用于在山中置入或挖掘空穴的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在山中挖掘或置入空穴的方法，在該方法中利用電氣式等離子發(fā)生器將空穴(2)正面熔化。為了在這樣的方法中在空穴(2)正面產(chǎn)生足以完全或部分地蒸發(fā)存在的巖石的能量密度，本發(fā)明提出：直接在空穴(2)正面上設(shè)置熱保護(hù)罩(4)，該熱保護(hù)罩與空穴(2)正面構(gòu)成動(dòng)壓腔(7)，在該動(dòng)壓腔內(nèi)在大于2bar的壓力的情況下通過(guò)利用等離子發(fā)生器(8)的加熱將溫度調(diào)節(jié)到高于2000℃。這個(gè)能量供應(yīng)足夠?qū)⑽挥诳昭?2)正面的巖石熔化、完全或部分地汽化和從空穴(2)中排出。
【專利說(shuō)明】用于在山中置入或挖掘空穴的方法和設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在山中置入或挖掘空穴的方法和設(shè)備，在其中將位于空穴正面上的巖石熱熔化并借助氣態(tài)的輸送介質(zhì)從空穴中排出，其中，由至少一個(gè)電氣式等離子發(fā)生器提供用于熔化巖石所需的熱量，該電氣式等離子發(fā)生器配置給掘進(jìn)頭(Vortriebskopf),該掘進(jìn)頭位于可推入到空穴中的供給裝置的前部。山中的空穴在此理解為所有種類的鉆孔、鉆井、礦井、巷道、隧道、腔室等。

【背景技術(shù)】
[0002]由US-PS 3，467，206公知了一種這樣的方法和附屬的設(shè)備。在這種按照現(xiàn)有技術(shù)已知的方法中，在掘進(jìn)頭的前部設(shè)置有圍繞空穴的軸線可扭轉(zhuǎn)的和借助滾輪支撐在空穴正面上的、用于等離子燃燒器的保持架，所述等離子燃燒器的等離子束呈角度地指向空穴的正面和壁并且在保持架扭轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)該持續(xù)地熔化空穴的正面。應(yīng)該借助氣態(tài)的輸送介質(zhì)將熔化的巖石運(yùn)出。為此一個(gè)相應(yīng)強(qiáng)有力的氣態(tài)輸送劑流指向空穴的正面。在此經(jīng)由與掘進(jìn)頭連接的可彎曲的纜線(Kabel)為掘進(jìn)頭提供電能和氣態(tài)的輸送劑。為了加速熔化，此處附加地還向熔化區(qū)吹入一種合適的、經(jīng)粉碎的助熔劑。
[0003]就能夠查明的情況來(lái)說(shuō)，這種前述的方法及附屬的設(shè)備實(shí)際上沒(méi)能得以實(shí)施。大概是不能在與大量的輸送介質(zhì)持續(xù)接觸的熔化區(qū)內(nèi)產(chǎn)生熔化巖石所需的能量密度。阻礙有針對(duì)性的提高能量密度的尤其是:在熔化區(qū)的區(qū)域中設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件，諸如等離子燃燒器的可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的支架、支撐輥、它們的軸承等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，如下地改進(jìn)文首述及類型的方法和設(shè)備，S卩，能夠在熔化區(qū)的區(qū)域中產(chǎn)生明顯較高的能量密度并且可以放棄使用熔化區(qū)的區(qū)域中的可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，本發(fā)明以文首述及類型的方法為出發(fā)點(diǎn)提出:
[0006]掘進(jìn)頭在前部具有熱保護(hù)罩，該熱保護(hù)罩將空穴正面遮蓋直到留在周邊上的間隙為止并且與該空穴正面構(gòu)成動(dòng)壓腔，
[0007]由通過(guò)等離子發(fā)生器加熱的氣態(tài)的輸送介質(zhì)的分流給位于熱保護(hù)罩與空穴正面之間的動(dòng)壓腔加載，
[0008]所述氣態(tài)的輸送介質(zhì)的分流將位于空穴正面上的巖石熔化，完全或部分地蒸發(fā)，經(jīng)由周圍的間隙而從動(dòng)壓腔中排出并引入到所述氣態(tài)的輸送介質(zhì)主流中。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，第一次可以在空穴正面產(chǎn)生很高的能量密度(溫度和壓力)，該能量密度足夠?qū)⒋嬖诘膸r石在空穴正面的整個(gè)平面上無(wú)問(wèn)題地熔化和附加地完全或部分地蒸發(fā)，以便接著能夠借助氣態(tài)的輸送介質(zhì)將其運(yùn)出。在此特別有益的是:在熱保護(hù)罩下的熔化區(qū)內(nèi)不需要可運(yùn)動(dòng)的部件。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的方法的一種有益的構(gòu)造規(guī)定:在熱保護(hù)罩與空穴正面之間的裝載空間中，將動(dòng)壓力調(diào)整為大于2bar和將溫度調(diào)整為至少2000°C、優(yōu)選高于2900°C。高溫保障了快速掘進(jìn)。將壓力調(diào)整得如此之高，使得它足夠?qū)⑷刍暮屯耆虿糠值卣舭l(fā)的巖石足夠快地經(jīng)由動(dòng)壓腔的周邊的間隙排出并引入到主輸送流中。
[0011]另外規(guī)定:對(duì)熱保護(hù)罩的背向空穴正面的那側(cè)進(jìn)行冷卻。通過(guò)這種方式保障了:對(duì)熱保護(hù)罩在其背側(cè)和特別是對(duì)掘進(jìn)頭的后面的部分進(jìn)行保護(hù)避免過(guò)熱和由此造成的損壞。
[0012]適宜地利用液態(tài)的冷卻介質(zhì)實(shí)施對(duì)熱保護(hù)罩的這個(gè)冷卻，該冷卻介質(zhì)足夠量地儲(chǔ)備在配置給掘進(jìn)頭的壓力容器內(nèi)并在需要時(shí)借助合適的熱交換器由所供給的氣態(tài)的輸送介質(zhì)保持冷態(tài)。
[0013]氣態(tài)的輸送介質(zhì)優(yōu)選為氮?dú)?。氮?dú)饪梢蕴貏e經(jīng)濟(jì)地得到供應(yīng)并在化學(xué)上呈最大程度地惰性。當(dāng)然也可以使用其它的惰性氣體或混合氣體作為輸送介質(zhì)，例如氬氣或其它合適的惰性氣體。
[0014]為了保障將熔化的和/或蒸發(fā)的巖石可靠地從空穴中運(yùn)出，另外規(guī)定:向位于一方面空穴的壁與另一方面掘進(jìn)頭或者進(jìn)給和供給裝置之間的環(huán)形空腔內(nèi)吹入如此多的氣態(tài)的輸送介質(zhì)，使得在這個(gè)環(huán)形空腔內(nèi)到處產(chǎn)生大于10米/秒、優(yōu)選大于20米/秒的流速。這個(gè)速度足夠?qū)⑷刍暮?或蒸發(fā)的巖石可靠地從空穴中排出并防止其在重組(Rekombinieren)或冷凝時(shí)粘附在空穴壁、掘進(jìn)頭或推進(jìn)和供給裝置上。
[0015]等離子發(fā)生器適宜地以30kW至100kW的電功率運(yùn)行，該電功率經(jīng)由供給裝置輸送并在空穴以外根據(jù)熱需要量得到控制。
[0016]為了加固空穴壁規(guī)定:在裝載空間的周邊噴出的經(jīng)加熱的輸送介質(zhì)將周圍的巖石熔化(玻化)。經(jīng)過(guò)這樣加固的壁則在必要時(shí)不再需要通過(guò)支撐架或套管進(jìn)行支撐。
[0017]另外，本發(fā)明的主題是用于實(shí)施上述方法的設(shè)備，該設(shè)備包括固定在進(jìn)給和供給裝置上的掘進(jìn)頭，該掘進(jìn)頭設(shè)有至少一個(gè)用于熔化和/或蒸發(fā)位于空穴正面的巖石的電氣式等離子發(fā)生器和用于氣態(tài)的輸送介質(zhì)的導(dǎo)向裝置，這種設(shè)備的特征在于:掘進(jìn)頭在前部具有熱保護(hù)罩，該熱保護(hù)罩除了留在周邊的間隙以外將空穴正面遮蓋并且與空穴正面構(gòu)成動(dòng)壓腔，該動(dòng)壓腔利用氣態(tài)的輸送介質(zhì)的分流加載，該動(dòng)壓腔借助配屬給熱保護(hù)罩的電氣式等離子發(fā)生器加熱到巖石的蒸發(fā)溫度并且將熔化的以及完全和至少部分地蒸發(fā)的巖石經(jīng)由周圍的間隙從裝載空間中排出并引入到氣態(tài)的輸送介質(zhì)的主流中。
[0018]本設(shè)備的第一可能的實(shí)施方式規(guī)定:熱保護(hù)罩作為堅(jiān)固的塊體由耐高熱的材料、特別是由碳化鉭構(gòu)成，其在前部設(shè)有將動(dòng)壓腔包圍的周邊的凸緣，并且在該熱保護(hù)罩的容積內(nèi)含有多個(gè)等離子發(fā)生器，這些等離子發(fā)生器的經(jīng)加熱的等離子體經(jīng)由設(shè)置在塊體內(nèi)的等離子通道引入由凸緣環(huán)繞的動(dòng)壓腔內(nèi)以及引向空穴正面。熱保護(hù)罩的這種實(shí)施方式具有特別的優(yōu)點(diǎn):等離子發(fā)生器受到保護(hù)地設(shè)置在熱保護(hù)罩的內(nèi)部并且不直接與熔化的和/或蒸發(fā)的巖石接觸。將熔化的和蒸發(fā)的巖石排出的氣態(tài)的輸送劑的分流在此由等離子發(fā)生器供給的等離子氣體構(gòu)成。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一種備選的實(shí)施方式規(guī)定:熱保護(hù)罩作為向下敞開(kāi)的殼體由耐高熱材料、特別是由碳化鉭構(gòu)成，該熱保護(hù)罩的敞開(kāi)的前側(cè)面貼靠在空穴正面上并且該熱保護(hù)罩的后壁配備有等離子發(fā)生器，這些等離子發(fā)生器的等離子束直接指向空穴正面。由于此處為了填充殼體的內(nèi)腔需要更多的氣態(tài)的輸送介質(zhì)，所以作為對(duì)由等離子燃燒器供給的氣體的補(bǔ)充還將輸送介質(zhì)的一個(gè)分流吹入動(dòng)壓腔內(nèi)。
[0020]在熱保護(hù)罩的兩種上述實(shí)施方式中，熱保護(hù)罩在其背側(cè)設(shè)置有由冷卻介質(zhì)、例如水流過(guò)的冷卻裝置。
[0021]同樣地，為了避免過(guò)熱，利用在回路中引導(dǎo)的冷卻介質(zhì)、例如水對(duì)電氣式等離子發(fā)生器進(jìn)行冷卻。冷卻介質(zhì)回路本身在必要時(shí)經(jīng)由熱交換器由新鮮供給的輸送介質(zhì)進(jìn)行冷卻。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一種特別優(yōu)選的構(gòu)造規(guī)定:供給裝置具有包括彼此旋緊的雙管段的雙管鉆桿，其包括由導(dǎo)電材料構(gòu)成的內(nèi)管和由導(dǎo)電材料構(gòu)成的外管，該外管間隔開(kāi)地將內(nèi)管包圍并相對(duì)這個(gè)內(nèi)管電絕緣，其中，內(nèi)管的自由橫截面用于供給用于產(chǎn)生等離子的輸送介質(zhì)的分流，在內(nèi)管與外管之間的環(huán)形空腔用于供給輸送介質(zhì)主流，并且內(nèi)管的和外管的導(dǎo)電的橫截面用作供電的電導(dǎo)體且用作數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)體。這樣構(gòu)造的雙管鉆桿能夠使進(jìn)給和供給裝置通過(guò)簡(jiǎn)單的方式為掘進(jìn)頭提供所有需要的介質(zhì)和信息。
[0023]為了提高作用在空穴正面的等離子體的強(qiáng)度，最后規(guī)定:相應(yīng)地在兩個(gè)等離子發(fā)生器之間設(shè)置有附加的陽(yáng)極，這些陽(yáng)極沿向著空穴正面的方向可移動(dòng)地設(shè)置。通過(guò)這種方式可以將等離子發(fā)生器的等離子弧光移動(dòng)直到直接貼在空穴正面上為止，由此能夠顯著提高設(shè)備的效率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]下文參照附圖來(lái)進(jìn)一步闡述根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例。附圖中:
[0025]圖1為根據(jù)本發(fā)明的掘進(jìn)設(shè)備的原理圖；
[0026]圖2為第一實(shí)施方式的掘進(jìn)頭和熱保護(hù)罩的軸向剖視圖；
[0027]圖3為第二實(shí)施方式的掘進(jìn)頭和熱保護(hù)罩的軸向剖視圖；
[0028]圖4為第三實(shí)施方式的掘進(jìn)頭、熱保護(hù)罩和供給裝置的軸向剖視圖；
[0029]圖5為第四實(shí)施方式的掘進(jìn)頭、熱保護(hù)罩和供給裝置的軸向剖視圖；
[0030]圖6示意性示出兩個(gè)等離子發(fā)生器之間的可移動(dòng)的陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)。

【具體實(shí)施方式】
[0031]在圖1中，在地表上豎起的掘進(jìn)平臺(tái)用附圖標(biāo)記I標(biāo)記。這個(gè)掘進(jìn)平臺(tái)I設(shè)有用于置入進(jìn)給和供給裝置3的通常的裝置，所述進(jìn)給和供給裝置用于向前推進(jìn)設(shè)置在需制造的空穴2中的掘進(jìn)頭4并供電。掘進(jìn)頭4在其朝向空穴2正面的那側(cè)設(shè)有熱保護(hù)罩5，該熱保護(hù)罩將空穴2前面遮蓋直到在周邊延伸的間隙6為止并與空穴2正面構(gòu)成動(dòng)壓腔7。
[0032]在熱保護(hù)罩5內(nèi)或上設(shè)置有多個(gè)形式為等離子燃燒器的電氣式等離子發(fā)生器8，它們的熱量將位于空穴2正面的巖石熔化或者蒸發(fā)。
[0033]在空穴2正面熔化和/或蒸發(fā)的巖石借助由箭頭9表示的氣態(tài)的輸送介質(zhì)而從空穴2中排出。這個(gè)氣態(tài)的輸送介質(zhì)9是氮?dú)?，其由壓縮機(jī)裝置10提供并經(jīng)由用作進(jìn)給和供給裝置3的鉆桿輸送給掘進(jìn)頭4。載有熔化的和/或蒸發(fā)的巖石的輸送介質(zhì)9經(jīng)由在空穴壁與進(jìn)給和供給裝置3之間的環(huán)形空腔排出并在分離設(shè)備11中與巖石分離。
[0034]借助電功率為30kW至100kW的直流發(fā)電機(jī)12經(jīng)由電線13和設(shè)有合適的傳輸工具的推進(jìn)和供給裝置3給電氣式等離子發(fā)生器8供電。
[0035]熱保護(hù)罩5在其背側(cè)用水冷卻，所述水儲(chǔ)備在掘進(jìn)頭4內(nèi)的合適的水容器4a中或地表上的儲(chǔ)備容器14中并且經(jīng)由合適的管道和閥受控地輸送給熱保護(hù)罩4。
[0036]利用相同的冷卻介質(zhì)還對(duì)等離子發(fā)生器8從背側(cè)進(jìn)行冷卻，因而在那里也排除了過(guò)熱現(xiàn)象。
[0037]由計(jì)算機(jī)15控制輸送介質(zhì)9、電功率和冷卻介質(zhì)的供應(yīng)，該計(jì)算機(jī)經(jīng)由相應(yīng)的數(shù)據(jù)線16而與直流發(fā)電機(jī)12和用于輸送介質(zhì)9和氮?dú)獾目刂崎y相連。
[0038]在圖2的實(shí)施例中，熱保護(hù)罩4由堅(jiān)固的極其耐高溫的材料塊體、例如碳化鉭塊體構(gòu)成并且其下側(cè)設(shè)有環(huán)繞的凸緣17，該凸緣將動(dòng)壓腔7圍住。等離子發(fā)生器8在此設(shè)置在堅(jiān)固的碳化鉭塊體的主體中并且經(jīng)由指向空穴2正面的等離子通道8a而與動(dòng)壓腔7連接。經(jīng)由等離子通道8a輸送的等離子氣體(氮?dú)?同時(shí)用作用于將熔化的和/或蒸發(fā)的巖石經(jīng)由留在動(dòng)壓腔7的周邊上的且在凸緣17與空穴2正面之間的間隙6從動(dòng)壓腔7中排出的輸送介質(zhì)。輸送介質(zhì)9的通過(guò)此處的分流9a同時(shí)使空穴2的壁如下地熔化，即，這些壁被玻化并且由此被加固。因此這個(gè)空穴2的壁在正常情況下不需要利用支撐架或套管支撐。
[0039]用水對(duì)用作熱保護(hù)罩4的塊體的背側(cè)進(jìn)行冷卻，所述水儲(chǔ)備在掘進(jìn)頭4內(nèi)的水容器4a中。這個(gè)水可以不時(shí)地從露天設(shè)置的儲(chǔ)備容器14中得到補(bǔ)充。類似于熱保護(hù)罩4，包含在該熱保護(hù)罩4內(nèi)的等離子燃燒器8也用水冷卻。
[0040]在圖3的實(shí)施例中，熱保護(hù)罩5由向前敞開(kāi)的殼體構(gòu)成，該殼體由高耐熱材料、特別是碳化鉭制成，該殼體的敞開(kāi)的前側(cè)面貼靠在空穴2正面上，并且該殼體的后壁配備有等離子發(fā)生器8，它們的等離子束直接指向空穴2正面。動(dòng)壓腔7在此由殼體的內(nèi)腔構(gòu)成。
[0041]在此同樣如在圖3的實(shí)施例中那樣，也將位于空穴2正面的巖石熔化和至少部分地蒸發(fā)，借助輸送介質(zhì)9的分流9a經(jīng)由位于動(dòng)壓腔7的周邊上的間隙6排出并引入到輸送介質(zhì)9的主流中。在此空穴2的壁也被熔化并以這種方式被加固。
[0042]最后，在此等離子發(fā)生器8和熱保護(hù)罩5也從該熱保護(hù)罩5的背側(cè)用水冷卻，這個(gè)水儲(chǔ)備在水容器4a內(nèi)。
[0043]圖4不出的設(shè)備基本上與圖2的設(shè)備相符，因而可以為彼此相應(yīng)的部分使用相同的附圖標(biāo)記。
[0044]另外，圖4示出特別是進(jìn)給和供給裝置的細(xì)部。進(jìn)給和供給裝置具有雙管鉆桿，該雙管鉆桿包括大量的彼此旋緊的管段20。每個(gè)管段20具有一個(gè)金屬內(nèi)管21和一個(gè)金屬外管22,該外管間隔開(kāi)地將內(nèi)管包圍。內(nèi)管21與外管22通過(guò)絕緣套管23而彼此電絕緣,使得它們能夠用作為掘進(jìn)頭供應(yīng)電能的金屬導(dǎo)電體。同時(shí)，兩個(gè)彼此絕緣的管件能夠用作用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾妼?dǎo)體。
[0045]內(nèi)管21的自由橫截面用作用于被引導(dǎo)穿過(guò)等離子發(fā)生器8的輸送介質(zhì)的分流24的輸送通道。與此相對(duì)，用于運(yùn)走熔化的和蒸發(fā)的巖石的輸送氣體的分流25被引導(dǎo)穿過(guò)在內(nèi)管21與外管22之間的環(huán)形空腔。在掘進(jìn)頭4內(nèi)從這個(gè)分流25中分出一個(gè)分流，該分流被引導(dǎo)穿過(guò)熱交換器26，利用這些熱交換器，在冷卻水容器4a和附屬的冷卻回路中使冷卻水保持冷態(tài)。為了這個(gè)目的適宜的可以是:在引入環(huán)形空腔之前對(duì)分流25進(jìn)行預(yù)冷，例如通過(guò)附加地導(dǎo)入液態(tài)氮。在必要時(shí)可以通過(guò)位于管段的端部的閥27和28來(lái)控制分流24和25。
[0046]圖5中不出的設(shè)備基本上與圖3的設(shè)備相符，因而在此也可以為彼此相應(yīng)的部件使用相同的附圖標(biāo)記。
[0047]附加地，圖5示出的是進(jìn)給和供給裝置的細(xì)部，這些細(xì)部原則上構(gòu)造得與借助圖4示出和闡述的相同。就這點(diǎn)而言，也可以參照上面的詳細(xì)說(shuō)明。
[0048]最后，圖6示出的是需熔化的巖石正面30上方的兩個(gè)等離子發(fā)生器31的一種特殊的設(shè)置結(jié)構(gòu)。這兩個(gè)等離子發(fā)生器31配置有一個(gè)可移動(dòng)的陽(yáng)極，該陽(yáng)極如利用雙箭頭33表示的那樣可以有針對(duì)性地調(diào)節(jié)到一個(gè)相對(duì)巖石正面30貼近的距離。通過(guò)這種方式在等離子發(fā)生器31與這個(gè)陽(yáng)極32之間獲得兩個(gè)作用很強(qiáng)的弧光，這些弧光能夠使巖石正面30的熔化和蒸發(fā)明顯加速，這是因?yàn)樗龌」馕挥趲r石正面30附近。
[0049]圖6示出的等離子發(fā)生器和可移動(dòng)的陽(yáng)極的特殊的設(shè)置結(jié)構(gòu)可以使用在掘進(jìn)頭的所有前述實(shí)施方式中。
【權(quán)利要求】
1.用于在山中置入或挖掘空穴(2)的方法，在該方法中將位于空穴(2)正面的巖石熱熔化并借助氣態(tài)的輸送介質(zhì)(9)從空穴(2)中排出，其中，由至少一個(gè)電氣式等離子發(fā)生器(8)提供用于熔化巖石所需的熱量，該等離子發(fā)生器配置給掘進(jìn)頭(4)，該掘進(jìn)頭位于能夠推入到空穴(2)中的進(jìn)給和供給裝置(3)的前部，其特征在于: 掘進(jìn)頭(4)在前部具有熱保護(hù)罩(5)，該熱保護(hù)罩除了位于周邊的間隙(6)以外將空穴(2)正面遮蓋并與該空穴(2)正面構(gòu)成動(dòng)壓腔(7)， 由通過(guò)等離子發(fā)生器(8)加熱的氣態(tài)的輸送介質(zhì)(9)的分流(9a)給位于熱保護(hù)罩(5)與空穴(2)正面之間的動(dòng)壓腔(7)加載，并且 所述氣態(tài)的輸送介質(zhì)(9)的分流(9a)將位于空穴(2)正面的巖石熔化，完全或部分地蒸發(fā)，經(jīng)由所述周邊的間隙(6)從動(dòng)壓腔(7)中排出并引入到所述氣態(tài)的輸送介質(zhì)(9)的主流中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在熱保護(hù)罩(5)與空穴(2)正面之間的動(dòng)壓腔(7)中，將動(dòng)壓力調(diào)整為大于2bar并將溫度調(diào)整為至少2000°C、優(yōu)選高于2900°C。
3.如權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征在于:對(duì)熱保護(hù)罩(5)的背向空穴(2)正面的那側(cè)進(jìn)行冷卻。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:利用冷卻液、特別是利用水對(duì)熱保護(hù)罩(5)進(jìn)行冷卻。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:為了產(chǎn)生等離子體且作為氣態(tài)的輸送介質(zhì)而使用氮?dú)狻?br> 6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在位于一方面空穴(2)的壁與另一方面掘進(jìn)頭(4)或者其進(jìn)給和供給裝置(3)之間的環(huán)形空腔內(nèi)吹入如此多的氣態(tài)的輸送介質(zhì)(9)，使得在這個(gè)環(huán)形空腔內(nèi)到處產(chǎn)生大于10米/秒、優(yōu)選大于20米/秒的流速。
7.如權(quán)利要求1至6之任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于:等離子發(fā)生器(8)以30至100kW的電功率運(yùn)行，該電功率經(jīng)由進(jìn)給和供給裝置(3)來(lái)輸送并在空穴(2)以外根據(jù)熱需要量進(jìn)行控制。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:在動(dòng)壓腔(7)的周邊噴出的經(jīng)加熱的輸送介質(zhì)(9)將處在周圍的巖石熔化(玻化)并通過(guò)這種方式加固空穴(2)的壁。
9.用于實(shí)施如權(quán)利要求1所述的方法的設(shè)備，該設(shè)備包括固定在供給裝置(3)上的掘進(jìn)頭(4)，該掘進(jìn)頭具有用于熔化和蒸發(fā)位于空穴(2)正面的巖石的至少一個(gè)電氣式等離子發(fā)生器(8)和多個(gè)用于氣態(tài)的輸送介質(zhì)(9)的導(dǎo)向裝置，其特征在于:掘進(jìn)頭(4)在前部設(shè)有熱保護(hù)罩(5)，該熱保護(hù)罩除了留在周邊的間隙(6)以外將空穴(2)正面遮蓋并且與空穴(2)正面構(gòu)成動(dòng)壓腔(7)，該動(dòng)壓腔利用氣態(tài)的輸送介質(zhì)(9)的分流加載，借助配屬給熱保護(hù)罩的電氣式等離子發(fā)生器加熱到巖石的蒸發(fā)溫度，并且熔化的和完全或部分地蒸發(fā)的巖石經(jīng)由周圍的間隙(6)從動(dòng)壓腔(7)中排出并引入到氣態(tài)的輸送介質(zhì)(9)的主流中。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于:熱保護(hù)罩(5)構(gòu)造成由高熔點(diǎn)材料、特別是由碳化鉭構(gòu)成的堅(jiān)固的塊體，該塊體在前部設(shè)有將動(dòng)壓腔(7)包圍的周邊的凸緣(17)并且在該塊體的容積內(nèi)含有多個(gè)等離子發(fā)生器(8)，這些等離子發(fā)生器的經(jīng)加熱的等離子體經(jīng)由設(shè)置在所述堅(jiān)固的塊體內(nèi)的等離子通道(8a)引入到由凸緣(17)環(huán)繞的動(dòng)壓腔(7)內(nèi)并且引向空穴(2)正面。
11.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于:熱保護(hù)罩(5)構(gòu)造成向前敞開(kāi)的殼體，該殼體由耐高熱材料、特別是由碳化鉭構(gòu)成，該殼體的敞開(kāi)的前側(cè)面貼靠在空穴(2)正面上，并且該殼體的后壁配備有電氣式等離子發(fā)生器(8)，這些電氣式等離子發(fā)生器的等離子束直接指向空穴⑵正面。
12.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于:進(jìn)給和供給裝置(3)具有包括彼此旋緊的雙管段(20)的雙管鉆桿，其包括由導(dǎo)電材料構(gòu)成的內(nèi)管(21)和由導(dǎo)電材料構(gòu)成的外管(22)，該外管間隔開(kāi)地將內(nèi)管(21)包圍并相對(duì)這個(gè)內(nèi)管電絕緣，其中， 內(nèi)管(21)的自由橫截面用于供給用于產(chǎn)生等離子體的輸送介質(zhì)的分流， 內(nèi)管(21)與外管(22)之間的環(huán)形空腔用于供給輸送介質(zhì)主流，并且 內(nèi)管(21)與外管(22)的導(dǎo)電的橫截面用作供電的電導(dǎo)體且用作數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)體。
13.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于:設(shè)置有相應(yīng)地設(shè)置在兩個(gè)等離子發(fā)生器(31)之間的附加的陽(yáng)極(32)，這些陽(yáng)極向著空穴(2)正面(30)的方向可移動(dòng)地設(shè)置。
【文檔編號(hào)】E21B7/15GK104271867SQ201380024380
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月15日
【發(fā)明者】約瑟夫·格羅特多斯特 申請(qǐng)人:約瑟夫·格羅特多斯特