DE3915933C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Schneiden, Bohren und dergleichen Material abtragenden Bearbeiten von Gestein, Erzen, Kohle, Beton oder anderen harten Gegenständen mittels eines Druck­ mittels nach den in den Patentansprüchen 1 und 11 genannten Gattungen.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind bereits bekannt (DE 37 39 825 A1). Bei dem Düsenkopf der vorgenannten Vorrichtung sind Einzeldüsen unter einem Anstellwinkel in Bezug zur Hauptstrahlrichtung des Düsen­ kopfes angeordnet, um eine verhältnismäßig breite "Streu­ ung" des Bündels der Einzelstrahlen zu erreichen, ehe diese so weit "Auffächern", daß sich die Randbereiche der Einzelstrahlen überlappen.

Dabei ist es auch schon bei anderen gattungsähnlichen Vorrichtungen (DE 34 10 981 C1 und DE 35 16 572 C2) bekannt, für die Düsen aus Hartmetall bestehende Einsätze zu ver­ wenden und im Düsenkopf durch Schrauben oder Einstecken zu verankern.

Ferner sind Vorrichtungen zum Bohren von Löchern in Beton und Fels bekannt (MACHINE DESIGN 57/1985, Seiten 114-117), bei denen mit abrasiven Partikeln versetzte Wasserstrahlen unter hohen Druck gesetzt werden und mittels eines ro­ tierenden Düsenkopfes zum Bohren dienen. Dabei wird mit einem Wasserdruck bis zu etwa 100 bar gearbeitet.

Schließlich ist es auch bekannt (CH 37 07 17 und GB 7 18 735 A1), Flüssigkeit durch Luft zu zerstäuben, um Ober­ flächen zu behandeln; dabei werden auch Drehdüsen verwen­ det, mit deren Hilfe die Innenwand der Bohrung eines Werk­ stücks bestrichen wird, um diese in den endgültigen Fein­ bearbeitungszustand zu bringen. Eine regelrecht Material abtragende ausfräsende Wirkung wird daher nicht erzielt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Bearbeiten insbesondere harter Gegenstände durch Ausräumen rillen­ oder rinnenförmiger Schlitze mit einer hohen Räumrate ohne sperrige Zusatzaggregate zu verbessern; so soll vor allem der "Vortrieb" beim Aufschlitzen des Hartmaterials vergrößert werden.

Die Erfindung ist in den Patentansprüchen 1 und 11 gekenn­ zeichnet und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen derselben beschrieben.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch das erfin­ dungsgemäße Verfahren, bei dem mit mindestens einen Strahl des Druckmittels mindestens ein Richtstrahl eines Kühlmit­ tels auf die Ausräumstelle des Gegenstands gerichtet wird, auf den Gegenstand eine Kühlwirkung ausgeübt wird, durch die eine wesentlich größere Räumrate erzielbar ist, aus wenn dieses Kühlmedium fehlt. Das Kühlmedium muß selbst nicht unbedingt kühler als das Druckmittel sein; es genügt, wenn es an der Auftreffstelle am zu schlitzenden Gegenstand im Bereich des Auftreffens des Druckmittelstrahls eine stark kühlend Wirkung ausübt. So wird die Räumrate um einen Faktor gegenüber fehlendem Kühlmedium sogar dann verbessert, wenn als Druckmittel Wasser und als Kühl­ medium Luft verwendet wird, sofern der Druck des Wassers mindestens 1500 bar beträgt. Es wird vermutet, daß durch das Zusammentreffen des Hochdruck-Wassers mit dem Richt­ strahl bzw. mit mehreren Richtstrahlen der Luft dem Wasser noch vor dem Auftreffen auf beispielsweise harten Granit so viel Wärme entzogen wird, daß eine wesentliche Erwär­ mung des Granits vermieden werden kann. Untersuchungen ha­ ben nämlich gezeigt, daß beim Fehlen des Kühlmediums der Granit am Grund bzw. Boden des rillenförmigen Schlitzes so stark erwärmt wird, daß sich dort eine glasige bzw. keramikartige Überzugsschicht bildet, welche die Räum­ rate stark herabsetzt. Durch die Erfindung wird die Aus­ bildung einer solchen dem Bearbeiten einen hohen Wider­ stand entgegensetzenden Überzugsschicht über dem Granit vermieden. Darüber hinaus wirkt das Wechselspiel der das Gestein beim Auftreffen der punktförmigen Druckmittelstrahlen erheblich erhitzenden Strahlen mit dem diesselbe Gesteins­ stelle beim pendelnden Bestreichen kühlenden Richtstrahl begünstigend auf Rissebildungen im Gestein und zu dessen Aufbrechen und partikelmäßigen Zertrümmern.

Die Aufgabe der Erfindung wird dann besonders gut gelöst, wenn das Druckmittel in Form mehrerer schmaler Einzelstrah­ len aus einem Düsenkopf unter dem hohen Druck von bis zu und über 2000 bar ausgestoßen wird und wenn die einzel­ nen schmalen Straßen nicht parallel, sondern in Form eines sich mit zunehmendem Abstand von der Stirnfläche des Düsen­ kopfen divergierenden Strahlenbündels angeordnet sind. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn die Dichte (pro Flächeneinheit) an Strahlen im Zentralbereich des Bündels wesentlich größer ist als im Randbereich.

Darüber hinaus empfiehlt es sich, wenn Richtstrahlen des Kühlmediums so auf die Strahlen des Druckmittels gerichtet werden, daß sich Richtstrahlen und Einzelstrahlen des Druckmittels schneiden. Selbst wenn der Strahl des Kühl­ mediums durch Einzelstrahlen des unter hohen Druck stehen­ den Druckmittels aus der ursprünglichen Richtung des Richt­ strahles abgelenkt werden, ergeben sich starke Kühleffekte, da die Geschwindigkeit der Druckmittelstrahlen sehr hoch ist und bis über 2000 km/h beträgt. Wird Luft als Kühlme­ dium verwendet, so genügt ein Luftdruck in der Größenord­ nung zwischen 1 und 10 bar. Vereisungseffekte begünstigen die Zertrümmerung im Auftreffbereich am Gestein.

Mindestens teilweise anstelle von Luft kann auch ein kühles Flüssiggas verwendet werden, wodurch die Ergebnisse noch verbessert werden, wodurch sich allerdings auch die Ver­ fahrenskosten erheblich vergrößern.

Im übrigen können auch abrasive Partikel insbesondere dem Kühlmedium und/oder dem Druckmittel zugesetzt werden.

Besonders bevorzugt wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung, bei der der Düsenkopf für das Druckmittel und ein Richtkopf für das Kühlmedium so nebeneinander angeordnet sind, daß die oben erwähnte Wirkung eintritt. Dabei ist es besonders empfehlenswert, wenn zumindest der Düsenkopf des Druckmittels eine pendelnde Bewegung in einer Pendelebene ausübt, die der Längsrichtung des im Gestein oder dergleichen harten Gegenstand auszuräu­ menden rillenförmigen Schlitzes entspricht. Die einzel­ nen Strahlen des Druckmittels sind unter unterschiedli­ chen Anstellwinkeln in Bezug zu dieser Pendelebene an­ geordnet. Außerdem empfiehlt es sich, wenn solche Düsen verwendet werden, die verhindern, daß sich die Einzelstrah­ len schon kurz nach Verlassen des Düsenkopfes aufspreizen. Vielmehr sollten die einzelnen Strahlen im wesentlichen punktförmig - beim Pendeln linienförmig - auf den Gegen­ stand auftreffen, sofern nicht das Kühlmedium eine "ver­ eisende" Wirkung auf die Druckmittelstrahlen ausübt. Die Anstellwinkel betragen insbesondere bis zu 25 Grad gegen­ über der Pendelebene. Die Druckmittelzuleitung ist zweck­ mäßigerweise biegbar, während die Kühlmedium-Zuleitung starr ausgebildet sein kann.

Die Erfindung und besonders bevorzugte Ausbildungen der­ selben werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1 eine schematische Ansicht auf eine Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen schematsichen Schnitt II-II durch die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung,

Fig. 3 eine schematische Aufsicht gemäß Fig. 1 auf eine andere Ausbildung der Vorrichtung,

Fig. 4 eine teilweise Querschnittsansicht durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung - hier ohne Richtkopf für das Kühlmedium - und zwar mit einem Querschnitt durch den rinnenförmigen Schlitz in Granit,

Fig. 5 eine schematische Aufsicht auf eine andere Ausbildung der Erfindung,

Fig. 6 eine Aufsicht auf die Stirnseite eines Düsen­ kopfes,

Fig. 7 einen Querschnitt A-B von Fig. 6 und

Fig. 8 einen Querschnitt A-C von Fig. 6 auf den Dü­ senkopf,

Fig. 9 einen teilweisen Querschnitt auf eine Düse,

Fig. 10 eine aufgebrochene Seitenansicht auf einen anderen Düsenkopf und

Fig. 11 eine schematische Erläuterung des Gesteinszer­ trümmerns.

Gemäß Fig. 1 ist eine starre Druckmittelzuleitung 12 über Verbindungsstege 36 mit der ebenfalls starren Zuleitung 31 für Kühlmedium verbunden. Sowohl die Druckmittelzulei­ tung 12 als auch die Kühlmedium-Zuleitung 31 sind parallel angeordnete Rohre. Am freien Ende des Rohres 12 ist eine Kupplung 11 angebracht, die die als biegbares Pendelrohr ausgebildete Druckmittelzuleitung 30 mit dem Rohr 12 so verbindet, daß das Pendelrohr um die Anlenkstelle der Kupplung 11 in Pendelbewegung - wie in unterbrochenen Linien angedeutet - um beispielsweise den Schwenkwinkel α bringbar ist. Anstelle der Kupplung 11 kann beispiels­ weise gemäß Fig. 3 auch ein Hochdruckschlauch (HD-Schlauch) zwischen das Rohr 12 und das Pendelrohr so eingebaut sein, daß das Druckmittel durch den biegbaren HD-Schlauch strömt, der die pendelnde Bewegung des Pendelrohrs, d.h. der Druck­ mittel-Zuleitung 30, im Betrieb nicht behindert.

Die im Betrieb oszillierende Zuleitung 30 stützt sich auf einer Führung 6 ab, welche seitlich von der Kühlmedium-Zu­ leitung 31 absteht. Am freien Ende des Pendelrohrs befindet sich der Düsenkopf 3, an dessen Front- bzw. Stirnseite 3 a hier nicht gezeigte Düsen angeordnet sind, durch welche im Betrieb Druckmittel unter hohem Druck von beispielsweise 2000 bar in Form der Strahlen 5 b auf das Gestein 15 ausge­ stoßen werden kann. Die pendelnde bzw. nach rechts und links um den Schwenkwinkel α oszillierende Bewegung des Pendelrohrs und daher auch des mitgeführten Düsenkopfes 3 und der Strahlen 5 b wird bei diesem Beispiel durch ein Antriebsaggregat 32 veranlaßt, das an der Kühlmedienzulei­ tung 31 angebaut ist und durch einen Energieträger, bei­ spielsweise kinetische, elektrische, elektromagnetische, pneumatische oder hydraulische Energie antreibbar ist, welche durch die Zuleitung 31 zum Antriebsaggregat 32 geführt wird. Ein Stößel 33 stößt das Pendelrohr kurz­ zeitig in die von der Zuleitung 31 abgewandte Richtung. Hierdurch wird die Feder 34 gespannt, die einerseits das zu weite Auslenken des Pendelrohrs verhindert und an­ dererseits dasselbe wieder in die entgegengesetzte Rich­ tung zurückzieht. Durch die Kombinationswirkung des An­ triebsaggregats 32 und der Feder 34 mit dem Pendelrohr schwingt dieses zwischen den unterbrochenen Linien hin und her. Die schmalen Strahlen 5 b treffen auf das Gestein 15 auf und räumen dort einen rinnenförmigen Schlitz 16 aus, wenn die Vorrichtung allmählich in Pfeilrichtung P an der Frontseite des Gesteins 15 entlang geführt wird.

In der Nähe des Düsenkopfes 3 für das unter hohem Druck stehende Druckmittel befindet sich am freien Ende der Zuleitung 31 der Richtkopf 31 a, durch den Richtstrahlen 5 g von als Kühlmedium dienender Luft sowohl in Richtung auf das Gestein 15 als auch in Richtung auf die einzel­ nen Druckmittelstrahlen 5 b gerichtet sind.

Diese Vorrichtung wird durch das hier schematisch darge­ stellte Gehäuse 40 bis auf dessen offene Stirnseite schüt­ zend umhüllt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Alternative der Vorrichtung wird anstelle des Stößels 33 ein aus mehreren Hebeln zusam­ mengesetztes Gestänge verwendet, mit dem das Antriebsaggre­ gat 32 die Zuleitung 30 des Druckmittels in die pendelnde Bewegung bringt. Der Richtstrahl 5 g ist unter 45 Grad auf die Hauptstrahlrichtung des Druckmittels geneigt, die hier durch den Strahl 5 b des Düsenkopfes 3 veranschaulicht ist; Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die anderen Strahlen des Druckmittels nicht angegeben.

Gemäß Fig. 4 ist schematisch die Breite C des aus dem Gestein 15 auszuräumenden rinnenförmigen Schlitzes 16 veranschaulicht. Im Düsenkopf 3 befinden sich Düsen 5 a für das Druckmittel, das gegebenenfalls auch in Form von sich vom Düsenkopf 3 mit zunehmender Richtung aufspreizen­ den Strahlenkegeln ausgebildet sein kann, obwohl sich schmale Einzelstrahlen als wesentlich günstiger erwiesen haben.

Die Ausbildungsform nach Fig. 5 ist die bevorzugteste; dabei dient das unter hohem Druck aus dem Düsenkopf 3 in Form der schmalen Einzelstrahlen 5 b austretende Druck­ mittel zum selbstätigen Antreiben des biegbaren Pendel­ rohrs bzw. der Zuleitung 30 in der Richtung, die durch die bügelförmige insbesondere geradlinige Führung 6 vorgegeben ist. Hier liegt die Pendelebene in der Zeichnungsebene, das heißt in der gleichen Ebene, in der sich die Zuleitung 12 für das Druckmittel einerseits und die Zuleitung 31 für das Kühlmittel andererseits befinden. Auch bei dieser Ausbildung der Erfindung wird dafür gesorgt, daß mindestens ein Richt­ strahl 5 g der als Kühlmedium dienenden Luft derart aus dem Richtkopf 31 a austritt, daß sich eine zumindest fiktive Schnittstelle 200 b mit dem nächstbenachbarten Strahl 5 b des Druckmittels noch vor Erreichen des hier nicht dar­ gestellten Gesteins ergibt.

In den Fig. 6, 7 und 8 wird eine besonders bevorzugte Ausbildung eines Düsenkopfs demonstriert. Der rechteckför­ mige Düsenkopf 3 weist an seiner freien Front - bzw. Stirn­ seite 3 a eine Anzahl von Düsen 5 a auf, von denen die mitt­ lere Düse 5 a 1 an der Schnittstelle zwischen der Symmetrie­ ebene 25 s (bildet gleichzeitig der Pendelebene PE) und der dazu unter rechtem Winkel verlaufenden Querebene 25 q an­ geordnet ist. In dem Zentralbereich 3 a 1 um die Mitteldüse 5 a 1 sind weitere Düsen 5 a angeordnet, so daß die Dichte, d.h. die Anzahl von Düsen pro Flächeneinheit, im Zentral­ bereich 3 a 1 größer ist als außerhalb desselben. Die äußer­ sten Düsen 5 a 2 werden von Düsenelementen gebildet, welche noch näher anhand der Fig. 9 erläutert werden.

Im Düsenkopf 3 sind von der Stirnseite 3 a ausgehend Bohrun­ gen mit Innengewinde 50 so angeordnet, daß die Achsen der Bohrungen unter Anstellwinkeln β und δ in Bezug zur Achse der mittleren Düse 5 a 1 und daher der Hauptstrahl­ richtung geneigt sind. Die Strahlen 5 b 2 verlaufen daher von der Stirnfläche 3 a des Düsenkopfes 3 ausgehend diametral nach außen. Dabei empfiehlt es sich, wenn der Anstellwinkel in der Pendelebene PE deutlich größer ist als der Anstell­ winkel β in der quer dazu verlaufenden Querebene 25 q. Bei diesem Beispiel beträgt der erstgenannte Anstellwinkel δ ₂ 23 Grad, während der zweitgenannte Anstellwinkel β ₂ 6 Grad beträgt. Die Düsenelemente bestehen aus den in die Innenge­ winde 50 von der Stirnseite 3 a aus einschraubbaren Schraub­ bolzen 100 und die zylindrischen Ansätze 101 ragen zweck­ mäßigerweise bis in die Sammelkammer 7 im Düsenkopf 3. Die Sammelkammer 7 ist durch einen mit Innengewinde 20 versehenen Durchgang mit der in Fig. 7 nicht dargestellten Zuleitung 30 für das Druckmittel verbunden. Der lichte Durchmesser der Düsen 5 a im Bereich der Durchtrittsöffnung 102 a beträgt 0,5- 1 mm.

Es empfiehlt sich, wenn der Schraubbolzen 100 aus insbeson­ dere Stahl mit einem ringförmigen Einsatz 102 aus insbe­ sondere Saphir und/oder Hartmetall versehen ist, dessen Durchtrittsöffnung 102 a den kleinsten Durchflußquerschnitt aller am Durchleiten des Druckmittels beteiligten Aggrega­ te aufweist. Der Ansatz 101 des Schraubbolzens 100 weist einen in Durchflußrichtung D des Druckmittels konisch ab­ nehmenden Durchflußquerschnitt auf. Dabei ist am Eingang des Ansatzes 101 eine perforierte Scheibe 103 beispiels­ weise aufgelötet. Der Gesamtquerschnitt aller Perforations­ löcher 103 a in der Scheibe 103 ist größer als der Durchfluß­ querschnitt der Durchtrittsöffnung 102 a des ringförmigen Einsatzes 102. Der Ansatz 101 schließt mit einem Teil an den Einsatz 102 an, der eine im wesentlichen zylindrische Bohrung 101 b aufweist, an die sich die konische Sammelkam­ mer 101 a anschließt. Die perforierte Scheibe 103 vermindert insbesondere zusammen mit der sich konisch bzw. kegelig ver­ engenden Sammelkammer 101 a Druckstöße. Hierdurch wird besser gewährleistet, daß die einzelnen Strahlen 5 b 1, 5 b 2 des Druckmittels bis zur Auftreffstelle auf dem zu bearbeitenden Gegenstand schmal bleiben.

Bei der besonderen Ausbildung von Fig. 10 umhüllt die Kühlmittel-Zuleitung 31 die Druckmittel-Zuleitung 30 ko­ axial; beide Zuleitungen sind biegbar, wobei die Druck­ mittel-Zuleitung 30 aus einem Hochdruckschlauch besteht, da der Druckmitteldruck innerhalb derselben sehr groß ist. Während das Druckmittel durch die Düsen, hier die Düsen 5 a 1 und 5 a 2, austritt und Druckmittel-Strahlen 5 b 1, 5 b 2, 5 b 3 bildet, und der Düsenkopf 3 in der Pendelebene PE, d.h. senkrecht auf die Zeichnungsebene, sehr schnell hin und her pendelt, wird das von den einzelnen sehr schmalen Strahlen 5 b 1, 5 b 2, 5 b 3 und gegebenenfalls weiteren Einzel­ strahlen gebildete Strahlenbündel umhüllt von einer Art "Vorhang" aus Luft, welches als Kühlmedium durch die ring­ förmige Richtdüse 201 strömt. Dabei ist die Achse der Richtdüse 201 unter dem Anstellwinkel γ von etwa 20 radial nach innen gerichtet mit der Folge, daß der unter dem Anstell­ winkel β zum mittleren Strahl 5 b 1 angestellte Strahl 5 b 2 jedenfalls fiktiv an der Schnittstelle 200 b 2 vom Richtstrahl 5 b getroffen bzw. geschnitten wird. Tatsächlich wird der Richtstrahl 5 g des Unterdrucks um den Strahl 5 b 2 abgelenkt, der mit sehr großer Geschwindigkeit von beispielsweise 2000 km/h aus der Düse 5 a 2 ausströmt.

Im übrigen wurde festgestellt, daß es nicht immer erforder­ lich ist, daß Richtstrahlen 5 g schon vor dem Auftreffen von Druckmittelstrahlen 5 b auf den Gegenstand 15 solche Strahlen 5 b schneiden, obwohl dieses "Berühren" des Kühl­ mediums, beispielsweise der Luft des Richtstrahls 5 g, mit dem Hochdruck-Druckmittel zu einem starken Abkühlen schon vor dem Auftreffen auf dem Gestein 15 führt.

Gemäß Fig. 11 trifft der Richtstrahl 5 g nicht unmittelbar mit dem Strahl 5 b des Druckmittels zusammen; vielmehr werden der Richtstrahl 5 g und der Druckmittelstrahl 5 b im wesentlichen parallel nebeneinander bei der pendelnd oszillierenden Bewegung des Düsenkopfs 3 um den Schwenk­ bzw. Pendelwinkel α aus der einen Stellung in die andere strichpunktierte Stellung verschwenkt, in der der Richtstrahl mit dem Bezugszeichen 5 g′ und der Druckmittelstrahl mit dem Bezugszeichen 5 b′ versehen sind. Aufgrund der hohen Energie, mit der der Strahl 5 b, 5 b′ des Druckmittels, beispielsweise Wasser, mit dem Druck von 2000 bar im Auf­ treffbereich 209 am Anfang des Schlitzes 16 auf der Granit- Gestein 15 an den Auftreffstellen 210 - und kurz danach 210′ - auftrifft, findet eine plötzliche Erhitzung des Granits durch die hochenergetischen Druckmittelstrahlen 5 b, 5 b′ statt. Kurze Zeit später berühren Richtstrahlen 5 g′ der Luft denselben Auftreffbereich 209 beispielsweise an der Auftreffstelle 211′ mit einer plötzlichen erheblichen Temperaturverminderung. Dieses schnelle Wechselspiel von Erhitzen und Abkühlen innerhalb kurzer Zeit von weniger als einer Sekunde und innerhalb kurzer Bereiche führt zur geradezu explosionsartigen Rissebildung im Gestein, so daß Partikel geradezu ab- bzw. ausplatzen. Der Abtrag- bzw. Ausräumeffekt im Auftreffbereich 209 ist daher um ein Vielfaches größer als wenn nur die Druckmittelstrahlen 5 b, 5 b′ dort hin und her pendeln würden. Das ohne Abkühlungs­ unterbrechungen erfolgende Erwärmen (ohne Anwendung der kühlenden Richtstrahlen) bildet bei vielen Gesteinssorten einen als Hitzeschild dienenden Überzug gerade im Auftreff­ bereich, was die Wirkung der hochenergetischen Strahlen 5 b, 5 b′ bei längerem Betrieb gegenüber dem beginnenden Ausräumen, wenn das Gestein noch nicht sehr stark erwärmt ist, reduziert.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anwendbar beim Einbringen von geraden oder auch bogenförmigen oder gar kreisförmigen Schlitzen in Granit und dergleichen hartem Gestein. So kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bis zu metertiefe Schlitze in Granit einschneiden, so daß Granitblöcke wesentlich schneller und einfacher als durch Einbringen von Bohrlöchern und Absprengen mittels Spreng­ stoff in vorgegebener Quaderform ausgebrochen werden können. Dabei sind die bei der Erfindung benutzten Medien, wie Wasser für das Hochdruckmittel und Luft für das Kühlme­ dium, wohlfeil und bietet die lanzenförmige Vorrichtung die Möglichkeit bei schmaler Ausbildung auch tiefe Schlitze im Granit auszuräumen. Die Wechselbeanspruchung zwischen Erhitzungseffekten beim Auftreffen der punktförmigen Ein­ zelstrahlen des Druckmittels auf das Gestein und der Kühl­ wirkung dort auftreffender kühler Medien führt zu einer "Versprödung" des Gesteins im Gegensatz zu bisher bekann­ ten Verfahren, bei denen ohne Verwendung des Kühlmediums sich ein dem Ausräumen von Granit entgegenstellender Hart­ stoff-Überzug ergab.

Claims (19)

1. Verfahren zum Material abtragenden Bearbeiten, wie Schneiden, von Gestein, Erzen, Kohle, Beton oder anderen harten Gegenständen mittels eines Druckmittels, das in Form von unter Anstellwinkeln (β) zueinander gerichteten schmalen Strahlen (5 b) unter hohem Druck derart auf den Gegenstand (15) gerichtet wird, daß zur Bildung eines Schlitzes (16) im Gegenstand (15) Partikel desselben abgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (15) im Auftreffbereich (209 bis 211) der Strahlen (5 b) des Druckmittels gekühlt wird durch mindestens einen Richtstrahl (5 g) eines Kühlmediums und daß der (die) Richtstrahl(en) (5 g) auf den Gegen­ stand (15) im Auftreffbereich (209 bis 211) und/oder auf mindestens einen Strahl (5 b) des Druckmittels ge­ richtet wird (werden).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächendichte (Anzahl Strahldüsen pro Flächen­ einheit) der Strahlen (5 b) im Zentralbereich (3 a 1) des aus den einzelnen schmalen Strahlen (5 b) gebildeten Strahlenbündels wesentlich größer gewählt ist als außer­ halb des Zentralbereichs (3 a 1).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Richtstrahl(en) (5 g) derart auf schmale Strahlen (5 b) des Druckmittels gerichtet sind, daß sich die Schnittpunkte bzw. Schnittlinie (200 b 2) des Richt­ strahls (5 g) mit mindestens dem äußersten schmalen Strahl (5 b) des Druckmittels im Abstand von der Auftreffstelle (210, 211) auf den Gegenstand (15) befindet (befinden).

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf das aus den einzelnen Strahlen (5 b) gebildete Strahlenbündel ein ringförmiger Richtstrahl (5 g) des Kühlmittels gerichtet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Druckmittel unter hohem Druck von mindestens 1500 bar angewendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß kühles Wasser als Druckmittel verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Luft als Kühlmedium verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß kaltes Flüssiggas als Kühlmedium verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckmittel abrasive Partikel zugesetzt werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel und/oder das Kühlmedium unter pulsierenden Druck gesetzt wird.

11. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-10, bei der das Druckmittel über eine Zuleitung (30) einem Düsenkopf (3) zuführbar ist und durch mindestens zwei Düsen (5 a) desselben in Form schmaler Strahlen (5 b)auf den zu bearbeitenden Gegenstand (15) richtbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Zuleitung (31) für ein Kühlmedium verbundener Richtkopf (31 a) mindestens eine Richtdüse (201) aufweist, deren Strahlrichtung derart po­ sitioniert ist, daß der Richtstrahl (5 g) des Kühlme­ diums in den Auftreffbereich (209) der Strahlen (5 b) des Druckmittels auf den Gegenstand (15) und/oder in den Bereich mindestens eines der Strahlen (5 b) des Druckmittels noch vor dessen Auftreffstelle (210) auf den zu bearbeitenden Gegenstand (15) gelangt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel (β) der Mehrzahl der Düsen (5) zwischen etwa 10 und 25 Grad gewählt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckmittel-Zuleitung (30) im wesentlichen biegbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittel-Zuleitung (20) durch eine Führung (6) in einer quer zur Hauptstrahlrichtung verlaufenden Pen­ delebene (PE) geführt ist, welche mit der im wesentlichen starren Kühlmedium-Zuleitung (31) verbunden ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Düsenkopf (3) Verbindungskanäle angeordnet sind, welche die Düsen (5 a) einerseits mit einer Sammel­ kammer (7), in welche das Druckmittel über die Zulei­ tung (30) einströmt, und andererseits mit der Stirn­ seite (3 a) des Düsenkopfes (3) verbinden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Düsen (5 a) je einen rohrartigen Schraubbolzen (100) aufweisen, der in einen zu einem Verbindungskanal füh­ rendes Innengewinde (50) des Düsenkopfes (3) einschraub­ bar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schraubbolzen (100) ein ringförmiger Einsatz (102) aus Saphir und/oder Hartmetall eingesetzt ist, dessen Durchtrittsöffnung (102 a) den kleinsten Durch­ flußquerschnitt aller am Durchlaß des Druckmittels beteiligten Aggregate aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schraubbolzen (100) mit einem Ansatz (101) versehen ist, dessen Durchflußquerschnitt in Durchfluß­ richtung (D) des Druckmittels konisch ab­ nimmt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang in den Ansatz (101) mit einer perforier­ ten Scheibe (103) abgedeckt ist, deren lichter Gesamt­ durchflußquerschnitt aller Perforationslöcher (103 a) größer ist als der Durchflußquerschnitt der Durchtritts­ öffnung (102 a) des Einsatzes (102).