CH711443A1

CH711443A1 - A nozzle system for a device for dispensing a fluid jet under pressure, a nozzle for such a nozzle system and a cutting lance with such a nozzle system.

Info

Publication number: CH711443A1
Application number: CH01213/15A
Authority: CH
Inventors: Campa Alessandro; Gnägi Yves
Original assignee: Mvt Micro-Verschleiss-Technik Ag
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2017-02-28
Also published as: EP3132896A1; EP3132896B1; CH711443B1

Abstract

Düsensystem für eine Vorrichtung zur Abgabe eines Fluidstrahls unter Druck umfassend: eine Düse (1) mit einer Eintrittsseite und einer Austrittsseite sowie mit wenigstens einer Düsenöffnung (2) für zumindest ein Fluid, und eine Überwurfmutter (3) zur Befestigung der Düse (1) am Ende einer Fluidleitung (4). Erfindungsgemäss ist die Düse (1), insbesondere über eine formschlüssige und unlösbare Verbindung, mit der Überwurfmutter (3) verbunden.A nozzle system for a device for delivering a fluid jet under pressure comprising: a nozzle (1) having an inlet side and an outlet side and at least one nozzle opening (2) for at least one fluid, and a union nut (3) for fixing the nozzle (1) on End of a fluid line (4). According to the invention, the nozzle (1), in particular via a positive and permanent connection, connected to the union nut (3).

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Düsensystem für eine Vorrichtung zur Abgabe eines Fluidstrahls unter Druck nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs. Die Erfindung betrifft ferner eine Düse für ein erfindungsgemässes Düsensystem sowie eine (Roboter-)Lanze für eine Oberflächenbearbeitungsvorrichtung und/oder Materialabtragsvorrichtung mit einem erfindungsgemässen Düsensystem. The invention relates to a nozzle system for a device for delivering a fluid jet under pressure according to the preamble of the independent claim. The invention further relates to a nozzle for a nozzle system according to the invention and to a (robot) lance for a surface processing device and / or material removal device having a nozzle system according to the invention.

[0002] Bei bekannten Düsensystemen unterliegt die Düse einem Verschleiss und wird daher üblicherweise am Ende einer Fluidleitung eingesteckt und mittels eines Sicherungselements mit einem Gewinde oder Bajonettverschluss gesichert, um die Düse formschlüssig mit dem Ende der Fluidleitung zu verbinden und gleichzeitig austauschbar zu machen. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bekannte Düsensysteme weniger geeignet für die Anwendung von hohen Drucken an der Düse sind. Ferner entstehen beim Einstecken der Düse in das Ende der Fluidleitung Undichtigkeitsprobleme, welche das aufwendige Austauschen von Dichtungen bei jedem Düsenwechsel erfordern. In known nozzle systems, the nozzle is subject to wear and is therefore usually inserted at the end of a fluid line and secured by a securing element with a thread or bayonet fitting to positively connect the nozzle with the end of the fluid line and at the same time to make interchangeable. However, it has been found that known nozzle systems are less suitable for the application of high pressures at the nozzle. Furthermore arise when inserting the nozzle in the end of the fluid line leak problems, which require the costly replacement of seals at each nozzle change.

[0003] Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Düsensystem der eingangs genannten Art anzugeben, welche die Nachteile des Bekannten vermeidet und insbesondere den Betrieb bei hohen Drucken erlaubt. Ferner will die Erfindung das Austauschen der Düse unter Gewährleistung der Dichtigkeit verbessern. It is therefore an object of the invention to provide a nozzle system of the type mentioned, which avoids the disadvantages of the known and in particular allows operation at high pressures. Furthermore, the invention seeks to improve the replacement of the nozzle while ensuring the tightness.

[0004] Die Aufgabe wird von einem Düsensystem nach dem Kennzeichen des unabhängigen Anspruchs gelöst. The object is achieved by a nozzle system according to the characterizing part of the independent claim.

[0005] Das Düsensystem für eine Vorrichtung zur Abgabe eines Fluidstrahls unter Druck umfasst eine Düse mit einer Eintrittsseite und einer Austrittsseite sowie mit wenigstens einer Düsenöffnung für zumindest ein Fluid und eine Überwurfmutter zur Befestigung der Düse am Ende einer Fluidleitung. The nozzle system for a device for delivering a fluid jet under pressure comprises a nozzle with an inlet side and an outlet side and with at least one nozzle opening for at least one fluid and a union nut for attaching the nozzle at the end of a fluid line.

[0006] Erfindungsgemäss ist die Düse mit der Überwurfmutter verbunden. Damit wird eine Vereinfachung des Ein-, Ausbaus und Austauschs der Düse ermöglicht, da die Düse beispielsweise nicht falsch oder verkehrt eingesetzt werden kann. Ferner muss nur ein Ersatzteil ausgetauscht werden. Das Austauschen kann somit insbesondere einhändig erfolgen. According to the invention, the nozzle is connected to the union nut. Thus, a simplification of the insertion, removal and replacement of the nozzle is made possible because the nozzle, for example, can not be used wrong or wrong. Furthermore, only one spare part needs to be replaced. The replacement can thus be carried out in particular one-handed.

[0007] Die Düse ist bevorzugt über eine formschlüssige und unlösbare Verbindung mit der Überwurfmutter verbunden. Die Überwurfmutter und die Düse sind als separates Bauteil ausgebildet und nachträglich zusammengefügt, so dass ein Entfernen der Düse bevorzugt nur durch Beschädigung der Düse und/oder der Überwurfmutter möglich ist. The nozzle is preferably connected via a positive and permanent connection with the union nut. The union nut and the nozzle are formed as a separate component and subsequently joined together, so that removal of the nozzle is preferably possible only by damaging the nozzle and / or the union nut.

[0008] Die Düse ist bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet und weist eine umlaufende Aussennut auf. Entsprechend weist die Überwurfmutter eine umlaufende Innennut auf. Die Düse und die Überwurfmutter sind dabei miteinander über einen in der Aussennut und in der Innennut angeordneten Sprengring verbunden. The nozzle is preferably rotationally symmetrical and has a circumferential outer groove. Accordingly, the union nut has a circumferential inner groove. The nozzle and the union nut are connected to each other via a snap ring arranged in the outer groove and in the inner groove.

[0009] Eine rotationssymmetrische Düse kann einfach und präzise gefertigt werden. Durch die Verbindung mittels eines Sprengrings wird einerseits eine einfache Art der Verbindung angegeben, andererseits ist somit die Entfernung der Düse aus dem Düsenhalter ohne Beschädigung der Düse und/oder der Überwurfmutter praktisch unmöglich. A rotationally symmetrical nozzle can be manufactured easily and precisely. By the connection by means of a snap ring on the one hand a simple type of connection is given, on the other hand thus the removal of the nozzle from the nozzle holder without damaging the nozzle and / or the nut is virtually impossible.

[0010] Die Überwurfmutter weist bevorzugt eine Einstecköffnung für die Düse mit einer planen Anschlagfläche auf, wobei eine Stirnfläche an der Austrittsseite der Düse an der Anschlagfläche anliegt. The union nut preferably has an insertion opening for the nozzle with a planar stop surface, wherein an end face bears against the stop face on the outlet side of the nozzle.

[0011] Das Anliegen der Stirnfläche an der Anschlagfläche der Überwurfmutter ermöglicht eine präzise Ausrichtung der Düse, so dass die Strömungsrichtung des Fluides durch die Düse genau einstellbar ist. The concern of the end face on the stop surface of the union nut allows precise alignment of the nozzle, so that the flow direction of the fluid through the nozzle is precisely adjustable.

[0012] Bevorzugt wird die Düse nur teilweise bezüglich ihrer Länge in die Einstecköffnung eingesteckt. Weiter bevorzugt wird die Düse weniger als die Hälfte ihrer Länge in die Einstecköffnung eingesteckt. Preferably, the nozzle is only partially inserted with respect to their length in the insertion. More preferably, the nozzle is inserted less than half of its length in the insertion.

[0013] Der Teil der Düse, welcher nicht in die Einstecköffnung eingesteckt worden ist und folglich hervorsteht wird bevorzugt in eine entsprechend bemasste Öffnung am Ende der Fluidleitung eingesteckt. Das erlaubt eine einfache Handhabung und Zentrierung des Düsensystems beim Einbau desselben. The part of the nozzle which has not been inserted into the insertion opening and consequently protrudes is preferably inserted into a correspondingly dimensioned opening at the end of the fluid line. This allows easy handling and centering of the nozzle system during installation of the same.

[0014] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass zwischen dem nicht in die Einstecköffnung eingesteckten Abschnitt der Düse und einer Innenwand der Überwurfmutter ein ringförmiger Raum gebildet wird. A further preferred embodiment provides that between the not inserted into the insertion portion of the nozzle and an inner wall of the union nut an annular space is formed.

[0015] Dadurch entsteht ein mäanderförmiger Verlauf der Übergangsfläche zwischen Düsensystem und Fluidleitung, welcher die Dichteigenschaften verbessert. This results in a meandering course of the transition surface between the nozzle system and the fluid line, which improves the sealing properties.

[0016] Die Düse weist bevorzugt im Bereich der Eintrittsseite eine konische Dichtfläche auf. The nozzle preferably has a conical sealing surface in the region of the inlet side.

[0017] Durch die konische Dichtfläche, welche beim Zusammenbau des Düsensystems mit einer entsprechen konisch geformten Fläche der Fluidleitung zusammenwirkt, kann die Abdichtung des Überganges zwischen Düse und Fluidleitung verbessert werden und gleichzeitig die Düse in radialer Richtung zentriert werden. Due to the conical sealing surface, which cooperates with the assembly of the nozzle system with a corresponding conically shaped surface of the fluid line, the sealing of the transition between the nozzle and fluid line can be improved while the nozzle are centered in the radial direction.

[0018] Bevorzugt weist die Überwurfmutter radiale Entlastungsbohrungen auf, welche besonders bevorzugt in den ringförmigen Raum münden. Preferably, the nut on radial relief holes, which particularly preferably open into the annular space.

[0019] Die Entlastungsbohrungen erlauben ein Entweichen von Fluid, falls eine Undichtigkeit im Übergangsbereich zwischen dem Düsensystem und der Fluidleitung auftreten sollte. Dabei kann die Undichtigkeit optisch und/oder akustisch feststellbar sein. Die Entlastungsbohrungen verhindern auch einen gefährlichen Druckaufbau im Düsensystem bei Undichtigkeiten. The relief holes allow fluid to escape if a leak should occur in the transition region between the nozzle system and the fluid conduit. The leak can be visually and / or acoustically detectable. The relief wells also prevent dangerous pressure build-up in the nozzle system in case of leaks.

[0020] Besonders bevorzugt ist die Düse spielbehaftet und besonders bevorzugt mit einem radialen und/oder axialen Spiel in die Überwurfmutter eingesteckt. Particularly preferably, the nozzle is subject to play and particularly preferably inserted with a radial and / or axial play in the union nut.

[0021] Das Spiel der Düse ermöglicht eine Zentrierung der Düse mit der Fluidleitung bei der Montage des Düsensystems, insbesondere wenn die Düse radial spielbehaftet mit der Überwurfmutter verbunden ist und eine konische Dichtfläche aufweist. The game of the nozzle allows a centering of the nozzle with the fluid line in the assembly of the nozzle system, in particular when the nozzle is connected radially play with the union nut and has a conical sealing surface.

[0022] Die Erfindung betrifft ferner eine Düse für ein erfindungsgemässes Düsensystem wie oben beschrieben. The invention further relates to a nozzle for a nozzle system according to the invention as described above.

[0023] Die Düse ist aus Stahl gefertigt und mit einem eingesetzten Düsenstein aus einem keramischen Werkstoff versehen. Der Stein ist besonders bevorzugt mit der Düse verklebt. The nozzle is made of steel and provided with an inserted nozzle stone of a ceramic material. The stone is particularly preferably glued to the nozzle.

[0024] Die Erfindung betrifft ausserdem eine Wasserstrahlschneidvorrichtung mit einem erfindungsgemässen Düsensystem. The invention also relates to a water jet cutting device with a nozzle system according to the invention.

[0025] Ein erfindungsgemässes Düsensystem erlaubt einen Betriebsdruck von bis zu 3000 bar. An inventive nozzle system allows an operating pressure of up to 3000 bar.

[0026] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung besser beschrieben. Es zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Düsensystems, <tb>Fig. 2<SEP>eine Explosionsdarstellung des Düsensystems der Fig. 1 , und <tb>Fig. 3<SEP>eine Schneidlanze mit angeschraubtem Düsensystem gemäss Fig. 1 und 2 .The invention will be described below with reference to a preferred embodiment in conjunction with the drawings better. Show it: <Tb> FIG. 1 <SEP> is a sectional view of a preferred embodiment of a nozzle system according to the invention, <Tb> FIG. 2 <SEP> an exploded view of the nozzle system of Fig. 1, and <Tb> FIG. 3 <SEP> a cutting lance with screwed nozzle system according to FIGS. 1 and 2.

[0027] In den Fig. 1 , 2 und 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemässen Düsensystems gezeigt. Das Düsensystem der Fig. 1 wird bevorzugt bei einer Schneidlanze 15 verwendet, wie in der Fig. 3 gezeigt. 1, 2 and 3, a preferred embodiment of a nozzle system according to the invention is shown. The nozzle system of FIG. 1 is preferably used in a cutting lance 15, as shown in FIG.

[0028] Die Fig. 2 , aus welcher die Aufbaudetails besser ersichtlich sind, zeigt eine Düse 1, welche rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Fig. 2, from which the details are more apparent, shows a nozzle 1, which is rotationally symmetrical.

[0029] Die Düse 1 weist eine zentrale, durchgehende Bohrung auf, durch welche ein Fluid von einer Eintrittsseite zur einer Austrittsseite der Düse 1 gefördert werden kann und schematisch durch den Pfeil A angedeutet wird. Eintrittsseite und Austrittsseite der Düse befinden sich in den Fig. 1 bis 3 jeweils links bzw. rechts der Düse 1. An der Austrittsseite der Düse 1 ist eine Düsenöffnung 2 ausgebildet, welche schematisch mit einem Pfeil gezeigt wird. The nozzle 1 has a central, continuous bore, through which a fluid can be conveyed from an inlet side to an outlet side of the nozzle 1 and is schematically indicated by the arrow A. The inlet side and outlet side of the nozzle are in Figs. 1 to 3 respectively left and right of the nozzle 1. At the outlet side of the nozzle 1, a nozzle opening 2 is formed, which is shown schematically with an arrow.

[0030] Eine Kante im Bereich der Eintrittsseite der Düse 1 ist derart angeschrägt, dass eine konische Dichtfläche 12 gebildet wird, deren Funktionsweise später erläutert wird. Eine Stirnfläche 9 im Bereich der Austrittsseite der Düse 1 bildet eine Ebene, welche senkrecht zu einer Rotationsachse der Düse 1 steht. An edge in the region of the inlet side of the nozzle 1 is chamfered such that a conical sealing surface 12 is formed, whose operation will be explained later. An end face 9 in the region of the outlet side of the nozzle 1 forms a plane which is perpendicular to an axis of rotation of the nozzle 1.

[0031] In der Düse 1 ist ein Düsenstein 14 aus einem keramischen Werkstoff eingesetzt und mit der Düse 1 verklebt worden. Ferner weist die Düse eine umfängliche Aussennut 5 auf. In the nozzle 1, a nozzle block 14 is inserted from a ceramic material and bonded to the nozzle 1. Furthermore, the nozzle has a circumferential outer groove 5.

[0032] Die Überwurfmutter 3 ist ebenfalls als rotationssymmetrisches Bauteil mit einer inneren, durchgehenden Bohrung ausgebildet. Die innere Bohrung der Überwurfmutter 3 weist entlang der Richtung des Pfeils A Bereiche unterschiedlichen Durchmessers auf. Der Bereich mit dem grösseren Durchmesser weist eine Innenwand 10 mit einem Innengewinde auf. Dem folgt eine Einstecköffnung für die Düse 1 mit kleinerem Durchmesser, welcher eine umlaufende Innennut 6 und eine ebene Anschlagfläche 8 aufweist. Die Anschlagfläche 8 steht ebenfalls senkrecht zu einer Rotationsachse der Überwurfmutter 3. Die Anschlagfläche 8 weist ferner eine Austrittsöffnung für das Fluid auf, welche, wie in den Fig. 1 und 3 sichtbar, die Düsenöffnung 2 nach aussen hin freigibt. The union nut 3 is also formed as a rotationally symmetrical component with an inner, continuous bore. The inner bore of the union nut 3 has along the direction of the arrow A regions of different diameters. The area with the larger diameter has an inner wall 10 with an internal thread. This is followed by an insertion opening for the nozzle 1 with a smaller diameter, which has a circumferential inner groove 6 and a flat stop surface 8. The stop surface 8 is also perpendicular to a rotational axis of the union nut 3. The stop surface 8 further has an outlet opening for the fluid, which, as shown in FIGS. 1 and 3 visible, the nozzle opening 2 releases to the outside.

[0033] Die Düse 1 und die Überwurfmutter 3 werden durch den Sprengring 7 miteinander verbunden. Eine radiale Tiefe der Aussennut 5 erlaubt, dass der Sprengring 7 beim Zusammenbauen komplett in die Aussennut 5 zusammendrückbar und absenkbar ist. Die Düse 1 kann somit, in die Einstecköffnung der Überwurfmutter 3 eingefügt werden, bis die Aussennut 5 mit der Innennut 6 übereinstimmt und der Sprengring 7 sich wieder ausdehnen und in die Innennut 6 eingreifen kann. Die Aussennnut 5, die Innennut 6 und der Sprengring 7 sind ferner derart aufeinander abgestimmt, dass ein axiales Spiel der Düse 1 gewährleistet ist. Ferner sind die Düse 1 und die Einstecköffnung der Überwurfmutter 3 ebenfalls derart aufeinander abgestimmt, dass die Düse 1 mit einem radialen Spiel in die Einstecköffnung der Überwurfmutter 3 aufgenommen wird. Die Verbindung zwischen Düse 1 und Überwurfmutter 3 kann ferner nicht mehr gelöst werden, ohne dass die Düse 1 und/oder die Überwurfmutter 3 beschädigt wird. The nozzle 1 and the union nut 3 are connected by the snap ring 7 with each other. A radial depth of the outer groove 5 allows the snap ring 7 during assembly completely in the outer groove 5 is compressible and lowered. The nozzle 1 can thus be inserted into the insertion opening of the union nut 3 until the outer groove 5 coincides with the inner groove 6 and the snap ring 7 can expand again and engage in the inner groove 6. The Aussennnut 5, the inner groove 6 and the snap ring 7 are further coordinated so that an axial clearance of the nozzle 1 is ensured. Furthermore, the nozzle 1 and the insertion opening of the union nut 3 are also matched to one another such that the nozzle 1 is received with a radial clearance in the insertion opening of the union nut 3. Furthermore, the connection between the nozzle 1 and the union nut 3 can no longer be released without the nozzle 1 and / or the union nut 3 being damaged.

[0034] Beim Aufschrauben der Überwurfmutter 3 auf das Ende einer Fluidleitung 4, wie in Fig. 3 dargestellt, erfährt die Stirnfläche 9 der Düse 1 einen Anschlag gegen die Anschlagfläche 8 der Überwurfmutter 3 und wird somit ausgerichtet und abgedichtet. Die konische Dichtfläche 12 der Düse 1 wirkt mit einer entsprechenden Fläche der Fluidleitung 4 zusammen und bewirkt eine radiale Zentrierung und ebenfalls eine Abdichtung der Düse 1. When screwing the union nut 3 on the end of a fluid line 4, as shown in Fig. 3, the end face 9 of the nozzle 1 experiences a stop against the stop surface 8 of the union nut 3 and is thus aligned and sealed. The conical sealing surface 12 of the nozzle 1 cooperates with a corresponding surface of the fluid line 4 and causes a radial centering and also a seal of the nozzle first

[0035] In den Fig. 1 und 3 ist ein ringförmiger Raum 11 sichtbar, welcher beim Einstecken der Düse 1 in die Einstecköffnung der Überwurfmutter 3 zwischen der Innenwand 10 der Überwurfmutter 3 und der Düse 1 gebildet wird. Entlastungsbohrungen 13, von denen nur eine in den Figuren mit einem Bezugszeichen versehen ist, verbinden eine Aussenseite der Schneidlanze 15 mit dem ringförmigen Raum 11, so dass bei einer Undichtigkeit des Überganges zwischen Düse 1, Überwurfmutter 3 und/oder Fluidleitung 4 Leckfluid über die Entlastungsbohrungen 13 entweichen kann. Ein Leck kann somit optisch ermittelt werden. Bei Gasen als Fluid ist es zudem denkbar, dass die Entlastungsbohrungen 13 derart ausgebildet sind, dass ein Ausweichen von Gas ein Pfeifgeräusch erzeugt, welches akustisch wahrnehmbar ist. In Figs. 1 and 3, an annular space 11 is visible, which is formed when inserting the nozzle 1 into the insertion opening of the union nut 3 between the inner wall 10 of the union nut 3 and the nozzle 1. Relief holes 13, of which only one is provided in the figures with a reference numeral connect an outer side of the cutting lance 15 with the annular space 11, so that in case of leakage of the transition between the nozzle 1, union nut 3 and / or fluid line 4 leaking fluid through the relief holes 13 can escape. A leak can thus be determined optically. For gases as a fluid, it is also conceivable that the relief holes 13 are formed such that an escape of gas generates a whistling sound, which is acoustically perceptible.

Claims

A nozzle system for a device for delivering a fluid jet under pressure comprising: A nozzle (1) with an inlet side and an outlet side and with at least one nozzle opening (2) for at least one fluid, and - A union nut (3) for fixing the nozzle (1) at the end of a fluid line (4), characterized in that the nozzle (1), in particular via a positive and permanent connection with the union nut (3) is connected.

2. nozzle system according to claim 1, characterized in that the nozzle (1) is rotationally symmetrical and has a circumferential outer groove (5) and that the union nut (4) has a circumferential inner groove (6), wherein nozzle (1) and union nut ( 3) are connected to each other via a in the outer groove (5) and in the inner groove (6) arranged snap ring (7).

3. Nozzle system according to claim 1 or 2, characterized in that the union nut (3) has an insertion opening for the nozzle (1) with a planar stop surface (8), wherein an end face (9) on the outlet side of the nozzle (1) abuts the stop surface (8).

4. nozzle system according to claim 3, characterized in that the nozzle (1) is only partially inserted with respect to their length in the insertion, preferably less than half their length.

5. nozzle system according to claim 4, characterized in that between the not inserted into the insertion portion of the nozzle (1) and an inner wall (10) of the union nut (3) an annular space (11) is formed.

6. nozzle system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the nozzle (1) in the region of the inlet side has a conical sealing surface (12).

7. nozzle system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the union nut (3) has radial relief holes (13).

8. nozzle system according to claim 5 and 7, characterized in that the relief holes in the annular space (11) open

9. nozzle system according to one of claims 2 to 8, characterized in that the nozzle (1) with play, in particular with a radial and / or axial play is inserted into the union nut.

10. nozzle (1) made of steel with an inserted nozzle block (14) made of a ceramic material for a nozzle system according to one of the preceding claims.

11. Cutting lance (15) for a surface treatment device and / or material removal device with a nozzle system according to one of claims 1 to 9.