的孔壁的挤压力。

2.根据权利要求1所述的一种利用材料降温膨胀致裂的方法，其特征在于：所述致裂装置还包括输入管（4）、输出接头（5）、冷媒容器（6）、阀门（7）；输出接头（5）为喇叭形接头；输出接头（5）的细端管口与U形冷媒钢管（2）的右端管口连通；冷媒容器（6）通过输入管（4）与U形冷媒钢管（2）的左端管口连通；阀门（7）安装于输入管（4）上。

3.根据权利要求1所述的一种利用材料降温膨胀致裂的方法，其特征在于：所述致裂装置还包括制冷机（8）、第I输送管（9）、第II输送管（10）；制冷机（8）的输出口通过第I输送管（9）与U形冷媒钢管（2）的左端管口连通；制冷机（8）的输入口通过第II输送管（10）与U形冷媒钢管（2）的右端管口连通。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种利用材料降温膨胀致裂的方法，其特征在于：所述工作介质为水，或者盐的水溶液，或者酸的水溶液，或者碱的水溶液。

5.根据权利要求2所述的一种利用材料降温膨胀致裂的方法，其特征在于：所述冷媒为液态二氧化碳或液态氮。

6.根据权利要求3所述的一种利用材料降温膨胀致裂的方法，其特征在于：所述冷媒为氟利昂。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种利用材料降温膨胀致裂的方法，其特征在于：在待致裂物上开设多个圆形钻孔（1）；通过同步对多个圆形钻孔（1）的孔壁和孔底进行挤压，能够使得待致裂物快速产生裂缝，从而实现快速致裂。