DE10243660A1

DE10243660A1 - Method and appliance for cutting workpieces with water involve injection or radial piston pump with at least one nozzle, liquid as lubricant

Info

Publication number: DE10243660A1
Application number: DE2002143660
Authority: DE
Inventors: Erich Klaus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: DE10243660B4

Abstract

The liquid used for cutting workpieces (1) is pumped out of at least one nozzle (2) at high pressure. A pump, placed before the nozzle, is an injection pump (5) or radial piston pump (12) with pressure accumulator (6) between pump and nozzles. The liquid is in the form of a lubricant consisting of one or more polymers

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden von Werkstücken mittels Flüssigkeit, die von einer Druckquelle kommt und aus einer Düse ausgebracht wird, sowie eine Vorrichtung hierfür und die Verwendung einer bestimmten Pumpe für das Wasserstrahlschneiden.The invention relates to a method for cutting workpieces using liquid, which comes from a pressure source and is discharged from a nozzle, and a device for this and the use of a particular pump for water jet cutting.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, mittels einem Flüssigkeitsstrahl, insbesondere mittels Wasser, Werkstücke zu schneiden. Dazu wird die Flüssigkeit auf einen hohen Druck gebracht, wobei der Druck heute bei ca. 3000 bar liegt. Diese Flüssigkeit wird durch den Druck aus einer Düse mit einem sehr kleinen Durchmesser von bspw. etwa 0.15 mm herausgedrückt. Die Austrittsgeschwindigkeit eines derartigen Flüssigkeitsstrahls liegt bei etwa 700 m/s. Beim Auftreffen auf das Werkstück nach einer relativ kurzen Distanz dringt die Flüssigkeit infolge der in ihr vorhandenen kinetische Energie in einen harten Werkstoff, wie bspw. Stahl, Stein od. dgl. ein, so dass das daraus bestehende Werkstück geschnitten wird.It is known, by means of a liquid jet, especially to cut workpieces with water. This will the liquid brought to a high pressure, the pressure today at about 3000 bar. This liquid is caused by the pressure from a nozzle with a very small diameter of about 0.15 mm, for example. The The exit velocity of such a liquid jet is included about 700 m / s. When hitting the workpiece after a relatively short Distance penetrates the liquid due to the kinetic energy present in it into a hard one Material, such as steel, stone or the like, so that it is existing workpiece is cut.

Besonders teuer bei derartigen Wasserstrahlschneidanlagen ist die Hochdruckpumpe, mittels welcher die Flüssigkeit auf den gewünschten hohen Druck von 3000 bar und darüber gebracht wird. Viele Werkstücke bestehen jedoch aus einem Werkstoff, der auch mit einem wesentlich geringerem Druck geschnitten werden kann. Bspw. genügt für das Schneiden von Leder oder Kunststoff ein Druck von 1400 bis 1700 bar. In diesen Fällen sind die bekannten Hochdruckpumpen überdimensioniert.Particularly expensive with such water jet cutting systems is the high pressure pump, by means of which the liquid is brought to the desired high pressure of 3000 bar and above brought. Many workpieces exist but from a material that is also with a much smaller Print can be cut. For example. is enough for cutting leather or Plastic a pressure of 1400 to 1700 bar. In these cases the well-known high pressure pumps oversized.

Aufgabetask

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der o. g. Art zu entwickeln, mit denen das Schneiden von Werkstücken verbilligt werden kann.The present invention lies the task of a method and an apparatus of the o. G. To develop a way to reduce the cost of cutting workpieces can be.

Lösungsolution

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass die Pumpe eine Einspritzpumpe ist.The solution to this task is that the pump is an injection pump.

Bevorzugt handelt es sich dabei um eine handelsübliche Einspritzpumpe, wie sie in Kraftfahrzeugen Verwendung findet. In der Regel handelt es sich dabei um Radialkolbenpumpen bzw. Kolbenpumpen, wobei beide Arten auch im vorliegenden Fall Anwendung finden können. Wird eine Radialkolbenpumpe verwendet, so kann diese direkt mit der Düse verbunden werden, da sie selbst bei der Flüssigkeit einen relativen hohen Druck von ca. 1400 bar aufbauen kann.These are preferably a commercial one Injection pump as used in motor vehicles. In as a rule, these are radial piston pumps or piston pumps, both types can also be used in the present case. Becomes a radial piston pump is used, this can be connected directly to the nozzle as they are even at the liquid can build up a relatively high pressure of approx. 1400 bar.

Werden dagegen Kolbenpumpen verwendet, so ist es erforderlich, dass zwischen Düse und Kolbenpumpe ein Druckspeicher zwischengeschaltet wird. Die Kolbenpumpe baut in dem Druckspeicher den notwendigen Druck auf.On the other hand, if piston pumps are used, so it is necessary that a pressure accumulator between the nozzle and piston pump is interposed. The piston pump builds in the pressure accumulator the necessary pressure on.

Fördern diese bekannten Einspritzpumpen nur Wasser als Flüssigkeit zur Düse, so besteht die grosse Gefahr, dass die Einspritzpumpen festfressen. Deshalb hat es sich als ratsam erwiesen, der Flüssigkeit einen Schmierstoff zuzusetzen, wobei der Schmierstoff bevorzugt ein Polymer oder eine Kombination verschiedener Polymere sein kann. Mit diesem Zusatz wird ein Festfressen der Pumpe vermieden.Promote these known injection pumps only use water as a liquid to the nozzle, there is a great risk that the injection pumps will seize up. Therefore, it has proven advisable to lubricate the liquid add, the lubricant preferably a polymer or a Combination of different polymers can be. With this addition seizure of the pump is avoided.

Ein besonders grosser Vorteil dieser erfindungsgemässen Vorrichtung ist darin zu sehen, dass keine Steuerung notwendig ist. Es genügt ein Ein- und Ausschalter. Sowohl mittels der Radialkolbenpumpe, als auch mittels der Kolbenpumpen und dem nachgeschalteten Druckspeicher kann ein kontinuierlicher Betrieb der Vorrichtung erfolgen, ohne dass weitere Parameter für eine Steuerung notwendig sind.A particularly big advantage of this invention The device can be seen in the fact that no control is necessary. It is sufficient an on and off switch. Both by means of the radial piston pump, as well as by means of the piston pumps and the downstream pressure accumulator the device can be operated continuously without that other parameters for control is necessary.

Ferner führt zur Lösung der Aufgabe führt zum einen, dass der Flüssigkeit ein Schmierstoff zugesetzt wird. Dieser Schmierstoff nimmt an der hohen Austrittsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahles aus der Düse teil, erweist aber eine höhere Dichte auf, als die Flüssigkeit. Dies bedeutet, dass er, aufgespalten in kleine Partikel oder Tröpfchen, wesentlich abrasiver ist, als die Flüssigkeit selbst. Hierdurch wird der Schneidvorgang beschleunigt. Als Schmierstoff wird bevorzugt ein Polymer oder eine Kombination verschiedener Polymere verwendet.It also leads to the solution of the task one that the liquid a lubricant is added. This lubricant takes on the high velocity of the liquid jet emerging from the nozzle, but proves a higher one Density up than the liquid. This means that, broken down into small particles or droplets, is much more abrasive than the liquid itself the cutting process is accelerated. The preferred lubricant a polymer or a combination of different polymers is used.

Die Erfindung umfasst aber auch den grundsätzlichen Gedanken der Verwendung einer Einspritzpumpe zum Aufbau eines Flüssigkeitsdruckes vor einer Düse einer Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken. Bevorzugt werden dabei handelsübliche Einspritzpumpen verwendet. Ferner wird bevorzugt eine Flüssigkeit verwendet, die mit einem Schmierstoff versehen ist.The invention also includes the basic Thoughts of using an injection pump to build up a fluid pressure in front of a nozzle a device for cutting workpieces. Are preferred commercial Injection pumps used. Furthermore, a liquid is preferably used which is provided with a lubricant.

Figurenbeschreibungfigure description

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inOther advantages, features and details The invention is more preferred from the following description Embodiments, as well as from the drawing; this shows in

1 eine schematisch dargestellte Seitenansicht von Teilen einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Schneiden von Werkstoffen; 1 a schematically illustrated side view of parts of an inventive device for cutting materials;

2 eine schematisch dargestellte Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung entsprechend 1. 2 a schematically illustrated side view of another embodiment of a device accordingly 1 ,

Gemäss 1 soll ein Werkstück 1 mittels eines Flüssigkeitsstrahls geschnitten oder aus diesem Werkstück 1 mittels des Flüssigkeitsstrahls ein Teil herausgeschnitten werden. Dabei wird die Flüssigkeit aus einer Düse 2 in einem feinen Strahl unter hohem Druck ausgebracht.According to 1 should be a workpiece 1 cut by means of a liquid jet or from this workpiece 1 a part can be cut out by means of the liquid jet. The liquid comes out of a nozzle 2 applied in a fine jet under high pressure.

Die Düse 2 ist über eine Leitung 3 mit einem Aggregat 4 verbunden, in dem sich Elemente zum Aufbauen des erforderlichen hohen Druckes für die Flüssigkeit befinden. Bei dem Aggregat 4.1 nach 1 sind Einspritzpumpen 5.1 vorgesehen, welche als Kolbenpumpen ausgebildet sind. Diesen Kolbenpumpen 5.1, von denen in 1 drei gezeigt sind, ist ein Druckspeicher 6 zugeordnet, in dem ein Druck aufgebaut werden kann. Der Druckspeicher 6 steht mit der Leitung 3 in Verbindung.The nozzle 2 is over a line 3 with an aggregate 4 connected, in which there are elements for building up the required high pressure for the liquid. With the aggregate 4.1 to 1 are injection pumps 5.1 provided which are designed as piston pumps. These piston pumps 5.1 , of which in 1 three is shown is an accumulator 6 assigned in which a pressure can be built up. The accumulator 6 stands with the line 3 in connection.

Jede Kolbenpumpe 5.1 besitzt einen Anschluss 7 an einen Verteiler 8, der mit einer Zuleitung 9 für die Flüssigkeit in Verbindung steht.Any piston pump 5.1 has a connection 7 to a distributor 8th with a supply line 9 for the liquid communicates.

Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Um das Werkstück 1 zu schneiden, wird dieses auf Abstützungen 10 auf einem Arbeitstisch 11 aufgelegt. Dieser Arbeitstisch 11 und zusammen mit ihm auch das Werkstück 1 ist in einer horizontalen Ebene in X- und Y-Richtung bewegbar. Die Steuerung erfolgt über ein entsprechendes Programm, je nach Wunsch, wie das Werkstück 1 geschnitten werden soll.The operation of the present invention is as follows:
To the workpiece 1 to cut, this will be on supports 10 on a work table 11 hung up. This worktable 11 and together with him the workpiece 1 can be moved in a horizontal plane in the X and Y directions. The control takes place via a corresponding program, depending on the request, like the workpiece 1 to be cut.

Der Schneidvorgang selbst erfolgt durch eine Flüssigkeit, bevorzugt durch Wasser, die über die Zuleitung 9 und die Anschlüsse 7 den Kolbenpumpen 5.1 zugeführt wird.The cutting process itself is carried out by a liquid, preferably water, via the feed line 9 and the connectors 7 the piston pumps 5.1 is fed.

Durch die Tätigkeit der Kolbenpumpen 5.1 wird in dem Druckspeicher 6 ein entsprechender Druck aufgebaut, wobei die Kolbenpumpen einen Druck von bis zu 1700 bar aufbauen können.By the action of the piston pumps 5.1 is in the accumulator 6 a corresponding pressure is built up, whereby the piston pumps can build up a pressure of up to 1700 bar.

Aus dem Druckspeicher 6 gelangt nun kontinuierlich mit hohem Druck beaufschlagte Flüssigkeit durch die Leitung 3 zur Düse 2 und aus der Düse 2 in einem feinen Strahl auf das Werkstück 1, wodurch dieses geschnitten wird.From the pressure accumulator 6 liquid that is subjected to high pressure now passes through the line 3 to the nozzle 2 and out of the nozzle 2 in a fine jet on the workpiece 1 , whereby this is cut.

Das Ausführungsbeispiel gemäss 2 unterscheidet sich von demjenigen nach 1 durch das Vorsehen einer Radialkolbenpumpe 12, die ebenfalls normalerweise dem Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder eines entsprechenden Motors dient. Da diese Radialkolbenpumpe 12 die Flüssigkeit kontinuierlich unter hohem Druck, bspw. mit 1400 bis 1700 bar, fördert, benötigt sie keinen nachgeschalteten Druckspeicher, sondern kann direkt mit der Leitung 3 zur Düse 2 hin verbunden sein. Ferner ist sie direkt mit einem Anschluss 7 für die Flüssigkeit verbunden.The embodiment according to 2 differs from that 1 by the provision of a radial piston pump 12 , which is also normally used to inject fuel into the cylinder of a corresponding engine. Because this radial piston pump 12 if the liquid is continuously pumped under high pressure, for example at 1400 to 1700 bar, it does not require a downstream pressure accumulator, but can be fed directly to the line 3 to the nozzle 2 be connected. Furthermore, it is directly with a connection 7 connected for the liquid.

Positionszahlenliste

Position Number List

Claims

Device for cutting workpieces ( 1 ) by means of liquid which flows under high pressure from at least one nozzle ( 2 ) can be deployed, the nozzle ( 2 ) a pump ( 5 . 12 ) is connected upstream, characterized in that the pump ( 5 . 12 ) is an injection pump.

Device according to claim 1, characterized in that the pump is a radial piston pump ( 12 ) is.

Device according to claim 1, characterized in that the pump is a piston pump ( 5 ), whereby between and the nozzle (s) ( 2 ) a pressure accumulator ( 6 ) is located.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that of the liquid added a lubricant is.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the lubricant made of a polymer or a combination of different polymers.

Process for cutting workpieces ( 1 ) using a liquid drawn from a pressure source ( 6 ) comes out of a nozzle ( 2 ) is applied, characterized in that a lubricant is added to the liquid.

A method according to claim 6, characterized in that a polymer is used as the lubricant.

Use of a commercially available injection pump ( 5 . 12 ) to build up a liquid pressure in front of a nozzle ( 2 ) a device for cutting workpieces ( 1 ).

The method of claim 8, wherein the liquid is mixed with a lubricant.