DE69003233T2

DE69003233T2 - Schneidkopf für Wasserstrahl-Schneidmaschine.

Info

Publication number: DE69003233T2
Application number: DE90630258T
Authority: DE
Inventors: Eric J Chalmers
Original assignee: Possis Corp
Current assignee: Bayer Medical Care Inc
Priority date: 1990-01-10
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2010-12-22
Also published as: EP0437168A2; DE69003233D1; US5018670A; EP0437168A3; JPH03208559A; EP0437168B1; JP2903249B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Fluidstrahlschneidmaschinen mit Schneidköpfen zum Erzeugen eines Hochgeschwindigkeitsfluidstrahls zum Schneiden eines Werkstückes. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Schneidkopf zum Erzeugen eines Wasserstrahls, der Schleifmaterialien enthalten kann.
Es ist bekannt, einen Wasserstrahl zu benutzen, der aus einer Suspension von Schleifmaterialien besteht, um Werkstücke zu schneiden. Fluidstrahlschneidmaschinen haben als Intensivierer bekannte Pumpen, die den Druck des Wassers in dem Bereich von 4000 bar (60000 psi) erhöhen, das dann als Ultrahochdruckwasser bezeichnet wird. Das Ultrahochdruckwasser wird durch ein Edelsteinelement geschickt, das eine kleine Öffnung hat, um einen Strahl mit einem Hochgeschwindigkeitsstrom von Wasser zu erzeugen. Zum Steigern der Schneidleistung des Wasserstrahls sind Schleifmaterialien dem Strahlstrom hinzugefügt worden. Die Schleifmaterialien werden dem Wasser stromabwärts von der Öffnung des Edelsteinelements in einem Mischgebiet zugesetzt, wo das Schleifmaterial von dem Wasserstrahl mitgerissen wird. Nach dem Durchgang durch das Mischgebiet tritt der Schleifstrahl aus dem Mischgebiet über eine langgestreckte Auslaßdüse aus, die den Strahl auf das Werkstück richtet. Es ist bekannt, daß zum Maximieren der Lebensdauer der Mischdüse der innere Fluidpfad insgesamt konzentrisch zu dem Schleifstrahl sein sollte. Die Auslaßdüse verschleißt schnell und wird unwirksam, wenn das Material schnell erodiert. Konzentrizität und Ausrichtung sind schwierig zu erreichen. Unvollkommenheiten des Edelsteins bewirken, daß der Pfad des Wasserstrahls abweicht. Der Einbau des Edelsteins kann eine weitere Abweichung des Wasserstrahls von der Längsachse der Mischkammer und des Düsendurchlasses bewirken. Außerdem können Fertigungstoleranzen in den Teilen des Schneidkopfes Variationen in der Wasserstrahlbahn und der Längsachse des Pfades der Öffnung, der Mischkammer und des Düsendurchlasses erzeugen. Ein Versuch zum Mildern des Problems besteht darin, Einstellvorrichtungen vorzusehen, so daß der Fluidstrahl und der Schleifstrahl konzentrisch zu der inneren Fluidbahn der Schleifdüse gemacht werden können. Ein Beispiel einer Einstellvorrichtung für den Edelstein und seine Öffnung ist von Jarzebowicz in dem US-Patent 4 817 874 beschrieben worden.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schneidkopf für eine Fluidstrahlschneidmaschine. Der Schneidkopf hat eine longitudinale Fluidströmungsachse, z.B. eine Wasserströmungsachse, die zu einer Öffnung in einem Öffnungselement und einem Durchlaß in einer Düse, die den Strahl auf ein Werkstück richtet, konzentrisch ist. Der Schneidkopf hat einen Körper mit einer Längsachse und einer relativ großen stromaufwärtigen Wassereinlaßkammer zum Empfangen von Wasser unter ultrahohem Druck. Ein Öffnungselement, das eine relativ kleine Öffnung oder ein relativ kleines Loch hat, ist mit der Achse ausgerichtet und mündet in die Kammer. Das Öffnungselement ist an einem Halter befestigt, der einen Auslaßdurchlaß hat, welcher mit der Achse axial ausgerichtet ist und mit der Öffnung in Verbindung steht. Der Halter hat eine kegelförmige Oberfläche, die mit einer konvergierenden kegelförmigen Ausnehmung in dem Körper zusammenwirkt, um die Öffnung mit einer Längsachse des Körpers axial auszurichten. Ein ringförmiges Teil umgibt den Halter, um den Halter an dem Körper abzudichten und festzuhalten. Eine langgestreckte Düse mit einem Durchlaß, der mit der Längsachse ausgerichtet ist, ist an dem Körper unterhalb des Öffnungselements befestigt. Eine Spannhülse erfaßt die Düse, um die Düse an dem Körper festzuhalten. Der Körper hat eine aufwärts gerichtete kegelförmige Oberfläche, die mit konisch zulaufenden Oberflächen der Spannhülse in Berührung bringbar sind, um den Durchlaß der Duse mit der Längsachse des Körpers auszurichten. Die kegelförmigen Oberflächen des Körpers sind feinbearbeitet, so daß sie miteinander relativ zu der Längsachse des Körpers konzentrisch sind. Die Düse ist relativ zu ihrem inneren Durchmesser zentriert, um eine konzentrische Ausrichtung des Düsendurchlasses mit der Längsachse zu gewährleisten. Die zusammenwirkenden kegelförmigen Oberflächen des Halters und des Körpers gewährleisten die Ausrichtung der Öffnung mit der Längsachse des Körpers. Wenn die Düse ersetzt wird, halten die kegelförmigen Oberflächen des Spannfutters und des Körpers den Düsendurchlaß konzentrisch zu der Längsachse. Die Ausrichtung der Düse mit der Längsachse führt zu gleichmäßigem und zentriertem Verschleiß des inneren Durchlasses der Düse, wodurch der Gebrauch der Düse verlängert wird.
Eine Ausführungsform des Schneidkopfes hat eine Querbohrung in dem Körper zwischen dem Öffnungselement und der Düse. Ein Einsatz mit einer Schleifmischkammer ist in der Bohrung angeordnet, wobei die Mischkammer mit der Längsachse des Körpers ausgerichtet ist. Der Körper hat einen Durchlaß, der zu der Mischkammer offen ist, zum Fördern von Schleifmaterial zu der Mischkammer. Das Schleifmaterial umgibt den Strom von Wasser, der durch die Mischkammer strömt, und wird von dem Wasser mitgerissen. Die Mischung von Wasser und Schleifmaterial strömt durch den Durchlaß in der Düse und wird als ein Hochgeschwindigkeitsstrahl zum Schneiden eines Werkstückes abgegeben.
Der Schneidkopf hat eine relativ kurze Strecke zwischen der Öffnung und dem Eingang des Düsendurchlasses, die den Wasserstrom kohärent hält und eine Winkelfehlausrichtung zwischen dem Wasserstrom und dem Düsendurchlaß minimiert. Wenn das Öffnungselement aufgrund von normalem Verschleiß gegen ein neues Öffnungselement ausgetauscht wird, werden die Lage des Schleifstroms und die Ausrichtung der Öffnung mit der Längsachse des Körpers nicht geändert. Der Körper erfaßt eine Steuerfläche an einer Kupplung, die eine Winkel- und Parallelfehlausrichtung minimiert.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Schleifwasserstrahlschneidsystems, das den Schneidkopf nach der Erfindung hat;
Fig. 2 ist eine vergrößerte, verkürzte Schnittansicht nach der Linie 2-2 in Fig. 1;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht nach der Linie 3-3 in Fig. 2;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht nach der Linie 4-4 in Fig. 2;
Fig. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Dichtung zwischen der Kupplung und dem Körper gemäß der Darstellung in Fig. 4;
Fig. 6 ist eine vergrößerte Schnittansicht nach der Linie 6-6 in Fig. 2;
Fig. 7 ist eine Schnittansicht nach der Linie 7-7 in Fig. 6;
Fig. 8 ist eine vergrößerte Schnittansicht nach der Linie 8-8 in Fig. 2;
Fig. 9 ist eine vergrößerte Schnittansicht nach der Linie 9-9 in Fig. 2;
Fig. 10 ist eine Querschnittansicht nach der Linie 10-10 in Fig. 9;
Fig. 11 ist eine vergrößerte Schnittansicht nach der Linie 11-11 in Fig. 2, und
Fig. 12 ist eine vergrößerte Schnittansicht nach der Linie 12-12 in Fig. 2.
In Fig. 1, auf die Bezug genommen wird, ist eine Wasserstrahlschneidvorrichtung gezeigt, die insgesamt mit 10 bezeichnet ist, zum Schneiden eines Werkstückes 11 wie Metall, Kunststoff, Keramik und dgl. Materialien mit einem Ultrahochdruckschleifstrahl 12, der aus einem Schneidkopf austritt, welcher insgesamt mit 13 bezeichnet ist. Andere Typen von Flüssigkeiten und Gemischen von Flüssigkeiten können in der Strahlschneidvorrichtung benutzt werden. Wasser unter ultrahohem Druck von 1700 bar (25000 psi) oder mehr wird durch einen Intensivierer 14 erzeugt und dem Schneidkopf 13 zugeführt. Eine Pumpe 16 liefert Wasser unter hohem Druck über ein reversierendes Magnetventil 17 zum Betreiben des Intensivierers 14. Eine Wasserzufuhr 18 unter nominellem Druck beliefert den Intensivierer 14, der seinerseits den Druck des Wassers erhöht und das Wasser an Leitungen oder Rohre 19 und 21 abgibt, die zu einem Sammler 22 führen. Ein Leitungsrohr oder Schlauch 23 fördert Wasser unter ultrahohem Druck von 60000 psi oder mehr aus dem Sammler 22 zu dem Einlaß des Schneidkopfes 13.
Der Schneidkopf 13 wird relativ zu dem Werkstück 11 bewegt, um bezeichnete Teile von dem Werkstück abzuschneiden. Eine X-Y-Steuerung 24, die mit dem Schneidkopf 13 verbunden ist, bewegt den Kopf 13 aufgrund von Computerprogrammsteuerungen, die den Schneidweg des Strahls 12 festlegen.
Der Schneidkopf 13 hat einen zeitlichen Nippel 26, der mit einem Silo 27, welcher Schleifmaterial oder Hartstoff aufnimmt, durch einen langgestreckten Schlauch 28 verbunden ist. Der Schlauch 28 paßt auf den Nippel 26 an einem Überlaufrohr 29, welches überschüssigen Hartstoff aus dem Nippel 26 ableitet. Der Silo 27 hat einen insgesamt aufrechten Tank 31, der über einer Schleifmittelfördereinheit 34 angeordnet ist. Eine Luftzufuhr 36, die mit der Fördereinheit 34 verbunden ist, zwingt den Hartstoff, mit der Luft durch den Schlauch 28 zu dem Nippel 26 und in den Schneidkopf 13 zu strömen. Der Hartstoff ist ein zerkleinerter Almandingranat, der gleichmäßige physikalische, chemische und Mikrogefüge-Eigenschaften hat. Dieses Material ist ein natürliches Mineral, das ein Minimum an Umgebungsauswirkungen hat.
Gemäß Fig. 2, auf die nun Bezug genommen wird, hat der Schneidkopf 13 einen insgesamt auf rechten Körper 37, der eine Wassereinlaßkammer 38 hat. Eine Büchse oder Kupplung 43 verbindet das Rohr 23 mit dem Körper 37. Eine Innengewindebüchse 39 mit einem Gewinde 41 an dem oberen Ende des Körpers 37 nimmt ein eingeführtes Gewindeende 42 der Kupplung 43 auf. Die Kupplung 43 hat einen Durchlaß 44, der zu der Kammer 38 offen ist, zum Fördern von Ultrahochdruckwasser in die Kammer 38. Das obere Ende des Durchlasses 44 nimmt einen Dichtstopfen 46 auf, der in abdichtender Beziehung zu dem Ende des Rohres 23 angeordnet ist. Das Rohr 23 ist in eine rohrförmige Büchse 47 an dem oberen Ende der Kupplung 43 eingeschraubt. Die Büchse 47 hat ein Innengewinde 48, welches das Außengewinde des Rohres 23 aufnimmt. Der Stopfen 46 hat einen Durchlaß 49, der von dem Durchlaß des Rohres 23 zu dem Kupplungsdurchlaß 44 führt. Gemäß der Darstellung in den Fig. 2 und 3 hat das untere Ende der Kupplung 43 einen zylindrischen Vorsprung 51, der in eine zylindrische Ausnehmung 52 in dem Körper 37 paßt. Der Vorsprung 51 ist mit dem Durchlaß 44 mit der Längsachse 35 der Kammer 38 ausgerichtet, um den Schleifwasserstrahlstromaustrittsort beständig auszurichten. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist die Achse 35 auch die Längsachse des Körpers 37 und die Achse der Wasserströmungsbahn durch den Körper 37 und die an dem Körper befestigte Düse 87.
Gemäß den Fig. 4 und 5, auf die nun Bezug genommen wird, ist eine Flächendichtvorrichtung, die ein Paar ringförmige Dichtungen 53 und 54 umfaßt, in dem unteren Teil der Ausnehmung 52 angeordnet und erfaßt das untere Ende des Vorsprungs 51, um die Dichtungsintegrität zwischen dem Körper 37 und der Kupplung 43 aufrechtzuerhalten. Gemäß der Darstellung in Fig. 5 sind die ringförmigen Dichtungen 53 und 54 in komprimierter Dichtberührung mit der unteren Seite 56 des Vorsprungs 51 und dem Boden 57 der Ausnehmung 52 in dem Körper 37. Die Dichtung 54 ist ein O-Ring, der innerhalb der Dichtung 53 angeordnet ist. Die Dichtung 53 ist ein ringförmiges Kunststoffteil, das als ein zusammengedrücktes Gegenhalteelement für den O-Ring dient. Die Flächendichtungsvorrichtung erfordert ein geringeres Dichtdrehmoment als statische Quetschdichtungen. Die Flächendichtungsvorrichtung gestattet Metall-Kontakt zwischen dem Vorsprung 51 und der zylindrischen Wand 55, die die Ausnehmung 52 umgibt, um eine beständige Düsenausrichtung zu gewährleisten. Die zylindrische Wand 55 ist eine Steuerfläche, die zu der Längsachse 35 konzentrisch ist, um die Längsausrichtung des Körpers 37 mit der Kupplung 43 aufrechtzuerhalten. Der Körper 37 kann aus der Kupplung 43 entfernt und ausgetauscht werden, ohne daß die Längsausrichtung des Körpers relativ zu der Kupplung erneut geeicht wird. Das gewährleistet einen beständigen Wasseraustrittsstromort relativ zu dem Wasserbewegungssystem.
Gemäß der Darstellung in den Fig. 6 und 7 hat der Körper 37 eine zylindrische Wand 58 an der Basis der Kammer 38. Die Wand 58 geht in eine abwärts konvergierende kegelförmige Wand 59 über, um in eine zylindrische Querbohrung 61 zu münden. Die zylindrische Wand 58 und die kegelförmige Wand 59 sind zu der Längsachse 35 des Körpers 37 konzentrisch. Der Körper 37 ist feinbearbeitet, um die konzentrische Beziehung der kegelförmigen Wand 59 zu der Längsachse 35 des Körpers 37 akkurat herzustellen. Ein Halter 62 trägt ein zylindrisches Öffnungselement 63 in Form eines Rubin- oder anderen harten Materials. Das Öffnungselement 63 hat ein kleines Loch oder eine kleine Öffnung 64, die in Längsausrichtung mit der Achse 35 des Körpers 37 und dem Durchlaß 44 angeordnet ist. Das Öffnungselement 63 ist in einer zylindrischen Tasche 66 in dem oberen Ende des Halters 62 angeordnet. Die äußere zylindrische Oberfläche des Öffnungselements 63 ist in enger Paßberührung mit der zylindrischen Wand der Tasche 66, um das Öffnungselement 63 an dem Halter 62 festzuhalten. Der Halter 62 hat einen Durchlaß 67, der unterhalb des Öffnungselements 63 in axialer Ausrichtung mit dem Loch 64 angeordnet ist, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Der Halter 62 hat eine zylindrische Wand 68, die sich nach unten in die zylindrische Wand 58 des Körpers 37 erstreckt, und eine abwärts konisch zulaufende Kegelseitenwand 69, die in die kegelförmige Wand 59 des Körpers 37 paßt. Die kegelförmige Oberfläche 69 des Halters wird auf eine präzise konzentrische Beziehung relativ zu der Achse 35 zugeschliffen. Das Öffnungselement 63 wird an dem Halter 62 vormontiert und auf die Längsausrichtung der Öffnung 64 mit der Achse des Halters getestet. Ein O-Ring oder ringförmiges Teil 71 aus kompressiblem Material umgibt die Wand 58, um den Halter 62 an dem Körper 37 abzudichten und festzuhalten. Gemäß der Darstellung in Fig. 7 wird der O- Ring 71 in die ringförmige Nut um das obere Ende des Halters 62 zusammengedrückt, um den Halter 62 relativ zu der inneren Wand des Körpers, die die Wassereinlaßkammer bildet, abzudichten und festzuhalten.
Gemäß der Darstellung in den Fig. 2, 7 und 9 ist ein zylindrischer Einsatz oder ein Zylinder 72 in der zylindrischen Querbohrung 61 angeordnet. Der Einsatz 72 besteht aus abriebfestem Material wie Hartmetall, um den Körper vor Verschleiß zu schützen. Zwei O-Ringe oder ringförmige Dichtungen 73 und 74 an entgegengesetzten Enden des Einsatzes 72 sind in abdichtender Beziehung zu der Bohrung 61 angeordnet. Der Einsatz 72 hat eine Quernut 76 in seinem einen Ende zum Aufnehmen eines Werkzeuges in Form einer Klinge oder eines Schraubendrehers, der zum Drehen und Positionieren des Einsatzes 72 zur Bohrung 61 benutzt wird. Das entgegengesetzte Ende der Bohrung 61 hat ein Loch 77 zum Aufnehmen eines Werkzeuges zum Ausüben von Kraft auf den Einsatz 72, um den Einsatz aus dem Körper 37 zu entfernen und den Austausch des Einsatzes gegen einen neuen Einsatz zu gestatten.
Der mittlere Teil des Einsatzes 72 hat eine Querkammer 78, die zu dem Halterdurchlaß 67 und zu einem Loch 86 in dem unteren Ende des Körpers 37 hin offen ist. Der Einsatz 72 hat gemäß der Darstellung in Fig. 2 einen seitlichen Durchlaß 79, der zu dem Durchlaß hin offen ist, welcher zu dem Durchlaß hin offen ist, der den Nippel 26 zum Fördern von Schleifmaterialien wie Hartstoff in die Kammer 78 aufnimmt, wo sich die Schleifmaterialien mit dem Hochgeschwindigkeitsstrom von Wasser vermischen, das durch die Kammer 78 strömt, wie es ein Pfeil 102 in Fig. 2 zeigt. Das untere Ende des Einsatzes 72 hat einen ebenen Abschnitt 81, der das untere Ende der Kammer 78 umgibt.
Der Einsatz 72 wird in dem Körper 37 mittels einer Feststellschraube 82 festgehalten. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist die Feststellschraube 82 in ein Gewindeloch 83 in der Seite des Körpers 37 eingeschraubt. Das vordere Ende der Feststellschraube 82 paßt in eine Ausnehmung oder Tasche 84 in der Seite des Einsatzes 72, um die Kammer 78 zu positionieren und in Längsausrichtung mit der Achse 35 und dem Loch 64 in dem Öffnungselement 63 zu halten. Der Strom von Hochgeschwindigkeitswasser, der in der Mitte der Kammer 78 nach unten strömt, nimmt Schleifmaterialien in der Kammer 78 auf, so daß die Schleifmaterialien in dem Wasser mitgenommen werden. Der Hochgeschwindigkeitswasserstrom, der durch die Kammer 78 strömt, verursacht ein Niederdruckgebiet um den Hochgeschwindigkeitswasserstrom, der das Schleifmaterial in das Wasser saugt, wodurch das Schleifmaterial durch das Wasser in den Durchlaß 88 der Düse 87 mitgenommen wird.
Eine langgestreckte zylindrische Düse 87, die einen Längsdurchlaß 88 hat, ist an dem Körper 37 in Längsausrichtung mit der Achse 35 der Kammer 78 und dem Loch 64 in dem Öffnungselement 63 befestigt. In einer Ausführungsform der Düse hat der Durchlaß 88 eine langgestreckte, etwas konisch zulaufende innere Wand, die in einem zylindrischen Ende ausläuft, das eine Auslaßöffnung 89 hat. Ein Beispiel einer verschleißbeständigen Hartmetalldüse ist von Goodwin et al in dem US-Patent Nr. 3 419 220 gezeigt. Andere Typen von Düsen können bei dem Schneidkopf 13 benutzt werden. Die Düse 87 ist ein zylindrisches Rohr aus abriebfestein Material wie Hartmetall. Andere Typen von harten und verschleißbeständigen Materialien können für die Düse 87 benutzt werden. Das obere Ende der Düse 87 ist in Eingriff mit dem unteren Ende des Einsatzes 72 angeordnet. Eine relativ kurze longitudinale Strecke trennt das Öffnungselement 63 von dem Eingang des Durchlasses 88 der Düse 87. Diese kurze Strecke minimiert eine Winkelfehlausrichtung des Öffnungselements 63 relativ zu der Düse 87 und hält die Wasserstromkohärenz durch die Kammer 78 aufrecht. Die Düse 87 erstreckt sich durch einen abwärts gerichteten Vorsprung 90 an dem Körper 37. Der Vorsprung 90 hat ein Außengewinde 91, das dazu dient, ein becherförmiges Teil oder eine Kappe 96 aufzunehmen. Der Vorsprung 90 hat eine aufwärts konvergierende, konisch zulaufende innere Wand 92, die sich aufwärts zu dem Loch 86 erstreckt. Ein O-Ring 95 umgibt die Düse 87 an der Basis der inneren Wand 92, um das Loch 86 abzudichten und Luft daran zu hindern, in den Durchlaß 88 zu strömen, und um ein Vakuum in der Kammer 78 aufrechtzuerhalten. Die Düse 87 wird in der ausgerichteten zusammengebauten Beziehung zu der Achse 35 des Körpers 37 mit einer ringförmigen, geteilten Spannhülse 93 gehalten. Die äußere Oberfläche der Spannhülse 93 hat konisch zulaufende Finger 94, die in flächigen Paßeingriff mit der konisch zulaufenden inneren Wand 92 des Vorsprungs 90 gelangen. Die innere Wand 92 hat eine aufwärts konvergierende Kegelfläche, die zu der Achse 35 konzentrisch ist. Die Wand 92 ist feinbearbeitet, um eine genaue konzentrische Beziehung zur Wand 92 mit der Achse 35 sicherzustellen. Die Spannhülse 93, die in Fig. 11 gezeigt ist, hat mehrere umfangsmäßig beabstandete Finger 94, die abwechselnd an ihren entgegengesetzten Enden verbunden sind, um die ringförmige Spannhülse 93 zu bilden. Die Finger 84 haben gekrümmte innere Oberflächen, die in enger Flächenberührung mit der äußeren Oberfläche der Düse 87 angeordnet sind. Gemäß der Darstellung in den Fig. 2 und 12 hat die Kappe 96 ein unteres Ende 97, das den Boden der Spannhülse 93 erfaßt, und ein Loch 98 für eine Düse 87. Wenn die Kappe 96 auf den Vorsprung 90 gedreht wird, werden die Finger 94 die Spannhülse 93 umfangsmäßig zusammenziehen, um die Düse 87 fest zu erfassen. Die kegelförmige, spitz zulaufende Wand 92 hält die axiale Ausrichtung der Düse 87 mit der Achse 35 und dem Loch 64 des Öffnungselements 63 aufrecht. Die Spannhülse 93 kann aus dem Körper 37 entfernt werden, damit die Düse 87 gegen eine neue Düse ausgetauscht werden kann. Die Längsausrichtung des Durchlasses der neuen Düse mit der Achse 35 wird aufrechterhalten, da die Kegelwand 92 null Spiel hat.
Im Gebrauch wird gemäß der Darstellung in Fig. 2 Wasser unter ultrahohem Druck von 25000 oder mehr psi über das Rohr 23, wie durch einen Pfeil 99 gezeigt, zur Kupplung 43 gefördert, die das Wasser über den Durchlaß 44 in die Kammer 38 des Körpers 37 leitet. Ein ununterbrochener Strom von Hochgeschwindigkeitswasser, der durch einen Pfeil 102 gezeigt ist, tritt aus der Öffnungsteilöffnung 64 aus und wird in die Kammer 78 des Einsatzes 72 geleitet. Die Stromkohärenz wird aufrechterhalten, weil der Wassereinlaßdurchlaß 38 relativ zu der kleinen Querschnittsfläche des Loches 64 eine relativ große Querschnittsfläche hat, wie es in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Das Schleifmaterial strömt durch den Durchlaß des Nippels 26, wie es durch einen Pfeil 101 angegeben ist, und vermischt sich mit dem Wasserstrom, der durch die Kammer 78 strömt. Die Mischung aus Wasser und Schleifmaterial in dem Wasserstrahl gelangt abwärts in den Durchlaß 88 der Düse 87. Das Schleifmaterial, das in dem Wasserstrom mitgeführt wird, wird mit dem Wasser beschleunigt und über die Öffnung 89 als ein Schleifmaterial enthaltender Wasserstrahl 12 abgegeben. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 dient der Strahl 12 zum Schneiden des Werkstückes 11. Ein Sammler 103, der unterhalb des Werkstückes 11 angeordnet ist, fängt den Strahl 12 und von dem Werkstück 11 abgeschnittene Materialien auf. Ein Beispiel für einen Sammler für eine Wasserstrahlschneidmaschine ist in dem US- Patent Nr. 4 937 985 beschrieben. Die Materialien, die in dem Sammler 103 gesammelt werden, können einer Flüssigkeit- Feststoff-Trennvorrichtung (nicht dargestellt) über einen Schlauch 104 zugeführt werden.
Die Teile des Schneidkopfes 13 können entfernt und gegen neue Teile ausgetauscht werden, ohne relativ zu der longitudinalen Strömungsachse 35 durch den Schneidkopf 13 neu ausgerichtet oder eingestellt zu werden. Die Düse 87 kann entfernt werden, indem die Kappe 96 von dem Vorsprung 90 gelöst wird. Die Spannhülse 93 wird dann gelöst. Die Düse 87 kann frei nach unten aus dem Körper 37 herausgezogen werden. Eine neue Düse kann dann in die Spannhülse 93 eingeführt werden, die die Düse erfaßt und mit der Kappe 96 in Position gehalten wird. Die Spannhülse 93, die gegen die konisch zulaufende innere Wand 92 drückt, richtet die longitudinale axiale Ausrichtung des Durchlasses 88 der Düse 87 mit der Achse 35 und dem Loch 64 des Öffnungselements 63 wieder aus und hält diese aufrecht.
Der Einsatz 72 kann aus dem Körper 37 entfernt werden, indem die Feststellschraube 82 gelockert und die Düse 87 nach unten herausgenommen wird. Ein Werkzeug in Form eines Stempels kann durch das Loch 77 eingeführt werden, um den Einsatz 72 aus der zylindrischen Bohrung 61 herauszudrücken. Ein neuer Einsatz wird in die Bohrung 61 zu dem Loch 77 hin bewegt. Ein Werkzeug, das mit der Nut 76 zusammenwirkt, dreht den Einsatz, bis die Kammer 78 mit der Öffnung 64 und dem Durchlaß 88 in Ausrichtung ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 hält die Feststellschraube 82, die in die Ausnehmung 84 vorsteht, den Einsatz 72 in seiner ausgerichteten Position.
Der Halter 62 und das Öffnungselement 63 können als eine Einheit aus dem Körper 37 entfernt werden. Der Körper 37 wird von dem Ende 42 gelöst. Der Einsatz 72 wird aus der Querbohrung 61 entfernt. Der Halter 62 wird dann aufwärts in die Kammer 38 bewegt und aus derselben entfernt. Ein neuer Einsatz wird dann in Berührung mit der kegelförmigen Wand 59 angeordnet und mit dem ringförmigen Teil 71 darin festgehalten und abgedichtet. Die kegelförmige Wand 59 richtet die Öffnung 64 des Öffnungsteils 63 axial mit der Längsachse 35 der Wasserströmungsachse der Kammer 78 und des Düsendurchlasses 88 aus.

Claims

1. Schneidkopf für eine Wasserstrahlschneidmaschine, die einen Körper (37) mit einer Längsachse (35) hat, die sich durch eine Wasserkammer (38) in dem Körper zum Empfangen von unter Druck stehendem Wasser erstreckt, ein Öffnungselement (63), das eine Öffnung (64) hat, die mit der Achse (35) ausgerichtet ist und zu der Kammer (38) hin offen ist, einen Halter (62), der das Öffnungselement (62) trägt, eine langgestreckte Düse (87), die einen Durchlaß (89) hat, der zu der Öffnung (64) offen und mit der Achse (35) ausgerichtet ist, eine Spannhülse (93) zum Halten der Düse (87) an dem Körper (37) und eine Kappe (96), die die Spannhülse (93) an dem Körper (37) hält, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (37) eine Ausnehmung mit einer konvergierenden, kegelförmigen Oberfläche (69) hat, daß der Halter (62) eine kegelförmige Oberfläche (59) hat, die in die Ausnehmung paßt, um die Öffnung (64) mit der Achse (35) auszurichten, daß ein ringförmiges Teil (71) den Halter (62) umgibt, um den Halter (62) relativ zu einer inneren Wand des Körpers, die die Wasserkammer (38) bildet, abzudichten und festzuhalten, daß der Körper (37) eine kegelförmige divergierende Wand (92) mit einer Achse hat, die mit der Längsachse (35) des Körpers (37) ausgerichtet ist, und daß die Spannhülse (93) eine konisch zulaufende Oberflächeneinrichtung hat, die mit dem kegelförmigen, divergierenden Wand (92) in Eingriff bringbar ist, um den Durchlaß (89) der Düse (87) mit der Längsachse (35) auszurichten, so daß die Öffnung (64) und der Durchlaß (89) in der Düse (87) in Längsausrichtung angeordnet sind.

2. Schneidkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelförmige Oberfläche (69) der Ausnehmung und die kegelförmige Oberfläche (59) des Halters (62) in Flächenberührung angeordnet sind.

3. Schneidkopf nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Teil (71) einen Ring (71) aus kompressiblem Material aufweist, der den Halter (62) umgibt und in Dichtberührung mit dem Halter (62) und der inneren Wand des Körpers (37), die die Wassereinlaßkammer (38) bildet, zusammengedrückt ist.

4. Schneidkopf nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (93) mehrere Finger (94) hat, die innere Oberflächen haben, welche mit der Düse (87) in Berührung bringbar sind, und konisch zulaufende äußere Oberflächen, die mit der kegelförmigen, divergierenden Wand (92) des Körpers (37) in Berührung bringbar sind.

5. Schneidkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (96) ein Loch (98) hat, das die Düse (87) aufnimmt, eine Wand (97), die mit der Spannhülse (93) in Berührung bringbar ist, und eine Einrichtung (90, 91), die die Kappe (97) lösbar mit dem Körper (37) verbindet, wodurch die Kappe (97) von dem Körper (37) entfernt werden kann, um die Spannhülse (93) zu lösen und die Düse (87) von dem Körper (37) zu entfernen.

6. Schneidkopf nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (37) eine innere Kammer (78) zwischen dem Halter (62) und der Düse (87) hat, die mit der Achse ausgerichtet ist, und einen Durchlaß (79) zum Aufnehmen von Schleifmaterial, der zu der inneren Kammer (78) hin offen ist, wodurch Schleifmaterial in die innere Kammer (78) geleitet wird, um von dem Wasserstrom mitgenommen zu werden, der durch die innere Kammer in den Durchlaß (89) der Düse (87) strömt.

7. Schneidkopf nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (37) eine Querbohrung (61) hat, die sich über die Achse erstreckt, und einen in der Bohrung (61) angeordneten Einsatz (72), der eine Kammer (78) hat, wobei eine Achse des Einsatzes (72) mit der Längsachse (35) des Körpers (37) ausgerichtet ist, wodurch unter Druck stehendes Wasser durch die Öffnung (64), die Einsatzkammer (78) und den Durchlaß (89) der Düse (87) längs der Längsachse (35) strömt, und daß eine Einrichtung (82) den Einsatz (72) in der Bohrung (61) festhält.

8. Schneidkopf nach Anspruch 7, wobei der Körper (37) einen ersten Durchlaß (79) zum Aufnehmen von Schleifmaterial hat, der zu der Bohrung (61) hin offen ist, wobei der Einsatz (72) einen zweiten Durchlaß hat, der zu der Kammer (78) in dem Einsatz (72) und zu dem ersten Durchlaß (79) hin offen ist, wodurch Schleifmaterial in die Einsatzkammer (78) geleitet wird, um von dem Wasserstrom mitgenommen zu werden, der durch die Einsatzkammer (78) strömt.

9. Schneidkopf nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (82), die den Einsatz (72) in der Bohrung (61) festhält, ein lösbares Teil (82) aufweist, das an dem Körper (37) befestigt und mit dem Einsatz (72) in Eingriff bringbar ist, um die Position des Einsatzes (72) an dem Körper (37) zu fixieren, wobei das Teil (82) aus der Berührung mit dem Einsatz (72) entfernbar ist, wodurch der Einsatz (72) aus dem Körper (37) entfernt werden kann.

10. Schneidkopf nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Teil (42), das eine zylindrische Steuerfläche (51) und einen Wassereinlaßdurchlaß (44) konzentrisch zu der Längsachse (35) hat, wobei der Körper (37) eine zylindrische Oberfläche (55) hat, die mit der Steuerfläche (51) in Berührung bringbar ist, um den Körper (37) an dem Teil (42) auszurichten, und mit einer Einrichtung (41), die den Körper (37) mit dem Teil (42) verbindet.