DE2007950C3

DE2007950C3 - Brennrohr zum thermischen Bohren hartgefügiger Materialien und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE2007950C3
Application number: DE2007950A
Authority: DE
Inventors: Edwin Eduard Zuerich Faessler (Schweiz)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-02-21
Filing date: 1970-02-20
Publication date: 1978-06-01
Also published as: NL164791C; DE2007950A1; DK141886C; BE746277A; JPS494622B1; CA992451A; AT297563B; DK141886B; US3602620A; FR2035666A5; NL164791B; NL7002544A

Description

Beim thermischen Bohren hartgefügiger Materialien, wie beispielsweise Beton, Fels oder auch Gußeisen, wird durch ein mit Draht- oder Stabmaterial möglichst dicht gefülltes Rohr, die sogenannte Bohrlanze, Sauerstoff mit Überdruck hindurchceblasen. nachdem man das eine Ende des Rohres in Weißglut versetzt hat, wobei ein Verbrennungsvorgang in Gang gesetzt wird, bei dem mit dem Bohren des Loches das Rohr und das darin enthaltene Drahtmaterial vom vorderen Ende her abbrennt. Das den Kern bildende Drahtmaterial füllt dabei den Rohrquerschnitt dieser Bohrlanze mehr oder weniger aus.

Die Erfindung betrifft ein solches Brennrohr zum thermischen Bohren hartgefügiger Materialien mit einer aus schmelzbarem Material bestehenden Ummantelung für einen in dieser angeordneten und von ihr fest umschlossenen und aus Drähten bestehenden Kern, der zusammen mit der Ummantelung in einem durch diese hindurchgeleiteten Sauerstoffstrom verbrennt.

Bei bekannten derartigen Brennrohren sind die Drähte in einem die Ummantelung bildenden Rohr parallel angeordnet Um die Drähte möglichst fest in dem Rohr zu verankern, was notwendig ist, weil Rohr und Drähte zusammen abbrennen und sie sich dabei nicht voneinander lösen sollen, und was zum anderen aus dem Grunde wichtig ist, weil der durch die freie Querschnittsfläche des Brennrohres mit Überdruck hindurchströmende Sauerstoff teuer ist und die Drähte daher möglichst eng nebeneinander liegen müssen, hat man zur Herstellung der bekannten Brennrohre dieser Art verschiedene Wege beschritten. Wenn man ein Rohr mit einzelnen Drähten nacheinander ganz dicht ausfüllen will, so ist es naheliegend, daß bei einem mehrere Meter langen Rohr, das ja bei dem Einsatz für den eingangs genannten Zweck abbrennen soll, erhebliche Schwierigkeiten entstehen, wenn der letzte noch im Rohr Platz findende Draht eingeschoben werden soll. Da sich auf diese Weise die Drähte nicht in dem Rohr einschließen lassen, wurde vorgeschlagen, nach Einführen der Drähte in das Rohr an diesem außen ringförmig oder auch schraubenlinienförmig umlaufende Nuten anzubringen, die in das Rohr eingedrückt werden, wodurch dessen Innenquerschnitt stellenweise verengt wird. Bringt man solche Nuten bei einem

«o mehrere Meter langen Rohr jedoch nur in Abständen an, so läßt sich damit das eingangs genannte Ziel nicht erreichen, weil die verengten Stellen des Rohres mit abbrennen. Auch ein weiterer in dieser Richtung gemachter Vorschlag, die Drähte vor dem Einführen in das Rohr ein- oder mehrfach abzubiegen, damit sie sich im Rohr gegenseitig versperren, führt nicht zu dem Ziel, weil damit ein gleichbleibender Sirömungsquerschnitt für den Sauerstoff nicht erreichbar ist und dieser Querschnitt außerdem unverhältnismäßig groß bleibt.

Außerdem stellen alle diese Maßnahmen die Herstellung des Brennrohres erheblich verteuernde zusätzliche Arbeitsstufen dar.

Das mit der Erfindung verfolgte Ziel ist daher, einen aus Drähten bestehenden Kern in ein Ummantelungsrohr fest einzuschließen und dabei die für die Sauerstoffleitung erforderlichen Kanäle im Innern des Rohres zwischen den einzelnen Drähten und zwischen diesen und der Rohrinnenwand möglichst eng, d. h. die freie Querschnittsfläche möglichsi klein zu halten. Dies wird bei einem Brennrohr der obengenannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Drähte des Kerns verseilt sind. Auf diese Weise läßt sich die freie Querscr>nittsfläche für den Sauerstoffstrom klein halten, und außerdem erhält der Sauerstoff dadurch noch eine Drallbewegung, dessen vorteilhafte Wirkung an späterer Stelle noch erläutert wird. Außerdem lassen sich die Drähte auf diese Weise am günstigsten in ein die I Immanteliinp hjldendps Rohr fest einschüpßen. Dabei

kann das aus verseilten Drähten gebildete Seil in ein Rohr eingepreßt sein, das Rohr kann aber auch auf das Orahtseil aufgeschrumpft oder kann durch Pressen und Ziehen des Rohres mit dem Drahtseil fest vereinigt sein.

Die Erfindung betrifft schließlich auch Verfahren zur Herstellung des Brennrohres. Über das oisher bekannte Verfahren zur Herstellung derartiger Brennrohre ist eingangs schon erwähnt, daß man bisher den Kern aus Drähten in ein fertiges Rohr eingeschoben hat und nachfolgend verschiedene Maßnahmen angewendet hat, um den Kern möglichst unverschieblich in dem Rohr festzuhalten, sei es durch Anbringen von umlaufenden Nuten an dem Rohr oder durch vorheriges Abbiegen der einzelnen Drähte, damit sie sich nach dem Einschieben in das Rohr gegenseitig verspannen. Da jedoch bei dem erfindungsgemäßen Brennrohr nicht mehr einzelne Drähte vorhanden, sondern diese zu einem Drahtseil vereinigt sind, läßt sich auch die Herstellung des Brennrohres sehr viel wirts-haftlicher durchführen. Der wesentliche Gedanke dabei ist, nicht von einem fertigen, mit einem Kern zu füllenden Rohr auszugehen, sondern den Kern :n irgendeiner Weise mit einer Umhüllung zu versehen, durch die Sauerstoffgas hindurchgeleitet werden kann.

Demnach ist ein Verfahren zur Herstellung eines Brennrohres erfindungbgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Ummantelungsrohr durch Extrudieren eines verformbaren Materials um den Kern herumgelegt wird. Es ist ferner möglich, daß während der Herstellung des Drahtseiles durch Verseilen der Drähte um das jeweils fertige Drahtseilende ein Ummantelungsrohr nach einer der vorgenannten Methoden gelegt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Brennrohr in schaubildlicher Darstellung, bestehend aus Drahtseil und Ummantelungsrohr, dessen einer Endabschnitt zur Veranschaulichung des Kernes aufgebrochen dargestellt ist,

F i g. 2 einen Querschnitt des Brennrohres, bei dem die Seele des Drahtseiles aus einem Draht besteht,

F i g. 3 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform des Brennrohres, bei dem die Seele des Drahtseiles aus drei Drähten besteht,

F i g. 4 das vordere Ende des Drahtseiles des Brennrohres nach F i g. 2 in schaubildlicher Darstellung, bei welchem die Seele des Drahtseiles am Ende einen konischen Abschnitt aufweist,

F i g. 5 eine weitere Ausführungsform des Brennrohres, bei dem das Ummantelungsrohr mit schraubenlinienförmig umlaufenden Nuten versehen ist,

F i g. 6 eine weitere Ausführungsform des Brennrohres, bei dem das Drahtseil mit einem bandförmigen Ummantelungsrohr schraubenlinienförmig umwickelt ist.

Gemäß F i g. 1 bis 3 besteht das Brennrohr aus einem Drahtseil 1 und einem zylindrischen Ummantelungsrohr 2, in welches das Drahtseil eingepreßt ist, oder welches auf das Drahtsei) aufgeschrumpft oder durch Pressen oder Ziehen des Rohres mit dem Drahtseil vereinigt ist. Das Drahtseil 1 besteht aus gleichsinnig verseilten Drähten 3, beispielsweise gemäß F i g. 2 aus sechs Drähten, die um eine Seele 4 in Form eines Drahtes angeordnet sind. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des Brennrohres gemäß F i g. 3 besteht die Seele 4 aus drei Drähten, deren einzelner Drahtdurchmesser hier kleiner ist als der Drahtdurchmesser der acht diese Seele umgebenden Drähte.

Wenn das Drahtseil in das Rohr eingepreßt werden soll, ist es zweckmäßig, wenn die Seele am Ende einen konisch sich nach außen verjüngenden Abschnitt Aa aufweist, wodurch das Drahtseil in diesem Endbereich für ein leichteres Einpressen in das Rohr einen etwas geringeren Durchmesser besitzt als der Innendurchmesser des Rohres.

Gemäß Fig. 5 ist das Drahtseil in ein Rohr 5 eingeführt, dessen Innendurchmesser etwas größer ist als der Drahtseildurchmesser, und welches Rohr 5 mit einer oder mehreren am Außenumfang schraubenlinienförmig umlaufenden Nuten oder Sicken 6 versehen ist, welche derart in das Rohr hineingedrückt sind, daß sie das Rührinnere verengen, um dadurch das Drahtseil fest zu umschließen. Diese Nuten oder Sicken können in beliebigen Abständen mehrfach auf der Rohrlänge angeordnet sein.

Die Ummantelung kann ferner auch ein Rohr sein, das erst durch Verschweißen eines in der Abwicklung rechteckigen Bleches entlang den Blechlängsrändern hergestellt wird. In dieses derart hergestellte Rohr kann dann das Drahtseil eingebracht werden, es kann aber auch ebenso schon während der Rohrherstellung durch Schweißen in dieses eingeschlossen werden. In der gleichen Weise kann das Drahtseil auch bei der Rohrherstellung durch Ziehen in dieses eingeschlossen werden.

Die Ummantelung läßt sich gemäß F i g. 6 auch durch schraubenlinienförmiges Umwickeln des Drahtseiles mit einem bandförmigen Ummantelungsmaterial 7 herstellen, wobei nachfolgend die umlaufenden Ränder 8 nur gasdicht verschweißt werden müssen, damit der hindurchgeleitete Sauerstoffstrom zum vorderen abbrennenden Rohrende gelangt.

Bei dem Brennrohr mit einem Drahtkern ist für die Menge des durch das Rohr durchströmenden Sauerstoffes die Größe der zwischen den Drähten verbleibenden freien Querschnittsfläche maßgebend. Um den Verbrauch an Sauerstoff gering zu halten, hat man daher bei den bisher bekannten Brennrohren mit eingeschobenen, parallelliegenden Drähten im Rohr dieses mit umlaufenden Nuten versehen, die die Durchflußmenge zu kontrollieren erlauben, da durch sie der Querschnitt verengt wird. Diese Wirkung wird auch mit den schraubenlinienförmig umlaufenden Nuten gemäß F i g. 5 erreicht, wenn das Drahtseil von dem Rohr nicht absolut fest umschlossen wird. Wenn das Rohr das Drahtseil jedoch fest umschließt, beispielsweise bei in das Rohr eingepreßtem Drahtseil oder auf diesem aufgeschrumpften Rohr oder einer entsprechenden Verbindungsweise, ist durch das Verseilen der Drähte die freie Rohrquerschnittsfläche sehr viel dichter ausfüllbar als bei einem Bündel einzeln eingeschobener Drähte. Bei dem Drahtseil sind die einzelnen Drähte so dicht gepackt, daß bei einem Rohrinnendumhmesser von 12mm und einem aus drei die Seele bildenden Drähten von 3 mm Durchmesser sowie aus acht darum angeordneten Drähten von 3,5 mm Durchmesser bestehenden Drahtseil die zwischen den Drähten verbleibende Querschnittsfläche nur noch 13,5% der gesar.^en inneren Rohrquerschnittsfläche beträgt. Ist das Rohr im Innendurchmesser kleiner und der Drahtdurchmesser in der nahezu gleichen Größenordnung wie bei der beschriebenen Ausbildungsform gemäß Fig. 2 mit gleicher Drahtstärke für Seele und umgebende Drähte, dann macht die freie Querschnitts-

fläche natürlich einen größeren Prozentsatz der gesamten Querschnittsfläche aus. In jedem Fall ist aber der genannte Wert und sind die mit anderen Abmessungen erreichbaren Werte kleiner als die bei auf bisher bekannte Weise hergestellten Brennrohren erzielbaren Werte. Infolgedessen brennt ein Brennrohr der beschriebenen Art auch weniger schnell ab.

Allgemein sind gute Ergebnisse bei einer zwischen den Drähten verbleibenden Querschnittsfläche von 10 bis 25% der gesamten inneren Rohrquerschnittsfläche erzielt worden. Dabei wirkt sich besonders günstig aus, daß durch die Verseilung der Drähte die bei herkömmlichen Brennrohren auftretende Wirbelbildung des Sauerstoffs vermieden und dieser mit einer Drehbewegung gegen das Rohrende gelenkt wird, wodurch nicht nur eine wilde Sauerstoffbewegung beim Austritt aus dem Rohr verhindert, sondern auch ein gleichmäßigerer Abbrand des Rohres erzielt und einem Flammenrückschlag entgegengewirkt wird. Die durch die Verseilung der Drähte erzielte Drallbewegung des Sauerstoffstromes bewirkt auch eine Rotation der Flamme um ihre Längsachse, was zu dem überraschenden Ergebnis führt, daß der Durchmesser der thermisch erzeugten Bohrung vermutlich infolge Zentrifugalwirkungen beträchtlich größer wird als bei Verwendung bisheriger Brennrohre mit dem gleichen Querschnitt, obwohl der Abbrand des Brennrohres nicht stärker ist als bei der bisherigen Ausführung der Brennrohre. Praktische Versuche haben bis zu 25% größere Bohrungsdurchmesser ergeben. Das erlaubt in vielen Fällen die Verwendung von Brennrohren mit kleinerem Durchmesser, was sich kostensparend hinsichtlich Herstellungspreis und Transportkosten auswirkt.

Als Werkstoff für den Draht wie auch für das Ummantelungsrohr hat sich beispielsweise eine Metalllegierung als geeignet erwiesen, die folgende Bestandteile aufweist:

Mn

Mo

Si

Ni

Al

Fe

Gewichtsprozent

0,35

0,01

0,02 bis 0,04

0,025

0,04

0,01 bis 0,033

0,02

0,08

Differenz auf 100

Abbrennverlaufes je nach Einsatz des Brennrohres verändert werden, wobei der Siliziumgehalt, als Beispiel, bis auf 4 Gewichtsprozent erhöht werden kann.

Für das Verfahren zur Herstellung des Brennrohres bestehen verschiedene Möglichkeiten, um den Kern in Form eines Drahtseiles ein Ummantelungsrohr herumzulegen. Eine Methode ist dadurch gekennzeichnet, daß um den Kern ein Blech mit einer dem Kernumfang entsprechenden Breite gelegt wird, und dieses Blech

ίο dann entlang seiner Längsränder zu einem Ummantelungsrohr verschweißt wird. Nach einer weiteren Methode wird um den Kern ein Rohr durch Ziehen hergestellt. In weiterer Abwandlung des Verfahrens wird das Ummantelungsrohr durch Extrudieren eines

erforrnbarer. Materials um den Kern herumgelegt.

Die beispielsweise angegebene Metallegierung kann selbstverständlich auch zur Erzielung eines anderen Ferner kann in weiterer Abwandlung des Verfahrens das Ummantelungsrohr durch schraubenlinienförmiges Wickeln eines bandförmigen Materials um den Kern herumgelegt und können dann die umlaufenden Längsränder des Bandmaterials gasdicht miteinander verschweißt werden. Für eine festere Verbindung von Kern und Ummantelungsrohr kann dieses nachträglich durch Ziehen oder Drücken abschnittsweise oder über die ganze Rohrlänge verengt werden.

Die Brennrohrherstellung kann schließlich in der Weise erfolgen, daß während der Herstellung des Drahtseiles durch Verseilen von Drähten um das dabei entstehende Drahtseilende herum das Ummantelungsrohr gelegt wird.

Das Drahtseil läßt sich natürlich auch in ein Ummantelungsrohr hinein pressen, was natürlich mit einem Seil sehr viel besser durchführbar ist als mit einzelnen Drähten nach der bisher üblichen Methode. Ergibt sich beim Ineinanderfügen von Drahtseil und Rohr eine nicht ausreichende feste Verbindung, so kann das Rohr nachfolgend durch Pressen oder Ziehen mechanisch verformt werden. Eine vorteilhafte Verbindung der Teile ist auch dadurch möglich, daß das Ummantelungsrohr zunächst erwärmt wird, so daß es nach der Abkühlung auf das Drahtseil aufgeschrumpft ist. Schließlich ist es möglich, das Ummantelungsrohr nach der Einführung des Drahtseils am Außenumfang mit einer oder mehreren schraubenlinienförmig umlaufenden Nuten zu versehen, die zu einer Verengung des Rohrquerschnittes führen.

Mit jeder der vorgenannten Methoden zur Herstellung eines Brennrohres läßt sich das ein Drahtseil als Kern enthaltende Brennrohr in sehr einfacher Weise und unter geringerem Kostenaufwand in einer wesentlieh kürzeren Zeit herstellen, als dies mit den bisher bekannten Herstellungsmethoden möglich ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennrohr zum thermischen Bohren hartgefügiger Materialien, mit einer aus schmelzbarem Material bestehenden Ummantelung für einen in dieser angeordneten, von ihr fest umschlossenen und aus Drähten bestehenden Kern, der zusammen mit der Ummantelung in einem durch diese hindurchgeleiteten Sauerstoffstrom verbrennt, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (3; 4) des Kerns verseilt sind

2. Brennrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern eine längs seiner Achse verlaufende Seele in Form mindestens eines Drahtes (4) und in mindestens einem Kranz darum angeordnete verseilte Drähte (3) aufweist

3. Qrer.nrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtseele an ihrem einen Ende einen konisch sich verjüngenden Abschnitt zum Einpressen in die Ummantelung in Form eines Rohres aufweist.

4. Brennrohr nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drahtdurchmesser der die Seele bildenden Drähte (4) von dem Drahtdurchmesser der um die Seele angeordneten verseilten Drähte (3) abweicht.

5. Brennrohr nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung ein ein gleich langes Drahtseil als Kern eingepreßt enthaltendes, auf das Drahtseil aufgeschrumpftes oder auf das Drahtseil fest aufgezogenes oder gepreßtes Rohr ist.

6. Brennrohr nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung ein mit einer oder mehreren am Außenumfang schraubenlinienförmig umlaufenden Nuten (6) versehenes Rohr (5) ist.

7. Brennrohr nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung ein das Drahtseil umschließendes, entlang Längsrändern zu einem Rohr verschweißtes Blech ist.

8. Brennrohr nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung ein schraubenlinienförmig um das Drahtseil gewickeltes Bandmaterial (7) ist, dessen umlaufende Ränder (8) gasdicht verbunden, beispielsweise verschweißt, sind.

9. Verfahren zur Herstellung eines Brennrohres nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Ummanteiungsrohr durch Extrudieren eines verformbaren Materials um den Kern herum gelegt wird.

10. Verfahren zur Herstellung eines Brennrohres nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß während der Herstellung des Drahtseiles durch Verseilen von Drähten das Drahtseil gleichzeitig mit der Ummantelung umschlossen wird.