-
Vorrichtung zum Schneiden oder Schlitzen von Rohren, insbesondere
Brunnenrohren Die Erfindung bezieht sich auf eine neue VoTrichtung zum Schneiden
von Rohren, die besonders in eng begrenzten Räumen,, beispielsweise in Brunnenbohrungen,
angewendet werden kann. Hauptsächlich Bezieht sich die Neuerung auf die Anwendung
besonders geformter, und, angeordneter Sprengstoffladungen zum Schneiden, von: Brunnenauskleidungen.
-
Die, Erfindung gründet sich auf d.ie-Schnieidwirkung einer besonderen
Art eines Gass.trabiles. Dieser Gasstrahl entsteht auf Grund der Anordnung besonders
gestalteter Sprengstoffladungen, deren Enden, die dem zu durchdringenden, Gegenstand
gegenüberliegen, mit einer konkaven Fläche ve!rsehen sind; diese konkave Fläche
ist ferner mit einem festen Material, wie Metall, Keramik, oder einem Kunststoff
ausgekleidet. Solche Ladungen sind, gut geeignet, Lochungen, in Körpern aus Stahl,
Stein oder Zement zu schlagen. Derartige Lo-chungen weisen eine beträchtliche Tiefe
und. einen ebensolchen, Durchmesser auf; diese Größen können übrigens in: einem
bestimmten Bereich durch Verändern des Kalibers der Ladung, ihrer Verteilung und
Zusammensetzung, der Gestalt der konkaven Fläche, des Materials: und der Dicke der
Auskleidung und. des Abstandes des vorderen Endes der Ladung von dem zu durchschlagendem,
Gegenstand variiert werden. Es wurde gefunden, dä,B diese
Wirkung
erfindungsgemäß auch zum Schneiden von. Brunnenrohren in Erdbohrungen ausgenutzt
werden, kann.
-
Die Erfindung eignet sich beispielsweise zum Ab-
schneiden von
Brunnenrohren, die oberhalb, eines zementierten Teiles wieder benutzbar gemacht
werden sollen. Bisher verwendete man hierzu teure mechanische Einrichtungen, wie
drehbare Bohrvorriehtunge:n, die in den Brunnen abgelassen werden., um an der Brunnenwandung
entlang geführt zu werden. In: alten: Brunnenbohrungen, wo eine: Bohrvorrichtung
nicht erreichbar oder nicht anwendbar war, ging man so vor', daß man das Brunnenrohr
an der entsprechenden Stelle durch; Sprengung zerstörte. Dieses Verfahren bewirkte
oft ein: Ausweiten des zerstörten. Endes., so daß es, mitunter schwer wa;r, das
Rohr aus der Bohrung herauszuziehen. Durch Anwendung der erfindnngsgem,äßen Vorrichtung
mit besonders, gestalteten Sprengstoffladungen wird ein sauberer Schnitt leicht
und. schnell durch.-geführt. Die Vorrichtung kann gleichfalls zum. Ab, schneiden,
eines Kragens od. dgl. zwischen; Gehäuseteilen verwendet werden. Die Vorrichtung
nach: der Erfindung ist sowohl zum, Abschneiden von unbrauchbar gewordenen Bohrrohren
als auch ausgezeichnet zum Schneiden von Stahl oder anderen, Metallrohren geeignet.
Ferner können beliebige Rohre, die sich in dem Erdreich oder auch darüber befinden,
immer dann abgeschnitten werden, wenn nur deren Innenseite zugänglich ist.
-
Ein Ha,up-terfindungsm.erkma,l besteht in der Ausbildung einer Vorrichtung
zurr Schneiden: von Auskleidungen in einer Brunnenbohrung.
-
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in. der Anbringung einer
besonders: gestalteten Sprengstoffladung in der Vorrichtung.
-
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist ausgezeichnet zum Schneiden
von Stahlrohren oder Rohren aus beliebigem Werkstoff geeignet.
-
Zum Schneiden von Rohren wird die Wirkung eines Sprengstofgasstrahles
ausgenutzt. -An der Schneidstelle entstehen: keine scharfen und überstehenden Kanten:.
-
Das Durchschneiden von Rohren: kann, mittels besonders gestalteter
Sprengstoffladungen erfolgen.
-
Diese und andere wesentliche Merkmaie der Erfindung werden an Hand
der Zeichnung, auf denen lediglich einAusführungsbeispiel einer Vorrichtung d.arges,te:llt
ist, im folgenden näher erläutert.
-
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, einer Ladungseinheit
zum. Durchschneiden, von Rohren. oder Brunnenauskleidungen; Fig. a zeigt eine Seitenansicht
der Sprengstoffladung gemäß Fig. 1; Fig. 3 veranschaulicht einen Längsschnitt durch,
eine Vorrichtung zum Schneiden von Rohren unter Verwendung eine- besonders gestalteten
Sprengstoffladung; j Fig. q: zeigt einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß
Fig. 3 nach der Linie A-A.
-
In: der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Sprengstoff in einem
gewissen Abstand von dem zu durchschlagenden, bzw. zu durchschneidenden Material,
nämlich der Wand eines Rohres, angeordnet.
-
Der ausgekleidete: Hohlraum: an dem Ende, der Ladung, das der zu durchschlagenden
Fläche gegenr überliegt, bewirkt bei der Zündung, daß ein Schnitt oder Schlitz im
zu: durchdringenden Körper entsteht, ohne denselben zu zerstören. Fast die ganze
Durchschlagskraft der Sprengladung beruht auf der Wirkung des ausgekleideten Hohlraumes.
Es wird angenommen, d.a,ß ein Sp:rengstoffgasstrahl hoher Geschwindigkeit im Bereich
des Hohlraumes gebildet wird, der den Durchschlags- oder Schneideffekt ausübt. Der
Gasstrahl kann; gesteuert und sein Wirkungsgrad durch: Anordnung vom; trägem, nicht
explosivem Material im. Innern des Hohlraumes, z. B. in Form einer Auskleidung,
vergrößert werden. Die Ausmaße des Schnittes: sind eine Funktion der Gestalt und
der Abmessungen des Hohlraumes 5o, der Art, der Menge und der An:-ordnung des, Sprengstoffes
in der, Ladung 51, der Natur der Umfassung der Ladung, des Materials, der Abmessungen
und, der physikalischem. Eigen schaften der Auskleidung 52, des Abstandes
zwischen der Basis. des Hohlraumes 5o und der Außenflache des zu durchschlagenden,
Materials 325 und. der Natur des zu durchschlagenden. Materials.
-
Durch geeignete Auswahl der hier aufgezählten Größen können Lochungen
bedeutender Tiefe in dem. zu durchschlagenden Material angebracht werden.
-
Der Gasstrahl kann durch geeignete Variieirung wichtiger Merkmale
der Auskleidung des Hohlraumes in der Ladung, wie beispielsweise der Form des Auskleidungs.materials.,
des Auskleidungsgewichtes und. des Abstandes von dem zu durchschlagenden Material,
verändert werden.
-
Es ist zwar richtig, da,ß eine Ladung mit einem unausgekleideten Hohlraum
eine Lochung ergibt, die fast den gleichen Umfang hat wie eine solche, die durch
eine Ladung mit ausgekleidetem Hohlraum erzielt wird; jedoch ist im letzten; Fall
die Eintlringtiefe wesentlich größer. Der Grund hierfür ist in dem feinen Gasstrahl
zu sehen, der durch den Sprengstoff in Zusammenwirkung mit dem Material der Auskleidlung
gebildet wird und. der eine sehr hohe Durchschlagskraft besitzt. Das Mar terial
der Hohlraumauskleidung kann metallisch sein und z. B. aus Stahl, Aluminium., Messing,
Blei. Kupfer oder aber auch aus einem keramischen Material, wie Glas, oder aus einer
Kunststoffverbindung bestehen. Der Hohlraum 5o kann konisch, pyramidenförmig, halbkugelförmig,
parabolisch sein oder eine ähnliche Form aufweisen,.
-
Ein Material von: merklicher Dichte im Innern des Hohlraumes vermindert
die. Durchschlagskraft der Ladung wesentlich., da die Bildung eines Gasstrahles
verhindert wird. Wann sich irgendein verhältnismäßig dichtes Material zwischen dem
Hohlraum und: dem zu durchdringenden Material befindet, wird: hierdurch; die Durchschlagskraft,
die nach Durchdringen dieses. daz.wischengesch:alteten Materials noch verbleibt,
wesentlich, geringer als ohne dieses. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig,
Stoffe
von merklicher Dichte, z. B. Wasser, aus dem Bereich des Hohlraumes fernzuhalten,
da, wie gezeigt werden konnte, die Durchschlagskraft der Ladung hierdurch vermindert
wird. Deshalb ist es beim Arbeiten mit der Vorrichtung in: Flüssigkeiten zweckmäßig,
den Hohlraum mit einer geeigneten Abdeckung zu versehen, um das Eintreten von Flüssigkeit
zu verhindern. Ferner beeinfußt auchi die Natur des Materials, das die Ladung umgibt,
ebenfalls die Leistung der Ladungen. Eine ungefaßte Ladung wird beispielsweise in
einem mit Flüssigkeit gefüllten Brunnenschacht durch diese Flüssigkeit wirksam,
gefaßt. Es ist deshalb aber zweckmäßig, wenn ungefaßte Ladungsanordnungen in einem
mit Flüssigkeit gefüllten Brunnenschacht verwendet werden sollen, diese in einen.
geeigneten, Behälter zu nehmen, der verhindert, d.aß die Flüssigkeit die Lar dung
unmittelbar umgibt.
-
Als Hochexplosivstoff kann man Pentolit, Tetryl, Trinitroüoluol (TNT)
us.w. verwenden, die durch. Zusatz eines geeignet ausgewählten Hilfssprengstoffes
verstärkt werden können; zum Beispiel kann Tetryl als ein; Hilfszündmittel für Pentolit
verwendet werden, da, das erstere stoßempfindlicher ist als das letztere. Die Wahl
eines Hoch explosivsprengstoffes muß sich nach den Bedingungen richteng unter denen
er gewöhnlich, angewendet wird.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet einen keilförmigen und
ausgekleideten Hohlraum, um einen, geraden Schnitt in dem die Ladung umgebenden
Rohr zu machen. Um. einen den gesamten. Umfang des Rohres erfassenden Schnitt durchzuführen,
auf Grund dessen der oberhalb, dieses Schnittes liegende Teil des Rohres herausgezogene
werden kann, wird insbesondere eine zylinderförmige bzw. eine, scheibenförmige,
Sprengstoffladung verwendet, die auf ihrem: gesamten Umfang einen. keilförmigen,
ausgekleideten Hohlraum enthält. Bei der Sprengung des Explosivstoffes. entsteht
im Bereich der äußeren Begrenzung der Ladung in der Brunnenwandlung gegenüber dein
ausgekleideten Hohlraum ein gleichförmiger Schnitt. Der Keilwinkel, die Beschaffenheit
der Auskleidung und der Abstand des Hohlraumes von der Brunnenwand werden so gewählt,
daß die- hier beabsichtigte Wirkung erreicht wird.
-
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Ladung mit einem ausgekleideten Hohlraum,,
wobei dieser Hohlraum 5o sich über den gesamten Umfang der Explosivstoffladung 51
hinzieht. Der Hohlraum 5o ist mit einem Auskleidungsmaterial 52 versehen und mit
einer Abdeckung 53 verschlossen. Die Sprengung der Ladung erfolgt in dem Mittelpunkt
54, wo eine kleine AxiaIbohrung zur Aufnahme, eines Zünders angeordnet ist. Eine
so, gestaltete Ladung kann in, einer Schneidvorrichtung, wie, sie in, den Fig. 3
und 4 dargestellt ist, verwendet werden.
-
Die Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch, ein Gehäuse einer Schneidvorrichtung,
die sich. in einer Brunnenbohrung befindet, und Fig. 4 stellt einen Querschnitt
durch diese Vorrichtung nach der Linie A-A dar. Eine ringförmige Sprengstoffladung
301 ist mit einer Mulde oder einem Hohlraum 302
am äußeren Umfang umgeben,
die bzw. der eine Auskleidung 303 enthält. Brunnenflüssigkeit kann nicht
in den Hohlraum 302 eindringen, da eine zylindrische Abdeckung 304 vorgesehen
ist, die eine drucksichere Abdichtung in Vexbindung mit der oberen und unteren Platte
305 und 3o6 unter Zwischenschaltung von Dichtungen 307 und;
308 bildet. Ein axial liegender Metallkern 3o9 bildet ebenfalls eine drucksichere
Abdichtung der Ladung mit den Platten 305 und 3o6 unter Zwischenschaltung
der Dichtungen 310 und 311. Der Teil des Kernes 309,
der zwischen den Platten
305 und, 3o6 liegt, ist etwas verdickt und verhindert das Zusammen, drücken
dieser Platten, wenn die Vorrichtung einem äußeren höhen Druck ausgesetzt ist.
-
Der Kern 309 ist an der unteren Platte 3o6 mittels eines Gewindes
312 befestigt. Der Gewindering 313 dient zur Sicherung der oberen Platte
305
an dem Kern. 3o9. Eine Anzahl von radialen Bohrungen 314 in dem Kern 309
stellt eine Verbindung zwischen der Ladung 301 und der Axialboh#-rung 315 dar. Die
radialen Bohrungen 314 und der Teil der Axialbohrung 315, der im Bereich der Bohrung
314 liegt, sind mit Sprengstoff gefüllt.
-
Am unteren Ende des Kernes 309 ist ein Verschlußstopfen 316 mittels
Gewindes 317 befestigt, der eine drucksichere Abdichtung mit dem, Kern,309 durch
Verwendung einer Dichtung 318 bildet. Ein elektrisch, betätigter Zünder 319 steht
mit der Sprengstoffladung, die sich in der Bohrung 315 befindet, in Berührung. Die
Leitungsdrähte 320 gehen durch die Axialbohrung 315 bis zur Zündkammer 321, die
an dem Kern 3o9 mittels eines Gewindes 322 befestigt ist und, mit dem Kern durch,
eine Dichtung 323 abgedichtet ist. Ein leitfähiges Tragseil 324 ist an der Zündkammer
321 befestigt, um die Schneidvorrichtung innerhalb der Brunnenauskleidung 325 auf
und ab zu bewegen.
-
-Die beschriebene Anordnung wird in folgender Weise zusammengesetzt:
Der Stapfen 316 wird in den; Kern: 309 geschraubt und. dieser in die untere
Platte 3o6. Hierauf oder auch zu einem späteren, Zeitpunkt wird der Sprengstoff
in den Kern 305
eingeführt und anschließend in den Bereich des erweiterten
Teiles des Kernes 309 gebracht. Nun werden die obere Platte 305 und, der
Gewindering 313 eingesetzt und gesichert. Der elektärische Zünder 319 wird nunmehr
in die Bohrung 315 so weit eingeführt, daß er mit dem Explosivstoff in Berührung
kommt, und die Leitungen 320 werden mit der Zündkammer 321 verbunden, nachdem
diese auf das obere Ende des Kernes geschraubt ist.
-
Die Zündkammer 321 kann, mit Ausläse- und Sicherungseinrichtungen:,
wie sie für diese Zwecke erforderlich sind, versehen sein und eine Anordnung erhalten,
durch die die Vorrichtung innerhalb eines Gehäuses fixiert werden kann, um es in
einem bestimmten Abstand bezüglich eines. Kragens od. dgl. abschneiden zu können.
-
Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgendermaßen: Wenn die Schneid,vorrichtung
in eine bestimmte Tiefe in einem; Brunnen versenkt ist und die Auslöseeinrichtungen
in der Zündkammer eingestellt
sind, kann das Bedienungspersonal
an der Erdoberfläche einen, elektrischen. Impuls auf den Zünder 319 mittels
des leitfähigen Seiles 324 und einer Batterie oder einer Stromquelle an der Erdoberfläche
geben. Die Zündwelle wird, durch: die Bohrung 314 auf die Ladung 301 übertragen,
bei deren Zündung die Brunnenauskleidung 32-5 im Bereich der Ebene A-A auseinandergeschnitten
wird.
-
Der Sprengstoff kann aus einem geeigneten hochexplosiven Stoff, wie
einer 5o : 5o-Mischuing aus Pentolit, bestehen, welche in geeigneter Weise durch
Gießen oder Pressen geformt wird.. Der Ringbereich der Ladung, der durch den Zylinder
3o-., die Auskleidunig 303 und die Platten 305 und 3o6 begrenzt ist,
muß von irgendeinem dichten Material freigehafen werden. Die Schneidfähigkeit der
Anordnung hängt von der Gestalt, der Dicke und dem Material der Auskleidung
303, dem Abstand der äußersten Begrenzung der Auskleidung von; dem zu durchschneidenden
Material und von dem Material der Brunnenauskleidung selbst ab:. Es wurde gefunden,
daß das Abmaß der Ladung 301 beispielsweise zwischen den Platten 305 und 3o6 ungefähr
i1/2- bis 3mal der Summe aus der Dicke des Zylinders 304 plus derjenigen des zu
durchschneidenden Gehäuses 325 ist.
-
Ferner wurde festgestellt, daß Stahlauskleidun: gen 303 (Fig.
3), die einen Hohlraumwinkel im. Bereich von 8o bis 14o° und eine Dicke im Bereich
des 0,02-bis o,o4fachen Ladungskalibers aufweisen;, für den vorliegenden Zweck geeignet
sind.. Der zugehörige ,Abstand von dem: zu durchschneidenden Material liegt in einem
Bereich von Null bis zum zweifachen Kaliber der Ladung.
-
Die Auskleidung 303 gemäß Fig. 3 kann andererseits auch aus Aluminium:
bestehen. In: diesem: Fall ist es zweckmäßig, den Winkel des Hohlraumes zwischen
70 und i40° und deren Dicke von o,o4-bis o,imäl der Ladungskaliber zu machen.
Der Abstand kann sieh in einem Bereich von: 0,5- bis 4ma;1 der Ladungskaliber bewegen,
wodurch beste Resultate erzielt werden.; größere Abstände sind, mit größeren, Hohlraumwinkeln
verbunden.
-
In den Darstellungen, gemäß Fig. i bis 4 wurde ein keilförmiger Hohlraum
verwendet; es besteht jedoch die Möglichkeit, auch parabolische, kreisförmige oder
andere: Formen zu verwenden. Außerdem, können auch andere Materialien für die Auskleidung,
wie Stahl oder Aluminium, die lediglich beispielsweise angegeben sind, verwendet
werden; es sind auch die schon obenerwähnten festen Materiahen hierfür verwendbar.