DE19849813A1

DE19849813A1 - Wasserstrahlschneidkopf mit kontrollierter Abrasivmittelzuführung

Info

Publication number: DE19849813A1
Application number: DE1998149813
Authority: DE
Inventors: Ulrich Guenther; Lutz Lemmin; Rainer Strehle; Harry Thonig
Original assignee: SAECHSISCHE WERKZEUG und SONDE
Current assignee: Trumpf Sachsen GmbH
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1998-10-29
Publication date: 2000-05-04

Abstract

Wasserstrahlschneidkopf mit Abrasivmittelzuführung mit einem durch eine am Kollimationsrohr (1) angebrachte Wasserdüse (2) erzeugten Schneidwasserstrahl (3) und einer nachfolgenden Fokussierdüse (5). Zwischen Wasserdüse (2) und Fokussierdüse (5) befinden sich in einer Zwischendüse (4) seitliche bis an den Schneidwasserstrahl (3) reichende Zuführungen (7) in der Düsenwandung, durch die Abrasivmittel als Aufschwemmung, als Paste (9) oder als fester Stab (10) an den Mantel des Schneidwasserstrahls (3) unter gleichmäßigen und/oder kontrolliert ungleichmäßigen Vorschub gezielt gedrückt wird. Das Abrasivmittel kann auch als Schüttgut durch Schwerkraft und/oder Druck bewegt an den Mantel des Schneidwasserstrahls (3) gleichmäßig und/oder kontrolliert ungleichmäßig rieseln. Das Abrasivmittel kann einen abzutragenden und ständig nachrückenden Teil der Düsenwandung der Zwischendüse (4) bilden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserstrahlschneidkopf mit kontrollierter Abrasivmittelzuführung an den von der Wasserdüse erzeugten Schneidwasserstrahl.

Es ist bekannt, dem Schneidwasserstrahl ein Abrasivmittel beizugeben, um die Schneidwirkung zu vergrößern. Das geschieht in einer Mischkammer, die von dem Schneidwasserstrahl durchströmt wird. Um das Abrasivmittel gezielt und direkt dem Schneidwasserstrahl beizugeben, wird es beschleunigt unter einem spitzen Winkel (GM 94 02 936.9) und mit Druckluft (DE 40 05 691 A1) in die Mischkam mer eingeblasen bzw. in den Schneidwasserstrahl eingeschossen (DE 38 44 344 A1).

Es ist bereits ein modularer Abrasivmittelwasserstrahl-Schneidkopf bekannt (DE 196 40 921 A1), bei dem sich in der Mischkammer ein Dosiereinsatz mit einer Bohrung zur Aufnahme des Schneidwas serstrahles befindet, dessen Bohrung seitlich eine Aufweitung hat, die sich an den Durchlauf des Schneidwasserstrahls anschmiegt. Von dieser Aufweitung aus wird eine Spur von Abrasivmittel auf die Mantelfläche des Schneidwasserstrahls gegeben. Das Abrasivmittel wird durch die Saugwirkung des Schneidwasserstrahls herangeführt.

Bei diesen Verfahren zur Abrasivmittelbefrachtung des Schneidwasserstrahls werden die Partikel des Abrasivmittels unstetig unkontrolliert in die Mischkammer gefördert. Damit ist die Beladungsdichte des Schneidwasserstrahls unterschiedlich groß. Das zeichnet sich deutlich im Schnitt ab. Weiterhin werden die Partikel durch Reibung untereinander und durch Wandkontakte zum Teil abgerundet und zerrie ben. Sie sind als Schneidmittel unbrauchbar oder verloren.

Ein gleichmäßiger sauberer Schnitt durch Verwendung von sehr feinem Abrasivmittel in einer Suspen sion wird in der US Patentschrift 4 872 293 Yasukawa beschrieben. Hier wird das wiederverwendbare Abrasivmittel aus dem im Auffanggefäß für den Reststrahl anfallenden Abfall ausgesondert und in Rührgefäßen zu einer Suspension verrührt. Diese Suspension wird dem Schneidkopf durch Ausnutzen der Saugwirkung des Schneidwasserstrahls zugeführt und dort dem Schneidwasserstrahl zugefügt. Die Düsenanordnung besteht aus einer Wasserstrahldüse, die den Schneidwasserstrahl erzeugt, einem inneren Düseneinsatz mit Seitenkanälen zur Zuführung der Suspension und einem Abrasivwas serstrahldüsenendstück. Der innere Düseneinsatz bildet eine ringförmige Schneidmittelkammer, in die die Suspension einströmt und einen Wirbel bildet. Von dieser Schneidkammer führen gleichmäßig über den Umfang verteilte Kanäle zur inneren Zentralbohrung für den Schneidwasserstrahl. Der Schneid wasserstrahl saugt die Suspension aus der Schneidmittelkammer und befrachtet sich dabei gleichmä ßig mit Schneidmittel. Hier ist lediglich das bisher verwendete Transportmittel Luft für das Abrasivmittel durch Wasser ersetzt. Dazu ist ein relativ aufwendiger innerer Düsenaufbau notwendig. Die Vorteile liegen nicht in der Zuführung, sondern in der Vereinfachung der Wiedergewinnung noch brauchbaren Abrasivmittels.

Zweck und Aufgabe der Erfindung ist es, eine gezielte Befrachtung des Schneidwasserstrahls bei Un terbindung der Verluste von Abrasivmitteln auf dem Weg zum Schneidwasserstrahl in einem einfachen Düsenaufbau zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des 1. Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der in der Wasserdüse erzeugte Schneidwasserstrahl trägt in einer nach der Wasserdüse folgenden Zwischendüse ständig das in einer Zuführung seitlich an ihn herangeförderte Abrasivmittel ab und bekommt dadurch eine Abrasivmittelspur auf seiner Mantelfläche. Das Abrasivmittel kann als Auf schwemmung in einer Flüssigkeit oder als Paste unter Druck an den Schneidwasserstrahl gefördert werden. Das Abrasivmittel kann auch zu einem Stab entweder gepreßt oder mit einem Bindemittel geformt sein. Dieser Stab wird ständig gegen des Mantel des Schneidwasserstrahls geschoben. Dabei ist die Fördergeschwindigkeit des Abrasivmittels ein Maß für die Befrachtung des Schneidwasser strahls. Durch mehrere um den Schneidwasserstrahl verteilte, separat beschickte Zuführungen kann das Abrasivmittel dem Wasserstrahl immer auf der Vorschubseite aufgebracht werden. Durch gleich mäßigen Vorschub für das Abrasivmittel wird der Schneidwasserstrahl gleichmäßig befrachtet. Damit wird ein gleichmäßiger Schnitt erreicht. Der Vorschub des Abrasivmittels kann entsprechend der Schneidleistung und der Schneidgeschwindigkeit geregelt und damit über die gesamten Schnittzeit ungleichmäßig sein. Verluste an Abrasivmittel bei der Zuführung werden stark reduziert. Bei spitzwink liger Zuführung eines Abrasivmittelstabes oder Abrasivmittelpaste kann die Zwischendüse und auch die Fokussierdüse durch einen Kanal unter der Einmündung der Zuführung aufgeweitet sein. Dieser Kanal füllt sich mit Abrasivmittel, das die Düsenwandung vor Verschleiß schützt.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zu gehörige Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Schnittt durch einen Wasserstrahlschneidkopf,

Fig. 2 das Prinzip der Zuführung von Stangenmaterial aus Abrasivmittel.

Ein Kollimationsrohr 1 wird durch eine Wasserdüse 2 abgeschlossen. Ein dort ausströmender Schneidwasserstrahl 3 durchströmt eine Zwischendüse 4 und eine Fokussierdüse 5. Wasserdüse 2, Zwischendüse 4 und Fokussierdüse 5 sind in einer Halterung 6 gelagert. In der Zwischendüse 4 be findet sich eine direkt an den Schneidwasserstrahl führende Zuführung 7, an die ein Behälter 8 ange schlossen ist, aus dem Abrasivmittelpaste 9 durch die Zuführung 7 gegen den Schneidwasserstrahl 3 gedrückt wird. Die ständig aus der Zuführung 7 in die Zwischendüse 4 austretende Abrasivmittelpaste 9 wird vom Schneidwasserstrahl 3 abgeschert und mitgerissen. Damit befrachtet sich der Schneid wasserstrahl 3 kontrollierbar gleichmäßig stetig mit Abrasivmittel, dem Vorschub der Abrasivmittelpaste 9 entsprechend.

In Fig. 2 wird ein Abrasivmittelstab 10 durch Walzen 11 kontrolliert kontinuierlich durch die Zuführung 7 gegen den Schneidwasserstrahl 3 geführt. Auch hier schert der Schneidwasserstrahl 3 ständig Abra sivmittel vom Abrasivmittelstab 10 ab und reißt es mit. Die Befrachtungsrate wird mit der Vorschubge schwindigkeit des Abrasivmittelstabes 10 geregelt.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1

Kollimationsrohr

2

Wasserdüse

3

Schneidwasserstrahl

4

Zwischendüse

5

Fokussierdüse .

6

Halterung

7

Zuführung

8

Behälter

9

Abrasivmittelpaste

10

Abrassivmittelstab

11

Walzen

Claims

1. Wasserstrahlschneidkopf mit Abrasivmittelzuführung mit einem durch eine am Kollimationsrohr (1) angebrachte Wasserdüse (2) erzeugten Schneidwasserstrahl (3) und einer nachfolgenden Fokus sierdüse (5), dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Wasserdüse (2) und Fokussierdüse (5) in einer Zwischendüse (4) seitliche bis an den Schneidwasserstrahl (3) reichende Zuführungen (7) in der Düsenwandung befinden, durch die Abrasivmittel als Aufschwemmung, als Paste (9), oder als fester Stab (10) an den Mantel des Schneidwasserstrahls (3) unter gleichmäßigen und/oder kontrolliert ungleichmäßigen Vorschub ge zielt gedrückt wird.

2. Wasserstrahlschneidkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abrasivmittel als Schüttgut durch Schwerkraft und/oder Druck bewegt an den Mantel des Schneidwasserstrahls (3) gleichmäßig und/oder kontrolliert ungleichmäßig rieselt.

3. Wasserstrahlschneidkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abrasivmittel ei nen abzutragenden und ständig nachrückende Teil der Düsenwandung der Zwischendüse (4) bil det.

4. Wasserstrahlschneidkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abrasivmittel winklig zum Schneidwasserstrahl (3) zu diesem gedrückt wird.

5. Wasserstrahlschneidkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Zuführung (7) in der Düsenwandung befindet.

6. Wasserstrahlschneidkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Düsenwandung unterhalb der Zuführung (7) ein Kanal längs der Düse (4; 5) eingesenkt ist.

7. Wasserstrahlschneidkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Düsenwandung unterhalb der Zuführungen (7) mehrere Kanäle längs der Düse (4; 5) eingesenkt sind.