DE4443694A1 - Vorrichtung zur Erzeugung eines fluidischen Hochdruckstrahls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines fluidischen Hochdruckstrahls, mit einem Hochdruck­ rohr, das an einem Ende mit einer Hochdruckquelle und am anderen Ende mit wenigstens einer Hochdruckdüse verbindbar ist.

Derartige Vorrichtungen dienen beispielsweise zum Ent­ graten, Reinigen, Schneiden und Bohren von Werkstücken mittels eines Flüssigkeits-Spritzstrahls und können Arbeitsdrücke von mehreren hundert bar aufweisen. Für die Bearbeitung ist es erforderlich, entweder das Werkstück in den Bereich der Hochdruckdüse zu bringen oder diese zum Werkstück hin zu bewegen. Vor allem wenn mehrere verschie­ dene Hochdruckdüsen oder andere Bearbeitungswerkzeuge gleichzeitig oder nacheinander eingesetzt werden, ist es erforderlich, Bewegungsantriebe für die Hochdruckdüse bzw. deren Halterung und/oder die Werkstücke vorzusehen. Diese Antriebe sind häufig insbesondere auch im Hinblick auf die auftretenden Rückstoßkräfte sehr aufwendig und voluminös und besitzen nicht eine ausreichende Stellgeschwindigkeit.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfache, kostengünstige und kleinvolumige Stellvor­ richtung für die eingangs genannte Vorrichtung zu schaf­ fen, die mit hohen Stellgeschwindigkeiten arbeiten kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Zylinderrohr und ein darin verschiebbar geführter, auf dem als Kolbenstange ausgebildeten Hochdruckrohr angeordneter Kolben einen Stellzylinder zur Positionierung der Hoch­ druckdüse bilden.

Die Ausbildung als Stellzylinder führt zu hohen Stellge­ schwindigkeiten, wobei je nach Bedarf hohe Stellkräfte erzeugt werden können. Durch die Ausbildung des Hochdruck­ rohrs als Kolbenstange wird die Anordnung kleinvolumig und kostengünstig, wobei gegenüber dem ohnehin vorhandenen Hochdruckrohr als zusätzliches Volumen lediglich noch das dieses Hochdruckrohr umgebende Zylinderrohr hinzukommt. Gleichzeitig wird eine hohe Betriebssicherheit und Stö­ rungsunanfälligkeit erzielt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.

Bei einer zweckmäßigen konstruktiven Ausgestaltung ist das Hochdruckrohr dichtend durch zwei die Enden des Zylinder­ rohrs verschließende Zylinderköpfe geführt. Dabei wird der Zylinder-Innenraum durch den Kolben in zwei Zylinderräume unterteilt, von denen jeder mit einem Druckanschluß an der Außenseite des Stellzylinders verbunden ist, um gegen­ sinnige Bewegungen in die beiden Stellrichtungen zu ermög­ lichen.

In einer einfachen Ausführung ist an jedem der Zylinder­ köpfe einer der Druckanschlüsse angeordnet und mit dem jeweiligen Zylinderraum verbunden. Alternativ hierzu können auch die beiden Druckanschlüsse an einem der beiden Zylinderköpfe angeordnet und mit dem jeweiligen Zylinder­ raum verbunden sein, wobei ein den einen Druckanschluß mit dem davon entfernten Endbereich des Zylinderrohrs ver­ bindender Längskanal im Zylinderrohr angeordnet ist. Hier­ durch können die beiden äußeren Druckanschlüsse nebenein­ ander angeordnet sein, ohne daß am Stellzylinder ver­ laufende Außenleitungen erforderlich wären.

Zum Anschluß an die Hochdruckquelle ist an einem Ende des Hochdruckrohrs ein Schraubanschluß für einen Hochdruck­ schlauch vorgesehen, während am gegenüberliegenden Ende auswechselbare, als Schraubdüsen ausgebildete Hochdruck­ düsen auswechselbar eingeschraubt werden können.

Der Kolben und/oder das Hochdruckrohr weisen in vorteil­ hafter Weise Verdrehsicherungsmittel auf. Hierzu kann entweder der Kolben und/oder das Hochdruckrohr einen vom kreisförmigen Querschnitt abweichenden Querschnitt auf­ weisen, bei spielsweise einen ovalen oder eckigen Quer­ schnitt, oder aber der Kolben und das Hochdruckrohr be­ sitzen einen kreisförmigen Querschnitt und sind mit Führungsmitteln versehen, die in einer Nut oder einem Längskanal des Zylinderrohrs geführt sind.

Durch die Verschiebbarkeit der Hochdruckdüse zur Arbeits­ position hin und aus dieser heraus können in vorteilhafter Weise mehrere, unabhängig voneinander betätigbare Stell­ zylinder an einer Halterung angeordnet sein, wobei dann die für die Bearbeitung jeweils erforderliche Hochdruck­ düse über ihren jeweiligen Stellzylinder in die Bearbei­ tungsposition gefahren werden kann. Diese Halterung ist zweckmäßigerweise mit einer Positioniereinrichtung ver­ sehen, durch die sie insbesondere in einer quer zur Längsrichtung der parallel angeordneten Stellzylinder verfahren werden kann, um die jeweils benötigte Hochdruck­ düse auszurichten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausfüh­ rungsbeispiels eines Stellzylinders, bei dem an jedem der Zylinderköpfe einer der Druckanschlüs­ se angeordnet ist,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines weiteren Stell­ zylinders in einer Teildarstellung als zweites Ausführungsbeispiel, bei dem beide Druckan­ schlüsse an einem Zylinderkopf angeordnet sind und der eine Verdrehsicherung besitzt, und

Fig. 3 eine Anordnung von vier Stellzylindern an einer Halterung.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel besteht ein Stellzylinder 10 aus einem Zylinderrohr 11, das von beiden Seiten durch Zylinderköpfe 12, 13 ver­ schlossen ist. Ein die Funktion einer Kolbenstange auf­ weisendes Hochdruckrohr 14 verläuft in Längsrichtung durch das Zylinderrohr 11 und dichtend durch die Zylinderköpfe 12, 13. Diese Hochdruckrohr 14 trägt einen konzentrischen Kolben 15, der über nicht dargestellte Kolbendichtungen an seiner radialen Außenfläche dichtend am Zylinderrohr 11 anliegt und zusammen mit dem Hochdruckrohr 14 in diesem Zylinderrohr verschiebbar ist. Der Kolben 15 trägt an seinen beiden axialen Stirnflächen jeweils Pufferscheiben 16, um einen harten Anschlag an den Zylinderköpfen 12, 13 in den beiden Endpositionen zu verhindern.

In jedem der Zylinderköpfe 12, 13 ist je ein Druckan­ schlußelement 17 eingeschraubt, das jeweils über Kanäle 18, 19 in den Zylinderköpfen 12, 13 mit den beiden Zylin­ derräumen 20, 21 verbunden ist, die auf Grund der Unter­ teilung des gesamten Zylinder-Innenraums durch den Kolben 15 gebildet werden. Diese Druckanschlußelemente 17 sind in nicht dargestellter Weise mit Druckleitungen verbunden, durch die sie alternativ mit einem fluidischen Arbeits­ druck beaufschlagt werden können.

Zur Verbindung mit einer Hochdruckquelle besitzt das Hoch­ druckrohr 14 an einem Ende einen Schraubanschluß 22, in den ein Anschlußelement 23 eines Hochdruckschlauches 24 eingeschraubt werden kann. Am gegenüberliegenden Ende besitzt das Hochdruckrohr 14 einen weiteren Schraub­ anschluß 25, in den eine Hochdruckdüse 26 eingeschraubt ist. Diese Hochdruckdüse 26 besitzt an ihrem Spritzende ein eingeschraubtes Düsenelement 27.

Der Stellzylinder 10 besitzt an seinem Außenumfang eine Haltevorrichtung 28, mit deren Hilfe er an einem Halterohr 29 fixiert werden kann. Diese Haltevorrichtung ist ledig­ lich schematisch dargestellt, da sie zum einen zur Er­ läuterung der Erfindung nicht wesentlich ist und zum anderen eine Vielzahl von Ausführungsmöglichkeiten für eine derartige Haltevorrichtungen bestehen, durch die der Stellzylinder an beliebigen Vorrichtungen fixiert werden kann.

Ist der Stellzylinder 10 außer Betrieb, so befindet sich der Kolben 15 im allgemeinen in einer linken Endposition im Zylinderrohr 11. Zur Bearbeitung eines Werkstücks wird das linke Druckanschlußelement 17 mit einem Arbeitsdruck beaufschlagt, wobei das Arbeitsfluid beispielsweise Wasser oder Druckluft sein kann. Hierdurch wird der Kolben 15 und damit das Hochdruckrohr 15 nach rechts in eine vorgegebene Arbeitsposition verschoben, die die rechte Endposition des Kolbens 15 im Zylinderrohr 11 sein kann, die jedoch auch eine Zwischenposition sein kann. In diesem Falle mühte der Stellzylinder 10 mit einer an sich bekannten Positions­ regeleinrichtung versehen sein. In der Arbeitsposition werden das Hochdruckrohr 14 und die Hochdruckdüse 26 mit einem unter hohem Druck stehenden Fluid beaufschlagt, beispielsweise Wasser, das unter hohem Druck das Düsen­ element 27 verläßt und einen Arbeitsstrahl oder -strahl­ kegel bildet. Mit diesem kann ein Werkstück besprüht, entgratet, geschnitten, gebohrt oder gereinigt werden. Dies hängt im Einzelfall von der Art der verwendeten Hochdruckdüse 26 und dem Druck des Arbeitsmediums ab. Verschiedene Hochdruckdüsen 26 können alternativ in das Hochdruckrohr 14 eingeschraubt werden. Derartige Hoch­ druckdüsen können mit einem Arbeitsdruck von mehreren hundert bar betrieben werden. Nach der Bearbeitung werden die Hochdruckdüse 26 und das Hochdruckrohr 14 wieder in die Ruheposition zurückgefahren, indem das rechte Druck­ anschlußelement 17 mit einem entsprechenden Druck beauf­ schlagt wird.

Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel weist einen ähnlichen Aufbau auf, so daß gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben sind.

Der in Fig. 2 als zweites Ausführungsbeispiel dargestellte Stellzylinder 30 besitzt anstelle des Zylinderrohrs 11 ein dickwandigeres Zylinderrohr 31, das an gegenüberliegenden Bereichen zwei Längskanäle 32, 33 aufweist. Anstelle der Zylinderköpfe 12, 13 treten hier Zylinderköpfe 34, 35 an den beiden Enden des Zylinderrohrs 31. Der linke Zylinder­ kopf 34 besitzt zwei Schraubanschlüsse 36, 37 für zwei nicht dargestellte Druckanschlußelemente 17. Der eine Schraubanschluß 36 ist über einen Kanal 38 mit dem linken Zylinderraum 20 und der andere Schraubanschluß 37 über einen Kanal 39 mit dem Längskanal 32 verbunden, der an seinem am rechten Zylinderkopf 35 angrenzenden Endbereich eine Verbindungsöffnung 40 zum rechten Zylinderraum 21 hin besitzt. Hierzu können auch mehrere Verbindungsöffnungen 40 vorgesehen sein.

Das Hochdruckrohr 14 ist außerhalb des Zylinderrohrs 31 und der Zylinderköpfe 34, 35 mit einer Halterung 41 ver­ sehen, durch die eine Verdrehsicherungsstange 42 parallel und beabstandet am Hochdruckrohr 14 fixiert ist. Diese Verdrehsicherungsstange 42 greift in den Längskanal 33 durch einen dazu fluchtenden Kanal durch den rechten Zylinderkopf 35 ein und verhindert dadurch ein Verdrehen des Hochdruckrohrs 14 im Stellzylinder 30.

Beim in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel können beide Druckschläuche zur Bewegung des Kolbens 15 und des Hochdruckrohrs 14 an einem Zylinderkopf, nämlich am linken Zylinderkopf 34, angeschlossen werden. Für die Rückwärtsbewegung aus der Arbeitsposition in die Ruhe­ position wird der Schraubanschluß 37 mit Arbeitsdruck beaufschlagt, der über den Kanal 39, den Längskanal 32 und die Verbindungsöffnung 40 den rechten Zylinderraum 21 mit Druck beaufschlagt.

Anstelle der Verdrehsicherungsstange 42 können auch andere Verdrehsicherungsmittel treten. Beispielsweise könnte der Kolben 15 und/oder das Hochdruckrohr 14 mit einer Füh­ rungsleiste oder einer Führungsnut versehen sein, die mit einer Führungsnut oder einer Führungsleiste in den Zylin­ derköpfen oder dem Zylinderrohr 31 zusammenwirkt. Weiter­ hin könnte anstelle eines kreisrunden Querschnitts des Hochdruckrohrs 14 oder des Kolbens 15 auch eine andere Querschnittsform treten, beispielsweise ein ovaler oder eckiger Querschnitt. Diese Verdrehsicherungsmittel können selbstverständlich bei beiden Ausführungsbeispielen vor­ gesehen sein.

Gemäß Fig. 3 sind vier Stellzylinder 10 (es kann sich selbstverständlich auch um Stellzylinder 30 handeln) an einer Haltevorrichtung 43 in paralleler Anordnung fixiert.

Diese Haltevorrichtung 43 weist eine nicht dargestellte Verstellvorrichtung zur Positionierung in einer Verstell­ richtung A auf, die senkrecht zur Verstellrichtung B der Hochdruckrohre 14 ausgerichtet ist. Die Verstellrichtungen sind durch Doppelpfeile dargestellt. Gemäß Fig. 3 befinden sich das Hochdruckrohr 14 und die daran angeordnete Hochdruck­ drüse 26′′ in der Arbeitsstellung, während sich die drei übrigen Hochdruckrohre 14 in der Ruhestellung befinden. An jedem der Hochdruckrohre 14 ist eine andere Hochdruckdüse 26, 26′, 26′′ und 26′′′ angeordnet, um verschiedenartige Bearbeitungsvorgänge durchführen zu können.

In alternativer Ausgestaltung können die Stellzylinder 10 auch an Schwenkeinrichtungen angeordnet sein, die ein Verschwenken in die Arbeitsposition gestatten. Weiterhin ist es möglich, die Stellzylinder 10 winkelig zueinander so anzuordnen, daß die in der Arbeitsposition ausgefahre­ nen Düsenelemente jeweils dieselbe Arbeitsposition er­ reichen.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines fluidischen Hochdruckstrahls, mit einem Hochdruckrohr, das an einem Ende mit einer Hochdruckquelle und am anderen Ende mit wenigstens einer Hochdruckdüse verbindbar ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Zylinderrohr (11; 31) und ein darin verschiebbar geführter, auf dem als Kolbenstange ausgebildeten Hochdruckrohr (14) angeordneter Kolben (15) einen Stellzylinder (10; 30) zur Positionierung der Hoch­ druckdüse (26) bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Hochdruckrohr (14) dichtend durch zwei die Enden des Zylinderrohrs (11; 31) verschließende Zylin­ derköpfe (12, 13; 34, 35) geführt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zylinder-Innenraum durch den Kolben (15) in zwei Zylinderräume (20, 21) unterteilt ist, von denen jeder mit einem Druckanschluß (17; 36, 37) an der Außenseite des Stellzylinders (10; 30) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an jedem der Zylinderköpfe (12, 13) einer der Druckanschlüsse (17) angeordnet und mit dem jeweiligen Zylinderraum (20, 21) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Druckanschlüsse (36, 37) an einem der Zylinderköpfe (34) angeordnet und mit den jeweiligen Zylinderräumen (20, 21) verbunden sind, wobei ein den einen Druckanschluß (37) mit dem davon entfernten End­ bereich des Zylinderrohrs (31) verbindender Längskanal (32) im Zylinderrohr (31) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem mit der Hochdruckquelle verbindbaren Ende des Hochdruckrohrs (14) ein Schraubanschluß (22) für einen Hochdruckschlauch (34) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auswechselbare Hochdruckdüsen (26, 26′, 26′′, 26′′′) als Schraubdüsen ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (15) und/oder das Hochdruckrohr (14) Verdrehsicherungsmittel (41, 42) aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kolben und/oder das Hochdruckrohr einen von einem kreisförmigen Querschnitt abweichenden Quer­ schnitt aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kolben (15) und das Hochdruckrohr (14) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und mit in einer Nut oder einem Längskanal (33) des Zylinderrohrs (31) geführten Führungsmitteln (42) versehen sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, unabhängig voneinander betätigbare Stellzylinder (10) an einer Halte­ rung (43) angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Halterung (43) mit einer Positionier­ einrichtung versehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Halterung (43) quer zur Längsrichtung (B) der parallel angeordneten Stellzylinder (10) verfahr­ bar ausgebildet ist.