DE69830714T2

DE69830714T2 - Unterbrechungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69830714T2
Application number: DE69830714T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki-Hitachi Zosen Corporation Arai; Hidehiko-Hitachi Losen Corporation Maehata; Hajime-Hitachi Zosen Corporation Yoshii; Toshiaki-Hitachi Zosen Corporation Enomoto; Taisuke-Hitachi Zosen Corporation Ishihara
Original assignee: Hitachi Zosen Corp; Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Kanadevia Corp
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2018-03-14
Also published as: DE69830714D1; ATE298878T1; RU2195631C2; US6408761B1; EP0969263A4; WO1998043039A1; JPH10325253A; EP0969263B1; CN1080873C; CN1251165A; KR100352214B1; EP0969263A1; KR20000076260A

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Sprengvorrichtung zum Sprengen eines zu sprengenden Gegenstandes, wie etwa eine Betonkonstruktion oder einen Felsblock, durch Schmelzen/Verdampfen eines schmelzenden/verdampfenden Stoffes (z. B. eines feinen Metalldrahtes) durch kurzzeitige Zuführung elektrischer Energie, worauf durch den mit dem Verdampfen einhergehenden Prozess eine Explosion eines explosiven Sprengmittels auftritt.
Technologischer Hintergrund
Die EP-A-872 317 offenbart ein Verfahren mit einem Verfahrensschritt bei dem zur Beschickung mit einer Substanz zum Zerkleinern in einem zu zerstörenden Gegenstand ein Loch erzeugt wird, einem Verfahrensschritt, bei dem ein Elektrodenpaar mit einem ihre Enden verbindenden dünnen Metalldraht in das Loch eingeführt wird, einem Verfahrensschritt, bei dem die Substanz zum Zerkleinern und der dünne Metalldraht in einen sackartigen Behälters aus Gummi angeordnet wird, um in einer Stufe über einen Kondensator akkumuliert den Elektroden elektrische Energie zum Schmelzen und Verdampfen des dünnen Metalldrahtes zuzuführen, damit das Volumen der Substanz zum Zerkleinern ansteigt und der zu zerstörende Gegenstand zerkleinert wird, und einem Verfahrensschritt, bei dem der sackartige Behälter in das Loch eingesetzt wird. Dieses Verfahren stellt eine sichere Übertragung der Sprengkraft auf den zu zerstörenden Gegenstand sicher, selbst wenn das Loch in dem zu zerstörenden Gegenstand verformt ist.
Eine aus der EP-A-0 955 427 bekannte Vorrichtung ist so ausgebildet, dass elektrische Energie einem schmelzenden und verdampfenden Material zugeführt wird, damit das schmelzende und verdampfende Material zum Schmelzen und Verdampfen gebracht wird. Dadurch wird das zu zerstörende Objekt unter Ausnutzung der Verdampfungs- und Ausdehnungskraft, welche beim Schmelzen und Verdampfen des Materials entsteht, zerstört. Dabei wird entweder ein körniges Material vorgesehen, welches in Folge der Kraftentfaltung beim Verdampfen und Ausdehnen aus einem Behälter ausgestoßen wird, oder ein brennbares Material als zerstörendes Material, in welchem das schmelzende und verdampfende Material eingebettet ist, verwendet. Ein zu zerstörendes Objekt wird mit einer starken Zerstörungskraft zerstört.
Aus der FR-A-2 362 361 ist ein Sprengzünder bekannt, welcher einen durch eine elektrische Hochspannungsentladung verdampfenden leitenden Draht aufweist. Der Strom setzt die Zündung eines Zweikomponenten-Sprengstoffes in Gang. Der Sprengzünder ist vor der Vermischung völlig wirkungslos. Ein an einem Halter befestigter leitender Draht ist mit einem Hochspannungsgenerator verbunden, welcher den Draht unter Erzeugung einer Stoßwelle verdampfen lässt. Der Sprengzünder, welcher in einen flüssigen Sprengstoff eingebettet ist, entzündet letzteren. Der Sprengzünder besteht aus einem kleinen Speicher, welcher zum Gebrauchszeitpunkt eine Sprengstoffmischung aus zwei Komponenten zugeführt erhält, welche über einen Draht mittels einer Hochspannungsentladung entzündet wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sprengvorrichtung, insbesondere zum Sprengen einer Betonkonstruktion oder eines Felsbrockens, zu schaffen, bei der die Handhabungssicherheit der Sprengvorrichtung verbessert ist.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft eine Sprengvorrichtung, in der eine in einen Sprengbehälter gefüllte Flüssigkeit durch Schmelzen/Verdampfung eines schmelzenden/verdampfenden Stoffes gezündet und durch seine Sprengkraft ein zu sprengenden Objekt gesprengt wird. Die Sprengvorrichtung umfasst:
den Sprengbehälter zur Aufnahme der Flüssigkeit und zur Anordnung des schmelzenden/verdampfenden Stoffes in der Flüssigkeit, wobei der Stoff sehr schnell schmilzt/verdampft wenn dazu für eine kurze Zeit elektrische Energie vorbestimmter Größe zugeführt wird;
einen Deckel, durch den ein Paar Elektroden hindurchgeführt ist, zum Verschließen einer Öffnung des Sprengbehälters;
worin jedes Ende der Elektroden durch den schmelzenden/verdampfenden Stoff verbunden ist und jedes andere Ende mit einem Stromkreis zur Einspeisung elektrischer Energie zur Versorgung der schmelzenden/verdampfenden Stoffes mit elektrischer Energie in Verbindung steht,
wobei die Flüssigkeit Nitromethan enthält.
Gemäß der Erfindung enthält die Flüssigkeit Nitromethan. Nitromethan ist nicht explosiv und explodiert sogar nicht einmal, wenn es entzündet wird. Da Nitromethan unter normalen Handhabungsbedingungen niemals explodiert, ist es nicht erforderlich, eine so gefährliche Arbeit zu verrichten, wie dies beispielsweise bei der Durchführung einer Sprengung in der FR-A-2 362 361 beschrieben ist.
Außerdem explodiert Nitromethan nicht nur durch einen beim Schmelzen und Verdampfen eines schmelzenden/verdampfenden Stoffes erzeugten Impuls, sondern auch, wenn auf einmal eine hohe elektrische Energie zugeführt wird, so dass ein Impuls von mehr als 70 ton·f/cm² entsteht. Deshalb wird so lange, wie eine solch hohe elektrische Energie vor dem Gebrauch nicht in dem Stromkreis zur Einspeisung elektrischer Energie vorhanden ist, die Sicherheit aufrecht erhalten.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten 1 und 2 nachfolgend im Detail beschrieben.
In einer Sprengvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein feiner Metalldraht aus Kupfer: Cu mit 0,3 mm im Durchmesser als schmelzender/verdampfender Stoff eingesetzt. Dieser wird sehr schnell verdampft und ein Sprengmittel 3 explodiert durch einen Stoß, verursacht durch den mit dem Verdampfen einhergehenden Prozess, wie Entladung, Zündung, Hitze und Ausdehnung durch Verdampfung, so dass ein zu sprengender Gegenstand, wie etwa eine Betonkonstruktion oder ein Felsblock, gesprengt wird.
Ebenso wie das Sprengmittel 3 werden Sprengstoffe oder anders als Sprengstoffe ausgeführte Sprengstoffmischungen verwendet. „Sprengstoffe" steht für einen Sprengstoff, einen hoch explosiven Sprengstoff und Munition, wie dies in der „New Edition: Industrial Explosives", herausgegeben von der Industrial Explosives Society of Japan, beschrieben ist. In dieser Weise werden Sprengpulver und rauchloses Pulver als Sprengstoff und DDNP, Quecksilberfulminat und dergleichen als hoch explosiver Sprengstoff benutzt. Sprengstoffmischungen beinhalten anders als Sprengstoffe z. B. Methylnitrate, Nitroverbindungen, Benzin oder ähnliches wie in dem „Chemical Handbook" der Chemical Society of Japan beschrieben.
In der Sprengvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung ist das vorgenannte Sprengmittel 3 in einen Sprengbehälter 6 gefüllt, welcher in ein Aufnahmeloch 5 eines zu sprengenden Objekts 4 eingebracht ist. Eine Öffnungsseite dieses Sprengbehälters 6 ist durch einen Deckel 7 abgedichtet und ein Paar Elektroden 8 sind durch diesen Deckel 7 eingeführt. Enden dieser Elektroden 8 sind miteinander durch den vorerwähnten feinen Metalldraht 2 verbunden, welcher in dem Sprengmittel angeordnet ist.
Als Material für den erwähnten Sprengbehälter 6 wird ein Nichtmetall wie Holz, Papier oder Kunstharz oder ein Metall wie Aluminium oder Eisen verwendet.
Ein Stromkreis 10 zur Einspeisung elektrischer Energie ist mit dem feinen Metalldraht 2 verbunden, so dass elektrische Energie einer vorbestimmten Größenordnung (z. B. 5.000 Volt) zugeführt wird, genug, um den feinen Metalldraht 2 zum Schmelzen und Verdampfen zu bringen.
Dieser Stromkreis 10 zur Einspeisung elektrischer Energie umfasst eine Stromversorgungseinheit 11, einen Kondensator 14, welcher zwischen dieser Stromversorgungseinheit 11 und beiden Anschlüssen 8a geschaltet ist, einen Ladekontrollschaltkreis 12, welcher zwischen der Stromversorgungseinheit 11 und einem Seitenanschluss 8a geschaltet ist um den Kondensator 14 so zu regeln, dass elektrische Energie einer vorbestimmten Größenordnung (z. B. 400 μF) gespeichert wird sowie einen Entladungsschalter 13, welcher zwischen diesem Ladekontrollschaltkreis 12 und einem Anschluss 8a geschaltet ist.
Die vorerwähnte Sprengvorrichtung 1 wird dadurch hergestellt, dass beide Enden der Elektroden 8 durch den feinen Metalldraht 2 miteinander verbunden werden, dass die Elektroden 8 durch den Deckel 7 eingeführt werden, dass der Sprengbehälter 6 mit dem Sprengmittel 3 befüllt wird, dass der Deckel 7 in den Sprengbehälter 6 eingeführt wird, um das Sprengmittel 3 abzudichten und dass der Stromkreis 10 zur Einspeisung elektrischer Energie mit den Anschlüssen 8a der Elektroden 8 verbunden wird. Anschließend wird der Sprengbehälter 6 in das in dem zu sprengenden Objekt 4 ausgebildete Aufnahmeloch 5 eingefügt.
Außerdem ist zum Schmelzen und Verdampfen des feinen Metalldrahtes 2 ein vorbestimmter Betrag elektrischer Energie und das Einschalten des Entladungsschalters 13 notwendig. Daraus resultierend wird die erwähnte elektrische Energie für eine kurze Zeit dem feinen Metalldraht 2 zugeführt, so dass der feine Metalldraht 2 schmilzt und verdampft. Durch den vorbeschriebenen, mit dem Schmelzen und Verdampfen einhergehenden Prozess explodiert das Sprengmittel 3. Die Explosionskraft des Sprengmittels 3 geht einher mit dem Stoß durch das Schmelzen und Verdampfen des feinen Metalldrahtes 2, wodurch das zu sprengende Objekt 4 sicher gesprengt wird und zerbricht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Sprengbehälter mit dem Sprengmittel 3 befüllt und an Stelle des Sprengzünders der mit den Elektroden 8 verbundene feine Metalldraht 2 eingesetzt. Deshalb kann sogar dann, wenn von umgebenden Geräten ein Verluststrom auftritt und dieser dem feinen Metalldraht 2 zugeleitet wird, das Sprengmittel 3 nicht explodieren, so lange die zugeführte elektrische Energie nicht ausreicht, um den feinen Metalldraht 2 zu schmelzen und zu verdampfen. Dem gemäß kann die Sprengvorrichtung sicher gehandhabt werden.
Währendessen Nitromethan bis zur Einwirkung eines großen Stoßes von mehr als etwa 70 ton·f/cm² nicht explodiert, wird ein Sprengstoff benötigt, um dieses Nitromethan zur Explosion zu bringen. Deshalb wurde Nitomethan beim Stand der Technik selten benutzt. Ein ausreichend großer Stoß, um Nitromethan zum Explodieren zu bringen, kann jedoch durch einen Stoß gewährleistet werden der entsteht, wenn der feine Metalldraht 2 geschmolzen und verdampft wird. Dadurch wird es möglich, Nitromethan als Sprengmittel zu verwenden. Durch die Verwendung von Nitromethan kann die gleiche Explosionskraft wie bei der Verwendung von Dynamit erreicht werden, so dass das zu sprengende Objekt durch die große Explosionskraft von Nitromethan sicher gesprengt und zerbrochen werden kann.
Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform als Beispiel der feine Metalldraht 2 als schmelzender/verdampfender Stoff verwendet wurde, ist es zulässig, als weiteres Beispiel für den schmelzenden/verdampfenden Stoff ein kleines Metallstück oder ein leitendes Material, wie einen entsprechend geformten Kohlenstoff, zu verwenden. Wenn solche Materialien verwendet werden, explodiert das Sprengmittel 3 durch den mit dem Schmelzen und Verdampfen einhergehenden Prozess ebenso und in der selben Weise wie in der obigen Ausführungsform, so dass das zu sprengende Objekt 4 zuverlässig gesprengt oder zerbrochen werden kann.
Obwohl gemäß der obigen Ausführungsform der Sprengbehälter 6 in dem Aufnahmeloch 5, welches in dem zu sprengenden Objekt 4 ausgebildet ist, aufgenommen ist, ist es zulässig, ohne Begrenzung auf dieses Beispiel den Sprengbehälter 6 an der Oberfläche des zu sprengenden Objekts 4 anzubringen oder den Sprengbehälter mit einem geeigneten Hebewerkzeug hochzuziehen, so dass er in die Nähe der Oberfläche des zu sprengenden Objekts 4 gelangt. Auf jeden Fall wird durch Zuführung von elektrischer Energie zu dem feinen Metalldraht 2 (ein kleines Metallstück oder ein leitendes Material wie Kohlenstoff) der feine Metalldraht 2 geschmolzen und schnell verdampft, so dass das Sprengmittel 3 durch den mit diesem Prozess einhergehenden Vorgang zur Explosion gebracht. Daraus resultierend wird durch den Stoß, verursacht durch das Schmelzen und Verdampfen des feinen Metalldrahtes 2 und die Explosionskraft des Sprengmittels 3, das zu sprengende Objekt 4 gesprengt und zerbrochen.
Weiterhin kann durch Anpassung der Sprengkraft der Sprengvorrichtung 1 nach der obigen Ausführungsform diese Sprengvorrichtung 1 auch als Fokussierungseinrichtung für geophysikalische Schürfverfahren verwendet werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben, ist die Sprengvorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Sprengen eines zu sprengendes Objekts geeignet, welches eine sehr große Sprengkraft erfordert.

Claims

Sprengvorrichtung (1) bei der eine in einen Sprengbehälter (6) gefüllte Flüssigkeit durch Schmelzen/Verdampfung eines schmelzenden/verdampfenden Stoffes (2) gezündet und durch seine Sprengkraft ein zu sprengenden Objekt gesprengt wird, wobei die Vorrichtung umfasst: den Sprengbehälter (6) zur Aufnahme der Flüssigkeit und zur Anordnung des schmelzenden/verdampfenden Stoffes (2) in der Flüssigkeit, wobei der Stoff sehr schnell schmilzt/verdampft wenn dazu für eine kurze Zeit elektrische Energie vorbestimmter Größe zugeführt wird; einen Deckel (7), durch den ein Paar Elektroden (8) hindurchgeführt ist, zum Verschließen einer Öffnung des Sprengbehälters (6); worin jedes Ende der Elektroden (8) durch den schmelzenden/verdampfenden Stoff (2) verbunden ist und jedes andere Ende mit einem Stromkreis (10) zur Einspeisung elektrischer Energie zur Versorgung der schmelzenden/verdampfenden Stoffes (2) mit elektrischer Energie in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit Nitromethan enthält.