DE1959736A1

DE1959736A1 - Cutting nozzle

Info

Publication number: DE1959736A1
Application number: DE19691959736
Authority: DE
Inventors: Pearson Clive Leonard
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1968-12-03
Filing date: 1969-11-28
Publication date: 1970-11-19
Also published as: US3620457A; GB1279399A

Description

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALDDR.-ING. BY KREISLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLERDR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCHDIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLDPSCH

KOLNI₇DEICHMANNHAUsKOLNI ₇ DEICHMANNHAUs

Köln, den 26. Nov. 1969Cologne, November 26th, 1969

Anmelderin; The British Petroleum Company Limited Applicant; The British Petroleum Company Limited

Bezeichnung: Schneiddüse Designation: cutting nozzle

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer Düse und insbesondere mit einer Schneiddüse.The present invention is concerned with a nozzle and, more particularly, with a cutting nozzle.

Es ist bekannt, daß man Metall und harte Felsen mit ^It is known to use ^

Strahlen aus unter hohem Druck stehendem Wasser schneiden kann, beispielsweise mit Wasser, das unter einem Druck von mehr als 500 Atmosphären steht. Zur Erzeugung eines solchen Strahles muß man eine Düse benutzen und in dieser Anmeldung wird der Begriff "Schneiddüse" zur Bezeichnung einer für diesen Zweck geeigneten Düse benutzt.Jets of water under high pressure can cut, for example with water that is under pressure of more than 500 atmospheres. To generate such a jet one must use a nozzle and in this Application the term "cutting nozzle" is used to denote a nozzle suitable for this purpose.

Gemäß der Erfindung weist eine Schneiddüse einen Venturi-Endabschnitt auf, dessen Expansions- und Kontraktionsteile derart sind, daß:According to the invention, a cutting nozzle has a venturi end section whose parts of expansion and contraction are such that:

009847/15 3 6009847/15 3 6

a) sie während der Benutzung keine unannehmbare Turbulenz erzeugen unda) they do not create unacceptable turbulence during use, and

b) die Tangentenebene an jedem Punkt des.. ExpaJjsions- und des Kontraktionsteiles einen Winkel von 7° mit der Strahlrichtung bildet.b) the tangent plane at each point of the .. ExpaJjsions- and the contraction part forms an angle of 7 ° with the beam direction.

Die Düse hat vorzugsweise in jeder rechtwinklig zur Strahlrichtung liegenden Ebene kreisförmigen Querschnitt und die Mittelpunkte aller dieser Kreise liegen auf einer geraden Linie.The nozzle preferably has a circular cross-section in each plane perpendicular to the jet direction and the centers of all these circles lie on a straight line.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist daher eine Schneiddüse einen Endabschnitt auf, dessen Expansions- und dessen Kontraktionsteil beide die Gestalt eines geraden, kreisförmigen Kegelstumpfes mit einem halben Scheitelwinkel von 7 - 11°, vorzugsweise 8° 30« - 9° 30·, haben, wobei diese beiden Kegelstümpfe die gleiche Achse und in ihrer Berührungs- oder .Grenzebene die gleiche Querschnittsfläche haben.According to a preferred embodiment of the invention therefore, a cutting nozzle has an end section, its expansion part and its contraction part both have the shape of a straight, circular truncated cone half a vertex angle of 7-11 °, preferably 8 ° 30 "- 9 ° 30 ·, with these two truncated cones the same axis and in its contact or limit plane have the same cross-sectional area.

Zur Verringerung der Turbulenz weist diese bevorzugte Aus führungshorn der Düse zweckmäßig einen Einlaßabschnitt mit der Gestalt eines geraden Kreiszylinders auf, der die gleiche Achse wie die zwei Kegelstümpfe hat und der die gleiche Querschnittsfläche wie der an ihn angrenzende Kegelstumpf in der gemeinsamen Berührungs- oder Grenzebene hat. Vorzugsweise beträgt die Länge dieses geraden Kreiszylinders wenigstens das Fünffache seines Durch-To reduce the turbulence, this is preferred From the guide horn of the nozzle expediently an inlet section with the shape of a right circular cylinder, which has the same axis as the two truncated cones and which has the same cross-sectional area as the truncated cone adjoining it in the common contact or boundary plane Has. The length of this straight circular cylinder is preferably at least five times its diameter

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messers.knife.

Vorzugsweise unterscheiden sich die halben Scheitelwinkel der zwei Kegel um weniger als 5¹.Preferably, the half vertex angles of the two cones differ by less than 5 ¹ .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun mit Bezug b auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, die einen Längsschnitt durch eine Düse gemäß der Erfindung zeigt.An embodiment of the invention will now be described with reference to b to the accompanying drawing, which shows a longitudinal section through a nozzle according to the invention.

Die in der Zeichnung dargestellte Düse weist einen Einlaßabschnitt 10 auf, der die Gestalt eines geraden Kreiszylinders hat,und einen Venturi-Endabschnitt 11.The nozzle shown in the drawing has an inlet section 10, which has the shape of a right circular cylinder and a venturi end section 11.

Der Endabschnitt weist einen Kontraktionsteil 12 und einen Expansionsteil 13 auf, die beide die Gestalt eines geraden KreiBkegelstumpfes haben. Die zwei Kegelstümpfe grenzen aneinander und bilden in der Grenzebene eine kreisförmige Öffnung H.The end portion has a contraction part 12 and an expansion part 13, both of which are in the shape of a have a straight circular truncated cone. The two truncated cones adjoin each other and form one in the boundary plane circular opening H.

Die Düse hat die folgenden Abmessungen: EinlaflabBchnitt 10 The nozzle has the following dimensions: Inlet section 10

Länge 63,4 mmLength 63.4 mm

Durchmesser 6,8 mmDiameter 6.8 mm

Länge geteilt durch denLength divided by the

Durchmesser 9i3Diameter 9i3

0 0 9 8 4 7/ 1 536 bad original0 0 9 8 4 7/1 536 bad original

Endabschnitt 11End section 11

Halbehalf ScheitelwinkelVertex angle 99 OO t-5t-5 mmmm Längelength (Teil 12)(Part 12) 11 66th ,5, 5 mmmm (Teil 13)(Part 13) 11 66th

Öffnung 14 ' Opening 14 '

Durchmesser 2, b mmDiameter 2, b mm

Die Größe der Öffnung 14 ist wichtig zur Bestimmung der Schneidqualitaten des Strahls. Wenn die Öffnung zu groß ist, ist auch der Querschnitt des Strahls zu groß, was zur Folge hat, daß der Strahl eher auskolkt als schneidet« Wenn andererseits die öffnung zu klein ist, beschränkt sie in unangemessener Weise die Wasserströmung, so daß eine für einen befriedigenden Schneidvorgang ungenügende Strömung entsteht. Es wurde gefunden, daß Öffnungen mit einem Durchmesser von etwa 2,5 mm gewöhnlich befriedigend sind.The size of the opening 14 is important in determining the cutting qualities of the beam. If the opening is too big is, the cross-section of the jet is too large, with the result that the jet scouring rather than intersecting " On the other hand, if the opening is too small, restricted they inappropriately control the water flow, so that one is insufficient for a satisfactory cutting operation Flow arises. It has been found that openings about 2.5 mm in diameter usually work satisfactorily are.

Die anderen Abmessungen der Düse können von der Abmessung der öffnung abgeleitet oder bestimmt werden. Beispielsweise muß der Durchmesser des Einlaßabschnittes 10 groß genug sein, um unangemessene Reibungsverluste zu vermeiden, und die Länge der kegeligen Abschnitte bestimmt sich aus:The other dimensions of the nozzle can depend on the dimension the opening can be derived or determined. For example the diameter of the inlet section 10 must be large enough to avoid undue friction losses, and the length of the tapered sections is determined from:

a) der Differenz zwischen der Größe der Öffnung 14 und des Einlaßrohres 10 unda) the difference between the size of the opening 14 and of the inlet pipe 10 and

b) der vorgeschriebenen Steigung der Kegelstumpfmantel,b) the prescribed slope of the truncated cone envelope,

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Je schärfer die Kante an der Stelle ist, wo die zwei kegeligen Teile aneinandergrenzen (in Übereinstimmung mit der Beibehaltung der vorgeschriebenen Kegelmantelsteigung) , desto besser arbeitet die Düse.The sharper the edge at the point where the two conical parts meet (in accordance with the maintenance of the prescribed cone slope), the better the nozzle works.

Vier Düsen, wie sie in der Zeichnung dargestellt sind, wurden zur Herstellung einer ringförmigen Ausnehmung (90 cm Außendurchmesser und 65 cm Innendurchmesser) am Meeresboden an einer Stelle benutzt, wo der Untergrund aus Schiefer (ein harter Fels) bestand.Four nozzles, as shown in the drawing, were used to produce an annular recess (90 cm outer diameter and 65 cm inner diameter) used on the seabed in a place where the subsoil consisted of slate (a hard rock).

Die vier Düsen waren auf einem Kreis in ungleichmäßigem Abstand angeordnet und wurden derart gedreht, daß jede Düse einer Kreisbahn (d.h. dem Ring) folgte. Die Düsen wurden mit 360 kg/min (d.h. 90 kg/min für jede Düse) Wasser gespeist, das einen Druck von 600 Atmosphären hatte. In 18 Minuten wurde die Ausnehmung 23 cm tief in den Schiefer eingeschnitten.The four nozzles were unevenly spaced on a circle and rotated so that each The nozzle followed a circular path (i.e. the ring). The nozzles were operated at 360 kg / min (i.e. 90 kg / min for each nozzle) Fed water that had a pressure of 600 atmospheres. In 18 minutes the recess was 23 cm deep in cut the slate.

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Claims

EXPECTATIONS

T. cutting nozzle with a VeriturL Erid section,

The expansion and contraction parts of which both have the shape of a straight circular truncated cone, the axes of both truncated cones coinciding and the cross-sectional area of both truncated cones being the same in their contact or boundary plane, characterized in that half the apex angle of each truncated cone (12, 13) is 7 ° _ 11 ° , preferably 8 ° 30 '- 9 ° 30 '.

2. Cutting nozzle according to claim 1, characterized in that it also has an inlet section (10), which has the shape of a right circular cylinder, the length of which is at least five times as large as its diameter whose axis coincides with the axis of the two truncated cones (12, 13), and whose cross-sectional area is equal to the cross-sectional area of the truncated cone in the common contact or boundary plane.

3. Cutting nozzle according to claims 1 or 2, characterized in that half the apex angle of the the two cones differ by less than 5 '.

BAD ORfGfNAL 009847/15 3.6.