DE19507700C2

DE19507700C2 - Verfahren zum Trennen von schmelz- oder zersetzbaren Werkstoffen mittels eines schmelzflüssiges Material enthaltenden Strahles und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19507700C2
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: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2015-03-05
Also published as: DE19507700A1

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.

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.

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.

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.

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.

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.

In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung

- bestehen die Ausgangsmaterialien für den Strahl mit schmelzflüssigem Material teilweise oder vollständig aus der Thermitzusammensetzung,
- wird die Thermitzusammensetzung dem Reaktionsgefäß in Draht oder Pulverform zugeführt und innerhalb des Reaktionsgefäßes gezündet, z. B. auf elektrischem oder chemischem Wege,
- enthält die Thermitzusammensetzung Materialien, die beim Ablauf der Thermitreaktion Gase zur Erzeugung eines der die vorbestimmte Strahlgeschwindigkeit erforderlichen Arbeitsdruckes im druckfesten Reaktionsgefäß bilden.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist vorteilhaft eine Einrichtung zum Zünden der Thermitzusammensetzung und zur Regelung des Reaktionsvolumens der reagierenden Thermitmischung auf.

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 Akkuinulator, benötigt. Vor Beginn des Trennschnittes wird der Initialzünder 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.

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 fair das Trennen gesenkt wird.

Durch Bewegen des Strahles bzw. der Vorrichtung entlang der Trenninie 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.

Entsprechend dem o. g. Beispiel ist das Ausführen einer weiteren Trennaufgabe nach Einsetzen eines neuen Zünders 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.

Claims

1. Verfahren zum Trennen von schmelz- oder zersetzbaren Werkstoffen mittels eines schmelzflüssiges Material enthaltenden Strahles, dessen mittlere Temperatur im Bereich oder wesentlich oberhalb der Schmelz- bzw. Zersetzungstemperatur der zu trennenden Werkstoffe liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsmaterialien zur Erzeugung des Strahles mit schmelzflüssigem Material und eine Thermitzusammensetzung kontinuierlich einem Reaktionsgefäß zugeführt werden, in welchem sie mittels einer gesteuert ablaufenden kontinuierlichen Thermitreaktion mindestens teilweise aufgeschmolzen und nachfolgend für die Strahlerzeugung bereitgestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsmaterialien für den Strahl mit schmelzflüssigem Material teilweise oder vollständig aus der Thermit zusammensetzung bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermitzusammensetzung dem Reaktionsgefäß in Draht- oder Pulverform zugeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermitzusammensetzung innerhalb des Reaktionsgefäßes gezündet wird, z. B. auf elektrischem oder chemischem Wege.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermitzusammensetzung Materialien enthält, die

- beim Ablauf der Thermitreaktion Gase zur Erzeugung eines für die vorbestimmte Strahlgeschwindigkeit erforderlichen Arbeitsdruckes im druckfesten Reaktionsgefäß bilden und/oder
- durch Bildung von Eutektika mit den zu trennenden Werkstoffen deren Schmelztemperatur herabsetzen.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Zünden der Thermitzusammensetzung aufweist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zur Regelung des Reaktionsvolumens der reagierenden Thermitmischung aufweist.