DE19507700A1

DE19507700A1 - Cutting meltable or decomposable materials

Info

Publication number: DE19507700A1
Application number: DE1995107700
Authority: DE
Inventors: Thomas Gruenberg
Original assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Current assignee: Otto Von Guericke Universitaet Magdeburg
Priority date: 1995-03-04
Filing date: 1995-03-04
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2015-03-05
Also published as: DE19507700C2

Abstract

Materials are cut by means of a jet containing molten materials whose mean temperature is higher than the melting or decomposition temperature of the material being cut. Materials for producing a jet with molten material and a thermite composition are continuously delivered into a reaction vessel where, in a controlled continuous thermite reaction, they are at least partially melted and made available for a jet-forming process. The appts. includes means for igniting the thermite composition.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen von schmelz- oder zersetzbaren Werkstoffen mittels eines Strahles, der schmelzflüssiges Material enthält, wobei die mittlere Strahltemperatur im Bereich oder wesentlich oberhalb der Schmelz- bzw. Zersetzungs temperatur der zu trennenden Werkstoffe liegt.The invention relates to a method for separating meltable or decomposable materials by means of a jet containing molten material, the middle one Beam temperature in the range or significantly above the melting or decomposition temperature of the materials to be separated.

Neben den Verfahren des thermischen Trennens von Werkstoffen, wie autogenes Brennschneiden, Plasmaschneiden oder Laserstrahlschneiden wird in der DE 41 10 805 ein Verfahren zum Trennen von Werkstoffen mittels eines aus einer Metallschmelze bestehenden Strahles beschrieben. Zur Realisierung des Trennvorganges wird ein Metallschmelze-Strahl benötigt, dessen Temperatur oberhalb der Schmelz- oder Zersetzungstemperatur des zu trennenden Werkstoffs liegt. Diese Metallschmelze kann durch Verflüssigen zugeführter Metallstücke, Drähte oder Stäbe innerhalb eines Reaktionsgefäßes bereitgestellt werden, wobei das Verflüssigen durch Erwärmung mittels Flammen, hochenergetischer Lichtstrahlen, elektrischer Lichtbögen, direkter oder indirekter elektrischer Widerstandsheizung oder mittels induktiver Erhitzung erfolgen kann.In addition to the process of thermal separation of materials such as autogenous Flame cutting, plasma cutting or laser beam cutting is described in DE 41 10 805 Process for separating materials by means of a metal melt Beam described. A metal melt jet is used to implement the separation process needed, whose temperature is above the melting or decomposition temperature of the separating material. This molten metal can be supplied by liquefaction Pieces of metal, wires or rods are provided within a reaction vessel, wherein liquefaction by heating with flames, high-energy light rays, electric arcs, direct or indirect electrical resistance heating or by means of inductive heating can take place.

Für die Erzeugung einer Metallschmelze, deren aus dem Reaktionsgefäß austretender Strahl zum thermischen Trennen von Werkstoffen genutzt werden soll, muß jedoch am Einsatzort Elektroenergie oder Brenngas während des gesamten Trennprozesses verfügbar sein. Dies schränkt die Möglichkeiten zum mobilen Einsatz des Verfahrens, insbesondere unter den Bedingungen großflächiger Havarien, wesentlich ein. Aber auch bei Verfügbarkeit der genannten Energieträger treten beim praktischen Einsatz des Verfahrens Probleme auf, weil die dynamische Regelung des Volumenstromes der Metallschmelze den Praxisanforderungen bisher noch nicht in vollem Umfang entspricht.For the production of a molten metal, the jet emerging from the reaction vessel to be used for thermal separation of materials, however, must be at the place of use Electrical energy or fuel gas will be available throughout the separation process. This limits the possibilities for mobile use of the method, especially among the Conditions of large-scale accidents, essential. But also when the mentioned energy sources occur in practical use of the method, because the dynamic regulation of the volume flow of the molten metal to the practical requirements not yet fully corresponds.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Abhängigkeit von Energieträgern zur Bereitstellung der Metallschmelze während des thermischen Trennprozesses zu reduzieren, um so eine flexiblere und einfachere Gerätetechnik zu erhalten.The invention is therefore based on the object of dependence on energy sources Providing to reduce the molten metal during the thermal separation process to get a more flexible and simple device technology.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Verfahren zum Trennen von schmelz- oder zersetzbaren Werkstoffen mittels eines schmelzflüssiges Material enthaltenden Strahles gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst.According to the invention, this problem is solved by a method for separating melt or decomposable materials by means of a jet containing molten material solved the characteristic of the main claim.

Infolge der stark exothermen Reaktion der gezündeten Thermitzusammensetzung werden die Ausgangsmaterialien zur Erzeugung des Strahles mindestens teilweise aufgeschmolzen, ohne daß elektrische Energie oder Brenngase am Einsatzort bereitgestellt werden muß. Die mindestens teilweise schmelzflüssige Masse, die im Reaktionsgefäß kontinuierlich gebildet wird, kann anschließend in bekannter Weise zur Erzeugung eines Strahls für die Material trennung verwendet werden. Aufgrund dieser Verfahrenseigenschaften eignet sich das Verfahren besonders für eine mobile Gerätetechnik, etwa auf einer Baustelle beim Abbruch oder der Rekonstruktion von Bauwerken. Spezielle Einsatzgebiete sind z. B. das Trennen von Beton und Stahlbeton. Due to the highly exothermic reaction of the ignited thermite composition, the Starting materials for generating the beam are at least partially melted without that electrical energy or fuel gases must be provided on site. The at least partially molten mass that is continuously formed in the reaction vessel is then used in a known manner to generate a beam for the material separation can be used. This is suitable due to these process properties Process especially for a mobile device technology, for example on a construction site during demolition or the reconstruction of structures. Special areas of application are e.g. B. separating Concrete and reinforced concrete.

In bevorzugten Ausführungsformen der ErfindungIn preferred embodiments of the invention

- Partially exist the starting materials for the jet with molten material or entirely from the thermite composition,
- The thermite composition is fed to the reaction vessel in wire or powder form and ignited within the reaction vessel, e.g. B. on electrical or chemical Ways,
- The thermite composition contains materials that occur during the thermite reaction Gases to generate one required for the predetermined jet velocity Form the working pressure in the pressure-resistant reaction vessel.

Die Vorrichtung zur Durchführung des errindungsgemäßen Verfahrens weist vorteilhaft eine Einrichtung zum Zünden der Thermitzusammensetzung und zur Regelung des Reaktionsvolumens der reagierenden Thermitmischung auf.The device for carrying out the method according to the invention advantageously has one Device for igniting the thermal composition and for regulating the Reaction volume of the reacting thermite mixture.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich unmittelbar auch aus den Unteransprüchen und aus dem folgenden Ausführungsbeispiel:
Als Aufgabe sei das Anfertigen eines Trennschnittes in Beton gestellt. Hierzu werden entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren ein hitzebeständiges, druckfestes Reaktionsgefäß, Strahlformungs-, Thermitzuführungs- und Thermitmengenregelvorrichtungen, eine Zündeinrichtung sowie eine geeignete Thermitzusammensetzung benötigt. Bei elektrischer Initialzündung wird zusätzlich ein entsprechender Initialzünder und eine Stromquelle, z. B. ein Akkumulator, benötigt. Vor Beginn des Trennschnittes wird der Initialzunder so in das Reaktionsgefäß eingesetzt, daß er von außen, durch Schließen des Stromkreises mit dem Akkumulator, gezündet werden kann. Weiterhin ist eine der Trennaufgabe angemessene Thermitmenge bereitzustellen.Further advantages of the invention result directly from the subclaims and from the following exemplary embodiment:
The task is to make a separating cut in concrete. For this purpose, in accordance with the method according to the invention, a heat-resistant, pressure-resistant reaction vessel, beam shaping, thermal supply and thermite quantity control devices, an ignition device and a suitable thermal composition are required. In the case of electrical initial ignition, a corresponding initial igniter and a current source, e.g. B. an accumulator needed. Before the start of the separating cut, the initial scale is inserted into the reaction vessel in such a way that it can be ignited from the outside by closing the circuit with the accumulator. An amount of thermite appropriate for the separation task must also be provided.

Durch Einbringen der Thermitzusammensetzung in das Reaktionsgefäß, z. B. in Form eines Pulverdrahtes mittels einer Drahtvorschubeinrichtung, und Auslösen des Zünders wird die Thermitreaktion gestartet, in deren Folge sich eine mindestens teilweise schmelzflüssige Masse bildet. Bei gleichzeitiger kontinuierlicher Thermitzuführung baut sich im Inneren des Reaktionsgefäßes infolge der chemischen Prozesse ein Arbeitsdruck auf, der diese Masse über eine Düse austrägt. Der so entstehende Strahl, der schmelzflüssiges Material enthält, trifft auf den Beton auf und schmilzt diesen. Durch Wahl einer geeigneten Thermitzusammensetzung kann erreicht werden, daß die im Strahl enthaltenen Materialien mit den Betonbestandteilen Eutektika bilden, wodurch die Schmelztemperatur des Betons und damit der Energieaufwand für das Trennen gesenkt wird.By introducing the thermite composition into the reaction vessel, e.g. B. in the form of a Powder wire by means of a wire feed device, and triggering the detonator Thermitreaction started, as a result of which an at least partially molten mass forms. With simultaneous continuous supply of heat builds up inside the Reaction vessel due to the chemical processes on a working pressure that this mass over discharges a nozzle. The resulting jet, which contains molten material, strikes the concrete and melts it. By choosing a suitable thermite composition can be achieved that the materials contained in the beam with the concrete components Form eutectics, which reduces the melting temperature of the concrete and thus the energy consumption for cutting is lowered.

Durch Bewegen des Strahles bzw. der Vorrichtung entlang der Trennlinie entsteht der gewünschte Schnitt. Ist dieser ausgeführt, wird die Reaktion durch Unterbrechen der Thermitzuführung in das Reaktionsgefäß beendet. Mittels der Regeleinrichtung ist es auch möglich, während der Reaktion die Menge der reagierenden Thermitmischung und somit den Arbeitsdruck und den Materialdurchsatz zu beeinflussen. Letzteres entscheidet über die auf den Werkstoff übertragene Wärmemenge.The beam is created by moving the beam or the device along the dividing line desired cut. If this is carried out, the reaction is interrupted by the Thermal supply in the reaction vessel ended. It is also by means of the control device possible during the reaction the amount of the reacting thermite mixture and thus the To influence working pressure and material throughput. The latter decides on the Quantity of heat transferred.

Entsprechend dem o. g. Beispiel ist das Ausführen einer weiteren Trennaufgabe nach Einsetzen eines neuen Zunders möglich. Ist die Reaktion einmal in Gang gesetzt, werden während des Trennvorganges keine zusätzlichen Energieträger benötigt. Die Gerätetechnik ist somit einfach und flexibel. Gegebenenfalls ist eine andere Zündvariante, z. B. mit Hilfe eines Lichtbogens, zu wählen. Sie erlaubt eine schnellere Verfügbarkeit des Verfahrens bzw. der Vorrichtung.According to the above Example is the execution of another separation task after insertion a new tinder possible. Once the reaction has started, during the Separation process requires no additional energy sources. The device technology is therefore simple and flexible. If necessary, another ignition variant, e.g. B. with the help of an arc choose. It allows a faster availability of the method or the device.

Claims

1. A method for separating meltable or decomposable materials by means of a jet containing meltable material, the mean temperature of which is in the range or substantially above the melting or decomposition temperature of the materials to be separated, characterized in that the starting materials for generating the jet with meltable Material and a thermite composition are continuously fed to a reaction vessel, in which they are at least partially melted by means of a controlled, continuous thermite reaction and subsequently made available for the beam generation.

2. The method according to claim 1, characterized in that the starting materials for the Jet with molten material partially or completely from the thermite composition exist.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Thermite composition is supplied to the reaction vessel in wire or powder form.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the Thermite composition is ignited within the reaction vessel, e.g. B. on electrical or chemical way.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the thermite composition contains materials which

- When the thermite reaction proceeds, form gases for generating a working pressure required for the predetermined jet velocity in the pressure-resistant reaction vessel and / or
- reduce the melting temperature of the materials to be separated by forming eutectics.

6. Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that it has a device for igniting the Has thermite composition.

7. Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a device for regulating the reaction volume of the has reacting thermite mixture.