DE3022654C2 - Schneidvorrichtung für Rohrleitungen - Google Patents

Schneidvorrichtung für Rohrleitungen

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DE3022654C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidvorrichtung für Rohrleitungen bestehend aus zwei ummantelten, allgemein zylindrischen Ladungen, deren benachbarte Enden konvex geformt und spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind und zwischen sich einen Hohlraum bestimmen, und deren entfernte Enden mit an eine Zündeinrichtung angeschlossenen Zündern versehen sind.
Eine solche Schneidvorrichtung ist bekannt durch die FR-PS 10 18 279. Bei dieser bekannten Schneidvorrichtung sind die einander zugewanf'ien Enden der Ladungen kegelstumpfförmig ausgebildet und an den schmalen Enden der Kegelstümpfe miteinander verbunden. Die Enden der Ladungen tragen einen Mantel aus Metall oder einem anderen geeigneten Material.
Die US-PS 30 53 182 zeigt eine Schneidvorrichtung mit einer von der Mitte her gezündeten Ladung, die am Umfang mit einer doppelt-kegelstumpfförmig nach innen verlaufenden Ausnehmung versehen ist. Die Kegelflächen sind dabei mit einem Metallmantel konstanter Wandfläclie versehen. Dieser Metallmantel besteht aus relativ dünnwandigem Metall, wie Kupfer, Stahl, Messing oder Aluminium.
Die DE-AS 10 75 482 zeigt eine Hohlladung die gleichzeitig an den Enden und in der Mitte gezündet wird und keine Ummantelung enthält.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wirksamkeit einer solchen Schneidvorrichtung zu verbessern, so daß mit möglichst geringen Ladungen möglichst hohe Schneidleistungen erzielt werden und auch Rohrleitungen von relativ kleinem Durchmesser und/oder großer Wandstärke wirksam durchschnitten werden können.
Erfindungsgemäß wird diese '.ufgabe dadurch gelöst, daß die benachbarten Enden mit Mänteln aus einem duktilen Material hoher Dichte mit radial nach außen zunehmender Stärke versehen sind.
Auf diese Weise wird eine besonders effektive, selektiv in der Schneidebene konzentrierte und radial nach außen gerichtete Durchschneidung erzielt.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet,
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Abbildungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie II—II in F i g. 1;
Fig.2a einen Schnitt entlang der Linie Ha-IIa in Fig. 2;
F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in F i g. I;
F i g. 3a einen Schnitt entlang der Linie HIa-IIIa in Fig.3;
F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in F i g. 1;
Fig.4a einen Schnitt entlang der Linie IVa-IVa in Fig. 4;
F i g. 5 eine diagrammatische Darstellung der Zünder und der Zündverbindungen bei der Vorrichtung nach Fig. 1;
Fig.5a, 5b, 5c Schnitte der in Fig.5 dargestellten Zünder;
F i g. 6 eine Aufsicht der kegelstumpfförmigeG Endladung und des dieser anliegenden Mantels auf der Höhe der Linie VI-VI in F i g. 1;
Fig.6a einen Schnitt entlang der Linie VIa-VIa in Fig. 6;
Fig.7 einen Vertikalschnitt durch den unteren Teil einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
F i g. 7a einen Vertikalschnitt durch den oberen Teil des in vertikaler Richtung nach oben anschließenden Teils der in F i g. 7 dargestellten Vorrichtung;
F i g. 7b einen teilweise vergrößerten Vertikalschnitt durch eine modifizierte Form von Endladungen und deren Mänteln für die in F i g. 7 dargestellte Vorrichtung;
Fig. 8 eine Draufsicht auf eine der in Fig. 7 dargestellten Teilladungen;
F i g. 8a einen Schnitt entlang der Linie VIIIa-VJIIa in Fig.8;
Fig.9 eine Draufsicht auf die kegelstumpfförmige Endladung und ihren Mantel bei der Vorrichtung nach Fig. 7;
Fig.9a einen Schnitt entlang der Linie IXa-IXa in Fig. 9; und
Fig. 10 ein elektrisches Schaltdiagramm für die Verbindung der Zünder in der Vorrichtung nach F i g. 7.
Das in F i g. 1 bis 6 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Ourchtrennung von Rohrleitungen ist allgemein mit 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 enthält eine längere, zylindrische Ummantelung 12 mit einem oberen Ende 14 und einem unteren Ende 16. Das untere Ende 16 der Ummantelung 12 ist durch eine Kappe oder einen Stopfen 18 verschlossen, die damit verschweißt ist. Der Stopfen 18 enthält einen Zylinderteil 20, der innerhalb des unteren Endes 16 der Ummantelung 12 ein kurzes Stück nach oben verläuft, wodurch am oberen Ende des Zylinderteils 20 eine nach oben gerichtete Ringschuher entsteht; innerhalb des Stopfens 18 ist ein Hohlraum oder eine Ausnehmung 22 ausgebildet.
Innerhalb der Ummantelung 12 befindet sich eine Stützplatte 24 für die Ladung, die an dem Stopfen 18 angeordnet ist und der nach oben gerichteten Ringschulter an dem Zylinderteil 20 des Stopfens 18 aufsitzt. Wie in Fig. 1, 4 und 4a gezeigt ist, enthält die Stützplatte 24 eine Mittelöffnung 26, die von einer horizontal von einer Seite der StOtzpIatte 24 her verlaufenden Gewindebohrung 28 geschnitten ist. Innerhalb der Mittelöffnung 26 befindet sich das untere Ende 30 einer vertikal verlaufenden Zündröhre 3Z Das Ende 30 der Zündröhre 32 wird innerhalb der Mittelöffnung 26 der Stützplatte 24 durch eine innerhalb der Gewindebohrung 28 befindliche Feststellschraube 34 festgehalten. Innerhalb der Stützplatte 24 befindet sich auch eine exzentrische öffnung 36, die von einer von einer Seite der Stützplatte 24 her horizontal verlaufenden Gewindebohrung 38 geschnitten wird. Innerhalb der Öffnung 36 ist ein Zünder 40 angeordnet Der Zünder 40 wird durch eine Feststellschraube 42, die in die Gewindebohrung 38 eingeschraubt ist, innerhalb der öffnung 36 festgehalten.
Die Zündröhre 32 erstreckt sich innerhalb der Ummantelung 12 nach oben, und ihr oberes Ende 44 ist mit einer zweiten Stützplatte 46 für die Ladung fest verbunden. Wie in Fig. 1, 3 und 3a gezeigt ist, ist die Stützplatte 46 identisch mit der S'";tzplatte 24 und enthält eine Mittelöffnung 48, die von einer horizontalen Gewindebohrung 50 geschnitten ist Das obere Ende 44 der Zündröhre 32 wird innerhalb der Mittelöffnung 48 durch eine in die Gewindebohrung 50 eingeschraubte Feststellschraube 52 festgehalten. Innerhalb einer exzentrischen öffnung 56 in der Stützplatte 46 ist ein Zünder 54 angeordnet, der durch eine Feststellschraube 58 darin festgehalten wird, die in eine die exzentrische Öffnung 56 schneidende Gewindebohrung 60 eingeschraubt ist. Die Zünder 40 und 54 sind so angeordnet, daß ihre jeweiligen Längsachsen zusammenfallen.
Zwischen den Stützplatten 24 und 46 sind zwei gegenüberliegende Sprengladungen 62 und 64 angeordnet. Die untere, nach oben gerichtete Sprengladung 62 besteht aus einer Mehrzahl von zylindrisch geformten Teilladungen 66 mit Mittelöffnungen, die vom entfernten Ende an der Stützplatte 24 her aufeinander gestapelt sind. Das benachbarte Ende der Sprengladung 62 besteht aus einer Endladung 68 von kegelstumpfförmiger Gestalt mit einer Mittelöffnung, die sich am oberen Ende der Sprengladung 62 auf der obersten Teilladung 66 befindet. Ein weiter unten im einzelnen beschriebener Mantel 70 aus Metall bedeckt die nach oben gerichtete Kegelfläche der Endladung 68.
Die obere Sprengladung 64 enthält eine Endladung 72 von umgekehrter Kegelstumpfform mit einer Mittelöffnung und ist an der Endladung 68 der Sprengladung 62 und dieser zugekehrt angeordnet. Ein Mantel 74 aus Metall bedeckt die nach unten gerichtete Kegelfläche der Endladung 72. Auf der Endladung 72 sind eine Mehrzahl zylindrischer Teilladungen 76 mit Mittelöffnungen gestapelt, die sich bis zum entfernten Ende der Sprenpiadung 64 an der Stützplatte 46 erstrecken. Die Zündröhre 32 verläuft durch die Mittelöffnungen der Teilladungen der Sprengladungen 62 und 64 entlang der Ummantelung 12, wodurch diese in der beschriebenen Stapelanordnung gehalten werden.
Die zylindrischen Teilladungen 66 und 76 der Sprengladungen 62 und 64 sind nach Größe und Form identisch und in gleicher Zahl vorhanden. Auch die kegelstumpfförmigen Endladungen 68, 72 und die Mäntel 70, 74 sind nach Form und Größe identisch. Sie bestimmen einen ringförmigen Freiraum 78. Wie F i g. 6 und 6a zeigen, die die Endladung 72 und den Mantel 74 f5 darstellen, ist in der Endladung 72 eine axiale Mittelöffnung 78 vorgesehen, durch die sich die Zündröhre 32 erstreckt. Der Mantel 74 enthält eine Mittelöffnung 80, deren Durchmesser größer ist als die
Mittelöffnung 78 der Endladung 72, und verläuft bis zum Rand der Endladung 72. Weiterhin erstreckt sich ein ringförmiger Teil des Sprengstoffs der Endladung 72 zwischen der Außenfläche der Zündröhre 32 und den Kanten der Mittelöffnung 80 im Mantel 74. Man erkennt, daß sich die ringförmigen Teile der Endladungen 68 und 72 zwischen der Zündröhre 32 und der Innenkante der Mäntel 70 und 74 einander berühren, wenn sie sich in der in F i g. I gezeigten Stellung nebeneinander befinden, da die Endladung 72 und der Mantel 74 nach Form und Größe mit der Endladung 68 und dem Mantel 70 identisch sind.
Wie in Fig. I und 6a gezeigt ist, nimmt die Wandstärke jedes Mantels 70, 74 von der Innenkante her zum Außenrand zu. Das bedeutet, daß die Wandstärke der Mantel 70, 74 in dem Maße zunimmt, in dem der radiale Abstand von der axialen Mittellinie der Mantel 70, 74 größer wird. Diese Änderung in der Wandstärke der Mantel 70. 74 bewirkt optimale Bedingungen für das Aufeinanderstoßen der Kräfte, die bei der Zündung der Sprengladungen 62, 64 von ihren entfernten Enden her erzeugt werden. Die so aufeinanderstoßenden Kräfte zerkleinern die Mäntel 70, 74 in Teilchen hoher Dichte, die in einer senkrecht zur Achse der Vorrichtung 10 verlaufenden Ebene verteilt sind und ;n radialer Richtung vorgetrieben werden, wodurch die Eignung der Vorrichtung 10 zur Durchtrennung von Rohrleitungen stark verbessert wird, wie weiter unten im einzelnen beschrieben wird.
Innerhalb des oberen Endes der Ummantelung 12 jo befindet sich oberhalb der Stützplatte 46 eine Hülse 80 mit einem unteren Ende 82 seitlich neben der Stützplatte 46 und mit einem oberen Ende 84. Das obere Ende 84 der I 'ulse 80 ist durch eine kreisrunde Platte 86 abgeschlossen, die damit durch ein Paar von Stiften 88 starr verbunden ist. die von der Seite her durch die Hülse 80 in entsprechende Bohrungen der Platte 86 verlaufen. Wie man in F i g. 2 sieht, sind in der Platte 86 ein Paar benachbarter, vertikaler Öffnungen 90, 92 in der Mitte ausgebildet. Wie in F i g. 2 dargestellt ist. werden die Öffnungen 90, 92 von einer Gewindebohrung 94 geschnitten, die sich horizontal von einer Seite her in der Platte 86 erstreckt. In den Öffnungen 90,92 ist ein Paar von Zündern % bzw. 98 angeordnet und wird darin durch eine Feststellschraube 100 gesichert, die in eine Gewindebohrung 94 eingeschraubt ist. Der Zünder 96 ist durch eine Zündverbindung 102 in Form einer Zündschnur mit dem Zünder 54 an der Stützplatte 46 verbunden. Der Zünder 98 ist durch eine Zündverbindung 104 in Form einer Zündschnur mit dem Zünder 40 an der Stützplatte ?·* verbunden. Der Raum zwischen der Stützplatte 46 und der Platte 86 innerhalb der Hülse 80 ist mit einer gummiartigen Einbettungsmasse wie Silicongummi gefüllt, wodurch die Zündverbindung 102 an einer Berührung mit der Zündverbindung 104 und die Windungen der Zündverbindung 102 an einer Berührung untereinander gehindert werden.
Das obere Ende 14 der Ummantelung 12 ist durch ein Anschlußmittel 106 in Form eines Enddorns abgeschlossen. Der Enddorn wird am Ende 14 der Ummantelung 12 durch Kopfschrauben 108 gehaltert und wird durch einen O-Ring 110 gegen die Innenflächen der Ummantelung 12 abgedichtet Der Enddorn enthält eine Mittelbohrung 112, die diesen vertikal durchsetzt, und innerhalb der Mittelbohrung 112 ist ein elektrisch auslösbarer Zünder an und in Berührung mit den in der Platte 86 gesicherten Zündern 96, 98 angeordnet. Oberhalb des Zünders 114 befindet sich eine Feder 116.
die den Zünder 114 in Kontakt mit den Zündern 96, 98 hält, und die Feder 116 wird innerhalb der Mittelbohrung 112 durch ein Federwiderlager 118 und eine Buchse 120 gehalten, die in eine mit einer Gewindebohrung versehene Ausnehmung in dem Enddorn eingeschraubt ist. Die elektrischen Zuleitungen 122 zu dem elektrisch gezündeten Zünder 114 verlaufen durch die Mittelbohrung 112 des Enddorns, durch die Feder 116, durch das Federwiderlager 118 und durch die Buchse 120. Die elektrischen Zuleitungen 122 und der Enddorn sind mit einem Drahtseil üblicher Art verbunden, über das sie in die zu trennende Rohrleitung hinabgelassen werden und der Zünder 114 von der Erdoberfläche aus elektrisch ausgelöst wird.
In den Abb. 5, 5a, 5b und 5c sind die Mittel zur Zündung der Sprengladungen 62, 64 im einzelnen dargestellt. In für den Fachmann verständlicher Weise sind die elektrischen Zuleitungen 122 zu dem elektrisch ausgelösten Zünder 114 über einen Leitungsdraht mit einer elektrischen Stromquelle verbunden. Jeder der Zünder 40,54,96,98 enthält an einem Ende eine gewisse Menge an Sprengstoff 124, der mit einem Ende der Zündverbindungen 102 bzw. 104 in Wirkverbindung ist. Im einzelnen ist der Sprengstoff 124 des Zünders 98 an ein Ende der Zündverbindung 104 angeschlossen, deren anderes Ende mit dem Sprengstoff 124 des Zünders 40 verbunden ist. Der Sprengstoff 124 des Zünders 96 ist an ein Ende t'.tr Zündverbindung 102 ar.geschlossen, deren anderes Ende mit dem Sprengstoff 124 des Zünders 54 in Verbindung steht. Zur Betätigung der Zünder wird zunächst der Zünder 114 dadurch ausgelöst, daß ein elektrischer Strom durch die Zuleitungen 122 geleitet wird. Die Zündung des Zünders 114 bringt den Sprengstoff 124 in den Zündern 96, 98 zur Detonation, wodurch die Zündverbindungen 102 und 104 gezündet werden. Die Zündverbindungen 102,104 sind gleich lang und bestehen aus identischem Material, so daß der Sprengstoff 124 in den Zündern 40, 54 gleichzeitig gezündet wird, worauf die Sprengladungen 62,64 in der Vorrichtung 10 gleichzeitig explodieren.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Durchtrenn-Vorrichtung ist in F i g. 7 und 7a dargestellt. Diese Vorrichtung als solche ist allgemein mit 130 bezeichnet und in Fig.7 abgebildet, und das Oberteil eines Anschlußstückes 132 und eines damit verbundenen Kabelkopfes für ein Drahtseil ist in F i g. 7a gezeigt.
Die Vorrichtung 130 enthält eine längliche, zylindrische Ummantelung 134, deren unteres Ende durch einen Stopfen 136 abgeschlossen ist. Der Stopfen 136 reicht mit einem Teil in das untere Ende der Ummantelung 134 hinein und ist daran durch Kopfschrauben 138 befes'!gt. Ein Paar von O-Rtngen 140 ist in Ringnuten an dem Stopfen 136 angeordnet und stellt eine Dichtung zwischen dem Stopfen 136 und der Innenfläche der Ummantelung 134 her. Der Stopfen 136 enthält einen axialen Hohlraum 142, der sich vom oberen Ende des Stopfens 136 nach unten in diesen hineinerstreckt und mit einem Querkanal 144 in Verbindung steht, der vom Außenumfang des Stopfens 136 radial in diesen hinein verläuft Eine am Umfang axial verlaufende Nut 146 verläuft entlang der Außenseite des Stopfens 136 parallel zu dem Hohlraum 142 und verläuft vom oberen Ende des Stopfens 136 bis zur Verbindungsstelle mit dem Querkanal 144. Das obere Ende des Stopfens 136, zu der sich der Hohlraum 142 öffnet, weist einen kegelstumpfförmigen Vorsprung auf, der so geformt ist, daß er an einen kegelstumpfförmigen Hohlraum einer weiter unten beschriebenen Teilladung angepaßt ist
Am oberen Ende ist die Ummantelung 134 durch ein erstes Anschlußmittel 148 in Gestalt eines Enddorns abgeschlossen. Der Enddorn wird in der Ummantelung 134 durch Kopischrauben 150 gehaltert und durch O-Ringe 152 gegen die Innenfläche der Ummantelung 134 abgedichtet. Das erste Anschlußmittel 148 weist einen Gewindezapfen 154 mit Außengewinde an seinem oberer. Ende auf, der in ein Anschlußstück, das ein zweites Anschlußmittel 156 bildet, hinein vorsteht und in eine daran ausgebildete Fassung mit Innengewinde eingeschraubt ist.
Das untere Ende des Enddorns, das innerhalb der Ummantelung 134 nach unten verläuft, ist im wesentlichen in seiner Form in bezug auf den kegelstumpfförmigen Vorsprung identisch mit dem oberen Ende des r> Stopfens 136 ausgebildet. Von der Spitze des Vorsprungs erstreckt sich ein axialer Hohlraum 158 in den Enddorn hinein und steht mit einer Axialbohrung 160 in
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hineinverläuft. Ein Querkanal 162 verläuft von der Seite des Enddorns in radialer Richtung nach innen und steht mit der Axialbohrung 160 an einer unmittelbar oberhalb des axialen Hohlraums 158 befindlichen Stelle in Verbindung.
Der Querkanal 162 ist zu einer axial verlaufenden Nut 164 ausgerichtet, die entlang dem Umfang des Enddorns verläuft und in dessen unterer Stirnfläche endet.
Wie F i g. 7 und 7a zeigen, verläuft ein Paar von Zündverbindungen 166,168 in Form elektrischer Leiter nach unten durch eine Axialbohrung 170 in dem Ansuilußstück und durch die Axialbohrung 160 im Enddorn bis zur Schnittstelle der Axialbohrung 160 mit dem Querkanal 162. An dieser Stelle erstrecken sich die Zündverbindung 166 und eine weitere Zündverbindung 172. ebenfalls in Form eines elektrischen Leiters, durch den Querkanal 162 nach außen und von dort durch die Nut 164 an der Seite des Enddorns und weiter bis zum unteren Ende der Ummantelung 134. Dort treten die Zündverbindungen 166, 172 in die Nut 146 an dem Stopfen 163 ein und verlaufen durch dessen Querkanal 144 hindurch in den axialen Hohlraum 142 des Stopfens 136. Die Zündverbindung 168 ist an ihrem unteren Ende an einen Zünder 174 angeschlossen, der in dem Hohlraum 158 so angeordnet ist. daß sein anderes Ende am unteren Ende des kegelstumpfförmigen Vorsprungs in dem Enddorn anliegt. Die Zündverbindung 172 ist ebenfalls an den Zünder 174 angeschlossen. Die unteren Enden der Zündverbindungen 166, 172 sind an einem Zünder 176 in dem Hohlraum 142 angeordnet, dessen oberes Ende an dem oberen Ende des kegelstumpfförmigen Vorsprungs im Oberteil des Stopfens 136 anliegt. Wie am besten durch Fig. 10 klargestellt wird, sind die Zünder 174 und 176 durch die Zündverbindungen 166, 168,172 in Reihe geschaltet
Die Zündverbindungen 166, 168 bilden einen Teil eines elektrischen Schaltkreises, der bis zur Erdoberfläche oder bis zum oberen Ende der zu trennenden Rohrleitung verläuft, wo eine Stromquelle und ein Schalter zum Schließen und zur Energieversorgung des Schaltkreises angeordnet sind Dies wird dadurch erreicht, daß die Zündverbindungen 166, 168 zum unteren Ende eines dritten Anschlußmittels 180 in Gestalt eines Kabelkopfes führen, der vom unteren Ende eines üblichen Drahtseils herabhängt Das Anschlußstück hat eine mit Innengewinde versehene Ausnehmung 182 in seinem oberen Ende, die mit dem offenen oberen Ende eines axialen Hohlraums 184 in dem Anschlußstück in Verbindung steht Der Hohlraum 184 wiederum befindet sich in Verbindung mit der Axialbohrung 170, die durch das Anschlußstück nach unten in den Enddorn verläuft. In die Ausnehmung 182 ist ein mit einem Außengewinde versehener Gewindezapfen 186 im unteren Ende des Kabelkopfes eingeschraubt. Das untere Ende des Gewindezapfens 186 stößt gegen das obere Ende eines Federgehäuses 188 aus einem elektrisch nicht leitenden Material, das in den Hohlraum 184 eingesetzt ist. Die Zündverbindung 168 ist um die Außenseite des Federgehäuses 188 herumgeführt und in geeigneter Weise über die metallische Wandung des Anschlußstückes geerdet. Am Boden des Federgehäuses 184 ist eine kleine Öffnung 190 ausgebildet und dient dazu, die Zündverbindiing 166 in das Innere des Federgehäuses 188 einzuführen. Innerhalb des Federgehäuses 188 ist die Zündverbindung 166 mit einer darin angeordneten Schraubenfeder 192 verbunden. Die Schraubenfeder 192 dient dazu, eine KcntskiHstte 194 r!2ch oben in Kontakt mi* 'μπ^γπ Kontaktkopf 196 vorzuspannen, der am unteren Ende eines flexiblen elektrischen Leiters 198 befestigt ist, der einen Teil des Kabelkopfes bildet. Der Leiter 198 ist in ein Rohr 200 aus nichtleitendem Material eingeschlossen und dieses wiederum in eine geflochtene Abschirmung 202 üblicher Art. Der gesamte Kabelkopf ist von üblichem Aufbau und an das untere Ende eines (nicht gezeigten) Drahtseils angeschlossen.
Innerhalb der Ummantelung 134 ist zwischen dem Stopfen 136 und dem ersten Anschlußmittel 148 ein Paar von Sp: engladungen angeordnet, die allgemein mit 204 und 206 bezeichnet sind. Die Sprengladungen 204, 206 sind nach Form und Größe identisch ausgebildet und einander gegenüberliegend angeordnet. Die untere Sprengladung 206 besteht aus einer Mehrzahl von kegelstumpfförmigen Teilladungen 208. die übereinandergestapelt sind und an deren Spitze sich eine kegelstumpfförmige Endladung 210 befindet. Ein Mantel 212 aus Metall ist ebenfalls von kegelstumpfförmiger Gestalt entsprechend der Endladung 210 und bedeckt deren Außenfläche. Die obere Sprengladung 204 ist mit der unteren Sprengladung 206 identisch und besteht ebenfalls aus einer Mehrzahl übereinander gestapelter, kegelstumpfförmiger Teilladungen 208 und einer kegelstumpfförmigen Endladung 210 mit einem Mantel 212.
In F i g. 8 und 8a ist eine der kegelstumpfförmigen Teilladungen 208 und in Fig.9 und 9a eine der kegelstumpfförmigen Endladungen 210 mit ihrem Mantel 212 dargestellt. Gemäß F i g. 8 und 8a besteht die Teilladung 208 aus einem Grur.dkörper aus einem geeigneten Sprengstoff, der einen allgemein zylindrischen Außenumfang 214 hat, der durch ein Paar von im wesentlichen parallelen, axial voneinander im Abstand befindlichen ebenen Flächen 216 und 218 geschnitten wird. Zwischen den Flächen 216, 218 befindet sich auf einer Seite der Teilladung 208 eine Umfangsnut 220, die parallel zur Achse der Ummantelung der Vorrichtung 130 verläuft und dazu dient, die Zündverbindungen 166, 172 an einer Seite der Ummantelung 134 zum Anschluß an den unteren Zünder 176 entlang zu führen. In der Fläche 218 jeder Teilladung 208 befindet sich ein kegelstumpfförmiger Hohlraum 222, und von der Fläche 216 stent ein dazu komplementär ausgebildeter, kegelstumpfförmiger Vorsprung 224 vor. Die Teilladungen 208 sind somit mit ineinandergreifenden Eingriffselementen versehen und können, wie in F i g. 7 gezeigt ist innerhalb der Ummantelung 134 ineinandergreifend gestapelt werden, wobei die unterste Teilladung 208 der
unteren Sprengladung 206 ineinandergreifend den komplementär ausgebildeten kegelstumpfförmigen Vorsprung am oberen Ende des Stopfens 136 aufnimmt. Die oberste Teilladung 208 in der oberen Sprengladung 204 nimmt ebenfalls ineinandergreifend den nach unten vorspringenden, komplementär kegelstumpfförmigen Vorsprung am unteren Ende des Enddorns auf. An den benachbarten Enden der beiden Sprengladungen 204, 206 befinden sich jeweils an der untersten bzw. obersten Teilladung die Endladungen 210 mit Mantel 212, die im einzelnen in Fig.9 und 9a dargestellt sind. Die Endladungen 210 enthalten eine kegelstumpfförmige Außenfläche 226 und eine kegelstumpfförmige Ausnehmung 228 zur Aufnahme des kegelstumpfförmigen Vorsprungs von der benachbarten Teilladung 208. Der die Außenfläche 226 der Endladung 210 bedeckende Mantel 212 hat eine zylindrische äußere Umfangsfläche 230, die entlang einer Seite mit einer Umfangsnut 232 versehen ist. die parallel zur Achse der Ummantelung 134 der Vorrichtung 130 verläuft. Die Nuten 232 der Endladungen 210 sind zu den Nuten 220 der Teilladungen 208 ausgerichtet, so daß die Zündverbindungen 166, 172 durch diese hindurchgeführt werder können. Die Mantel 212 der Endladungen 210 sind kegelstumpfförmig ausgebildet, und ihre Wandstärke nimmt von innen zum Umfang hin zu.
Wie in F i g. 7 gezeigt ist, sind die sich gegenüberliegenden kegelstumpfförmigen Endladungen 210, 212 an den benachbarten Enden der Sprengladungen 204, 206 in gegenseitiger Berührung. Zusätzlich berühren sich auch die spitzen Enden der kegelstumpfförmigen Mäntel 212, und in der Ummantelung 134 der Vorrichtung 130 wird zwischen den Mänteln 212 ein ringförmiger Freiraum 234 (F i g. 7) gebildet, der frei von Sprengstoff ist.
Eine modifizierte Ausführung der Endladungen, die an die Stelle der Endladungen 210 mit Mänteln 212 in der Vorrichtung 130 oder der Endladungen 68, 72 mit Mänteln 70 bzw. 74 in der Vorrichtung 10 treten können, ist in Fig.7b dargestellt. Die sich an den benachbarten Enden der Sprengladungen gegenüberliegenden Endladungen sind mit 240 bezeichnet und befinden sich in einer Ummantelung 242. Die Endladungen 240 sind kegelförmig und an Teilladungen angeordnet, die jeweils eine obere und eine untere Sprengladung von der Art bilden, wie sie vorstehend im Zusammenhang mit den Vorrichtungen 10 und 130 beschrieben worden sind. Jede der Endladungen 240 ist mit einem konischen Mantel 246 bedeckt, dessen Stärke wie bei den Mänteln 70, 74, 212 der oben beschriebenen Vorrichtungen 10 bzw. 130 mit dem Abstand von der axialen Mittellinie der Ummantelung 242 zunimmt Die Spitzen der Mäntel 246 können sich wie bei den Vorrichtungen 10 und 130 berühren, sie sind jedoch in Fig.7b in einem mit d bezeichneten Abstand voneinander angeordnet Während bei den beschriebenen Vorrichtungen eine gegenseitige Berührung der benachbarten Enden der beiden Sprengladungen am meisten bevorzugt wird, können diese Sprengladungen jedoch einen genau bestimmten Abstand voneinander haben. Dieser Abstand kann maximal das 4fache der maximalen Wandstärke des Mantels betragen. So ist in Fig.7 die maximale Wandstärke des Mantels 246 an seinem Umfangsrand mit t bezeichnet Dementsprechend beträgt der Abstand d zwischen den in Fig.7b dargestellten Mänteln 246 maximal 4 t Es wird jedoch ein Abstand zwischen den benachbarten Enden der Sprengladungen bevorzugt, der nur das 2fache der maximalen Wandstärke des Mantels bzw. 2 t entsprechend Fig.7b besagt. Die besten Ergebnisse werden jedoch erhalten, wenn der Abstand d zwischen den benachbarten Enden der Sprengladungen im Bereich von0bis0,5 fliegt.
Es ist eine weite Variation in der Wahl des Sprengstoffs für die Sprengladungen 62, 64 der Vorrichtung 10, für die Sprengladungen 204, 206 der Vorrichtung 130, für die Zünder 40, 54, 96, 98, 114 der Vorrichtung 10 und für die Zünder 174, 176 der Vorrichtung 130 möglich. Beispiele für geeignete Sprengstoffe sind in der US-PS 38 65 436 angegeben. Bevorzugt werden die Sprengstoffe Hexahydro-1,3,5-trinitro-5-triazin, Oktahydro-1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazocin und Mischsprengstoffe aus Trinitrotoluol und Hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazin verwendet.
Zur Inbetriebnahme wird die Vorrichtung 10 oder 130 zur Durchtrennung einer Rohrleitung oder Muffe in einem Bohrloch durch die Rohrleitung bis zu einer gewünschten Tiefe mit einem Drahtseil hinabgelassen.
Wie bereits beschrieben, ist die Vorrichtung in
üblicher Weise z. B. über einen Kabelkopf an ihrem oberen Ende an ein Drahtseil angeschlossen, durch das auch die elektrischen Zuleitungen zu einer an der Erdoberfläche befindlichen Stromquelle und Schaltvorrichtung geführt sind. Die Vorrichtung wird so angeordnet, daß sich die benachbarten Enden der Sprengladungen und der zwischen diesen ausgebildete ringförmige Freiraum, der frei von Sprengstoff ist, in einer quer verlaufenden Ebene befinden, die die Rohrleitung an der durchzutrennenden Stelle schneidet. Das bedeutet in bezug auf die Vorrichtung 10, daß sich die Kontaktstelle der Endladungen 68,72 und Mäntel 70 bzw. 74 an den benachbarten Enden der Sprengladungen 62, 64 gegenüber der durchzutrennenden Rohrleitung in einer quer verlaufenden Ebene befindet, die in der Trennebene liegt. Es bedeutet in bezug auf die Vorrichtung 130, daß sich der Berührungspunkt der Endladungen 210 und der Mantel 212 in der Trennebene befindet. Werden dagegen Vorrichtungen mit Endladungen und Mänteln entsprechend F i g. 7b oder deren Äquivalenten an den benachbarten Enden verwendet, so werden diese so angeordnet, daß der Mittelpunkt zwischen den Kegelspitzen der Mantel 246 in einer Ebene liegt, die senkrecht zur Achse der durchzutrennenden Rohrleitung und auch zur Achse der Vorrichtung verläuft
Nachdem die Vorrichtung innerhalb der durchzutrennenden Rohrleitung an der gewünschten Stelle angeordnet wurde, werden die Zünder dadurch gezündet, daß ein an der Erdoberfläche befindlicher geeigneter Schalter geschlossen wird und so den zu den Zündern führenden Stromkreis schließt Im Fall der Vorrichtung 10 wird zunächst beim Schließen des Stromkreises der Zünder 114 (siehe Fig. 1, 5, 5a, 5b und 5c) gezündet, worauf die Zünder % und 98 gleichzeitig zur Detonation gebracht werden. Deren gleichzeitige Explosion zündet die Zündverbindungen 102, 104, die gleiche Länge, Größe etc. haben und dadurch die gleichzeitige Detonation der Zünder 40,54 bewirken. Dadurch wird gleichzeitig die Explosion der Sprengladungen 62, 64 von ihren Enden her in Gang gesetzt.
Bei der Vorrichtung 130 bewirkt das Schließen des Schaltkreises mit den elektrisch gezündeten Zündern 174, Ϊ76 (siehe Fig.7 und 10) die gleichzeitige Detonation der Zünder 174, 176, die wiederum gleichzeitig die Explosion der Sprengladungen 204,206 von ihren entfernten Enden her bewirkea
Bei der Explosion der Sprengladungen 62,64 und 204, 206 der Vorrichtungen 10 bzw. 130 treffen die dadurch erzeugten Oetonationswellen an den benachbarten Enden dieser Sprengladungen zusammen uncJ bewirken, daß die einander gegenüberliegenden Män'.el aus duktilem Material hoher Dichte in dem zwischen den genannten Sprengladungen bestehenden Freiraum zusammenstoßen. Das Aufeinandertreffen der Mäntel und der Detonationswellen führt zur Ausbildung einer Zone von extrem hohem Druck, der sich in radialer Richtung ausbreitet, wie auch die Teilchen aus dem duktilen Material hoher Dichte in einer senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der ursprünglicher. Detonationswellen, d. h. senkrecht zur Achse der Vorrichtung, verlaufenden iZoene erzeugt werden. Das Material hoher Dichte und die ebene Welle hohen Drucks, die durch die Explosion erzeugt werden, durchtrennen die Ummantelung 12, 134 oder 242 der Vorrichtung und Stnßpn auf Hip 7ii trpnnpnHp Rohrleitung. wnHiirrh an dieser sehr hohe, lokalisierte Drücke erzeugt werden. Diese Drücke bewirken, daß die Rohrleitung in einer allgemein horizontalen Ebene senkrecht zur Längsachse der Rohrleitung auseinanderreißt.
Es ist für den Fachmann verständlich, daß zur Erzielung einer maximalen Wirkung der durch den hohen Druck ausgeübten Kräfte, die durch die gleichzeitige Explosion der einander gegenüberliegenden Sprengladungen in den vorbeschriebenen Vorrichtungen erzeugt werden, der Außendurchmesser der Ummantelung 12,134,242 nicht so klein gegenüber dem Durchmesser der durchzutrennenden Rohrleitung sein kann, daß die durch den hohen Druck erzeugten, lokalisierten Kräfte und die Teilchen aus dem Mantelmaterial hoher Dichte einen unverhältnismäßig großen Abstand überwinden müssen, bevor sie auf die Innenfläche der durchzutrennenden Rohrleitung treffen. Die Größe der Vorrichtung hängt zusätzlich von der Wandstärke der durchzutrennenden Rohrleitung ab. Ist beispielsweise die Wandstärke der durchzutrennenden Rohrleitung gering, so kann auch eine Vorrichtung mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser verwendet werden. Ist andererseits die Wandstärke der durchzutrennenden Rohrleitung groß, so muß auch die Vorrichtung größer sein. Im einzelnen ist eine solche Vorrichtung besonders brauchbar für die Durchtrennung von Rohrleitungen mit einer Wandstärke oberhalb von 5,1 cm und kann auch noch Rohrleitungen durchtrennen, bei denen das Verhältnis von Außendurchmesser zu Innendurchmesser 3,5 :1 beträgt.
In bezug auf die Größe der Vorrichtung sollte zur Erzielung optimaler Ergebnisse das Verhältnis des Außendurchmessers der Vorrichtung zum Innendurchmesser der zu trennenden Rohrleitung im Bereich von 03 bis 0^5 liegen. Ein Verhältnis von 0,95 bis dicht unterhalb von 1 kann so lange zur Anwendung kommen, als die Vorrichtung in die durchzutrennende Rohrleitung eingeführt und innerhalb dieser bewegt werden kann. Vorzugsweise sollte dann, wenn das Verhältnis von Außendurchmesser zu Innendurchmesser bei der durchzutrennenden Rohrleitung < 1,3 ist, das Verhältnis des Außendurchmessers der Vorrichtung zum Innendurchmesser der durchzutrennenden Rohrleitung im Bereich von 0,3 bis 035 liegen. Wenn das Verhältnis von Außendurchmesser zu Innendurchmesser bei der durchzutrennenden Rohrleitung im Bereich zwischen 13 und 3,5 liegt, sollte das Verhältnis zwischen dem Außendurchmesser der Vorrichtung und dem Innendurchmesser der durchzutrennenden Rohrleitung im Bereich von 0,8 bis 0,95 liegen.
Bei typischen Anwendungsfällen hat der Außendurchmesser der Vorrichtung einen Wert von 1,6 cm bis 6,7 cm. Die Wandstärke der Ummantelung 12, 134, 242 liegt oann im Bereich von 0,16 cm bis 0,64 cm, und bei Verwendung von Hexahydro-l,3,5-Trinitro-i,3,5-Triazin beträgt dann die Länge jeder Sprengladung 62, 64, 204, 206 22,9 cm bis 29,1 cm. Durch solche Vorrichtungen kann man Rohrleitungen mit Innendurchmessern von 1,9 cm bis 7,6 cm wirksam durchtrennen, bei denen das Verhältnis von Außendurchmesser zu Innendurchmesser im Bereich von 1,3 bis 3,5 liegt.
Es ist für den Fachmann erkennbar, daß die im lebrauch der Vorrichtung erzielbaren F.rgebnisse stark
!■> durch die Masse und die Formgebung der Mantel 70,74, 212, 246 an den benachbarten Enden der Sprenglaclrngen 62, 64, 204, 206 der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen beeinflußt werden. Wie bereits beschrieben, bestehen, die Mäntel 70 74 212 246 eus einem duktilen Material hoher Dichte, so daß bei gleichzeitiger Zündung de? gegenüberliegenden Sprengladungen 62 und 64 bzw. 204 und 206 diese Mantel 70, 74, 212, 246 in dem zwischen den Sprengladungen 62, 64, 204, 206 bestehenden Freiraum aufeinanderstoßen und dort in Teilchen hoehr Dichte aufgebrochen werden. Diese Teilchen werden mit extrem hoher Geschwindigkeit in einer quer zur Achse der Vorrichtung 10, 130 verlaufenden Ebene radial nach außen geschleudert und stoßen auf die Innenwand der durchzutrennenden Rohrleitung, wodurch sie die Durchtrennung erheblich erleichtern. Ist die Masse der Mäntel 70, 74, 212, 246 zu gering, so wird der Stoß auf die Rohrleitung nur geringe Wirkung haben; die Trennfähigkeit der Vorrichtung wird dann nicht in großem Maße gegenüber einer Vorrichtung ohne solche Mantel erhöht sein. Ist dagegen die Masse der Mantel 70, 74, 212, 246 zu groß, so werden die erzeugten Teilchen groß sein und auf die Wand der durchzutrennenden Rohrleitung nicht mit einer genügend großen K^aft treffen, um die Durchtrennleistung der Vorrichtung zu erhöhen. Um daher in dieser Beziehung eine nennenswerte Zunahme in der Durchtrennleistung der Vorrichtung zu erhalten, sollte das Masseverhältnis des Mantels 70, 74, 212, Γ*46 zur Masse der jeweils zugehörigen Sprengladung b8, 72, 210, 240 im Bereich von 0,1 bis 10 liegen. Optimale Ergebnisse werden erhalten, wenn dieses Verhältnis im Bereich von 0,1 bis 0,2 liegt.
Wie vorstehend beschrieben ist, sind die bei den Vorrichtungen 10, 130 verwendeten Mäntel 70, 74, 212, 246 aus einem duktilen Material hoher Dichte und von konischer oder kegelstumpfförmiger Gestalt. Zusätzlich nimmt die Wandstärke der Mäntel 70, 74, 212, 246 in radialer Richtung zu. Das bedeutet, daß die Wandstärke der Mantel 70, 74, 212, 246 in dem Maße zunimmt, in dem sich der Abstand von der Achse des Mantels 70,74, 212, 246 vergrößert, die mit der Achse der Ummantelung 12,134,242 der Vorrichtung 10,130 zusammenfällt, so daß die Mäntel 70, 74, 212, 246 an ihrem äußeren Umfangsrand ihre größte Wandstärke haben. Diese Formgebung und variable Wandstärke führen zu einer besonders wirksamen Zerteilung der Mantel 70,74,212, 246, wenn sie aufeinanderstoßen, und auch zu dem stärksten Stoß auf die Innenwand der durchzutrennenden Rohrleitung. Wie besonders in den F i g. 6 und 6a, sowie 9 und 9a in bezug auf die Vorrichtungen 10 bzw. 130 dargestellt ist, können die Mantel 70, 74, 212 kegelstumpfförmig ausgebildet sein und eine kreisrunde Mittelöffnung aufweisen. Andererseits können die
Mäntel 246, wie in F i g. 7b gezeigt ist, kegelförmig sein und ein durchgehendes Mittelteil aufweisen. In jedem Falle ist die Wandstärke der Mäntel 70,74,212,246 an der Kegelspitze oder an der abgeschnittenen Kegelspitze minimal und am äußeren Umfang maximal. Die Wandstärke kann sich auf unterschiedliche Weise ändern, vorzugsweise überschreitet die maximale Wandstärke der Mantel 70, 74, 212, 246 jedoch nicht einen Wert von einem Viertel ihres Außendurchmessers. Auch kann der in Fig.6a, 9a und 7b mit Φ bezeichnete Winkel zwischen der Außenfläche der Mantel 70, 74, 212, 246 und einer senkrecht zu deren Achse verlaufenden Linie verschiedene Werte anneh-
men, sollte aber vorzugsweise im Bereich von ca. 5° bis 75° liegen. Im gleichen Bereich sollte auch der in Fi g. 6a, 9a und 7b mit θ bezeichnete Winkel zwischen der Innenfläche der Mantel 70, 74, 212, 246 und einer
s senkrechtzu deren Achse verlaufenden linie Hegen.
Bei dem in Fig.9a dargestellten typischen Aufbau des Mantels 212 beträgt der Winkel θ 44° und der Winkel Φ 52°, der Radius der kreisrunden Mittelöffnung an der abgeschnittenen Spitze des Mantels 0,71 cm und
ίο die Wandstärke an der Innenkante der Mittelöffnung 0,15 cm. Der Mantel 212 hat einen Außendurchmesser von 3,65 cm und an dieser Stelle eine Wandstärke von 0,46 cm.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche;
1. Schneidvorrichtung für Rohrleitungen, bestehend aus zwei ummantelten, allgemein zylindrischen Ladungen, deren benachbarte Enden konvex geformt und spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind und zwischen sich einen Hohlraum bestimmen und deren entfernte Enden mit an eine Zündeinrichtung angeschlossenen Zündern versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Enden mit Mänteln (70, 74, 212, 246) aus einem duktilen Material hoher Dichte mit radial nach außen zunehmender Stärke versehen sind.
2. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Massenverhältnis des Mantels (70, 74,212,246) und der die benachbarten Enden bildenden Endladungen (68, 72, 210, 240) im Bereich von 0,1 bis 10 liegt.
3. Schneidvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Massenverhältnis 0,1 bis 0,2 beträgt
4. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endladungen (240) kegelförmig ausgebildet und ihre Spitzen in einem Abstand (d) voneinander angeordnet sind, der von 0 bis zum 4fachen der maximalen Stärke ftjdes Mantels (70,74,212,246) beträgt.
5. Schneidvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (d)n\c\\\. größer als das 2fache der maximalen Mantelstärke (t) ist.
6. Schneidvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (d)\m Bereich von 0 bis zur Hälfte der maximalen Niantelstärke fliegt
7. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die benachbarten Enden bildenden Endladungen (68,72, 210, 240) mit einer Mehrzahl von Teilladungen (66, 76, 208) zu der Schneidladung (62, 64, 204, 206) zusammengesetzt sind, und daß der Außendurchmesser der Teilladungen (66, 76, 208) an den Innendurchmesser der Ummantelung (12, 134, 242) der Schneidladung (62,64,204,206) angepaßt ist.
8. Schneidvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilladungen (66,76,208) in gegenseitiger Berührung angeordnet sind.
9. Schneidvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilladungen (66, 76,108) allgemein zylindrisch geformt sind.
10. Schneidvorrichtung nach Ansprüche und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Endladungen (68, 72) und die Teilladungen (66,76) mit einer axialen, im Querschnitt kreisförmigen Öffnung (78) versehen sind.
11. Schneidvorrichtung nach Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilladungen (208) mit ineinandergreifenden Elementen in gegenseitiger Berührung stehen und daß die Endladung (210) an ihrer Basis mit einem entsprechenden Eingriffselement versehen ist.
12. Schneidvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilladungen (208) ein Paar planparalleler, den Umfang (214) der Teilladung (208) schneidender Endflächen (216, 218) und die ineinandergreifenden Elemente einen in die eine Endfläche (218) verlaufenden Hohlraum (222) und einen von der anderen Endfläche (216) vorstehenden, komplementär zu dem Hohlraum (222) ausgebildeten Vorsprung (224) bilden.
13, Schneidvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (222) und der Vorsprung (224) kegelstumpfförmig ausgebildet sind,
14, Schneidvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Außendurchmessers der Ummantelung (12, 134, 242) zum Innendurchmesser der zu trennenden Rohrleitung im Bereich zwischen A3 bis nahe bei !liegt
15. Schneidvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Außendurchmessers der Ummantelung (12,134,242) zum Innendurchmesser der zu trennenden Rohrleitung bei einem Verhältnis von Außendurchmesser zu Innendurchmesser der Rohrleitung von <1,3 im Bereich von 0,3 bis 035 liegt
16. Schneidvorrichtung nach Anspruch J 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Außendurchmessers der Ummantelung (12,134,242) ?,um Innendurchmesser der zu trennenden Rohrleitung bei einem Verhältnis von 13 bis 3,5 des Außendurchmessers zum Innendurchmesser der Rohrleitung in einem Bereich von 0,8 bis 035 liegt
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