DE4422769C2 - Hochdruck-Wasserschneidvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochdruck-Wasserschneidvorrichtung gemäß Patentanspruch 1.

Hochdruck-Wasserschneidvorrichtungen werden dazu verwendet, feste und harte Materialien, wie unterschiedliche Gesteine und Metalle in vorbestimmte Formen zu schneiden. Zu diesem Zweck wird Wasser unter Hochdruck gesetzt und an­ schließend entspannt. Zudem wird dem Wasser ein Abrasivmittel, z. B. Gra­ natsand, zugeführt, so daß das Zusammenwirken der durch die Entspannung des Wassers freiwerdenden kinetischen Energie mit dem Abrasivmittel zu der Schneidwirkung führt. Der bei einem Schneidvorgang anfallende Material­ schlamm wird zusammen mit dem Wasser in einem Auffangbecken gesammelt, zusammen mit dem Wasser aus diesem abgeführt und in einer Aufbereitungsein­ richtung, wie z. B. einer Zentrifuge oder einem Hydrozyklon vol dem Wasser getrennt.

Die Zuführung des Abrasivmittels erfolgt über eine Dosiereinrichtung. Die Do­ siereinrichtung ist über einen Schlauch mit dem Schneidkopf verbunden. Das nach Verlassen der Wasserdüse entspannte Wasser erzeugt aufgrund seiner hohen Austrittsgeschwindigkeit in der Schneidkopfmischkammer einen Unterdruck. Dieser wird zum Ansaugen des Abrasivmittels genutzt.

Aus DE 43 38 581 A1 ist ein Strahlmittel-Durchflußsensor beschrieben. Dieser dient ausschließlich der Überwachung des Strahlmitteldurchflusses an einer ganz bestimmten Stelle der Strahlmittelzuführung. Darüber hinaus offenbart diese Druckschrift lediglich eine robustere Ausbildung eines solchen Sensors. Der of­ fenbarte Sensor entspricht in seiner Funktion der ersten Sensoreinrichtung der vorliegenen Erfindung.

Der Betrieb einer Hochdruck-Wasserschneideinrichtung mit einer nur funktionell auf die Erfassung einer Durchflußmenge beschränkten Sensoreinrichtung führt zu dem Nachteil, daß eine Fehlfunktion der Abrasivmitteldüse und/oder der Wasser­ düse nicht direkt erfaßt werden kann und der Benutzer erst auf dem Wege der Vermutung auf diese Fehlfunktion stößt. Zu dem Zeitpunkt, an dem sich die Durchflußmenge des Strahlmittel auch aufgrund einer Veränderung der Ansaug­ leistung ändert, z. B. durch Rückstau, kann der zu der Veränderung führende Fehler bereits einige Zeit unbemerkt vorgelegen und die Schneidleistung beein­ trächtigt haben.

Wenn der Durchflußsensor nun eine unzulässige Änderung der Durchflußmenge erfaßt, erhält der Benutzer keine weiteren Informationen über die Ursache für diese unzulässige Änderung. Die Ursache könnte nicht nur auf einer Fehlfunktion der Abrasivmitteldüse oder der Wasserdüse (ausströmseitig) beruhen, sondern sich auch ganz einfach dadurch erklären, daß eine Änderung im Einfüllbereich (einströmseitig) des Strahlmittels, z. B. durch Entleerung, Verstopfung oder Do­ sieröffnung, etc., vorliegt. Letzteres führt dann dazu, daß zur Erreichung des richtigen Durchflusses die Dosierung einströmseitig erhöht wird, ohne die Feh­ lerursache ausströmseitig zu beheben. Für die Fehlerfindung vergeht daher in der Regel einige Zeit, in der die Hochdruck-Wasserschneideinrichtung außer Betrieb gesetzt ist. Eine zwischenzeitliche Erhöhung der Dosierung kann sogar zu einer ernsthaften Beschädigung der Anlage führen. Die bisherige Verfahrensweise führt nicht nur zu unerwünscht langen Unterbrechungen im Froduktionsbetrieb, sondern auch zu einem Anstieg der Betriebskosten.

Aus "Für fast alle Werkstoffe", Fertigung, Heft 3, März 1994, Seiten 26-28 ist bekannt, daß die Menge eines Schneidmittels, das angesaugt werden soll, über ein Potentiometer oder programmgesteuert geregelt werden kann. Eine Überwa­ chungseinheit für die Vorbestimmung einer Schneidmittelmenge sowie die Ab­ führung des Schneidmittels ist nicht offenbart.

Aus DE 42 22 073 C1 ist eine Vorrichtung zum Strahlbearbeiten von Werkstück­ oberflächen, insbesondere zum Verfestigen oder Umformen, bekannt. Diese Vor­ richtung weist ein kombiniertes Strahlmitteldosier- und Kontrollsystem auf, mit welchem ein Strahlmitteldurchsatz an der Strahldüse überwacht werden kann. Mit einer solchen Überwachungseinheit ist es nur möglich, die Zuführung des Strahlmittels, das heißt, den Durchlauf einer vorbestimmten Menge, zu überwa­ chen. Eine Überwachung der funktionsgerechten Arbeitsweise einer Austrittsdüse ist nicht vorgesehen.

Aus DE 42 19 423 C1 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen einer dreidimensionalen Struktur an einem Werkstück bekannt, die zumindest einen Drucksensor auf­ weist, die eine genaue Positionierung der Düse gegenüber der Werkstückoberflä­ che ermöglicht. Mit diesem Drucksensor kann weder die Zuführung eines Abra­ sivmittels noch die Abführung eines solchen überwacht werden.

Aus "Für harte Werkstoffe" von H. Weber, Industrie-Anzeiger 16/93, Seiten 30, 31 ist eine Wasserstrahl-Schneidanlage bekannt, mit einer Wasserzuführleitung, über die unter hohem Druck entweder Wasser oder bedarfsweise ein Gemisch aus Wasser und Abrasivmittel einem Schneidkopf zugeführt wird. Es ist nicht be­ kannt, aufgrund welcher Überwachungskriterien die Abrasivmittelzuführung durch Sensoren überwacht wird. Ferner ist nicht offenbart, daß die Abrasivmittel­ abführung, also das Verstopfen oder ein Defekt an der Austrittsöffnung am Schneidkopf überwacht wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Hochdruck- Wasserschneideinrichtung mit einer Einrichtung für die Abrasivmittelzuführung zu schaffen, in der die Fehlfunktion einer nachgeordneten Abrasivmitteldüse bzw. Wasserdüse erfaßbar ist. Die Aufgabe wird gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Hochdruck-Wasserschneidvorrichtung kann, da das Abrasivmittel durch den Unterdruck, den der Wasserstrahl im Schneidkopf er­ zeugt, in den Schneidkopf angesaugt und mit dem Wasserstrahl vermengt wird, um dann gemeinsam mit diesem aus einer Austrittsdüse auszutreten, die Ansau­ gleistung, das heißt, der durch die Ansaugleistung erzeugte Unterdruck, als Pa­ rameter für die richtige Funktionsweise der Austrittsdüse gewählt werden. Falls ein Defekt an der Austrittsdüse vorliegt oder falls die Austrittsdüse durch das Abrasivmittel verengt oder gar verstopft sein sollte, vermindert dies die Ansaug­ leistung und der Unterdruck wird verringert bzw. fällt ganz weg. Die Verände­ rung des Unterdrucks wird in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung durch den Unterdruck-Meßfühler erkannt. Die Information aus dem Meßelement zur Überwachung der Abrasivmittelzuführung in Verbindung mit der Information von dem Meßelement zur Überwachung der Abrasivmittelabführung ermöglicht eine genaue Ortung der Ursache für eine Veränderung des Abrasivmitteldurch­ satzes, das heißt, eine genaue Fehlerortung in der Abrasivmittelzuführung und in der Abrasivmittelabführung.

Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 4.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Die Zeichnung zeigt eine Abrasivmittel-Zuführeinrichtung 1 in der oben eine Dosieröffnung 2 zur dosierten Zuführung eines Schneidmittels. Die Zuführrich­ tung verjüngt sich die Dosieröffnung 2 in einem Übergangsbereich 3. Der Über­ gangsbereich 3 ist in Zuführrichtung mit einem Zuführschlauch 5 verbunden. Der Zuführschlauch 5 wird von einem Ringsensor 7 umschlossen, der die Durchlauf­ menge des Granatsandes erfaßt. Im weiteren Verlauf des Zuführschlauch 5 ist dem Ringsensor 7 ein zweiter Sensor 9 nachgeordnet. Der Sensor 9 weist einen Unterdruck-Meßfühler 11 auf, der in den Zuführschlauch 5 hineinragt. In Zuführ­ richtung hinter dem Unterdruck-Meßfühler 11 ist der Zuführschlauch 5 mit der Mischkammer des Schneidkopfes (nicht dargestellt) verbunden.

In der vorliegenden Ausführungsform stellt der Ringsensor 7 durch die Menge des durchlaufenden Schneidmittels unterschiedliche elektrische Signale zur Ver­ fügung. Andere Sensoren, die auf allgemein bekannten physikalischen Meßver­ fahren beruhen, können zur Erfassung der Durchlaufmenge ebenfalls eingesetzt werden.

Claims (4)

1. Hochdruck-Wasserschneidvorrichtung mit einer Wasserzuführung, mit einer Abrasiv­ mittelzuführeinrichtung (1, 3, 5) durch Unterdruckansaugung und mit einer ersten Sen­ soreinrichtung (7) in der Abrasivmittelzuführeinrichtung (1, 3, 5) zur Erfassung der Durchlaufmenge eines Abrasivmittels, wobei der ersten Sensoreinrichtung (7) in der Abra­ sivmittelzuführeinrichtung (1, 3, 5) eine zweite Sensoreinrichtung (9, 11) zur Überwachung der Ansaugleistung der Abrasivmittelmenge zugeordnet ist und die zweite Sensoreinrich­ tung (9, 11) einen Unterdruck-Meßfühler (11) zur Feststellung der Fehlfunktion einer Ab­ rasivdüse oder Wasserdüse aufweist.

2. Hochdruck-Wasserschneideinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck-Meßfühler (11) in einen Zuführschlauch (5) der Abrasivmittelzufüh­ reinrichtung (1, 3, 5) hineinragt.

3. Hochdruck-Wasserschneideinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sensoreinrichtung (9, 11) der ersten Sensoreinrichtung (7) in Strömungs­ richtung des Abrasivmittels nachgeordnet ist.

4. Hochdruck-Wasserschneideinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sensoreinrichtung (7) ein Ringsensor zur Erfassung einer Widerstandsände­ rung in dem Zuführschlauch (5) ist.