DE69727338T2

DE69727338T2 - Schnell auswechselbare Düsenanordnung zum Wasserstrahlschneiden

Info

Publication number: DE69727338T2
Application number: DE69727338T
Authority: DE
Inventors: Jose P. Brighton Munoz
Original assignee: KMT Waterjet Systems Inc Baxter Springs; KMT Waterjet Systems Inc
Current assignee: KMT WATERJET SYSTEMS,INC., BAXTER SPRINGS, KAN., U
Priority date: 1996-05-29
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2017-05-29
Also published as: EP0810038A2; DE69727338D1; US5794858A; EP0810038A3; EP0810038B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Vorrichtungen zum Fluidstrahlschneiden und insbesondere auf eine Wasserstrahl-Düsenanordnung mit Merkmalen zur schnellen Auswechselbarkeit. Eine typische Düsenanordnung umfasst einen Düsenkörper, ein Düsenrohr, ein Strahlöffnungselement, einen Verschleißeinsatz und ein Fokussierungsrohr, wobei die Elemente allgemein mit einer zentralen Durchgangsbohrung versehen und für eine Längsausrichtung der Durchgangsbohrungen im Wesentlichen längs einer Achse angeordnet sind. Beim normalen Betrieb der Strahldüse erfordern der Verschleißeinsatz und das Fokussierungsrohr gelegentlich einen Austausch. Beim Stand der Technik erforderte dies ein vollständiges Auseinandernehmen der Düse, wobei die Verwendung von Werkzeugen erforderlich war, sowie die Notwendigkeit zum Trennen der Verbindung der Schläuche für das Düsenrohr und für den Einlass des Schleifmittels, die mit dem Düsenkörper verbunden sind.
Der Stand der Technik wird am besten veranschaulicht durch die in US-A-5 092 085 gezeigte Strahlschneidvorrichtung, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine schnell auswechselbare Düsenanordnung zum Wasserstrahlschneiden geschaffen mit einem Düsenrohr und einem Düsenkörper, der eine axiale Düsenkörperbohrung hat, mit einer Düsenkappe, die eine axial durchgehende Kappenbohrung hat, wobei das Düsenrohr mittels Gewinde in einem Ende der axialen Kappenbohrung in Eingriff ist und wobei der Düsenkörper in ein anderes Ende der axialen Kappenbohrung eingesetzt und darin gehalten ist, und wobei eine Öffnung mit einem Ende der Düsenkörperbohrung ausgerichtet und darin angeordnet ist, wobei der Düsenkörper eine Einrichtung zur Drehindexierung innerhalb der Düsenkappe und an dem Düsenkörper hat, und wobei axiale Verriegelungsmittel zwischen dem Düsenkörper und der Düsenkappe vorgesehen sind.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie diese zur Wirkung gebracht werden kann, wird nun anhand eines Beispiels auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen:
1 ist eine Querschnitts-Seitenansicht einer schnell zusammenfügbaren Wasserstrahldüse;
2 ist eine Draufsicht der Wasserstrahldüse;
3 ist eine teilweise geschnittene, auseinandergezogene Zusammenfügungsansicht der Düse;
4 ist ein Querschnitt einer Düsenkappe;
5 ist eine Ansicht der Düsenkappe von unten;
6 ist eine Draufsicht auf die Düsenkappe;
7 ist eine perspektivische Ansicht der Düsenkappe;
8 ist eine perspektivische Ansicht des Düsenkörpers; und
9 ist ein Querschnitt einer typischen Konstruktion nach dem Stand der Technik.
Bezugnehmend zuerst auf 9 für ein Verständnis des Standes der Technik umfasst eine typische Düsenanordnung nach dem Stand der Technik einen Düsenkörper, der eine Anzahl von miteinander verbundenen zentralen Bohrungen aufweist, in denen die verschiedenen Komponenten der Düse zusammengefügt wurden. Zum Beispiel ein Düsenrohr 2, eine Öffnung 3, ein Verschleißeinsatz 4 und ein Fokussierrohr 5. Im Falle des Wasserstrahlschneidens mit Schleifmitteln war ein Schleifmitteleinlass 6 vorgesehen, um es den Schleifmittelteilchen zu gestatten, in den Wasserstrahlstrom einzutreten, der aus der Öffnung austritt und durch das Fokussierrohr 5 auf das zu schneidende Werkstück gerichtet ist. Der Ver schleißeinsatz minimierte eine Beschädigung des Düsenkörpers. Im Betrieb erfordern die Öffnung, der Verschleißeinsatz und das Fokussierrohr häufigen Ersatz.
Um dies beim Stand der Technik zu erreichen, war es notwendig, den Düsenkörper von dem Düsenrohr und die Verbindungen zu dem Schleifmitteleinlass zu trennen. Die einzelnen Komponenten wurden dann von dem Düsenkörper entfernt und ersetzt. Dies war relativ zeitaufwendig und kollidierte mit Produktionsleistungen. Ferner erforderte es die Verwendung von Werkzeugen und erforderte eine gewisse Erfahrung, um die richtige Orientierung und Ausrichtung der verschiedenen Komponenten beim Wiederzusammenfügen sicherzustellen.
Unter Bezugnahme auf 1 ist dort die vorliegende schnell auswechselbare Düsenanordnung im Querschnitt gezeigt. Die Anordnung umfasst eine abgestufte, zylindrisch gestaltete Düsenkappe 10, die eine axial durchgehende Kappenbohrung 11 hat. Ein Düsenrohr 12 ist in ein Ende der axialen Kappenbohrung 11 eingesetzt und darin mittels eines Gewindes 13 gehalten. Das Düsenrohr 12 steht in abdichtendem Eingriff mit der axialen Kappenbohrung 11 mittels eines "O"-Rings 44. In das dem Düsenrohrende gegenüberliegende Ende der axialen Kappenbohrung 11 ist ein Düsenkörper 20 eingesetzt. Der Düsenkörper 20 hat eine Düsenkörperbohrung 29, in die ein Fokussierrohr 30 und ein Verschleißeinsatz 35 eingesetzt sind. Das Fokussierrohr 30 und der Verschleißeinsatz 35 sind innerhalb der Düsenkörperbohrung 29 mittels Einstellschrauben 20 und 21 (21 und 21') gehalten. Der Düsenkörper 20 ist ferner innerhalb der axialen Kappenbohrung 11 mittels einer Verriegelungsstufe 23 an dem Düsenkörper 20 und eines Verriegelungsstegs 24 an der Düsenkappe 10 gehalten.
Die Orientierung des Düsenkörpers 20 in der axialen Kappenbohrung 11 wird erreicht mittels eines Führungsstiftes 22, der mit einer Führungsnut 25 (am besten in 8 zu sehen) zusammenwirkt. Der Führungsstift 22 und die Führungsnut 25 wirken zusammen, um den Schleifmitteleinlass in dem Verschleißeinsatz 35 mit einer Schleifmittel-Einlassbohrung 41 auszurichten, die in einem Zuführungsrohr-Handgriff 40 enthalten ist. Eine Öffnung 15 ist in einer kleinen längsgerichteten Öffnungsbohrung 16 innerhalb des Düsenkörpers 20 für Ausrichtungszwecke angeordnet und ist zur Halterung zwischen dem Düsenkörper 20 und dem Düsenrohr 12 zusammengedrückt.
Eine Abdichtung der verschiedenen Komponenten wird erreicht mittels einer Anzahl von "O"-Ringen, insbesondere dichtet ein "O"-Ring 44 das Düsenrohr in der Gewindebohrung 13, ein "O"-Ring 46 ist verwendet, um die Gewindeverbindung zwischen dem Handgriff 40 und der Düsenkappe 10 abzudichten, ein "O"-Ring 47 dichtet das andere Ende der axialen Kappen- bohrung 11 und des Düsenkörpers ab, und ein Paar von "O"-Ringen 48, 49 dichtet den Schleifmitteleinlass innerhalb der axialen Kappenbohrung 11 ab.
Wie einzusehen ist und wie am besten in den 1 und 2 gezeigt ist, kann der Handgriff 40 verwendet werden, um die Düse um das Düsenrohr 12 herum zu verdrehen. Eine Schraubenschlüssel-Abflachung 55 kann auch für diesen Zweck vorgesehen sein, aber bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Handgriff 40 als Mittel zur Verdrehung verwendet werden. 3 zeigt die Anordnung der Komponenten für die Düse.
Im Betrieb ist das Düsenrohr normalerweise auf einem, von einem Computer gesteuerten X-Y-Träger oder dgl. fixiert, und die Düsenkappe 10 wird auf das Düsenrohr mittels des Gewindes 13 aufgeschraubt. Der Handgriff 40, der die Schleifmittel-Einlassbohrung 41 enthält, wird an dem Düsenkörper mittels einer Gewindeverbindung 42 befestigt. Unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 ist es zum Austausch der Düsenkomponenten nur notwendig, die Düsenkappe 10 mittels des Handgriffs zu verdrehen, wodurch das Düsenrohr 12 geringfügig aus der Gewindebohrung 13 herausgezogen wird. Wie am besten in 8 zu sehen ist, gestattet dies dem Düsenkörper 20, innerhalb der axialen Kappenbohrung 11 verdreht zu werden von der verriegelten Stellung 50 in der Führungsnut 25 in die entriegelte und Freigabe-Kanalstellung 51 in der Führungsnut, was durch den Führungsstift 22 gesteuert wird.
In der entriegelten Stellung kann die Verriegelungsstufe 23 an den Verriegelungsstegen 24 der Düsenkappe vorbeigehen, wodurch ein Entfernen des Düsenkörpers 20 ermöglicht ist. Wenn der Düsenkörper 20 einmal entfernt ist, kann die Öffnung 15 in der Öffnungsbohrung 16 ersetzt werden. Wenn es wünschenswert wird, das Fokussierrohr 30 und/oder den Verriegelungs-Verschleißeinsatz 35 zu ersetzen, können die Feststellschrauben 31 und 32 aus ihren entsprechenden Gewindebohrungen 33 und 34 herausgedreht werden. Dies gestattet es dem Fokussierrohr und dem Verschleißeinsatz, aus der Düsenkörperbohrung 29 herausgenommen zu werden. Die Gestaltung des Düsenkörpers 20 gestattet ein Zusammenfügen der Öffnung 15 an der äußeren oberen Oberfläche durch Einsetzen des Düsenschafts 17 in die Öffnungsbohrung 16. Dies eliminiert die Notwendigkeit, beim Ausrichten und Einsetzen des kleinen Düsenteils in einer Ausnehmung herumzufummeln, wie es beim Stand der Technik üblich ist.
Um die Düse wieder zusammenzubauen, wird der Verschleißeinsatz 35 in die Düsenkörperbohrung 29 eingesetzt und mit dem Schleifmitteleinlass 27 ausgerichtet, der auf die Schleifmittel-Einlassbohrung 41 zu weist. Das Fokussierrohr wird dann eingesetzt und an seiner Stelle mittels der Feststellschrauben 31 und 32 festgeklemmt. Der Düsenkörper 20 kann dann wieder in die Düsenkappe 10 eingesetzt werden, indem einfach die Führungsnut 25 und deren Freigabepunkt 51 mit dem Führungsstift ausgerichtet wird und indem der Düsenkörper in die Düsenkappe eingesetzt wird.
Wenn er vollständig eingesetzt ist, was durch die Führungsnut gesteuert wird, kann der Düsenkörper 20 in die Verriegelungsstellung verdreht werden, was durch den Verriegelungspunkt 50 in der Führungsnut 25 gesteuert wird. Die Verriegelungsstufe 23 mit dem Verriegelungssteg 24 sichert den Düsenkörper 20 innerhalb der Düsenkappe 10. Der Handgriff 40 kann dann verwendet werden, um die Düsenkappe zu verdrehen, um das Düsenrohr 12 zunehmend mehr in Gewindeeingriff zu bringen, wodurch die Öffnung 15 sicher zwischen dem Düsenrohr und dem Düsenkörper eingeklemmt wird.
Es ist einzusehen, dass, um beim Austausch der Düsenteile beträchtliche Zeit einzusparen, ein Vorratsdüsenkörper eingebaut werden kann, der schnell in die Düsenkappe eingesetzt werden kann, wie zuvor beschrieben.

Claims

Schnell auswechselbare Düsenanordnung zum Wasserstrahlschneiden mit einem Düsenrohr (12) und einem Düsenkörper (20), der eine axiale Düsenkörperbohrung (29) hat, mit einer Düsenkappe (10), die eine axial durchgehende Kappenbohrung (11) hat, wobei das Düsenrohr (12) mittels Gewinde in einem Ende der axialen Kappenbohrung (11) in Eingriff ist und der Düsenkörper (20) in ein anderes Ende der axialen Kappenbohrung (11) eingesetzt und darin gehalten ist, und wobei eine Öffnung (15) mit einem Ende der Düsenkörperbohrung (29) ausgerichtet und darin angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (20) eine Einrichtung (22, 25) zur Drehindexierung innerhalb der Düsenkappe (10) und an dem Düsenkörper (20) hat, und wobei axiale Verriegelungsmittel (23, 24) zwischen dem Düsenkörper und der Düsenkappe (10) vorgesehen sind.
Düsenanordnung nach Anspruch 1, bei der die axialen Verriegelungsmittel eine Verriegelungsstufe (23), ausgebildet an dem Düsenkörper (20) und einen damit verriegelnden Verriegelungssteg (24), ausgebildet an der Kappe (10), aufweisen.
Düsenanordnung nach Anspruch 2, bei der die Verriegelungsstufe (23) und der Verriegelungssteg (24) miteinander in einer relativen Drehstellung zwischen der Düsenkappe (10) und dem Düsenkörper (20) verriegeln, um eine Trennung der Düsenkappe und des Düsenkörpers zu verhindern, und wobei die Verriegelungsstufe und der Verriegelungssteg so angeordnet sind, daß sie in einer zweiten relativen Drehstellung zwischen der Düsenkappe und dem Düsenkörper aneinander vorbeigehen, um ein Trennen und ein Entfernen des Düsenkörpers von der Düsenkappe zu gestatten.
Düsenanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der die Einrichtung zur Drehindexierung einen Führungsstift (22) in der axialen Kappenbohrung (11) aufweist, der mit einer Führungsnut (25) an dem Düsenkörper (20) zusammenwirkt.
Düsenanordnung nach Anspruch 4, bei der die Führungsnut (25) mit einem Verriegelungspunkt (50) versehen ist, der in der einen relativen Drehstellung durch den Führungsstift (22) berührt ist, sowie mit einem Freigabekanal (51) in der zweiten relativen Drehstellung zum Freigeben des Führungsstifts, um die Trennung zu gestatten.
Düsenanordnung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Düsenkörper (20) und die Düsenkappe (10) mit einem ausgerichteten Schleifmitteleinlaß (41) versehen sind.
Düsenanordnung nach Anspruch 6, bei der der Schleifmitteleinlaß mit einem vorragenden Schleifmittel-Zuführrohr versehen ist, das eine Handgriffeinrichtung (40) zum Drehen der Düsenkappe (10) relativ zu dem Düsenrohr (12) bildet.
Düsenanordnung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei der in die Düsenkörperbohrung (29) ein Verschleißeinsatz (35) und ein Fokussierrohr (30) eingesetzt sind.
Düsenanordnung nach Anspruch 8, bei der der Einsatz (35) und das Fokussierrohr (30) von der Düsenkörperbohrung (29) entfernbar sind.
Düsenanordnung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Öffnung (15) in ein äußeres Oberflächenende des Düsenkörpers (20) in dem einen Ende der Düsenkörperbohrung (29) eingesetzt ist.