DE2360824A1

DE2360824A1 - Vorrichtung zur verdichtung einer masse innerhalb eines abgegrenzten raumes

Info

Publication number: DE2360824A1
Application number: DE2360824A
Authority: DE
Inventors: Ralph B Anderson; Ronald E Nelson
Original assignee: ALL WAYS SAFE SYSTEMS Inc
Current assignee: ALL WAYS SAFE SYSTEMS Inc
Priority date: 1972-12-08
Filing date: 1973-12-06
Publication date: 1974-06-12
Also published as: US3815501A; JPS49135801A

Description

PATENTANWÄLTE

DlpWng. P. WIRTH · Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK ° ^ ^

DlpWng. G/DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL

TELEFON ίΟβίυ ^¹'³⁴ .■ «FRANKFURT AM MAIN

991014 GR. ESCHENHEIMER STRASSE 38

4 . Dez. 1973
Gu/Ar

SAEE SYSTEMS, INO

7801 Bissonnet
Houston, Texas 77036

Vorrichtung zur Verdichtung einer Masse innerhalb
eines abgegrenzten Raumes

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf die Bildung und Verdichtung von Sprengstoffen innerhalb eines abgegrenzten Raumes. In einer besonderen Anwendung der Erfindung bezieht sich der
Bereich der Erfindung auf Vorrichtungen um nieht explosive
Stoffe in ein . Bohrloch hineinzubringen _s um die Stoffe an dieser Stelle zu vermischen, so dass eine explosive Mischung entsteht
und um .die Sxplosive Mischung in dem Bohrloch automatisch zu
verdichten»

Es ist bereits bekannt^ dass es zur Erreichung einer grösstmög-*· liehen Effektivität bei Sprengstoffen in abgegrenzten Räumen,
wie Bohrungen, notwendig ist, den Sprengstoff in dem Raum zu" verdichten=, Man braucht nur eine Mindestmenge des Sprengstoffes zu verwenden^ wenn dieser richtig placiert und gestopft ist. Indem man die für eine gegebene Arbeit benötigte Sprengstoffmenge
herabsetzt, verringern sich die Sprengstoff kosten₉ und der Kosten-Zeitaufwand, der mit dem Bohren, des Bohrloches und der

409824/0840

Anbringung des Sprengstoffes verbunden sind, verringert sich auch "beträchtlich. Das Verdichten wird in herkömmlicher Weise durch manuelles Stopfen der losen Sprengstoffmischung, die sich am unteren Ende des Bohrloches "befindet, durchgeführt. Das manuelle Stopfen wird durch lange Stangen., die von einem Arbeiter an der Oberfläche der Bohrung gehandhabt werden, ausgeführt. Diese Technik ist zeitraubend und gefährlich.

mit einer

In einigen Situationen kann der Sprengstoff nichVmit der Hand bedienten Ausrüstung zum Stopfen erreicht werden. Darm bleibt als einzige Alternative, den Sprengstoff in seiner relativ lose gepackten Form zu zünden.

Sin anderes wohl bekanntes Problem, das mit dem Gebrauch von Sprengstoffen verbunden ist, ergibt sich aus der Tatsache, dass die Sprengstoffe zufällig gezündet werden, während sie behandelt werden, wodurch sie ausserordentlich gefährlich werden. Bedingt durch diese Gefahr müssen Einschränkungen für die Handhabung und den Transport der Sprengstoffe auferlegt werden. Es kommt hinzu, dass Sprengstoffe wegen der Oxidation und anderer chemischer Umwandlungen in der lischung nur eine begrenzte Lagerfähigkeit '. haben. Diese chemischen Umwandlungen können die Sprengstoffe unberechenbar und unzuverlässig mächen,, wodurch die Gefahrenquellen in Verbindung mit dem Sprengstoff vergrössert werden.

Eine vorbekannte Vorrichtung umfasst Sprengstoff in einer flexiblen Hülse, die sich ihrerseits in einer festen oder steifen äusseren Hülse befindet. Die Vorrichtung wird in ein Bohrloch herabge·?· lassen, und wenn die richtige Stelle erreicht ist, wird die Metall= hülse aus dem Bohrloch herausgezogen, so dass sich die explosive Mischung in der flexiblen Hülse nach aussen ausbreiten kann« Die Expansion erfolgt allein durch das Schwerkraft-bedingte Absinken des Sprengstoffes, durch die das Ausbeulen der flexiblen Hülse nach aussen bewirkt wird. Durch diese Technik wird der Spreng= stoff nur sehr geringfügig komprimiert oder gestopft» Das Ent= fernen der stabilen äusseren Hülse kompliziert das Verfahren toid kann unter bestimmten Umständen äusserst sdiwierig sein«. Darüber ■

409824/0840

hinaus wäre die vorbekannte Technik nicht geeignet für waagrechte Bohrungen, da die Wirkung der Schwerkraft keine radiale Verdichtung bewirken würde.

Die vorliegende Erfindung sieht eine sich selbst verdichtende, explosive Füllung vor, die erst, wenn sie sich gesetzt oder verdichtet.hat, explodieren kann. Dies wird bewirkt, indem man getrennte Chemikalien verwendet, die für sich genommen nicht ex- . plosiv sind, die jedoch, wenn sie vermischt werden, eine explosive Mischung erzeugen.

Die Selbstverdichtung des Sprengstoffes in der vorliegenden Erfindung wird durch die Verwendung gespannter Vorrichtungen erreicht. Diese passen den Sprengkörper ein, indem zwei Enden des Sprengkörpers zusammengezogen werden, so dass dadurch die radiale Ausdehnung einer dehnbaren. Hülse, die sich, zwischen den beiden Enden erstreckt, zugelassen oder bewirkt wird. In rjihrem ursprünglichen, nicht" eingepassten Zustand hat die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eine verhältnismässig schmale Umrissform, so dass sie leicht durch ein kleines Bohrloch herabgesenkt werden kann. Der Sprengkörper wird auf das Kommando von einem entfernten Signalzeichen eingesetzt. Das Signal bewirkt eine axiale Kontraktion des Sprengkörpers, wodurch eine radiale Expansion bewirkt wird. Während dieser Bewegung werden die getrennten Stoffe in dem Sprengkörper gemischt, die Mischung wird verdichtet und eng an die umgebende Wandung des Bohrloches gepresst. Die Fähigkeit zur Selbstverdichtung ist unabhängig von der Schwerkraft, und der Sprengkörper nach der vorliegenden Erfindung kann in senkrechten und waagrechten Bohrungen verwendet werden.

Die umgebende äussere Hülse kann aus elastischem, federndem Material bestehen. Dieses wird gespannt und in die länge gezogen,

oder eingesetzt wenn der Zylinder des Sprengkörpers noch nicht -eingepasst/ist.

Die Spannung in der äusseren Hülse in einer Ausführungsform dervorliegenden Erfindung stellt die Kraft dar _f die bestrebt ist, beide Enden des Sprengstoffes zusammenzuziehen. In anderen Aus- ■ führungsformen -kann eine Spralfeder oder können Bänder aus ela-

'409824/0840

stischein oder dehnbarem Material die Kraft darstellen, die die Bnden des Sprengkörpers aufeinander zubewegt, um eine radiale Ausweitung der explosiven Mischung zu bewirken«,

Der nicht eingepasste Sprengkörper wird durch obere und untere ineinander schiehbare Rohre in der langgestreckten Stellung gehalten. Heizöl, das in das obere Rohr eingeschlossen ist, bildet einen fluiden Verschluss, der eine Bewegung des Kolbens, der an dem unteren Rohr befestigt ist, verhindert. Dadurch wird verhindert, dass sich die beiden Rohre unter dem Einfluss der Kompressionsvorrich-tung ineinanderschieben. Ein entferntes Kontrollsignalvon der/ b er fläche wird dazu verwendet, den fluiden Verschluss zu lösen. Die Kontraktion der gespannten, dehnbaren Vorrichtungen drückt den Kolben durch das obere Rohr, um die Flüssigkeit in den ringförmigen Raum zwischen den Rohren und der umgebenden Hülse zu drängen. Es befindet sich sprühkristallisiertes (prilled) Ammoniumnitrat in dem ringförmigen Raum, und wenn sich die Flüssigkeit mit den Sprühkristallen vermischt, bildet sich eine explosive Mischung. Die Mischung kann durch ein elektrisches Signal gesprengt werden, und zwar zündet das elektrische Signal eine Sprengkapsel, die sich vorzugsweise in dem unteren Rohr befindet. In einer Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich eine perforierte, gewundene Röhre durch den sprühkristallisierten Stoff in dem ringförmigen Raum, Die Flüssigkeit wird in die Röhre abgelassen, wenn sie von der Oberfläche her getriggert wird. Sie wird gleichmässig zwischen den Sprühkristallen verteilt, so dass sich die beiden Chemikalien gleichmässig vermischen.

Die elastische, dehnbare äussere Hülse gestattet, dass sich die explosive iHillung vollständig dem Umriss der sie umgebenden Bohrungswand anpasst, so dass man bei der Explosion der Stoffe in dem Sprengkörper eine optimale Wirkung hat. Wo andere Vorrichtungen als die äussere Hülse verwendet werden, um eine Spannung- oder Kompressionskraft zu erhalten, kann die äussere Hülse

409824/0840

aus jedem geeigneten dehnbaren Material bestehen, das einen relativ kleinen radialen Umriss halten kann, wenn es auseinandergezogen wird, und das sich, doch kreisförmig nach aussen ausdehnen kann, wenn es in axialer Richtung verkürzt wird_o

Aus den vorangegangenen Erläuterungen geht hervor, dass es ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist, einen sich selbst verdichtenden, explosiven Sprengkörper herzustellen, der sich so ■ ausweitet, dass er sich in Kontakt mit einem abgegrenzten Raum, wie z.B. einem Bohrloch befindet«,

Ein damit verbundenes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Dichte einer explosiven Mischung in einem abgegrenzten Raum automatisch zu erhöhen'. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen explosiven Sprengkörper herzustellen, der nicht gesprengt werden kann, bevor er verdichtet wurde. Ein wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine grösstmögliche Menge explosiver Stoffe in einem gegebenen Bereich abzulagern, und zwar mittels einer Torrichtung, die leicht in den Raum hineingebracht werden kann, wobei die explosive Mischung automatisch verdichtet werden und danach aus der Entfernung aktiviert werden soll. ·

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Figuren.

Es zeigt:

Pig. 1 einen Längsschnitt als Skizze, der einen nicht eingepassten, seismischen Sprengkörper zeigt, der in Übereinstimmung mit den Erläuterungen der vorliegenden Er-■ findung hergestellt ist, und zwar so, wie er sich anfänglich in dem Bohrloch befindet-;

Fig. 2 den Sprengkörper für das Bohrloch nach Fig. 1, nach seiner Selbstverdichtung oder Einpassung;

"^" 409 8 24/08 40

Pig. 3 eine Längsansiclit, teilweise im Schnitt; Sie zeigt Einzelheiten einer "bevorzugten Form des sich selbst verdichtenden Sprengkörpers der vorliegenden Erfindung in seiner nicht eingepassten Anfangsstellung, vor der Selbstverdichtung!

Pig. 4 eine Quer schnitt ansicht, des Sprengkörpers nach der vorliegenden Erfindung entlang der Linie 4-4 von Pig. 3 j

Pig. 5 eine Ansicht der in Pig. 3 dargestellten Yorrichtung in ihrer selbstverdicht eten Position in einem sie umgebenden Bohrloch;

Pig. 6 einen Längsschnitt, der eine abgewandelte Porm der vorliegenden Erfindung darstellt;

Pig. 7 ein Querschnitt entlang der Linie 7-7 von Pig_s 6;

Pig. 8 einen Längsschnitt, teilweise im Schnitt, der eine dritte Abwandlung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Pig. 9 einen Querschnitt entlang der Linie 7-7 von Pig. 8;

Pig. 10 eine Querschnittansicht entlang der Linie 10-10 von Pig. 8.

Ein typisches Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist in Pig. 1 dargestellt. Ein im. allgemeinen mit 10 bezeichneter Sprengkörper wird in seiner Stellung in

B eines Kabels oder

einem Bohr loch gezeigt. Der Sprengkörper wird mittels/ einer Leitung B in das Bohrloch herabgelassen. Die Leitung E erstreckt sich bis an die Oberfläche des Bohrloches. Die Leitung kann eine oder mehrere elektrische Leitungen enthalten, die benötigt werden, um die notwendigen Signale zur Steuerung des Sprengkörpers zu erzeugen.

Fig. 2 zeigt den Sprengkörper 10, der kreisförmig nach aus sen ausgeweitet ist und fest an der Wandung der ihn umgebenden Boh- loch. B anliegt. In seiner eingepasste! oder verdichteten Porm umgibt'der Sprengkörper 10 fest Vor Sprünge.:.. P, und

k 0 9 8 2 4 / 0 8 A 0

des Bohrlochs

die Aussparungen T/aus, während gleichzeitig die Dichte des explosiven Stoffes, der sich" in dem Sprengkörper "befindet, zunimmt $ wobei die notwendigen Punktionen des Stopfens des Sprengstoffes durchgeführt werden. Der Inhalt des Sprengkörpers kann nicht eher gesprengt werden, als "bis der Sprengkörper eingepasst ist. Dadurch wird eine versehentliche Explosion während der Handhabung und während des Einseilkens des Sprengkörpers vermieden. Wenn der Sprengkörper einmal eingepasst ist, wie in J¹Ig₃ 2 gezeigt, können die Stoffe in dem Sprengkörper durch die Aktivierung der Sprengkapsel (die nicht gezeigt ist) in dem Sprengkörper mittels eines elektrischen Signales, das durch die leitung Ξ Übermittelt wird, gesprengt werden.

Pig. 3 zeigt Einzelheiten "bei der Konstruktion der "bevorzugten Ausführungsform des Sprengkörpers nach der vorliegenden Erfindung. In Pig. 3 wird der Sprengkörper 10 in seinem nicht eingepassten, nicht aktivierten Zustand gezeigt-, so wie er während der lagerung und Handhabung, wenn er in die Bohrung abgesenkt wird, erseheint. Der Sprengkörper 10 umfasst eine aussere Hülse 11 aus elastischem, dehnbarem Material", wie z.B. Butylkaut/ oder einem anderen geeignetem Material. Die Hülse erstreckt sich jeweils zwischen den oberen und unteren Endstücken 12 und 13. In der Hülse 1t ist ein oberes röhrenförmiges Teil 14.an dem Endstück 12 befestigt und erstreckt sich mittig durch die Kammer 10. Es schiebt sich teleskopartig über ein zweites röhrenförmiges Teil 15, das seinerseits an der unteren Platte 13 befestigt ist. Die röhrenförmigen Teile. 14 und '15 haben einen kreisförmigen Querschnitt und bestehen aus einem Aluminiumrohr oder einem anderen geeigneten, stabilen Mate-.rial. Obere und untere Endplatten 16 und 17 sind jeweils an den Endstücken 12 und 13 durch kleine Schrauben 18 oder andere geeignete "Vorrichtungen befestigt. Die Platten 12 und 13 sind mit mittigen Bohrungen versehen, die die Enden der Rohre 14 und 15 jeweils umgeben. Die Platten 16 und 17 verhindern, dass· die Bohre durch die Endstücke des Sprengkörpers gleiten^ während dieser einge-' . passt wird. Die Hülse 11 kann an den Endstücken 12 und 13 dur.ch

■~~~ 409824/08 40

chemische Klebemittel, durch Nägel, durch Heften oder durch andere geeignete Vorrichtungen haften.

An dem oberen Ende des Sprengkörpers 10 befindet sich ein röhrenförmiger Einsatz 19 in dem oberen Ende des Eohres 14, und ein innerer Röhrenfuss oder eine Schulter 14a hält den Einsatz in seiner Stellung innerhalb des Rohres. Ein zylindrischer Kolben 20, der sich in der mittigen Öffnung des Einsatzes 19 befindet, ist mit oberen und unteren O-Ringen 21 und 22 versehen, die sich anfänglich oberhalb und unterhalb der Rohröffnungen 23 und 24 befinden. Sie Öffnung 23 wirkt zusammen mit

scnuK,

einer kleinen, biegsamen Röhre 25 aus Buty3kaut/ Polyvinylchlorid oder einem anderen geeigneten, dehnbaren Material. Die Eöhre 25 erstreckt sich spiralig durch den ringförmigen Raum zwischen der Hülse 11 und den Röhren 14 und 15 und stellt die Verbindung zu dem unteren Endstück 13 her. Kleine Löcher oder Perforationen 26 sind auf der gesamten Länge der Röhre 25 zu einem Zweck, der noch besehrieben wird, ausgebildet.

Eine Auslösescheibe 27, die an dem oberen Ende des röhrenförmigen Einsatzes 19 durch eine geeignete Vorrichtung befestigt ist, bildet eine hydraulische Kammer 28, die mit einer geeigneten Flüssigkeit, wie z.B. Wasser, gefüllt ist. Der O-Ring 21 bildet eine Dichtung mit dem ihn umgebenden röhrenförmigen Einsatz, die verhindern soll, dass die Flüssigkeit in der Kammer 28 in die Röhre 14 eintritt oder dass sie durch die Löcher 23 oder 24 hindurchfliesst. Die Auslösescheibe 27 besteht vorzugsweise^aus einem durch Hitze zerreissbaren Material, das eine ausreichende strukturelle Festigkeit hat, um eine unter Druck stehende Flüssigkeit in der Kammer 28 einzuschliessen. Eine elektrische Heizspule. 28 ist an der Scheibe 27 befestigt, und eine elektrische Leitung 29, die einen Teil der Leitung E bildet, ist elektrisch mit der Spule 28 verbunden. Eine zweite Leitung 29' schliesst an die Spüle 28 an, um den elektrischen Kreis. zu schließen. Die Leitung E kann in jeder gewünschten Weise physikalisch an dem Sprengkörper 10 befestigt werden.

409824/0840

Der innere Bereich des oberen Rohres 14 ist mit einer Flüssigkeit 30 gefüllt, die - wenn sie mit einer sprühkristallisierten Chemikalie 31 in einem ringförmigen Raum zwischen den Rohren und 15 und der äusseren Hülse 11 verbunden wird - einen explosi-

DieseltreitistQff Ίίζντ.

ven Stoff erzeugte Die Flüssigkeit 30 ist vorzugsweise/Heizöl, das in erster Linie aus gemischten alophatischen Hydrocarbonen besteht. Das Material 31 ist vorzugsweise sprühkristallisiertes Ammoniumnitrat. Das Heizöl und das Ammoniumnitrat können durch andere Stoffe ersetzt werden, wobei erforderlich ist, dass keiner der beiden Stoffe für sich genommen explosiv ist, dass jedoch die Mischung der Stoffe explosiv ist« .

An dem unteren Ende des Rohres 14 ist ein Kolben an dem oberen Ende des Rohres 15 befestigt. Der Kolben 32 befindet sich in dem Rohr 14, und eine D-Ringdiphtung .33 ermöglicht ein kontinuierliches, gleitendes Anliegen zwischen dem Kolben und dem ihn umgebenden Rohr. Ein Anschlusstück 34» wie z.B. eine Schmiervorrichtung oder eine andere geeignete Vorrichtung, befindet sich in dem Kolben 32 und wird dazu verwendet, das Rohr 14 mit Heizöl zu füllen. Eine Kugel 35 funktioniert in herkömmlicher "weise als Rückstromventil, um einen Rückstrom der Flüssigkeit, die durch das Anschlusstück 34 in das Rohr 14 eingefüllt wurde, zu verhindern. Es ist ersichtlich, dass sich das Anschlusstück 34 an jeder geeigneten Stelle befinden kann und dass es sich nicht in dem Kolben 32 befinden muss. ·

An dem unteren Ende des Sprengkörpers 10 befinden sich eine oder mehrere achsrechte Einfüllöffnungen in dem unteren Endstück 13» die dazu verwendet werden, den Stoff 31 in den ringförmigen Raum zwischen den Röhren und der äusseren Hülse einzufüllen. Eine herausnehmbare Abschlusschraube 36 steht durch ein Gewinde in Eingriff mit der Einfüllöffnung, nachdem der ringförmige Raum gefüllt worden ist. · -

Bei der anfänglichen Anordnung des Sprengkörpers 10, bevor das Heizöl 30 und das Ammoniumnitrat 31 hinzugefügt ist, ist das

■'. ~— 409824/0840

Rohr 15 im wesentlichen in der Weise in das es umgebende Rohr 14 hineingeschoben, wie es in Pig. 5 gezeigt ist. Der normale, nicht gespannte Querschnittsdurchmesser der Gummihülse 11 ist grosser als der Querschnittsdurchmesser der Bohrung, in die der Sprengkörper eingeführt werden soll. Eine geeignete, unter !Druck stehende Heizölquelle ist mit dem Einlassnippel 34 verbunden, und das Öl wird in das Rohr 14 eingefüllt, fern die Flüssigkeit 30 das Rohr füllt, wird der Kolben 32 nach dem unteren Ende des Rohres 14 verdrängt, und die Endstücke 13 'und 12 werden in Achsrichtung voneinander entfernt. Die Dehnbarkeit der Hülse ge-

» f f⁵ ^i "t~ T* P C* T⁷*"t" TiVlTrI

stattet, dass diese in die Form, wie sie in I¹Xg. 3 geieigt ist, ^ wo sie sich in Spannung befindet und bestrebt ist, die beiden Endstücke 12 und 13 wieder zusammenzudrängen.

Nachdem die Kammer, die die Flüssigkeit 30 enthält, gefüllt worden ist., und sich der Kolben 32 in der Positions wie er in Fig.3 gezeigt ist, befindet, kann die unter Druck stehende Heizölquelle entfernt v/erden. Das Rückflussventil 35 verhindert, dass die Flüssigkeit ausläuft. Die O-Ringdichtung 22 auf dem oberen Kolben 20 verhindert ein Auslaufen des Dieselöls 30 aus dem oberen Ende des Rohres, und die Dichtung 33 auf dem Kolben 32 schliesst die Flüssigkeit an dem unteren Ende des Rohres ein, so dass ein fluider Verschluss gebildet wird, der die elastische äussere Hülse in ihrem gespannten Zustand hält, und der das Heizöl unter Druck hält. Wenn die Hülse 11 in die in Fig. 3 gezeigte Position gedehnt ist, ist ihr Querschnittsdurchmesser natürlich verkleinert, so dass sich eine relativ schlanke Kontur des Sprengkörpers ergibt.

Es wird ein herkömmlicher, zylindrischer Zusatz Sprengkörper Il in das Rohr 15 eingelassen. Elektrische Leitungen 37 und. 37' aus der Leitung E sind durch eine Grundplatte 17 an die Sprengkapsel ^angeschlossen. Die Platte 17 ist ihrerseits durch Schrauben 18 an der Unterseite des Endstückes 13 befestigt. Der ringförmige Raum zwischen den Rohren und der umgebenden Hülse kann dann gefüllt werden, indem man den sprühkristallisierten Stoff ■

—-~ 409824/0840

31 durch die Einfüllöffnung, die in dem Endstück 13 vorgesehen ist, einfüllt« Wenn der ringförmige Haum vollständig gefüllt ist, wird die Abschlusschraube wieder eingesetzt, und der Sprengkörper ist geladen und gebrauchsfertig.

Der geladene Sprengkörper wird mittels der Leitung E durch eine Bohrung·nach der gewünschten unteren Oberfläche herabgelassen. Obwohl nur ein einziger Sprengkörper 1O₉ der mit der leitung E verbunden ist, dargestellt ist, kann eine Vielzahl solcher Sprengkörper mit der leitung herabgelassen werden und so betätigt werden_s dass sie nacheinander explodieren_o Wenn die gewünschte Tiefe erreicht worden ist, kann ein geeigneter elektrischer Strom durch die Leitung E nach der Heizspule 28 über den elektrischen Leiter 29 geleitet werden. Die Hitze, die durch die Heizspule 28 erzeugt wird, bewirkt, dass die Auslösescheibe 27 reisst, die ihrerseits zulässt, dass das Wasser oder eine andere Flüssigkeit, die sich in der Kammer 28 befindet, auslaufen kann.» Die Freigabe des Drucks in der Kammer 28 lässt zu, dass der Kolben 20 unter dem Einfluss des Drucks, der durch das Heizöl 30 ausgeübt wird, durch die Kammer nach oben gleiten kann« Wenn der untere O-Ring in der Achsrichtung über die Öffnungen 23 und 24 bewegt worden ist, wird das Dieselöl durch die Öffnungen aus dem Rohr 14 verdrängt. Torzugsweise ist die Öffnung 24 leicht verengt, so dass ein Teil der Flüssigkeit durch die schmale Schlauchleitung 25 gedrängt wird, wo sie mittels der' Perforationen 26 über die Länge des Spreng- .. körpers verteilt wird. Die Schlauchleitung 25 ist gewunden und flexibel, so dass sie sich mit dem Sprengkörper bewegen kann, wenn der Sprengkörper zunächst verlängert und danach während des Stopfvorganges verkürzt ist« Die Schlauchleitung 25 kann weggelassen werden, aber ihre Verwendung ist da wünschenswert, wo Chemikalien, die sich nicht so schnell vermischen^ verbunden werden sollen. Beim Gebrauch von Dieselöl und sprühkristallisiertem Ammoniumnitrat wird die Schlauchleitung nicht benötigt § da die eigentümlichen Absorptionseigenschaften des Ammoniumnitrats und die unter Druck ausgeübte Verteilung des Dieselöls bewirken? dass die beiden Stoffe sich vollständig verbinden, um einen einheitlichen,

— -' 403824/0840

explosiven Stoff zu "bilden.

Y/enn die "beiden Rohre unter dem Einfluss der gespannten äusseren Hülse zusammengeschoben werden, dehnt sich die Hülse kreisförmig aus und zieht sich in der Achsrichtung zusammen, und die explosive Mischung folgt, so dass sich in der Bohrung eine verdichtete Masse "bildet. Pig. 5 zeigt den Sprengkörper 10 in seinem verdichteten Zustand. Danach, wenn ein geeignetes elektrisches Signal durch die elektrischen Leitungen 37 und 37' übertragen worden ist, detoniert der Zusatzsprengkörper D, der seinerseits die explosive Mischung detoniert, so dass die gewünschte Explosion erzeugt wird.

Fig. 6 zeigt eine abgewandelte Form des Sprengkörpers, die im allgemeinen mit 110 bezeichnet wird. Der Sprengkörper 110 gleicht grundsätzlich in seiner Arbeitsweise der bereits beschriebenen Arbeitsweise des Sprengkörpers 10. Teile des Sprengkörpers 110, die denen des beschriebenen Sprengkörpers 10 gleichen, werden durch Bezugszeichen gekennzeichnet, die um 100 höher liegen als die des entsprechenden Teils des Sprengkörpers 10. Der Sprengkörper 110 schliesst eine Spiralfeder 160 ein, die jeweils an den oberen und unteren Endstücken 112 und 113 befestigt ist, und die sich in der Achsrichtung über die Rohre 114- und 115 erstreckt. Eine gefaltete äussere Hülse 170 umgibt den Sprengkörper 110. Sie ist aus einem Blattmaterial gebildet, das aus Polyvinylchlorid oder einem anderen geeigneten Material besteht. Die Konstruktion der Palten ist in Fig. 7 dargestellt.

Der Sprengkörper 110 erhält seine kompressive Kraft zum Stopfen von der Spiralfeder 160, die gedehnt bzw. gespannt wird, wenn das Dieselöl in das Rohr 114 eingelassen wird. Während, das mittlere Stützgefüge gestreckt ist,- dienen die Falten in der Hülse 170 dazu, den gewünschten, kleinen Querschnittsb-ereich zu erhalten. Wenn sich der Sprengkörper einmal in der richtigen Position befindet, kann die Feder 160 durch das Lösen des hydraulischen Verschlusses die oberen und unteren Enden 112 und 113 aufeinander zubewegen, wodurch eine Vermischung der sprühkristallisierten

409824/0840

- 13 - 2360324

und fluiden Chemikalien "bewirkt wird. Die Palten in der Hülse entfalten sich, so dass sich die. Hülse kreisförmig nach aussen ausweiten kann, während die "beiden Endstücke 112 und .113 aufeinander zubewegt werden.

Fig. 8 zeigt eine dritte Abwandlung der vorliegenden Erfindung, die allgemein mit 210 bezeichnet ist. Gleiche Teile in der Abwandlung nach Pig. 8 v/erden mit Bezugszeichen bezeichnet, die um 200 höher liegen als die,die entsprechenden Teile in der Vorrichtung 10 bezeichnen. Der Zylinder 210 unterscheidet sich von denen, die bisher beschrieben wurden, hauptsächlich dadurch, dass eine Reihe von Gummibändern 280 dazu verwendet werden, um die kompressive Kraft zum Stopfen zu erzeugen, die die beiden Endstücke 212 und 213 aufeinander zubewegt.

Ein Stahldraht 281, der an der inneren Oberfläche eines Beutels 282 befestigt ist, wirkt als Sicherheitsvorrichtung, die dazu verwendet wird, die Chemikalien in den Sprengkörper 210 zu deaktivieren. Der Draht 281 ist mit elektrischen Leitungen (die nicht gezeigt sind), die sich von der Oberfläche her erstrecken, verbunden. Wenn der Draht mit elektrischen Strom versorgt wird, wird er heiss und zerreisst den Beutel 280. Wasser oder ein anderer, sich abbauender chemischer Stoff kann in die Bohrung eingelassen werden, um sich mit den Chemikalien des Sprengkörpers zu vermischen, so dass der Sprengkörper nicht explosiv wird.

Bodenspieker 280a oder andere geeignete Vorrichtungen können dann verwendet werden, um die Gummibänder jeweils an den oberen und unteren Endstücken 212 und 213 zu befestigen. Der Beutel 282 kann aus jedem geeigneten flexiblen Material gebildet sein. Es muss sich von einer ursprünglich relativ schlanken Form aus so ausweiten lassen, dass es sich vollständig an die Wandungen des umgebenden Bohrloches anschmiegt.

Das untere Eohr 212 des Sprengkörpers 210 ist verkürzt, so dass mehr Chemikalien in.dem Beutel enthalten sein können. Ein kleinerer

409824/0840

Zusatzsprengkörper (der nicht gezeigt ist), ist in das verkürzte Rohr 215 eingesetzt, um die Detonation des Sprengkörpers einzuleiten« Das Rohr 215 ist mit dem unteren Endstück 213 durch einen Stab 283 verbunden, der die axiale Bewegung des Endstückes auf das Rohr überträgt.

V/ichtig bei der Erfindung ist, dass ein explosiver Sprengkörper zum Gebrauch in Bohrlöchern sich selbst verdichtet. Der Sprengkörper ist aus stabilen, oberen und unteren, ineinander schiebbaren Rohren gebildet. Diese erstrecken sich in Achsrichtung durch eine Hülse mit grösserem Durchmesser und aus flexiblem Material. Der ringförmige Raum zwischen den Rohren und der Hülse wird von sprühkristallisiertem Ammoniumnitrat ausgefüllt. Das obere Rohr ist mit Dieselöl gefüllt, und das untere Hohr enthält einen Zünder, bzw. eine Sprengkapsel» Kompressionsvorrichtungen, die in dem Sprengkörper eingeschlossen sind, schieben die Rohre zusammen, wenn sie durch ein Signal aus der Entfernung betätigt werden. Dadurch wird der Sprengkörper verkürzt, und das Dieselöl wird aus dem oberen Rohr in das Ammoniumnitrat gedrängt. Dadurch wird bewirkt, dass sich beide Chemikalien verbinden und eine explosive Mischung bilden. Die Verkürzung oder Einpassung der Vorrichtung verdichtet den explosiven Stoff in der Bohrung. Die bevorzugte Form der Erfindung erhält die Kraft zur Einpassung des Sprengkörpers durch eine gedehnte äussere Hülse aus dehnbarem Material. Eine abgewandelte ?orm der Erfindung unterstützt die Kraft zur Einpassung mit einer Spannspiralfeder, die konzentrisch um die ineinander schiebbaren Rohre gelegt ist. Eine andere Abwandlung unterstützt die Kraft zur Einpassung mittels Gummibändern, die die beiden Enden des Sprengkörpers miteinander verbinden.

Die vorausgegangene Erläuterung und Beschreibung stellt die Erfindung dar und erläutert sie. Es können verschiedene Abwandlungen in der Grosse, in der üiPorm und in den Materialien sowie in den Einzelheiten der dargestellten Konstruktion innerhalb des Bereiches der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden, ohne von. dem Geist der Erfindung abzuweichen»

4098 2 4/08 40

Claims

ALL-WATS "3AF¹F SiSTEMS, IKC.

A-. Dez. 1973
Gu/Ar

Patentansprüche

J Vorrichtung zur Verdichtung einer Masse innerhalb eines eingegrenzten Raumes, dadurch gekennzeichnet,

a) dass sie eine in axialer Richtung, sich erstreckende, seitlich ausdehnbare äussere Gehäusevorriehtung (11), die erste und zweite achsrechte Endstücke,(12, 13) hat, umfasst,

b) dass sie eine verdichtbare Masse (31) umfasst, die sich in der Gehäusevorriehtung (11) befindet,

c) dass sie eine Antriebsvorrichtung (14, 15) umfasst, die sich in der Gehäusevorrichtung (11) befindet, und die die Endstücke (12, 13) bewegen soll, um die Masse zu verdichten,

d) dass sie eine Steuervorrichtung (D) umfasst, um die Antriebsvorrichtung (14, 15) zu aktivieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

a) dass eine verdichtbare Masse ungemischte Stoffe umfasst,

b) dass sich in der Gehäusevorriehtung (11) Mischvorrichtungen befinden, die die ungemischten Stoffe (30, 31) verbinden sollen, wobei die Masse, wenn sie verdichtet ist, eine Mischung der-Stoffe umfasst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung eine dehnbare, röhrenförmige Hülse umfasst, die sich in Achsrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten achsrechten Endstück (12,.13) befindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

a) dass eine stabile, in Achsrichtung zusammenziehbare Stützvorrichtung (14, 15) sich in Achsrichtung in dem Gehäuse (11) zwischen dem ersten und dem zweiten achsrechten Endstück (12, 13) erstreckt,

b) dass die Antriebsvorrichtung eine dehnbare 'Spannvorrichtung,

409824/0840

die mit dem ersten und dem zweiten achsrechten Endstück (12, 13) verbinden ist, umfasst, und die "bestrebt ist, die Endstücke (12, 13) in Achsrichtung gegen die hemmende Kraft, die durch die Stützvorrichtungen (14, 15) erzeugt wird, aufeinander zuzudrängen,

c) dass die Steuervorrichtung (D) eine Torrichtung zum Lösen (27) einschliesst, die so arbeitet, dass sie die axiale Kontraktion der Stützvorrichtungen (14, 15) zulässt, wodurch die Masse in dem Raum verdichtet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4₅ dadurch gekennzeichnet,

a) dass die Stützvorrichtungen einen Zylinder einschliessen, der einen ersten Stoff enthält, wobei der Zylinder mit einem ersten Endstück verbunden ist, und wobei ein Kolben mit einem zweiten Endstück verbunden ist, wobei der Kolben beweglich, ist, so dass er den ersten Stoff aus dem Zylinder verdrängen kann,

b) dass die Steuervorrichtung eine aus der Entfernung bedienbare Vorrichtung einschliesst, die eine Auslassvorrichtung in dem Zylinder Öffnet, so dass sich der Kolben durch den Zylinder bewegen kann, wodurch ein erster Stoff aus dem Zylinder in einen Haun in dem Gehäuse, das ein zweites Material enthält, gedrängt wird, wodurch der erste und der zweite Stoff vermischt werden können.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

a) dass ein Zylinder ein· röhrenförmiges Teil einschliesst,

b) dass der Kolben mit einem zweiten röhrenförmigen Teil verbunden ist, das geeignet ist, sich in das erste Teil hineinzuschieben,

c) dass eine Steuervorrichtung einen Auslösekolben einschliesst, der durch eine unter Druck stehende flüssigkeit in einer Auslösekammer in seiner Position gehalten wird, und der in Tätigkeit versetzt werden kann, wenn er bewegt wird und dadurch die Auslassöffnung öffnet,

409824/0840

d) dass die Auslösekammer eine zerreissbare Vorrichtung zum Ablassen der Flüssigkeit einschliesst, die aus der Entfernung "bedient werden kann, um den Druck aus der unter Druck stellenden Auslöseflüssigkeit zu entlassen, wobei der Auslösekolben sich so "bewegt, dass er die Auslassvorrichtung öffnet,

7. Torrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, a) dass der erste Stoff eine flüssigkeit umfasst,

"b) dass der zweite Stoff ein trockenes Gemisch in der Form ' kleiner Teilchen umfasst, die im wesentlichen den Kaum zwischen dem ersten und dem zweiten röhrenförmigen Teil ausfüllt.

8. Torrichtung nach Anspruch 7_} dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung eine dehnbare, röhrenförmige Hülse umfasst, die sich in Achsrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten achsrechten Endstück erstreckt.

9. Torrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dehnbare Spannvorrichtung eine Spiralfeder umfasst, die das erste Endstück mit dem zweiten verbindet.

10. Torrichtung nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, dass die dehnbare Spannvorrichtung eine Tielzahl von dehnbaren Terbindungsstücken umfasst, die sich zwischen dem ersten und zweiten achsrechten Endstück erstrecken.

11. Torrichtung nach Anspruch 7_S dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Stoff eine Flüssigkeit einschliesst, die in erster Linie aus gemischten alophatischen Hydro carbonaten besteht, und dass ein zweiter Stoff in erster linie aus kleinen Ammoniumnitratpartikeln besteht„

12. Torriehtung nach Anspruch 2₉ dadurch gekennzeichnet, dass die Mischvorrichtung eine perforierte leitung umfasst, die Flüssigkeit befördert und die sich zwischen den Endstücken erstreckt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass

er eine flexible, perforierte Leitung, die Flüssigkeit "befordert, einschliesst, die mit der Auslassvorrichtung verbunden ist und die sich zwischen den Endstücken erstreckt, um die Flüssigkeit, die in dein Zylinder enthalten ist, in dem aus kleinen Partikeln "bestehenden Stoff zu verteilen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch-gekennzeichnet,

a) dass der erste Stoff eine nicht explosive Flüssigkeit umfasst, und dass der zweite Stoff eine nicht explosive Pestsubstanz umfasst, und dass die Mischung des ersten und des zweiten Stoffes eine explosive Verbindung umfasst,

b) dass ein zweites röhrenförmiges Teil eine aus der Entfernung bedienbare Sprengkapsel enthält, die die Mischung sprengen soll.

15· Vorrichtung zur Verdichtung einer Hasse in

einem eingegrenzten Raum, dadurch gekennzeichnet,

a) dass erste und zweite Verdichtungsvorrichtungen mit Bezug aufeinander- beweglich sind, so dass sie die Hasse gegen, die Abgrenzungen "bewegen können, wodurch die Masse verdichtet wird,

b) dass die gesteuerte Antriebsvorrichtung die erste und die zweite Vorrichtung zur Verdichtung aufeinander zubewegt,

c) dass zwei oder mehrere ungemischte Stoffe in der ersten Masse eingeschlossen sind,

d) dass die gesteuerte Mischvorrichtung mit den Vorrichtungen zur Verdichtung verbunden ist, um die verschiedenen Stoffe in der Masse zu vermischen, wodurch die Masse, wenn sie verdichtet ist, eine Mischung der Stoffe umfasst.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15 _s dadurch gekennzeichnet, dass die . unterschiedlichen Stoffe nicht explosiv sind, bevor sie vermischt sind.

409824/084

17o Vorrichtung nach Anspruch 15 ₅ dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Stoffe Dieselöl und Ammoniumnitrat einschliessen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtungen lösbare, gespannte, dehnbare Vorrichtungen umfassen, die mit der ersten und der zweiten Vor·-., richtung zur Verdichtung verbunden sind, und die bedient werden können» wenn sie gelöst werden, so"dass sie die Vorrichtungen zur Verdichtung aufeinander zubewegen können,

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorriehtungeneine dehnbare Hülse umfassen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung eine Metallfeder umfasst, die mit

der ersten und zweiten Vorrichtung zur Verdichtung verbunden ist und die bedient werden kann, wenn sie gelöst ist, so dass sie die Vorrichtungen zur Verdichtung aufeinanderzu bewegen kann.

21. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet} dass die Antriebsvorrichtung eine Vielzahl dehnbarer Bänder umfasst, die die erste und zweite Vorrichtung zur Verdichtung miteinander verbindet,""und die bedient werden können, wenn sie gelöst werden, so dass sie die Vorrichtungen zur Verdichtung aufeinanderzu bewegen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,

'a) dass sich eine stabile, in Achsrichtung zusammenziehbare Stützvorrichtung in Achsrichtung zwischen der ersten und der zweiten Vorrichtung zur Verdichtung, erstreckt, die verhindern soll, dass die dehnbare Vorrichtung die erste und die zweite Vorrichtung zur Verdichtung aufeinanderzu bewegt, - - - - . . * - _t

b) dass die Vorrichtungen zur Lösung bedient werden können,

"": 409824/0840

30 ^!

so df-.¹ r;" f-'j.'"-'r r?ie StütEvorrichtungen in .AchHrichturiv .^ιιοβπ™ inen sir-hen hovner: ₅ wodurch die Vorrichtungen ϊμτ Yr χ.-1 ol/tnj^g ßo D(¹VZGfTt v;ei"dei2 können, dass eie die Hasse verdichten.

■.'.'"."■" r ich tun?: iv-.o3: Anspruch, 22, daöuroli gekennzeichnet _f daüfi; nie c-:!?.' flexibles, seitlich ausdehnbarem, röhreniörrii:,'cs G^-hMiuv--; ■r:,.;"ar.;:t, dac t'ich über die Stütavorriclitun^cn hinr.uij i-rstroc/t ν.ηά die Vorriclixungcn zur Verdichtunr/ initcijiander vorV-jiidet,

Der Patentanv/alt:

409824/0840
BAD ORIGINAL

L e e r s e ι f e M^aVAPO CP.g