DE19640921C1

DE19640921C1 - Modularer Abrasivmittelwasserstrahl-Schneidkopf

Info

Publication number: DE19640921C1
Application number: DE19640921A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr Ing Guenther; Lutz Dipl Ing Lemmin; Rainer Dipl Ing Strehle; Harry Dr Ing Thonig
Original assignee: SAECHSISCHE WERKZEUG und SONDE
Current assignee: Trumpf Sachsen GmbH
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1997-11-27
Anticipated expiration: 2016-10-05
Also published as: ATE214997T1; WO1998015385A1; US6012653A; JP2000502292A; EP0873220A1; EP0873220B1

Description

Die Erfindung betrifft einen modularen Abrasivmittelwasser strahl-Schneidkopf mit gezielter Abrasivmittelzugabe.

Es ist bekannt, in den Schneidwasserstrahl ein Abrasivmittel wie Granate oder Korunde zu mischen, um die Schneidwirkung des Schneidwasserstrahls zu vergrößern. Dazu wird das Abrasivmittel in einer Mischkammer, die von dem Wasserstrahl senkrecht durch strömt wird, dem Wasserstrahl von der Seite möglichst auf den gesamten Umfang gleichmäßig zugeführt (EP 221236 A1).

Um Auskolkungen in der Mischkammer durch das Abrasivmittel zu vermeiden, ist es bekannt, diese durch abgelagertes Abrasivmit tel zu schützen (DE 38 44 344 A1, so daß das Abrasivmittel durch Spritzwasser in den Wasserstrahl gezielt und direkt hineingewa schen wird. Um dies zu verstärken, wird das Abrasivmittel be schleunigt unter einem spitzen Winkel (GM 9402936 U1) und unter Druck (DE 40 05 691 A1) Mischkammer gegeben.

Um die Fokussierdüse vor der Wirkung des Abrasivmittels zu schützen, wird der Schneidstrahl mit einem Wassermantel umhüllt (DE 4 00 569 A1. Zur besseren Einmischung des Abrasivmittels in den Wasserstrahl ist es bekannt, die Fokussierdüse trichterför mig an der Einlaßseite zu erweitern (EP 110529 A2).

Nach der DE 35 16 103 A1 st ein gleichmäßig mit abrasiven Parti keln befrachteter Schneidstrahl Bedingung für einen sauberen, gleichmäßigen Schnitt. Bei der einseitig ungleichmäßigen Vertei lung der Partikel in der Mischkammer und der somit ungezielten Partikelzufuhr zum Umfang des die Mischkammer zentral durchströ menden Wasserstrahls der vorher beschriebenen Schneidköpfe er gibt sich kein gleichförmiger Partikelstrahl, wie er erwünscht ist. Ein asymmetrisch befrachteter Mischstrahl kann einen un gleichmäßigen Schnitt und einen einseitigen Verschleiß der Fo kussierdüse bewirken.

Genaue Untersuchungen haben ergeben, daß nur die an der Ober fläche in Schnittrichtung des Mischstrahles befindlichen Abra sivpartikel eine Schnittleistung bringen. Die im Inneren des Schneidstrahles oder an der der Schnittrichtung abgekehrten Sei te des Strahles befindlichen Abrasivpartikel bringen keine Schnittleistung.

Zweck und Aufgabe der Erfindung ist es, auf die Oberfläche des Schneidstrahles in der jeweiligen Schnittrichtung Abrasivparti kel aufzubringen, um damit die Schnittleistung bei Verringerung des Abrasivmitteleinsatzes zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merk male des 1. Patentanspruches gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erkenntnis, daß nur die an der Oberfläche des Schneidstrahls in der Schnittrichtung befindlichen abrasiven Partikel wirksam werden, führt dazu, daß die bisher bekannte Mischkammer mit ei nem Dosiereinsatz gefüllt ist, dessen Bohrung der Durchlauf des Schneidstrahls ist, an den sich eine Aufweitung seitlich an schmiegt. Von dieser Aufweitung aus werden bei einem Verhältnis des Durchmessers der Abrasivpartikel zu dem des Schneidstrahl von etwa 1 : 4 auf die Oberfläche des Schneidstrahles in einer Spur von 30° bis 60° Breite Abrasivpartikel aufgebracht. Durch eine entsprechend den Schneidparametern gesteuerte Drehung des Schneidkopfes oder des Dosiereinsatzes um die Achse des Schneid strahles erfolgt der Austritt der mit Abrasivmittel belegten Spur aus der Fokussierdüse an der zur Schnittrichtung stehenden Seite des- Schneidstrahls. Durch Verwendung eines Dosiereinsatzes mit mehreren gleichmäßig um den Schneidstrahl verteilten Auf weitungen zur Zuführung der Abrasivpartikel, von denen jeweils nur die ungefähr in Schnittrichtung befindliche/n Aufweitung/en mit Abrasivpartikeln beschickt ist/sind, kann der Drehwinkel für den Schneidkopf verringert bzw. der Schneidkopf starr befestigt werden. In dem modularen Abrasivmittelwasserstrahl-Schneidkopf befindet sich ein Justierelement, mit dem einzeln und/oder kom plett zur Sicherung der Fluchtung der strahlführenden Elemente und damit zur Sicherung einer Kollimination der strahlbildenden Kopfkomponenten eine Justage dieser Teile erfolgt.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbei spiels näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen modularen Schneidkopf im Prinzip,

Fig. 2 einen Dosiereinsatz im Längsschnitt,

Fig. 3 einen Dosiereinsatz im Querschnitt.

Ein modularer Schneidkopf 1 ist an einem Kollimationsrohr 2 mit einem Hochdruckanschluß 3 angeschlossen. Vor dem Ende des Kolli mationsrohrs 2 steht ein Düsenstein 4. Von Düsenstein 4 ausge hend durchläuft den gesamten modularen Schneidkopf 1 entlang dessen Mittelachse 5 ein Zentralkanal 6. Der modulare Schneid kopf 1 wird von einem Gehäuse 7 ummantelt, das mit einem Fokus sierdüsenhalter 8 abgeschlossen ist. Durch Schrauben 9 wird der modulare Schneidkopf 1 gehaltert.

Im Innenraum des Gehäuses 7 befindet sich eine Mischkammer 10, die einen mit einer Aufweitung 11 versehenen Dosiereinsatz 12 enthält. Mit einer Distanzscheibe 13 wird der Dosiereinsatz 12 in der Mischkammer 10 positioniert. In die Mischkammer 10 mündet seitlich eine Abrasivmittelzuleitung 14. Vor der Abrasivmittel zuleitung 14 befindet sich die Aufweitung 11. An die Mischkammer 10 schließt sich in Achsrichtung des modularen Schneidkopfs 1 eine von dem Fokussierdüsenhalter 8 gehaltene Fokussierdüse 15 an. Ein von dem Düsenstein 4 erzeugter Hochgeschwindigkeitswas serstrahl 16 durchströmt in Achsrichtung entlang der Mittelachse 5 den modularen Schneidkopf 1 im Zentralkanal 6. Im Dosierein satz 12 wird auf einen Mantelausschnitt des Hochgeschwindig keitswasserstrahls 16 eine Spur Abrasivmittel aufgebracht. Dazu befindet sich eine Bohrung 18 in der Mitte des Dosiereinsatzes 12, der mittels einer Nut 17 fixiert ist. Die Bohrung 18 hat einen ungefähr der Stärke des Hochgeschwindigkeitswasserstrahls 16 entsprechendem Durchmesser. Die Wandung der Bohrung 18 ist durch die Aufweitung 11 aufgeschnitten. Das Abrasivmittel wird nur auf dem vor der Aufweitung 11 befindlichen Mantelausschnitt des Hochgeschwindigkeitswasserstrahls 16 aufgebracht. Der modulare Schneidkopf 1 wird beim Schneiden so gedreht, daß am Ausgang der Fokussierdüse 15 die Spur des Abrasivmittels stets auf der in Schnittrichtung befindlichen Seite des Hochgeschwindigkeitswas serstrahls 16 austritt.

Bezugszeichenliste

1 Schneidkopf
2 Kollimationsrohr
3 Hochdruckanschluß
4 Düsenstein
5 Mittelachse
6 Zentralkanal
7 Gehäuse
8 Fokussierdüsenhalter
9 Schraube
10 Mischkammer
11 Aufweitung
12 Dosiereinsatz
13 Distanzscheibe
14 Abrasivmittelzuleitung
15 Fokussierdüse
16 Hochgeschindigkeitswasserstrahl
17 Nut
18 Bohrung

Claims

1. Modularer Abrasivmittelwasserstrahl-Schneidkopf (1) mit einen Hochgeschwindigkeitswasserstrahl (16) abgebender Düse (4), vom Hochgeschwindigkeitswasserstrahl (16) durchlaufener Mischkammer (10), Abrasivmittelzuleitung (14) und den Ausgang der Mischkammer (10) bildender Fokussierdüse (15), dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Mischkammer (10) ein Dosier einsatz (12) mit einer Bohrung (18) zur Aufnahme des Hochge schwindigkeitswasserstrahls (16) befindet, dessen Bohrung (18) seitlich eine Aufweitung (11) hat, die sich an den Durchlauf des Hochgeschwindigkeitswasserstrahls (16) an schmiegt und von der aus eine an der Fokussierdüse (15) auf der in Schnittrichtung befindlichen Seite des Hochgeschwin digkeitswasserstrahls (16) austretende Spur von Abrasivmittel auf die Mantelfläche des Hochgeschwindigkeitswasserstrahls (16) gebbar ist.

2. Modularer Abrasivmittelwasserstrahl-Schneidkopf (1) nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweitung (11) zu einem Schlitz verengt ist, der nur wenig breiter als der Durchmesser der größten Abrasivmittelpartikel ist.

3, Modularer Abrasivmittelwasserstrahl-Schneidkopf (1) nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidkopf (1) um die Achse des Hochgeschwindigkeitswasserstrahls (16) drehbar ist.

4. Modularer Abrasivmittelwasserstrahl-Schneidkopf (1) nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosiereinsatz (12) um die Achse des Hochgeschwindigkeitswasserstrahles (16) drehbar ist.

5. Modularer Abrasivmittelwasserstrahl-Schneidkopf (1) nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosiereinsatz (12) um den Durchlauf des Hochgeschwindigkeitswasserstrahls (16) verteilt mehrere Aufweitungen (11) hat, von denen nur jeweils eine gesteuert mit Abrasivmittel beschickt ist.

6. Modularer Abrasivmittelwasserstrahl-Schneidkopf (1) nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Do siereinsatz (12) alternativ nur eine ungefähr in Schnittrich tung befindliche Aufweitung (11) gesteuert geöffnet ist.

7. Modularer Abrasivmittelwasserstrahl-Schneidkopf (1) nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Do siereinsatz (12) mehrere ungefähr in Schnittrichtung befind liche Aufweitungen einzeln in Folge oder gleichzeitig geöff net sind.

8. Modularer Abrasivmittelwasserstrahl-Schneidkopf (1) nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Dosiereinsatz (12) eine Vibrationsquelle angeschlossen ist.

9. Modularer Abrasivmittelwasserstrahl-Schneidkopf (1) nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der Fokussier düse (15) eine mit der Aufweitung (11) in dem Dosiereinsatz (12) korespondierende Führungsnut befindet.

10. Modularer Abrasivmittelwasserstrahl-Schneidkopf (1) nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Justierelement zur Fluchtung der strahlführenden Elemente enthält.