[发明专利]用于在山中置入或挖掘空穴的方法和设备

权利要求书

1.用于在山中置入或挖掘空穴(2)的方法，在该方法中将位于空穴(2)正面的岩石热熔化并借助气态的输送介质(9)从空穴(2)中排出，其中，由至少一个电气式等离子发生器(8，31)提供用于熔化岩石所需的热量，该等离子发生器配置给掘进头(4)，该掘进头位于能够推入到空穴(2)中的进给和供给装置(3)的前部，其特征在于：

掘进头(4)在前部具有热保护罩(5)，该热保护罩除了位于周边的间隙(6)以外将空穴(2)正面遮盖并与该空穴(2)正面构成动压腔(7)，

由气态的输送介质(9)的通过等离子发生器(8，31)加热的分流(9a)给位于热保护罩(5)与空穴(2)正面之间的动压腔(7)加载，并且

所述气态的输送介质(9)的所述分流(9a)将位于空穴(2)正面的岩石熔化，完全或部分地蒸发，经由所述周边的间隙(6)从动压腔(7)中排出并引入到所述气态的输送介质(9)的主流中。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在热保护罩(5)与空穴(2)正面之间的动压腔(7)中，将动压力调整为大于2bar并将温度调整为至少2000℃。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：对热保护罩(5)的背向空穴(2)正面的那侧进行冷却。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：利用冷却液对热保护罩(5)进行冷却。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：为了产生等离子体且作为气态的输送介质而使用氮气。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在位于一方面空穴(2)的壁与另一方面掘进头(4)或者其进给和供给装置(3)之间的环形空腔内吹入气态的输送介质(9)，使得在这个环形空腔内到处产生大于10米/秒的流速。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：等离子发生器(8，31)以30至1000kW的电功率运行，该电功率经由进给和供给装置(3)来输送并在空穴(2)以外根据热需要量进行控制。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在动压腔(7)的周边喷出的经加热的输送介质(9)将处在周围的岩石熔化并通过这种方式加固空穴(2)的壁。

9.用于实施如权利要求1所述的方法的设备，该设备包括固定在进给和供给装置(3)上的掘进头(4)，该掘进头具有用于熔化和蒸发位于空穴(2)正面的岩石的至少一个电气式等离子发生器(8，31)和多个用于气态的输送介质(9)的导向装置，其特征在于：掘进头(4)在前部设有热保护罩(5)，该热保护罩除了留在周边的间隙(6)以外将空穴(2)正面遮盖并且与空穴(2)正面构成动压腔(7)，该动压腔利用气态的输送介质(9)的分流加载，借助配属给热保护罩的电气式等离子发生器加热到岩石的蒸发温度，并且将熔化的和完全或部分地蒸发的岩石经由周边的间隙(6)从动压腔(7)中排出并引入到气态的输送介质(9)的主流中。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于：热保护罩(5)构造成由高熔点材料构成的坚固的块体，该块体在前部设有将动压腔(7)包围的周边的凸缘(17)并且在该块体的容积内含有多个等离子发生器(8，31)，这些等离子发生器的经加热的等离子体经由设置在所述坚固的块体内的等离子通道(8a)引入到由凸缘(17)环绕的动压腔(7)内并且引向空穴(2)正面。

11.如权利要求9所述的设备，其特征在于：热保护罩(5)构造成向前敞开的壳体，该壳体由耐高热材料构成，该壳体的敞开的前侧面贴靠在空穴(2)正面上，并且该壳体的后壁配备有电气式等离子发生器(8，31)，这些电气式等离子发生器的等离子束直接指向空穴(2)正面。

12.如权利要求9所述的设备，其特征在于：进给和供给装置(3)具有包括彼此旋紧的双管段(20)的双管钻杆，其包括由导电材料构成的内管(21)和由导电材料构成的外管(22)，该外管间隔开地将内管(21)包围并相对这个内管电绝缘，其中，

内管(21)的自由横截面用于供给用于产生等离子体的输送介质的分流，

内管(21)与外管(22)之间的环形空腔用于供给输送介质主流，并且

内管(21)与外管(22)的导电的横截面用作供电的电导体且用作数据传输导体。

13.如权利要求9所述的设备，其特征在于：设置有相应地设置在两个等离子发生器(8，31)之间的附加的阳极(32)，这些阳极向着空穴(2)正面(30)的方向可移动地设置。