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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Hochdruckinjektionsvorrichtung mit
zumindest einer Hochdruckinjektionsdüse, durch deren ausgangsseitige Öffnungsfläche ein
Hochdruckfluidstrahl abstrahlbar ist, einem Düsenaufnahmeteil, in dem die
zumindest eine Hochdruckinjektionsdüse ausgebildet bzw. aufgenommen
ist, und einer Hochdruckfluidzuleitung, durch die hindurch Hochdruckfluid
von einer Hochdruckfluidquelle zum Düsenaufnahmeteil bzw. zu der zumindest
einen Hochdruckinjektionsdüse
förderbar ist.
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Beim
Betriebseinsatz derartiger Hochdruckinjektionsvorrichtungen werden
häufig
Hochdruckfluide abgestrahlt, die aufgrund von bei der Förderung
innerhalb der Hochdruckfluidströmung
auftretenden Turbulenzen zu einem erheblichen mechanischen Abrieb
an besonders beanspruchten Bereichen der Hochdruckinjektionsvorrichtung
führen. Dies
hat zur Folge, daß je
nach Abrasivität
des abgestrahlten Hochdruckfluids und Druckniveau des abgestrahlten
Hochdruckfluidstroms die Standzeiten derartiger Hochdruckinjektionsvorrichtungen
erheblich reduziert sein können.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte
gattungsgemäße Hochdruckinjektionsvorrichtung
derart weiterzubilden, daß ihre
Standzeiten erheblich erhöht
sind.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß bei
der Förderung
des Hochdruckfluids von der Hochdruckfluidquelle zur Hochdruckinjektionsdüse durch
die Abrasivität
des Hochdruckfluids beanspruchte Bereiche der Hochdruckinjektionsvorrichtung
durch Hartmetallschutzelemente abgedeckt sind. Durch diese Hartmetallschutzelemente
ist es möglich,
daß auch
bei hochabrasiven eingesetzten Hochdruckfluiden und bei großen Drücken des abgestrahlten
Hochdruckfluidstrahls und sich daraus ergebenden erheblichen mechanischen
Belastungen die Hochdruckinjektionsvorrichtung im Vergleich zu den
aus dem Stand der Technik bekannten Hochdruckinjektionsvorrichtungen
erheblich länger
genutzt werden kann, da die auftretenden mechanischen Kräfte an besonders
gefährdeten
Bereichen der Hochdruckinjektionsvorrichtung allenfalls langfristig
zu spürbarem
Abrieb führen.
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Wenn
die eingangsseitige Öffnungsfläche jeder
Hochdruckinjektionsdüse
von einem Hartmetalleinsatz umgeben ist, der mit dem die Hochdruckinjektionsdüse ausbildenden
bzw. aufnehmenden Düsenaufnahmeteil
verbunden ist, ist es möglich,
diesen besonders gefährdeten
Bereich der Hochdruckinjektionsvorrichtung auch bei hochabrasiven eingesetzten
Hochdruckfluiden und bei großen
Drücken
des abgestrahlten Hochdruckfluidstrahls über einen vergleichsweise langen
Nutzungszeitraum dauerhaft standfest zu gestalten.
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Sofern
der Hartmetalleinsatz gemäß einer vorteilhaften
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsvorrichtung
lösbar
mit dem Düsenaufnahmeteil
verbunden ist, kann dann der abgenutzte Hartmetalleinsatz durch
vergleichsweise wenig aufwendige Maßnahmen durch einen neuen Hartmetallein satz
ersetzt werden, woraufhin dann die erfindungsgemäße Hochdruckinjektionsvorrichtung wieder
voll einsatzfähig
ist.
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Zweckmäßigerweise
kann ein eingangsseitiger Abschnitt jeder Hochdruckinjektionsdüse mittels des
Hartmetalleinsatzes gehaltert sein.
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Eine
erhebliche weitere Reduzierung des Abriebs aufgrund Unterdrückung von
Turbulenzeigenschaften ergibt sich, wenn jeder Hochdruckinjektionsdüse ein im
Querschnitt vorzugsweise kreuzförmiges
Sperrelement zugeordnet ist, mittels dem in Umfangsrichtung des
Hochdruckfluidstrahls verlaufende Strömungskomponenten desselben
unterbrech- bzw. beseitigbar sind. Mit dieser vorteilhaften Ausgestaltung
wird erreicht, daß die
Belastung der stromab des Sperrelements angeordneten Bereiche der
Hochdruckinjektionsdüse
mit abrasivem Fluid von vornherein erheblich reduziert wird.
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Wenn
der Hartmetalleinsatz mehrteilig ausgebildet ist, ist es je nach
Belastungsprofil möglich, unterschiedliche
Teile des Hartmetalleinsatzes selektiv zu ersetzen. Darüber hinaus
kann durch die mehrteilige Ausgestaltung des Hartmetalleinsatzes
auch die Montage desselben am Düsenaufnahmeteil
erheblich vereinfacht werden.
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Zweckmäßigerweise
weist der Hartmetalleinsatz einen Zylinderabschnitt auf, der an
einer Innenwandung des Düsenaufnahmeteils
angeordnet ist und je Hochdruckinjektionsdüse eine Öffnung aufweist.
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Des
weiteren ist es möglich,
daß auch
dieser Zylinderabschnitt des Hartmetalleinsatzes seinerseits aus
zumindest zwei Segmenten zusammensetzbar ist, was zu selektiver
Austauschbarkeit und weiteren Vereinfachungen bei der Montage führen kann.
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Darüber hinaus
weist der Hartmetalleinsatz gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
einen Plattenabschnitt auf, der an der Innenseite einer Stirnwand
des Düsenaufnahmeteils
angeordnet ist und mittels dem der Zylinderabschnitt des Hartmetalleinsatzes
an dieser Stirnwand des Düsenaufnahmeteils
geschlossen ist, wobei auch dieser Plattenabschnitt vorzugsweise
aus zumindest zwei Segmenten zusammengesetzt werden kann.
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Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsvorrichtung ist
erreichbar, wenn Kupplungsstellen der Hochdruckfluidzufuhrleitung
eine Rohrmuffe, die aus Hartmetall ausgebildet ist, und einen in
die Rohrmuffe einsetzbaren Rohrzapfen aufweisen, dessen Außenwandung
mittels einer Hartmetallhülse
abgedeckt ist. Durch diese Ausgestaltung der Kupplungsstellen können gerade
an derartigen Kupplungsstellen aufgrund von Strömungsturbulenzen ud.dgl. auftretende Belastungen
weitestgehend kompensiert werden, wodurch die betrieblichen Nutzungs-
bzw. Standzeiten der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsvorrichtung
weiter erhöht
werden können.
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Hierbei
hat sich eine Ausgestaltung des Rohrzapfens als vorteilhaft erwiesen,
bei der sich die Hartmetallhülse
auf der Außenwandung
des Rohrzapfens von einem Einsteckkonus desselben bis zu einem ebenfalls
auf der Außenwandung
des Rohrzapfens sitzenden Distanzring erstreckt.
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Bei
einer solchen Ausgestaltung können
vorteilhaft die einander zugewandten Stirnenden der Hartmetallhülse und
des Distanzrings miteinander verlötet und das hartmetallhülsenferne
Stirnende des Distanzrings mit dem Rohrzapfen verschweißt werden.
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Als
Hartmetall kann vorteilhaft eine Wolframkarbid-Kobalt-Legierung vorgesehen
sein.
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Im
folgenden wird die Erfindung an Hand einer Ausführungsform unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 wesentliche
Elemente einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsvorrichtung
in Schnittdarstellung; und
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2 bis 6 wesentliche
Elemente einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsvorrichtung.
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Eine
erfindungsgemäße Hochdruckinjektionsvorrichtung
hat ein Düsenaufnahmeteil 1,
welches im dargestellten Ausführungsbeispiel
zur Aufnahme von zumindest einer Hochdruckinjektionsdüse 2 dient.
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Die
Hochdruckinjektionsdüse 2 hat
einen Abstrahlkanal 3, durch den hindurch aus einem Düsenraum 4 der
Hochdruckinjektionsdüse 2 Hochdruckfluid
abstrahlbar ist, welches in einem Hochdruckfluidstrahl aus einer
ausgangsseitigen Öffnungsfläche 13 der
Hochdruckinjektionsdüse 2 austritt.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Hochdruckinjektionsdüse 2 mittels
eines Halteelements 6 im Düsenaufnahmeteil 1 gehaltert.
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In
einem eine eingangsseitige Öffnungsfläche 5 der
Hochdruckinjektionsdüse 2 umgebenden Flächenbereich
weist das Düsenaufnahmeteil 1 eine Ausnehmung 7 auf,
in der ein Hartmetalleinsatz 8 vorgesehen ist. Der Hartmetalleinsatz 8 ist
vorzugsweise lösbar
am Düsenaufnahmeteil 1 angebracht. Dies
kann durch jedwede geeignete Verbindungstechniken realisiert sein.
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Der
Hartmetalleinsatz 8 ist in der in 1 gezeigten
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsvorrichtung
mehrteilig ausgebildet. Er weist zunächst einen Zylinderabschnitt 14 auf, der
nahe der freien Stirnwand des Düsenaufnahmeteils 1 an
dessen Innenwandung angeordnet ist; für jede Hochdruckinjektionsdüse 2 des
jeweiligen Düsenaufnahmeteils 1 weist
der Zylinderabschnitt 14 eine Öffnung 15 auf. Der
Zylinderabschnitt 14 des Hartmetalleinsatzes kann aus mehreren
Segmenten zusammengesetzt werden, wodurch die Montage des Zylinderabschnitts 14 erleichtert
wird.
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Des
weiteren hat der Hartmetalleinsatz 8 einen Plattenabschnitt 16,
der separat zum Zylinderabschnitt 14 ausgebildet ist und
der an der Innenseite einer Stirnwand 17 des Düsenaufnahmeteils 1 sitzt. Mittels
dieses Plattenabschnitts 18 wird der Zylinderabschnitt 14 des
Hartmetalleinsatzes 8 an dieser Stirnwand 17 des
Düsenaufnahmeteils 1 geschlossen.
Auch der Plattenabschnitt 16 des Hartmetalleinsatzes 8 kann
aus mehreren Segmenten zusammengesetzt werden.
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Bei
Eintritt der Hochdruckfluidströmung durch
die eingangsseitige Öffnungsfläche 13 der Hochdruckinjektionsdüse 2 auftretende
Turbulenzen des Hochdruckfluids führen dazu, daß im wesentlichen
lediglich der Hartmetalleinsatz 8 mit Abrieb verursachenden
mechanischen Kräften
beaufschlagt wird. Da der Hartmetalleinsatz 8 im Vergleich
zum übrigen
Düsenaufnahmeteil 1 weitaus
abriebfester ausgebildet ist, werden die Standzeiten der in erfindungsgemäßer Weise
ausgebildeten Hochdruckinjektionsvorrichtungen erheblich erhöht. Darüber hinaus
ist es möglich,
nach Auftreten von entsprechendem Abrieb nach einer langen Betriebsdauer
der Hochdruckinjektionsvorrichtung den Hartmetalleinsatz 8 durch
einen neuen Hartmetalleinsatz 8 zu ersetzen, so daß die Hochdruckinjektionsvorrichtung ansonsten
unverändert
weiterverwendet werden kann.
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Eine
weitere Verschleißverringerung
wird bei einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsvorrichtung
dadurch erzielt, daß im
Düsenraum 4 der
Hochdruckinjektionsdüse 2 ein
vorzugsweise im Schnitt kreuzförmiges
Sperrelement 9 vorgesehen ist. Durch die aufgrund der im
Schnitt kreuzförmigen
Ausgestaltung vier Wände
des Sperrelements 9, die in Strömungsrichtung des Hochdruckfluidstrahls
orientiert sind, wird erreicht, daß in Umfangsrichtung des Hochdruckfluidstrahls
verlaufende Komponenten des Hochdruckfluidstroms unterbrochen bzw.
beseitigt werden, so daß auch
von daher die zum mechanischen Abrieb führenden Turbulenzen des Hochdruckfluidstrahls
bei dessen Durchtritt durch die Hochdruckinjektionsdüse 2 reduziert
werden. Von den vier Wänden
des Sperrelements 9 sind in der einzigen Figur aus Darstellungsgründen lediglich
die Wände 10, 11 und 12 gezeigt.
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Der
Hartmetalleinsatz 8 ist vorzugsweise aus einer Wolframkarbid-Kolbalt-Legierung
ausgebildet.
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Der
vordere Abschnitt der Hochdruckinjektionsdüse 2 kann durch die
ihm gegenüberliegenden Randflächen des
Hartmetalleinsatzes 8 gelagert sein.
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An
Hand der 2 bis 6 ist eine
Kupplungsstelle der Hochdruckfluidzufuhrleitung angegeben. Zu dieser
Kupplungsstelle gehört
eine in 2 gezeigte Rohrmuffe 18,
die insgesamt aus Hartmetall hergestellt ist. In diese in 2 dargestellte
Rohrmuffe 18 ist ein Rohrzapfen 19, der in den 3 und 6 gezeigt
ist, einsteckbar, dessen Außenwandung
mittels einer in den 4 und 6 dargestellten
Hartmetallhülse 20 abgedeckt
ist.
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Der
Innendurchmesser der Hartmetallhülse 20 entspricht
dem Außendurchmesser
des Rohrzapfens 19. Die Hartmetallhülse 20 ist auf der
Außenwandung
des Rohrzapfens 19 in Axialrichtung des Rohrzapfens 19 durch
einen Einsteckkonus 21 des Rohrzapfens 19 und
einen ebenfalls auf der Außenwandung
des Rohrzapfens 19 sitzenden Distanzring 22 gehaltert.
Der Einsteckkonus 21 steht in Radialrichtung des Rohrzapfens 19 über die übrige Außenwandung
des Rohrzapfens 19 vor.
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Der
Distanzring 22 ist an seinem hartmetallhülsenfernen
Stirnende mit dem Rohrzapfen 19 verschweißt, wohingegen
das der Hartmetallhülse 20 zugewandte
Stirnende des Distanzrings 22 mit dem entsprechenden Stirnende
der Hartmetallhülse 20 verlötet ist.
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Durch
die wie vorstehend beschriebene Ausgestaltung der Kupplungsstellen
der Hochdruckfluidzufuhrleitung der erfindungsgemäßen Hochdruckinjektionsvorrichtung
kann der mechanische Abrieb an den ansonsten durch Turbulenzen od.dgl.
besonders gefährdeten
Kupplungsstellen erheblich reduziert werden.