DE2531918C3

DE2531918C3 - Verfahren und Vorrichtung zum thermochemischen Bohren und Trennen von Gestein oder dergleichen, Schmelzmittel und Einrichtung zum Mischen der Schmelzmittelanteite

Info

Publication number: DE2531918C3
Application number: DE752531918A
Authority: DE
Inventors: Rudolf 5882 Meinerzhagen Kallenbach
Original assignee: Individual
Current assignee: KALLENBACH, GEB. DINSTUEHLER, ERNA GROLL, GEB. KAL
Priority date: 1975-07-17
Filing date: 1975-07-17
Publication date: 1979-03-01
Also published as: US4423855A; SE7605274L; ES448976A1; ATA357076A; DE2531918B2; BE844134A; IT1063198B; CA1066606A; NL7607739A; GB1546962A; JPS5252913A; FR2318015A1; AT353148B; DE2531918A1; FR2318015B1; LU75373A1; SE415590B

Description

Die Erfindung betrifft ein thermochemisches Bohr- und Trennverfahren für siliziumdioxidhaltige Gesteine od. dgl. unter Verwendung von Sauerstofflanzen, durch die der Bearbeitungsfläche über verlängerbare Brennrohre mit darin angeordneten Brenndrähten nach Zündung der Lanze zusätzlich, ein Schmelzmittel aus einem Metallpulver und einem diesem unmittelbar vor Gebrauch zugemischten Flußmittel zugeführt wird.

In »Schweißen und Schneiden«, 1954, H. 3, S. 102-105 und in »Der Praktiker« 1973, H. 12, S. 286—289 ist ein Verfahren bekannt um durch Wärme Gesteine zu bohren und zu trennen. Es wird ausgeführt mit Schneidbrennern, Pulver- und Kernlanzen. Chemische Zusätze, wie beim erfindungsgemäßen Verfahren, die die Bohrarbeit fördern, sind hierbei nicht gebraucht.

Auch wird aus der FR-PS 10 49 634 ein Verfahren für das Brennschneiden von Chrom-Nickl-Stählen bekannt mit Zusätzen von Eisen-Aluminium-Silizium-Pulver, gegebenenfalls auch mit Soda. Aufgabe dieser Zusätze ist es, eine Hochtemperatur für die Erschmelzung des Stahles bereitzustellen, die Chrom- und Nickelanteile durch Eisen bis zur Oxydation zu verdünnen und durch Sodaabdeckung eine Chromkarbidbildung, veranlaßt durch Brenngas, zu verhindern. Die durch die Zusätze bewirkte Erniedrigung des Schmelzbereiches ist ein selbstverständlicher Effekt bei der Bildung von Mehrstoffschmelzen.

Diesem ist bei dem neuen Flußmittel die chemische Lösung der festen Phase des Siliziumdioxides noch vorgeschaltet, und auch hernach, wenn die Alkalisilikatschlacke gebildet ist bleibt diese bis zur Erstarrung oder bis zum Abgang von der Bohrstelle durch ihr Lösungsvermögen aggressiv. Grundsätzlich wird das Schmelzmittel mit Sauerstofflanzen der Brennstelle zugeführt, ergänzend dazu in Sonderfällen auch manuell in Patronenform.

Zum Bohren von Löchern in Gestein und Beton ist ein Flammbohrverfahren nach der DE-PS 8 10 610 bekannt, ausgeführt mit Sauerstofflanzen unter Zusatz bekannter Flußmittel oder eines Flußmittelgemisches. Hierbei soll der Stahlverbrauch an der Brennstelle herabgesetzt

werden. Als Flußmittel, zur Vermeidung von zähem Schmelzfluß in dem Bohrloch und Verstopfung durch Erstarren der Schmelze, können dafür die Mittel verwendet werden, die den Erstarrungsbereich herabsetzen, z. B. Natriumchlorid, -carbonate -tetraborat und andere. Aus »Erzmetall«, 1951, H. H, Seiten 405—411 ist weiterhin zum Brennbohren von Gestein der Flußmittelzusatz bekannt

Das neue Flußmittel kennt keine Fluorverbindungen, weil sie giftig rauchend sind, und keine Chloridzusätze, ι ο die lediglich die Schlacke verdünnen; es ist auf eine Alkalisilikatbildung eingestellt, die außerdem katalysiert wird. Außerdem enthalt das neue Flußmittel Sauerstoffträger für eine Oxydation von Metall in der Schmelze.

Auch wenn einzelne Komponenten, wie Natriumcarbonat, in den bekannten Flußmitteln enthalten sind, ist die Gesamtzusammensetzung der Flußmittel nicht auf eine eindeutige chemische Aufgabe ausgerichtet So geht Natriumchlorid leichter in seine Dar-.pfform über, anstatt ein Silikat zu bilden. Grundsätzlich zeigt Natriumperoxid in heißer Sauerstoffatmosphäre stabilstes Verhalten und ist offensichtlich nur in Tonschiefer brauchbar, weil es nur in diesem Gestein gespalten wird. Dem neuen Flußmittel wird unmittelbar vor Gebrauch und Zuführung zur Brennfläche ein Metallpulver als Brennstoff zugesetzt Hierbei ist unter »Metallpulver« ein aluminothermes Gemisch aus Eisen-Aluminium-Pulver zu verstehen, wie es heute in der Brenntechnik für Gestein u. dgl. üblich ist

Schmelzmittel aus Metallpulver und Flußmittel sind Jo bekannt, wobei diese Flußmittel auch Alkalisalze enthalten. Im Gegensatz hierzu enthält das neue Schmelzmittel solche Chemikalien, die an das S1O2 des Gesteins zur Silikatbildung die Gruppen K2O und Na2Ü abgeben und Zusätze von Katlysatoren und Sauerstoff- J^r> trägern.

Bekannt ist der Zusatz von Flußmitteln mit Sauerstofflanzen beim Brennbohren unter Verwendung von öl und Gas als Brennstoff. Auch sind feste Anordnungen von Flußmitteln in Sauerstofflanzen bekannt

Das neue Verfahren wird jedoch mit einer Drahtlanze durchgeführt mit Durchzugskanäien, die es gestatten, Metallpulver und Flußmittel zusätzlich der Brennfläche zuzuführen. Verlangt wird für einen Brennvorgang mit **> Flußmittelzusatz eine erhöhte Brennleistung der Sauerstofflanze, weil das Flußmittel erwärmt, erschmolzen und auf Reakt ons temperatur gebracht werden muß. Diese Energie, die dafür verbraucht wird muß bereitgestellt sein. ^r>n

»Erzmetall« auf Seite 410 nennt unbefriedigende Bohrergebnisse bei einem Flußmittel-Gestein-Verhältnis von 1 :4, bezogen auf Flußspat

Erfindungsgemäß wird jedoch Alkalisilikat gebildet, das ein stöchiometrisches Flußmittelverhältnis von 1 :6 verlangt Der dafür nötige erhöhte Ernergiebedarf wird einmal durch Zusatz von aluminothermen Metallpulver, das höhere Brennwerte als bisher verwendete Brennstoffe hat, abgedeckt.

Andererseits wird bereits eine Steigerung der Energie t>o für die zusätzliche Aufschließung des Flußmittels durch die besondere Drahtanordnung in der Sauerstofflanze erhalten. Durch diese besondere Anordnung der ' Brenndrähte werden nicht allein bestmögliche Durchzugskanäle für das Schmelzmittel gebildet, es wird dabei b5 auch gleichzeitig ein Maximum an Brennstoff in Form von Eisendraht eingelagert. Eine Vezöllige Sauerstofflanze hat ein Gewicht von mehr als 1400 Gramm Dro Meter, gegenüber dem einer herkömmlichen Lanze mit 1100 Gramm. Somit kann bei der neuen Sauerstofflanze bereits mit Flußmittel gebohrt werden, wenn der zugeführte Metallpulveranteil auf den Wert Null eingestellt ist

Es ist ein besonderer Punkt der Erfindung, Schmelzmittel erst unmittelbar vor Gebrauch zu mischen.

Weil dieses aus Eisenpulver und Aluminium und Flußmittel besteht, beginnt sofort nach dem Mischen eine elektrolytische Zersetzung, wobei sowohl das Aluminium als auch das Flußmittel durch Aluminatbüdung zerstört wird. Flußmittel werden zu Elektrolyten, weil sie Wasser als Kristallwasser und auch Mutterlauge enthalten. Sie nehmen Wasseranteile auch aus der Luft auf. Kurze Zeit nach dem Mischen wird die Zersetzung durch negative Wärmetönung meßbar.

Derart aufbereitete Schmelzmittel haben nur kurze Zeit leistungssteigernde Wirkung. Durch Lagerung entstehen dabei Ballaststoffe.

Diese Tatsache wird berücksichtigt, wenn nunmehr das Mischen des Schmelzmittels unmittelbar vor seinem Gebrauch, und dann in zwei Stufen, vorgeschlagen wird. In der ersten Stufe wird ein Flußmittel unter sich wirbelnd durchmischt und dosiert einem Luft- oder Sauerstoffstrom beigegeben. In der zweiten Stufe wird dieser Vormischung Metallpulver zugegeben und zum Schmelzmittel aufbereitet.

Als Dispenser, Pulververteiler und Pulverzuführungen sind aus den Schriften DE-AS 17 77 217, US-PS 28 40 016 und US-PS 25 72 078 Vorrichtungen zum Einspeisen von Metallpulver bekannt. Sie bieten jedoch keine Möglichkeit Flußmittel und Metallpulver getrennt aufzugeben und dann gemeinsam zuzuführen. Auch kann Flußmittel nicht durchmischt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Mischeinrichtung sind Metallpulver und Flußmittel, das aus den Komponenten Alkalioxide, Katalysatoren und Sauerstoffträgern besteht getrennt eingebracht um chemische Reaktionen auszuschließen. Für eine bestmögliche Verteilung der Flußmittelkomponenten untereinander sorgt eine Durchmischung in einer Wirbelkammer, die von einem Luft- oder Sauerstoffstrom vorgenommen wird, der durch die Wirbelkammer geleitet ist. Die Metallpulverzugabe in der zweiten Stufe wie die Flußmittelzugabe können variabel eingestellt werden. Somit ist es möglich, beim Bohren an Ort und Stelle solche Schmelzmittelmischungen zu benutzen, wie sie die Eigenart des jeweiligen Gesteins verlangt.

In der DEOS 23 00 265 wird für Sauerstofflanzen eine Zündkapsel genannt, die selbstbrennend ist.

Gegenüber dieser Zündkapsel brennt der hier offenbarte Brennzünder die Sauerstofflanze nur unter Sauerstoffzugabe aus der Lanze an. Er kann als Sicherheitszünder gelten.

Aufgabe der Erfindung ist es, beim thermochemischen Bohren und Trennen von Gestein solche Schmelzmittel zuzuführen, die Alkalisilikate, insbesondere Kaliumsilikat, bilden. Dadurch wird die Bohr- und Trennleistung gesteigert Alkalisilikate lassen sich vor allen anderen mit geringstem Wärmebedarf erschmelzen. Sie bilden sich vorrangig vor anderen Silikaten, wobei gleichzeitig die Bildung solcher Silikate unterbunden wird, die einen hohen Schmelzbereich aufweisen.

Dazu wird vorgeschlagen:

Die Verwendung eines Flußmittels, das die Gruppen K2O und Na2O, Katalysatoren und Sauerstofflräger enthält, bei dem obengenannten Verfahren.

Ein Schmelzmittel, das das genannte Flußmittel enthält, mil Metallpulver, als Brennstoff zugemischt.

Eine Mischeinrichtung zum Mischen und dosieren von Flußmittel und Brennstoff.

Die patronenförmigt Ausbildung des Schmelzmittels zum rrmr.iiellen Zuführen zur Brennfläche.

i-ine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einer Sauerstofflanze, die verlängerbar und mit einer besonderen Anordnung der Brenndrähte zum Hindurchführen von Schmelzmittel und Sauerstoff auf die Brennfläche versehen ist, mit einer gewindelosen Steckverbindung zum Verlängern der Sauerstofflanze und mit einem Brennzünder zum Anbrennen der Sauerstofflanze.

Zunächst wird zum Flußmittel erklärt:

Beim neuen Verfahren wird die Tatsache genutzt, daß schmelzbare Stoffe schon unterhalb des Schmelzbereiches in Lösung gehen, sobald ihr Lösungsmittel in flüssiger Phase vorliegt. Das trifft besonders auf Siliziumdioxid zu, das hochprozentig in fast allen Mineralien und Gesteinen enthalten ist. Es löst sich schnell in einer Alkalischmelze. Lit.: Chemie, Fakten u. Gesetze, Buch- und Zeitverlagsgesellschaft Köln, 5. Auflage, S. 209.

Es entstehen dabei die Alkalisilikate: Na₂SiO₃ mit dem Schmelzpunkt 1089⁰C, Na₂SiO₅ mit dem Schmelzpunkt 874°C, K₂Si₄O₉ mit dem Schmelzpunkt 815°C, K₂Si₂O₅ mit dem Schmelzpunkt 765° C, bei einer Zugabe von
Na₂CO₃ ab 854° C,
NaNO₃ ab 306° C,
K₂CO₃ ab 900⁰C,
KOH ab410°C

Durch Hinzufügen der Metalloxide des Kupfers, Mangans, Nickels und des Chroms zum Flußmittel wird die jeweils höchste Oxydationsstufe des Silkates erreicht

Anstelle ihrer Oxide werden ebensogut die Metalle selbst zugesetzt, die sich zu Oxiden umsetzen. Das Hinzufügen dieser genannten Oxide als Katalysatoren erfolgt um besonders das Kaliumsilikat K₂Si₂Os zu erhalten.

Durch Hinzufügen von Alkalien in eine entstehende Silikatschmelze wird die Bildung schwerschmelzbarer Silikate, wie Fe-und Al-Silikat ausgeschaltet.

Bei diesem Verfärben verlaufen grundsätzlich diese Reaktionen, sie sind vom Typ:

Na₂CO, + nSiO₃ — Na₂O ■ iiSiO, + CO₂ 2NaHCO₃ + nSiO₂ - Na₂O · /iSiO, + 2CO₂ + H₂O 2KHCO₃ + nSiO₂ - K₂O - ;iSiO₂ + 2CO₂ + H₂O

K₂CC., + TiSiO₂ - K₂O ■ »SiO, + CO₂ + H₂O sowie

und deren besonderes Kennzeichen es ist, in der Schmelze die Gruppen Na₂O und K₂O zu bilden. Nach ihrer Freisetzung führen diese Gruppen zu der genannten Silikatbildung. Für das erfindungsgemäße Flußmittel weiden daher alle Chemikalien verwendet, die diese Gruppenbildung Na2Ü und K₂O in der ScpT.elze ergeben.

Sobald auch aus dem Hi'ßmittel CO₂ und H₂O abgespalten wird, tritt als Nebenreaktion die Reduzierung von Metalloxiden ein, die aus dem Gestein gelöst werden. Bei dieser Begleitreaktion reduziert dissoiiiertes CO und H die Oxide des Fc und Al und verhindert somit deren Silikatbildung. In abgesetzter Schlacke wird ι(i daher als Regulus reduziertes Metall gefunden.

Wegen dieser MetaMausscheidung und weil auch Metallpulver, wenn es zugeführt wird, teilweise ünverbrannt in die flüssige Schlacke geht, werden Sauerstoffiräger in das Flußmittel eingemischt.
is Dem Flußmittel wird als Brennstoff Metallpulver zugeiiiisehi und so als Schmelzmittel verwendet. Dabei kanr? cc Metailpulveranteil bis zu etwa 80% betragen.

Die Einrichtung zum Herstellen des Schmelzmittels wird anhand der F i g. 1 bis 3 erläutert. Zunächst zeigt
:o Fi g. 1 schematisch die Anordnung zum Mischen des Schmelzmittels und die Zuführung in eine Sauerstofflanze;

F i g. 2 zeigt eine Mischeinrichtung mit unmittelbarer Einspeisung des Flußmittels in eine Sauerstofflanze; in F i g. 3 ist eine Mischeinrichtung geschnitten dargestellt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Mischeinrichtung 1 ist eine Wirbelkammer 2 einer Pulverkammer 5 vorgeschaltet. An der Pulverkammer 5 ist ein Zuführventil 6 jo und eine Mischstation 7 angeordnet. Ein Vormischrohr 4 verbindet die Wirbelkammer 2 mit der Mischstation 7, die an eine Sauerstofflanze 13 angeschlossen ist. An der Wirbelkammer 2 ist ein Dosierventil 3 angeordnet. Im Gestein 12 wird mit der Sauerstofflanze 13 gebohrt.
j-, Sobald Luft oder Sauerstoff die Wirbelkammer 2 durchströmt, erfolgt darin die Durchmischung des Flußmittels 8, von dem ein Teil durch das Vormischrohr 4 weiter zur Mischstation 7 gefördert wird. Bei geschlossenem Dosierventil 3 nimmt die gesamte Luftmenge den Weg durch das Flußmittel 8. Der dabei mitgeführte Anteil ist groß.

1st dagegen das Dosierventil 3 geöffnet, strömt eine kleinere Luftmenge durch das Flußmittel 8. Die restliche Luftmenge ist über den Weg durch das geöffnete Dosierventil 3 geführt und strömt ohne Flußmittel 8 in das Vormischrohr 4. Der mitgeführte Anteil Flußmittel 8 ist somit gering.

In der Mischstation 7 wird das Gemenge aus Luft und Flußmittel 8 mit Metallpulver 9 beaufschlagt, bevor es zur Sauerstofflanze 13 weitergeführt wird. Dazu wird aus der Pulverkammer 5 Metallpulver 9 durch das Zuführventil 6 in die Mischstation 7 abgezogen. Am Zuführventil 6 ist die jeweils benötigte Menge einzustellen. Anstelle des Zuführventils 6 kann ebensogut ein anderes Teil zum Fördern und Dosieren des Metallpulvers 9 eingesetzt werden, wie etwa ein Flügelrad oder ein ähnliches Teil, dessen Aufgabe es ist. Metallpulver 9 mengeneinstellbar zu fördern.

Erweist es sich bei Gesteinsarten als ausreichend, bo allein mit der Energie aus der Sauerstofflanze 13 auszukommen, kann die Anordnung der F i g. 2 benutzt werden. Es entfallen dann Pulverkammer 5 mit Zuführventil 6 und Mischstation 7. In die Sauerstofflanze 13 wird nun das Rußmittel 8 ohne Metallpulver 9 b5 eingeführt Weil in diesem Falle keine Brandgefahr vorliegt, wird die Wirbelkammer 2 mit Sauerstoff betrieben.

Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Sauerstoff-

Ιίΐΐι/.c mil veriangcrbaiv; Brennnhren vorgesehen, in denen besonders angeordnet sich Brenndrähte befinden mil einem Schmelzmittel aus Metallpulver und Flußmitlel und mn einem Brenh/imJer, wobei das Flußmittel N;]?O-/K2Ü-Gruppen und Katalysatoren Cu. Mn. Ni, CuO,Cr. MnO? und Cr₂Oj und Sauei sloffträger enthält.

Beim thermoehemisehen Bohren und Trennen wird ■-it:rch das genannte Flußmittel das aus Polyedern bestehende Netzwerk des Siliziumdioxides im Gestein od. dgi. aufgeschlossen. Die NarO/K^O-Gruppen des Flußmittels werden in die Hohlräume des Netzwerkes eingelagert. |e zahlreicher und höhcrwertigcr sie sind, um so stärker wird der SiOrVerband gelockert, was sich darin äußerst, daß vorteilhafter gebohrt wird. Die im Flußmittel enthaltenen Katalysatoren fördern die Ausbildung der iiüCiisieii Oxydäiiünssiüfc des Aüiälisiiikates. In das Flußmittel eingemengte Sanerstoffträger oxydieren zunächst die Metalle, deren Oxide, aus dem Gestein stammend, vom Wasserstoff und Kohlenmonoxid, aus dem Flußmittel abgespalten, reduziert wurden, als weiterer Schritt einer Redoxreaktion. Sauerstoff träger verbrennen aber auch Metallpulver, das als Brennstoff zugesetzt wird.

Metallpulver, als Brennstoff zugemischt und Flußmittel bilden das Schmelzmittel. Das Metallpulver setzt sich zusammen aus Eisenpulver und Aluminiumpulver. Es reagiert mit dem Flußmittel unter Aluminatbildung und wird deshalb bis zum Gebrauch voneinander getrennt gehalten.

Um das Schmelzmittel in größeren Portionen anwenden zu können, ist es zweckmäßig, es patronenförmig für die manuelle Anwendung auszubilden. Ebenso wird auch Flußmittel in Patronenform zugesetzt, um einen Brennvorgang weitgehend vorteilhaft zu beeinflussen.

Unter Bezug auf F i g. 12 und 13 wird erläutert:

Fig. 12 zeigt eine Palrone 39, die mit Flußmittel 8 gefüllt ist. Das Flußmittel 8 enthält die Na₂O-/K₂O-Gruppen 36, die Katalysatoren 37 und die Sauerstoffträger 40.

F i g. 13 zeigt eine Patrone 39, gefüllt mit Flußmittel 8 und mit Metallpulver 9. Beide sind getrennt angeordnet. Das Flußmittel 8 besteht wiederum aus Na₂O-/K₂O-Gruppen 36, Katalysatoren 37 und Sauerstoffträgern 40, während das in der Patrone 39 angeordnete Metallpulver 9 aus Eisenpulver 34 und Aluminiumpulver 43 besteht.

Verwendet wird die Patrone 39 dann, wenn Bohrungen mit besonders großem Durchmesser verlangt sind und wenn vorhandene Bohrungen erweitert werden sollen.

Es werden dazu eine oder mehrere Patronen 39 vor der Brennfläche manuell angesetzt und mit brennender Sauerstofflanze nachgefahren.

Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit dem genannten Schmelzmittel wird eine Sauerstoff lanze aus verlängerbaren Brennrohren vorgeschlagen, in der Brenndrähte und ein Schmelzmittel aus Metallpulver und Flußmittel angeordnet sind, und mit einem Brennzünde'.

Als bekannter Stand der Technik gelten Sauerstofflanzen, die verlängerbar sind, Flußmittel enthalten, sowie Brenndrähte und Metallpulver und mit einem Zündbrenner betrieben werden, wobei die Brennrohre mit Gewinden verbunden und auch ineinandergesteckt sind.

Als unterscheidendes Merkmal hierzu verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung über eine Anordnung in einem Brennruhi', mit Metallpulver, bestehend aus Eisenpulver und Aluminiumpulver, mit dem Flußmittel, bestehend aus Na₂O-/K₂O-Gruppen, Katalysatoren und Saiicrstoffträgern, und mit einer Brcnndrahtanordnung. ·-) die durchgehende Durchzugskanäle für das Schmelzmittel bildet, das mit einer Körnung von 0,5 mm Durchmesser ohne Schwierigkeit hindurchgeführt werden kann. Hierzu gehört eine Steckverbindung zum Verlängern der Brennrohre, die auch einzeln aufsteck-

H) bar und austauschbar ist. Hinzu kommt ein Brennzünder zum Anbrennen der Sauerstofflanze, der durch Gegenstromerhitzung mit Sauerstoff aus dem Brennrohr dieses zündet.

Weil sich Gewinde beim Verlängern der Brennrohrc

1Ί mit Schmelzmittel zusetzen und schwer schraubbar sind, wud eine Vetuiiidüiig vorgeschlagen, die gewindelos ist. Die Brennrohre werden zusammengesteckt.

Dazu wird folgendes ausgeführt:
Die Fig.4 bis 7 zeigen, perspektivisch dargestellt,

2(i Steckverbindungen der Brennrohre 14.

in Fig.4 spannt eine Federmuffe 15, angeordnet auf dem einen F.nde des Brennrohres 14, das zu verbindende zweite Brennrohr 14 durch Federung nach innen fest.
Dementgegen ist in Fig. 5 die Federmuffe 15

r> genauso, aber innen im Brennrohr 14 angeordnet und spannt nach außen beide Enden zweier Brennrohre 14 miteinander fest. Die Verbindung zweier Brennrohre 14 erfolgt durch Zusammenstecken unter Verwendung der Federmulfe 15. Die Federmuffe 15 ist abziehbar auf dem

in Brennrohr 14 und auswechselbar angeordnet.

Die F i g. 6 zeigt eine anders ausgeführte Steckverbindung Das Rrennrnhr 14 trägt unmittelbar angeformt an einem Ende eine Konusmuffe 18 und passend dazu am andern Ende den Konus 17. Die Verbindung wird nach

i'i Fig.9 durch Zusammenstecken von Konus 17 mit Konusmuffe 18 vorgenommen. Dabei sind die Konuswinkel selbsthemmend ausgeführt.

Fig. 7 zeigt einen Verlängerungsnippel 19 mit einer Doppelkonusmuffe 33 zum Verlängern von Brennroh-

4Ii ren 14 nach Fig. 6. Der Verlängerungsnippel 19 ist für auswechselbaren Gebrauch am Brennrohr 14 vorgesehen.

Schematisch zeigt Fig.8 den Querschnitt durch ein Brennrohr 14 mit der Anordnung des Brenndrahtes 20,

4-1 der Durchzugskanäle 21 für Sauerstoff und das Schmelzmittel und mit den Fülldrähten 22. Um die Durchzugskanäle 21 zu bilden, sind ein Brenndraht 20 in der Mitte des Brennrohres 14 und sechs weitere Brenndrähte 20 daherum angeordnet. In zwei der

■in Durchzugskanäle 21 sind zusätzlich Fülldrähte 22 eingelagert, mit dem Zweck, die Sauerstoff geschwindigkeit zu erhöhen für eine vorteilhafte Verbrennung des Brennrohres 14 mit dem Schmelzmittel.

Der Durchmesser des eingeschriebenen Kreises eines

Vi Durchzugskanals 21 beträgt 1,5 mm bei einem üblichen Vü-Brennrohr 14 und ist imstande, eine entsprechende Korngröße Schmelzmittel mit Sauerstoff hindurchzuleiten ohne zu verstopfen.
Um die Durchzugskanäle 21 offenzuhalten, wird die

w) Befestigung der Brenn- und Fülldrähte 20, 22 mit der Anordnung einer doppelten Verbiegung 41 im Brennrohr 14 vorgenommen.

Um die mit Schmelzmittel beaufschlagte Sauerstofflanze 13 in Betrieb zu setzen, unter anderen zählt

ro beispielsweise NaHCO₃ zu den Feuerlöschmitteln, und um die Handhabung beim Zünden einer Sauerstofflanze 13 erheblich zu vereinfachen, wird dafür :in Brennzünder 26 vorgeschlagen.

Der Brennzünder 26 wird anhand Fig. 10 und 11 beschrieben. Fig. 10 zeigt schemalisch und geschnitten das Anzünden eines Brennrohres 14. Fig. 11 stellt den Brennzünder 26 perspektivisch und geschnitten dar.

Zum Anzünden wird das Brennrohr 14 in die Strömungshülse 27 des Brennzünders 26 eingeschoben und von der Feder 25 festgehalten. Das Brennpulver 28 ist mit einem Zündsatz 29 und einem Zündkanal 31 in der Strömungshülse 27 eingelagert. Der Zündkopf 24 enthält eine durch Reibung entflammbare Substanz. Der Zündkanal 31, dazu bestimmt, eine Zündung weiterzuleiten, führt durch das Brennpulver 28 hindurch und in den Zündsatz 29 hinein.

Zum Anzünden wird weiterhin Sauerstoff aus dem Brennrohr 14 zugegeben, der in den Zündsatz 29 eindringt, diesen, und darüber hinaus auch das Brennpulver 28 sofort anbrennt. Im weiteren Fortgang treten im Gegenstrom zum Sauerstoff und gelenkt durch die Strömungshülse 27, heiße Verbrennungssloffe gegen das Brennrohr 14 und zünden es an.

Es wird bei diesem Vorgang dann das Brennrohr 14 fortlaufend weiter in das Brennpulver 28 hineingeführt und sofort der Bohrvorgang im Gestein od. dgl. begonnen. Zwischen Zünden und Bohren besteht keine Gelegenheit, daß das Brennrohr erlöschen kann. Durch die Gegenstromerhitzung am Brennrohr 14 erfolgt zwangsläufiges Zünden.

Der Bedienungsmann befindet sich, im Gegensat/, beim Zünden mit anderen Zündbrennern, außerhalb des Gefahrenbereiches umherfliegender Funken.

Der Zündsatz 29 und der Zündkanal 31 enthalten solche Chemikalien, die sich oberhalb höchstmöglicher klimatisch er Temperatur selbst entflammen. Dadurch kann davon Gebrauch gemacht werden, die Sauerstofflanze 13 in einem Bohrloch oder an Schlacke mit solcher Temperatur auch automatisch zu zünden.

Hierzu .1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Thermochemisches Bohr- und Trennverfahren für siliziumdioxidhaltige Gesteine oddgl. unter Verwendung von Sauerstofflanzen, durch die der Bearbeitungsfläche über verlängerbare Brennrohre mit darin angeordneten Brenndrähten nach Zündung der Lanze zusätzlich ein Schmelzmittel aus einem Metallpulver und einem unmittelbar vor Gebrauch zugemischten Flußmittel zugeführt wird, dadurchgekennzeichnet, daß das Flußmittel Gruppen von Na₂O oder K₂O mit Katalysatoren und Sauerstoffträgern enthält

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Metallpulver, Flußmittel, Katalysato- 1 ren und Sauerstoffträger gemeinsam in Form von Patronen dem Brennvorgang zugeführt werden.

3. Schmelzmittel zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, aus einem Metallpulver und einem Flußmittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel aus Na₂CO₃, K₂CO₃, NaHCO₃, KHCO₃, KOH, NaOH, Na₂SO₄, K₂SO₄, KNO3 oder NaNO₃, zusätzlichen Katalysatoren in Form metallischen Cu, Mn, Ni und Cr oder deren Oxiden CuO, MnO₂, NiO und Cr₂O₃ und aus Sauerstoffträgern besteht

4. Mischeinrichtung zur Herstellung eines Schmelzmittels nach Anspruch 3, unter Verwendung einer Kammer für das Metallpulver, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wirbelkammer (2) für das Flußmittel (8) durch ein Vormischrohr (4) mit einer Mischstation (7) der Pulverkammer (5) verbunden und ein Dosierventil (3) parallel zur Wirbelkammer (2) angeordnet ist

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, aus einer Sauerstofflanze mit verlängerbaren Brennrohren, in denen Brenndrähte und ein Schmelzmittel aus Metallpulver und Flußmittel angeordnet sind, und mit einem Brennzünder, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel Gruppen von Na₂O oder K₂O, Katalysatoren Cu, Mn, Ni, Cr, CuO, MnO₂ NiO und Cr₂O₃ und Sauerstoffträger enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzmittel patronenförmig ausgebildet ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß in der Patrone (39) einerseits Flußmittel (8), bestehend aus Na^/foO-Gruppen (36), Katalysatoren (37) und Sauerstoffträgern (40), und andererseits Schmelzmittel, aus Flußmittel (8) und Metallpulver (9) bestehend, getrennt angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Brennrohre (14) durch eine nach κ außen oder innen spannende Federmuffe (15) aneinandersteckbar sind, die in oder auf einem Brennrohr (14) angeordnet ist

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß an den Brennrohren (14) an dein einen ω Ende ein Konus (17) und an dem anderen Ende eine Konusmuffe (18) angeformt ist, deren Konuswinkel selbsthemmend ist wobei zur Verbindung des ersten Brennrohres (14) mit dem zweiten ein Verlängerungsnippel (19) mit einer Doppelkonusmuffe (33) b5 vorgesehen ist

10. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß in den Brennrohren (14) ein Brenndraht (20) mittig angeordnet ist welcher von sechs weiteren Brenndrähten (20) umgeben ist wobei zwischen den Brenndrähten (20) Durchzugskanäle (21) für den Sauerstoff und das Schmelzmittel gebildet sind von denen in zweien zusätzliche Fülldrähte (22) gelagert sind, und wobei die Brenn- und Fülldrähte (20; 22) durch eine doppelte Verbiegung (41) der Brennrohre (14) fest in diesen gehalten sind.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß der Brennzünder aus einer Strömungshülse (27) besteht die zur Befestigung am Brennrohr (14) mit einer Feder (25) versehen ist und in der ein Brennpulver (28) und ein Zündsatz (29) angeordnet sind, in den ein Zündkanal (31) geführt ist der einen Zündkopf (24) aufweist

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung des Zündkanals (31) und der Zündsatz (29) aus Chemikalien bestehen, welche oberhalb der höchstmöglichen klimatischen Temperatur selbstentflammbar und nur unter Sauerstoffzufuhr brennbar sind, und daß der Zünd&opf (24) eine durch Reibung entflammbare Substanz enthält