DE4431085C1

DE4431085C1 - Abrasive water jet cutting process

Info

Publication number: DE4431085C1
Application number: DE19944431085
Authority: DE
Inventors: Rolf Einhaus
Original assignee: Uhde GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2014-09-02

Abstract

The process involves a cutting jet having an associated water jacket jet, which is without abrasive material. The axial alignment of the water jet is adjustable relative to the jacket jet, which may be a high or low pressure jet. The water forming the jacket jet can be circulated. The cutting jet may be focused inside the jacket jet. The device can have a lance-like nozzle (2) for the abrasive water mixture, and a ring nozzle (14) around it, to form the jacket jet (16). Adjustment may be carried out by a plate-shaped shoulder (4) with knurled screws (9) for position adjustment. A nozzle chamber (12) around the cutting nozzle can have an intake for abrasive-free pressurized water.

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Abrasiv-Wasserstrahlschneiden, bei dem ein ein Abrasivmittel füh render Wasserstrahl unter Hochdruck auf die zu bearbeiten den Objekte geführt wird sowie auf einen Schneidkopf zum Abrasiv-Wasserstrahlschneiden.The invention relates to a method for abrasive water jet cutting, with an abrasive render water jet under high pressure on the edit the objects and on a cutting head for Abrasive water jet cutting.

Verfahren und Vorrichtungen zum Schneiden von Gegenständen mittels eines Wasser-Abrasivmittelgemisches sind in unter schiedlichen Ausführungen bekannt, beispielsweise aus der DE 38 44 344 A1, DE 40 05 693 A1 oder EP-A 0 221 236.Methods and devices for cutting objects using a water-abrasive mixture are in below different versions known, for example from the DE 38 44 344 A1, DE 40 05 693 A1 or EP-A 0 221 236.

Den bekannten Vorrichtungen ist gemeinsam, daß über ein lanzenartiges Düsenrohr ein Gemisch aus Druckwasser mit Ab rasivmitteln auf die zu schneidenden oder zu reinigenden Objekte geführt wird. Dabei ist es auch bekannt, die lan zenartige Düse über Einstellschrauben in ihrer Höhe ver stellbar anzuordnen und, umgeben von Dichtringen, auch in ihrem relativen Winkel zur Mittelachse, und zwar über eine solche Weite, wie dies die Verformung der Dichtringe zu läßt.The known devices have in common that about a lance-like nozzle tube a mixture of pressurized water with Ab abrasives on those to be cut or cleaned Objects. It is also known that the lan zen-like nozzle with adjusting screws in height adjustable and, surrounded by sealing rings, also in their relative angle to the central axis, namely over a such width as this causes the deformation of the sealing rings leaves.

Ein Problem bei einem Abrasiv-Wasserstrahlschneiden besteht darin, daß das abrasiv wirkende körnige Schneidmittel beim Auftreffen auf das Schneidgut teilweise projektilartig in die Umgebung verspritzt wird, was insbesondere die Arbeits sicherheit stark beeinflußt. Auch ist die Einstellbarkeit der Düsenlanze von der Seite her problematisch, da bei den Einstellarbeiten der Schneidstrahl berührt werden könnte.There is a problem with abrasive water jet cutting in that the abrasive granular cutting agent at Impact on the material to be cut, sometimes projectile-like the surrounding area is sprayed, which is particularly the working security strongly influenced. The adjustability is also the nozzle lance problematic from the side, because with the Adjustments to the cutting beam could be touched.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Lösung, mit der insbesondere die Arbeitssicherheit einer derartigen Verfahrensweise und der Betrieb eines entsprechenden Schneidkopfes verbessert und vereinfacht wird, insbesondere soll eine Verletzungsgefahr bei Betrieb bzw. Einstellen der Abrasivdüse vermieden werden.The object of the invention is to provide a solution with which in particular the occupational safety of such Procedure and operation of an appropriate Cutting head is improved and simplified, in particular a risk of injury when operating or adjusting the Abrasive nozzle can be avoided.

Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird die se Aufgabe gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.With a method of the type described in the introduction se object according to the invention by the characterizing Features of claim 1 solved.

Durch einen derartigen Hüllstrahl werden reflektierte Ab rasivmittelteilchen extrem begrenzt, im günstigsten Falle werden sie vom Hüllstrahl unmittelbar fortgerissen.Such an enveloping beam reflects reflected Ab extremely limited abrasive particles, in the best case they are immediately torn away by the enveloping jet.

Um einen entsprechenden Schutz zu bieten, ist es bekannt, die Materialien, die geschnitten werden müssen, unter Was ser anzuordnen, was allerdings den entscheidenden Nachteil hat, daß diese Teile auftreiben können und daher eine ord nungsgemäße Bearbeitung unter Wasser nicht mehr möglich ist.To provide appropriate protection, it is known the materials that need to be cut under what to arrange, which is the decisive disadvantage has that these parts can find and therefore an ord Proper processing under water is no longer possible is.

Auch hier bietet die Erfindung einige Vorteile, da es durch den Wasserhüllstrahl möglich gemacht wird, die Teile unmit telbar auf einen Bearbeitungsrost aufzulegen, der oberhalb eines entsprechenden Wasserauffangbeckens angeordnet ist. Damit ergibt sich eine starke Vereinfachung der Bearbei tung.Again, the invention offers some advantages because of the water envelope jet is made possible, the parts immediately to be placed on a processing grate above a corresponding water collecting basin is arranged. This greatly simplifies machining tung.

Ein zusätzlicher Vorteil liegt darin, daß es durch den Was serhüllstrahl zu einer nicht unerheblichen Geräuschdämmung kommt. Auch verhindert der Hüllstrahl Granulatablagerungen und Beschädigungen des zu schneidenden Materiales, insbe sondere in der Randzone der Schneidfuge.An additional advantage is that what sheathing jet to a not insignificant noise insulation is coming. The enveloping jet also prevents granulate deposits and damage to the material to be cut, esp especially in the edge zone of the kerf.

Eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstrahles, in dem Hohlräume gebildet sind, um durch Pulsieren des Strahles bei Zusammenbrechen dieser Hohlräume ein Zertrüm mern oder Abtragen von Material zu verbessern, ist aus der DE-OS 24 07 632 bekannt, wobei dort zur Erleichterung der Bildung von Hohlräumen ein Mantelstrahl aus langsam strö mender Flüssigkeit vorgesehen ist, die ggf. mit partikel förmigem Material beladen sein kann. Hinweise auf die hier zur Lösung anstehenden Probleme sind dieser Literaturstelle nicht zu entnehmen. A device for generating a liquid jet, in which cavities are formed by pulsing the When these cavities collapse, a beam is destroyed to improve or remove material is from the DE-OS 24 07 632 known, there to facilitate the Formation of voids a stream of mantle from slowly flowing mender liquid is provided, possibly with particles shaped material can be loaded. References to the here Problems to solve are this reference not to be removed.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran sprüchen, wobei der Hüllstrahl je nach Einsatzzweck als Niederdruck- oder auch Hochdruckhüllstrahl einsetzbar ist.Embodiments of the invention result from the Unteran say, the envelope beam depending on the application as Low pressure or high pressure enveloping jet can be used.

Zweckmäßig wird das für den Hüllstrahl benötigte Wasser mittels einer Pumpe dem Wasserauffangbecken (Catcher) ent nommen und im Kreislauf geführt, wie dies die Erfindung ebenfalls vorsieht. Auch kann der Schneidstrahl innerhalb des Hüllstrahles fokussierbar sein.The water required for the enveloping jet is useful using a pump from the water catcher taken and circulated, as is the invention also provides. The cutting beam can also be within of the enveloping beam can be focused.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung auch einen Schneidkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 vor, der sich dadurch auszeichnet, daß die das Abrasiv-Wassergemisch führende lanzenartige Düse von einer einen Hüllstrahl bildenden Ringdüse umgeben ist, wobei die Einstelleinrichtung zur axialen Ausrichtung der Düse relativ zur Ringdüse vorgesehen ist. The invention also provides a solution to the problem a cutting head according to the preamble of claim 6 before, which is characterized in that the lance-like nozzle leading the abrasive / water mixture is surrounded by an annular nozzle forming an enveloping jet, wherein the adjusting device for the axial alignment of the nozzle relative to the ring nozzle is provided.

Um eine leichte werkzeugfreie Einstellbarkeit des Schneid strahldüsenkopfes zu ermöglichen, sieht die Erfindung in Ausgestaltung vor, daß der Schneidstrahldüsenkopf einen tellerförmigen Ansatz aufweist, der zur Positioniereinstel lung von Rändelschrauben beaufschlagt ist, wobei der tel lerförmige Ansatz zweckmäßig in wenigstens geringfügig ver formbaren Ringdichtungen gelagert ist.For easy tool-free adjustability of the cutting To enable the jet nozzle head sees the invention in Design before that the cutting nozzle head one has plate-shaped approach to the positioning is applied by knurled screws, the tel ler-shaped approach useful in at least slightly ver malleable ring seals is stored.

Die Schneiddüse kann auch an ihrem Kopfbereich von einer Düsenkammer umgeben sein, wie dies die Erfindung ebenfalls vorsieht, in die wenigstens eine Zuführung von abrasivmit telfreiem Druckwasser mündet.The cutting nozzle can also have a head area Be surrounded by the nozzle chamber, as is the invention provides at least one supply of abrasive mit non-pressurized water flows out.

Schließlich kann ein Randbereich der Düsenkammer schirmar tig erweitert ausgestaltet sein, um für zusätzlichen Schutz zu sorgen.Finally, an edge region of the nozzle chamber can be shielded tig extended to be designed for additional protection to care.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aufgrund der nachfolgenden Beschreibung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in der einzigen Figur ei nen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Schneid kopfes nach der Erfindung.Further details and advantages of the invention result from the following description as well based on the drawing. This shows egg in the single figure NEN section through an embodiment of a cutting head according to the invention.

Der allgemein mit 1 bezeichnete Abrasiv-Schneidkopf weist eine lanzenartige Schneiddüse 2 auf, die in einer Düsenauf nahme 3 gelagert ist, die wiederum ihrerseits mit einem tellerartigen Kragen 4 versehen ist, der zwischen Ringdich tungen 5 gelagert ist.The generally designated 1 abrasive cutting head has a lance-like cutting nozzle 2 , which is mounted in a Düsenauf acquisition 3 , which in turn is provided with a plate-like collar 4 , the lines between ring seals 5 is stored.

Oberhalb des Tellers 4 befindet sich im Düsenkörper 6 die Zuführung 7 und konzentrisch zur Düse 2 die Zuführung 8 für das Abrasivmittel bzw. das Druckwasser.Above the plate 4 there is the feed 7 in the nozzle body 6 and the feed 8 for the abrasive or the pressurized water is concentric to the nozzle 2 .

Der Teller 4 ist von im Düsenkörper 6 angeordneten Rändel schrauben 9 beaufschlagt, über die die axiale Ausrichtung der Düse 2 von oben einstellbar ist.The plate 4 is acted upon by knurls 9 arranged in the nozzle body 6 , via which the axial alignment of the nozzle 2 is adjustable from above.

Unterhalb des Lagerkörpers 6, verschraubt an einem Über brückungsring 10, ist ein unterer Düsenkörper 11 mit einer die Düse 2 umgebenden inneren Ringkammer 12 angeordnet, die mit einer seitlichen Druckwasserzuführung 13 versehen ist und die ringförmig als Ringdüse 14 die Düsenlanze 2 um gibt, derart, daß in den Düsenraum 12 eingepreßtes Druck wasser einen den mit einem Pfeil 15 angedeuteten Schneid strahl umgebenden Mantelstrahl bildet, was durch kleine Pfeile 16 angedeutet ist. Below the bearing body 6 , screwed to a bridging ring 10 , a lower nozzle body 11 is arranged with an inner annular chamber 12 surrounding the nozzle 2 , which is provided with a lateral pressurized water supply 13 and which surrounds the nozzle lance 2 in an annular manner as an annular nozzle 14 , such that that water injected into the nozzle chamber 12 forms a jacket jet surrounding the jet indicated by an arrow 15 , which is indicated by small arrows 16 .

Der untere Hüllstrahldüsenkörper 11 weist im dargestellten Beispiel auch noch eine nach außen weisende schirmartige Wandfläche 17 auf, die als Abstrahlschutz dienen kann.In the example shown, the lower enveloping jet nozzle body 11 also has an outwardly facing, screen-like wall surface 17 , which can serve as radiation protection.

Natürlich ist das beschriebene Ausführungsbeispiel der Er findung noch in vielfacher Hinsicht abzuändern, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So ist die Erfindung insbeson dere nicht auf die Anordnung und die Anzahl der Zuführ stutzen für Abrasivmittel bzw. Druckwasser beschränkt, auch nicht auf die hier wiedergegebene Geometrie des Tellers 4 in bezug auf die Einstellschrauben 9 u. dgl. mehr.Of course, the described embodiment of the invention can be modified in many ways without departing from the basic idea. Thus, the invention is in particular not limited to the arrangement and the number of feed nozzles for abrasives or pressurized water, nor to the geometry of the plate 4 shown here in relation to the adjusting screws 9 and. Like. more.

Claims

1. A method for abrasive water jet cutting, in which an abrasive water jet is led under high pressure to the objects to be processed, characterized in that the cutting jet is assigned an abrasive-free water enveloping jet , the cutting jet being adjustable relative to the water enveloping jet in its axial orientation .

2. The method according to claim 1, characterized, that the cutting jet from a low pressure enveloping jet will.

3. The method according to claim 1, characterized, that the cutting jet is surrounded by a high pressure enveloping jet becomes.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the water forming the enveloping jet is circulated becomes.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized, that the cutting beam focuses within the enveloping beam is cash.

6. Cutting head, in which a water jet leading around an abrasive can be guided under high pressure by means of a lance-like nozzle onto the objects to be processed, an adjusting device being provided for the axial alignment of the nozzle, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, characterized in that that the lance-like nozzle leading the abrasive water mixture ( 2 ) is surrounded by an enveloping jet ( 16 ) forming an annular nozzle ( 14 ), the adjusting device ( 4 , 9 ) for axially aligning the nozzle ( 2 ) relative to the annular nozzle ( 14 ) is provided.

7. Cutting head according to claim 6, characterized in that the cutting jet nozzle head has a plate-shaped extension ( 4 ), which is acted upon by the knurled screws for positioning adjustment ( 9 ).

8. Cutting head according to one of the preceding claims, characterized in that the cutting nozzle ( 2 ) at its head region is surrounded by a nozzle lowering chamber ( 12 ) into which at least one feed ( 13 ) opens for abrasive-free pressurized water.