DE102019107292A1

DE102019107292A1 - Hochdruckwerkzeug und Verfahren zum Herstellen eines Hochdruckwerkzeugs

Info

Publication number: DE102019107292A1
Application number: DE102019107292.1A
Authority: DE
Inventors: Werner Karls
Original assignee: Ecoclean GmbH
Current assignee: Ecoclean GmbH
Priority date: 2019-03-21
Filing date: 2019-03-21
Publication date: 2020-09-24
Also published as: US20220001401A1; CN113631275B; CN113631275A; EP3941642A1; WO2020188083A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hochdruckwerkzeug zum industriellen Reinigen und/oder Bearbeiten von Werkstücken mittels eines unter Druck gesetzten Fluids, wobei das Hochdruckwerkzeug Folgendes umfasst:einen Grundkörper und einen zwischen einem Strömungskanaleinlass und mindestens einem Strömungskanalauslass verlaufenden Strömungskanal. Um ein derartiges Hochdruckwerkzeug bereitzustellen, mit dem ein verbesserter Wirkungsgrad erzielt werden kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Hochdruckwerkzeug ferner einen Düsenkörper umfasst, an welchem der mindestens eine Strömungskanalauslass angeordnet ist und durch welchen der Strömungskanal zumindest teilweise verläuft, wobei der Grundkörper den Düsenkörper umfasst oder bildet oder wobei der Grundkörper mit dem Düsenkörper verbunden oder verbindbar ist.Offenbart ist ferner ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Hochdruckwerkzeugs.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hochdruckwerkzeug zum industriellen Reinigen und/oder Bearbeiten von Werkstücken mittels eines unter Druck gesetzten Fluids.
Ein Hochdruckwerkzeug der vorstehend genannten Art kann zum Reinigen und/oder Bearbeiten von Werkstücken eingesetzt werden. Unter einer Reinigung eines Werkstücks kann vorliegend insbesondere eine Reinigung mittels eines unter Druck gesetzten Fluids, beispielsweise mittels eines Druckgases oder insbesondere mittels einer unter Druck gesetzten Flüssigkeit, beispielsweise mittels Wasser, verstanden werden. Unter einer Reinigung wird vorliegend auch eine Entfernung von partikulären Verschmutzungen des Werkstücks verstanden. Mit dem Hochdruckwerkzeug der vorstehend genannten Art ist ferner eine Bearbeitung von Werkstücken möglich, beispielsweise eine Entgratung. Flittergrate oder Wurzelgrate sind somit beispielsweise durch Bearbeiten eines Werkstücks mittels des Hochdruckwerkzeugs entfernbar. Ferner können Oberflächen eines Werkstücks durch Bearbeiten des Werkstücks mittels des Hochdruckwerkzeugs aufgeraut werden (sogenannte „Aktivierung“).
Aus dem Stand der Technik sind Hochdruckwerkzeuge oder „Hochdrucklanzen“ bekannt geworden, welche aus mehreren Einzelteilen, beispielsweise einem als Drehteil ausgebildeten Grundkörper, einem rohrförmigen Strömungskanalkörper und einer Spitze, welche den Strömungskanalkörper verschließt, zusammengesetzt sind. Die Einzelteile werden dabei im Stand der Technik mittels Schweiß- und/oder Lötverbindungen miteinander verbunden.
Ein derartiges Hochdruckwerkzeug ist beispielsweise aus der WO 2010/089165 A1 bekannt und insbesondere mit einer aus der EP 2 047 912 A1 bekannten Umschaltvorrichtung verwendbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hochdruckwerkzeug zum industriellen Reinigen und/oder Bearbeiten von Werkstücken mittels eines unter Druck gesetzten Fluids bereitzustellen, mit dem ein verbesserter Wirkungsgrad erzielt werden kann und welches eine verbesserte Haltbarkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Hochdruckwerkzeug zum industriellen Reinigen und/oder Bearbeiten von Werkstücken mittels eines unter Druck gesetzten Fluids gelöst, welches Folgendes umfasst: einen Grundkörper und einen zwischen einem Strömungskanaleinlass und mindestens einem Strömungskanalauslass verlaufenden Strömungskanal, wobei das Hochdruckwerkzeug ferner einen einstückig ausgebildeten Düsenkörper umfasst, an welchem der mindestens eine Strömungskanalauslass angeordnet ist und durch welchen der Strömungskanal zumindest teilweise verläuft, wobei der Grundkörper den Düsenkörper umfasst oder bildet oder wobei der Grundkörper mit dem Düsenkörper verbunden oder verbindbar ist.
Vorzugsweise sind mittels des Hochdruckwerkzeugs Werkstücke mittels eines unter Druck gesetzten Fluids, insbesondere mittels eines Druckgases oder einer unter Druck gesetzten Flüssigkeit, industriell reinigbar und/oder bearbeitbar, insbesondere indem ein Fluidstrahl des unter Druck gesetzten Fluids auf eine Oberfläche eines zu reinigenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks gerichtet wird. Das Hochdruckwerkzeugs kann dabei vorzugsweise relativ zu dem Werkstück bewegt werden.
Das erfindungsgemäße Hochdruckwerkzeug eignet sich dementsprechend insbesondere zum Reinigen und/oder Bearbeiten von Werkstücken der eingangs genannten Art im Bereich der Mechatronik, der Elektronik und/oder aus Kunststoff, im Bereich der Holz- oder Möbelindustrie oder zum Reinigen generativ gefertigter Werkstücke. Die Anwendung des Hochdruckwerkzeugs ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Insgesamt können beispielsweise Werkstücke aus Metall, Keramik oder Kunststoff gereinigt und/oder bearbeitet werden. Die Werkstücke können zum Beispiel Motorenteile oder Getriebeteile sein, etwa Zylinderköpfe, Zylinderkurbelgehäuse, Gehäuse, Räder oder Wellen. Die Werkstücke können zum Beispiel Bauteile für Elektromotoren sein, wie etwa Spulenkörper, Gehäuse, Lager oder Wellen. Die Werkstücke können aus dem Bereich der Medizintechnik stammen und beispielsweise Implantate sein. Denkbar ist der Einsatz des Hochdruckwerkzeugs für Werkstücke aus unterschiedlichen Werkstoffen (hybride Werkstücke). Abgesehen von trockenen partikulären Verunreinigungen können Bearbeitungsrückstände größerer Art abgereinigt werden, beispielsweise Späne, Strahlmittel, Gießkernrückstände oder Flittergrade. Filmartige Verschmutzungen wie zum Beispiel durch Kühlschmierstoff, Öle, Fette, Trennmittel oder Schleifmittel oder Produktionsrückstände, zum Beispiel aus der Kunststoffverarbeitung, können vorzugsweise ebenfalls entfernt werden.
Beispielsweise ist es denkbar, dass mittels des Hochdruckwerkzeugs Werkstücke mit einem Fluiddruck von mindestens ungefähr 150 bar reinigbar und/oder bearbeitbar sind. Beispielsweise sind Werkstücke mittels des Hochdruckwerkzeugs mit einem Fluiddruck im Bereich von ungefähr 150 bar bis ungefähr 2500 bar, insbesondere in einem Bereich von ungefähr 250 bar bis ungefähr 2000 bar, reinigbar und/oder bearbeitbar.
Als Reinigungsfluid ist beispielsweiser Wasser oder entmineralisiertes Wasser verwendbar. Dabei ist es denkbar, dass das Reinigungsfluid Reinigungszusätze enthält, beispielsweise Tenside. Günstig kann es ferner sein, wenn als Reinigungsfluid ein Kühlschmiermittel, beispielsweise Öl, verwendbar ist.
Günstig kann es sein, wenn der Düsenkörper des Hochdruckwerkzeugs materialeinstückig ausgebildet ist. Unter „materialeinstückig“ wird dabei im Rahmen dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche insbesondere verstanden, dass der Düsenkörper vollständig aus einem vorzugsweise homogenen Grundmaterial hergestellt ist und/oder dass in einem Schliffbild des Düsenkörpers keine Materialgrenzen erkennbar sind. Ein Schliffbild ist dabei insbesondere homogen.
Wenn der Grundkörper den Düsenkörper umfasst, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Grundkörper und der Düsenkörper materialeinstückig miteinander ausgebildet sind.
Im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Hochdruckwerkzeugen oder „Hochdrucklanzen“ kann durch Vorsehen eines materialeinstückigen Düsenkörpers vorzugsweise eine verbesserte Haltbarkeit des Hochdruckwerkzeugs erreicht werden, da auf Schnittstellen wie zum Beispiel Schweiß- oder Lötverbindungen vorzugsweise vollständig oder zumindest weitgehend verzichtet werden kann.
Wenn der Grundkörper mit dem Düsenkörper verbunden oder verbindbar ist, kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Düsenkörper verbunden oder verbindbar ist.
Beispielsweise ist es denkbar, dass der Grundkörper mit dem Düsenkörper verschraubt oder verschraubbar ist. Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass der Grundkörper mit dem Düsenkörper mittels einer Schweiß- oder Lötverbindung verbunden ist.
Wenn der Grundkörper mit dem Düsenkörper verbunden oder verbindbar ist, ist es insbesondere denkbar, dass zumindest ein Teil des Strömungskanals durch den Grundkörper verläuft.
Bei einer Ausgestaltung des Hochdruckwerkzeugs ist vorgesehen, dass der Strömungskanaleinlass und der mindestens eine Strömungskanalauslass vollständig an dem Düsenkörper angeordnet sind und dass der Strömungskanal vollständig durch den Düsenkörper verläuft. Beispielsweise ist es denkbar, dass der Düsenkörper in den Grundkörper des Hochdruckwerkzeugs eingebettet oder in dem Grundkörper des Hochdruckwerkzeugs aufgenommen ist.
Bei einer Ausgestaltung des Hochdruckwerkzeugs ist vorgesehen, dass der Grundkörper einstückig mit dem Düsenkörper ausgebildet ist und dass der Strömungskanaleinlass und der mindestens eine Strömungskanalauslass vollständig an dem Grundkörper angeordnet sind.
Das Hochdruckwerkzeug besteht dabei insbesondere aus dem Grundkörper.
Vorzugsweise bildet der mindestens eine Strömungskanalauslass des Strömungskanals eine Auslassdüse.
Beispielsweise ist es denkbar, dass die mindestens eine Auslassdüse als Lavaldüse ausgebildet ist. Beispielsweise ist es denkbar, dass sich ein Querschnitt eines Düsenkanals an einem Düsenauslass nach Art einer Lavaldüse um ungefähr 2% bis ungefähr 5 % erweitert.
Bei einer Ausgestaltung des Hochdruckwerkzeugs ist vorgesehen, dass der Düsenkörper und/oder der Grundkörper des Hochdruckwerkzeugs mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sind.
Günstig kann es sein, wenn der Düsenkörper und/oder der Grundkörper durch beispielsweise schichtweises Verfestigen bzw. schichtweises Aufschmelzen eines Metallpulvers hergestellt sind, beispielsweise mittels eines Laserstrahls.
Aufgrund der Herstellung des Düsenkörpers und/oder des Grundkörpers mittels eines additiven Fertigungsverfahrens sind vorzugsweise auch bei einem geringen Innendurchmesser des Strömungskanals strömungsgünstige Konturen und/oder Radien herstellbar.
Innenliegende Kanten und/oder Übergänge können somit vorzugsweise abgerundet gestaltet werden.
Aufgrund einer Anpassung der Konturen und/oder Übergänge kann vorzugsweise ein Druckverlust im Betrieb des Hochdruckwerkzeugs verringert werden, so dass beispielsweise ein Pumpendruck eines Pumpaggregates, über das das Hochdruckwerkzeug beaufschlagbar ist, verringert werden kann.
Vorzugsweise ist das Hochdruckwerkzeug dabei mit einem verbesserten Wirkungsgrad betreibbar.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass einzelne, mehrere oder sämtliche Übergänge innerhalb des Strömungskanals, beispielsweise von einem Zuführkanal auf mindestens einen Düsenkanal, tangentenstetig ausgebildet sind. Alternativ oder ergänzend dazu kann ferner vorgesehen sein, dass einzelne, mehrere oder sämtliche Übergänge innerhalb des Strömungskanals, beispielsweise von dem Zuführkanal auf den mindestens einen Düsenkanal, tangentenunstetig ausgebildet sind.
Insbesondere ist es denkbar, dass ein Übergang von dem Zuführkanal auf den mindestens einen Düsenkanal konkav, konvex oder parabolisch ausgebildet ist, insbesondere in einem durch eine Längsachse des Grundkörpers genommenen Querschnitt.
Zur Vermeidung von Wirbelströmungsverlusten kann es günstig sein, wenn das Hochdruckwerkzeug mit einer Strömungsgeschwindigkeit im Zuführkanal von höchstens ungefähr 70 m/min, beispielsweise von höchstens ungefähr 50 m/min, betrieben wird.
Bei einer Ausgestaltung des Hochdruckwerkzeugs ist vorgesehen, dass der Düsenkörper und/oder der Grundkörper des Hochdruckwerkzeugs durch 3D-Drucken hergestellt sind.
Günstig kann es sein, wenn der Düsenkörper und/oder der Grundkörper durch selektives Laserschmelzen (SLM) hergestellt sind.
Vorzugsweise weisen der Düsenkörper und/oder der Grundkörper ein Grundmaterial mit einer spezifischen Dichte von mindestens ungefähr 99 %, vorzugsweise von mindestens ungefähr 99,8 %, auf.
Günstig kann es sein, wenn der Strömungskanal einen Zuführkanal und mindestens einen mit dem Zuführkanal fluidisch verbundenen Düsenkanal umfasst, wobei der Zuführkanal und/oder der mindestens eine Düsenkanal ihre endgültige Form zumindest teilweise, insbesondere vollständig, in einem additiven Fertigungsverfahren, insbesondere in einem 3D-Druck-Verfahren, erhalten haben.
Bei einer Ausgestaltung des Hochdruckwerkzeugs ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil des Strömungskanals des Hochdruckwerkzeugs seine endgültige Form in einem 3D-Druck-Verfahren erhalten hat.
Beispielsweise ist es denkbar, dass der Zuführkanal zumindest einen Teil seiner endgültigen Form in einem additiven Fertigungsverfahren, insbesondere in einem 3D-Druck-Verfahren, erhalten hat und dass der mindestens eine Düsenkanal seine endgültige Form vollständig in einem additiven Fertigungsverfahren, insbesondere in einem 3D-Druck-Verfahren, erhalten hat.
Alternativ dazu ist es denkbar, dass der Zuführkanal und der mindestens eine Düsenkanal ihre endgültige Form jeweils vollständig in einem additiven Fertigungsverfahren, insbesondere in einem 3D-Druck-Verfahren, erhalten haben. Insbesondere hat der Strömungskanal seine endgültige Form dabei vollständig in einem additiven, insbesondere in einem 3D-Druck-Verfahren, erhalten.
Insbesondere ist es denkbar, dass der Düsenkörper und/oder der Grundkörper des Hochdruckwerkzeugs ihre jeweilige endgültige Form in einem 3D-Druck-Verfahren erhalten haben.
Bei einer Ausgestaltung des Hochdruckwerkzeugs ist vorgesehen, dass der Düsenkörper und/oder der Grundkörper ein metallisches Grundmaterial umfassen, insbesondere Edelstahl, Werkzeugstahl und/oder eine Nickelbasislegierung.
Der Düsenkörper und/oder der Grundkörper bestehen insbesondere aus dem metallischen Grundmaterial.
Beispielsweise ist es denkbar, dass der Düsenkörper und/oder der Grundkörper aus Edelstahl mit der Werkstoffnummer 1.4404 bestehen.
Günstig kann es ferner sein, wenn der Düsenkörper und/oder der Grundkörper aus Werkzeugstahl mit der Werkstoffnummer 1.2709 bestehen.
Vorzugsweise ist der Werkzeugstahl gehärtet oder nicht gehärtet.

Ferner ist es möglich, dass der Düsenkörper und/oder der Grundkörper aus einer Nickelbasislegierung bestehen, welche vorzugsweise folgende Zusammensetzung aufweist:

Element	w-% min.	w-% max.
C	-	0.08
Mn	-	0.35
Si	-	0.35
P	-	0.015
S	-	0.015
Cr	17.00	21.00
Ni	50.00	55.00
Mo	2.80	3.30
Nb/Cb	4.75	5.50
Ti	0.65	1.15
Al	0.20	0.80
Co	-	1.00
Ta	-	0.05
B	-	0.006
Cu	-	0.30
Pb	-	0.0005
Bi	-	0.00003
Se	-	0.0003
Fe	Rest

Bei einer Ausgestaltung des Hochdruckwerkzeugs ist vorgesehen, dass der Strömungskanal einen Zuführkanal und mindestens einen von dem Zuführkanal abzweigenden Düsenkanal umfasst, welcher schräg zu dem Zuführkanal angeordnet ist.
Vorzugsweise weist der Strömungskanal einen zumindest näherungsweise kreisförmigen Querschnitt auf.
Der Zuführkanal wird insbesondere durch eine Einlassöffnung gebildet.
Die Einlassöffnung ist vorzugsweise rotationssymmetrisch zu einer Achse ausgebildet, beispielsweise rotationssymmetrisch zu einer Längsachse des Grundkörpers.
Vorzugsweise umfasst die Einlassöffnung einen ersten Bereich mit einem ersten Innendurchmesser und einen zweiten Bereich mit einem zweiten Innendurchmesser, welcher kleiner ist als der erste Innendurchmesser.
Der erste Innendurchmesser der Einlassöffnung beträgt vorzugsweise höchstens ungefähr 10 mm, beispielsweise höchstens ungefähr 5 mm, insbesondere höchstens ungefähr 3,5 mm.
Der zweite Innendurchmesser der Einlassöffnung beträgt vorzugsweise höchstens ungefähr 5 mm, beispielsweise höchstens ungefähr 1,5 mm, insbesondere höchstens ungefähr 1,25 mm.
Günstig kann es sein, wenn der erste Bereich der Einlassöffnung mittels eines Übergangsbereichs mit dem zweiten Bereich der Einlassöffnung verbunden ist.
Der Übergangsbereich der Einlassöffnung ist vorzugsweise kegelstumpfförmig ausgebildet.
Günstig kann es sein, wenn sich die Einlassöffnung im Übergangsbereich stetig verjüngt.
Günstig kann es ferner sein, wenn der Übergangsbereich der Einlassöffnung eine Länge von mindestens ungefähr 10 mm, vorzugsweise von mindestens ungefähr 15 mm, aufweist.
Vorzugsweise kann somit ein besonders strömungsgünstiger Übergang von dem ersten Bereich auf den zweiten Bereich der Einlassöffnung ermöglicht werden.
Günstig kann es sein, wenn der mindestens eine Düsenkanal durch eine Auslassöffnung gebildet wird.
Der Zuführkanal des Strömungskanals erstreckt sich vorzugsweise im Wesentlichen entlang einer Längsachse des Grundkörpers.
Vorzugsweise ist der Zuführkanal des Strömungskanals konzentrisch zur Längsachse des Grundkörpers angeordnet.
Günstig kann es sein, wenn die Einlassöffnung am Strömungskanaleinlass einen Einlasskonus umfasst.
Vorzugsweise weisen Kanten und/oder Übergänge an einem Übergang von dem Zuführkanal auf den mindestens einen Düsenkanal einen Radius von mindestens ungefähr 0,1 mm, vorzugsweise von mindestens ungefähr 0,2 mm, auf. Kanten und/oder Übergänge von dem Zuführkanal auf die Düsenkanäle weisen vorzugsweise einen Radius von höchstens ungefähr 5 mm auf. Beispielsweise ist es denkbar, dass Kanten und/oder Übergänge von dem Zuführkanal auf die Düsenkanäle einen Radius im Bereich von ungefähr 0,2 mm bis ungefähr 1 mm aufweisen.
Günstigerweise wird der mindestens eine Düsenkanal durch eine Auslassöffnung gebildet, welche einen zylindrischen Leitabschnitt umfasst, wobei eine Länge des Leitabschnitts größer ist als ein Innendurchmesser der Auslassöffnung im Leitabschnitt.
Vorzugsweise ist der zylindrische Leitabschnitt der Auslassöffnung kreiszylindrisch ausgebildet.
Alternativ oder ergänzend zu einem zylindrischen Leitabschnitt kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Düsenkanal einen gekrümmten oder gebogenen Leitabschnitt umfasst. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass sich ein Strömungsquerschnitt des mindestens einen Düsenkanals in Richtung des Strömungskanalauslasses verengt.
Günstig kann es sein, wenn die mindestens eine Auslassöffnung einen Innendurchmesser im Bereich von ungefähr 0,2 mm bis ungefähr 3 mm, beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm, aufweist.
Der Innendurchmesser der Einlassöffnung ist vorzugsweise größer als der Innendurchmesser der Auslassöffnung.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Innendurchmesser der Einlassöffnung an den Innendurchmesser der Auslassöffnung angepasst ist, beispielsweise abhängig von einer Anzahl der Strömungskanalauslässe.
Beispielsweise ist es denkbar, dass der Zuführkanal einen hydraulischen Querschnitt aufweist, welcher beispielsweise um einen Faktor von mindestens ungefähr 5, beispielsweise um einen Faktor von mindestens ungefähr 10, größer ist als die Summe der hydraulischen Querschnitte der Düsenkanäle.
Eine Längsachse der Auslassöffnung ist vorzugsweise in einem Winkel im Bereich von ungefähr 10° bis ungefähr 30° relativ zu einer Längsachse der Einlassöffnung angeordnet, beispielsweise in einem Winkel von ungefähr 15°. Vorzugsweise kann dabei ein sogenannter „voreilender“ Fluidstrahl eines unter Druck gesetzten Fluids erzeugt werden.
Günstig kann es ferner sein, wenn eine Längsachse der Auslassöffnung in einem Winkel im Bereich von ungefähr 60° bis ungefähr 90° relativ zu einer Längsachse der Einlassöffnung angeordnet ist.
Alternativ oder ergänzend ist es ferner möglich, dass eine Längsachse der Auslassöffnung in einem Winkel im Bereich von ungefähr 100° bis ungefähr 140°, insbesondere in einem Winkel im Bereich von ungefähr 110° bis ungefähr 130°, relativ zu einer Längsachse der Einlassöffnung angeordnet ist. Beispielsweise ist es denkbar, dass eine Längsachse der Auslassöffnung in einem Winkel von ungefähr 120° relativ zur Längsachse der Einlassöffnung angeordnet ist.
Vorzugsweise erweitert sich der mindestens eine Düsenkanal hin zu dem Strömungskanalauslass, beispielsweise trichterförmig.
Der mindestens eine Düsenkanal umfasst vorzugsweise einen Auslasstrichter, welcher den Strömungskanalauslass bildet.
Bei einer Ausgestaltung des Hochdruckwerkzeugs ist vorgesehen, dass mindestens ein Strömungskanalauslass an einer Mantelfläche des Düsenkörpers angeordnet ist und/oder dass mindestens ein Strömungskanalauslass an einer Stirnfläche des Düsenkörpers angeordnet ist.
Günstig kann es beispielsweise sein, wenn das Hochdruckwerkzeug mindestens zwei Strömungskanalauslässe, beispielsweise 4 oder 6 Strömungskanalauslässe, umfasst.
Insbesondere ist es denkbar, dass das Hochdruckwerkzeug eine gerade oder eine ungerade Anzahl Strömungskanalauslässe umfasst.
Einzelne, mehrere oder alle Strömungskanalauslässe des Hochdruckwerkzeugs können beispielsweise achsensymmetrisch zu einer Längsachse des Grundkörpers an der Mantelfläche des Düsenkörpers angeordnet sein. Ferner ist es denkbar, dass einzelne, mehrere oder alle Strömungskanalauslässe des Hochdruckwerkzeugs achsensymmetrisch zu einer Längsachse des Grundkörpers an der Stirnfläche des Düsenkörpers angeordnet sind.
Alternativ dazu ist es denkbar, dass einzelne, mehrere oder alle Strömungskanäle des Hochdruckwerkzeugs asymmetrisch an der Mantelfläche und/oder an der Stirnfläche des Düsenkörpers angeordnet sind.
Beispielsweise ist es denkbar, dass das Hochdruckwerkzeug zwei symmetrisch zu einer Längsachse des Grundkörpers angeordnete Strömungskanalauslässe umfasst.
Beispielsweise ist es ferner denkbar, dass zwei Strömungskanalauslässe an der Stirnfläche des Düsenkörpers angeordnet sind.
Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass zwei Strömungskanalauslässe an der Mantelfläche des Düsenkörpers angeordnet sind.
Vorzugsweise sind an einer Mantelfläche des Düsenkörpers und/oder des Grundkörpers Zusatzstrukturen angeordnet, mittels welcher Turbulenzen und/oder Kavitation in einem unter Druck gesetzten Fluid in einem zwischen dem Hochdruckwerkzeug und einem zu reinigenden und/oder zu bearbeitenden Werkstück ausgebildeten Fluidraum erzeugbar sind.
Vorzugsweise kann mittels der Zusatzstrukturen eine verbesserte Reinigung und/oder eine effektivere Entgratung eines zu reinigenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks ermöglicht werden.
Beispielsweise ist es denkbar, dass die Zusatzstrukturen als parallel zu einer Längsachse des Grundkörpers des Hochdruckwerkzeugs verlaufende und von einer Mantelfläche des Düsenkörpers weg ragende Vorsprünge oder als parallel zur Längsachse des Grundkörpers verlaufende Ausnehmungen in der Mantelfläche des Düsenkörpers ausgebildet sind.
Die Vorsprünge und die Ausnehmungen können beispielsweise in einem senkrecht zu der Längsachse des Grundkörpers genommenen Querschnitt dreieckig, rechteckig oder abgerundet ausgebildet sein.
Bei einer Ausgestaltung des Hochdruckwerkzeugs ist vorgesehen, dass der Düsenkörper ein koaxial zu einer Längsachse des Grundkörpers angeordnetes Strömungsumlenkelement umfasst, welches in dem Strömungskanal angeordnet ist.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Strömungsumlenkelement ein entgegen einer Strömungsrichtung parallel zur Längsachse des Grundkörpers ragender Vorsprung ist, welcher beispielsweise in einem durch die Längsachse des Grundkörpers genommenen Querschnitt des Düsenkörpers vorzugsweise zumindest näherungsweise halbkreisförmig ist.
Ferner ist es denkbar, dass das Strömungsumlenkelement sich in Strömungsrichtung keilförmig erweitert. Beispielsweise ist es denkbar, dass das Strömungsumlenkelement in einem durch die Längsachse des Grundkörpers genommenen Querschnitt des Düsenkörpers vorzugsweise zumindest näherungsweise keilförmig ist.
Vorzugsweise umfasst der Strömungskanal, insbesondere der Zuführkanal und/oder der mindestens eine Düsenkanal, einen kreisförmigen Querschnitt. Ferner ist es denkbar, dass Querschnitte des Strömungskanals, insbesondere Querschnitte des Zuführkanals und/oder des mindestens einen Düsenkanals, auch von einer Kreisform abweichen können. Querschnitte des Strömungskanals, insbesondere Querschnitte des Zuführkanals und/oder des mindestens einen Düsenkanals, können im Querschnitt beispielsweise oval, linsenförmig, rechteckig, insbesondere quadratisch, dreieckig oder sternförmig ausgebildet sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Strömungskanalauslässe oval, linsenförmig, rechteckig, insbesondere quadratisch, dreieckig oder sternförmig ausgebildet sind.
Günstig kann es ferner sein, wenn das Strömungsumlenkelement als Vorsprung oder Ausnehmung ausgebildet ist. Ein als Vorsprung ausgebildetes Strömungsumlenkelement kann beispielsweise zumindest abschnittsweise kugelförmig sein. Ferner ist es denkbar, dass ein als Vorsprung ausgebildetes Strömungsumlenkelement glockenförmig, kegelförmig, kegelstumpfförmig oder zylinderförmig ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist ein Übergang von dem Zuführkanal auf den mindestens einen Düsenkanal derart ausgebildet, dass ein Querschnitt des Strömungskanals durch ein als Vorsprung ausgebildetes Strömungsumlenkelement nicht verringert wird.
Bei einer Ausgestaltung des Hochdruckwerkzeugs ist vorgesehen, dass der Grundkörper einen Befestigungsabschnitt umfasst, mittels welchem das Hochdruckwerkzeug an einer Hochdruckreinigungsvorrichtung befestigbar ist und welcher einen Befestigungsflansch umfasst.
Der Befestigungsflansch des Befestigungsabschnitts ragt vorzugsweise radial, d.h. insbesondere senkrecht zu einer Längsachse des Grundkörpers, von dem Grundkörper weg.
Günstig kann es sein, wenn das Hochdruckwerkzeug im Bereich des Befestigungsabschnitts des Grundkörpers drehbar antreibbar ist, beispielsweise mittels eines Riemenantriebs oder eines Direktantriebs einer Hochdruckreinigungsvorrichtung .
Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper am Befestigungsabschnitt zumindest abschnittsweise kreiszylindrisch ausgebildet ist, so dass der Grundkörper mittels eines Riemenantriebs oder eines Direktantriebs drehbar antreibbar ist. Das Hochdruckwerkzeug ist dabei insbesondere in Rotation um eine Längsachse des Grundkörpers versetzbar.
Bei einer Ausgestaltung des Hochdruckwerkzeugs ist vorgesehen, dass das Hochdruckwerkzeug einen Einführabschnitt zum Einführen in eine Ausnehmung eines zu reinigenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks umfasst, welcher eine Reinigungsspitze umfasst, wobei der mindestens eine Strömungskanalauslass an der Reinigungsspitze angeordnet ist.
Die Reinigungsspitze bildet insbesondere ein freies Ende des Hochdruckwerkzeugs.
Günstig kann es sein, wenn der Düsenkörper den Einführabschnitt umfasst oder bildet.
Der Düsenkörper weist im Bereich des Einführabschnitts vorzugsweise einen Außendurchmesser von höchstens ungefähr 10 mm, beispielsweise von höchstens ungefähr 5 mm, insbesondere von höchstens ungefähr 3,5 mm, auf.
Vorzugsweise erstreckt sich der Zuführkanal, insbesondere die Einlassöffnung, im Wesentlichen vollständig durch den Befestigungsabschnitt des Grundkörpers und den Einführabschnitt.
Bei einer Ausgestaltung des Hochdruckwerkzeugs ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Hochdruckwerkzeugs im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Längsachse des Grundkörpers ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist der Grundkörper des Hochdruckwerkzeugs nur im Bereich der Reinigungsspitze des Einführabschnitts nicht rotationssymmetrisch ausgebildet.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Hochdruckwerkzeugs der eingangs genannten Art.
Der vorliegenden Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Hochdruckwerkzeugs der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welchem das Hochdruckwerkzeug einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines Hochdruckwerkzeugs der eingangs genannten Art gelöst, wobei das Hochdruckwerkzeug einen Grundkörper und einen zwischen einem Strömungskanaleinlass und mindestens einem Strömungskanalauslass verlaufenden Strömungskanal umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Herstellen eines Düsenkörpers des Hochdruckwerkzeugs, wobei der Düsenkörper einstückig mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt wird, so dass der mindestens eine Strömungskanalauslass an dem Düsenkörper angeordnet wird und der Strömungskanal zumindest teilweise durch den Düsenkörper verläuft; einstückiges Herstellen des Grundkörpers und des Düsenkörpers in dem additiven Fertigungsverfahren oder Bereitstellen eines Grundkörpers und Verbinden des Grundkörpers mit dem Düsenkörper.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Hochdruckwerkzeugs weist vorzugsweise einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Hochdruckwerkzeug beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile auf. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich durch vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Hochdruckwerkzeugs, so dass diesbezüglich auf die voranstehenden Ausführungen verwiesen werden kann.
Günstigerweise werden der Düsenkörper und/oder der Grundkörper durch 3D-Drucken hergestellt.
Vorzugsweise werden der Düsenkörper und/oder der Grundkörper durch selektives Laserschmelzen (SLM) hergestellt.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Düsenkörper und/oder der Grundkörper aus einem metallischen Grundmaterial hergestellt wird, insbesondere aus Edelstahl, Werkzeugstahl und/oder einer Nickelbasislegierung .
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

1: eine schematische Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Hochdruckwerkzeugs;
2: eine vergrößerte Darstellung des Bereichs II in 1;
3: eine der 2 entsprechende vergrößerte Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochdruckwerkzeugs;
4: eine der 2 entsprechende vergrößerte Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochdruckwerkzeugs;
5: eine der 2 entsprechende vergrößerte Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochdruckwerkzeugs;
6: eine der 2 entsprechende vergrößerte Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochdruckwerkzeugs;
7: eine der 2 entsprechende vergrößerte Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochdruckwerkzeugs;
8: eine der 2 entsprechende vergrößerte Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochdruckwerkzeugs;
9: eine der 2 entsprechende vergrößerte Darstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochdruckwerkzeugs; und
10: einen schematischen Schnitt längs der Linie X-X in 1 durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochdruckwerkzeugs, wobei das Hochdruckwerkzeug zumindest teilweise innerhalb eines zu reinigenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks angeordnet ist.

1 zeigt in schematischer Längsschnittdarstellung eine mit dem Bezugszeichen 10 belegte vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochdruckwerkzeugs, mit dem ein lediglich in 10 dargestelltes Werkstück 11 mittels eines unter Druck gesetzten Fluids, insbesondere mittels eines Reinigungsfluids, gereinigt und/oder bearbeitet werden kann. Das Hochdruckwerkzeug 10 umfasst einen Grundkörper 12 und einen Strömungskanal 14, welcher zwischen einem Strömungskanaleinlass 16 und mehreren, insbesondere zwei, Strömungskanalauslässen 18 verläuft. Der Strömungskanal 14 weist beispielsweise einen zumindest näherungsweise kreisförmigen Querschnitt auf.
Das Hochdruckwerkzeug 10 kann eine Länge 17 im Bereich von ungefähr 100 mm bis ungefähr 2000 mm aufweisen, beispielsweise eine Länge von ungefähr 1000 mm.
Als Fluid, insbesondere als Reinigungsfluid, ist beispielsweiser Wasser oder entmineralisiertes Wasser verwendbar. Dabei ist es denkbar, dass das Fluid Reinigungszusätze enthält, beispielsweise Tenside. Günstig kann es ferner sein, wenn als Fluid, insbesondere als Reinigungsfluid ein Kühlschmiermittel, beispielsweise Öl, verwendbar ist.
Das Hochdruckwerkzeug 10 umfasst ferner einen einstückig ausgebildeten Düsenkörper 19, an welchem die mehreren, insbesondere die zwei, Strömungskanalauslässe 18 angeordnet sind und durch welchen der Strömungskanal 14 zumindest teilweise verläuft.
Der Düsenkörper 19 ist materialeinstückig ausgebildet.
Dabei ist es denkbar, dass der Grundkörper 12 den Düsenkörper 19 umfasst oder bildet, so dass der Grundkörper 12 einstückig, insbesondere materialeinstückig, mit dem Düsenkörper 19 ausgebildet ist. Vorzugsweise besteht das Hochdruckwerkzeug 10 dabei aus dem Grundkörper 12, so dass der Strömungskanaleinlass 16 und die Strömungskanalauslässe 18 vollständig an dem Grundkörper 12 angeordnet und in diesem gebildet sind.
Es ist ferner möglich, dass der Grundkörper 12 mit dem Düsenkörper 19 verbunden oder verbindbar ist, insbesondere in einem Verbindungsbereich, welcher in 1 lediglich schematisch dargestellt ist und mit dem Bezugszeichen 21 belegt ist.
Wenn der Grundkörper 12 mit dem Düsenkörper 19 verbunden oder verbindbar ist, kann vorgesehen sein, dass der Grundkörper 12 kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Düsenkörper 19 verbunden oder verbindbar ist. Beispielsweise ist es dabei denkbar, dass der Grundkörper 12 mit dem Düsenkörper 19 verschraubt oder verschraubbar ist. Alternativ oder ergänzend zu einer Schraubverbindung ist es denkbar, dass der Grundkörper 12 mit dem Düsenkörper 19 mittels einer Schweiß- oder Lötverbindung verbunden ist.
Wenn der Grundkörper 12 mit dem Düsenkörper 19 verbunden oder verbindbar ist, ist es insbesondere denkbar, dass zumindest ein Teil des Strömungskanals 14 durch den Grundkörper 12 verläuft.
Mittels des Hochdruckwerkzeugs 10 sind beispielsweise Werkstücke mit einem Fluiddruck von mindestens ungefähr 150 bar reinigbar und/oder bearbeitbar. Beispielsweise ist es denkbar, dass mittels des Hochdruckwerkzeugs 10 Werkstücke mit einem Fluiddruck im Bereich von ungefähr 150 bar bis ungefähr 2500 bar reinigbar und/oder bearbeitbar sind. Günstig kann es insbesondere sein, wenn Werkstücke mittels des Hochdruckwerkzeugs mit einem Fluiddruck im Bereich von ungefähr 250 bar bis ungefähr 2000 bar reinigbar und/oder bearbeitbar sind. Das Hochdruckwerkzeug 10 bildet dabei insbesondere eine Hochdrucklanze 20, wobei die Strömungskanalauslässe 18 Auslassdüsen 22 des Hochdruckwerkzeugs 10 bilden.
Der Grundkörper 12 umfasst vorzugsweise einen Befestigungsabschnitt 24, mittels welchem das Hochdruckwerkzeug 10 an einer Hochdruckreinigungsvorrichtung befestigbar ist und welcher einen Befestigungsflansch 26 umfasst, der radial, insbesondere senkrecht zu einer Längsachse 28 des Grundkörpers 12, von dem Grundkörper 12 weg ragt.
Es ist denkbar, dass der Verbindungsbereich 21 abweichend von seiner in 1 dargestellten Position in Richtung der Längsachse 28 des Grundkörpers 12 weiter links oder weiter rechts angeordnet ist. Beispielsweise ist es denkbar, dass ein axialer Abstand des Verbindungsbereichs 21 zu den Strömungskanalauslässen 18 kleiner ist als in 1.
Das Hochdruckwerkzeug 10 ist im Bereich des Befestigungsabschnitts 24 drehbar antreibbar, beispielsweise mittels eines nicht zeichnerisch dargestellten Riemenantriebs einer Hochdruckreinigungsvorrichtung. Das Hochdruckwerkzeug 10 ist dabei insbesondere in eine Rotation um die Längsachse 28 des Grundkörpers 12 versetzbar.
Das Hochdruckwerkzeug 10 umfasst vorzugsweise ferner einen Einführabschnitt 30 zum Einführen in eine beispielsweise in 9 dargestellte Ausnehmung 31 eines zu reinigenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks 11.
Der Einführabschnitt 30 umfasst vorzugsweise eine Reinigungsspitze 32. Wie beispielsweise in 2 zu erkennen ist, sind die Strömungskanalauslässe 18 insbesondere an der Reinigungsspitze 32 angeordnet.
Dabei ist es denkbar, dass der Düsenkörper 19 den Einführabschnitt 30 umfasst oder bildet.
Die Reinigungsspitze 32 bildet insbesondere ein freies Ende 34 des Hochdruckwerkzeugs 10 in dessen montiertem Zustand.
Der Düsenkörper 19 weist im Bereich des Einführabschnitts 30 vorzugsweise einen Außendurchmesser von höchstens ungefähr 10 mm, beispielsweise von höchstens ungefähr 5 mm, insbesondere von höchstens ungefähr 3,5 mm, auf.
Der Grundkörper 12 des Hochdruckwerkzeugs 10 ist vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu der Längsachse 28 des Grundkörpers 12 ausgebildet und beispielsweise nur im Bereich der Reinigungsspitze 32 des Einführabschnitts 30 nicht rotationssymmetrisch ausgebildet.
Der Strömungskanal 14 des Hochdruckwerkzeugs 10 umfasst vorzugsweise einen Zuführkanal 36 und zwei von dem Zuführkanal 36 abzweigende Düsenkanäle 38. Die Düsenkanäle 38 sind schräg zu dem Zuführkanal 36 angeordnet.
Der Zuführkanal 36 des Strömungskanals 14 erstreckt sich im Wesentlichen entlang der Längsachse 28 des Grundkörpers 12 und ist vorzugsweise konzentrisch zu der Längsachse 28 des Grundkörpers 12 angeordnet.
Der Zuführkanal 36 wird durch eine Einlassöffnung 40 gebildet. Die Einlassöffnung 40 ist beispielsweise rotationssymmetrisch zur Längsachse 28 des Grundkörpers 12 ausgebildet.
Die Einlassöffnung 40 umfasst vorzugsweise einen ersten Bereich 42 mit einem ersten Innendurchmesser 44. Die Einlassöffnung 40 umfasst vorzugsweise ferner einen zweiten Bereich 46 mit einem zweiten Innendurchmesser 48, welcher kleiner ist als der erste Innendurchmesser 44.
Der erste Innendurchmesser 44 der Einlassöffnung 40 beträgt vorzugsweise höchstens ungefähr 10 mm, beispielsweise höchstens ungefähr 5 mm, insbesondere höchstens ungefähr 3,5 mm. Der zweite Innendurchmesser 48 der Einlassöffnung 40 beträgt vorzugsweise höchstens ungefähr 5 mm, beispielsweise höchstens ungefähr 1,5 mm, insbesondere höchstens ungefähr 1,25 mm.
Der erste Bereich 42 der Einlassöffnung 40 ist vorzugsweise mittels eines Übergangsbereichs 50 mit dem zweiten Bereich 46 der Einlassöffnung 40 verbunden. Der Übergangsbereich 50 der Einlassöffnung 40 ist kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei sich die Einlassöffnung 40 im Übergangsbereich 50 vorzugsweise stetig verjüngt.
Der Übergangsbereich 50 der Einlassöffnung 40 weist vorzugsweise eine Länge 51 von mindestens ungefähr 10 mm, vorzugsweise von mindestens ungefähr 15 mm, auf, so dass vorzugsweise ein besonders strömungsgünstiger Übergang von dem ersten Bereich 42 auf den zweiten Bereich 46 der Einlassöffnung 40 ermöglicht werden kann.
Günstig kann es sein, wenn eine Wandstärke des Hochdruckwerkzeugs 10, beispielsweise eine Wandstärke des Grundkörpers 12 und/oder des Düsenkörpers 19, in Richtung der Längsachse 28 des Grundkörpers 12 abhängig von dem im Betrieb des Hochdruckwerkzeugs 10 im Strömungskanal 14 herrschenden Druck variiert. So ist es beispielsweise denkbar, dass sich eine Wandstärke des Hochdruckwerkzeugs 10 über die Länge 51 des Übergangsbereichs 50 verringert, was in 1 insbesondere durch eine gestrichelte Linie 52 dargestellt ist.
Die Einlassöffnung 40 umfasst am Strömungskanaleinlass 16 vorzugsweise einen Einlasskonus 53.
Die Düsenkanäle 38 werden vorzugsweise jeweils durch eine Auslassöffnung 54 gebildet.
Die Auslassöffnungen 54 umfassen vorzugsweise jeweils einen zylindrischen Leitabschnitt 56. Eine Länge 58 des Leitabschnitts 56 ist vorzugsweise größer als ein Innendurchmesser 60 der Auslassöffnung 54 im Leitabschnitt 56.
Vorzugsweise kann ein aus den Strömungskanalauslässen 18 austretender Fluidstrahl somit besonders zuverlässig ausgerichtet werden.
Der Leitabschnitt 56 der Auslassöffnungen 54 ist beispielsweise jeweils kreiszylindrisch ausgebildet.
Wenn die Auslassöffnungen 54 einen kreisrunden Querschnitt aufweisen, kann vorgesehen sein, dass die Auslassöffnungen 54 jeweils einen Innendurchmesser 60 im Bereich von ungefähr 0,2 mm bis ungefähr 3 mm, beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm, aufweisen. Der Innendurchmesser 60 der Auslassöffnungen 54 und ein hydraulischer Querschnitt der Düsenkanäle können abhängig von einer Anzahl der Auslassöffnungen 54 bzw. der Düsenkanäle 38 variieren.
Vorzugsweise ist der zweite Innendurchmesser 48 der Einlassöffnung 40 größer als der Innendurchmesser 60 der Auslassöffnungen 54. Der zweite Innendurchmesser 48 der Einlassöffnung 40 ist insbesondere an den Innendurchmesser 60 der Auslassöffnungen 54 angepasst, abhängig von einer Anzahl der Strömungskanalauslässe 18 bzw. der Düsenkanäle 38.
Beispielsweise ist es denkbar, dass der Zuführkanal 36 einen hydraulischen Querschnitt aufweist, welcher beispielsweise um einen Faktor von mindestens ungefähr 5, beispielsweise um einen Faktor von mindestens ungefähr 10, größer ist als die Summe der hydraulischen Querschnitte der Düsenkanäle 38.
Der Grundkörper 12 des Hochdruckwerkzeugs 10 ist vorzugsweise mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt, beispielsweise durch schichtweises Verfestigen bzw. schichtweises Aufschmelzen eines Metallpulvers. Dabei ist es denkbar, dass der Grundkörper 12 des Hochdruckwerkzeugs 10 durch 3D-Drucken hergestellt ist, insbesondere durch selektives Laserschmelzen (SLM). Durch selektives Laserschmelzen lassen sich vorzugsweise besonders hohe spezifische Dichten erreichen.
1 zeigt schematisch einen mit dem Bezugszeichen 61 belegten 3D-Drucker zum Herstellen des Grundkörpers 12.
Der Düsenkörper 19 und/oder der Grundkörper 12 bestehen vorzugsweise aus einem metallischen Grundmaterial 62, beispielsweise aus Edelstahl, Werkzeugstahl oder einer Nickelbasislegierung. Das metallische Grundmaterial 62 des Düsenkörpers 19 und/oder des Grundkörpers 12 weist vorzugsweise eine spezifische Dichte von mindestens ungefähr 99 %, vorzugsweise von mindestens ungefähr 99,8 %, auf.
Der Düsenkörper 19 und/oder der Grundkörper 12 und insbesondere der Strömungskanal 14 des Hochdruckwerkzeugs 10 haben ihre jeweilige endgültige Form vorzugsweise in einem 3D-Druck-Verfahren erhalten.
Vorzugsweise sind aufgrund der Herstellung des Düsenkörpers 19 und/oder des Grundkörpers 12 mittels eines additiven Fertigungsverfahrens strömungsgünstige Konturen und/oder Radien auch bei einem geringen Innendurchmesser 44, 48 des Strömungskanals 14 herstellbar. Innenliegende Kanten und/oder Übergänge können somit vorzugsweise abgerundet gestaltet werden, so dass ein Druckverlust im Betrieb des Hochdruckwerkzeugs 10 verringert werden kann und das Hochdruckwerkzeug 10 mit einem verbesserten Wirkungsgrad betreibbar ist.
Beispielsweise ist es denkbar, dass Kanten und/oder Übergänge an einem Übergang von dem Zuführkanal 36 auf die Düsenkanäle 38 einen Radius von mindestens ungefähr 0,1 mm, vorzugsweise von mindestens ungefähr 0,2 mm, aufweisen. Kanten und/oder Übergänge von dem Zuführkanal 36 auf die Düsenkanäle 38 weisen vorzugsweise einen Radius von höchstens ungefähr 5 mm auf. Beispielsweise ist es denkbar, dass Kanten und/oder Übergänge von dem Zuführkanal 36 auf die Düsenkanäle 38 einen Radius im Bereich von ungefähr 0,2 mm bis ungefähr 1 mm aufweisen.
Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 10 ist eine Längsachse 64 der Auslassöffnung 54 in einem Winkel 66 im Bereich von ungefähr 100° bis ungefähr 140°, insbesondere in einem Winkel 66 im Bereich von ungefähr 110° bis ungefähr 130°, relativ zur Längsachse 28 der Einlassöffnung 40 angeordnet. Vorliegend ist die Längsachse 64 der Auslassöffnung 54 in einem Winkel 66 von ungefähr 120° relativ zur Längsachse 28 der Einlassöffnung 40 angeordnet.
Die Strömungskanalauslässe 18 sind dabei insbesondere an einer Mantelfläche 68 des Düsenkörpers 19 angeordnet.
Wie insbesondere in 2 zu erkennen ist, erweitern sich die Düsenkanäle 38 hin zum Strömungskanalauslass 18 jeweils trichterförmig. Die Düsenkanäle 38 umfassen dabei einen Auslasstrichter 70, welcher den Strömungskanalauslass 18 bildet.
Die Strömungskanalauslässe 18 des Hochdruckwerkzeugs 10 sind vorzugsweise symmetrisch zur Längsachse 28 des Grundkörpers 12 angeordnet.
Um ein durch den Strömungskanal 14 strömendes Fluid zuverlässig von dem Zuführkanal 36 in die Düsenkanäle 38 leiten zu können, umfasst der Grundkörper 12 vorzugsweise ein koaxial zur Längsachse 28 des Grundkörpers 12 angeordnetes Strömungsumlenkelement 72, welches in dem Strömungskanal 14 angeordnet ist.
Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 10 ist das Strömungsumlenkelement 72 vorzugsweise als ein entgegen einer Strömungsrichtung parallel zur Längsachse 28 des Grundkörpers 12 ragender Vorsprung ausgebildet. Dieser Vorsprung ist in einem durch die Längsachse 28 des Grundkörpers 12 genommenen Querschnitt zumindest näherungsweise halbkreisförmig ausgebildet.
Günstig kann es sein, wenn ein Querschnitt des Strömungskanals 12 an einem Übergang von dem Zuführkanal 36 auf die Düsenkanäle 38 durch das als Vorsprung ausgebildete Strömungsumlenkelement 72 nicht verringert wird.
Die in 3 teilweise dargestellte und mit dem Bezugszeichen 100 belegte Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs, welche ebenfalls eine Hochdrucklanze 120 bildet, unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 10 im Wesentlichen dadurch, dass die Längsachse 64 der Auslassöffnungen 54 in einem Winkel im Bereich von ungefähr 10° bis ungefähr 30° relativ zur Längsachse 28 der Einlassöffnung 40 angeordnet sind. Vorliegend sind die Längsachsen 64 der Auslassöffnungen 54 in einem Winkel von ungefähr 15° zur Längsachse 28 der Einlassöffnung 40 angeordnet, so dass ein sogenannter „voreilender“ Fluidstrahl eines unter Druck gesetzten Fluids erzeugt werden kann.
Die Strömungskanalauslässe 18 sind dabei an einer Stirnfläche 74 des Düsenkörpers 19 angeordnet.
Um ein durch den Strömungskanal 14 strömendes Fluid von dem Zuführkanal 36 in die Düsenkanäle 38 leiten zu können, umfasst der Düsenkörper 19 der in 3 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 100 vorzugsweise ein Strömungsumlenkelement 72, welches sich in Strömungsrichtung keilförmig erweitert. Das Strömungsumlenkelement 72 ist dabei in einem durch die Längsachse 28 des Grundkörpers 12 genommenen Querschnitt des Düsenkörpers 19 zumindest näherungsweise keilförmig ausgebildet.
Im Übrigen stimmt die in 3 dargestellte Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 100 mit der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 10 überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Die in 4 teilweise dargestellte und mit dem Bezugszeichen 200 belegte Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs, welche ebenfalls eine Hochdrucklanze 220 bildet, unterscheidet sich von der in 3 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 100 im Wesentlichen dadurch, dass das Hochdruckwerkzeug 200 nur einen einzigen Strömungskanalauslass 18 umfasst, welcher an der Stirnfläche 74 des Düsenkörpers 19 angeordnet ist.
Der Strömungskanal 14 des Hochdruckwerkzeugs 400 ist vollständig koaxial zur Längsachse 28 des Grundkörpers 12 angeordnet. Vorzugsweise kann somit im Betrieb des Hochdruckwerkzeugs 400 ein Fluidstrahl eines unter Druck gesetzten Fluids erzeugt werden, dessen Strahlrichtung im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 28 des Grundkörpers 12 angeordnet ist.
Der Innendurchmesser 60 der Auslassöffnung 54 ist vorzugsweise kleiner als ein Innendurchmesser 76 der Einlassöffnung 40, so dass ich ein hydraulischer Querschnitt des Strömungskanals 14 hin zu der Reinigungsspitze 32 bzw. zu dem freien Ende 34 verringert.
Vorzugsweise ist ein Übergang von der Einlassöffnung 40 auf die Auslassöffnung 54 stetig, insbesondere tangentenstetig.
Im Übrigen stimmt die in 4 dargestellte Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 200 mit der in 3 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 100 überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Die in 5 teilweise dargestellte und mit dem Bezugszeichen 300 belegte Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs, welche ebenfalls eine Hochdrucklanze 320 bildet, unterscheidet sich von der in 3 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 100 im Wesentlichen dadurch, dass die Düsenkanäle 38 vollständig gekrümmt ausgebildet sind.
Vorzugsweise kann dabei ebenfalls ein „voreilender“ Fluidstrahl eines unter Druck gesetzten Fluids erzeugt werden. Der Fluidstrahl wird aufgrund der Krümmung der Düsenkanäle vorzugsweise aufgeweitet.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Fluidstrahl erzeugt werden kann, welcher in einem Winkel 78 im Bereich von ungefähr 10° bis ungefähr 80°, insbesondere in einem Winkel 78 von ungefähr 40° bis ungefähr 70°, beispielsweise in einem Winkel 78 von ungefähr 55°, zu der Längsachse 28 des Grundkörpers 12 aus einem jeweiligen Düsenkanal 38 austritt.
Im Übrigen stimmt die in 5 dargestellte Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 300 mit der in 3 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 100 überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Die in 6 teilweise dargestellte und mit dem Bezugszeichen 400 belegte Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs, welche ebenfalls eine Hochdrucklanze 420 bildet, unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 10 im Wesentlichen dadurch, dass im Betrieb des Hochdruckwerkzeugs 400 ein Fluidstrahl eines unter Druck gesetzten Fluids erzeugt werden kann, welcher mit einer zumindest näherungsweise senkrecht zu der Längsachse 28 des Grundkörpers 12 verlaufenden Strahlrichtung an der Mantelfläche 68 des Düsenkörpers 19 aus einem jeweiligen Düsenkanal 38 austritt.
Vorzugsweise ist das Strömungsumlenkelement 72 des Hochdruckwerkzeugs 400 als konvex gekrümmter Vorsprung ausgebildet, wobei eine Krümmung des Vorsprungs hin zu den Düsenkanälen 38 in eine konkave Krümmung übergeht.
Im Übrigen stimmt die in 6 dargestellte Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 400 mit der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 10 überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Die in 7 teilweise dargestellte und mit dem Bezugszeichen 500 belegte Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs, welche ebenfalls eine Hochdrucklanze 520 bildet, unterscheidet sich von der in 6 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 400 im Wesentlichen dadurch, dass das Strömungsumlenkelement 72 als konkav gekrümmte Ausnehmung ausgebildet ist, wobei eine Krümmung der Ausnehmung hin zu den Düsenkanälen 38 in eine konvexe Krümmung übergeht.
Im Gegensatz zu der in 6 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 400 umfassen die Auslassöffnungen 54 der in 7 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 500 ferner jeweils einen zylindrischen Leitabschnitt 56.
Im Übrigen stimmt die in 7 dargestellte Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 500 mit der in 6 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 400 überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Die in 8 teilweise dargestellte und mit dem Bezugszeichen 600 belegte Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs, welche ebenfalls eine Hochdrucklanze 620 bildet, unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 10 im Wesentlichen dadurch, dass die beiden Düsenkanäle 38 jeweils von Wandungsabschnitten des Düsenkörpers 19 begrenzt werden, welche in einem durch die Längsachse 28 genommenen Querschnitt des Düsenkörpers 19 jeweils gekrümmt ausgebildet sind.
Insbesondere wird ein Düsenkanal 38 jeweils von einem im Querschnitt konkaven Wandungsabschnitt 80 und einem im Querschnitt konvexen Wandungsabschnitt 82 begrenzt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der konkave Wandungsabschnitt 80 in Richtung der Längsachse 12 näher am freien Ende 34 des Hochdruckwerkzeugs 600 angeordnet ist als der konvexe Wandungsabschnitt 82, so dass im Betrieb des Hochdruckwerkzeugs 600 ein „nach hinten“ gerichteter oder „nacheilender“ Fluidstrahl eines unter Druck gesetzten Fluids erzeugbar ist.
Insbesondere verlaufen die Düsenkanäle 38 hin zu der Mantelfläche 68 des Düsenkörpers 19 derart dass ein Strahlwinkel von mindestens 90°, vorzugsweise von mehr als 90°, beispielsweise im Bereich von 90° bis 120°, bezogen auf die Längsachse 28 des Grundkörpers 12 erzeugt werden kann.
Im Übrigen stimmt die in 8 dargestellte Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 600 mit der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 10 überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Die in 9 teilweise dargestellte und mit dem Bezugszeichen 700 belegte Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs, welche ebenfalls eine Hochdrucklanze 720 bildet, unterscheidet sich von der in 7 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 500 im Wesentlichen dadurch, dass einzelne, mehrere oder sämtliche Übergänge in dem Strömungskanal 14 tangentenunstetig ausgebildet sind.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Düsenkanäle 38 eine stufenförmige Querschnittsreduzierung 84 umfassen, mittels derer im Betrieb des Hochdruckwerkzeugs 700 vorzugsweise turbulente Strömungen in einem unter Druck gesetzten Fluid erzeugbar sind. Insbesondere ist es denkbar, dass das unter Druck gesetzte Fluid dabei zumindest teilweise zerstäubbar ist. Vorzugsweise kann mittels des zerstäubten Fluids eine Reinigungswirkung und/oder eine Entgratungswirkung verbessert werden.
Die Düsenkanäle 38 zweigen insbesondere senkrecht von dem Zuführkanal 36 ab. Vorzugsweise ist das Strömungsumlenkelement 72 als kreiszylinderförmige Ausnehmung ausgebildet.
Bei der in 9 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 700 kann ferner vorgesehen sein, dass an dem Düsenkörper 19 voneinander verschiedene Auslassdüsen 22 angeordnet sind.
Beispielsweise ist es denkbar, dass ein Düsenkanal 38 einen Auslasstrichter 70 umfasst, wohingegen der andere Düsenkanal 38 keinen Auslasstrichter 70 umfasst.
Im Übrigen stimmt die in 9 dargestellte Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 700 mit der in 7 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 500 überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Die in 10 dargestellte und mit dem Bezugszeichen 800 belegte Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs, welche ebenfalls eine Hochdrucklanze 820 bildet, unterscheidet sich von der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 10 im Wesentlichen dadurch, dass an der Mantelfläche 68 des Düsenkörpers 19 Zusatzstrukturen 86 angeordnet sind, mittels welcher Turbulenzen und/oder Kavitation in einem unter Druck gesetzten Fluid in einem zwischen dem Hochdruckwerkzeug 800 und einem zu reinigenden und/oder zu bearbeitenden Werkstück 11 ausgebildeten Fluidraum 88 erzeugbar sind.
Vorzugsweise kann mittels der Zusatzstrukturen 86 eine verbesserte Reinigung und/oder effektivere Entgratung des zu bearbeitenden Werkstücks 11 ermöglicht werden.
Beispielsweise ist es denkbar, dass die Zusatzstrukturen als parallel zur Längsachse 12 verlaufende und von der Mantelfläche 68 weg ragende Vorsprünge 90 oder als parallel zur Längsachse 12 verlaufende Ausnehmungen 92 in der Mantelfläche 68 ausgebildet sind.
Die Vorsprünge 90 und die Ausnehmungen 92 können beispielsweise in einem senkrecht zu der Längsachse 12 genommenen Querschnitt dreieckig, rechteckig oder abgerundet ausgebildet sein.
Im Übrigen stimmt die in 10 dargestellte Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 800 mit der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform des Hochdruckwerkzeugs 10 überein, so dass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Es ist denkbar, dass Querschnitte des Strömungskanals 14, insbesondere Querschnitte des Zuführkanals 36 und/oder der Düsenkanäle 38 bei allen Ausführungsformen des Hochdruckwerkzeugs 10, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 auch von einer Kreisform abweichen können. Der Strömungskanal 14, insbesondere der Zuführkanal 36 und/oder die Düsenkanäle 38 können im Querschnitt beispielsweise oval, linsenförmig, rechteckig, insbesondere quadratisch, dreieckig oder sternförmig ausgebildet sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Strömungskanalauslässe 18 oval, linsenförmig, rechteckig, insbesondere quadratisch, dreieckig oder sternförmig ausgebildet sind.
Ferner ist es denkbar, dass eine Außenkontur eines senkrecht zu der Längsachse 28 des Grundkörpers 12 durch den Grundkörper 12 und/oder den Düsenkörper 19 genommenen Querschnitts, insbesondere eines senkrecht zu der Längsachse 28 des Grundkörpers 12 durch den Einführabschnitt 30 genommenen Querschnitts, bei allen Ausführungsformen des Hochdruckwerkzeugs 10, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 von einer Kreisform abweicht. Beispielsweise ist es dabei denkbar, dass eine Außenkontur eines senkrecht zu der Längsachse 28 des Grundkörpers 12 durch den Grundkörper 12 und/oder den Düsenkörper 19 genommenen Querschnitts, insbesondere eines senkrecht zu der Längsachse 28 des Grundkörpers 12 durch den Einführabschnitt 30 genommenen Querschnitts, oval oder polygonal, beispielsweise rechteckig oder quadratisch, ist.
Günstig kann es ferner sein, wenn das Strömungsumlenkelement 72 bei verschiedenen Ausführungsformen des Hochdruckwerkzeugs 10, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 als Vorsprung oder Ausnehmung ausgebildet ist. Ein als Vorsprung ausgebildetes Strömungsumlenkelement 72 kann beispielsweise zumindest abschnittsweise kugelförmig sein. Ferner ist es denkbar, dass ein als Vorsprung ausgebildetes Strömungsumlenkelement 72 glockenförmig, kegelförmig, kegelstumpfförmig oder zylinderförmig ausgebildet ist.
Eine Form der Auslassdüsen 22 und/oder der Düsenkanäle 38, ein Querschnitt des Strömungskanals 14, eine Form des Strömungsumlenkelements 72 oder eine Form oder Anordnung von Zusatzstrukturen 86 sind dabei bei sämtlichen Ausführungsformen des Hochdruckwerkzeugs 10, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 beliebig miteinander kombinierbar. Sämtliche theoretisch möglichen Kombinationen sind lediglich aus Übersichtlichkeitsgründen nicht zeichnerisch dargestellt.
Insgesamt kann erfindungsgemäß ein Hochdruckwerkzeug 10, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 zum industriellen Reinigen und/oder Bearbeiten von Werkstücken mittels eines unter Druck gesetzten Fluids bereitgestellt werden, mit dem ein verbesserter Wirkungsgrad erzielt werden kann und welches eine verbesserte Haltbarkeit aufweist. Ferner kann erfindungsgemäß ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Hochdruckwerkzeugs 10, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 bereitgestellt werden, mittels welchem das Hochdruckwerkzeug 10, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Bezugszeichenliste

10: Hochdruckwerkzeug
11: Werkstück
12: Grundkörper
14: Strömungskanal
16: Strömungskanaleinlass
17: Länge
18: Strömungskanalauslass
19: Düsenkörper
20: Hochdrucklanze
21: Verbindungsbereich
22: Auslassdüse
24: Befestigungsabschnitt
26: Befestigungsflansch
28: Längsachse
30: Einführabschnitt
31: Ausnehmung
32: Reinigungsspitze
34: freies Ende
36: Zuführkanal
38: Düsenkanal
40: Einlassöffnung
42: erster Bereich
44: erster Innendurchmesser
46: zweiter Bereich
48: zweiter Innendurchmesser
50: Übergangsbereich
51: Länge
52: gestrichelte Linie
53: Einlasskonus
54: Auslassöffnung
56: Leitabschnitt
58: Länge
60: Innendurchmesser
61: 3D-Drucker
62: Grundmaterial
64: Längsachse
66: Winkel
68: Mantelfläche
70: Auslasstrichter
72: Strömungsumlenkelement
74: Stirnfläche
76: Innendurchmesser
78: Winkel
80: konkaver Wandungsabschnitt
82: konvexer Wandungsabschnitt
84: Querschnittsreduzierung
86: Zusatzstruktur
88: Fluidraum
100: Hochdruckwerkzeug
120: Hochdrucklanze
200: Hochdruckwerkzeug
220: Hochdrucklanze
300: Hochdruckwerkzeug
320: Hochdrucklanze
400: Hochdruckwerkzeug
420: Hochdrucklanze
500: Hochdruckwerkzeug
520: Hochdrucklanze
600: Hochdruckwerkzeug
620: Hochdrucklanze
700: Hochdruckwerkzeug
720: Hochdrucklanze
800: Hochdruckwerkzeug
820: Hochdrucklanze

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/089165 A1 [0004]
EP 2047912 A1 [0004]

Claims

Hochdruckwerkzeug (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800) zum industriellen Reinigen und/oder Bearbeiten von Werkstücken (11) mittels eines unter Druck gesetzten Fluids, wobei das Hochdruckwerkzeug (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800) Folgendes umfasst: einen Grundkörper (12) und einen zwischen einem Strömungskanaleinlass (16) und mindestens einem Strömungskanalauslass (18) verlaufenden Strömungskanal (14), dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckwerkzeug (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800) ferner einen einstückig ausgebildeten Düsenkörper (19) umfasst, an welchem der mindestens eine Strömungskanalauslass (18) angeordnet ist und durch welchen der Strömungskanal (14) zumindest teilweise verläuft, wobei der Grundkörper (12) den Düsenkörper (19) umfasst oder bildet oder wobei der Grundkörper (12) mit dem Düsenkörper (19) verbunden oder verbindbar ist.
Hochdruckwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanaleinlass (16) und der mindestens eine Strömungskanalauslass (18) vollständig an dem Düsenkörper (19) angeordnet sind und dass der Strömungskanal (14) vollständig durch den Düsenkörper (19) verläuft.
Hochdruckwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) einstückig mit dem Düsenkörper (19) ausgebildet ist und dass der Strömungskanaleinlass (16) und der mindestens eine Strömungskanalauslass (18) vollständig an dem Grundkörper (12) angeordnet sind.
Hochdruckwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (19) und/oder der Grundkörper (12) des Hochdruckwerkzeugs (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt sind.
Hochdruckwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (19) und/oder der Grundkörper (12) des Hochdruckwerkzeugs (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800) durch 3D-Drucken hergestellt sind.
Hochdruckwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Strömungskanals (14) des Hochdruckwerkzeugs (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800) und der mindestens eine Strömungskanalauslass (18) seine endgültige Form in einem 3D-Druck-Verfahren erhalten hat.
Hochdruckwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (19) und/oder der Grundkörper (12) ein metallisches Grundmaterial (62) umfassen, insbesondere Edelstahl, Werkzeugstahl und/oder eine Nickelbasislegierung.
Hochdruckwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (14) einen Zuführkanal (36) und mindestens einen von dem Zuführkanal (36) abzweigenden Düsenkanal (38) umfasst, welcher schräg zu dem Zuführkanal (36) angeordnet ist.
Hochdruckwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Düsenkanal (38) durch eine Auslassöffnung (54) gebildet wird, welche einen zylindrischen Leitabschnitt (56) umfasst, wobei eine Länge (58) des Leitabschnitts (56) größer ist als ein Innendurchmesser (58) der Auslassöffnung (54) im Leitabschnitt (56).
Hochdruckwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Strömungskanalauslass (18) an einer Mantelfläche (68) des Düsenkörpers (19) angeordnet ist und/oder dass mindestens ein Strömungskanalauslass (18) an einer Stirnfläche (74) des Düsenkörpers (19) angeordnet ist.
Hochdruckwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (19) ein koaxial zu einer Längsachse (28) des Grundkörpers (12) angeordnetes Strömungsumlenkelement (72) umfasst, welches in dem Strömungskanal (14) angeordnet ist.
Hochdruckwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) einen Befestigungsabschnitt (24) umfasst, mittels welchem das Hochdruckwerkzeug (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800) an einer Hochdruckreinigungsvorrichtung befestigbar ist und welcher einen Befestigungsflansch (26) umfasst.
Hochdruckwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckwerkzeug (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800) einen Einführabschnitt (30) zum Einführen in eine Ausnehmung eines zu reinigenden und/oder zu bearbeitenden Werkstücks (11) umfasst, welcher eine Reinigungsspitze (32) umfasst, wobei der mindestens eine Strömungskanalauslass (18) an der Reinigungsspitze (32) angeordnet ist.
Hochdruckwerkzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) des Hochdruckwerkzeugs (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800) im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Längsachse (28) des Grundkörpers (12) ausgebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Hochdruckwerkzeugs (10;100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800) zum industriellen Reinigen und/oder Bearbeiten von Werkstücken (11) mittels eines unter Druck gesetzten Fluids, wobei das Hochdruckwerkzeug einen Grundkörper (12) und einen zwischen einem Strömungskanaleinlass (16) und mindestens einem Strömungskanalauslass (18) verlaufenden Strömungskanal (14) umfasst, insbesondere Verfahren zum Herstellen eines Hochdruckwerkzeugs (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Herstellen eines Düsenkörpers (19) des Hochdruckwerkzeugs (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800), dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (19) einstückig mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt wird, so dass der mindestens eine Strömungskanalauslass (18) an dem Düsenkörper (19) angeordnet wird und der Strömungskanal (14) zumindest teilweise durch den Düsenkörper (19) verläuft; einstückiges Herstellen des Grundkörpers (12) und des Düsenkörpers (19) in dem additiven Fertigungsverfahren oder Verbinden des Grundkörpers (12) mit dem Düsenkörper (19).
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (19) und/oder der Grundkörper (12) des Hochdruckwerkzeugs (10; 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700; 800) durch 3D-Drucken hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (19) und/oder der Grundkörper (12) aus einem metallischen Grundmaterial (62) hergestellt werden, insbesondere aus Edelstahl, Werkzeugstahl und/oder einer Nickelbasislegierung.