DE842333C

DE842333C - Method and device for thermal drilling

Info

Publication number: DE842333C
Application number: DEH7162A
Authority: DE
Inventors: Rolf Huebner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-01-04
Filing date: 1951-01-04
Publication date: 1952-06-26

Description

Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Bohren Es sind bereits einige Verfahren und Vorrichtungen zum thermischen Gesteinsbohren bekannt. Eins der ersten dieser Verfahren von gewisser Bedeutung war das Schmelz- oder Strahlbohren mit der sogenannten Sauerstofflanze. Hierbei wird ein Stahlrohr mit Stahlkern am vorderen Ende durch eine Thermitpatrone oder durch einen Schweißbrenner zur Weißglut erhitzt, dann das Gerät dicht an das zu durchbohrende Gestein 'herangebracht und durch den Ringraum zwischen Rohr und Kern Sauerstoff unter Druck zugeführt. Durch den Schmelzoxydationsstrahl wird das Gestein im Bereich des Strahls geschmolzen, wobei durch das verschiedene Wärmereaktionsvermögen der Gesteinsbestandteile und die damit verbundene ungleiche Volumenzunahme der Schmelzvorgang begünstigt wird. Die Schmelze tritt unter dem Gasdruck des Verbrennungsvorgangs und etwa zurückströmenden überschüssigen Sauerstoffs aus dem Schmelzbohrloch in Form einer Schlacke aus.Method and device for thermal drilling There are already a few Methods and devices for thermal rock drilling are known. One of the first Of some importance of this procedure was the fusion or jet drilling with the so-called oxygen lance. This is a steel tube with a steel core on the front The end is heated to incandescence by a thermite cartridge or a welding torch, then brought the device close to the rock to be pierced and through the Oxygen is supplied under pressure to the annular space between the tube and the core. Through the jet of enamel oxidation the rock is melted in the area of the jet, whereby by the different Heat reactivity of the rock components and the unequal associated with it Volume increase the melting process is favored. The melt occurs under the Gas pressure of the combustion process and any excess oxygen flowing back from the melt well in the form of a slag.

Ferner ist ein wie die Sauerstofflanze insbesondere für hartes Gestein bestimmtes Schmelz- und Strahlbdhrverfahren bekannt, bei welchem jedoch im Gegensatz zu.der Sauerstofflanze, das Bohrrohr selbst an der Verbrennung nicht teilnimmt; sondern durch Zusatz von 01 geringer Viskosität zum Sauerstoffstrom eine Flamme hoher Temperatur erzeugt wird. Außerdem wird für eine hohe Geschwindigkeit der Flamme gesorgt, . so daß das Gestein nicht nur geschmolzen wird, sondern die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegende Flamme zugleich auch die abgespaltenen Gesteinsteilchen wegschwemmt. Im einzelnen ist das zum Strahlbohren oder Brennbohren verwendete Blasrohr, das während des Bohrvorgangs kontinuierlich gedreht und außerdem vorgeschoben wird, so ausgebildet, daß im Blaskopf oder Brenner der Brennstoff zerstäubt, mit Sauerstoff vermischt und das Gemisch unter hohem Druck verbrannt wird. Das Gerät wird durch Wasser gekühlt, das aus vielen CSffnungen auf den Umfang des Blasrohrs sowie in einer Zone unmittelbar hinter dem Brenner austritt. Das Kühlwasser dient nicht nur zur Kühlung des Ceräts, sondern es unterstützt und fördert den Bohrvorgang auch noch dadurch, daß es bei der Verdampfung das Gestein und die Verbrennungsgase kühlt und die abgespaltenen Gesteinsteilchen aus dem Bohrloch austrägt.Furthermore, like the oxygen lance, there is known a melting and jet drilling process which is particularly intended for hard rock, in which, however, in contrast to the oxygen lance, the drill pipe itself does not take part in the combustion; but by adding 01 to the low viscosity oxygen flow a high-temperature flame is generated. In addition, a high speed of the flame is ensured. so that the rock is not only melted, but the flame moving at high speed at the same time sweeps away the split off rock particles. Specifically, the blowpipe used for jet drilling or flame drilling, which is continuously rotated during the drilling process and also advanced, is designed so that the fuel is atomized in the blow head or burner, mixed with oxygen and the mixture is burned under high pressure. The device is cooled by water exiting from many C openings around the circumference of the blowpipe and in a zone immediately behind the burner. The cooling water not only serves to cool the Ceräts, but it also supports and promotes the drilling process in that it cools the rock and the combustion gases during evaporation and removes the separated rock particles from the borehole.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Gesteinsbohren, durch welches der verhältnismäßig geringe thermische Wirkungsgrad der bekannten Verfahren erheblich gesteigert, die Bohrleistung verbessert und dieVoraussetzung zur wirtschaftlichen Anwendung von Brennbohrverfahren für die verschiedensten Gesteinsarten zumal auch im Bergbau geschaffen wird. Durch eingehende Versuche ist gefunden worden, daß diese Wirkungen dann erzielt werden, wenn das thermische oder Brennbohrverfahren nicht wie bisher mit kontinuierlicher, sondern mit pulsierender, d. h. periodisch an- und abschwellender bzw. periodisch unterbrochener Flamme betrieben- wird. Mit den bisher üblichen Verfahren ist eine Bohrarbeit in Gesteinen mit niedrigem Si0.-Gehalt und besonders bei Anteilen mit niedrigem Schmelzpunkt nicht möglich. Die pulsierende Flamme kann z. B.. durch periodisch wiederkehrende Drosselung oder Unterbrechung der Sauerstoff- oder Luftzufuhr zum Brenner erzeugt werden. Dadurch reißt die Flamme kurzzeitig ab und entzündet sich wieder unter starkem Druckanstieg. Die pulsierende Flamme ruft eine besonders starke Zertrümmerung der Gesteinsteilchen hervor und steigert die Bohrleistung erheblich.The invention relates to a method for thermal rock drilling, by which the relatively low thermal efficiency of the known Process significantly increased, drilling performance improved and the requirement for the economical use of internal combustion processes for a wide variety of rock types especially since it is also created in mining. Thorough experiments have found that these effects are achieved when the thermal or combustion drilling method not as before with continuous, but with pulsating, d. H. periodically increasing and decreasing or periodically interrupted flame is operated. With The usual method up to now is drilling in rocks with a low SiO content and especially not possible with parts with a low melting point. The pulsating Flame can e.g. B. by periodically recurring throttling or interruption the oxygen or air supply to the burner. This ruptures the flame briefly and ignites again under a strong increase in pressure. The pulsating Flame causes particularly strong fragmentation of the rock particles and increases the drilling performance considerably.

Die vorteilhaften Wirkungen einer pulsierenden Flamme zum Brennbohren können dadurch noch wesentlich verbessert werden, daß die aus Bohrungen am Brenner austretenden Wasserstrahlen nicht wie bisher kontinuierlich, sondern ebenfalls periodisch bzw. pulsierend austreten. Es hat sich gezeigt, daß hier durch die Temperaturbegrenzung je nach den jeweiligen Gesteinszusammensetzungen innerhalb eines bestimmten Wertes gehalten und gleichzeitig die Abplatzwirkung der Gesteinsteilchen erheblich gesteigert werden kann. Die pulsierende Flamme und der-pulsierende Wasseraustritt werden zweckmäßig in geeigneter Weise je nach Gesteinsart aufeinander abgestimmt.The beneficial effects of a pulsating flame for flame drilling can be significantly improved by the fact that the holes in the burner emerging water jets not continuously as before, but also periodically or exit pulsating. It has been shown that here by the temperature limitation depending on the respective rock composition within a certain value and at the same time the chipping effect of the rock particles is significantly increased can be. The pulsating flame and the pulsating water discharge become appropriate suitably matched to one another depending on the type of rock.

Da sich als vorteilhaft erwiesen hat, je nach der zu bohrenden Gesteinsart die von der Flamme bestrichene Fläche zu ändern und einzustellen, sieht die Erfindung ferner vor, schwenkbar gelagerte Brenner bzw. auswechselbare Düsen zu verwenden, so daß je nach der Stellung bzw. dem Schwenkungsgrad des Brenners ein verschieden großer Brennkreis erzeugt und dieser daher der jeweiligen Gesteinsart angepaßt werden kann.As has been found to be beneficial, depending on the type of rock being drilled To change and adjust the area swept by the flame, see the invention also suggest using pivotable burners or exchangeable nozzles, so that depending on the position or the degree of swiveling of the burner a different large focal circle generated and this can therefore be adapted to the respective type of rock can.

Die zur Durchführung des neuen Verfahrens erforderliche Vorrichtung besteht in ihren Hauptteilen aus einem mit Vorschubvorrichtung und Drehvorrichtung versehenen Bohrrohr mit Brenner, Zuleitungen für Brenngas, Sauerstoff und Kühlwasser zum Brenner und einer Einrichtung zur periodischen Drosselung bzw. Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr zum Brenner. Wird das Bohrverfahren auch mit pulsierendem Austritt der Wasserstrahlen am Brenner betrieben, so ist außerdem eine Einrichtung zur periodischen Drosselung bzw. Unterbrechung der Druckwasserzufuhr zu denAustrittsöffnungen am Brenner vorzusehen.The device required to carry out the new process consists in its main parts of one with a feed device and a rotating device equipped drill pipe with burner, supply lines for fuel gas, oxygen and cooling water to the burner and a device for periodic throttling or interruption the oxygen supply to the burner. If the drilling method is also used with a pulsating exit the water jets operated on the burner, so is also a device for periodic Throttling or interruption of the pressurized water supply to the outlet openings on Provide burner.

Die Vorrichtung kann maschinell betrieben werden, sie kann aber auch als Handgerät zumal für gewisse Verwendungszwecke im Bergbau ausgebildet und z. B. an einem Druckstempel oder einer sonstigen Spannsäule in der Höhenlage verstellbar und nach jeder Richtung schwenkbar angebracht sein.The device can be operated mechanically, but it can also as a handheld device especially designed for certain uses in mining and z. B. adjustable in height on a plunger or other clamping column and be mounted pivotable in any direction.

Das neue Bohrverfahren und die zu seinerDurchführung dienenden Vorrichtungen sind erfindungsgemäß auch zum Schachtabteufen geeignet. Zum Schachtabteufen werden die Brenner auf dem Umfang eines Rohrs angeordnet, das in eine hin und her drehende Richtung versetzt wird, so daß die Brenner den gesamten Umfang der Rohrwandung bestreichen. Das die Brenner und die Zuführungsleitungen zu diesen tragende Rohr hat einen Durchmesser, der dem Durchmesser des zu bohrenden Schachtes entspricht. Durch die Flamme der Brenner wird der Schachtkern herausgebrannt. Es bildet sich dabei eine die äußere Bohrungswand sichernde Kontaktzone, die es ermöglicht, das Verfahren auch zum Schachtabteufen in Fließsand anzuwenden. Um die jeweils herausgebrannten Kerne von gewisser Länge, z. B. 2 m, zu lösen, werden vorteilhaft Brenner verwendet, die von senkrechter Flammrichtung auf eine waagerechte Flammrichtung umschaltbar sind, so daß in waagerechter Ebene ebenfalls durch die Flamme der Brenner der Kern gelöst wird, wobei auf der Sohle wiederum eine wirksame Kontaktzone gebildet wird.The new drilling method and the devices used to carry it out are also suitable for shaft sinking according to the invention. Become a shaft sink the burners are arranged on the circumference of a tube that rotates in a reciprocating manner Direction is offset so that the burner brush the entire circumference of the pipe wall. The pipe carrying the burners and the supply lines to them has a diameter which corresponds to the diameter of the shaft to be drilled. By the flame of Burner, the shaft core is burned out. An outer one is formed Contact zone securing the bore wall, which enables the process to also be used for shaft sinking to be used in flowing sand. Around the cores burnt out of a certain length, z. B. 2 m to solve, burners are advantageously used, the flame direction perpendicular can be switched to a horizontal flame direction, so that in the horizontal plane likewise by the flame of the burner the core is loosened, being on the sole in turn an effective contact zone is formed.

Die Zeichnung veranschaulicht in schematischer Darstellyng Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt Fig. i eine Ausführung des Brennbohrers im Längsschnitt, Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine etwas andere Ausführung des Brennbohrers, Fig. 3 eine schwenkbare Ausbildung des Brenners, Fig. 4 den Brenner der Fig. 3 in geschwenkter Stellung, Fig. 5 ein Schema der Vorschub- und Drehvorrichtung für Brennbohrer, Fig. 6 und 7 zwei Schemen der Vorschub- und Drehvorrichtung für Brennbohrer mit schwenkbarem Brenner, Fig. 8 bis i i ein Brennbohrgerät mit Führung des Brennbohrers von Hand in mehreren Ansichten, Fig. 12 einen Brennbohrer, bei welchem die Mischung des Brennstoffs und des Sauerstoffs nicht . erst im Brenner, sondern schon am rückwärtigen Ende des Bohrers erfolgt, Fig. 13 die Erzeugung der pulsierenden Flamme durch die Drehbewegung, Fig. 14 die Erzeugung der pulsierenden Flamme durch andere Mittel mit einer anderen Brennerausbildttng, Fig. 15 die Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung zum Schachtabteufen schematisch in Ansicht, Fig. 16 einen Grundriß zu Fig. 15, Fig. 17 und 18 auf zwei Flammenrichtungen umschaltbare Brenner, Fig. i9 einen Brenner nach Fig. 17 und 18 in größerem Maßstab schematisch im Schnitt, Fig. 20 einen Brenner ähnlich Fig. 14 in größerem Maßstab im Schnitt.The drawing illustrates exemplary embodiments of the invention in a schematic representation. 1 shows an embodiment of the internal drill in longitudinal section, FIG. 2 shows a longitudinal section through a somewhat different embodiment of the internal drill, FIG. 3 shows a swiveling design of the burner, FIG. 4 shows the burner of FIG. 3 in a swiveled position, FIG. 5 a diagram of the feed and turning device for drill bits, Fig. 6 and 7 two schemes of the feed and turning device for drill bits with pivotable burner, Fig. 8 to ii a drill with manual guidance of the drill bit in several views, Fig. 12 a drill bit at which the mixture of fuel and oxygen is not. only takes place in the burner, but already at the rear end of the drill, Fig. 13 the generation of the pulsating flame by the rotary movement, Apparatus for shaft sinking schematically in view, FIG. 16 a plan view of FIG. 15, FIGS. 17 and 18 burners which can be switched to two flame directions, FIG. 19 shows a burner according to FIGS. 17 and 18 on a larger scale, schematically in section, FIG. 20 one Burner similar to FIG. 14 on a larger scale in section.

Für das neue thermische Gesteinsbohrverfahren, bei welchem eine pulsierende Flamme erzeugt wird, und vorzugsweise auch das Kühlwasser durch verschiedene Bohrungen des Brenners pulsierend austritt, können Brennbohrer verschiedener Bauart verwendet werden. Nach Fig. i und 2 besteht der Brennbohrer i aus drei konzentrischen Rohren 2, 3, 4, von denen das äußere Rohr 2 zur Zuführung von Kühlwasser zum Brenner 5 und zu den Austrittsöffnungen 6 des Brenners, das mittlere Rohr 3 zur Zuführung von Brennstoff bzw. Brenngas und das Innenrohr 4 zur Zuführung von Sauerstoff bzw. Luft dient. Brenngas und Sauerstoff werden im Brenner 5 in einer Kammer 7 gemischt. Die Flamme tritt nach Fig. i aus einer auswechselbaren zentralen Brenndüse 8 nach Fig. 2 aus kreisförmig angeordneten und bei dem dargestellten Beispiel etwas divergierenden Brennbohrungen 9 aus. Als Brennstoff bzw. Brenngas kommen z. B. Treibgas. Acetylen, Benzol u. dgl. in Betracht. Statt Sauerstoff kann auch Luft verwendet werden.For the new thermal rock drilling method, in which a pulsating Flame is generated, and preferably also the cooling water through various holes of the burner emerges in a pulsating manner, various types of burner can be used will. According to Fig. I and 2, the drill bit i consists of three concentric tubes 2, 3, 4, of which the outer tube 2 for supplying cooling water to the burner 5 and to the outlet openings 6 of the burner, the middle pipe 3 for supply of fuel or fuel gas and the inner tube 4 for supplying oxygen or Air serves. Fuel gas and oxygen are mixed in a chamber 7 in the burner 5. The flame emerges from an exchangeable central burner nozzle 8 according to FIG Fig. 2 from circularly arranged and somewhat diverging in the example shown Burning holes 9 from. As fuel or fuel gas z. B. Propellant. Acetylene, Benzene and the like. Instead of oxygen, air can also be used.

Es ist zweckmäßig, die von der Flamme bestrichene Fläche je nach der Gesteinsart zu ändern und einzustellen, da z. B. mit steigendem S'02-Gehalt des Gesteins die Wärmeleitfähigkeit steigt. Aus diesem Grunde ist der in Fig. 3 und 4 dargestellte Brenner 5 um eine Achse io schwenkbar, so daß je nach dem Grad des Schwenkens bei der Drehung des Brennbohrers der Brennkreis verschieden groß ist und der jeweiligen Gesteinsart angepaßt werden kann. Der Schwenkbereich braucht nur verhältnismäßig klein zu sein (z. B. 4 bis 5 mm). Die N'(ittel zur Verstellung des Brennners sind in der Zeichnung nur schematisch angedeutet, da verschiedene konstruktive Möglichkeiten ohne weiteres gegeben sind. Nur ist es erforderlich, zwischen Brenner 5 und Brennrohr i ein elastisches Zwischenstück vorzusehen.It is advisable to change the area covered by the flame depending on the To change the type of rock and adjust, as z. B. with increasing S'02 content of the Rock's thermal conductivity increases. For this reason, that in Figs. 3 and 4 burner 5 shown pivotable about an axis io, so that depending on the degree of Pivoting when rotating the burner, the focal circle is of different sizes and can be adapted to the respective type of rock. The swivel range needs only to be relatively small (e.g. 4 to 5 mm). The N '(means for adjustment of the burner are only indicated schematically in the drawing, as different constructive options are readily available. It is only necessary to provide an elastic intermediate piece between burner 5 and combustion tube i.

Fig. 5 zeigt ein Schema für die Dreh- und Vorschubrichtung des Brennbohrers i, 5. An einen Druckwasserbehälter i i sind Leitungen i2 angeschlossen, die zwei Druckzylinder 13 mit Kolben 14, Kolbenstangen 15 und Verbindungsstück 16 zum Vorschub des Brennbohrers i, 5 aufweisen. Eine mit Drosselventil 17 versehene Wasserleitung i8 dient zur Zuführung des Kühlwassers zum Brenner 5. Ein Druckluftmotor i9, Wassermotor Oder sonstiger Antrieb versetzt den Brennbohrer i, 5 über Antriebsritzel 20 und Zahnkranz 21 in Drehung.5 shows a diagram for the direction of rotation and advance of the drill bit i, 5. Lines i2 are connected to a pressurized water tank ii, which have two pressure cylinders 13 with pistons 14, piston rods 15 and connecting piece 16 for advancing the drill bit i, 5. A water line i8 provided with a throttle valve 17 is used to supply the cooling water to the burner 5. A compressed air motor i9, water motor or other drive rotates the drill bit i, 5 via drive pinion 20 and toothed ring 21.

Eine etwas abweichende Vorschub- und Drehvorrichtung für Brennbohrer i mit um eine Achse io verschwenkbarem Brenner 5 ist in den Fig. 6 und 7 schematisch dargestellt.A slightly different feed and turning device for torch drills i with the burner 5 pivotable about an axis io is shown schematically in FIGS shown.

Während die Fig. 5 bis 7 maschinell betriebene Vorschub- und Drehvorrichtungen für den Brennbohrer zeigen, ist in Fig. 8 bis i i ein Gerät für Handbetrieb, d. h. zur Führung des Brennbohrers i mit der Hand, dargestellt. Mittels eines Druckstempels 22 oder einer sonstigen Spannsäule kann das Gerät zwischen Liegendem und Hangendern oder auch zwischen Streckenstößen lösbar befestigt werden. Das eigentliche Gerät mit dem Brennbohrer i ist auf einer Lasche, einem Arm 23 od. dgl. befestigt, der mit einer Schelle 24 od. dgl. in Längsrichtung des Stempels 22'verstellbar ist. Außerdem ist das Gerät z. B. durch ein Kugelgelenk 25 schwenkbar, so daß der Brennbohrer i, 5 in jede Höhenlage und jede Richtung gebracht werden kann. Der Vorschub des Brennbohrers erfolgt z. B. ähnlich Fig. 5 durch zwei Druckwasserzylinder 26 mit Kolben und Kolbenstangen. Das Druckwasser dient dabei zweckmäßig nicht nur -zum Vorschub des Brennbohrers; sondern gleichzeitig auch zur Kühlung des Brenners und zum Austrag des Bohrkleins. Bei Vertikalbohrungen kann dem Wasser eine geringe Menge schwererer Flüssigkeit zu-, gesetzt werden, um das spezifische Gewicht zu erhöhen und dadurch einen besseren Austrag des Bohrkleins zu erzielen.While FIGS. 5 to 7 mechanically operated feed and rotating devices show for the torch drill, is in Fig. 8 to i i a device for manual operation, d. H. for guiding the drill bit i by hand. By means of a pressure stamp 22 or another tensioning column, the device can be placed between the lying and hanging walls or can be releasably fastened between track joints. The actual device with the drill bit i is on a tab, an arm 23 or the like is adjustable with a clamp 24 or the like in the longitudinal direction of the ram 22 '. In addition, the device is z. B. pivotable by a ball joint 25, so that the drill bit i, 5 can be brought to any altitude and any direction. The advance of the Drill takes place z. B. similar to FIG. 5 by two pressurized water cylinders 26 with Pistons and piston rods. The pressurized water is useful not only -for Feed of the torch drill; but also for cooling the burner and at the same time for discharging the cuttings. With vertical drilling a small amount can be the water heavier liquids should be added in order to increase the specific gravity and thereby to achieve a better discharge of the cuttings.

Für Handgeräte entsprechend oder ähnlich Fig. 8 bis i i wird zweckmäßig eine von Maschinengeräten abweichende Gaszuführung vorgesehen. Während nach Fig. i und 2 die Mischung des Brenngases mit dem Sauerstoff bzw: der Luft in einer Mischkammer des Brenners erfolgt, wird bei Handgeräten, wie dies z. B. Fig. 12 schematisch veranschaulicht, das Gemisch schon in einer am hinteren Ende des Brennrohrs i vorgesehenen Mischkammer 27 erzeugt, an welche eine.Gasleitung 3 und eine Sauerstoff- bzw. Luftleitung 4 angeschlossen sind. Von dieser Mischkammer 27 wird das Gemisch dem Brennrohr i und anschließend dem Brenner 5 durch einen üblichen Injektor 28 od. dgl. zugeführt. Hierdurch wird erreicht, daß das Brennerrohr nicht mehr aus drei konzentrischen Rohren, sondern nur noch aus zwei Rohren besteht, von denen das innere Rohr 29 das Gemisch dem Brenner 5 zuführt, während das äußere Rohr i zur Zufuhr des Kühlwassers dient. Neben einer Vereinfachung, bedeutet diese Ausbildung des Brennrohrs i auch eine Verminderung des Gewichts, was für Handgeräte von wesentlicher Bedeutung ist.For handheld devices corresponding to or similar to FIGS. 8 to i i is expedient a gas supply that differs from machine devices is provided. While according to Fig. i and 2 the mixture of the fuel gas with the oxygen or: the air in a mixing chamber of the burner is carried out in handheld devices, such as this, for. B. Fig. 12 illustrates schematically, the mixture already in a mixing chamber provided at the rear end of the combustion tube i 27 generated, to which a gas line 3 and an oxygen or air line 4 are connected. From this mixing chamber 27, the mixture is the combustion tube i and then fed to the burner 5 through a conventional injector 28 or the like. This ensures that the burner tube no longer consists of three concentric ones Tubes, but only consists of two tubes, of which the inner tube 29 is the The mixture is fed to the burner 5, while the outer tube i is used to supply the cooling water serves. In addition to a simplification, this design of the combustion tube i also means a reduction in weight, which is essential for hand-held devices.

Die pulsierende Wirkung der Flamme wird bei den maschinell betfiebenen Brennbohrern vorzugsweise durch die Drehbewegung erzeugt. Fig: 13 veranschaulicht eine Ausführungsmöglichkeit in schematischer Darstellung. Das Innenrohr 4 für den Sauerstoff bzw. die Luft hat Eintrittsschlitze 3o. Die darüberliegende Zuführung für den Sauerstoff steht fest und hat eine kleinere Bohrung als die Breite der Schlitze 3o. Die Unterbrechungen der Schlitze 3o bewirken daher eine zeitweilige Absperrung der Sauerstoffzufuhr und damit eine pulsierend wirkende Flamme. Das mittlere Rohr 3 hat Löcher 31 zum Eintritt des Brenngases. Die darüberliegende Gaszuführung steht fest und hat eine größere Bohrung, so daß die Gaszufuhr nicht unterbrochen wird.The pulsating effect of the flame is used in the mechanically operated Torch drills preferably generated by the rotary movement. Figure 13 illustrates one possible implementation in a schematic representation. The inner tube 4 for the Oxygen or the air has entry slots 3o. The feeder above for the oxygen is fixed and has a smaller bore than the Width of the slots 3o. The interruptions in the slots 3o therefore cause a Temporary shut-off of the oxygen supply and thus a pulsating flame. The middle tube 3 has holes 31 for the entry of the fuel gas. The one above The gas supply is fixed and has a larger bore so that the gas supply does not is interrupted.

Erfindungsgemäß tritt auch das Kühlwasser periodisch bzw. pulsierend aus dem Brennbohrer bzw. dem Brenner 5 aus. Dies kann dadurch erzielt werden, daS gemäß Fig. 13 das äußere Rohr 2 für das Kühlwasser Schlitze 32 mit Unterbrechungen aufweist und die Barüberliegende Wasserzuleitung eine kleinere Bohrung besitzt, so daß in der Zone der Unterbrechungen zwischen den Schlitzen 32 die Wasserzufuhr jeweils unterbrochen ist. Die Drosselung bzw. Unterbrechung der Wasserzufuhr ist demnach in Fig. 13 ähnlich wie. die Drosselung bzw. Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr dargestellt. Die Schlitze 30 und 32 sind zueinander versetzt angeordnet. Natürlich kann die pulsierende Erzeugung der Flamme und der pulsierende Wasseraustritt auch auf anderem Wege erreicht werden.According to the invention, the cooling water also emerges periodically or in a pulsating manner from the drill bit or burner 5. This can be achieved in that, according to FIG. 13, the outer tube 2 for the cooling water has slots 32 with interruptions and the water supply line above the bar has a smaller bore so that the water supply is interrupted in the zone of the interruptions between the slots 32. The throttling or interruption of the water supply is accordingly similar to FIG. 13. the throttling or interruption of the oxygen supply is shown. The slots 30 and 32 are arranged offset from one another. Of course, the pulsating generation of the flame and the pulsating water discharge can also be achieved in other ways.

Bei Handgeräten entsprechend oder ähnlichFig.8 bis i i kann die pulsierende Wirkung z. B. gemäß Fig. 14 hervorgerufen werden, wobei gleichzeitig auch eine andere Ausbildung des Brenners zweckmäßig ist. Der Brennbohrer der Fig. 14 besteht aus zwei konzentrischen Rohren, von denen das äußere Rohr i zur Zufuhr des Wassers, das innere Rohr 29 zur Zuführung des Brenngas-Sauerstoff-Gemisches dient. Das Gas wird durch Leitung 33, der Sauerstoff durch Leitung 34, das Wasser durch Leitung 35 zugeführt. Eine durchgehende zentrale Stange 36 wird durch einen Exzenterantrieb 37 in hin und her gehende Bewegung versetzt und öffnet und schließt dabei mit dem Kopf 38 abwechselnd die Brenndüse 39 im Brenner 5. Gleichzeitig kann auch die Sauerstoffzufuhr periodisch unterbrochen werden. Die Drehung des Brennbohrers kann durch das strömende Kühlwasser erzeugt werden. An das Brenngas-Sauerstoff-Rohr29 sind im Brenners Kanäle 40 für die Entzündungsflamme angeschlossen.In the case of handheld devices in accordance with or similar to Fig. 8 to i i, the pulsating Effect z. B. be caused according to FIG. 14, at the same time another Training of the burner is appropriate. The drill bit of Fig. 14 consists of two concentric pipes, of which the outer pipe i is used to supply the water, the inner tube 29 is used to supply the fuel gas-oxygen mixture. The gas is through line 33, the oxygen through line 34, the water through line 35 supplied. A continuous central rod 36 is driven by an eccentric drive 37 is set in a reciprocating motion and opens and closes with the Head 38 alternates with the burner nozzle 39 in the burner 5. At the same time, the oxygen supply can also be used interrupted periodically. The rotation of the burner can be caused by the flowing Cooling water can be generated. There are ducts in the burner to the fuel gas-oxygen pipe29 40 connected for the ignition flame.

Das neue Brennbohrverfahren und seine Vorrichtungen sind auch zum Schachtabteufen mit Vorteil anwendbar. Zum Schachtabteufen sind, wie in Fig. 15 und 16 schematisch angedeutet ist, auf dem Umfang des Rohrs 41, dessen Durchmesser dem geforderten Schachtdurchmesser entspricht, eine Anzahl von Brennern 5 in geeigneter Anordnung vorgesehen. Die Brenner 5 sind an drei Sammelleitungen 42 für Brenngas, Sauerstoff und Wasser angeschlossen. Das Rohr 41 mit den Brennern 5 wird in hin und her drehende Bewegung versetzt, wie in Fig. 16 durch Ritzel 43 und Zahnkranz 44 schematisch angedeutet ist. Durch die Brenner 5 wird der Schachtkern herausgebrannt. Die außen sich bildendeKontaktzone bietet einen gutenSchutz der offenstehenden Bohrwandung. Um den gebohrten Kern zu lösen, sind die Brenner 5 derart umschaltbar ausgebildet, daß ihre Flamme wahlweise in zwei zueinander senkrechten Richtungen austreten kann, wie Fig. 17 und 18 zeigen. Sobald ein Abschnitt von z. B. 2 bis 3 m gebohrt ist, werden die Brenner 5 von der Flammenrichtung der Fig. 17 in die Flammenrichtung der Fig. 18 umgeschaltet. Durch die waagerecht gerichteten Flammen wird dann der Kern gelöst, wobei auch auf der Schachtsohle wieder eine Kontaktzone gebildet wird. Anschließend wird dann das Bohrgerät 41 durch Haspel 45 od. dgl. hochgezogen und der gebohrte Kern mit Sprenglöchern versehen. Das Brennbohrverfähren ist auch zum Schachtabteufen im Fließsand geeignet und dem üblichen Gefrierverfahren .in mancherlei Beziehung überlegen.The new internal drilling process and its devices are also for Shaft sinking can be used to advantage. For shaft sinking, as in Fig. 15 and 16 is indicated schematically, on the circumference of the tube 41, the diameter of which corresponds to the required shaft diameter, a number of burners 5 in a suitable Arrangement provided. The burners 5 are connected to three manifolds 42 for fuel gas, Oxygen and water connected. The pipe 41 with the burners 5 is in out and offset backward rotary motion, as in Fig. 16 by pinion 43 and ring gear 44 is indicated schematically. The shaft core is burned out by the burner 5. The contact zone that forms on the outside offers good protection for the exposed drilling wall. In order to loosen the drilled core, the burners 5 are designed to be switchable in such a way that that their flame can optionally emerge in two mutually perpendicular directions, as FIGS. 17 and 18 show. As soon as a section of z. B. 2 to 3 m is drilled, the burners 5 move from the flame direction of FIG. 17 to the flame direction of Fig. 18 switched. The horizontally directed flames then become the Core released, with a contact zone being formed again on the shaft bottom. Then the drilling device 41 is then pulled up by means of a reel 45 or the like and the drilled core is provided with blast holes. The Brennbohrverfahren is also for Well sinking in flowing sand is suitable and the usual freezing process. In many ways Consider relationship.

Ein Brenner 5 mit zwei wahlweise einschaltbaren Brenndüsen 8, 8' ist in größerem Maßstab in Fig. i9 dargestellt. In der gezeichneten Stellung ist die Düse 8 zum Austritt der Flamme nach unten eingeschaltet, die Düse 8' für eine quer gerichtete Flamme dagegen durch einen unter dem Einfluß einer Feder 46 stehenden Schieber 47 abgeschaltet. Ein ähnlicher Schieber 47' mit Feder 46' ist auch zur Absperrung der Hauptdüse 8 vorgesehen. Natürlich kann der Brenner 5 auch andere konstruktive Mittel zur wahlweisen Einschaltung der Düse 8 Lind der Düse 8' aufweisen.A burner 5 with two optionally switchable burner nozzles 8, 8 'is shown on a larger scale in Fig. 19. In the position shown is the Nozzle 8 switched on to exit the flame downwards, nozzle 8 'for a cross directed flame, however, by a standing under the influence of a spring 46 Slide 47 switched off. A similar slide 47 'with spring 46' is also for Shut-off of the main nozzle 8 is provided. Of course, the burner 5 can also be different Constructive means for the optional activation of the nozzle 8 and the nozzle 8 '.

Fig. 2o zeigt einen Brenner 5 ähnlich Fi.g. 14 in vereinfachter Bauart mit an der Stirnseite mündenden Wasserkanälen 6 und einer Steuerstange 36 mit Kopf 38 zum periodischen öffnen und Schließen der Brenndüse 8 zwecks Erzeugung einer pulsierenden Flamme zumal bei Handgeräten ähnlich Fig. 8 bis i i.FIG. 2o shows a burner 5 similar to FIG. 14 in a simplified design with water channels 6 opening out at the end face and a control rod 36 with a head 38 to periodically open and close the nozzle 8 for the purpose of generating a pulsating flame especially with handheld devices similar to Fig. 8 to i i.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for thermal rock drilling using a flame generated from a fuel-oxygen mixture, characterized in that drilling is carried out with a pulsating flame.

2. The method according to claim i, characterized characterized in that the pulsating flame by periodic throttling or interruption the oxygen or air supply to the burner is generated.

3. Procedure according to the Claims i and 2, characterized in that the periodic throttling or Interruption of the oxygen or. Air supply to the burner through the rotary movement of the drill bit.

4. The method according to claim i, characterized in that that pulsed water squirted out of openings on the burner during the bobrene will.

5. The method according to claim 4, characterized in that the pulsating The water is sprayed out of the bores on the burner by rotating the burner is caused.

6. Device for performing the method according to one of the Claims i to 3, characterized by one with a feed device and a rotating device provided burning Drill made from several concentric tubes for Supply of fuel gas, oxygen or air and water to the one at the front end located burner and with a device for periodic throttling or Interruption of the oxygen or air supply to the burner when the burner is turned.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the drill bit is a Device for periodic throttling or interruption of the water supply to the outlet openings on the burner. B. Device according to the claims 6 and 7, characterized by interrupted inlet slots or the like in the tubes of the burning. Drill for periodic interruption of the oxygen or air supply and the water supply to the burner as the burner rotates. 9. Device according to claim 6, characterized in that the burner is pivotably mounted and thereby the combustion circle swept by the flame can be adjusted. OK device according to claim 6, characterized in that when designed as a hand-held device Torch drill on a pressure ram or other clamping column in the altitude adjustable and pivotable in all directions. i i. contraption according to claim io, characterized in that in the case of hand-held devices the mixing chamber for Mixing of the fuel with the oxygen is provided at the rear end of the drill bit and this consists of only two concentric tubes, the inner one of which Tube for supplying the fuel mixture, the outer tube for supplying the cooling water to the Burner is used. 12. The device according to claim ii, characterized in that the Device for generating a pulsating flame from a central back and forth Moving spindle or the like with one alternately opening and opening the burner nozzle closing head. 13. Application of the method and device according to claims i to 9 for sinking shafts. 14. Device according to claims 6 and 13, characterized in that a ring of burners for sinking shafts on the circumference of one provided with the necessary supply lines to the burners liftable and lowerable pipe is provided with a shaft diameter. 15. Device according to claim 14, characterized by a drive which carries the burner Tube set in a reciprocating motion so that the flames of the burner the Coat the entire circumference of the pipe. 16. Device according to claims 14 and 15, characterized by burners with two arranged at right angles to one another, optionally switchable burner nozzles, some of which drill out the shaft core, the others loosen the core horizontally.