DE9404973U1

DE9404973U1 - Wasserstrahlschneidkopf

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Publication number: DE9404973U1
Application number: DE9404973U
Authority: DE
Original assignee: FORACON MASCHINEN und ANLAGENB
Current assignee: FORACON MASCHINEN und ANLAGENB
Priority date: 1994-03-23
Filing date: 1994-03-23
Publication date: 1994-05-19
Anticipated expiration: 2004-03-24

Description

23. März 1994

M/tp/kl984

UZ: 36 300

Wasserstrahlschneidkopf

Die Erfindung betrifft einen Wasserstrahlschneidkopf bestehend aus einem Schneidkopfkorpus mit einer in diesem eingesetzten Schneiddüse und einem an die Düsenaustrittsöffnung anschließenden Kanal, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung ist, der gegebenenfalls teilweise zu einer Wirbel- bzw. Mischkammer erweitert ist und der schließlich an der Außenseite des Schneidkopfkorpus mündet.

Sowohl beim reinen Wasserstrahlschneiden als auch beim Abrasiv-Wasserstrahlschneiden hängt die Güte des Schnitts unter anderem von der Einhaltung des jeweils optimalen Schneiddrucks des Schneidstrahls ab. Der Schneiddruck stammt von einer Hochdruckpumpe, die das Schneidwasser der Schneiddüse zuführt. Der Schneiddruck hängt darüber hinaus aber auch von der Zuführung des Schneidwassers zur Schneiddüse, der Gestaltung der Schneiddüse und gegebenenfalls der Gestaltung der Zuführung von Abrasivmaterial zur Wirbelkammer sowie gegebenenfalls einem nachgeschalteten Fokussierrohr ab. In allen diesen Bereichen können im Laufe der Arbeit unerwünschte Veränderungen eintreten. Die gravierendste Veränderung des Schneidstrahls dürfte wohl auf einen Verschleiß der Schneiddüse zurückzuführen sein. Da alle vorgenannten Veränderungen während des Betriebs von außen nicht feststellbar sind, ist schon der Versuch unternommen worden, beim reinen Wasserstrahlschneiden quer zur Schneiddüsenaustrittsöffnung in dieser eine Bohrung vorzusehen, um dort einen Drucknehmer unterzubringen, mittels dessen der im Bohrungsbereich der Austrittsöffnung herrschende Druck zu messen und zu überwachen ist, was einen Hinweis auf die Strömungsverhältnisse in der Düse gibt. Zuverlässige Ergebnisse sind hierbei jedoch nur schwer zu erreichen; im übrigen führt das seitliche Anbohren der Schneiddüse zu einer Ungleichförmigkeit des Schneidstrahls, was für die Qualität eines auszuführenden Schnitts verständlicherweise sehr nachteilig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Wasserstrahlschneidkopf der eingangs bezeichneten Gattung so auszubilden, daß ohne Beeinträchtigung der Schnittqualität eine fortlaufende Druckmessung möglich ist, um praktisch bereits zu Beginn einer Veränderung des Schneiddrucks hiervon Kenntnis zu haben, so

daß frühzeitig entsprechende Konsequenzen ergreifbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem an die Düsenaustrittsöffnung anschließenden Kanal eine Druckmeßeinrichtung angeschlossen ist.

Während bei dem obenbekannten Schneidkopf mit Druckmessung im Bereich der Düsenaustrittsöffnung die Düse praktisch am äußersten Ende des Schneidkopfs vorgesehen ist, was möglich ist, da der Schneidkopf ein solcher ausschließlich zum reinen Wasserstrahlschneiden ist, ist bei dem erfindungsgemäßen Wasserstrahlschneidkopf, wie dies von Schneidköpfen für das Abrasiv-Wasserstrahlschneiden bekannt ist, stromabwärts der Schneiddüse zunächst ein an deren Austrittsöffnung anschließender Kanal vorgesehen. Von diesem Kanal wird bei dem erfindungsgemäßen Wasserstrahlschneidkopf auch bei dessen Verwendung zum reinen Wasserstrahlschneiden Gebrauch gemacht. Damit unterscheidet sich der erfindungsgemäße Wasserstrahlschneidkopf, wenn er für das Abrasiv-Wasserstrahlschneiden bestimmt ist, von demjenigen, der für das reine Wasserstrahlschneiden bestimmt ist, lediglich durch die zusätzlich vorzusehende Zuführung von Abrasivmaterial. Folglich ist in beiden Fällen der an die Düsenaustrittsöffnung anschließende Kanal vorgesehen. Dieser Kanal dient bei der erfindungsgemäßen Ausbildung als Örtlichkeit, an der bzw. über die die Druckmessung erfolgt; es spielt dabei keine Rolle, ob der Drucknehmer unmittelbar dort oder weiter abgelegen angeordnet ist; er muß lediglich mit der genannten Örtlichkeit in einer druckübermittelnden Verbindung stehen.

Durch den Anschluß einer Druckmeßeinrichtung an dem Kanal besteht die Möglichkeit, den dort herrschenden Druck, der wegen der Entspannung des Wasserstrahls beim Durchtritt durch die Schneiddüse ein Unterdruck ist, in seiner Größe und insbesondere seiner Konstanz zu überwachen. Verschleißt die Schneiddüse im Laufe der Zeit oder treten andere Beeinträchtigungen des Schneiddrucks des Wasserstrahls auf, so steigt der Druck im Kanal. Dies führt letztendlich zu einer Beeinträchtigung der Schnittqualität. Die Druckmessung an der genannten Örtlichkeit ist daher ein geeignetes Mittel, frühzeitig eine Tendenz zur Verschlechterung der Schneidqualität erkennen zu können.

Wenn auch der Anschluß der Druckmeßreinrichtung an den Kanal die dort herrschenden Strömungsverhältnisse nur in einem praktisch nicht erheblichen Umfang beeinträchtigt, so empfiehlt sich dennoch, um jegliche Beeinträchtigung zu vermei-

den, den Anschluß an dem zur Bildung einer Wirbel- bzw. Mischkammer erweiterten Teil des Kanals anzuschließen, sofern ein solcher erweiterter Kanal vorliegt, was der Fall ist, wenn es sich um einen Schneidkopf zum Abrasiv-Wasserstrahlschneiden handelt.
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An die Druckmeßeinrichtung sollte zugleich ein Alarmgeber angeschlossen sein, um so die Aufmerksamkeit der Bedienungsperson auf eintretende Druckveränderungen zu richten. Auch sollte vorgesehen werden, die Druckmeßeinrichtung an einen Meßwertschreiber anzuschließen, um gegebenenfalls nachträglich feststellen zu können, ob eine nachträglich festgestellte Abweichung der Schnittqualität etwa auf eine Druckveränderung zurückzuführen ist.

Schließlich kann in zweckmäßiger und vorteilhafter Weiterbildung die Druckmeßeinrichtung an einer Steuereinheit angeschlossen werden. Hierbei sollte es sich um eine solche handeln, mittels der dann, wenn der Meßwert der Druckmeßeinrichtung einen voreingestellten Grenzwert überschreitet, der Druck des der Schneiddüse zugeführten Schneidwassers vergrößerbar ist und/oder die zugehörige Wasserstrahlschneidanlage insgesamt stillegbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung weiter ins einzelne gehend ausschließlich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Wasserstrahlschneidkopf zum Abrasiv-Wasserstrahlschneiden und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Wasserstrahlschneidkopf zum reinen Wasserstrahlschneiden.

Der Wasserstrahlschneidkopf 1 der Fig. 1 besteht aus einem Oberteil 2 und einem Unterteil 3, die in nicht dargestellter Weise fest miteinander verbunden sind. Im Oberteil 2 ist eine Schneiddüse 4 vorgesehen, der in nicht dargestellter Weise unter Hochdruck stehendes Schneidwasser von einer Pumpe aus zugeführt wird. An die Austrittsöffnung 5, der Düse 4 schließt ein Kanal 6 im Unterteil 3 an. Der Kanal 6 besitzt einen als Misch- bzw. Wirbelkammer dienenden erweiternden Teil 7, der in die Eintrittsöffnung eines Fokussierrohrs 8 mündet, das im Unterteil 3 unverlierbar eingesetzt ist und über das der Schneidstrahl austritt.

Zwischen dem Oberteil 2 und dem Unterteil 3 ist eine insbesondere Abdichtungszwecken dienende Einlage 9 eingesetzt.

Von dem erweiternden Bereich 7 des Kanals 6 geht radial eine Bohrung 10 aus, die grundsätzlich der Zuführung von Abrasivmaterial von einem nicht dargestellten Behälter aus dient. An die Leitung 10 ist eine Druckmeßeinrichtung 11 angeschlossen, mittels der der Druck in der Leitung 10 sowie in dem erweiterten Bereich 7 des Kanals 6 meßbar ist.

Während der Wasserstrahlschneidkopf 1 der Fig. 1 zum Abrasiv-Wasserstrahlschneiden bestimmt ist, ist der Wasserstrahlkopf 20 zum reinen Wasserstrahlschneiden bestimmt.

Die Unterschiedlichkeit besteht darin, daß beim Wasserstrahlschneidkopf 20 kein Fokussierrohr vorgesehen ist. Stattdessen setzt sich der Kanal 6 auch stromabwärts des erweiterten Teils, der eine Wirbelkammer darstellt, im Unterteil 3 des Schneidkopfs 20 fort. Im Bereich dessen unteren Endes ist hier eine Dichtung 21 vorgesehen, die vor der Inbetriebnahme des Wasserstrahlschneidkopfs 20 dessen Kanal 6 hermetisch nach außen verschließt. Diese Dichtung 21 wird vom Schneidstrahl bei der ersten Inbetriebnahme durchschossen, so daß seitlich kein Sprühnebel entsteht.

Auch bei dem Wasserstrahlschneidkopf 20 ist eine Druckmeßeinrichtung 11 über eine Leitung 10 an den erweiterten Teil 7 des Schneidkopfs 20 angeschlossen.

Claims

23. März 1994 M/tp/kl979 UZ: 36 300 Ansprüche

1. Wasserstrahlschneidkopf bestehend aus einem Schneidkopfkorpus mit einer in diesem eingesetzten Schneiddüse und einem an die Düsenaustrittsöffnung anschließenden Kanal, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der Düsenaustrittsöffnung ist, der gegebenenfalls teilweise zu einer Wirbel- bzw. Mischkammer erweitert ist und der schließlich an der Außenseite des Schneidkopfkorpus mündet, dadurch gekennzeichnet, daß an den an die Düsenaustrittsöffnung (5) anschließenden Kanal (6) eine Druckmeßeinrichtung (11) angeschlossen ist.

2. Wasserstrahlschneidkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Druckmeßeinrichtung (11) an den zu einer Wirbel- bzw. Mischkammer erweiterten Teil (7) des an die Düsenaustrittsöffnung (5) anschließenden Kanals (6) angeschlossen ist.

3. Wasserstrahlschneidkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Druckmeßreinrichtung (11) ein Alarmgeber angeschlossen ist.

4. Wasserstrahlschneidkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Druckmeßeinrichtung (11) ein Meßwertschreiber angeschlossen ist.

5. Wasserstrahlschneidkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Druckmeßeinrichtung (11) eine Steuereinheit angeschlossen ist, mittels der, wenn der Meßwert der Druckmeßeinrichtung (11) einen voreingestellten Grenzwert überschreitet, der Druck des der Schneiddüse (4) zugeführten Schneidwassers vergrößerbar ist.

6. Wasserstrahlschneidkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß an die Druckmeßeinrichtung (11) eine Steuereinheit angeschlossen ist, mittels der, wenn der Meßwert der Druckmeßeinrichtung (11) einen voreingestellten Grenzwert überschreitet, die zugehörige Wasserstrahlschnei danschlage abschaltbar ist.