DE19858618A1 - Thermal separation of electrically non-conducting materials, esp. concrete with/without steel reinforcement, involves continuously melting cutting gap along defined line of any shape, direction - Google Patents

Thermal separation of electrically non-conducting materials, esp. concrete with/without steel reinforcement, involves continuously melting cutting gap along defined line of any shape, direction

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Joachim Schilling
Gabriele Nutsch
Birger Dzur
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

The method involves the use of a mobile plasma cutting system, whereby a cutting gap (15) is continuously melted along a predefined line irrespective of its shape or direction. The material is not fully separated along a line, but only a furrow (16) is formed and then the rest of the material is destroyed by macro cracks (17) caused by thermal stresses. An Independent claim is also included for a mobile plasma cutting system.

Description

Es ist das Anliegen dieser Erfindung, eine Methode und eine Vorrichtung zum thermischen Trennen und/oder Zerstören von elektrisch nicht leitender Materialien, wie Fels, natürlicher oder künstlicher Stein und insbesondere von Beton ohne und mit Stahlbewehrung oder Kombinationen dieser Materialien bereitzustellen, die mobil und unabhängig von den jeweiligen Umgebungsbedingungen angewendet werden können.It is the concern of this invention, one Method and device for thermal separation and / or destruction of electrically non-conductive materials, like rock, natural or artificial stone and especially of concrete with and without Steel reinforcement or combinations to provide these materials that mobile and independent of the respective Ambient conditions applied can be.

Das thermische Trennen oder Zerstören dieser Materialien wird dabei erfindungsgemäß dadurch realisiert, daß ein DC-Plasmaerzeuger mit nicht- übertragenem Lichtbogen dazu benutzt wird, diese Materialien aufzuschmelzen und entweder in Form eines kontinu­ ierlischen Schnittes zu trennen oder zusätzlich die Energie von thermischen Spannungen auszunutzen, die durch die Erwärmung der Materialien, die für gewöhnlich schlechte Wärmeleiter sind und wo die einzelnen Bestandteile, beispielsweise von Beton teilweise sehr unterschiedliche thermische Ausdehnungs­ koeffizienten haben, sowie durch die Ausdehnung und Verdampfung von eingeschlossenem Wasser entstehen und zu Makrorissen führen.Thermal separation or destruction of these materials realized according to the invention in that a DC plasma generator with non- transferred arc used for this will melt those materials and either in the form of a continuous separate or cut additionally the energy of thermal To exploit tensions caused by the Heating the materials for are usually poor heat conductors and where the individual components, for example, very much of concrete different thermal expansion have coefficients, as well as by the Expansion and evaporation of trapped water arise and to Cause macro cracks.

Solche Risse können erfindungsgemäß dadurch genutzt werden, daß:
Such cracks can be used according to the invention in that:

  • a) im Falle von Materialien ohne Bewehrung das Material nicht vollständig thermisch durchtrennt, sondern lediglich in Form einer Furche angeschnitten wird, wobei sich die bei der Abkühlung entstehenden Risse vorzugsweise in die Richtung des größten Temperatur­ gradienten ausbreiten und das Material somit in der Tiefe zerstören.a) in the case of materials without Reinforcement of the material is not complete thermally severed, but only in Cut into a furrow shape, where the cooling down emerging cracks preferably in the Direction of the greatest temperature spread gradient and the material thus destroy in depth.
  • b) mittels DC-Plasmagenerator perforationsartig Löcher in einem bestimmten Abstand erzeugt werden, wobei dieser Abstand in Abhängigkeit vom Material selbst, sowie von der eingebrachten Wärme so gewählt wird, daß die Zwischenräume durch thermische Spannungen zerstört werden.b) by means of a DC plasma generator perforation-like holes in one certain distance are generated this distance depending on Material itself, as well as from the introduced heat is chosen so that the gaps through thermal Tensions are destroyed.

Weiterhin beinhaltet die Erfindung das Nachführen eines herkömmlichen Gasbrenners, dessen thermische und kinetische Energie dazu genutzt wird, daß besonders bei tiefen Schnitten an dicken Materialien die schmelzflüssige Lava aus der Fuge, bzw. der Furche intensiver ausgeblasen wird.The invention further includes that Tracking a conventional one Gas burner, its thermal and kinetic energy is used so that especially with deep cuts on thick ones Made of molten lava the joint, or the furrow more intensely is blown out.

Die Flexibilität, Mobilität und vollständige Unabhängigkeit der Vorrichtung wird dadurch realisiert, daß alle notwendigen Einrichtungen zum Betreiben des Plasmagenerators bzw. des Gasbrenners, bestehend aus Energie- (durch ein kompaktes und dieselmotorbetriebenes Blockheizkraftwerk, dessen Generator mit einer Gleichstromversorgung gekoppelt ist) und Gasversorgung (z. B. Kryotanks), sowie einem geschlossenen Wasser- Umlaufkühlsystem als ein Modul auf einer transportablen Palette montiert sind, und sich der DC-Plasmagenerator, der Gasbrenner sowie die notwendigen Handling und Kontrollsysteme in beliebig großer Entfernung vom Versorgungsmodul und durch Leitungen verbunden befinden können. Die Vorrichtung und Methode ist vorzugsweise als Methode zum Abbruch alter Bausubstanz, also vorzugsweise für Baumaterialien, wie Beton mit und ohne Stahlbewehrung geeignet.The flexibility, mobility and complete The device becomes independent realized that all necessary Facilities for operating the Plasma generator or gas burner, consisting of energy (by a compact and diesel engine powered Combined heat and power plant, the generator with a DC power supply is coupled) and gas supply (e.g. cryogenic tanks), as well as a closed water Circulation cooling system as a module on one transportable pallet are mounted, and the DC plasma generator, the Gas burner as well as the necessary Handling and control systems in any great distance from the supply module and are connected by lines can. The device and method is preferably as a termination method old building fabric, so preferably for Building materials, such as concrete with and without Steel reinforcement suitable.

HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIKBACKGROUND AND STATE OF THE TECHNOLOGY

Der großen Anzahl von Baumaterialien, insbesondere Betonsorten, der vielfältigen Art ihrer Verstärkung und den Anwendungsmöglichkeiten steht eine vergleichsweise geringe Anzahl an Möglichkeiten gegenüber, solche Materialien effektiv zu trennen, bzw. alte Bausubstanz abzureißen. Speziell für Konstruktionen mit einem hohen Anteil an Stahlbewehrung, wie sie beispielsweise bei hohen Industrieschornsteinen, Bunker­ anlagen oder Kernreaktoren anzutreffen sind, ist die Anzahl der möglichen Verfahren beschränkt. The large number of building materials, especially types of concrete, the diverse Kind of their reinforcement and the There is one possible application comparatively small number of Opportunities, such Separate materials effectively, or old ones Demolish the building fabric. Especially for Constructions with a high proportion of Steel reinforcement, such as that used for high industrial chimneys, bunkers plants or nuclear reactors are, is the number of possible Procedure limited.  

Weitere Einschränkungen sind dann vorhanden, wenn mechanische Verfahren oder Sprengungen aus Platz- oder sonstigen Gründen entfallen, oder wenn erschütterungs- und/oder möglichst staubfrei gearbeitet werden muß.Then there are further restrictions present if mechanical procedures or explosions from space or other reasons are omitted, or if vibration and / or if possible must be worked dust-free.

Die am weitesten verbreitete und billigste Technologie zum Trennen von Stein oder Beton ist wohl das Sägen mittels Diamantsägeblättern. Aber auch hier treten Probleme auf, wenn starke Stahl­ bewehrungen oder lockeres Material im Inneren vorhanden ist, da das Verhaken der Sägeblätter an solchen Hindernissen gewöhnlich zu ihrer Zerstörung führt. Üblicherweise werden solche Stahlbeton­ konstruktionen dadurch abgerissen, daß zunächst mechanisch die Stahlbewehrung freigelegt und diese in einem weiteren Arbeitsschritt mittels Brennschneiden oder anderen Verfahren getrennt wird.The most common and cheapest Technology for cutting stone or Concrete is probably sawing using Diamond saw blades. But kick here too Problems when strong steel reinforcements or loose material in the Inside is there because of the hooking of the Saw blades on such obstacles usually leads to their destruction. Such reinforced concrete is usually used structures demolished in that first the steel reinforcement mechanically exposed and this in another Working step using flame cutting or other process is separated.

Einige Sonderverfahren und Anlagen für das Trennen elektrisch nicht leitender Materialien sind bekannt, wie die Anwednung von Lasern oder Hochdruck- Wasserstrahlen (teilweise mit Zusatz abrasiver Pulver), die aber in ihren Möglichkeiten auf dünne Werkstücke beschränkt sind, da beide Strahlen mit zunehmender Tiefe rapide an Energie verlieren.Some special procedures and attachments for separating electrically non-conductive Materials are known like that Application of lasers or high pressure Water jets (partly with additive abrasive powder), but in their Possibilities for thin workpieces are limited because both rays with increasing depth rapidly in energy to lose.

Auch ist eine Anzahl thermischer Verfahren zur Bearbeitung und Zerstörung von Stein und Beton bekannt, wobei das bekannteste hiervon die Sauerstoff Kernlanze ist, die tiefe Löcher in Wände und Fundamente schmelzen kann, aber wegen der nötigen Prozessgase und teilweise verwendeten Zusatzstoffe sehr teuer in ihrer Anwendung ist. Zudem treten Probleme mit dem Ausblasen der zähflüssigen Lava aus tiefen Löchern auf. Auch Lichtbögen und Plasmaerzeuger wurden bereits für die Bearbeitung oder Zerstörung von Stein oder Beton vorgeschlagen, ihre industrielle Anwendung ist aber nicht bekannt.There are also a number of thermal ones Processing and destruction processes known from stone and concrete, the the best known of these is oxygen Core lance is the deep holes in walls and can melt foundations, however because of the necessary process gases and some additives used very much is expensive to use. Also kick Blowout problems viscous lava from deep holes. Also arcs and plasma generators were already for editing or Destruction of stone or concrete suggested their industrial Application is not known.

Ein DC-Plasmaerzeuger mit nicht übertragenem Lichtbogen ist ein Gerät, bei dem ein Hochstrom-Lichtbogen zwischen einer Wolframkatode und einer düsenförmigen, wassergekühlten Kupfer­ anode gezündet wird. Diesem wird ein Gasstrom überlagert, der leistungs- und plasmagsabhängig auf Temperaturen bis weit über 10.000 K aufgeheizt und durch die Ausdehnung auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigt wird und die Düse als stromfreier Plasmafreistrahl verläßt. Die Anwendung eines solchen Plasmaerzeugers ist für das Schneiden elektrisch nicht leitender Materialien erforderlich, da diese nicht - wie sonst beim Plasmaschneiden von Metallen mit übertragenem Lichtbogen (zwischen der Katode und dem Werkstück) üblich - als Gegenelektrode verwendet werden können. Die übertragene Wärmemenge reicht aus, um fast alle Materialien, auch mit hoher Schmelztemperatur und Dichte aufzu­ schmelzen und die Plasmageschwin­ digkeit kann bei entsprechendem Düsen­ design (Laval-Düsen) Überschall­ geschwindigkeit erreichen, was für das Ausblasen der Lava von Bedeutung ist.A DC plasma generator with no transmitted arc is a device at with a high current arc between them a tungsten cathode and one nozzle-shaped, water-cooled copper anode is ignited. This one Gas flow superimposed on the power and Depending on the plasma day, temperatures up to heated up well over 10,000 K and through the expansion to very high Speeds is accelerated and the nozzle as a current-free plasma free jet leaves. The application of such Plasma generator is for cutting electrically non-conductive materials required, as this is not - as usual when cutting metals with plasma transferred arc (between the Cathode and the workpiece) usual - as Counter electrode can be used. The amount of heat transferred is sufficient for almost all materials, even with high Melting temperature and density melt and the plasma speed can with appropriate nozzles design (Laval nozzles) supersonic achieve speed, what for Blow out the lava is important.

Im US-Patent 3,788,703 (1974) beschrieb M. THORPE eine Methode und Vorrichtung zum Schmelzen von Fels im Tunnelbau, wo zwei DC-Plasmaerzeuger mit separaten Stromversorgungen dazu benutzt werden, Fels dadurch zu schmelzen, daß ein Stromkreis, bestehend aus den beiden Plasmastrahlen und der Schmelze, geschlossen wird, nachdem ein einzelner Brenner dazu benutzt wurde, einen dünnen Lavafilm aufzuschmelzen, der Schmelzprozess also quasi mit übertragenem Lichtbogen erfolgt. Ein Kaltgas- oder Flüssigkeitsstrom diente zum Abschrecken und Ausblasen des geschmolzenen Materiales.In U.S. Patent 3,788,703 (1974) M. THORPE a method and Device for melting rock in the Tunnel construction, where two DC plasma generators with separate power supplies be used to rock it melt that existing circuit from the two plasma beams and the Melt that is closed after a single burner was used melt a thin lava film, the melting process, so to speak transferred arc. On Cold gas or liquid flow was used for Quenching and blowing out the molten material.

SHIPAI et. al. patentierten 1981 (US-Patent 4,301,352) ein Gerät zum Oberflächen- Schmelzbehandeln für künstliche Steine, bei dem das Schmelzen durch einen Lichtbogen realisiert wurde, der zwischen zwei rotierenden Trommelelektroden parallel zur Oberfläche geführt wurde. SHIPAI et. al. patented in 1981 (U.S. patent 4,301,352) a device for surface Melting treatment for artificial stones, where the melting by one Arc was realized between two rotating drum electrodes was run parallel to the surface.  

1988 wendete die japanische Firma MAEDA Construction Corp. ein Verfahren an, bei dem Stahlbeton dadurch zerstört wurde, daß die Stahlbewehrung innerhalb des Betons durch hohen elektrischen Strom stark erwärmt wurde, was thermische Spannungen zur Folge hatte, die das Werkstück zerstörten.In 1988 the Japanese company turned MAEDA Construction Corp. a procedure at which reinforced concrete is destroyed was that the steel reinforcement inside of concrete through high electrical current was warmed up, which was thermal Tensions that the Destroyed workpiece.

J. JUREWICZ ließ 1993 eine Methode zur Oberflächenbehandlung von Granit patentieren (US-Patent 5,211,156) bei der ein DC-Plasmaerzeuger sehr schnell über die zu behandelnde Oberfläche geführt wurde. Ein nachfolgender Wasserstrahl schreckte diese Bereiche schlagartig ab, und die resultierenden thermischen Spannungen führten zum schuppenartigen Abplatzen einer dünnen Oberflächenschicht.J. JUREWICZ had a method for Surface treatment of granite patent (U.S. Patent 5,211,156) to a DC plasma generator very quickly over that surface to be treated was led. A subsequent stream of water startled these areas abruptly, and the resulting thermal stresses led to flaky flaking a thin surface layer.

MURAKAMI (japanisches Patent 07062899 und US-Patent 5,532,449) schlug 1995 die Anwendung einer Dummyelektrode unmittelbar auf der zu schmelzenden Betonoberfläche vor, die als Gegenelektrode für einen Lichtbogen diente. Das Plasma wurde über ein Loch in dieser Elektrode auf das zu schmelzende Material übertragen. Derselbe Autor entwickelte 1996 ein Verfahren, bei dem der Lichtbogen zwischen zwei Elektroden existierte, die dabei aufgeschmolzen wurden und wo das Elektrodenmaterial zusätzlich mit der Lava reagieren sollte (japanisches Patent 08332627).MURAKAMI (Japanese patent 07062899 and U.S. Patent 5,532,449) suggested the application of a Dummy electrode immediately on the to melting concrete surface that as Counter electrode for an arc served. The plasma was in through a hole this electrode on the one to be melted Transfer material. The same author developed a process in 1996 in which the arc between two electrodes existed, which melted in the process were and where the electrode material should also react with the lava (Japanese patent 08332627).

Ein weiteres spezielles Gerät wurde von TAKEUSHI et. al. 1996 patentiert, bei dem eine Elektrode als kontinuierliches Band in Form einer Hohlelektrode zugeführt und ebenfalls verbraucht wurde. Zusätzlich wurden reaktive Pulver zum Beschleunigen des Schmelzprozesses zugeführt.Another special device was developed by TAKEUSHI et. al. Patented in 1996 where an electrode as a continuous band in Formed a hollow electrode and was also consumed. In addition have been reactive powders to accelerate of the melting process.

VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF THE INVENTION

Die Erfindung beinhaltet ein neuartiges, flexibles und mobiles, sowie von den Umgebungsbedingungen vollkommen unabhängiges Plasmaschneidsystem für elektrisch nicht leitende Materialien auch mit großer Dichte und für große Tiefen, das einen DC-Plasmaerzeuger mit nicht übertragenem Lichtbogen benutzt, wie er prinzipiell aus der thermischen Beschichtungsindustrie seit langem bekannt ist. Notwendige Modifikationen betreffen lediglich die Zusammensetzung des Arbeitsgases, sowie die Form der Düse und Katode. Es ist Stand der Technik, daß diese Verschleißteile der Vorrichtung bei optimierten Parametern über lange Standzeiten verfügen, relativ billig und innerhalb sehr kurzer Zeit auswechselbar sind.The invention includes a novel, flexible and mobile, as well as of Ambient conditions perfectly independent plasma cutting system for electrically non-conductive materials too with great density and for great depths, with a DC plasma generator not transferred arc as he uses principally from thermal Coating industry for a long time is known. Necessary modifications concern only the composition of the working gas, as well as the shape of the nozzle and cathode. It is state of the art that these wear parts of the device optimized parameters over a long time Downtimes are relatively cheap and exchangeable within a very short time are.

Der von diesem Plasmaerzeuger generierte, stromfreie Plasmastrahl ist bei entsprechender Leistung in der Lage, jedes elektrisch nicht leitfähige Material aufzuschmelzen und zu trennen, unabhängig von eventuellen Materialkom­ binationen und Bewehrungen. Außer den Elektroden und Arbeitsgasen geschieht das ohne zusätzliche Hilfsstoffe oder Substanzen.The generated by this plasma generator Electroless plasma jet is at appropriate performance capable of each electrically non-conductive material to melt and separate, regardless of possible material com combinations and reinforcements. Except the This happens to electrodes and working gases without additional additives or Substances.

Dabei ist es auf Grund der spezifischen Werkstoffeigenschaften oft nicht erforderlich, das zu trennende Werkstück vollständig zu durchtrennen, sondern es können erfindungsgemäß andere zerstörende Kräfte, wie die Bildung von Makrorissen durch thermische Spannungen oder das im Werkstück verdampfende Wasser ausgenutzt werden, was die Geschwindigkeit des Schneidens bzw. Trennens erhöht und den Aufwand dazu senkt.It is because of the specific Material properties often do not required, the workpiece to be cut completely cut it but it others can according to the invention destructive forces, such as the formation of Macro cracks due to thermal stresses or that evaporating in the workpiece Water can be exploited whatever the Cutting speed or Separation increases and the effort involved lowers.

Der Prozess läuft nahezu erschütterungsfrei ab, die Entwicklung von umwelt­ gefährdenden Rauchgasen und großen Mengen an Staub wird unterbunden.The process is almost vibration-free starting the development of the environment hazardous flue gases and large Amounts of dust are prevented.

Das Trennen kann mit entsprechend hohen Leistungen schnell und kostengünstig bei einer Vielzahl von Materialien auch großer Dicke angewendet werden, wobei der Wechsel des Materials innerhalb eines Werkstückes oder die Art und der Grad einer eventuellen Bewehrung keine Probleme bereiten.The separation can be done with correspondingly high Services quickly and inexpensively a variety of materials also great Thickness can be applied, with the Change of material within one Workpiece or the type and degree any reinforcement Cause problems.

Stahlbewehrung wirkt sich sogar positiv auf den Schneidprozess aus, da flüssiges Eisen die Viskosität der Schmelze reduziert und somit das Ausblasen der schmelzflüssigen Lava vereinfacht. Steel reinforcement even has a positive effect on the cutting process because it is liquid Iron the viscosity of the melt reduced and thus the blowing out of the melted lava simplified.  

Die erfindungsgemäße Methode des thermischen Trennens und die hierfür beschriebene Vorrichtung ist hauptsächlich als Ergänzung bzw. Alternative zu herkömmlichen Abbruchverfahren der Bauindustrie gedacht, also hauptsächlich auf das Trennen von Baumaterialien, vorzugsweise Stahlbeton gerichtet.The inventive method of thermal separation and that device described is mainly as a supplement or alternative to conventional demolition of the Construction industry thought, mainly on separating building materials, preferably directed reinforced concrete.

Dabei ist es das Ziel, den Trennvorgang ortsunabhängig und unabhängig von den Umgebungsbedingungen und dem zu schneidenden Material in einem Arbeitsschritt durchzuführen. Die Anzahl der dabei zu kontrollierenden Parameter (Strom, Spannung, Gasdurchsatz Kühlwasser und Vorschub) ist gering, das Verfahren läßt sich per Hand oder vollständig automatisiert anwenden.The goal is the separation process location-independent and independent of the Environmental conditions and that too cutting material in one To carry out the work step. The number the parameters to be checked (Current, voltage, gas throughput Cooling water and feed) is low, that Procedure can be done by hand or apply fully automated.

BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGENDESCRIPTION OF PICTURES

Abb. 1 zeigt das Schema der Vorrichtung gemäß dieser Erfindung Fig. 1 shows the scheme of the device according to this invention

Abb. 2 beschreibt detaillierter den DC- Plasmaerzeuger und illustriert das kontinuierliche Schmelzen von durch­ gehenden Fugen bzw. nicht durchgehenden Furchen Fig. 2 describes the DC plasma generator in more detail and illustrates the continuous melting of continuous joints or non-continuous furrows

Abb. 3 verdeutlicht die Zerstörung eines Werkstückes durch das Schmelzen perforationsartiger Löcher und die Ausnutzung von thermischen Spannungen zur Zerstörung der Zwischenräume Fig. 3 illustrates the destruction of a workpiece by melting perforation-like holes and using thermal stresses to destroy the gaps

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VORRICHTUNG UND ERKLÄRUNG DER METHODEDETAILED DESCRIPTION THE DEVICE AND EXPLANATION OF THE METHOD

Ein kompaktes Blockheizkraftwerk, bestehend aus Treibstofftank (1), Verbrennungsmotor (2) und Generator (3) liefert die elektrische Energie der Vorrichtung, die einer Gleichstrom­ versorgung (4) zugeführt wird. Diese liefert Strom und Spannung zur Generierung eines Hochstrombogens (12) zwischen der Katode (13) und der düsenförmigen Anode (14) des DC- Plasmaerzeugers (7). Das Prozessgas wird aus einem Tanksystem (5) zugeführt und dem Lichtbogen überlagert. Er tritt als stromfreier Plasmastrahl (10) mit hoher Temperatur und Geschwindigkeit aus der Düse (14) aus. Der Plasmaerzeuger (7) bildet - optional gemeinsam mit einem herkömmlichen Gasbrenner (in den Abbildungen nicht gesondert dargestellt) -, dem Handling- und Bewegungssystem (9) und der Kontrolleinheit (8) die sogenannte UNIT II, die direkt vor dem zu trennenden Werkstück angeordnet wird.A compact cogeneration plant, consisting of a fuel tank ( 1 ), internal combustion engine ( 2 ) and generator ( 3 ) provides the electrical energy of the device, which is supplied to a direct current supply ( 4 ). This supplies current and voltage for generating a high-current arc ( 12 ) between the cathode ( 13 ) and the nozzle-shaped anode ( 14 ) of the DC plasma generator ( 7 ). The process gas is fed from a tank system ( 5 ) and superimposed on the arc. It emerges as a current-free plasma jet ( 10 ) at high temperature and speed from the nozzle ( 14 ). The plasma generator ( 7 ) - optionally together with a conventional gas burner (not shown separately in the figures) - the handling and movement system ( 9 ) and the control unit ( 8 ) form the so-called UNIT II, which is arranged directly in front of the workpiece to be cut becomes.

Sie ist über Leitungen mit UNIT I verbunden, auf der alle anderen Komponenten auf einer transportablen Palette montiert sind, so daß die Vorrichtung vollkommen unabhängig von den Umgebungsbedingungen operieren kann (Bild 1).It is connected via lines to UNIT I, on which all other components are mounted on a transportable pallet, so that the device can operate completely independently of the ambient conditions ( Figure 1).

Nach dem Zünden des Lichtbogens und der Einstellung der notwendigen Parameter kann das Trennen des Werkstückes nach folgenden Methoden erfolgen:
After igniting the arc and setting the necessary parameters, the workpiece can be cut using the following methods:

  • a) Der Plasmastrahl wird an einer Kante oder in einem durchgehenden Loch angesetzt und beginnt sofort das Material zu schmelzen. Ist ein durchgehender Schneidspalt (15) vorhanden, kann der Plasmaerzeuger kontinuierlich in eine beliebige Richtung bewegt und das Material so getrennt werden. Die Geschwindigkeit des Schnittes ist abhänhig von der Art des Materiales und seiner Dicke und kann über die Leistung des Plasmerzeugers leicht gesteuert werden. Das geschmolzene Material wird - optional mit Unterstützung eines nachgeführten, herkömmlichen Gasbrenners - auf der dem Plasmaerzeuger abgewandten Seite des Werkstückes ausgeblasen.
    Die Breite einer Schneidfuge liegt üblicherweise im Bereich des vier- bis achtfachendes Düsendurchmessers des Plasmaerzeugers. Diese Methode kann für alle Materialien, in beliebigen Kombinationen, mit und ohne Bewehrung angewendet werden (Bild 2).
    a) The plasma jet is placed on an edge or in a through hole and immediately begins to melt the material. If there is a continuous cutting gap ( 15 ), the plasma generator can be continuously moved in any direction and the material can thus be separated. The speed of the cut depends on the type of material and its thickness and can be easily controlled via the performance of the plasma generator. The molten material is blown out - optionally with the help of a tracked, conventional gas burner - on the side of the workpiece facing away from the plasma generator.
    The width of a kerf is usually in the range of four to eight times the nozzle diameter of the plasma generator. This method can be used for all materials, in any combination, with and without reinforcement ( Figure 2).
  • b) In einigen Fällen ist es nicht erforderlich, das Werkstück vollständig zu durchtrennen.
    Ähnlich wie nach Methode (a) erfolgt auch hier das Aufschmelzen des Werkstückes kontinuierlich und mit beliebiger Geometrie, allerdings nicht in einem durch die gesamte Dicke gehenden Schnitt, sondern in Form einer Furche (16) bis zu einer gewissen Tiefe des Werkstückes, üblicherweise bis zur Mitte. Für die Zerstörung des verbleibenden Teiles reichen gewöhnlich die durch die thermischen Spannungen verursachten Makrorisse (17) aus.
    Diese Methode kann besonders für Materialien ohne Bewehrung angewendet werden und ist durch eine höhere Geschwindigkeit und damit durch geringeren Energie- und Gasverbrauch gekennzeichnet.
    Da der Plasmastrahl in der Fuge entgegen der Schnittrichtung abgelenkt wird, was mit einem Verlust an Energie einhergeht, ist für die Varianten (a) und (b) ein Anstellen des Plasmaerzeugers in einem Winkel entgegen dieser Ablenkung vorteilhaft.
    b) In some cases it is not necessary to cut the workpiece completely.
    Similar to method (a), the workpiece is melted continuously and with any geometry, but not in a cut through the entire thickness, but in the form of a groove ( 16 ) to a certain depth of the workpiece, usually up to Center. The macro cracks ( 17 ) caused by the thermal stresses are usually sufficient to destroy the remaining part.
    This method can be used especially for materials without reinforcement and is characterized by a higher speed and therefore lower energy and gas consumption.
    Since the plasma jet is deflected in the joint against the cutting direction, which is accompanied by a loss of energy, it is advantageous for the variants (a) and (b) to position the plasma generator at an angle against this deflection.
  • c) Entlang einer vorzugsweise waagerechten oder senkrechten Linie werden in regelmäßigen Abständen Löcher, ähnlich einer Perforierung teilweise oder vollständig in das Material geschmolzen. Abhängig von Art und Dicke des Werkstückes, sowie von der Menge und Dauer des Wärmeeintrages kann der Abstand so gewählt werden, daß die Bereiche zwischen den einzelnen Löchern durch thermische Spannungen zerrissen werden.
    Durch die günstigen Bedingungen des senkrechten Wärmeübergangs und der Prallströmung ist das thermische Bohren wesentlich schneller zu realisieren, als das kontinuierliche Schneiden. Auch diese Methode ist vorzugsweise für Materialien ohne Bewehrung geeignet (Abb. 3).
    c) Holes, similar to a perforation, are partially or completely melted into the material at regular intervals along a preferably horizontal or vertical line. Depending on the type and thickness of the workpiece, as well as the amount and duration of the heat input, the distance can be chosen so that the areas between the individual holes are torn apart by thermal stresses.
    Due to the favorable conditions of the vertical heat transfer and the impact flow, thermal drilling can be realized much faster than continuous cutting. This method is also preferably suitable for materials without reinforcement ( Fig. 3).

Claims (5)

1. Ein mobiles Plasmaschneidsystem für elektrisch nicht leitende Materialien, das die kompletten Vorrichtungen zur Versorgung mit elektrischer Energie und Arbeitsgas, zur Kühlung und Handhabung eines DC-Plasmabrenners mit nicht übertragenem Lichtbogen und eines zusätzlichen Gasbrenners enthält, um das System vollständig unabhängig von den Umgebungsbedingungen betreiben zu können.1. A mobile plasma cutting system for electrically non-conductive materials, the the complete devices for Supply of electrical energy and Working gas, for cooling and handling a DC plasma torch with not transferred arc and one contains additional gas burner to the System completely independent of the Environmental conditions operate too can. 2. Das Schneiden von Fels, natürlichem oder künstlichem Stein und speziell von Beton mit und ohne Bewehrung mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 durch das kontinuierliche Schmelzen eines Schneidspaltes entlang einer vorgegebenen Linie, unabhängig von deren Form oder Richtung.2. Cutting rock, natural or artificial stone and especially from Concrete with and without reinforcement with one Device according to claim 1 by the continuous melting one Cutting gap along a predetermined Line, regardless of their shape or Direction. 3. Das Trennen von Materialien gemäß Anspruch 2 mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch realisiert, daß das Material entlang einer Linie nicht vollständig durchtrennt wird, sondern lediglich eine Furche geschmolzen und der Rest des Materiales durch Makrorisse, verursacht von thermischen Spannungen, zerstört wird.3. The separation of materials according to Claim 2 with a device according to Claim 1, realized in that the No material along a line is completely severed, but just melted a furrow and the Rest of the material due to macro cracks, caused by thermal stress, gets destroyed. 4. Das Forcieren des Ausblasens der Lava beim Trennen nach Anspruch 2 und 3 durch die Ausnutzung der thermischen und kinetischen Energie eines nachgeführten, herkömmlichen Gasbrenners.4. Forcing the blowing out of the lava when separating according to claim 2 and 3 by taking advantage of thermal and kinetic energy of a tracked, conventional gas burner. 5. Das Trennen von Materialien, gemäß Anspruch 2 mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch realisiert, daß entlang einer Linie in regelmäßigen Abständen Löcher teilweise in oder vollständig durch das Material geschmolzen werden und zum Zerstören der Zwischenräume Makrorisse, verursacht von thermischen Spannungen ausgenutzt werden.5. The separation of materials, according to Claim 2 with a device according to Claim 1, realized in that along a line at regular intervals Holes partially in or completely through the material is melted and used to Destroying the gaps macro cracks, caused by thermal stresses be exploited.
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