DE19622241A1 - Method for breaking up hard materials by jets of fluid in tunnelling or mining by galleries - Google Patents

Method for breaking up hard materials by jets of fluid in tunnelling or mining by galleries

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DE19622241A1 DE1996122241 DE19622241A DE19622241A1 DE 19622241 A1 DE19622241 A1 DE 19622241A1 DE 1996122241 DE1996122241 DE 1996122241 DE 19622241 A DE19622241 A DE 19622241A DE 19622241 A1 DE19622241 A1 DE 19622241A1
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Abstract

The method Hard solid structures are penetrated by a pulsed or continuous jet of fluid which is passed through an electric field which modifies its viscosity by virtue of its strength. The working fluid comprises microscopic particles suspended in a liquid medium. The application of strong electric fields alters the viscosity of the fluid from watery to jelly-like in a few thousandths of a second. Pressurised electro-viscous fluid is pumped through a pipe (1) to a nozzle (2) which accelerates the stream to a high speed, due to its reduced cross-section, and concentrically surrounds a pipe (4) through which harder material is added as a core stream (7) to the hollow cylindrical stream (6). An electrical coil (8) surrounds the nozzle and alters the viscosity according to the nature and condition of the material to be treated.

Description

Es ist bekannt, zum Beispiel zum Tunnel- und Stollenbau mittels material-abtragender Maschinen wie beispielsweise Voll- oder Teilschnittmaschinen Gestein abzubauen. Diese Verfahren werden bei hartem Material durch Sprengvortrieb, bei dem beispielsweise mehrere Bohrungen kleineren Durchmessers in der Bohrlochtiefe mit Explosivstoff manuell gefüllt werden und dieses dort gezündet wird, ergänzt be­ ziehungsweise ersetzt. Durch die Zeitschrift "Neue Bergbautechnik" 2 (1972) Heft 1, wird vorgeschla­ gen, mittels eines Erosionsbohrens den Tunnelvortrieb zu bewirken. Dabei soll das Wasser mit hohem Druck pulsierend aus mehreren Düsen austreten und dabei das Gestein erodieren. Nach Aussagen in der Schrifttumsstelle ist dieses Verfahren zunächst nur für Gestein mittlerer Härte geeignet. Jedoch wird es als vorteilhaft angesehen, daß bei der Gesteinszerstörung keine Berührung zwischen Gestein und Ge­ winnungswerkzeug besteht (siehe DE 44 23 477 A1).It is known, for example for tunnel and tunnel construction using material-removing machines such as for example, full or partial cutting machines to mine rock. These procedures are hard Material by blasting, in which, for example, several bores of smaller diameter in the depth of the borehole are filled manually with explosive and this is ignited there, be added alternatively replaced. Through the magazine "New Mining Technology" 2 (1972) Issue 1, is suggested gene to effect tunneling by means of erosion drilling. The water should be high Pressure pulsates from several nozzles and erode the rock. According to statements in the This procedure is initially only suitable for rocks of medium hardness. However it will considered advantageous that in the stone destruction no contact between rock and Ge Extraction tool exists (see DE 44 23 477 A1).

Bei weichen Materialien, zum Beispiel beim Abbau von Kohle, werden mittels Schrämmwerkzeugen transportable Stücke herausgebrochen. Bei Stahlbetonkonstruktionen, wie beispielsweise Bunkeranla­ gen, Tief- und Wasserbauanlagen sowie bei Hochbaukonstruktionen wird bei ihrer Demontage versucht, diese durch aufwendige Schneid- und Zertrummerungstechniken, vorzugsweise Sprengtechniken, zu zerlegen oder abzutragen. Hier wird auch das HDW-Schneidverfahren eingesetzt, welches in der Zeit­ schrift "Berg- und Hüttenmännische Monatshefte", 126, (1981), Seiten 140-43 eingehend beschrieben ist.In the case of soft materials, for example when coal is mined, using cutting tools portable pieces broken out. In reinforced concrete structures, such as bunker systems civil engineering and hydraulic engineering systems as well as building structures are attempted during their dismantling, this through complex cutting and shredding techniques, preferably blasting techniques disassemble or remove. The HDW cutting process is also used here, which in time Written "Berg- and Hüttenmännchen monthly magazines", 126, (1981), pages 140-43 described in detail is.

Die im Einsatz befindlichen Verfahren haben die Nachteile, daß an abzutragenden oder zu demontieren­ den Objekten ohne oder vor Einsatz von Sprengtechniken direkt mit mechanischen material­ abtragenden, bohrenden, fräsenden, sägenden oder schrämenden Werkzeugen gearbeitet werden muß. Die begrenzten mechanischen Stand- und Verschleißfestigkeiten der Schneidwerkzeuge erfordern je nach Härte und Beschaffenheit des zu bearbeitenden Materials periodisch auszuführende Wartungs- und Erneuerungsarbeiten an den Werkzeugen der Maschinen. Räumlich inhomogene Härte- und Festig­ keitsstrukturen im abzutragenden oder zu bearbeitenden Material führen zu vorzeitigen Werkzeugbrü­ chen und somit zu zusätzlichen Stillstandszeiten der Maschinen.The processes in use have the disadvantages that they have to be removed or dismantled the objects without or before using blasting techniques directly with mechanical material abrasive, drilling, milling, sawing or cutting tools must be worked. The limited mechanical stability and wear resistance of the cutting tools each require Maintenance and maintenance work to be carried out periodically according to the hardness and nature of the material to be processed Renewal work on the tools of the machines. Spatially inhomogeneous hardness and strength Structures in the material to be removed or machined lead to premature tool breaks and thus at additional machine downtimes.

Ferner werden beispielsweise im Tagebau mineralische oder sedimentische Rohstoffe mittels Hoch­ druckwasserwerfern auf hydromechanischem Wege gelockert, ausgespült und weggeschwemmt. Nach­ teilig bei diesen Verfahren ist, daß sie bei harten Materialien nur noch geringe Abtrage- und Schnittlei­ stungen erreichen oder gar nicht mehr eingesetzt werden können.Furthermore, mineral or sedimentary raw materials are extracted using high in the opencast mine Pressurized water cannons loosened, rinsed and washed away by hydromechanical means. After Part of this process is that it only has low removal and cutting properties with hard materials stung or can no longer be used.

Demontagearbeiten von oder an metallischen und mineralischen Konstruktionen wie zum Beispiel Pan­ zern, Schiffen oder Stahlbetonbauten, werden auch mit chemischen, elektro- und gasthermischen Ver­ fahren zum Beispiel mit Hochtemperaturschneidbrennern vorgenommen. Die Schnitt- beziehungsweise Materialabtragleistung wird hier durch sukzessives thermisches oder chemisches Zerstören der Gefüge der Feststoffe erreicht. Nachteilig ist hierbei, daß die Verfahren nur sehr werkstoffselektiv einsetzbar sind und daß die Schnitt- oder Abtrageleistung von den Eigenschaften der zu bearbeitenden Materialien abhängt.Dismantling work on or on metallic and mineral structures such as Pan zer, ships or reinforced concrete structures, are also with chemical, electro and gas thermal Ver drive with high-temperature cutting torches, for example. The cut respectively Material removal rate is achieved by successive thermal or chemical destruction of the structure of solids reached. The disadvantage here is that the methods can only be used very selectively and that the cutting or removal performance of the properties of the materials to be processed depends.

Alle bekannten Verfahren besitzen die Nachteile, daß einerseits kein kontinuierlicher Abtrag oder Schnitt mit hoher Vortriebsleistung an beliebigen Materialien gefahren werden kann und andererseits ein automatisierter oder autonom betriebener Maschinenvortrieb, beispielsweise unter ungünstigen Bedin­ gungen wie inhomogenen und anisotropen Strukturen im Material nicht möglich ist.All known processes have the disadvantages that, on the one hand, no continuous removal or Cut can be made on any material with a high advance rate and on the other hand  automated or autonomously operated machine jacking, for example under unfavorable conditions conditions such as inhomogeneous and anisotropic structures in the material is not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine dazu vorteilhafte Vorrichtung zu entwickeln, mit dem oder der einerseits ein direkter Kontakt zwischen der Materialbearbeitungsvor­ richtung und dem abzutragenden oder zu bearbeitenden Material nicht vorhanden ist, also jegliche vor­ bereitende mechanische Bearbeitung des abzutragenden Materials vermieden wird und andererseits die inneren Strukturen der zu bearbeitenden Materialien keinen Einfluß auf den Prozeß der Materialabtra­ gung haben.The invention has for its object to a method and an advantageous device develop, on the one hand, a direct contact between the material processing direction and the material to be removed or processed is not available, so any preparatory mechanical processing of the material to be removed is avoided and on the other hand the internal structures of the materials to be processed have no influence on the process of material removal have enough.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird darin gesehen, daß mit Hilfe eines Fluidstrahls eine elektrovis­ kose Flüssigkeit an die Wirkungsstelle gebracht wird. Der Fluidstrahls kann kontinuierlich fließen, aber auch diskontinuierlich oder pulsierend.The solution to the problem is seen in the fact that an electrovis kose liquid is brought to the site of action. The fluid jet can flow continuously, however also discontinuous or pulsating.

Folglich wird der bekannte Prozeß des mechanischen, thermischen oder chemischen Abtragens mittels Schnittvortriebswerkzeugen vermieden und gemäß der Erfindung jetzt auf einen oder mehrere Fluidstrahlen verlegt, welche mit elektroviskosen Flüssigkeiten beladen sind.Consequently, the known process of mechanical, thermal, or chemical ablation is accomplished by Avoid cutting tools and according to the invention now on one or more Installed fluid jets that are loaded with electroviscous liquids.

Im einfachsten Fall besteht der Fluidstrahl aus einer elektroviskosen Flüssigkeit die mit hoher Ge­ schwindigkeit an die Wirkungsstätte gebracht wird.In the simplest case, the fluid jet consists of an electroviscous liquid with a high Ge speed is brought to the workplace.

Elektroviskose Flüssigkeiten sind leicht herzustellen, sie bestehen aus mikroskopisch kleinen Partikeln, die in einer nichtleitenden Flüssigkeit fein verteilt sind, also eine Suspension bilden. Derartige Substan­ zen ändern ihre Zustandsform unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes. Je nach dessen Stärke flie­ ßen sie so leicht dahin wie Wasser, sind zähflüssig wie Honig oder fest wie Gelatine. Der Übergang in einen anderen Zustand kann dabei innerhalb weniger tausendstel Sekunden stattfinden. Eine einfache Suspension von Maisstärke in Maisöl ergibt eine gut reagierende elektroviskose Flüssigkeit. Dieses notfalls eßbare Gemisch, das sich in jedem Haushalt herstellen läßt, ändert seine Eigenschaften, wenn man es einem starken elektrischen Feld von etwa 1.000 Volt pro Millimeter aussetzt. Die heutigen elektroviskosen Flüssigkeiten sind komplizierte Mixturen. Außer den suspendierten Teilchen und der Trägerflüssigkeit enthalten sie häufig ein Dispersionsmittel und eine Aktivatorsubstanz. Das Dispersi­ onsmittel verhindert die Aggregation der Teilchen, der Aktivator - häufig Wasser oder auch Alkohol - enthält Verunreinigungen wie etwa gelöste Salze.Electroviscous liquids are easy to make, they consist of microscopic particles, which are finely distributed in a non-conductive liquid, i.e. form a suspension. Such Substan zen change their state under the influence of an electric field. Depending on its strength flows they eat away as easily as water, are as viscous as honey or as solid as gelatin. The transition in another state can take place within a few thousandths of a second. An easy one Suspension of corn starch in corn oil gives a well-reacting electroviscous liquid. This if necessary, edible mixture that can be made in every household changes its properties when you expose it to a strong electric field of around 1,000 volts per millimeter. Today’s Electroviscous liquids are complex mixtures. Except for the suspended particles and the Carrier liquids often contain a dispersing agent and an activator substance. The dispersi Onsmittel prevents the aggregation of the particles, the activator - often water or alcohol - contains impurities such as dissolved salts.

Die vorteilhafte Wirkungsweise der elektroviskosen Flüssigkeiten beim Strahlschneiden entsteht durch die Änderung (Verbesserung) des Energieaustausches zwischen Strahl (- Tröpfchen ) und Werkstoff. Um Material zu schneiden oder abzutragen muß es lokal zerstört werden. Das kann durch chemische Umwandlung, durch Änderung des Aggregatzustandes oder durch physikalische Veränderung der Ge­ fügestruktur erfolgen. In jedem Fall muß Energie zugeführt werden. Je kleiner die Wirkungsstätte ist, um so kleiner ist die insgesamt benötigte Energiemenge. Je größer die lokale Energiedifferenz ist, um so schneller wird das Material zerstört. Beim Strahlschneiden mit Flüssigkeiten wird die Energie haupt­ sächlich durch kleine Tröpfchen die auf den Werkstoff aufschlagen übertragen.The advantageous mode of operation of the electroviscous liquids in jet cutting arises from the change (improvement) in the energy exchange between the jet (droplet) and the material. To cut or remove material, it must be destroyed locally. This can be done through chemical Conversion, by changing the state of matter or by physically changing the ge joining structure. In any case, energy must be supplied. The smaller the workplace, the smaller the total amount of energy required. The greater the local energy difference is around the material will be destroyed faster. When jet cutting with liquids, the energy becomes main mainly through small droplets that hit the material.

Bei Strahlmedien mit sehr niederer Viskosität, zum Beispiel bei Gasen, ist die Übertragung der kineti­ schen Energie des Strahlmediums an das zu bearbeitende Material gering. Das liegt hauptsächlich daran daß die Masse des Strahles nicht eng begrenzt lokal wirksam werden kann, sondern auf Grund der ge­ ringen Scherkräfte dorthin fließt wo der Widerstand am geringsten ist. Je größer die Viskosität wird, das heißt, je kleiner die (Zer) Fließgeschwindigkeit des Strahlmediums ist, um so größer ist die (lokale) Energieübertragung. Da sich hochviskose Medien jedoch schlecht pumpen lassen und die Strahlge­ schwindigkeit beim Durchtritt durch eine Düse sehr nieder ist, hat man sich bisher darauf beschränkt eine niederviskose Flüssigkeit, hauptsächlich Wasser, zu einem schnellfließenden Strahl zu formen und erst danach harte Stoffe in feiner Form als Abrasivstoffe zuzugeben. Dabei entsteht das Problem, daß diese Hartstoffe erstens nicht die gleiche Geschwindigkeit wie der Wasserstrahl erreichen, zweitens, daß sie in einer Beschleunigungsdüse, die sehr stark verschleißt, dem Strahl zugeführt werden müssen und drittens, daß sie, da sie ja nur ganz außen am Strahl anliegen, durch die Luft gleich wieder abge­ bremst werden.With blasting media with very low viscosity, for example with gases, the kineti is transferred energy of the blasting medium to the material to be processed is low. This is mainly because that the mass of the beam can not act locally, but due to the ge wrestle forces flow where the resistance is least. The greater the viscosity,  that is, the lower the (Zer) flow velocity of the blasting medium, the greater the (local) Energy transfer. However, since highly viscous media are difficult to pump and the jet is very low when passing through a nozzle form a low viscosity liquid, mainly water, into a fast flowing jet and only then add hard substances in fine form as abrasives. The problem arises that firstly, these hard materials do not reach the same speed as the water jet, secondly, that they have to be fed to the jet in an accelerating nozzle that wears out very heavily and thirdly, since they only lie on the very outside of the beam, they are immediately removed by the air be slowed down.

Beim Schneiden mit Explosivstoffen tritt das Problem auf, daß die zur Zündung notwendige Tempera­ tur beziehungsweise die Geschwindigkeit des Temperaturanstieges nicht immer zur sicheren Zündung ausreicht. Dies liegt zum einen an der geringen Masse der einzelnen Explosivstoffieilchen und zum an­ deren an der hohen Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit des Wassers. Bei Verwendung einer elek­ troviskosen Flüssigkeit, zum Beispiel auf Öl-Stärke-Basis, reduziert sich das Problem gewaltig. Die spez. Wärmekapazität cp von Öl ist nur 1,8 (Wasser = 4,9) und die spez. Wärmeleitung λ ist mit 0,1 (Wasser = 0,6) ebenfalls nur ein Bruchteil davon. Ein weiterer Vorteil ist die mehrfach höhere Ver­ dampfungstemperatur des Öles und die niedrigere Verdampfungswärme. Durch die spezifische Eigen­ schaft der elektroviskosen Flüssigkeit, einen relativ festen Körper zu bilden, wird die Wucht der auf­ schlagenden Strahlteile so groß, daß die erzeugte Wärmemenge auf jeden Fall zur sicheren Zündung des Explosivstoffes ausreicht. Wenn zusätzlich noch Abrasivstoffe im Strahl enthalten sind verstärkt sich die Wirkung entsprechend. Auch die Kombination aus elektroviskoser Flüssigkeit und Abrasivstoff ist, vor allem als Hohlstrahl mit einem harten Kern, ein sehr wirksames Werkzeug.When cutting with explosives, the problem arises that the tempera necessary for ignition ture or the speed of the temperature rise is not always a safe ignition is sufficient. This is due to the low mass of the individual explosive particles and the the high heat capacity and thermal conductivity of the water. When using an elec Troviscous liquid, for example based on oil starch, greatly reduces the problem. The spec. Heat capacity cp of oil is only 1.8 (water = 4.9) and the spec. Thermal conduction λ is 0.1 (Water = 0.6) also only a fraction of it. Another advantage is the multiple higher ver vaporization temperature of the oil and the lower heat of vaporization. By the specific Eigen shaft of the electroviscous liquid to form a relatively solid body, the force of the striking beam parts so large that the amount of heat generated in any case for safe ignition of the explosive is sufficient. If there are also abrasive substances in the jet they are reinforced the effect accordingly. Also the combination of electroviscous liquid and abrasive is a very effective tool, especially as a hollow jet with a hard core.

Der Strahlquerschnitt liegt dabei zwischen 0,05 Quadratmillimetern bis über zehn Quadratzentimetern und die Strahlgeschwindigkeit zwischen einigen Metern pro Sekunde bis über mehrere tausend Meter pro Sekunde.The beam cross-section is between 0.05 square millimeters and over ten square centimeters and the jet speed between a few meters per second and over several thousand meters per second.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, jetzt kontinuierlich und mit einer Schnittgeschwin­ digkeit oder Abtrageleistung zu arbeiten, die die der bekannten Verfahren übertrifft. Dabei können un­ terschiedlich zusammengesetzte, homogene und inhomogene, metallische und mineralische Materialien teil- oder vollautomatisiert abgetragen oder auch nur bearbeitet werden.The solution according to the invention makes it possible now to operate continuously and at a cutting speed work or removal performance that exceeds that of the known methods. Here, un differently composed, homogeneous and inhomogeneous, metallic and mineral materials partially or fully automatically removed or even processed.

Eine zusätzliche Steigerung der Abtrageleistung wird dadurch erreicht, daß der Eintrag der elektrovis­ kosen Flüssigkeit gepulst an die Wirkungsstätte gebracht wird. Die erhöhte Wirkung des Impulses ist zwar beim HDW-Schneidverfahren aus der Zeitschrift "Berg- und Hüttenmännische Monatshefte", 126 (1981), Seite 140, rechte Spalte, bekannt, jedoch geht es hier um den kontinuierlichen flächigen Abtrag von festen Materialien beim kontinuierlichen Vorschub eines oder mehrerer Fluidstrahlen. Mit Vorteil verwendete Abrasivstoffe verstärken die erodierende Wirkung am Zielort. Der Einsatz von Abrasiv­ stoffen ist beim HDW-Schneidverfahren gemäß der Zeitschrift "Tiefbau" 1975, Seite 455, bekannt. An additional increase in the removal rate is achieved in that the entry of the electrovis free liquid pulsed is brought to the workplace. The increased effect of the impulse is with the HDW cutting process from the magazine "Berg- und Hüttenmännchen Monthly Notebooks", 126 (1981), page 140, right column, known, but this is about the continuous surface removal solid materials when continuously feeding one or more fluid jets. With advantage The abrasive substances used intensify the eroding effect at the destination. The use of abrasive Stoffen is known in the HDW cutting process according to the magazine "Tiefbau" 1975, page 455.  

Um eine vorzeitige Divergenz des Strahls, das heißt, einen Zerfall des mit Explosiv - oder Abrasivstof­ fen beladenen elektroviskosen Fluidstrahls vor Auftreffen am Zielort zu verhindern, erfolgt die Einbrin­ gung des Explosivstoffes oder Abrasivstoffes mit Vorteil während der Fluidstrahlbeschleunigung in den Bereich der Querschnittsmitte des Strahls.To premature divergence of the beam, that is, a decay of the explosive or abrasive In order to prevent the loaded electroviscous fluid jet from hitting the target location, it is inserted supply of the explosive or abrasive with advantage during the fluid jet acceleration in the Area of the cross-sectional center of the beam.

Der Abstand zwischen dem Ort der Fluidstrahlfreisetzung und dem Auftreffort liegt beispielsweise im Bereich von einigen Zentimetern bis zu mehreren Metern, vorzugsweise ein bis drei Meter.The distance between the location of the fluid jet release and the point of impact is, for example Range from a few centimeters to several meters, preferably one to three meters.

An einem Ausführungsbeispiel, welches schematisch eine Fluidstrahl-Formungsvorrichtung zeigt, soll die Erfindung näher beschrieben werden.An exemplary embodiment, which schematically shows a fluid jet shaping device, is intended the invention will be described in more detail.

Mittels eines Druckaufbereiters wird elektroviskose Flüssigkeit auf hohen Druck gebracht und über eine Leitung 1 einer Beschleuniger- und Mischdüse 2 zugeführt. In der ersten Stufe der Düse 2 erfolgt durch Querschnittsverengung die Beschleunigung des Fluidstrahls auf hohe Geschwindigkeit. Die Quer­ schnittsverengung in der Düse 2 ist auch durch die zentrische Einführung einer Leitung 4 bewirkt, durch die die Zusätze in den Flüssigkeitsstrahl plaziert werden. Hinter dieser Düse 2 ist eine Mischkammer 3 angeordnet. In dieser Kammer 3 werden dann dem Fluidstrahl, der damit als ringförmiger Hüllstrahl 6 ausgebildet ist, über die zentrische Zuführung der Leitung 4 die Zusätze in fester, flüssiger und gasför­ miger Form oder Mischformen davon als Kernstrahl 7 zugeführt.By means of a pressure conditioner, electroviscous liquid is brought to high pressure and fed to an accelerator and mixing nozzle 2 via a line 1 . In the first stage of the nozzle 2 , the fluid jet is accelerated to high speed by narrowing the cross-section. The cross-sectional constriction in the nozzle 2 is also caused by the central introduction of a line 4 through which the additives are placed in the liquid jet. A mixing chamber 3 is arranged behind this nozzle 2 . In this chamber 3 the fluid jet, which is thus designed as an annular enveloping jet 6 , is fed via the central feed of the line 4, the additives in solid, liquid and gaseous form or mixed forms thereof as core jet 7 .

Nach der Mischkammer 3 ist eine weitere Düse 5 angeordnet, die im Durchmesser auch größer als die erste sein kann. In dieser Düse werden die Zusätze durch den Strahl mitgerissen, beschleunigt und im Querschnittszentrum des Strahls angelagert. Der Strahl läßt sich also strömungstechnisch in einen Hüll­ strahl 6 und einen Kernstrahl 7 einteilen.After the mixing chamber 3 , a further nozzle 5 is arranged, which can also be larger in diameter than the first one. In this nozzle, the additives are carried along by the jet, accelerated and deposited in the cross-sectional center of the jet. The jet can thus be fluidically divided into an enveloping jet 6 and a core jet 7 .

Konzentrisch um das Düsensegment 5 herumgewickelt befinden sich beispielsweise elektrisch leitende Rohrstücke 8, in der Form ähnlich mehrgängigen Gewinden, mittels der mit (gepulstem) elektrischem Strom der Strahl, abhängig von seinen Zusätzen, gezielt beeinflußt werden kann.There are concentrically wrapped around the nozzle segment 5 , for example, electrically conductive pipe pieces 8 , in the form of similar multi-start threads, by means of which the (pulsed) electric current, depending on its additives, can be specifically influenced.

Das Kernrohr ist z. B. die Anode und das äußere Hüllrohr die Kathode.The core tube is e.g. B. the anode and the outer cladding tube the cathode.

Metallische Zusätze im Fluid verbessern die Viskositätssteigerung (zeitlich und in der Konsistenz). Zusätzliche Stoffe können (fein verteilt in der Flüssigkeit) die Viskositätssteigerung beschleunigen und längere Zeit (ms) speichern.Metallic additives in the fluid improve the viscosity increase (in terms of time and consistency). Additional substances (finely distributed in the liquid) can accelerate and increase the viscosity save for a longer time (ms).

Claims (12)

1. Verfahren zum Strahlschneiden mit elektroviskosen Flüssigkeiten, welches vorzugsweise zum Ab­ tragen von festen Stoffen Verwendung findet, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit mit Hilfe eines elektrischen Feldes in ihrer Viskosität verändert wird.1. A method for jet cutting with electroviscous liquids, which is preferably used for carrying solids, characterized in that the liquid is changed in viscosity with the aid of an electric field. 2. Verfahren nach Anspruch 1, unter Verwendung eines Fluidstrahls, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrag der elektroviskosen Flüssigkeit gepulst erfolgt.2. The method according to claim 1, using a fluid jet, characterized in that the entry of the electroviscous liquid is pulsed. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidstrahl ein oder mehrere Druckmittelstrahlen sind.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the fluid jet or there are several pressure medium jets. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektroviskose Flüssigkeit in die Querschnittsmitte des Fluidstrahls eingebracht wird.4. Process according to claims 1 to 3, characterized in that the electroviscous liquid is introduced into the cross-sectional center of the fluid jet. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidstrahl auch Abrasiv­ stoffe enthält.5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the fluid jet is also abrasive contains substances. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidstrahl auch Explo­ sivstoffe enthält.6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that the fluid jet also Explo contains active substances. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, unter Verwendung von Komponenten, welche für sich al­ lein nicht elektroviskos sind, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Stoffsystem nach Einbringung in den Fluidstrahl elektroviskos wird.7. The method according to claims 1 to 6, using components which are al are not electroviscous, characterized in that this material system after introduction into the Fluid jet becomes electroviscous. 8. Vorrichtung zum Strahlschneiden mit elektroviskosen Flüssigkeiten nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Feld zwischen zwei konzentrisch angeordneten Rohren aufgebaut wird.8. A device for jet cutting with electroviscous liquids according to claim 1 to 7, characterized characterized in that the electric field is built up between two concentrically arranged tubes becomes. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode vom Kernstab gebildet wird.9. The device according to claim 8, characterized in that an electrode is formed by the core rod becomes. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden streifenförmig aufge­ baut sind.10. The device according to claim 9, characterized in that the electrodes are opened in strips are building. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elektrode wen­ delartig gewickelt ist.11. The device according to claim 10, characterized in that at least one electrode whom is wrapped delelike. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Beeinflussung der Flüssigkeit schon vor der Düse beginnt.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the electrical influence of the Liquid starts in front of the nozzle.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19917611A1 (en) * 1999-04-19 2000-10-26 Abb Alstom Power Ch Ag Process for the production of cooling air bores and slots on parts of thermal turbomachinery which are exposed to hot gas
EP1338755A2 (en) * 2002-01-23 2003-08-27 Halliburton Energy Services, Inc. Well treatment methods
DE102008008701A1 (en) * 2008-02-11 2009-09-10 Hammelmann Maschinenfabrik Gmbh Method for manufacturing water abrasive jet, involves supplying abrasive agent under high pressure water jet according to injector principle, and interrupting water jet before supplying abrasive agent

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19917611A1 (en) * 1999-04-19 2000-10-26 Abb Alstom Power Ch Ag Process for the production of cooling air bores and slots on parts of thermal turbomachinery which are exposed to hot gas
EP1338755A2 (en) * 2002-01-23 2003-08-27 Halliburton Energy Services, Inc. Well treatment methods
EP1338755A3 (en) * 2002-01-23 2005-05-04 Halliburton Energy Services, Inc. Well treatment methods
DE102008008701A1 (en) * 2008-02-11 2009-09-10 Hammelmann Maschinenfabrik Gmbh Method for manufacturing water abrasive jet, involves supplying abrasive agent under high pressure water jet according to injector principle, and interrupting water jet before supplying abrasive agent

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