DE19849814A1 - Nozzle to form jet of water in water jet cutting heads has wear-resistant nozzle inserts fitted one behind other in point of body's central bore and forming nozzle segments of different shapes which form jet pipe - Google Patents

Nozzle to form jet of water in water jet cutting heads has wear-resistant nozzle inserts fitted one behind other in point of body's central bore and forming nozzle segments of different shapes which form jet pipe

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Ulrich Guenther
Lutz Lemmin
Rainer Strehle
Harry Thonig
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TRUMPF SACHSEN GMBH, 01904 NEUKIRCH, DE
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Saechsische Werkzeug und Sondermaschinen Neukirch GmbH
SAECHSISCHE WERKZEUG und SONDE
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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C5/00Devices or accessories for generating abrasive blasts
    • B24C5/02Blast guns, e.g. for generating high velocity abrasive fluid jets for cutting materials
    • B24C5/04Nozzles therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING LIQUIDS OR OTHER FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means

Abstract

Wear-resistant nozzle inserts(5-7) are fitted one behind the other in the point(3) of the body's central bore(2) which widens out into a housing(4). The bore is an extension of the collimation pipe of a high pressure water line. The nozzle inserts form nozzle segments(8-10) of different shapes which form a jet pipe with sections of varying form. The nozzle inserts are made from different wear-resistant material pieces. The segments of the outer inserts widen out in funnel form to produce a favourable inlet and outlet geometry.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wasserstrahldüse zur Formung des Wasserstrahles in Wasserstrahlschneidköpfen. The invention relates to a water jet for shaping the water jet in water jet cutting heads.

Wasserstrahlschneidköpfe zur Erzeugung von mit Abrasivmittel befrachteten Wasserschneidstrahlen bestehen im wesentlichen aus einer an das Kollimationsrohr anschließenden Wasserstrahldüse, einer daran anschließenden Mischkammer zur Befrachtung des Wasserstrahles mit Abrasivmittel und einer die Mischkammer abschließenden, axial zur Wasserstrahldüse ausgerichteten Fokussierdüse (US- P 48 72 293 Yasukawa). Waterjet cutting heads for producing laden with abrasive water cutting jets consist essentially final from a adjoining the collimation tube water jet nozzle, a subsequent mixing chamber for freighting of the water jet with abrasive and a mixing chamber, axially aligned with the water jet focusing nozzle (US-P 48 72 293 Yasukawa). Die Wasserstrahldüse ist meist ein Düsenstein mit einer runden, glatten zentralen Bohrung. The water jet nozzle is usually a nozzle block with a round, smooth central bore. Ein von einer Seite her durch Senken vergrößertes Düsenrohrende und ein durch Fräsen oder Schleifen zum Kegelstumpf aufgeweiteter Düsenrohreingang sind auch bekannt. A from one side by lowering enlarged nozzle tube end and a widened by milling or grinding to the truncated cone nozzle tube input are also known. Bei großen Düsen ist die Herstellung solcher Aufweitungen kein technologisches Problem. For large nozzles, the production of such expansions is not a technological problem. Je kleiner die Düsen werden, um so problematischer wird die Fertigung solcher Aufweitungen bei harten, verschleißfesten Düsenkörpern. The smaller the nozzle are, the more problematic the production of such expansions in hard wear-resistant nozzle bodies is. Hier wird eine glatte zentrale Bohrung unter Inkaufnahme von Kantenausbrüchen und von Energieverlusten an den plötzlichen Verengungen bevorzugt. Here a smooth central bore at the expense of edge chipping and energy losses to the sudden narrowing is preferred.

Aus dem US-P 51 70 946 RANKIN ist eine mehrteilige Wasserdüse mit unrundem Düsenquerschnitt bekannt, die aus mehreren gleichen Längssegmenten zusammengesetzt ist. From the US-P 51 70 946 RANKIN a multipart water nozzle with a non-circular nozzle cross-section is known which is composed of a plurality of identical longitudinal segments. Das Düsenrohr hat eine Einlaßkammer von der Form eines dreiseitigen Pyramidenstumpfes, an dessen Spitze sich ein Düsenhals anschließt, der an einem Absatz zum Auslaßrohr hin endet. The nozzle tube has an inlet chamber of the form of a three-sided truncated pyramid, at the tip of a nozzle neck connects, which terminates towards the outlet tube at a shoulder. Durch die Längsteilung der Wasserdüse ist die Formung eines Düsenrohres mit mehreren hintereinander liegenden Abschnitten von verschiedener Gestalt und die Bildung eines Düsenrohrs für einen Wasserstrahl mit unrunden Querschnitt in einfacher Weise möglich. By the longitudinal division of the water nozzle forming a nozzle pipe having a plurality of successive sections of various shapes and the formation of a nozzle tube for a water jet with non-circular cross-section in a simple manner is possible.

Diese Längsteilung des Düsenrohrs ist bei normal bearbeitbaren Werkstoffen wie Stahl anwendbar. This longitudinal pitch of the nozzle pipe is applicable to normal workable materials such as steel. Die die Innenwand des Düsenrohrs bildenden Flächen können zusätzlich mit einem verschleißfesten Werkstoff beschichtet werden. The inner wall of the nozzle tube forming surfaces can be additionally coated with a wear-resistant material. Eine Düse aus einem Stück eines verschleißfesten Werkstoff wie Diamant oder Saphir auf diese Weise herzustellen, bedeutet erhöhten Aufwand, da der kompakte Werkstoffkörper erst gespalten werden muß. produce a nozzle of a piece of wear-resistant material such as diamond or sapphire in this manner, means increased complexity, because the compact material body must be cleaved only. Es ist einfacher und billiger, das Düsenrohr in diese Körper zu bohren und ihm durch Schleifen die gewünschte Form zu geben. It is easier and cheaper to drill the nozzle tube in this body and to give it the desired shape by grinding.

Aus der Offenlegungsschrift DE 38 44 344 A1 ist bekannt, das Düsenrohr der Fokussierdüse für den aus der Mischkammer austretenden, mit Abrasivmittel beladenen Schneidwasserstrahl mehrteilig auszubilden. German patent document DE 38 44 344 A1, the nozzle tube of the focussing nozzle for the exiting from the mixing chamber, charged with abrasive water jet cutting is known, multi-part form. Das Düsenrohr besteht aus mindestens zwei hintereinander gereihten Düsenrohrstücken. The nozzle tube consists of at least two rows one behind the other nozzle pipe pieces. Da hier besonders das Austrittsstück der Fokussierdüse verschleißt, kann nun das Endstück als Verschleißteil gewechselt werden. Because here wears especially the outlet piece of the focusing tube, the end piece can now be changed as a wear part. Auf den Fertigungsprozeß und auf die Formgebung für den Abrasivwasserschneidstrahl hat diese Teilung der Fokussierdüse keinen Einfluß. In the manufacturing process and the design for the Abrasivwasserschneidstrahl this division of focussing nozzle has no influence.

Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wasserstrahldüse zur Formung des Wasserstrahls in Wasserstrahlschneidköpfen mit einem einem geringen Einlaufverlust und einer hohen Strahlstabilität entsprechend geformten Düsenrohr zu finden, die aus mehren Düseneinsätzen aufgebaut einfach herstellbar ist. Target and object of the invention is to find a water jet for shaping the water jet in water jet cutting heads with a correspondingly shaped a small inlet loss and a high beam stability nozzle pipe, which is composed of several nozzle inserts constructed simply.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe wie im ersten Anspruch beschrieben gelöst. According to the invention this object is solved as described in the first claim. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Am Ausgang eines Kollimationsrohres ist eine Wasserstrahldüse zur Formung des Wasserstrahles in Wasserstrahlschneidköpfen mit einem mit seiner zentralen Bohrung an das Kollimationsrohr anschließenden Düsenkörper angebracht, in dessen Spitze in die zu einer Aufnahme aufgeweiteten zentralen Bohrung Düseneinsätze aus verschleißfesten Material hintereinander mit unterschiedlich geformten Düsenrohrsegmenten ein Düsenrohr mit Abschnitten von verschiedener Gestalt bildend eingefügt sind. At the output of Kollimationsrohres a water jet for shaping the water jet in water jet cutting heads is mounted with a with its central bore on the collimation tube adjacent the nozzle body, in whose tip in the expanded to a receiving central bore nozzle inserts made of wear-resistant material behind the other with differently shaped nozzle pipe segments a nozzle tube with portions are forming insert of various shapes. Die Düseneinsätze können aus unterschiedlichen, verschleißfesten Materialstücken gefertigt sein. The nozzle inserts can be made of various wear-resistant material pieces. Die Düsenrohrsegmente der äußeren Düseneinsätze sind zu Trichtern mit günstiger Ein- und Auslaufgeometrie aufgeweitet. The nozzle tube segments of the outer nozzle inserts are expanded into hoppers with a favorable entry and exit geometry. Sie können auch unrunden Querschnitt haben. You can also have non-circular cross-section. An mindestens einem Düseneinsatz kann mindesten ein seitlicher Kanal zur Abrasivmittelheranführung in pastöser oder fester, drahtartiger Form an das Düsenrohr vorgesehen sein. At least one nozzle insert at least a lateral channel for Abrasivmittelheranführung may be provided at the nozzle pipe in paste or solid, wire-like form.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine Wasserstrahldüse mit Düseneinsätzen. The accompanying drawing shows a section through a water jet nozzle with nozzle inserts.

Ein Düsenkörper 1 einer Wasserstrahldüse hat eine zentrale Bohrung 2 als Fortsetzung eines nicht dargestellten Kollimationsrohres einer Hochdruckwasserleitung. A nozzle body 1 of a water jet nozzle has a central bore 2 as a continuation of a Kollimationsrohres a high pressure water line, not shown. Diese Bohrung 2 ist an der dem Kollimationsrohr abgewandten Spitze 3 des Düsenkörpers 1 zu einer Aufnahme 4 aufgeweitet. This bore 2 is provided at the side opposite the collimation tube tip 3 of the nozzle body 1 expanded to a pickup. 4 In diese Aufnahme 4 sind Düseneinsätze 5 , 6 und 7 eingefügt. In this receptacle 4 die inserts 5, 6 and 7 are inserted. Jeder Düseneinsatz 5 , 6 oder 7 ist aus einem verschleißfesten Materialstück wie Diamant, Saphir, Hartmetall oder Preßlingen aus Sintermetall hergestellt. Each nozzle insert 5, 6 or 7 is made of a wear-resistant piece of material such as diamond, sapphire, hard metal or sintered metal compacts. per Düseneinsatz 5 umschließt ein konisches Düsenrohrsegment 8 , das sich von der Weite des Kollimationsrohres auf die Düsenweite der Wasserstrahldüse verringert. per nozzle insert 5 encloses a conical nozzle tube segment 8, which is reduced from the width of the Kollimationsrohres to the nozzle width of the water jet. Der daran anschließende Düseneinsatz 6 , der den Wasserstrahl formt, enthält ein zylindrisches zentrales Düsenrohrsegment 9 . The subsequent nozzle insert 6, which shapes the jet of water, comprising a cylindrical central nozzle pipe segment. 9 An diesen Düseneinsatz 6 schließt sich mit der Spitze 3 des Düsenkörpers 1 abschließend der Düseneinsatz 7 an, dessen Düsenrohrsegment 10 vom Düsenrohrsegment 9 sich aufweitend verläuft. At these nozzle insert 6 of the nozzle insert 7 joins with the tip 3 of the nozzle body 1 finally, whose nozzle pipe segment 10, extends from the nozzle tube segment 9 divergently. Die Düsenrohrsegmente 8 , 9 und 10 ergeben zusammen das Düsenrohr der Wasserstrahldüse. The nozzle pipe segments 8, 9 and 10 together form the nozzle tube of the water jet.

Durch die Aufteilung der Wasserstrahldüse in mehrere aufeinandergefügte Düseneinsätze 5 , 6 und 7 ist das Düsenrohr in einfache geometrische Formen aufgelöst, die in unkomplizierten Arbeitsgängen auch bei den sehr geringen Abmaßen der Rohlinge hergestellt werden. By dividing the water jet into several successive attached nozzle inserts 5, 6 and 7, the nozzle pipe is dissolved in simple geometric shapes, which are produced in simple operations even with the very small dimensions of the blanks. Damit ist eine Ein- und Auslaufgeometrie mit günstigen Winkeln für die Wasserstrahldüse problemlos herzustellen. Thus, to produce easily one inlet and outlet geometry with favorable angles for the water jet nozzle. Unsymmetrische und unrunde Düsenrohrquerschnitte lassen sich so auch einfach herstellen. Asymmetrical and non-circular nozzle tube cross-sections can be produced so simply. Dabei kann ein empirisch ermitteltes optimales Längen-Durchmesser-Verhältnis abhängig vom Düsenrohrquerschnitt und vom Düsenwerkstoff realisiert werden. In this case, an empirically determined optimal length to diameter ratio depending on the nozzle tube cross-section and can be realized by the nozzle material. Es können auch Wasserstrahldüsen mit Düseneinsätzen 5 , 6 und 7 aus verschiedenen Werkstoffen aufgebaut werden. It is also possible water jet nozzles with nozzle inserts 5 may be composed of different materials. 6 and 7

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen List of references used

1 1

Düsenkörper nozzle body

2 2

Bohrung drilling

3 3

Spitze top

4 4

Aufnahme admission

5 5

Düseneinsatz nozzle insert

6 6

Düseneinsatz nozzle insert

7 7

Düseneinsatz nozzle insert

8 8th

Düsenrohrsegment Nozzle tube segment

9 9

Düsenrohrsegment Nozzle tube segment

10 10

Düsenrohrsegment Nozzle tube segment

Claims (5)

  1. 1. Wasserstrahldüse zur Formung des Wasserstrahles in Wasserstrahlschneidköpfen am Ausgang eines Kollimationsrohres, dadurch gekennzeichnet , daß in einem mit seiner zentralen Bohrung ( 2 ) an das Kollimationsrohr anschließenden Düsenkörper ( 1 ) in dessen Spitze ( 3 ) in die zu einer Auf nahme ( 4 ) aufgeweiteten zentralen Bohrung ( 2 ) Düseneinsätze ( 5 , 6 und 7 ) aus verschleißfesten Material hintereinander mit unterschiedlich geformten Düsenrohrsegmenten ( 8 , 9 und 10 ) ein Düsenrohr mit Abschnitten von verschiedener Gestalt bildend eingefügt sind. 1. water jet for shaping the water jet in water jet cutting heads at the output of Kollimationsrohres, characterized in that in one with its central bore (2) to the collimation tube adjacent the nozzle body (1) in the acquisition in the tip (3) to an on (4) flared central bore (2) nozzle inserts (5, 6 and 7) of wear-resistant material behind the other with differently shaped nozzle pipe segments (8, 9 and 10) is a nozzle tube with sections of various shapes are integrally inserted.
  2. 2. Wasserstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinsätze ( 5 , 6 und 7 ) aus unterschiedlichen, verschleißfesten Materialstücken gefertigt sind. 2. water jet nozzle according to claim 1, characterized in that the nozzle inserts (5, 6 and 7) of different wear-resistant material pieces are made.
  3. 3. Wasserstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenrohrsegmente ( 8 und 10 ) der äußeren Düseneinsätze ( 5 und 7 ) zu Trichtern mit günstiger Ein- und Auslaufgeometrie aufgeweitet sind. 3. water jet nozzle according to claim 1, characterized in that the nozzle pipe segments (8 and 10) of the outer nozzle inserts (5 and 7) are widened into hoppers with a favorable entry and exit geometry.
  4. 4. Wasserstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenrohrsegmente ( 8 , 9 und 10 ) unrunden Querschnitt haben. 4. water jet nozzle according to claim 1, characterized in that the nozzle pipe segments (8, 9 and 10) have non-circular cross-section.
  5. 5. Wasserstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein seitlicher Kanal zur Abrasivmittelheranführung in pastöser oder fester drahtartiger Form an das Düsenrohr an einem der Düseneinsätze (5, 6, oder 7) vorgesehen ist. 5. water jet nozzle according to claim 1, characterized in that at least one lateral channel for Abrasivmittelheranführung in paste or solid wire-like shape on the nozzle tube at one of the nozzle inserts (5, 6, or 7) is provided.
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