Die
Hochdruckwasserstrahltechnik ist ein weit verbreitetes Reinigungs-
und Schneidverfahren in vielen Industriebereichen. Durch entsprechend
hohen Druck und Variation der Durchflussmengen kann eine mehr oder
weniger starke abrasive Wirkung erzielt werden. Dabei werden verschiedene
Düsen wie z.
B. Flachstrahl-, Rundstrahl- und Rotationsdüsen eingesetzt. Die Strahlintensitätsverteilung
einer Düse gibt
die Energie an, die der Wasserstrahl auf die Strahlfläche in einer
bestimmten Zeit ausübt.
Die Intensitätsverteilung
ist besonders dann von Bedeutung, wenn die Abtragsqualität analysiert
wird. Darunter versteht man die Oberflächengüte die durch den Abtragsvorgang
erreicht wird. Je gleichmäßiger die
Strahlintensitätsverteilung
einer Düse
ist, desto besser lässt
sie sich in automatische Prozesse einbinden. Desweiteren lassen
sich bessere Aussagen über
das zu erwartende Abtragsbild treffen. Das Abtragsbild ist die charakteristische
Geometrie, die die Materialoberfläche nach der Beanspruchung
durch Hochdruckwasserstrahlen aufweist. Durch die Erfindung kann
die Strahlintensität
von Hochdruckwasserstrahlen gemessen werden. Die Apparatur ermöglicht die
Erstellung eines Strahlintensitätsprofils
unabhängig
von der verwendeten Düsenart.The
High-pressure water jet technology is a widely used cleaning
and cutting processes in many industries. By accordingly
high pressure and variation of flow rates can be one more or more
less strong abrasive effect can be achieved. There are different
Nozzles such.
B. flat jet, round jet and rotary nozzles used. The beam intensity distribution
gives a nozzle
the energy that the water jet has on the jet surface in one
time.
The intensity distribution
is particularly important if the Abtragsqualität analyzed
becomes. By this one understands the surface quality by the removal process
is reached. The more uniform the
Beam intensity distribution
a nozzle
is the better
they engage in automatic processes. Furthermore let
get better statements about
to meet the expected Abtragsbild. The removal image is the characteristic
Geometry, the material surface after the stress
by high pressure water jets. By the invention can
the beam intensity
be measured by high pressure water jets. The apparatus allows the
Creation of a beam intensity profile
independently
of the type of nozzle used.
Die
Optimierung der Abtragsergebnisse wurde bisher vielfach durch die
Anordnung oder die Kombination von verschiedenen Düsen realisiert
und durch Versuche an verschiedenen Materialien untersucht. Die
genaueren Mechanismen, beziehungsweise Kräfteverteilungen innerhalb der
Auftrefffläche
des Strahls, die beim Abtrag auftreten, sind jedoch wenig bekannt.The
Optimization of the removal results has often been achieved by the
Arrangement or combination of different nozzles realized
and tested by experiments on various materials. The
more precise mechanisms, or distributions of forces within the
incident
However, the beam that occur during erosion are little known.
Nach
dem bisherigen Stand der Technik wird zur Beurteilung der Intensitätsverteilung
das Abtragsbild herangezogen. Dieses Abtragsbild ist immer abhängig von
den Materialeigenschaften des jeweiligen Stoffes, und es lässt sich
keine allgemein gültige Aussage
treffen. Versuche haben ergeben, dass Flachstrahldüsen gegenüber Rotationsdüsen Lacke besonders
effektiv von Blechen entfernen, dagegen in Sandstein die gegenteilige
Abtragsleistung erreicht wird. Durch die Erfindung ist es möglich Hochdruckwasserstrahlen
mit einer möglichst
feinen Auflösung zu
vermessen, um aussagekräftige
Profile der Flächenbeanspruchung
zu erhalten. Dabei wird entweder der Wasserstrahl über der
Erfindung verfahren, oder die Erfindung unter dem Wasserstrahl bewegt, um
so den Strahl komplett abzutasten.To
The prior art is used to assess the intensity distribution
used the Abtragsbild. This removal image is always dependent on
the material properties of each substance, and it can be
no general statement
to meet. Experiments have shown that flat-jet nozzles compared to rotating nozzles coatings especially
effectively remove from sheet metal, whereas in sandstone the opposite
Abtragsleistung is achieved. By the invention it is possible high pressure water jets
with one as possible
fine resolution too
presumptuous to meaningful
Profiles of the surface stress
to obtain. It is either the water jet over the
Invention method, or the invention moves under the water jet to
to scan the beam completely.
Das
Messprinzip der Erfindung (siehe 1) beruht
auf der Druckkraftmessung, indem die vom Wasserstrahl auf ein Material
ausgeübte Druckkraft
in ein elektrisches oder mechanisches Signal umgewandelt wird. Die
Kraftmessung erfolgt durch die vom Wasserstrahl hervorgerufene Deformation
des Sensorelements 1. Der Sensor kann jedoch nicht direkt
im Wirkbereich des Wasserstrahls appliziert werden, da dieser den
Sensor zerstören würde. Die
Deformation erfolgt durch die Relativbewegung des Kraftüberträgers 2 und
dem Boden 3 zueinander, zwischen denen das Sensorelement
eingespannt ist. Der Boden 3 ist das Fundament der Messapparatur.
Er übernimmt
die Anbindung an eine Bewegungseinheit und die Auflagefläche für den Sensor.
Um das Sensorelement gegenüber
dem Wasserstrahl unempfindlich zu machen, wird es so in der Apparatur
appliziert, dass der Wasserstrahl am Sensor vorbeiströmt. Für die Krafteinleitung
sorgt ein zylindrischer Taststift 4 aus hochfestem Material
mit einem kleinen Durchmesser, der in der Wirkzone des Wasserstrahls
appliziert wird. Die Krafteinleitung auf den Sensor erfolgt über ein Übertragungselement,
dem so genannten Stifthalter 5. Der Kraftüberträger 2 hat die
Aufgabe den Kontakt des anströmenden
Wassers mit dem Sensor zu verhindern und eine kraftschlüssige Verbindung
zwischen Stifthalter 5 und Sensor 1 zu ermöglichen,
damit der Kraftfluss vom Taststift 4 zum Sensor 1 nicht
unterbrochen wird. Die feine Auflösung der Messergebnisse erfordert
eine Abschirmung des Sensors 1 und des Stifthalters 5.
Diese erfolgt in Form eines kegelförmigen Deckels 6.
Der Deckel 6 stützt
sich auf ein zylinderförmiges
Gehäuse 7 ab.
Der Deckel 6 hat in seiner Spitze eine Bohrung, durch die
der Taststift 4 in Kontakt mit dem Wasserstrahl kommt.The measuring principle of the invention (see 1 ) is based on the pressure force measurement, in that the pressure force exerted by the water jet on a material is converted into an electrical or mechanical signal. The force measurement is effected by the deformation of the sensor element caused by the water jet 1 , However, the sensor can not be applied directly in the effective range of the water jet, as this would destroy the sensor. The deformation takes place by the relative movement of the force transmitter 2 and the floor 3 to each other, between which the sensor element is clamped. The floor 3 is the foundation of the measuring apparatus. It handles the connection to a movement unit and the support surface for the sensor. In order to make the sensor element insensitive to the water jet, it is applied in the apparatus so that the water jet flows past the sensor. For the introduction of force provides a cylindrical stylus 4 Made of high-strength material with a small diameter, which is applied in the effective zone of the water jet. The force is applied to the sensor via a transmission element, the so-called pen holder 5 , The power transmission 2 has the task to prevent the contact of the incoming water with the sensor and a non-positive connection between pen holder 5 and sensor 1 to allow for the flow of force from the stylus 4 to the sensor 1 is not interrupted. The fine resolution of the measurement results requires a shielding of the sensor 1 and the pen-keeper 5 , This takes place in the form of a conical lid 6 , The lid 6 rests on a cylindrical housing 7 from. The lid 6 has a hole in its tip through which the stylus 4 comes in contact with the water jet.
Durch
die Erfindung kann erstmals die Intensitätsverteilung eines Wasserstrahls
gemessen werden. Diese Messergebnisse sind unabhängig von der verwendeten Düse und dem
Material. Aufgrund dieser Materialunabhängigkeit der Messergebnisse
lassen sich allgemein gültige
Aussagen über
die Intensitätsverteilung
des Hochdruckwasserstrahls treffen. Diese Erkenntnisse können z.
B. für
die Optimierung von Düsengeometrien
verwendet werden. Weiterhin kann die Abtragsleistung und das Abtragsprofil
eines Wasserstrahls durch die genauen Kenntnisse der Intensitätsverteilung
optimiert werden. Für
professionelle Anwender ergibt sich durch die Optimierung der Abtragsleistung
und des Abtragsprofils eine Zeit- und Kostenersparnis.By
The invention can for the first time the intensity distribution of a water jet
be measured. These results are independent of the nozzle used and the
Material. Due to this material independence of the measurement results
can be universally valid
Statements about
the intensity distribution
of the high-pressure water jet. These findings can z.
For example
the optimization of nozzle geometries
be used. Furthermore, the removal rate and the removal profile
a water jet through the exact knowledge of the intensity distribution
be optimized. For
Professional users result from the optimization of the removal rate
and the Abtragsprofils a time and cost savings.