EP0717811A1 - Process and device for cutting and large surface excavating solid materials - Google Patents

Process and device for cutting and large surface excavating solid materials

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EP0717811A1
EP0717811A1 EP95924158A EP95924158A EP0717811A1 EP 0717811 A1 EP0717811 A1 EP 0717811A1 EP 95924158 A EP95924158 A EP 95924158A EP 95924158 A EP95924158 A EP 95924158A EP 0717811 A1 EP0717811 A1 EP 0717811A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
explosive
fluid jet
explosives
jet
cutting
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP95924158A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jürgen UEHLIN
Claus Becker
Bernhard Schwark-Werwach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bisam Bremer Institut fur Schneid- und Abtrag-Methoden I Gr GmbH
Original Assignee
Bisam Bremer Institut fur Schneid- und Abtrag-Methoden I Gr GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Bisam Bremer Institut fur Schneid- und Abtrag-Methoden I Gr GmbH filed Critical Bisam Bremer Institut fur Schneid- und Abtrag-Methoden I Gr GmbH
Publication of EP0717811A1 publication Critical patent/EP0717811A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C37/00—Other methods or devices for dislodging with or without loading
    • E21C37/06—Other methods or devices for dislodging with or without loading by making use of hydraulic or pneumatic pressure in a borehole
    • E21C37/12—Other methods or devices for dislodging with or without loading by making use of hydraulic or pneumatic pressure in a borehole by injecting into the borehole a liquid, either initially at high pressure or subsequently subjected to high pressure, e.g. by pulses, by explosive cartridges acting on the liquid
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C37/00—Other methods or devices for dislodging with or without loading
    • E21C37/16—Other methods or devices for dislodging with or without loading by fire-setting or by similar methods based on a heat effect

Definitions

  • the boreholes are made mechanically, then the explosive is brought into the drill pipe, and then, if necessary, together with other ignitions in neighboring boreholes, a certain rock is loosened, which is then still to be shredded
  • the water should pulsate at high pressure from several nozzles and thereby erode the rock. According to the literature, this decay is initially only suitable for rock of medium hardness. However, it is considered advantageous that the stone destruction does not touch the stone stone and extraction tool.
  • Dismantling work on or on metallic and mineral structures such as tanks, ships or reinforced concrete structures is also carried out using chemical, electro-thermal and gas-thermal processes such as high-temperature cutting torches.
  • the cutting or material removal rate is achieved here by successive thermal or chemical destruction of the structure of the solids.
  • the disadvantage here is that the methods can only be used very selectively and that the cutting or removal performance depends on the properties of the materials to be processed.
  • the invention is based on the object of developing a method and a device which is advantageous for this, with which, on the one hand, there is no direct contact between the material processing device and the material to be removed or processed, that is to say any preparatory mechanical processing of the material to be removed is avoided, and on the other hand the internal structures of the materials to be processed have no influence on the process of material removal.
  • the solution to the problem is seen in the fact that, with the aid of a continuously flowing fluid jet, an explosive is brought directly and continuously to the point of action and the explosive is also only continuously detonated there.
  • the fluid jet can flow continuously, but also discontinuously, such as pulsating, in order to also use the energy of the pulse. Consequently, the known process of mechanical, thermal or chemical removal by means of cutting propulsion tools is avoided and, according to the invention, is now transferred to one or more fluid jets which are loaded with explosives.
  • the fluid jet transports the explosives to the location of the material removal without the introduction of boreholes or the like, where they are ignited when they hit the target material.
  • the fluid jet loaded with explosives which preferably consists of water, together with the explosives exploding at the point of impact causes the material to be removed.
  • the beam cross-section is between 0.05 square millimeters to over ten square centimeters and the beam speed is between a few meters per second and over several thousand meters per second.
  • the Introducing the explosive advantageously during the fluid jet acceleration in the area of the cross-sectional center of the jet.
  • the distance between the location of the fluid jet release and the point of impact is, for example, in the range from a few centimeters to several meters, preferably one to three meters.
  • the explosives or their components which, for example as a disperse, colloidal or binary or higher system, are not in themselves explosive, can be put into an ignitable state when they leave the jet-forming system.
  • ferromagnetic components which can also be abrasive substances and are stored in a defined manner in the explosive components, cause the explosive components to mix by means of an internal or external electromagnetic field or to remove the separation state in the binary or higher-level explosive component system.
  • the ignition-capable state is produced, for example, optically, with the aid of laser beams, by means of electromagnetic high-frequency fields or by means of an electromagnetic direct field with a magnetic induction of preferably 0.5 Tesla to 3.5 Tesla. '
  • Electromagnetically for example with laser radiation, it is possible to move the explosive components when they leave the beam-shaping system into the ignitable state and to ignite the explosives in the work area, which also makes it possible to control the ignition process.
  • the explosives, their components and their encapsulation can be constituted in such a way that they dissolve in the fluid jet medium some time after contacting it. They preferably dissolve within ten seconds up to twenty seconds after contacting them. This ensures that the explosives contained in the fluid jet pose no danger in the event of a misfire. •
  • the explosives are chemically designed so that they, preferably dissolved in water and washed away, do not pose any harmful environmental impact.
  • a pressure conditioner By means of a pressure conditioner, water is brought to high pressure and fed to the accelerator and mixing nozzle via a line 1. In the first stage of the nozzle 2, the fluid jet is accelerated to high speed. A mixing chamber 3 is arranged behind this nozzle. In this chamber 4 additives in solid, liquid and gaseous form or mixed forms thereof can be fed to the fluid jet via the feed.
  • a further nozzle 5 is arranged, which can also be larger in diameter than the first one.
  • the additives are carried along by the jet, accelerated and deposited in the cross-sectional center of the jet. From a fluidic point of view, the jet can be divided into an enveloping jet 6 and a core jet 7.
  • an electromagnetic coil 8 concentrically wrapped around the nozzle segment 5, by means of which the beam can be influenced in a targeted manner with pulsed electrical current, depending on its additives.
  • the explosives stored in the fluid jet are converted into an ignitable state by means of electromagnetic interference. This means, for example, that the explosive components are made sharp or ignitable.
  • the explosion protection safety of the system is ensured by making the explosives ignitable when leaving the jet-burning system.

Abstract

A process for cutting solid materials with a jet of explosives is preferably used for excavating solid materials. For that purpose, the explosive is brought by a continuous jet of fluid to the site of operation and is ignited there. The material is excavated by the energy thus released.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Schneiden oder flächigem Abtragen von festen MaterialienMethod and device for cutting or removing solid materials
Es ist bekannt, zum Beispiel zum Tunnel- und Stollenbau mittels material-abtragender Maschinen wie beispielsweise Voll- oder TeUschnittmaschinen Gestein abzubauen. Diese Verfahren werden bei hartem Material durch Sprengvortrieb, bei dem beispielsweise mehrere Bohrungen kleineren Durchmessers in der Bohrlochtiefe mit Explosivstoff manuell gefüllt werden und dieses dort gezündet wird, ergänzt beziehungsweise ersetzt. Durch die Zeitschrift „Neue Bergbautechnik" 2 (1972) Heft 1, Seiten 5-7, ist es auch bekannt, den Explosivstoff mittels des Bohrwassers bzw. der Bohrspülung in die Bohrlochtiefe zu verbringen. Jedenfalls erfolgt das Materialabtrageverfahren mit Einsatz von verkapselten Explosivstoffen diskontinuierlich. Zuerst werden die Bohrlöcher mechanisch hergestellt, dann der Explosivstoff in die Bohrleitung verbracht und dann ggf. zusammen mit anderen Zündungen in benachbarten Bohrlöchern ein bestimmter Gesteinsbrocken gelöst, der dann noch zu zerkleinern ist. In derselben Schrifttomstelle wird auch vorgeschlagen, mittels eines Erosionsbohrens den Tunnelvortrieb zu bewirken. Dabei soll das Wasser mit hohem Druck pulsierend aus mehreren Düsen austreten und dabei das Gestein erodieren. Nach Aussagen in der Schrifttumsstelle ist dieses Verfallen zunächst nur für Gestein mittlerer Härte geeignet. Jedoch wird es als vorteilhaft angesehen, daß bei der Gesteinszerstörung keine Berührung zwischen Gestein und Gewinnungswerkzeug besteht.It is known, for example for mining tunnels and tunnels using material-removing machines such as full or partial cutting machines to mine rock. In the case of hard material, these processes are supplemented or replaced by explosive propulsion, in which, for example, several holes of smaller diameter in the depth of the borehole are manually filled with explosive and this is detonated there. Through the magazine "New Mining Technology" 2 (1972) Issue 1, pages 5-7, it is also known to bring the explosive into the borehole depth using the drilling water or drilling fluid. In any case, the material removal process using encapsulated explosives is carried out discontinuously. First, the boreholes are made mechanically, then the explosive is brought into the drill pipe, and then, if necessary, together with other ignitions in neighboring boreholes, a certain rock is loosened, which is then still to be shredded The water should pulsate at high pressure from several nozzles and thereby erode the rock. According to the literature, this decay is initially only suitable for rock of medium hardness. However, it is considered advantageous that the stone destruction does not touch the stone stone and extraction tool.
Bei weichen Materialien, zum Beispiel beim Abbau von Kohle, werden mittels Schrämwerkzeugen transportable Stücke herausgebrochen. Bei Stahlbetonkonstruktionen, wie beispielsweise Bunkeranlagen, Tief- und Wasserbauanlagen sowie in Außengleittechnik monolithisch gefertigten Hochbaiikonstniktionen wird bei ihrer Demontage versucht, diese durch aufwendige Schneid- und Zertrürnmerungstechniken, vorzugsweise Sprengtechniken, zu zerlegen oder abzutragen. Hier wird auch das HDW-Schneidverfahren eingesetzt, welches in der Zeitschrift ,3erg- und Hüttenmännische Monatshefte ', 126, (1981), Seiten 140-43 eingehend beschrieben ist. Dabei wird aber nur geschnitten und nicht flächig abgestragen.In the case of soft materials, for example when mining coal, transportable pieces are broken out using cutting tools. In the case of reinforced concrete structures, such as bunker systems, civil engineering and hydraulic engineering systems, as well as monolithically constructed high beam structures in external sliding technology, attempts are made to dismantle or remove them using complex cutting and shredding techniques, preferably blasting techniques. The HDW cutting method is also used here, which is described in detail in the magazine '3erg- and Hüttenmännchen Monthly Booklets', 126, (1981), pages 140-43. But it is only cut and not removed over a large area.
Die im Einsatz befindlichen Verfahren haben die Nachteile, daß an abzutragenden oder zu demontierenden Objekten ohne oder vor Einsatz von Sprengtechniken direkt mit mechanischen material-abtragenden, bohrenden, fräsenden, sägenden oder schrämenden Werkzeugen gearbeitet werden muß. Die begrenzten mechanischen Stand- und Verschleißfestigkeiten der Schneidwerkzeuge erfordern je nach Härte und Beschaffenheit des zu bearbeitenden Materials periodisch auszuführende Wartungs- und Erneuerungsarbeiten an den Werkzeugen der Maschinen. Räumlich inhomogene Härte- und Festigkeitsstrukturen im abzutragenden oder zu bearbeitenden Material führen zu vorzeitigen Werkzeugbrüchen und somit zu zusätzlichen Stillstandszeiten der Maschinen.The processes in use have the disadvantages that mechanical or abrasive, drilling, milling, sawing or cutting tools have to be used directly on objects to be removed or dismantled without or before using blasting techniques. The limited mechanical stability and wear resistance of the Depending on the hardness and nature of the material to be processed, cutting tools require periodic maintenance and replacement work on the tools of the machine. Spatially inhomogeneous hardness and strength structures in the material to be removed or machined lead to premature tool breaks and thus to additional machine downtimes.
Ferner werden beispielsweise im Tagebau mineralische oder sedimentische Rohstoffe mittels Hochdruckwasserwerfern auf hydromechanischem Wege gelockert, ausgespült und weggeschwemmt. Nachteilig bei diesen Verfahren ist, daß sie bei harten Materialien nur noch geringe Abtrage- und Schnittleistungen erreichen oder gar nicht mehr eingesetzt werden können.In addition, mineral or sedimentary raw materials are loosened, flushed and washed away using high-pressure water cannons in opencast mining, for example. A disadvantage of these methods is that they only achieve low removal and cutting performance with hard materials or can no longer be used.
Demontagearbeiten von oder an metallischen und mineralischen Konstruktionen wie zum Beispiel Panzern, Schiffen oder Stahlbetonbauten, werden auch mit chemischen, elektro- und gasthermischen Verfahren zum Beispiel mit Hochtemperaturschneidbrennern vorgenommen. Die Schnitt- beziehungsweise Materialabtragleistung wird hier durch sukzessives thermisches oder chemisches Zerstören der Gefüge der Feststoffe erreicht. Nachteilig ist hierbei, daß die Verfahren nur sehr werkstoffselektiv einsetzbar sind und daß die Schnitt- oder Abtragleistung von den Eigenschaften der zu bearbeitenden Materialien abhängt.Dismantling work on or on metallic and mineral structures such as tanks, ships or reinforced concrete structures is also carried out using chemical, electro-thermal and gas-thermal processes such as high-temperature cutting torches. The cutting or material removal rate is achieved here by successive thermal or chemical destruction of the structure of the solids. The disadvantage here is that the methods can only be used very selectively and that the cutting or removal performance depends on the properties of the materials to be processed.
Alle bekannten Verfahren besitzen die Nachteile, daß einerseits kein kontinuierlicher Abtrag oder Schnitt mit hoher Vortriebsleistung an beliebigen Materialien gefahren werden kann und andererseits ein automatisierter oder autonom betriebener Maschinenvortrieb, beispielsweise unter ungünstigen Bedingungen wie inhomogenen und anisotropen Strukturen im Material nicht möglich ist.All known methods have the disadvantages that, on the one hand, no continuous removal or cutting can be carried out on any material with a high advance rate and, on the other hand, automated or autonomously operated machine advance is not possible, for example under unfavorable conditions such as inhomogeneous and anisotropic structures in the material.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugunde, ein Verfahen und eine dazu vorteilhafte Vorrichtung zu entwickeln, mit dem oder der einerseits ein direkter Kontakt zwischen der Materialbearbeitungsvorrichtung und dem abzutragenden oder zu bearbeitenden Material nicht vorhanden ist, also jegliche vorbereitende mechanische Bearbeitung des abzutragenden Materials vermieden ist, und andererseits die inneren Strukturen der zu bearbeitenden Materialien keinen Einfluß auf den Prozeß der Materialabtragung haben.The invention is based on the object of developing a method and a device which is advantageous for this, with which, on the one hand, there is no direct contact between the material processing device and the material to be removed or processed, that is to say any preparatory mechanical processing of the material to be removed is avoided, and on the other hand the internal structures of the materials to be processed have no influence on the process of material removal.
Die Lösung der gestellten Aufgabe wird darin gesehen, daß mit Hilfe eines fortlaufend fließenden Fluidstrahls ein Explosivstoff direkt und fortlaufend an die Wirkungsstelle gebracht und der Explosivstoff erst dort ebenfalls fortlaufend gezündet wird. Der Fluidstrahl kann kontinuierlich fließen, aber auch diskontinuierlich, wie pulsierend, um auch die Energie des Impulses zu nutzen. Folglich wird der bekannte Prozeß des mechanischen, thermischen oder chemischen Abtragens mittels Schnittvortriebswerkzeugen vermieden und gemäß der Erfindung jetzt auf einen oder mehrere Fluidstrahlen verlegt, welche mit Explosivstoffen beladen sind. Der Fluidstrahl transportiert ohne Einbringung von Bohrlöchern od. dgl. die Explosivstoffe an den Ort des Materialabtrags, wo sie bei Auftreffen auf das Zielmaterial gezündet werden. Der mit Explosivstoffen beladene Fluidstrahl, welcher vorzugsweise aus Wasser besteht, bewirkt zusammen mit dem am Auftreffort explodierenden Explosivstoffen den Materialabtrag. Der Strahlquerschnitt liegt dabei zwischen 0,05 Quadratmillimetern bis über zehn Quadratzentimetern und die Strahlgeschwindigkeit zwischen einigen Metern pro Sekunde bis über mehrere tausend Meter pro Sekunde.The solution to the problem is seen in the fact that, with the aid of a continuously flowing fluid jet, an explosive is brought directly and continuously to the point of action and the explosive is also only continuously detonated there. The fluid jet can flow continuously, but also discontinuously, such as pulsating, in order to also use the energy of the pulse. Consequently, the known process of mechanical, thermal or chemical removal by means of cutting propulsion tools is avoided and, according to the invention, is now transferred to one or more fluid jets which are loaded with explosives. The fluid jet transports the explosives to the location of the material removal without the introduction of boreholes or the like, where they are ignited when they hit the target material. The fluid jet loaded with explosives, which preferably consists of water, together with the explosives exploding at the point of impact causes the material to be removed. The beam cross-section is between 0.05 square millimeters to over ten square centimeters and the beam speed is between a few meters per second and over several thousand meters per second.
Durch die US-PS 35 48 957 ist es bekannt, flüssigen Sprengstoff zum flächigen Abtragen von Gestein zu verwenden. Dazu wird ein flüssiger Brennstoff wie Kerosin, Benzin, Anilin oder Toluen mit einem Sauerstoffvermittler wie Nitrogen Tetraoxid, nitrische Säure oder Tetranitromenthan im Anschluß an eine Düse vermischt und zur Zündung mittels dieser Düse in Verbindung mit einer dritten Flüssigkeit gebracht, die pulsierend zugeführt werden kann. Dies bedeutet, daß das explosive Gemisch unmittelbar hinter der Düse, unmittelbar beim Zusammentreffen der drei Flüssigkeiten entsteht. Folglich wird dabei nicht nur das Gestein, sondern auch die Düse zerstört. Ein Verfahren dieser Art ist nicht auf den Markt gekommen.From US-PS 35 48 957 it is known to use liquid explosives for the surface removal of rock. For this purpose, a liquid fuel such as kerosene, gasoline, aniline or toluene is mixed with an oxygen mediator such as nitrogen tetraoxide, nitric acid or tetranitromenthan following a nozzle and brought to ignition by means of this nozzle in connection with a third liquid, which can be supplied pulsatingly. This means that the explosive mixture is created immediately behind the nozzle, immediately when the three liquids meet. As a result, not only the rock is destroyed, but also the nozzle. A method of this kind has not come onto the market.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, jetzt kontinuierlich und mit einer Schnittgeschwindigkeit oder Abtragsleistung zu arbeiten, die die der bekannten Verfahren übertrifft. Dabei können unterschiedlich zusammengesetzte, homogene und inhomogene, metallische oder und mineralische Materialien teil- oder vollautomatisiert abgetragen oder auch nur bearbeitet.With the solution according to the invention, it is now possible to work continuously and with a cutting speed or stock removal rate that exceeds that of the known methods. Here, differently composed, homogeneous and inhomogeneous, metallic or mineral materials can be removed partially or fully automatically or even processed.
Eine zusätzliche Steigerung der Abtragsleistung wird dadurch erreicht, daß der Eintrag des Explosivstoffes gepulst (siehe US-PS 35 48 957), an die Wirkungsstätte gebracht wird. Die erhöhte Wirkung des Impulses ist zwar beim HDW-Schneidverfahren aus der Zeitschrift ,3erg- und Hüttenmännische Monatshefte", 126 (1981), Seite 140, rechte Spalte, bekannt, jedoch geht es hier um den kontinuierlichen flächigen Abtrag von festen Materialien beim kontinuierlichen Vorschub eines oder mehrerer Fluidstrahlen. Mit Vorteil verwendete gekapselte Explosivstoffe, die in der Verkapselung Abrasivstoffe enthalten, können bei Explosion des Explosivstoffes eine verstärkte erodierende Wirkung am Zielort verursachen. Der Einsatz von Abrasivstoffen ist beim HDW-Schneidverfahren gemäß der Zeitschrift „Tiefbau" 1975, Seite 455, bekannt.An additional increase in the removal rate is achieved in that the introduction of the explosive is pulsed (see US Pat. No. 3,548,957) and brought to the place of action. The increased effect of the pulse is known in the HDW cutting process from the magazine, 3erg- and Hüttenmännchen Monthly Issues ", 126 (1981), page 140, right column, but it is about the continuous surface removal of solid materials with the continuous feed Encapsulated explosives which advantageously contain abrasive substances in the encapsulation can cause an increased eroding effect at the target location when the explosive explodes. The use of abrasive substances in the HDW cutting method according to the magazine "Tiefbau" 1975, page 455 , known.
Um eine vorzeitige Divergenz des Strahls, das heißt ein Zerfall des mit Explosiv- oder Sprengstoffen beladenen Fluidstrahls, vor Auftreffen am Zielort zu verhindern, erfolgt die Einbringung des Explosivstoffes mit Vorteil während der Fluidstrahlbeschleunigung in den Bereich der Querschnittsmitte des Strahls.In order to prevent premature divergence of the jet, i.e. disintegration of the fluid jet loaded with explosives or explosives, before it reaches the target location, the Introducing the explosive advantageously during the fluid jet acceleration in the area of the cross-sectional center of the jet.
Der Abstand zwischen dem Ort der Fluidstrahlfreisetzung und dem Auftreffort liegt beispielsweise im Bereich von einigen Zentimetern bis zu mehreren Metern, vorzugsweise ein bis drei Meter.The distance between the location of the fluid jet release and the point of impact is, for example, in the range from a few centimeters to several meters, preferably one to three meters.
Wichtig ist einerseits, daß das System Maschine, Druckerzeuger, Explosivstoffbehälter, Explosivstoffeinführung und Fluidstrahlbeschleuniger betriebssicher arbeiten und andererseits keine Zündungen der Explosivstoffe außerhalb des Auftreffortes stattfinden. Die Betriebssicherheit beim verfahrensmäßigen Umgang mit Explosiv- und Sprengstoffen wird durch verschiedene Maßnahmen realisiert:It is important, on the one hand, that the machine, pressure generator, explosive container, explosive introduction and fluid jet accelerator operate in a reliable manner and, on the other hand, that the explosives are not ignited outside the point of impact. The operational safety in the handling of explosives and explosives is implemented by various measures:
• Die Explosivstoffe oder deren Komponenten, welche zum Beispiel als disperses, kolloidales oder binär oder höher zusammengesetztes System für sich allein nicht explosiv sind, können beim Verlassen der strahlformenden Anlage in einen zündfähigen Zustand versetzt werden. Zum Beispiel indem ferromagnetische Komponenten, die zugleich auch Abrasivstoffe sein können und in den Explosivstoffkomponenten definiert eingelagert sind, mittels eines inneren oder äußeren elektromagnetischen Feldes ein Durchmischen der Explosivstoffkomponenten oder eine Aufhebung des Trennungszustandes im binären oder höher zusammengesetzten Explosivstoffkomponenten-System bewirken. Die Herstellung des zündfahigen Zustande wird beispielsweise optisch, mit Hilfe von Laserstrahlen, mittels elektromagnetischer Hochfrequenzfelder oder durch ein elektromagnetisches Gleichfeld mit einer magnetischen Induktion von vorzugsweise 0,5 Tesla bis 3,5 Tesla realisiert. '• The explosives or their components, which, for example as a disperse, colloidal or binary or higher system, are not in themselves explosive, can be put into an ignitable state when they leave the jet-forming system. For example, ferromagnetic components, which can also be abrasive substances and are stored in a defined manner in the explosive components, cause the explosive components to mix by means of an internal or external electromagnetic field or to remove the separation state in the binary or higher-level explosive component system. The ignition-capable state is produced, for example, optically, with the aid of laser beams, by means of electromagnetic high-frequency fields or by means of an electromagnetic direct field with a magnetic induction of preferably 0.5 Tesla to 3.5 Tesla. '
• Die im Fluidstrahl befindlichen und in einen zündfähigen Zustand gesetzten Explosivstoffe zünden durch das Auftreffen auf das Ziel.• The explosives in the fluid jet and set in an ignitable state ignite by hitting the target.
• Auch ist die Wandlung des Explosivstoffkomponenten-Systems in den zündfähigen Zustand durch Ausnutzung des Massenträgheitseffektes während der Explosivstoff-Beschleunigung, beispielsweise durch Bruch der Kapselhüllen möglich.• It is also possible to convert the explosive component system into the ignitable state by utilizing the mass inertia effect during the explosive acceleration, for example by breaking the capsule shells.
• Durch die Wahl der Relation von Strahlgeschwindigkeit zu Explosionsgeschwindigkeit der verwendeten Explosivstoffe größer eins ist gewährleistet, daß es zu keiner kettenreaktionsartigen Zündung der Explosivstoffe im Strahl vor deren Auftreffen am Zielort kommt.• The choice of the relation between jet speed and explosion speed of the explosives used greater than one ensures that there is no chain reaction-like ignition of the explosives in the jet before they strike the target location.
• Elektromagnetisch, beispielsweise mit Laserstrahlung, ist es möglich, das Wandeln der Explosivstoffkomponenten beim Verlassen der strahlformenden Anlage in den zündfähigen Zustand und die Zündung der Explosivstoffe in den Arbeitsbereich zu verlegen, wodurch es auch möglich wird, die Zündungen in ihrem Verlauf zu steuern.• Electromagnetically, for example with laser radiation, it is possible to move the explosive components when they leave the beam-shaping system into the ignitable state and to ignite the explosives in the work area, which also makes it possible to control the ignition process.
• Die Explosivstoffe, deren Komponenten und die Verkapselungen derselben können derartig konstituiert sein, daß sie sich einige Zeit nach Kontaktierung mit dem Medium des Fluidstrahls in diesem auflösen. Vorzugsweise lösen sie sich in der Zeit von zehn Sekunden bis zwanzig Sekunden nach ihrer Kontaktierung auf. Damit wird sichergestellt, daß von den im Fluidstrahl enthaltenen Explosivstoffen im Fall einer Fehlzündung keine Gefahr ausgeht. • Die Explosivstoffe sind chemisch so beschaffen, daß sie, vorzugsweise in Wasser aufgelöst und weggeschwemmt, keine schädliche Umweltbelastung darstellen.• The explosives, their components and their encapsulation can be constituted in such a way that they dissolve in the fluid jet medium some time after contacting it. They preferably dissolve within ten seconds up to twenty seconds after contacting them. This ensures that the explosives contained in the fluid jet pose no danger in the event of a misfire. • The explosives are chemically designed so that they, preferably dissolved in water and washed away, do not pose any harmful environmental impact.
An einem Ausführungsbeispiel, welches schematisch eine Fluidstrahl-Formungsvorrichtung zeigt, soll die Erfindung näher beschrieben werden.The invention will be described in more detail using an exemplary embodiment which schematically shows a fluid jet shaping device.
Mittels eines Druckauf bereiters wird Wasser auf hohen Druck gebracht und über eine Leitung 1 der Beschleuniger- und Mischdüse zugeführt. In der ersten Stufe der Düse 2 erfolgt die Beschleunigung des Fluidstrahls auf hohe Geschwindigkeit. Hinter dieser Düse ist eine Mischkammer 3 angeordnet. In dieser Kammer können dem Fluidstrahl über die Zuführung 4 Zusätze in fester, flüssiger und gasförmiger Form oder Mischformen davon zugeführt werden.By means of a pressure conditioner, water is brought to high pressure and fed to the accelerator and mixing nozzle via a line 1. In the first stage of the nozzle 2, the fluid jet is accelerated to high speed. A mixing chamber 3 is arranged behind this nozzle. In this chamber 4 additives in solid, liquid and gaseous form or mixed forms thereof can be fed to the fluid jet via the feed.
Nach der Mischkammer 3 ist eine weitere Düse 5 angeordnet, die im Durchmesser auch größer als die erste sein kann. In dieser Düse werden die Zusätze durch den Strahl mitgerissen, beschleunigt und im Querschnittszentrum des Strahls angelagert. Der Strahl läßt sich strömungstechnisch in einen Hüllstrahl 6 und einen Kernstrahl 7 einteilen.After the mixing chamber 3, a further nozzle 5 is arranged, which can also be larger in diameter than the first one. In this nozzle, the additives are carried along by the jet, accelerated and deposited in the cross-sectional center of the jet. From a fluidic point of view, the jet can be divided into an enveloping jet 6 and a core jet 7.
Konzentrisch um das Düsensegment 5 herumgewickelt befindet sich beispielsweise eine elektromagnetische Spule 8 mittels der mit gepulstem elektrischem Strom der Strahl, abhängig von seinen Zusätzen, gezielt beeinflußt werden kann.There is, for example, an electromagnetic coil 8, concentrically wrapped around the nozzle segment 5, by means of which the beam can be influenced in a targeted manner with pulsed electrical current, depending on its additives.
Die im Fluidstrahl eingelagerten Explosivstoffe werden über die elektromagnetische Beeinflussung in einen zündfahigen Zustand gewandelt. Das heißt beispielsweise, die Explosivstofikomponenten werden scharf beziehungsweise zündfahig gemacht. Durch die Herstellung der Zündfahigkeit der Explosivstoffe bei Verlassen der strahlfbrmenden Anlage wird die Explosionsschutz-Sicherheit der Anlage sichergestellt. The explosives stored in the fluid jet are converted into an ignitable state by means of electromagnetic interference. This means, for example, that the explosive components are made sharp or ignitable. The explosion protection safety of the system is ensured by making the explosives ignitable when leaving the jet-burning system.

Claims

- -Patentansprüche: - -Patent claims:
1. Verfahren zum Schneiden oder flächigem Abtragen von festen Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines fortlaufend fließenden Fluidstrahls ein Explosivstoff direkt und fortlaufend an die Wirkungsstelle gebracht und der Explosivstoff erst dort ebenfalls fortlaufend gezündet wird.1. A method for cutting or ablating solid materials, characterized in that an explosive is brought directly and continuously to the point of action with the aid of a continuously flowing fluid jet and the explosive is also only continuously ignited there.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidstrahl kontinuierlich fließt.2. The method according to claim 1, characterized in that the fluid jet flows continuously.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidstrahl impulsartig fließt.3. The method according to claim 1, characterized in that the fluid jet flows in a pulsed manner.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fluidstrahl der Explosivstoff in zeitlichen Abständen beigegeben wird und damit an der Wirkungsstätte intermittierend wirksam ist.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the fluid jet of the explosive is added at intervals and is thus intermittently effective at the site.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 unter Verwendung von gekapselten Explosivstoffen dadurch gekennzeichnet, daß dem Material der Verkapselung Abrasivstoffe beigemischt werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4 using encapsulated explosives, characterized in that the encapsulation material is mixed with abrasives.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Explosivstoff ein Sprengstoff ist.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the explosive is an explosive.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Fluidstrahlen gleichzeitig zur Anwendung gelangen.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that several fluid jets are used simultaneously.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluid Druckwasser verwendet wird.8. The method according to claim 7, characterized in that pressurized water is used as the fluid.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Explosivstoff in den Bereich der Querschnittsmitte des Fluidstrahles eingebracht wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the explosive is introduced into the region of the cross-sectional center of the fluid jet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Fluidstrahles höher als die Explosionsgeschwindigkeit des Explosivstoffes ist.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the speed of the fluid jet is higher than the explosion speed of the explosive.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 unter Verwendung von Explosivstoffkomponenten, welche für sich allein nicht explosiv sind, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Explosiv-Stoffsystem nach Einbringung in den Fluidstrahl elektromagnetisch in einen zündfähigen Zustand versetzt wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10 using explosive components which are not in themselves explosive, characterized in that this explosive substance system is electromagnetically placed in an ignitable state after introduction into the fluid jet.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung elektromagnetisch erfolgt.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the ignition is electromagnetic.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung mittels Laserstrahlen erfolgt.13. The method according to claim 12, characterized in that the ignition takes place by means of laser beams.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündungen in ihrem zeitüchen Verlauf gesteuert werden.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the ignitions are controlled in their timely course.
15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischdüse (2) gebildet ist mit zwei Zuführleitungen für den Explosivstoff und das Druckwasser, wobei in der Mischdüse (2) das Ende der zentrischen angeordneten Zuführleitung (4) für die Explosivstoffe von einer ringförmigen Leitung der Wasserzuführleitung (1) umgeben ist.15. A device for performing the method according to one or more of claims 1-14, characterized in that a mixing nozzle (2) is formed with two supply lines for the explosive and the pressurized water, the end of the centric arranged in the mixing nozzle (2) Supply line (4) for the explosives is surrounded by an annular line of the water supply line (1).
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Mischdüse (2) eine Mischstrahl-Führungsdüse (5), die von einer elektromagnetischen Spule (8) zum Zünden der Explosivstoffe umgeben ist. 16. The apparatus according to claim 15, characterized in that on the mixing nozzle (2) has a mixed jet guide nozzle (5) which is surrounded by an electromagnetic coil (8) for igniting the explosives.
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