DE102018222325A1

DE102018222325A1 - Method and device for the erosive machining of a workpiece or a workpiece surface using a high-pressure fluid jet

Info

Publication number: DE102018222325A1
Application number: DE102018222325.4A
Authority: DE
Inventors: Bernardo Ballesteros Katemann; Hans-Arndt Freudigmann; Bernd Stuke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2020-06-25
Also published as: WO2020126420A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks (1) oder einer Werkstückoberfläche mit Hilfe eines Hochdruck-Fluidstrahls. Bei dem Verfahren wird ein Fluid (2) mittels einer Fluidpumpe (3) mit Hochdruck beaufschlagt und einer Düse (4) zur Formung eines Hochdruck-Fluidstrahls zugeführt wird. Erfindungsgemäß wird eine Teilmenge des mit Hochdruck beaufschlagten und/oder der Düse (4) zugeführten Fluids (2) als Rücklaufmenge über eine Rücklaufleitung (5) einer Entgasungseinrichtung (6) zugeführt und zum Entgasen des in einem Tank (7) bevorrateten Fluids (2) genutzt.The invention relates to a method and a device for the erosive machining of a workpiece (1) or a workpiece surface with the aid of a high pressure fluid jet. In the method, a fluid (2) is subjected to high pressure by means of a fluid pump (3) and is fed to a nozzle (4) for forming a high-pressure fluid jet. According to the invention, a partial quantity of the fluid (2) acted on with high pressure and / or the nozzle (4) is supplied as a return quantity via a return line (5) to a degassing device (6) and for degassing the fluid (2) stored in a tank (7). utilized.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks oder einer Werkstückoberfläche mit Hilfe eines Hochdruck-Fluidstrahls gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks oder einer Werkstückoberfläche mit Hilfe eines Hochdruck-Fluidstrahls gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6. Die Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet.The invention relates to a method for the erosive machining of a workpiece or a workpiece surface using a high-pressure fluid jet according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for the erosive machining of a workpiece or a workpiece surface using a high-pressure fluid jet according to the preamble of Claim 6. The device is particularly suitable for carrying out the method according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2013 201 797 A1 ist eine Vorrichtung zum Wasserstrahlschneiden von Werkstoffen, wie beispielsweise Stahl, Stein, Glas oder Keramik, hervor, die eine Hochdruckpumpe und eine Düse umfasst. Die Hochdruckpumpe dient der Erzeugung eines über die Düse abzugebenden Hochdruckfluidstrahls, insbesondere eines Hochdruckwasserstrahls. Um die Antriebsleistung der Hochdruckpumpe klein zu halten und die Schaffung komplexer dreidimensionaler Strukturen innerhalb der Werkstoffe mittels des Hochdruckfluidstrahls zu ermöglichen, wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, dass die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Erzeugen von durch die Düse austretenden Fluidimpulsen aufweist, wobei die Fluidimpulse dazu ausgebildet sind, eine vorgegebene Menge von Partikeln vom Werkstoff abzutragen. Über die angegebene Vorrichtung soll ein diskontinuierlicher, d. h. insbesondere ein periodisch unterbrochener Fluidstrahl, erzeugbar sein, der bei vergleichsweise niedrigem Förderdruck der Hochdruckpumpe eine hohe Abtragwirkung besitzt. Denn durch die gezielt frequentierten Pulsstöße bzw. Fluidimpulse kommt es zu einem sich selbstverstärkenden Effekt. Zugleich ermöglichen die Fluidimpulse das Schneiden und/oder Einbringen einer dreidimensionalen Geometrie in den Werkstoff. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung umfasst die Einrichtung zum Erzeugen der Fluidimpulse mindestens ein Ventil, vorzugsweise ein elektromagnetisch oder piezoelektrisch betätigbares Ventil, das weiterhin vorzugsweise nach Art eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine ausgebildet und mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung ansteuerbar ist. Derartige Ventile ermöglichen einen nahezu konstanten Systemdruck bis 3000 bar. Bei der Ansteuerung des Ventils anfallende Steuer- bzw. Rücklaufmengen werden zur Verringerung des Fluidverbrauchs bevorzugt über einen Rücklauf in den Vorratsbehälter zurückgeführt.From the published application DE 10 2013 201 797 A1 is a device for water jet cutting of materials such as steel, stone, glass or ceramics, comprising a high pressure pump and a nozzle. The high-pressure pump serves to generate a high-pressure fluid jet to be emitted via the nozzle, in particular a high-pressure water jet. In order to keep the drive power of the high-pressure pump small and to enable the creation of complex three-dimensional structures within the materials by means of the high-pressure fluid jet, it is proposed in this publication that the device furthermore has a device for generating fluid pulses emerging through the nozzle, the fluid pulses being designed for this purpose are to remove a predetermined amount of particles from the material. A discontinuous, that is to say in particular a periodically interrupted, fluid jet should be able to be generated by means of the specified device, which fluid jet has a high removal effect at a comparatively low delivery pressure of the high pressure pump. Because the specifically frequented pulse pulses or fluid impulses have a self-reinforcing effect. At the same time, the fluid impulses enable a three-dimensional geometry to be cut and / or introduced into the material. In a preferred embodiment of the device, the device for generating the fluid pulses comprises at least one valve, preferably an electromagnetically or piezoelectrically actuable valve, which is also preferably designed in the manner of an injection valve of an internal combustion engine and can be controlled by means of a control and / or regulating device. Such valves allow an almost constant system pressure up to 3000 bar. When the valve is actuated, control or return quantities that occur are preferably returned to the storage container via a return to reduce the fluid consumption.

Bei Verwendung eines nach Art eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine ausgebildeten Ventils zur Erzeugung eines Hochdruck-Fluidstrahls, insbesondere Hochdruck-Wasserstrahls, kann es im Bereich der Düse zu einem Bauteilversagen aufgrund von Korrosion kommen. Denn zur Ausbildung der Düse von Einspritzventilen werden üblicherweise Stähle verwendet, die korrodieren können.If a valve designed in the manner of an injection valve of an internal combustion engine is used to generate a high-pressure fluid jet, in particular high-pressure water jet, component failure due to corrosion can occur in the area of the nozzle. This is because steels that can corrode are usually used to form the nozzle of injection valves.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt daher der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Gefahr eines Bauteilversagens aufgrund von Korrosion zu mindern.Starting from the prior art mentioned above, the present invention is therefore based on the object of reducing the risk of component failure due to corrosion.

Zur Lösung der Aufgabe werden das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.To achieve the object, the method with the features of claim 1 and the device with the features of claim 6 are proposed. Advantageous developments of the invention can be found in the respective subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks oder einer Werkstückoberfläche mit Hilfe eines Hochdruck-Fluidstrahls wird ein Fluid mittels einer Fluidpumpe mit Hochdruck beaufschlagt und einer Düse zur Formung eines Hochdruck-Fluidstrahls zugeführt. Erfindungsgemäß wird eine Teilmenge des mit Hochdruck beaufschlagten und/oder der Düse zugeführten Fluids als Rücklaufmenge über eine Rücklaufleitung einer Entgasungseinrichtung zugeführt und zum Entgasen des in einem Tank bevorrateten Fluids genutzt. Das heißt, dass das Fluid, bevor es der Düse zugeführt wird, mit Hilfe der Entgasungseinrichtung entgast wird. Das Entgasen reduziert den Sauerstoffanteil im Fluid, so dass der Korrosionsangriff auf korrosionsgefährdete Bauteile der Düse verringert wird. Damit sinkt die Gefahr eines Bauteilversagens aufgrund von Korrosion deutlich. Im Ergebnis wird somit die Robustheit der Düse gesteigert.In the proposed method for the erosive machining of a workpiece or a workpiece surface with the aid of a high-pressure fluid jet, a fluid is applied with high pressure by means of a fluid pump and supplied to a nozzle for forming a high-pressure fluid jet. According to the invention, a partial amount of the high-pressure fluid and / or the fluid supplied to the nozzle is fed as a return amount via a return line to a degassing device and used to degas the fluid stored in a tank. This means that the fluid is degassed with the aid of the degassing device before it is fed to the nozzle. The degassing reduces the oxygen content in the fluid, so that the corrosion attack on corrosion-prone components of the nozzle is reduced. This significantly reduces the risk of component failure due to corrosion. As a result, the robustness of the nozzle is increased.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Entgasung des Fluids unter Ausnutzung der sonst ungenutzten Rücklaufmenge durchgeführt wird. Die Rücklaufmenge setzt sich insbesondere aus einer rückzuführenden Steuermenge zusammen. Funktionsbedingt fällt gerade bei hohen Systemdrücken eine große Steuer- bzw. Rücklaufmenge an, die für die erosive Bearbeitung des Werkstücks bzw. der Werkstückoberflache nicht benötigt wird. Üblicherweise wird diese Rücklaufmenge entsorgt. Durch Nutzung der Rücklaufmenge zum Entgasen des Fluids kann das erfindungsgemäße Verfahren Ressourcen schonend durchgeführt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fluid zur Erzeugung des Hochdruck-Fluidstrahls um Wasser, so dass mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens der Wasserverbrauch reduziert werden kann.Another advantage of the invention is that the degassing of the fluid is carried out using the otherwise unused return flow. The return quantity is composed in particular of a tax quantity to be returned. Due to the function, a high control or return flow is required, especially at high system pressures, which is not required for the erosive machining of the workpiece or the workpiece surface. This return quantity is usually disposed of. By using the return flow for degassing the fluid, the method according to the invention can be carried out conserving resources. The fluid for generating the high-pressure fluid jet is preferably water, so that the water consumption can be reduced with the aid of the method according to the invention.

Die auf der Druckseite der Fluidpumpe angeordnete Rücklaufleitung zweigt vorzugsweise stromabwärts eines Druckhalteventils von einer Druckleitung ab, welche die Fluidpumpe mit der Düse zum Erzeugen bzw. Formen eines Hochdruck-Fluidstrahls verbindet. Die Rücklaufleitung kann ferner direkt an die Düse angeschlossen sein.The return line arranged on the pressure side of the fluid pump preferably branches from one downstream of a pressure control valve Pressure line from which connects the fluid pump to the nozzle for generating or forming a high pressure fluid jet. The return line can also be connected directly to the nozzle.

Bevorzugt ist die Rücklaufleitung mit einem Steuerventil verbunden, das der Steuerung der Hubbewegungen einer in der Düse bzw. in einem Düsenkörper der Düse hubbeweglich aufgenommenen Düsennadel zum Freigeben und Verschließen einer Einspritzöffnung zum Erzeugen des pulsierenden Fluidstrahls dient. Die Düse kann in diesem Fall nach Art einer Düse eines Brennstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ausgestaltet sein und betrieben werden. Das heißt, dass entsprechend große Rücklaufmengen bei der Betätigung des Steuerventils anfallen, die gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren nunmehr einer Nutzung zugeführt werden.The return line is preferably connected to a control valve which serves to control the stroke movements of a nozzle needle received in the nozzle or in a nozzle body of the nozzle for releasing and closing an injection opening for generating the pulsating fluid jet. In this case, the nozzle can be designed and operated in the manner of a nozzle of a fuel injection valve for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine. This means that correspondingly large return quantities occur when the control valve is actuated, which are now used according to the proposed method.

Zum Entgasen des im Tank bevorrateten Fluids wird vorzugsweise die Rücklaufmenge über einen Drosselquerschnitt in das Fluid eingebracht, so dass durch Kavitation Gasblasen im Fluid erzeugt werden. Das Erzeugen von Gasblasen führt zur Entgasung des Fluids, da die Gasblasen durch Auftrieb bis an die Fluidoberfläche aufsteigen, an der Fluidoberfläche zerfallen und dabei das Gas an die Umgebungsluft abgeben. Die zum Entgasen in den Tank bzw. in das im Tank bevorratete Fluid eingebrachte Rücklaufmenge steht somit selbst wieder als Fluid zur Verfügung. Der Fluid- bzw. Wasserverbrauch kann somit weiter reduziert werden.To degas the fluid stored in the tank, the return quantity is preferably introduced into the fluid via a throttle cross section, so that gas bubbles are generated in the fluid by cavitation. The generation of gas bubbles leads to degassing of the fluid, since the gas bubbles rise to the fluid surface due to buoyancy, disintegrate on the fluid surface and thereby release the gas into the ambient air. The return quantity introduced for degassing into the tank or into the fluid stored in the tank is thus itself again available as a fluid. The fluid or water consumption can thus be further reduced.

Zur Ausbildung des Drosselquerschnitts wird vorzugsweise eine Drossel oder eine Lochblende verwendet. Mit Hilfe der Drossel oder der Lochblende kann in einfacher Weise eine Drosselung der Rücklaufmenge bewirkt werden, die zur Ausbildung der Gasblasen aufgrund einer sich einstellenden Kavitation führt. Das heißt, dass sich im Fluid ein Unterdruckgebiet ausbildet, das zur Entstehung der Gasblasen führt.A throttle or an orifice plate is preferably used to form the throttle cross section. With the help of the throttle or the perforated diaphragm, the return flow can be throttled in a simple manner, which leads to the formation of the gas bubbles due to cavitation. This means that a vacuum area forms in the fluid, which leads to the formation of the gas bubbles.

Bei Verwendung einer Drossel bzw. Lochblende mit einem feststehenden Drosselquerschnitt ist dieser bevorzugt an den Systemdruck angepasst. Da der Systemdruck bei einer Vorrichtung zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks oder einer Werkstückoberfläche häufig fest vorgegeben bzw. nicht veränderbar ist, muss auch der Drosselquerschnitt nicht verändert werden.When using a throttle or orifice plate with a fixed throttle cross section, this is preferably adapted to the system pressure. Since the system pressure in a device for the erosive machining of a workpiece or a workpiece surface is often fixed or cannot be changed, the throttle cross section need not be changed either.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Drosselquerschnitt betriebspunktabhängig verändert. Auf diese Weise kann der Drosselquerschnitt an einen sich verändernden Systemdruck und/oder an eine sich verändernde Rücklaufmenge angepasst werden. Dies setzt jedoch voraus, dass der Drosselquerschnitt veränderbar ist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn eine Drossel oder Lochblende mit einem variablen Drosselquerschnitt verwendet wird. Ferner kann ein veränderbarer Drosselquerschnitt durch mehrere parallel geschaltete Drosseln oder Lochblenden realisiert werden, die gleiche oder unterschiedliche Drosselquerschnitte aufweisen. Weisen mehrere Drosseln oder Lochblenden den gleichen Drosselquerschnitt auf, kann über die Anzahl der zugeschalteten Drosseln bzw. Lochblenden der Gesamtdrosselquerschnitt variiert werden. Darüber hinaus kann auch mindestens eine Irisblende verwendet werden, deren Drosselquerschnitt kontinuierlich veränderbar ist.According to a preferred embodiment of the invention, the throttle cross section is changed depending on the operating point. In this way, the throttle cross section can be adapted to a changing system pressure and / or to a changing return flow quantity. However, this presupposes that the throttle cross section can be changed. This is the case, for example, if a throttle or pinhole with a variable throttle cross section is used. Furthermore, a variable throttle cross-section can be realized by a plurality of throttles or orifice plates connected in parallel, which have the same or different throttle cross-sections. If several throttles or orifice plates have the same throttle cross-section, the total throttle cross-section can be varied via the number of connected throttles or orifice plates. In addition, at least one iris diaphragm can be used, the throttle cross-section of which can be changed continuously.

Damit kein an die Umgebungsluft bereits abgegebenes Gas über die Umgebungsluft wieder in das Fluid eingelöst wird, wird vorgeschlagen, dass mit Hilfe von Schwimmkörpern, die auf dem Fluid schwimmen, eine Sperrschicht ausgebildet wird, die ein Auslösen von Gas aus dem Wasser ermöglicht, aber ein erneutes Einlösen verhindert.So that no gas that has already been released into the ambient air is redissolved into the fluid via the ambient air, it is proposed that, with the aid of floating bodies that float on the fluid, a barrier layer is formed which enables gas to be released from the water, but a prevents redeeming.

Die zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe ferner vorgeschlagene Vorrichtung zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks oder einer Werkstückoberfläche mit Hilfe eines Hochdruck-Fluidstrahls umfasst eine Fluidpumpe zur Beaufschlagung eines Fluids mit Hochdruck sowie eine Düse zur Formung eines Hochdruck-Fluidstrahls aus dem zuvor mit Hochdruck beaufschlagten Fluid. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Vorrichtung durch eine Entgasungseinrichtung zum Entgasen des in einem Tank bevorrateten Fluids aus. Mit Hilfe der Entgasungseinrichtung kann das Fluid entgast werden, bevor es der Düse zugeführt wird. Die Entgasungseinrichtung ist hierzu über eine Rücklaufleitung mit der Druckseite der Fluidpumpe und/oder mit der Düse verbunden, so dass der Entgasungseinrichtung eine zum Entgasen nutzbare Rücklaufmenge zuführbar ist. Da die funktionsbedingt bei der erosiven Bearbeitung anfallende Rücklaufmenge üblicherweise entsorgt und damit aus dem System entfernt wird, führt die vorgeschlagene Nutzung der Rücklaufmenge zu einer deutlichen Verringerung des Fluidverbrauchs. Über die vorgeschlagene Nutzung der Rücklaufmenge bleibt diese zudem im System, so dass sie erneut als Fluid zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks oder einer Werkstückoberfläche zur Verfügung steht.The device for erosive machining of a workpiece or a workpiece surface with the aid of a high-pressure fluid jet, which is also proposed to achieve the object mentioned at the outset, comprises a fluid pump for applying a high-pressure fluid and a nozzle for forming a high-pressure fluid jet from the previously pressurized fluid. According to the invention, the device is characterized by a degassing device for degassing the fluid stored in a tank. With the aid of the degassing device, the fluid can be degassed before it is fed to the nozzle. For this purpose, the degassing device is connected via a return line to the pressure side of the fluid pump and / or to the nozzle, so that a return quantity that can be used for degassing can be supplied to the degassing device. Since the return quantity that arises due to the function during the erosive processing is usually disposed of and thus removed from the system, the proposed use of the return quantity leads to a significant reduction in the fluid consumption. Via the proposed use of the return quantity, this also remains in the system, so that it is again available as a fluid for the erosive machining of a workpiece or a workpiece surface.

Die vorgeschlagene Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Vorzugsweise wird daher die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet.The proposed device is particularly suitable for carrying out the inventive method described above. The device for carrying out the method according to the invention is therefore preferably used.

Bevorzugt umfasst die Entgasungseinrichtung der vorgeschlagenen Vorrichtung eine einen Drosselquerschnitt ausbildende Komponente, beispielsweise eine Drossel oder eine Lochblende, mit deren Hilfe die Rücklaufmenge in das im Tank bevorratete Fluid einbringbar ist. Das heißt, dass die Rücklaufmenge beim Einbringen in den Tank bzw. in das im Tank bevorratete Fluid gedrosselt wird. Über die Drosselung der Rücklaufmenge beim Einbringen in das Fluid kann ein Kavitations- bzw. Unterdruckgebiet im Fluid erzeugt werden, so dass Gasblasen im Fluid entstehen. Diese steigen aufgrund des Auftriebs im Fluid nach oben und geben das Gas an der Fluidoberfläche an die Umgebungsluft ab. Auf diese Weise wird das im Tank bevorratete Fluid entgast. The degassing device of the proposed device preferably comprises a component which forms a throttle cross section, for example a throttle or a perforated diaphragm, with the aid of which the return flow into the tank stocked fluid can be introduced. This means that the return quantity is throttled when it is introduced into the tank or into the fluid stored in the tank. By throttling the return flow when it is introduced into the fluid, a cavitation or negative pressure area can be created in the fluid, so that gas bubbles form in the fluid. These rise due to the buoyancy in the fluid and release the gas on the surface of the fluid into the ambient air. In this way, the fluid stored in the tank is degassed.

Bei dem Tank kann es sich um den eigentlichen Vorratstank oder einen zusätzlichen Tank zur Bevorratung und insbesondere Entgasung des Fluids handeln. Im letztgenannten Fall ist der zusätzliche Tank Bestandteil der vorgeschlagenen Vorrichtung. Über den zusätzlichen Tank wird dann der Vorratstank mit entgastem Fluid befüllt. Dadurch ist sichergestellt, dass der Düse der Vorrichtung zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks bzw. einer Werkstückoberfläche nur entgastes Fluid zugeführt wird.The tank can be the actual storage tank or an additional tank for storing and in particular degassing the fluid. In the latter case, the additional tank is part of the proposed device. The storage tank is then filled with degassed fluid via the additional tank. This ensures that only degassed fluid is supplied to the nozzle of the device for the erosive machining of a workpiece or a workpiece surface.

Beim Einbringen der Rücklaufmenge in den Tank zum Entgasen des im Tank bevorrateten Fluids vermischt sich die Rücklaufmenge mit dem im Tank vorhandenen Fluid. Zugleich wird auch die Rücklaufmenge entgast. Die Rücklaufmenge ist demnach wieder als Prozessfluid einsetzbar.When the return quantity is introduced into the tank for degassing the fluid stored in the tank, the return quantity mixes with the fluid present in the tank. At the same time, the return flow is degassed. The return flow can therefore be used again as a process fluid.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Drosselquerschnitt, über den die Rücklaufmenge in das im Tank bevorratete Fluid eingebracht wird, variabel ist. Der Drosselquerschnitt kann somit insbesondere an unterschiedliche Betriebspunkte der Vorrichtung zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks oder einer Werkstückoberfläche und/oder unterschiedliche Rücklaufmengen angepasst werden. Zur Ausbildung des variablen Drosselquerschnitts kann beispielsweise eine variable Drossel oder eine variable Lochblende verwendet werden. Alternativ oder ergänzend kann der variable Drosselquerschnitt durch mehrere parallel geschaltete Drosseln oder Lochblenden realisiert werden, die zu- oder abschaltbar sind, so dass sich unterschiedliche Gesamtdrosselquerschnitte ergeben. Die mehreren Drosseln oder Lochblenden können dabei gleiche oder unterschiedliche Drosselquerschnitte aufweisen. Darüber hinaus kann eine Lochblende mit einem vorzugsweise kontinuierlich veränderbaren Drosselquerschnitt, beispielsweise eine Irisblende, verwendet werden.In a development of the invention, it is proposed that the throttle cross section, via which the return quantity is introduced into the fluid stored in the tank, is variable. The throttle cross section can thus be adapted in particular to different operating points of the device for the erosive machining of a workpiece or a workpiece surface and / or different return quantities. To form the variable throttle cross section, for example, a variable throttle or a variable pinhole can be used. As an alternative or in addition, the variable throttle cross section can be implemented by means of a plurality of throttles or orifice plates connected in parallel, which can be switched on or off, so that different overall throttle cross sections result. The plurality of throttles or orifice plates can have the same or different throttle cross sections. In addition, a pinhole with a preferably continuously variable throttle cross section, for example an iris, can be used.

Als weiterbildende Maßnahme wird ferner vorgeschlagen, dass im Behälter Schwimmkörper aufgenommen sind, die auf der Fluidoberfläche eine Sperrschicht ausbilden, die ein Auslösen von Gas aus dem Wasser ermöglicht, aber ein erneutes Einlösen verhindert. Als Schwimmkörper eignen sich insbesondere Hohlkörper, beispielsweise Hohlkörper aus Kunststoff.As a further development measure, it is also proposed that floating bodies are accommodated in the container, which form a barrier layer on the fluid surface, which enables gas to be released from the water, but prevents redeployment. Hollow bodies, for example hollow bodies made of plastic, are particularly suitable as floating bodies.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks oder einer Werkstückoberfläche mit einer Entgasungseinrichtung,
2 einen schematischen Längsschnitt durch die Entgasungseinrichtung der Vorrichtung der 1,
3 einen schematischen Längsschnitt durch eine modifizierte Entgasungseinrichtung, und
4 a)-h) jeweils eine Draufsicht auf eine Irisblende mit unterschiedlichen Drosselquerschnitten.

Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the accompanying drawings. These show:

1 1 shows a schematic representation of a device according to the invention for the erosive machining of a workpiece or a workpiece surface with a degassing device,
2nd a schematic longitudinal section through the degassing device of the device 1 ,
3rd a schematic longitudinal section through a modified degassing device, and
4 a) -h ) a top view of an iris diaphragm with different throttle cross-sections.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Die Darstellung der 1 beschränkt sich auf die wesentlichen Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks 1 bzw. einer Werkstückoberfläche. Hierbei handelt es sich zunächst um eine Düse 4, die der Formung eines Hochdruck-Fluidstrahls dient, der auf das Werkstück 1 bzw. die Werkstückoberfläche gerichtet wird. Der Düse 4 wird hierzu über eine Fluidpumpe 3 ein mit Hochdruck beaufschlagtes Fluid 2 zugeführt, das zuvor mit Hilfe einer Entgasungseinrichtung 6 entgast worden ist. Die Entgasung dient der Reduzierung des Sauerstoffanteils im Fluid 2, um die Korrosionsgefahr im Bereich der Düse 4 zu minimieren.The representation of the 1 is limited to the essential components of a device according to the invention for the erosive machining of a workpiece 1 or a workpiece surface. This is initially a nozzle 4th , which is used to form a high pressure fluid jet that is applied to the workpiece 1 or the workpiece surface is directed. The nozzle 4th this is done via a fluid pump 3rd a high pressure fluid 2nd fed that previously with the help of a degassing device 6 has been degassed. The degassing serves to reduce the oxygen content in the fluid 2nd to reduce the risk of corrosion in the area of the nozzle 4th to minimize.

Die in der 2 vergrößert dargestellte Entgasungseinrichtung 6 weist einen Tank 7 zur Bevorratung von Fluid 2 auf. In den Tank 7 mündet eine Rücklaufleitung 5, die andernends mit der Düse 4 verbunden ist. Über die Rücklaufleitung 5 wird somit dem Tank 7 eine Rücklaufmenge zugeführt. Die Rücklaufmenge wird über einen Drosselquerschnitt 8 in das im Tank 7 bevorratete Fluid 2 eingeleitet, so dass hinter dem Drosselquerschnitt 8 im Fluid 2 ein Kavitationsgebiet entsteht und es zur Ausbildung von Gasblasen 9 kommt. Die Gasblasen 9 steigen wegen des Auftriebs im Fluid 2 auf und geben an der Fluidoberfläche 13 das Gas an die im Tank 7 vorhandene Umgebungsluft 23 ab. Auf diese Weise werden das im Tank 7 vorhandene Fluid 2 und die Rücklaufmenge entgast. Mit Hilfe der Fluidpumpe 3 wird der Düse 4 daher entgastes Fluid 2 aus dem Tank 7 zugeführt.The in the 2nd Degassing device shown enlarged 6 assigns a tank 7 for the storage of fluid 2nd on. In the tank 7 opens a return line 5 , the other with the nozzle 4th connected is. Via the return line 5 becomes the tank 7 supplied a return quantity. The return flow is over a throttle cross section 8th into that in the tank 7 stocked fluid 2nd initiated so that behind the throttle cross section 8th in the fluid 2nd A cavitation area is created and it is used to form gas bubbles 9 is coming. The gas bubbles 9 rise because of the buoyancy in the fluid 2nd on and give on the fluid surface 13 the gas to those in the tank 7 existing ambient air 23 from. That way, that will be in the tank 7 existing fluid 2nd and degassed the return flow. With the help of the fluid pump 3rd becomes the nozzle 4th therefore degassed fluid 2nd from the tank 7 fed.

Der Drosselquerschnitt 8 wird in der 2 durch eine Drossel 10 gebildet, die einen feststehenden Drosselquerschnitt 8 aufweist. Der Drosselquerschnitt 8 ist derart gewählt, dass sich hinter der Drossel 10 die gewünschte Kavitation im Fluid 2 einstellt.The throttle cross section 8th is in the 2nd through a throttle 10 formed that a fixed throttle cross section 8th having. The throttle cross section 8th is chosen such that it is behind the throttle 10 the desired cavitation in the fluid 2nd sets.

Zur Anpassung des Drosselquerschnitts 8 an verschiedene Betriebspunkte der Vorrichtung können auch mehrere Drosseln 10.1, 10.2 und 10.3 parallel geschaltet werden, wobei die mehreren Drosseln 10.1, 10.2 und 10.3 über Ventile 22.1, 22.2 und 22.3 jeweils einzeln zu- oder abschaltbar sind (siehe 3). Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 weisen die mehreren Drosseln 10.1, 10.2 und 20.3 zudem unterschiedlich große Drosselquerschnitte 8.1, 8.2 und 8.3 auf. To adjust the throttle cross section 8th at different operating points of the device, several throttles can also 10.1 , 10.2 and 10.3 are connected in parallel, the multiple chokes 10.1 , 10.2 and 10.3 via valves 22.1 , 22.2 and 22.3 can be switched on or off individually (see 3rd ). In the embodiment of the 3rd have the multiple chokes 10.1 , 10.2 and 20.3 throttle cross sections of different sizes 8.1 , 8.2 and 8.3 on.

Alternativ kann ein variabler Drosselquerschnitt 8 auch mittels einer variablen Lochblende 11 realisiert werden. Hierzu eignet sich insbesondere eine Irisblende (siehe 4). Die Irisblende kann kontinuierlich verstellt werden, wie die einzelnen Betriebsstellungen der 4a) bis 4h) zeigen.Alternatively, a variable throttle cross section 8th also with a variable pinhole 11 will be realized. An iris diaphragm is particularly suitable for this (see 4th ). The iris diaphragm can be continuously adjusted, like the individual operating positions of the 4a) to 4h) demonstrate.

Um ein erneutes Einlösen von bereits an die Umgebungsluft 23 abgegebenem Gas in das Fluid 2 über die Fluidoberfläche 13 zu verhindern, können im Tank 7 Schwimmkörper 12 aufgenommen sein, die auf der Fluidoberfläche 13 eine Sperrschicht ausbilden. Diese Ausführungsform ist beispielhaft in der 2 (rechte Seite) dargestellt.To redeem already in the ambient air 23 released gas into the fluid 2nd over the fluid surface 13 can prevent in the tank 7 Floating body 12th be recorded on the fluid surface 13 form a barrier layer. This embodiment is exemplary in the 2nd (right side).

Bei der erosiven Bearbeitung eines Werkstücks 1 oder einer Werkstückoberfläche wird in der Regel Wasser als Prozessfluid eingesetzt. Mit Hilfe der Entgasungseinrichtung 6 kann insbesondere der Sauerstoffanteil des als Prozessfluid eingesetzten Wassers reduziert werden. Dies hat den Vorteil, dass die Korrosionsgefahr der mit dem Wasser in Kontakt gelangenden Komponenten der Vorrichtung verringert wird. Insbesondere kann mit Hilfe der Entgasungseinrichtung 6 die Robustheit der Düse 4 gesteigert werden.During the erosive machining of a workpiece 1 or a workpiece surface, water is usually used as the process fluid. With the help of the degassing device 6 In particular, the oxygen content of the water used as the process fluid can be reduced. This has the advantage that the risk of corrosion of the components of the device which come into contact with the water is reduced. In particular, with the help of the degassing device 6 the robustness of the nozzle 4th be increased.

Um die Robustheit der Düse 4 sowie der Fluidpumpe 3 zu steigern, kann ferner mindestens ein Filter 15 zur Abscheidung etwaiger im Fluid 2 enthaltener Partikel vorgesehen sein. Denn die Partikel können die Fluidpumpe 3 und/oder die Düse 4 beschädigen. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist sowohl saugseitig als auch druckseitig jeweils ein Filter 15 angeordnet. Ein weiterer Filter 15 ist stromabwärts eines Zwischenspeichers 16 in einer Druckleitung 17 angeordnet, welche die Fluidpumpe 3 mit der Düse 4 verbindet. In der Druckleitung 17 sind ferner ein Drucksensor 24 und ein Druckhalteventil 18 aufgenommen. Die Fluidpumpe 3 wird vorliegend durch einen Elektromotor 14 angetrieben, wobei auch andere Antriebsarten möglich sind.The robustness of the nozzle 4th and the fluid pump 3rd can also increase at least one filter 15 to separate any in the fluid 2nd contained particles can be provided. Because the particles can do the fluid pump 3rd and / or the nozzle 4th to damage. In the embodiment of the 1 is a filter on both the suction and pressure side 15 arranged. Another filter 15 is downstream of a cache 16 in a pressure line 17th arranged which the fluid pump 3rd with the nozzle 4th connects. In the pressure line 17th are also a pressure sensor 24th and a pressure maintaining valve 18th added. The fluid pump 3rd is in the present case by an electric motor 14 driven, although other types of drive are possible.

Im Ausführungsbeispiel der 1 weist die Düse 4 einen Anschluss 19 zur Verbindung mit einem Vorratsbehälter 20 auf, in dem ein abrasiver Stoff bevorratet ist. Über den Anschluss 19 kann somit der Düse 4 ein abrasiver Stoff zugeführt werden, der beim Austragen des Fluids 2 über die Düse 4 von dem Fluid 2 mitgerissen wird. Die erosive Bearbeitung des Werkstücks 1 bzw. der Werkstückoberfläche kann auf diese Weise verstärkt werden.In the embodiment of the 1 points the nozzle 4th a connection 19th for connection to a storage container 20 in which an abrasive substance is stored. About the connection 19th can thus the nozzle 4th an abrasive substance can be supplied when the fluid is discharged 2nd over the nozzle 4th of the fluid 2nd gets carried away. The erosive machining of the workpiece 1 or the workpiece surface can be reinforced in this way.

Bei der erosiven Bearbeitung des Werkstücks 1 verbrauchtes Fluid 2 wird in einem Auffangbehälter 21 gesammelt und entsorgt, da dieses verunreinigt ist.During the erosive machining of the workpiece 1 used fluid 2nd is in a container 21st collected and disposed of as it is contaminated.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102013201797 A1 [0002]

Claims

Method for the erosive machining of a workpiece (1) or a workpiece surface using a high-pressure fluid jet, in which a fluid (2) is subjected to high pressure by means of a fluid pump (3) and is fed to a nozzle (4) for forming a high-pressure fluid jet, characterized in that a partial quantity of the high-pressure fluid and / or the fluid (2) supplied to the nozzle (4) is supplied as a return quantity via a return line (5) to a degassing device (6) and for degassing the fluid (7) stored in a tank (7) 2) is used.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the return quantity is introduced via a throttle cross section (8) into the fluid (2) stored in the tank (7), so that gas bubbles (9) are generated in the fluid (2) by cavitation.

Procedure according to Claim 2 , characterized in that a throttle (10) or perforated diaphragm (11) is used to form the throttle cross section (8).

Procedure according to Claim 2 or 3rd , characterized in that the throttle cross section (8) is changed depending on the operating point.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that with the aid of floating bodies (12) which float on the fluid (2), a barrier layer is formed which enables gas to be released from the water but prevents redeployment.

Device for the erosive machining of a workpiece (1) or a workpiece surface with the aid of a high-pressure fluid jet, comprising a fluid pump (3) for applying a high pressure to a fluid (2) and a nozzle (4) for shaping a high-pressure fluid jet from the previously High-pressure fluid (2), characterized by a degassing device (6) for degassing the fluid (2) stored in a tank (7), the degassing device (6) via a return line (5) to the pressure side of the fluid pump (3) and / or the nozzle (4) is connected, so that a return volume that can be used for degassing can be fed to the degassing device.

Device after Claim 6 characterized in that the degassing device (6) comprises a component which forms a throttle cross section (8), for example a throttle (10) or a perforated diaphragm (11), for introducing the return quantity into the fluid (2) stored in the tank (7).

Device after Claim 7 , characterized in that the throttle cross section (8) is variable.

Device according to one of the Claims 6 to 8th , characterized in that floating bodies (12) are accommodated in the tank (7) which form a barrier layer on the fluid surface (13) which enables gas to be released from the water but prevents redeployment.