DE3137210A1

DE3137210A1 - Verfahren, vorrichtung und brennstoff zum durchtrennen von rohrleitungen

Info

Publication number: DE3137210A1
Application number: DE19813137210
Authority: DE
Inventors: Glenn Buck 76111 Ft. Worth Tex. Christopher
Original assignee: Jet Research Center Inc
Current assignee: Jet Research Center Inc
Priority date: 1980-10-03
Filing date: 1981-09-18
Publication date: 1982-06-03
Also published as: US4424086A; GB2084713A; CA1167370A; FR2491387A1; CA1184039A; US4352397A; BR8105678A; AU7574581A; GB2084713B; NL8104229A; JPS5792295A; GB8400741D0; GB2146014B; GB2146014A

Description

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Dipl.-Phys. JÜRGEN WEISSE · Dipl.-Chem. Dr. RUDOLF WOLGAST

BÖKENBUSCH41 · D 5620 VELBERT 11-LANGENBERG Postfach 110386 · Telefon: (02127) 4019 · Telex; 8516895

Jet Research Center, Inc., P.O.Box 246, Arlington,

Texas 76O10, USA

Verfahren, Vorrichtung und Brennstoff zum Durchtrennen

von Rohrleitungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchtrennen einer Rohrleitung in einer quer zu deren Achse verlaufenden Ebene. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Schneidvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Durchtrennen einer Rohrleitung in einer quer zu deren Achse verlaufenden Ebene. Schließlich betrifft die Erfindung auch einen Brennstoff, insbesondere einen Brennstoff, der zur Anwendung in dem Verfahren und zum Einsatz in der Schneidvorrichtung geeignet ist.

Die Verfahren, Geräte und pyrotechnischen Bremsstoffzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind besonders geeignet zum Durchtrennen von Metallrohren wie Bohrsträngen, Verrohrungen, Röhren usw. an ausgewählten Stellen im Bohrloch von Öl-, Gas- und Wasserbohrungen. Solche Rohre, die aus Metall, Keramik oder Kunstoff bestehen können, können gelegentlich in

Patentanmeldung

einem Bohrloch stecken bleiben und können ohne Beschädigung und/oder Verlust wesentlicher Teile des Rohres aus dem Bohrloch nicht herausgezogen werden. In solchen oder ähnlichen Fällen ist es bisher die Praxis gewesen, ein Schneidwerkzeug in das Kohr bis an die Stelle der Blockierung abzusenken, um dort das Rohr abzuschneiden Oder zu durchtrennen, um wenigstens den oberen Abschnitt des Rohres freizubekommen.

Es sind bis jetzt verschiedene Rohrschneidwerkzeuge verwendet worden. Solche Werkzeuge fallen allgemein in drei Kategorien: die mechanisch fräsenden oder schneidenden, die eine oder mehrere Sprengladungen verwendenden und die mit Chemikalien arbeitenden Werkzeuge. Die mechanisch arbeitenden Schneidwerkzeuge sind nicht nur schwierig in der Anwendung, sondern auch sehr zeitraubend beim Schneidvorgang. Schneidwerkzeuge mit Sprengladungen bewerkstelligen schnelles Durchtrennen eines Rohres, können aber an der Durchtrennstelle in dem Rohr eine Ausbeulung oder Aufweitung und in einigen Fällen durch Schockwellen von hinreichender Intensität Schaden an den umgebenden Konstruktionen verursachen. Während chemische Schneidwerkzeuge aufweitungsfrei schneiden können, arbeiten sie allgemein nicht erfolgreich in einem Rohr, das oberhalb der Schnittstelle keine Flüssigkeit enthält.

Es sind Flammenschneider entwickelt und verwendet worden, die solche Gegenstände wie Schwermetallplatten,-kabel und -ketten über und unter Wasser schneiden (z.B.

ÜS-PS 3 713 636; Fourth International Symposium on Jet Cutting Technology, April 12-14, 1978, Papier "D3", A.G. Rosner und H.H. Helms, Jr., "Jet Cutting of Metals with Pyronol Torch"). Der bekannte Flammenschneider kann zum Durchtrennen verhältnismäßig dicker Gegenstände aus

Metall oder anderen Materialien entlang von zur Längsachse des Schneiders ausgerichteten Ebenen verwendet werden, er ist jedoch an einer gewünschten Stelle in einer Ebene, die quer zur Längsachse des Schneiders liegt, von der Innenseite des Rohres aus zum Durchtrennen eines Rohres nicht einsetzbar.

Es sind auch pyrotechnische Zusammensetzungen als Brennstoffe bei Brennschneidern entwickelt und verwendet worden, z.B. eine Nickel und Aluminium enthaltende pyrotechnische Zusammensetzung (US-PS 3 503 814) unü verbesserte pyrotechnische Zusammensetzungen, die Nickel, Aluminium, ein Metalloxid und eine gasbildende Komponente enthalten (US-PS 3 695 951). Die bekannten pyrotechnischen Brennstoffzusammensetzungen können bei atmosphärischem und verhältnismäßig niedrigem Überdruck erfolgreich zum Durchtrennen von Rohren verwendet werden, aber bei höheren Drücken nimmt ihre Wirksamkeit zum Durchtrennen von Rohren ab. Die Durchtrennung rohrförmiger Gegenstände in öl-, Gas- und Wasserbohrungen und in anderen Anwendungsbereichen muß oft unter hohem Umgebungsdruck ausgeführt werden.

Dementsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren der vorgenannten Art, eine Schneidvorrichtung der eingangs genannten Art und einen Brennstoff zu entwickeln, die zum Einsatz auch in tieferen Bohrlöchern und damit bei höheren Umgebungsdrucken geeignet sind.

Die vorgenannte Aufgabe wird nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung durch die folgenden Schritte gelöst:

Einfüllen eines Brennstoffs in die Brennkammer eines länglichen, zur Einführung in die Rohrleitung bemessenen Gehäuses, das eine Mehrzahl von im Abstand angeordneten,

radial verlaufenden und m:t der Brennkammer verbundenen Ausströmdüsen hat, die so angeordnet sind, daß die Brennprodukte quer zur Gehäuseachse gerichtet sind.

Einbringen des Gehäuses innerhalb der Rohrleitung in eine Stellung, in der die Ausströmdüsen neben der gewünschten Trennstelle angeordnet sind.

Zünden des in die Brennkammer eingeschlossenen Brennstoffs und

Durchtrennen der Rohrleitung durch die aus üem Gehäuse durch die Äuströmdüsen austretenden und auf die Rohrleitung auftreffenden Brennprodukte.

Hinsichtlich der Schneidvorrichtung ist die Lösung der vorgenannten Aufgabe gekennzeichnet durch

ein längeres, reversibel in die Rohrleitung an eine bestimmte Stelle einbringbares Gehäuse mit einer darin ausgebildeten Brennkammer und mit einer damit verbundenen Mehrzahl von Ausströmdüsen, die quer zu den Seitenwänden des Gehäuses angeordnet sind, und

eine Zündeinrichtung zur Zündung des in der Brennkammer enthaltenen Brennstoffs, dessen Brennprodukte aus dem Gehäuse durch die Ausströmdüsen austreten.

Hinsichtlich des Brennstoffs wird die vorgenannte Aufgabe dadurch gelöst, daß der Brennstoff ein fester pyxotechnischer Brennstoff aus einem metall, ausgewählt aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Niob, Titan oder deren Mischungen, aus einem Metalloxid, ausgewählt aus der Gruppe der Eisenoxide, Kupferoxid, Chrom(III)-oxid oder deren Mischungen, und einer

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gasbildenden Kompomente besteht, die nach der Zündung des Brennstoffs und bei der Reaktionstemperatur des Metalls und des Metalloxids unter Gasbildung verdampft.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, der erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung und des erfindungsgemäßen Brennstoffs sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Nach der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte pyrotechnische Brennstoffzusammensetzung zum Durchtrennen dicker Gegenstände vorgesehen, mit der die Durchtrennung bei hohem Umgebungsdruck ausgeführt werden kann. Zusätzlich sind die verbesserten pyrotechnischen Brennstoffzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sparsamer in der Herstellung als ähnliche Zusammensetzungen und verläßlich und wirksam, in der Anwendung.

Zusätzlich zu den verbesserten pyrotechnischen Zusammensetzungen sind mit den erfindungsgemäßen Verfahren und Geräten Rohre an den gewünschten Stellen von der Innenseite her außergewöhnlich schnell und sauber ohne Ausbeulung oder Aufweitung durchtrennbar. Mittel zum Verankern der Schneidvorrichtung in den zu durchtrennenden Rohren sind nicht erforderlich, nach Gebrauch wird das ganze Gerät wiedergewonnen und wiederverwendet, und in dem durchtrennten Rohr bleiben keine Trümmer zurück. Die Zusammensetzungen, Verfahren und Vorrichtungen nach der Erfindung können wirksam für die nnrrhtrpnnnTin VOT) Ρο^τρτι τηΐί- pinpm brpi fp>n Spplc-f-T-mn vnn firöRp.n und Wandstärken, auch solchen aus rostfreiem Stahl, und auch bei hohen Temperaturen und hohem Umgebungsdruck in Luft oder in Flüssigkeiten wie Wasser und Bohrschlamm verwendet werden. Die Verfahren und Vorrichtungen nach der Erfindung können mit verschiedenen pyrotechnischen Brennstoffzusammensetzungen benutzt werden, jedoch sind die Brennstoffe nach der Erfindung dadurch

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besonders geeignet, daß sie sparsam sind und darüberhinaus das wirksame Durchtrennen von Rohren auch bei hohen Drücken zustande bringen. Der Ausdruck "Hochdruck" bezieht sich auf einen umgebungsdruck im Bereich von ca. 138 bis ca. 1725 bar (ca. 2000 bis ca. 25000 psia).

Die aus dem Brennstoff nach der Erfindung gebildeten Brennprodukte haben extrem hohe Temperatur und Dichte und werden mit hoher Geschwindigkeit in einer quer zur Achse der Rohrleitung verlaufenden Ebene gegen die Innenwandung der Rohrleitung geleitet, wodurch eine außergewöhnlich schnelle und aufweitungsfreie Durchtrennung hervorgerufen wird.

Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Schneidvorricbtung sind in den Abbildungen dargestellt und werden nachfolgend an Hand der Bezugszeichen im einzelnen erläutert und beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 &inen Vertikalschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsge— mäßen Schneidvorrichtung in ihrer Anordnung innerhalb einer zu durchtrennenden Rohrleitung;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig= 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 1;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 1;

Fig. 6 eine vergrößerte Schnittansicht eines

Teils der Schneidvorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht eines

Teils der Schneidvorrichtung nach Fig. 6;

Fig. 8 einen Vertikalschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgeräßen Schneidvorrichtung in ihrer Anordnung innerhalb der zu durchtrennenden Rohrleitung;

Fig. b eine Schnittansicht entlang der Linie 9-9 in Fig. 8;

Fig. 10 eine Schnittansieht entlang der Linie 10-10 in Fig. 8;

Fig. 11 eine Scnnittansicht einer Versuchseinrichtung zur Bestimmung der Eindringtiefe der aus verschiedenen Brennstoffen erhaltenen Brennprodukte; und

Fig. 12 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Eindiingtiefe vom Druck bei den Brennstoffen nach Fig. 11.

Fig. 1-7 stellen eine allgemein mit 10 bezeichnete Schneidvorrichtung in einem vertikal angeordneten, zu durchtrennenden Rohr 12 dar. Die Schneidvorrichtung 10 weist ein längliches, zylindrisches, allgemein mit. 14 bezeichnetes Gehäuse mit einem oberen Ende 16 und einem unteren Ende 18 auf. Das untere Ende 18 des Gehäuses 14 ist. mit einem eingeschraubten Stopfen 20 verschlossen. Ein Paar in Ringnuten des Stopfens 20 angeordnete, übliche 0-Ringe 22 schaffen eine flüssigkeitsdichte Dichtung zwischen dem Stopfen 20 und dem Gehäuse 14. Das obere Ende 16 des Gehäuses 14 ist durch einen Kabelverbinder 26 verschlossen.

Das Gehäuse 14 umfaßt den Kabelverbinder 26, eine mit dem Kabelverbinder 26 verschraubte erste Teilanordnung 28, eine damit verbundene zweite Teilanordnung 3O einer Zündeinrichtung und eine mit der zweiten Teilanordnung 30 und mit dem Stopfen 20 verbundene Gehäusehülse 32. Die Gev/indeverbindung zwischen dem Kabelverbinder 26 und der ersten Teilanordnung 28 ist in Ringnuten 36 in der ersten Teilanordnung 23 durch übliche O-Ringe 34, und in ähnlicher Weise ist die Gewindeverbindung zwischen der ersten und der zweiten Teilanordnung 28 bzw. 30 durch in Ringnuten 40 in der zweiten Teilanordnung der Zündeinrichtung angeordnete, übliche 0-Ringe 38 abgedichtet.

Am oberen Ende des Kabelverbinders 26 ist e^e Einrichtung 42 in Gestalt eines Kabels befestigt, mit dem die Schneidvorrichtung 1O im Rohr 12 auf- und abbewegt werden kann. Das Kabel 42 trägt elektrische Leitungen 44 und 46, die v/ahlweise mit einer elektrischen Energiequelle am oberen Ende des Kabels 42, d.h. an der Oberfläche oder sonstwie außerhalb des Rohres 12, verbunden sind und am unteren Ende des Kabels 42 durch eine Öffnung 48 in den Kabelverbinder 26 führen. Die Leitung 46 ist mit dem Kabelverbinder 26 verbunden, um sie dadurch am Gehäuse 14 zu erden, und die Leitung 44 ist mit einer mit der ersten Teilanordnung 28 der Zündeinrichtung verschraubten elektrischen Zündvorrichtung 50 verbunden. Die elektrische Zündvorrichtung 50 kann verschiedene Formen haben, weist aber im allgemeinen ein Zündelement 52 auf, das in den Brennstoff hineinragt, der sich in einem im Gehäuse 14 angeordneten Zündkanal 80 befindet. In der ersten Teilanordnung 28 der Zündeinrichtung ist so ein zentraler Kanal 54 angeordnet, deren oberer Teil zum Verschrauben mit einem Gewindeteil der elektrischen Zündvorrichtung 5O mit Gewinde versehen ist und in die das Zündelement 52 der elektrischen Zündvorrichtung 50 hineinragt. In der zweiten Teilanordnung 3O ist ein zentraler Kanal 56 angeordnet, der mit dem Kanal 54 in der ersten Teilanordnung 28 in Verbindung steht und sich durch die zweite Teilanordnung 3O erstreckt.

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In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der untere Endteil des Kanals 56 in der zweiten Teilanordnung 30 erweitert, und in der Erweiterung ist ein rohrförmiger Einsatz 58 aus hitzebeständigem Material angeordnet. Das hohle Innere des Einsatzes 58, der in der zweiten Teilanordnung 30 angeordnete Kanal 56 und der in der ersten Teilanordnung 28 angeordnete Kanal 54 bilden zusammen einen Kanal, der sich von dem Zündelement 52 der elektrischen Zündvorrichtung 50 bis zum Grunde der zweiten Teilanordnung 30 erstreckt. Im Inneren des Einsatzes 58 ist ein Halter 60 angeordnet, der die Funktion hat, festen Brennstoff im Kanal zurückzuhalten. Unmittelbar über dem Halter 60 befindet sich im Inneren des Einsatzes 58 ein Paar ringförmiger Tabletten 62 und 64 aus einem gasbildenden pyrotechnisehen Brennstoff, und der aus den Kanälen 54 und 56 und den Mittelöffnungen der Tabletten 62 und 64 gebildete Kanal ist mit einem pulverförmigen, nicht-gasbildenden pyrotechnischen Brennstoff 65 gefüllt.

Die Gewindeverbindung zwischen der Gehäusehülse 32 und der zweiten Teilanordnung 30 ist in einer oder mehreren Ringnuten 68 in der zweiten Teilanordnung 30 durch einen oder mehrere gewöhnliche 0-Ringe 66 abgedichtet, und im oberen Teil der Gehäusehülse 32, der sich neben und in Kontakt mit dem Grunde der zweiten Teilanordnung 30 befindet, ist ein Einsatz 70 aus hitzebeständigem Material angeordnet. In dem Einsatz 7O ist ein zentraler Kanal 72 ausgebildet, der mit dem Inneren des Einsatzes 58 in Verbindung steht. Der Kanal 72 im Einsatz 70 ist an seinem unteren Ende erweitert, und unmittelbar unter und in Kontakt mit dem Einsatz 70 befindet sich eine Brennkammerauskleidung 74 aus hitzebeständigem Material. Unter der Brennkammerauskleidung 74 und unmittelbar über dem und anliegend an das obere Ende des Stopfens 20 befindet sich ein herausnehmbarer Brennkammer-Stopfen 76 aus hitzebeständigem Material.

Der von dem Stopfen 76 und der Brennkammerauskleidung 74 gebildete Raum im unteren Endteil des Gehäuses 14 bildet eine allgemein mit 78 bezeichnete Brennkammer. Der von dem Kanal 72 im Einsatz 70 gebildete, mit der Brennkammer 78 in Verbindung stehende Kanal, das Innere des Einsatzes 58 in der zweiten Teilanordnung 30, der Kanal 56 in der zweiten und der Kanal 54 in der ersten Teilanordnung der Zündeinrichtung bilden zusammen einen allgemein mit 80 bezeichneten Zündkanal.

In der Brennkammer 78 ist eine Mehrzahl ringförmiger Tabletten 82 aus einem gasbildenden pyrotechnischen Brennstoff angeordnet, und in der Mittelöffnung der Tabletten befindet sich ein pulverförmiger, nicht-gasbildender pyrotechnischer Brennstoff 83. Am oberen Ende der Brennkammer 78 ist zum Zurückhalten des darin befindlichen Brennstoffs ein Halter 85 aus dünnem Aluminium oder ähnlichem angeordnet.

Wie Fig. 1, 6 und 7 am besten zeigen, sind in dem Einsatz 70 und in der Gehäusehülse 32 eine Mehrzahl radial verlaufender, allgemein mit 86 bezeichneter Ausströmdüsen angeordnet. Ein erster Satz von Kanälen 88 von verhältnismäßig kleinem Durchmesser verläuft durch die Seiten des Einsatzes 70 am oberen Ende seiner Erweiterung. Alle Kanäle 88 liegen in einer einzigen, quer zur Achse des Gehäuses 14 verlaufenden Ebene. Eine gleiche Anzahl ergänzender Kanäle 89 ist in dem den Kanälen 88 in dem Einsatz 70 benachbarten Teil der Gehäusehülse 32 angeordnet, wodurch Düsen gebildet werden, die sich von der Innenseite der Erweiterung im Einsatz 70 in einer einzigen, quer, vorzugsweise senkrecht, zur Achse des Gehäuses 14 verlaufenden Ebene zum Äußeren der Gehäusehülse 32 erstrecken. Ein zweiter Satz von Düsen wird von Kanälen 92 gebildet, die sich durch die Seiten des Einsatzes 70 erstrecken, und von ergänzenden Kanälen 94, die sich durch die Gehäusehülse 32 erstrecken. Wie die Abbildungen zeigen, liegen die Einlasse der Kanäle 92 in dem Einsatz 70 alle in einer einzigen Ebene, die

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quer, vorzugsweise sankrecht, zur Achse des Gehäuses 10 verläuft, während die Kanäle 92 und die ergänzenden Kanäle 94 in der Gehäusehülse 32 alle unter dem gleichen Winkel nach oben geneigt sind, wodurch die Auslässe der von den Kanälen 92 und 94 gebildeten Düsen alle in einer einzigen Ebene liegen, die quer, vorzugsweise senkrecht, zur Achse des Gehäuses "JO verläuft- Dabei liegen die Auslässe der von den Kanälen i)2 und 94 gebildeten Ausströmdüsen 86 vorzugsweise neben den Auslässen der von den Kanälen 88 und 90 gebildeten Ausströmdüsen 86; wie Fig. 7 zeigt, sind die Auslässe der Ausströmdüsen 86 gestaffelt angeordnet, d.h. sie fluchten nicht vertikal. Die unteren, von den Kanälen 92 und 94 gebildeten Ausströmdüsen können unter verschiedenen, allgemein mit dem Symbol θ (Fig. 6) bezeichneten Neigungswinkeln verlaufen/ dieser liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von etwa 1 bis 60 , am meisten bevorzugt bei 45 .

An der Außenseite der Gehäusehülse 32 ist in einer hierfür vorgesehenen Ausnehmung eine Dichtung 96 in Form einer Buchse befestigt, die die Funktion hat, die Ausströmdüsen 86 abzudichten und den Eintritt von Wasser, Luft oder anderen verunreinigenden Stoffen in das Innere des Gehäuses 10 zu verhindern. In auf gegenüberliegenden Seiten der Ausströmdüsen 86 an der Gehäusehülse 32 angeordneten Ringnuten sind übliche 0-Ringe 98, 100 angeordnet, die eine Dichtung zwischen der Gehäusehülse 32 und der Buchse 96 schaffen.

Zum Gebrauch der Schneidvorrichtung 1O zum Durchtrennen des Rohres 12 in einer quer zur Achse des Rohres 12 verlaufenden Ebene wird die Schneidvorrichtung 10 mit einem Kabel 42 in dem Rohr I2 auf eine Stelle abgesenkt, in der die Auströmdüsen 86 der Schneidvorrichtung 10 gegenüber der gewünschten Durchtrennstelle des Rohres 12 angeordnet sind. Dann wird eine elektrische Energiequelle an die elektrischen Leitungen 44 und 46 angeschlossen oder auf andere Weise darin elektrische Leistung

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erzeugt, so daß der Stromkreis durch die elektrische Zündvorrichtung 50 geschlossen wird und das Zündelement 52 eine Temperatur erreicht, bei der der pulverformige Brennstoff 65 im Zündkanal 8O der Schneidvorrichtung 1O gezündet wird- Die Zündung des pulverförmigen, nicht—gasbildenden Brennstoffs 65 zündet die Tabletten 62 und 64 im Zündkanal 8O. Die Tabletten 62 und 64 bestehen aus einem gasbildenden Brennstoff und durch ihre Entzündung entsteht ein Strahl extrem heißer Reaktionsprodukte, der den Halter 6O durchbrennt und durch den Zündkanal 8O strömt, bis er Kontakt mit dem Halter 85 und dem Brennstoff in der Brennkammer 78 der Schneidvorrichtung 1O bekommt, diesen durchbrennt und den gasbildenden und nichtgasbildenden Brennstoff entzündet. Durch die Zündung der gasbildenden Tabletten 82 in der Brennkammer 78 entsteht ein Strahl extrem heißer Brennprodukte, der im Zündkanal 80 aufwärts wJid durch die Ausströmdüsen 86 bis zum Kontakt mit der Buchse 96 fließt. Die heißen Brennprodukte brennen die Buchse 96 durch, treffen auf die Innenwand des Rohres 12 und durchbrennen das Rohr 12 in einer quer zur Achse des Rohres verlaufenden Ebene. Da ein Teil der Brennprodukte durch die nach oben geeigten Kanäle 92 und 94 fließt und nach oben gerichtete Strahlen bildet, wird auf die Schneidvorrichtung eine abwärts gerichtete Kraft ausgeübt. Die auf die Schneidvorrichtung 10 ausgeübte abwärts gerichtete Kraft wird von der Einrichtung 42 aufgefangen, wodurch die Schneidvorrichtung 10 während des Betriebes im Rohr 12 am Ort bleibt und damit eine saubere Durchtrennung des Rohres 12 gewährleistet. Sobald der pyrotechnische Brennstoff in der Brennkammer 78 der Schneidvorrichtung 1O vollständig reagiert hat und das Rohr durch das Auftreffen von Strahlen der heißen Brennprodukte durchtrennt ist, wird die Schneidvorrichtung 10 aus dem Rohr 12 Zn τ—!!/-»Viral·»/"*! +-

Fig. 8, 9 und 10 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Schneidvorrichtung, das allgemein mit 100 bezeichnet ist. Die Schneidvorrichtung 100 ist in einem zu durchtrennenden Rohr

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angeordnet, und ist der vorstehend beschriebenen Schneidvorrichtung 10 insofern ähnlich, als sie ein längliches, geschlossenes, zylindrisches, allgemein mit 104 bezeichnetes Gehäuse aufweist, das einen Kabe!verbinder 106, der mit einer zweiten Teilanordnung 110 einer Zündeinrichtung verschraubt ist, welche wiederum mit einer Gehäusehülse 112 verbunden ist, umfaßt. Der Boden der Gehäusehülse 112 ist durch einen eingeschraubten Stopfen 114 verschlossen.

Der Kabelverbinder 1O6 ist identisch mit dem vorher in Verbindung mit der Schneidvorrichtung 10 beschriebenen Kabelverbinder 26 und weist eine damit verbundene Einrichtung 116 in Form eines Kabels und elektrische Leitungen 118 und auf. Eine erste Teilanordnung 108 der einer Zündeinrichtung ist identisch mit der vorher in Verbindung mit der Schneidvorrichtung 10 beschriebenen ersten Teilanordnung 28 und weist eine elektrische Zündvorrichtung 122 auf, die mit einem in der ersten Teilanordnung 108 angeordneten, zentralen Kanal 124 verbunden ist.

Die zweite Teilanordnung 11O der Zündeinrichtung hat einen Einsatz 128 aus hitzebeständigem Material, der in der zweiten Teilanordnung 110 an ihrem oberen Endteil angeordnet ist. Der Einsatz 128 enthält einen ersten Kanal 13O, der mit dem Kanal 124 in der ersten Teilanordnung 108 in Verbindung steht, diagonal abwärts verläuft und einen darin waagerecht angeordneten zweiten Kanal 132 schneidet. Ein gegen den ersten Kanal 130 versetzter dritter Kanal 134 schneidet den zweiten

Weise hat der aus den Kanälen 130, 132 und 134 gebildete Gesamtkanal durch den Einsatz 128 ein Zickzackmuster, wodurch das den Gesamtkanal durchfließende Material zwei scharfe Kehren durchlaufen muß. Wenn (vgl. Fig. 8) der zweite Kanal 132 sich vollständig durch den Einsatz 128 erstreckt, wird eine Auskleidung 136 aus hitzebeständigem Material verwendet.

Unmittelbar unter dem Einsatz 128 in der zweiten Teilanordnung 110 und in Kontakt damit ist ein zweiter Einsatz 138 aus hitzebeständigem Material angeordnet, der einen durchgehenden, mit dem dritten Kanal 134 des Einsatzes 128 in Verbindung stehenden, zentralen Kanal 140 enthält. Im Kanal 140 des Einsatzes 138 ist ein Zündrohr 142 angeordnet, das sich bis unter den Einsatz 138 und in den oberen Endteil der Gehäusehülse 112 erstreckt. Unmittelbar u. .er dem Einsatz 138 und in Kontakt damit ist im oberen Endteil der Gehäusehülse 112 ein zylindrischer Einsatz aus hitzebeständigem Material angeordnet. Der Innendurchmesser des Einsatzes 144 ist größer als der Außendurchmesser des sich über die voile Länge des Einsatzes 144 erstreckenden Zündrohres 142. Unmittelbar unter dem Einsatz 144 und dem Zündrohr 142 befindet sich eine längliche Brennkanimerauskleidung 146 aus hitzebeständigam Material, und unter der Brennksmmerauskleidung 146 befindet sich nahe dem Stopfen 114 ein Stopfen 148 aus hitzebeständigem Material.

Offensichtlich bildet der Raum in der Brennkammerauskleidung 146 zwischen dem Stopfen 148 und dem Einsatz 144 eine allgemein mit 150 bezeichnete Brennkammer; der vom Kanal 124 in der ersten Teilanordnung 1Ο8 der Zündeinrichtung, von den Kanälen 130, 132 und 134 im Einsatz 128 in deren zweiter Teilanordnung 110 und vom Kanal 140 im Einsatz 138 in der zweiten Teilanordnung 110 gebildete Kanal und der Innenraum in dem in der Gehäusehülse 112 angeordneten Einsatz 144 bilden einen allgemein mit 152 bezeichneten Zündkanal. Das Zündrohr 142 dient als Halter für im Zündkanal 152 befindlichen, nichtgasbildenden, pulverförmigen Brennstoff 151.

In der Brennkammer 150 befindet sich eine Mehrzahl gepackter ringförmiger Tabletten 154 aus einem festen, gasbildenden Brennstoff. Die Mittelöffnungen der Tabletten 154 sind mit einem pulverförmigen, nicht-gasbildenden Brennstoff 156 gefüllt.

Durch den Einsatz 144 und die Gehäusehülse 112 verlaufen eine Mehrzahl von im Abstand angeordneten, radial verlaufenden, allgemein mit 155 bezeichneten Ausströmdüsen. Ein erster Teil der Ausströmdüsen 155 wird von Kanälen 158 im Einsatz 144 und von ergänzenden Kanälen 160 in der Gehäusehülse 112 gebildet, die alle in einer einzigen Ebene angeordnet sind und sich quer, vorzugsweise senkrecht, zur Achse des Gehäuses 104 erstrecken» Ein zweiter Teil von Ausströmdüsen wird von Kanälen 162 in deiu Einsatz 144 und ergänzenden Kanälen 164 in der Gehäusehülse 112 gebildet. Die zweiten Ausströmdüsen 155 sind unter gleichen Neigungswinkeln in bezug auf die Achse des Gehäuses 104 angeordnet. Die Ianenenden des zweiten Teils der Ausstromdüsen 155 liegen alle in einer einzigen Ebene, die sich quer zur Achse des Gehäuses 1O4 erstreckt, und die Außenenden des zweiten Teils der Ausströmdüsen 155 liegen ebenfalls alle in einer einzigen Ebene, die sich quer, vorzugsweise senkrecht, zur Achse des Gehäuses 104 und unmittelbar unter den Auslässen des ersten Teils der Ausströmdüsen 155 erstreckt. Wie oben in Verbindung mit der Schneidvorrichtung 10 beschrieben und in Fig. 1O am besten dargestellt ist, sind die Ausströmdüse:: 155 in gleichem Abstand um den Einsatz 144 und die Gehäusehülse 112 herum in bezug auf den zweiten Teil der Ausströmdüsen 155 gestaffelt angeordnet, d.h. die Auslässe der Ausströmdüsen des ersten Teils fluchten nicht senkrecht mit den Auslässen der Ausströmdüsen des zweiten Teils.

Der Zündkanal 152 ist mit einem pulverförmiger nichtgasbildenden Brennstoff 151 gefüllt, d.h. der Kanal 124 der ersten Teilanordnung 108 der Zündvorrichtung, die Kanäle durch den Einsatz 128 der zweiten Teilanordnung 110 und der Innenteil des Zündrohres 142. Die Räume zwischen der Außenfläche des Zündrohres 142 und den Innenflächen des Einsatzes 144 und den Auströmdüsen 155 sind nicht mit Brennstoff gefüllt. Über den Auslässen der Ausströmdüsen 155 in der Gehäusehülse 112 ist eine Dichtung 170 in Form einer Buchse, die aus Metall oder aus einem Aluminiumstreifen bestehen kann, abdichtend

angeordnet.

Im Gebrauch der Schneidvorrichtung 100 zum Durchtrennen des Rohres 102 wird diese mit dem Kabel 116 im Rohr 1Ο2 auf eine Stelle herabgesenkt, in der die Ausströmdüsen 155 gegenüber der gewünschten Durchtrennstelle des Rohres 102 liegen- Eine elektrische Energiequelle schließt den Stromkreis mit der elektrischen Zündvorrichtung 122 und den elektrischen Leitungen 118 und 120/ so daß das Zündelement 126 aufgeheizt, wird und den im Zündkanal 152 bef i ^n/ülichen nicht-gasbildenden Brennstoff 151 entzündet* Die Zündung und Reaktion des nichtgasbildenden Brennstoffs 151 im Zündkanal entzündet den nichtgasbildenden und den gasbildenden Brennstoff in der Brennkammer 150. Nach der Zündung des gasbildenden Brennstoffs durchbrennen die extrem heißen Brennprodukte das Zündrohr 142, fließen durch die Äusströmdüsen 155, durchbrennen die Buchse 170, treffen mit hoher Geschwindigkeit auf das Rohr 102 und durchtrennen es in einer quer zu seiner Achse verlaufenden Ebene. Nachdem der gesamte Brennstoff in der Schneidvorrichtung 1O0 reagiert hat und das Rohr 1Ο2 durchtrennt ist, wird die Schneidvorrichtung 1OO mittels des Ksbels 116 aus dem Rohr 1Ο2 entfernt.

Zur Verhinderung eines Aufwärtsfließens der heißen Brennprodukte durch den Kanal 152 bis zum Kontakt mit der elektrischen Zündvorrichtung 122 und eines möglichen Ausbrennens der elektrischen Zündvorrichtung 122 etc. dient der aus den Kanälen 13Ο, 132 und 134 in dem Einsatz 128 gebildete Zickrjack-Kanal. Das Zickzackmuster bewirkt, daß im Kanal 152 etwa aufwärtsfließende Brennprodukte zwei scharfe Kehren durchlaufen müssen und dadurch gebremst und abgekühlt werden, bevor sie die elektrische Zündvorrichtung 122 erreichen»

In den vorstehend gezeigten Ausführungsbeispielen der Schneidvorrichtung sind die spezifische Anordnung und der Aufbau ihrer Elemente im einzelnen nicht wesentlich. Im allgemeinen kommt es unabhängig von der jeweiligen speziellen

Ausführung auf eine einzige Brennkammer in Verbindung mit einer Mehrzahl von im Abstand angeordneten, radial verlaufenden Ausströmdüsen an, die mit einer Zündeinrichtung für den in der Brennkammer enthaltenen gasbildenden Brennstoff kombiniert sind. Vorzugsweise steht die Brennkammer mit den Ansströmäüsen durch einen Zündkanal in Verbindung, der aufwärts zu einer am oberen Ende der Schneidvorrichtung angebrachten elektrischen Zündvorrichtung führt. Brennkammer und elektrische Zündvorrichtung können sich jedoch an verschiedenen Stellen im Gehäuse befinden, und diese Stellen sind nicht kritisch. Bevorzugt ist zwischen dem Brennstoff und der Mehrzahl von Ausströmdüsen ein Raum vorgesehen, der gewährleistet, daß die gebildeten Brennprodukte durch die Ausströmdüsen fließen können. Die Ausführung nach Fig. 1-7 wird gegenüber der nach Fig. 8-1O bevorzugt.

Bei Anwendung der Schneidvorrichtung 10 oder 100 unter hohem Druck oder unter Wasser wird im allgemeinen eine Dichtung für die Auslässe der Ausströmdüsen für die Brennprodukte verwendet, z.B. bei der Anordnung nach Fig. 1 eine Buchse 96, die durch O-Ringe oder andere Dichtmittel abgedichtet wird, die dem überdruck widerstehen und das Eindringen von Flüssigkeiten durch die Ausströmdüsen in die Schneidvorrichtung verhindern. In anderen Fällen kann eine Dichtbuchse wie die Buchse 170 nach Fig. 8 beschaffen sein, bei der keine Dichtmittel verwendet werden oder die Buchse 17O aus einem Aluminiumstreifen oder ähnlichem hergestellt ist. Zusätzlich können eine oder mehrere der Ausströmdüsen der Schneidvorrichtung vom radialen Verlauf abweichen, wodurch die Schneidvorrichtung in dem zu durchtrennenden Rohr um ihre Längsachse gedreht wird, wenn die Strahlen der heißen Brennprodukte aus ihnen austreten. Die Drehbewegung der Schneidvorrichtung erleichtert ein glattes Schneiden oder Durchtrennen des Rohres.

Die Ausströmdüsen 86 und 155 sind in den Schneidvorrichtungen 1C und 100 so angeordnet, daß wenigstens ein Teil der Ausströmdüsen die aus der Schneidvorrichtung entweichenden Brennprodukte nach oben richten. Dadurch wird auf die Schneidvorrichtung gegen den Widerstand durch das Kabel eine abwärts gerichtete Kraft ausgeübt, die eine Vertikalbewegung der Schneidvorrichtung während des Betriebes verhindert.

In den vorstehend erwähnten Schneidvorrichtungen können eine Vielzahl gasbildender und nicht-gasbildender Brennstoffe verwendet werden. Die beschriebenen Brennstoffzusammensetzungen sind jedoch dadurch besonders geeignet, daß sie sparsam in der Herstellung und für einen breiten Temperatur- und Druckbereich wirksam in der Anwendung sind. Sie sind insbesondere wirksamer als andere, ähnlich zusammengesetzte Brennstoffe bei· Anwendung unter höheren Drucken, bei Atmosphärendruck ergeben sie eine größere Durchdringung.

Die gasbildenden Brennstoffe setzen sich zusammen aus einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Niob, Titan oder deren Mischungen, aus einem Metalloxid, ausgewählt aus der Gruppe der Eisenoxide, Kupferoxid, Chrom(III)-oxid oder deren Mischungen, und aus einer gasbildenden Komponente, die zu einem Gas verdampft, wenn sie auf die Temperatur aufgeheizt wird, bei der die oben erwähnten Metalle und Metalloxide nach dem Zünden reagieren. Während verschiedene gasbildende Materialien sowohl in flüssiger als auch in fester Form verwendet werden können, ist das bevorzugte Material Polytetrafluorethylen. Von den verwendbaren Metallen wird Aluminium und von den verwendbaren Metalloxiden ein aus der Gruppe Eisen(III)-oxid, Kupferoxid ausgewähltes Metalloxid oder deren Mischung bevorzugt.

Die nicht-gasbildenden Brennstoffe setzen sich zusammen aus einem Metall aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Niob, Titan oder deren Mischungen und aus einem Metalloxid aus der Gruppe der Eisenoxide, Kupferoxid, Chrom(III)-oxid oder deren

Mischungen, bevorzugt aus Aluminium und einem Metal¹ oxid aus der Gruppe Eisen(III)-oxid, Kupferoxid oder deren Mischungen.

Eine besonders geeignete gasbildende Zusammensetzung zur Verwendung in Vorrichtungen zum Durchtrennen von Rohren in einem breiten Temperatur- und Druckbereich besteht aus einem Metall aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Niob, Titan oder deren Mischungen in einem Anteil von etwa 8 bis 70 Gew.-%, aus einem Metalloxid aus der Gruppe der Eisenoxide, Kupferoxid, Chrom (III)-oxid oder deren Mischungen in einem Anteil von 12 bis etwa 80 Gew.-% und aus Polytetrafluorethylen in einem Anteil von etwa 1 bis etwa 60 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Brennstoffs = 100.

Eine besonders geeignete nicht-gasbildende Brennstoffzusammensetzung besteht aus einem Metall aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Niob, Titan oder deren Mischungen in einem Anteil von etwa 15 bis etwa 80 Gew,~% und aus einem Metalloxid aus der Gruppe der Eisenoxide, Kupferoxid, Chrom(III)-oxid oder deren Mischungen in einem Anteil von etwa 2O bis etwa 85 Gew,-%. Am meisten bevorzugt ist ein nichtgasbildender Brennstoff aus Aluminium mit einem Anteil von etwa 30 Gew.-%, aus einem Metalloxid aus der Gruppe Eisen(III)-oxid, Kupferoxid oder deren Mischungen mit einem Anteil von utwa Gew.-%, alle vorgenannten Anteile jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Brennstoffs = 100.

Bei Anwendungen in Umgebungen unter hohem Druck ist es vorteilhaft, einen gasbildenden Brennstoff in der Schneidvorrichtung zu verwenden, der abwechselnd aus Tabletten zweier verschiedener Brennstoffe aufgebaut ist, wobei die erste Art von Tabletten eine kleinere Menge der gasbildende Komponente enthält als die zweite. Die Tabletten aus den verschiedenen Brennstoffzusammensetzungen sind übereinander gepackt. Dabei ist die erste, als erste gezündete Tablette vorzugsweise aus

einein Brennstoff mit verhältnismäßig niedrigem Anteil der gasbildenden Komponente,, die nächste Tablette aus einam Brennstoff mit hohem Anteil der gasbildenden Komponente, die folgende Tablette wieder aus einem Brennstoff mit niedrigem Anteil der gasbildenden Komponente gebildet usw. Durch die abwechselnde Packung von Tabletten mit wechselnden Anteilen der gasbi¹denden Komponente wird eine schnelle und vollständige Reaktion des Brennstoffs und die Bildung von Brennproduktstrahlen hoher Geschwindigkeit auch in einer Umgebung hohen Drucks gewährleistet.

Für die erste Art von Tabletten wird bevorzugt ein Brennstoff aus Aluminium mit einem Anteil von ca. 25,5 Gew.-%, aus einem Metalloxid aus der Gruppe Eisen(III)-oxid, Kupferoxid oder deren Mischungen mit einen; Anteil von ca. 59,5 Gew.-%, und aus Polytetrafluorethylen mit einem Anteil von ca. 15 Gew^-% verwendet. Für die zweite Art von Tabletten wird bevorzugt ein gasbildender Brennstoff aus Aluminium mit einem Anteil von ca. 7,5 Gew.-%, aus einem Metalloxid aus der Gruppe Eisen(III)-oxid, Kupferoxid oder deren Mischungen mit einem Ant°il von ca. 17,5 Gew.-% und aus Polytetrafluorethylen mit einem Anteil von etwa 75 Gew.-% verwendet, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Brennstoffs = 1Oö.

Für Anwendungen unter Atmosphärendruck oder verhältnismäßig niedrigem Druck wird bevorzugt ein gasbildender Brennstoff aus Aluminium mit einem Anteil von ca. 25,5 Gew.-%, aus einem Metalloxid aus der Gruppe Eisen(III)-oxid, Kupferoxid oder deren Mischungen mit einem Anteil von ca. 59,5 Gew.-%, und aus Polytetrafluorethylen mit einem Anteil von ca. 15 Gew.-% verwendet, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des

Allgemein liegt äas Verhältnis von dem Gewicht des in der Schneidvorrichtung 10 oder 100 verwendeten gasbildenden Brennstoffs zu dem Metergewicht des zu durchtrennenden Rohres 12,1O2 im Bereich von ca. 0,96 bis zu ca. 1,23. Das Verhältnis des Außendurchmessers des Gehäuses 12,104 der Schneidvorrichtung 10,100 an der Stelle der darin befindlichen Aasströmdüsen 86,155 zum Innendurchmesser des zu durchtrennenden Rohres 12,1O2 liegt allgemein im Bereich von ca- O,87 bis knapp unter 1.

Die folgenden Beispiele dienen der Erleichterung des klaren Verständnisses der Verfahren, Vorrichtungen und Brennstoffe.

Beispiel 1

Eine Versuchsapparatur 200 der in Fig. 11 dargestellten Art wird in ein Druckgefäß unter Wasser eingebracht und unter verschiedenen Druckbedingungen und unter Verwendung eines gasbildenden Brennstoffs der vorstehend beschriebenen Brennstoffe und eines Nickel enthaltenden Brennstoffs nach dem Stand der Technik benutzt. Die Versuchsapparatur 200 besteht aus einem Stahlgehäuse 201 mit einem Längsmittelkanal 202. Der Längsmittelkanal 202 ist am Vorderende 204 des Gehäuses 201 von verhältnismäßig kleinem Durchmesser und über die verbleibende Länge einschließlich des Hinterendes 206 von größerem Durchmesser. In den Längsmittelkanal 202 ist am Vorderende 204 des Gehäuses 2O1 eine Zündeinrichtung 208 mit einem Zünder

wahlweise mit einer elektrischen Energiequelle verbindbar. Am Hinterende 2Ο6 ist ein Aluminiumstopfen 216 in den Längsmittelkanal 202 eingeschraubt. Der Aluminiumstopfen 216 ist innen hohl und enthält im Inneren eine Graphitdüse 219. Der weite Teil des Längsmittelkanals 202 zwischen der Zündeinrichtung 208 und der Graphitdüse 219 und dem Aluminiumstopfen 216 ist mit ringförmigen Tabletten 224 aus einem

a·

gasbildenden Brennstoff gefüllt. Die Mittelöffnungen der Tabletten 224 und der vordere Teil des Längsmittelkanals 2Ο2 im Gehäuse 201 sind mit einem pulverförmigen, nicht-gasbildenden Brennstoff 226 gefüllt. Zwischen der Graphitdüse 219 und dem Aluminiumstopfen 216 und den Tabletten 224 befindet sich eine Halteplatte 218 aus dünnem Aluminium. Drei Stahlplatten 22Ο schließen das Hinterende 206 des Gehäuses 201 bei der Graphitdüse 219 und sind von der Stirnseite der Graphitdüse 216 durch Abstandsstücke 222 getrennt. Der in der Versuchsapparatur 200 verwendete nicht-gasbildende Brennstoff besteht zu 30 Gew.-% aus Aluminium und zu 70 Gew.-% aus Kupferoxid. Der in der Versuchsapparatur 200 verwendete gasbildende Brennstoff besteht zu 25,5 Gew.-% aus Aluminium, zu 59,5 Gew.-% aus Eisen(III)-oxid und zu 15 Gew.-% aus Polytetrafluorethylen, alle. Anteile jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Brennstoffe = ¹OO.

Die Versuchsapparatur 200 wird unter Wasser und unter verschiedenen Drücken verwendet; an die elektrischen Leitungen 212 und 214 wird eine Energiequelle angeschlossen, üie durch den Zünder 210 die Aufheizung und Zündung des pulverförmigen, nicht-gasbildenden Brennstoffs in dem Gehäuse 201 verursacht. Durch die Zündung des nicht-gasbiidenden Brennstoffs 226 werden die gasbildenden Tabletten 224 gezündet, wodurch die Halteplatte 218 zerreißt und ein Strahl von Brennprodukten durch die Graphitdüse 219 strömt, den Aluminiumstopfen 216 durchbrennt und auf die Stahlplatten 220 trifft. Nach jedem Versuch wird die Eindringtiefe des Strahls der Brennprodukte in die Stahlplatten 220 bestimmt.

Der oben beschriebene Versuch wird mit einem gasbildenden Brennstoff nach dem Stand der Technik wiederholt, der zu 24,6 Gew,-% aus Eisen (III)-oxid und zu 9,1 Gew.-% aus Polytetrafluorethylen besteht, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Brennstoffs = 100.

Die Ergebnisse der Versuche sind in Fig. 12 graphisch
dargestellt und zeigen deutlich, daß der Brennstoff nach der
vorliegenden Erfindung bei Drücken von wenig über Atmosphärendruck bis zu ca.. 690 bar (1O.OOO psig) verglichen mit dem Nickel enthaltenden bekannten Brennstoff eine signifikant
größere Eindringtiefe erreicht.

Beispiel 2

Eine Schneidvorrichtung 10 mit einem Außendurchinesser von
4,29 cm (1-11/16 Zoll) an der Buchse 96 wird in einem
Rohrabschnitt von 6,03 cm (2-3/8 Zoll) Außendurchmessei"
und einer Wandstärke von 0,48 cm (0,19 Zoll) unter
ca. 3 m (10 ft.) Wasser angeordnet. In der Brennkammer 78 der
Schneidvorrichtung 10 werden neun Tabletten 32 eines gasbildenden Brennstoffs verwendet, von denen die erste, drxtte, fünfte, siebte und neunte (von oben nach unten) 25,5 Gew.-% Aluminium,
59,5 Gew.-% Eisen(III)-oxid und 15 Gew.-% Polytetrafluorethylen und die zweite, vierte, sechste und achte 7,5 Gew.-% Aluminium, 17,5 Gew.-% Eisen(III)-oxid und 75 Gew.-% Polytetrafluorethylen enthält, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des
Brennstoffs = 100. Jede Tablette hat eine Dichte von 2,6 g/cm
und ein Gewicht von 3 9,5 g bzw. eine Dichte von 2,4 g/cm und ein Gewicht von 35 σ.

Der verwendete pulverförmige, nicht-gasbildende Brennstoff
besteht zu 30 Gew.-% aus Aluminium und zu 70 Gew.-% aus
Kupferoxid und der gasbiidende Brennstoff der Tabletten 62 und
64 zu 25,5 Gew.-% aus Aluminium, zu 59,5 Gew.-% aus
Eisen(III)-oxid und zu 15 Gew.-% aus Polytetrafluorethylen,
jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Brennstoffs = 1G0.
Die Schneidvorrichtung 1O enthält 16 in gleichen Abständen
angeordnete Ausströmdüsen 86 mit einem Durchmesser von
ca. 0,32 cm (1/8 Zoll).

Im Gebrauch durchtrennt die Schneidvorrichtung 10 erfolgreich
das Rohr mit einem Außendurchntesser von 6,03 cm
(2-3/8 Zoll).

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Durchtrennen einer Rohrleitung in einer quer zu deren Achse verlaufenden Ebene, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

Einfüllen eines Brennstoffs in die Brennkammer eines länglichen, zur Einführung in die Rohrleitung bemessenen Gehäuses, das eine Mehrzahl von im Abstand angeordneten, radial verlaufenden und mit der Brennkammer verbundenen Ausströradüsen hat, die so anc"3ordnet sind- daß die Brennprodukte quer zur Jehäuseachse gerichtet sind,

Einbringen des Gehäuses innerhalb der Rohrleitung in eine Stellung, in der die Ausströmdüsen neben der gewünschten Trennstelle angeordnet Bind,

Zünden des in die Brennkammer eingeschlossenen Brennstoffs und

Durchtrennen der Rohrleitung durch die aus dem Gehäuse durch die Ausströmdüsen austretenden und auf die Rohrleitung auftreffenden Brennprodukte.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff ein fester pyrotechnischer Brennstoff aus einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Niob, Titan oder deren Mischungen, aus einem Metalloxid, ausgewählt aus der Gruppe der Eisenoxide, Kupferoxid, Chrom(III)-oxid oder deren Mischungen, und aus

einer gasbildenden Komponente besteht, die nach der Zündung des Brennstoffs und bei der Reaktionstemperatur des Metalls und des Metalloxids unter Gasbildung verdampft.

Verfahren na~n. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gasbildende Brennstoff ca. 8 bis ca.70 Gew.-% Metall, ca. 12 bis ca. 80 Gew.-% Metalloxid und ca. "· bis 60 Gew.-% der gasbildenden Komponente enthält, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des gasbildenden Brennstoffs = 100.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff einen nicht-gasbildenden, festen pyrotechnischen Brennstoff aus einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe Aluminium, Magnesium., Niob, Titan oder deren Mischungen, und aus einem Metalloxid, ausgewählt aus der Gruppe der Eisenoxide, Kupferoxid, Chrom(III)-oxid oder deren Mischungen, enthält.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht-gasbildende Brennstoff ca. 15 bis ca. 80 Gew*-% des Metalls und ca. 20 bis ca. 85 Gew.-% des Metalloxids enthält, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des nicht-gasbildenden Brennstoffs = 100.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis des in das Gehäuse eingeschlossenen gasbildenden Brennstoff und des Metergewichtes der zu durchtrennenden Rohrleitung im Bereich von ca. 0,97 bis ca. 1,25 beträgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Außendurchmessers des Gehäuses an der Stelle der Ausströmdüsen zum Innendurchmesser der Rohrleitung im Bereich von ca. 0,87 bis dicht unter 1 beträgt.

8- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Jas Gehäuse zylindrisch ist und die Ausströmdüsen im Abstand voneinander über dessen Umfang verteilt sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teil der Ausströmdüsen in einer einzigen, quer zur Achse des Gehäuses verlaufenden Ebene und ein zweiter, unter einem Winkel durch das Gehäuse verlaufender Teil der Aussfcrömdüsen mit den äußeren Enden in einer einzigen, quer zur Achse des Gehäuses verlaufenden Ebene angeordnet sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der gasbildende pyrotechnische Brennstoff in die Brennkammer und der nicht-gasbildende pyrotechnische Brennstoff In einen mit der Brennkammer verbundenen Zündkanal eingebracht v/erden, der in dem Gehäuse ausgebildet ist, daß die Ausströmdüsen mit deir Brennkammer verbunden sind und daß der in den Zündkanal eingebrachte nicht-gasbildende Brennstoff gezündet wird und durch seine Reaktion den in die Brennkammer eingebrachten gasbildenden Brennstoff zündet.

1¹. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Zündkanals kleiner als der Querschnitt der Brennkammer ist.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Brennkammer eingeschlossene, gasbildende pyrotechnische Brennstoff Tabletten aus zwei unterschiedlich zusammengesetzten Brennstoffen bildet, deren erster einen geringeren Anteil der gasbildenden Komponente enthält.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabletten in der Brennkammer übereinander angeordnet werden und benachbarte Tabletten aus unterschiedlich zusammengesetzten Brennstoffen bestehen.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, daß der erste Brennstoff ca. 25,5 Gew.-% Aluminium, ca. 59,5 Gew.-I eines Metalloxids, ausgewählt aus der Gruppe Eisen(III)-oxid, Kupferoxid, Chrom(III)-oxid oder deren Mischungen, und ca. 15,5 Gew.-% Polytetrafluorethylen enthält, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Brennstoffs = 1O0.

15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Brennstoff 7.5 Gew.-% Aluminium, ca. 17,5 Gew.-% eines Metalloxids, ausgewählt aus der Gruppe Eisen(III)-oxid, Kupferoxid, Chrom(III)-oxid oder deren Mischungen, und ca. 75 Gew.-% Polytetrafluorethylen enthält, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung = 100.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabletten ringförmig ausgebildet sind und ihre Mittelöffnung mit pulverförmigem nicht-gasbildendem Brennstoff angefüllt ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht-gasbildende Brennstoff in der Mittelöffnung der Tabletten ca. 30 Gew.-% Aluminium und ca. 70 Gew.-% eines Metalloxids, ausgewählt aus der Gruppe Eisen(III)-oxid, Kupferoxid oder deren Mischungen, enthält, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Brennstoffs = 100.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17 zur Durchtrennung einer Rohrleitung in einer Tiefbohrung unter hohem Umgebungsdruck, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse bis zur Trennstelle in der Rohrleitung herabgelassen und nach Durchtrennung der Rohrleitung wieder herausgezogen wird=

19. Schneidvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche zum Durchtrennen einer Rohrleitung in einer quer zu deren Achse verlaufenden Ebene _r gekennzeichnet durch

ein längliches, reversibel in die Rohrleitung (12,102) an eine bestimmte Stelle einbringbares Gehäuse (14, 104) mit einer darin ausgebildeten Brennkammer (78, 15O) und mit einer damit verbundenen Mehrzahl von Ausströmdüsen (86,155), die quer zu den Seitenwänden des Gehäuses (14,104) angeordnet sind, und

eine Zündeinrichtung (26,28,30,106,108,110) zur Zündung des in der Brennkammer (78,150) enthaltenen

Brennstoffs, dessen Brennprodukte aus dem Gehäuse (14,104) durch die Ausströmdüsen (86,155) austreten.

20. Schneidvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14,104) zylindrisch ist und die Ausströiadüsen (86,155) im Abstand voneinander über dessen Umfang verteilt sind.

21. Schneidvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teil der Ausströmdüsen (86,155) in einer einzigen quer zur Achse des Gehäuses (14,104) verlaufenden Ebene und ein zweiter unter einem Winkel durch das Gehäuse (14, 104) verlaufender Teil der Ausströmdüsen (68,155) mit den äußeren Enden in einer einzigen, quer zur Achse des Gehäuses (14,104) verlaufenden Ebene angeordnet sind.

22. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14,104) einen mit der Brennkammer (78,150) verbundenen Zündkanal (80,152) aufweist und daß die Zündeinrichtung (26,28,30,106,108,110) zur Zündung des in dem Zündkanal (80,152) enthaltenen Brennstoffs eingerichtet ist.

23. Schneidvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff im Zündkanal (^P-O, 152) ein nicht-gasbildender pyrotechnischer Brennstoff und der Brennstoff in der Brennkammer (78,150) aus gasbildendem und nicht-gasbildendem pyrotechnischen Brennstoff zusammengesetzt ist.

24. Schneidvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff im Zündkanal (80,152) und in der Brennkammer (78,15O) aus gasbildendem und nicht-gasbildendem pyrotechnischen Brennstoff zusammengesetzt ist.

25. Schneidvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zum Durchtrennen einer im wesentlichen vertikal angeordneten Rohrleitung , gekennzeichnet durch

ein längliches zylindrisches Gehäuse (14,104) mit geschlossenem oberen und unteren Ende (16 bzw. 18),

eine Einrichtung (42,116) zum Herablassen des Gehäuses (14,1O4) in die Rohrleitung (12,1O2) bis zur einer bestimmten Stelle,

eine nahe dem unteren Ende (18) des Gehäuses (14, 1O4) ausgebildete Brennkammer (78,150),

eine mit der Brennkammer (78.15O) verbundene, von nahe dem oberen Ende (16) her verlaufende Einrichtung mit einem Zündkanal (8O,152)₇

eine Mehrzahl von im Abstand radial und durch die den Zündkanal (80,152) enthaltende Einrichtung und das Gehäuse (14,1O4) verlaufenden Ausströmdüsen (86,155),

ein in der Brennkammer (78,150) enthaltener, fester pyrotechnischer Brennstoff,

ein in dem Zündkanal (80,152) enthaltener und mit dem in der Brennkammer (80,150) in Zündwirkung angeordneter fester pyrotechnischer Brennstoff, und

eine durch Fernbedienung auslösbars Zündeinrichtung (26,28,30,106,108,110) für den in dem Zündkanal (80,152) enthaltenen Brennstoff.

26. Schneidvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß in der Brennkammer (78,15O) ein gasbildender und in dem Zündkanal (78,150) ein nicht-gasbildender Brennstoff enthalten ist.

27. Schneidvorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff im Zündkanal {80, 152) und in der Brennkammer (78,150) aus gasbildendem und nicht-gasbildendem pyrotechnisehen Brennstoff zusammengesetzt ist.

28. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis

27, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (14) Halter (60,85) für den im Zündkanal (8O) und in der Brennkammer (78) enthaltenen Brennstoff vorgesehen sind.

29. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis

28, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (14,104) mit Dichtungen (76,17O) für die Ausströmdüsen (86, 155) versehen ist.

30. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis

29, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmdüsen (86,155) im Abstand über den Umfang des Gehäuses (14,104) verteilt sind.

31. Schneidvorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet:, daß ein erster Teil der Ausströmdüsen (86,155) in einer einzigen, quer zur Achse des Gehäuses (14,104) verlaufenden Ebene liegen und ein zweiter Teil der Ausströmdüsen (86,155) aufwärts unter einem Winkel durch die den Zündkanal (80,152) enthaltende Einrichtung und durch das Gehäuse (14,104) verläuft und mit den äußeren Enden in einer einzigen, quer zur Achse des Gehäuses (14,104) verlaufenden Ebene liegt.

32. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis

31, dadurch gekennzeichentj daß eine Einrichtung zur Verhinderung des Eindringens von Brennprodukten in den oberen Teil des Gehäuses (104) zwischen den Ausströmdüsen (155) und dem geschlossenen oberen Ende vorgesehen ist.

33. Schneidvorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis

32, dadurch gekennzeichent, daß wenigstens ein Teil des Zündkanals '80,152) mit einem hitzebeständigen Einsatz (58,144) versehen ist.

34. Gasbildender pyrotechnischer Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff ein fester pyrotechnischer Brennstoff aus einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe Aluminium, Magnesium, Niob, Titan oder deren Mischungen, aus einem Metalloxid, ausgewählt aus der Gruppe der Eisenoxide, Kupferoxid, Chrom(III)-oxid oder deren Mischungen, und einer gasbildenden Komponente besteht, die nach der Zündung des Brennstoffs und bei der Reaktionstemperatur des Metalls und des Metalloxids unter Gasbildung verdampft.

35. Brennstoff nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die gasbildende Komponente Polytetrafluorethylen ist.

36. Brennstoff nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Aluminium und das Metelloxid aus der Gruppe Eisen(III)-oxid, Kupferoxid, Chrom(III)-oxid oder deren Mischungen ausgewählt ist.

37. Brennstoff nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff ca. 8 bis ca. 70 Gew.-% Aluminium bezogen auf das Gesamtgewicht des Brennstoffs = "SOO enthält.

38. Brennstoff nach einem der Ansprüche 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff ca. 12 bis ca. 80 Gew.~% Metalloxid bezogen auf das

des Brennstoffs = 100 enthält.

39. Brennstoff nach einem der Ansprüche 35 bis 38 dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff ca. 1 bis ca. 60 Gew.-% Polytetrafluorethylen bezogen auf das Gesamtgewicht des Brennstoffs =100 enthält.

40. Brennstoff nach einem der Ansprüche 34 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff in eine Schneidvorrichtung zum Durchtrennen von Rohrleitungen unter hohem Umgebungsdruck einsetzbar ist.

41. Brennstoff nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff in Form von übereinander liegenden Tabletten (82,154) gepackt ist und zwei verschiedene Arten von Tabletten (82,154) vorgesehen sind, deren eine einen geringeren Anteil der gasbildenden Komponente enthält.

42. Brennstoff nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Tabletten (82,154) von verschiedener Art sind.

43* Brennstoff nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Art von Tabletten (82, 154) ca. 25,5 Gew.-% Aluminium, ca. 59,5 Gew.-% eines Metalloxids, ausgewählt aus der Gruppe Eisen(III)-oxid, Kupferoxid, Chrom(III)-oxid oder

deren Mischungen, und ca. 15,5 Gew.~% Polytetrafluorethylen enthält, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Tablette = lOO.

44. Brennstoff nach einem der Ansprüche 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Art von Tabletten (82,154) ca. 7,5 Gew.-% Aluminium, ca. 17,5 Gew.-% eines Metalloxids, ausgewählt aus der Gruppe Eisen(III)-oxid, Kupferoxid, Chrom(III)-oxid oder deren Mischungen, und ca. 75 Gew.-% Polytetrafluorethylen enthält, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Tablette = 100.

45. Brennstoff nach einem der Ansprüche 4O bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß die Tabletten (82,154) ringförmig ausgebildet sind und ihre Mitteiöffnung mit pulverförmigem nicht-gasbildenden Brennstoff

(83) angefüllt ist.

46. Brennstoff nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht-gasbildende Brennstoff (83) in der Mittelöffnung der Tabletten (82,154) ca. 30 Gew.-% Aluminium und ca. 70 Gew.-% eines Metalloxids, ausgewählt aus der Gruppe Eisen(III)-oxid, Kupferoxid oder deren Mischungen, enthält, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Brennstoffs = 100.