EP1787755B1 - Düsenkopf - Google Patents

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EP1787755B1
EP1787755B1 EP20060123261 EP06123261A EP1787755B1 EP 1787755 B1 EP1787755 B1 EP 1787755B1 EP 20060123261 EP20060123261 EP 20060123261 EP 06123261 A EP06123261 A EP 06123261A EP 1787755 B1 EP1787755 B1 EP 1787755B1
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EP
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nozzle head
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channel
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Egbert Helmig
Alwin Göring
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Paul Hammelmann Maschinenfabrik GmbH
Hammelmann Maschinenfabrik GmbH
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Paul Hammelmann Maschinenfabrik GmbH
Hammelmann Maschinenfabrik GmbH
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    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24C5/00—Devices or accessories for generating abrasive blasts
    • B24C5/02—Blast guns, e.g. for generating high velocity abrasive fluid jets for cutting materials
    • B24C5/04—Nozzles therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C3/00—Abrasive blasting machines or devices; Plants
    • B24C3/32—Abrasive blasting machines or devices; Plants designed for abrasive blasting of particular work, e.g. the internal surfaces of cylinder blocks
    • B24C3/325—Abrasive blasting machines or devices; Plants designed for abrasive blasting of particular work, e.g. the internal surfaces of cylinder blocks for internal surfaces, e.g. of tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C5/00—Devices or accessories for generating abrasive blasts
    • B24C5/02—Blast guns, e.g. for generating high velocity abrasive fluid jets for cutting materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S239/00—Fluid sprinkling, spraying, and diffusing
    • Y10S239/08—Cutter sprayer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/364—By fluid blast and/or suction

Definitions

  • the invention relates to a nozzle head according to the preamble of claim 1.
  • Such nozzle heads through which a fluid under high pressure, for example water, with an abrasive substance is added as an additive, for example, as cutting tools use to cut a variety of materials.
  • a fluid under high pressure for example water
  • an abrasive substance for example, as cutting tools use to cut a variety of materials.
  • these nozzle heads are also suitable for the surface treatment of workpieces, primarily for cleaning the surfaces or for their roughening, if this is necessary for a subsequent coating.
  • the abrasive material is admixed laterally with the fluid which, after mixing with the substance, exits the nozzle head in the axial continuation of the supply line.
  • a parallel to the feed line extending inner surface of a hollow body can be practically processed with such nozzle heads or insufficient, since the exiting fluid impinges on this surface only at a relatively acute angle.
  • US 2 577 465 shows a nozzle head according to the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object to develop a nozzle head of the generic type so that its usefulness is improved.
  • This design of the nozzle head an extremely compact design is possible, which allows to introduce the nozzle head in the hollow body, which have a relatively small clear diameter, so that the inner surface of the hollow body can be processed easily and effectively.
  • Such a processing represents, for example, the roughening of the surface in order to subsequently coat it, wherein the roughening results in a particularly intensive bonding of the coating to the carrier surface.
  • the nozzle head in two parts, wherein the two contiguous separating surfaces extend in the axial direction of the feed line or the channel.
  • the supply line for the fluid is provided in one component and the channel in the other component, while the discharge line extends transversely thereto in both components.
  • the supply line for the fluid under high pressure starting from an axial orientation in a right angle or almost right angle extending outlet line passes, in the latter case, the angle in a range of 60 ° to 120 °, which has a mixing chamber in which the abrasive substance is admixed, that is, the abrasive material leading channel opens into this mixing chamber.
  • the fluid acted upon by the abrasive substance hits the surface to be processed perpendicularly, resulting in a high efficiency, since the particles of the abrasive substance are not deflected.
  • the invention enables a problem-free machining of workpieces in the aforementioned sense, as previously possible only with a considerable expenditure on equipment and time. In fact, it is now also possible to work on workpieces that were previously not workable in this form.
  • a nozzle head which consists of two parts, namely a first component 1 and a second component. 2
  • the first component 1 has a feed line 3 for a fluid which can be supplied from an assembly and is under high pressure, which is designed as a blind hole and from which a branch 5 'laterally branches off in the area of the base.
  • the second component 2 is provided with a channel 4 through which an abrasive material is supplied to the fluid, said channel 4 extending parallel or nearly parallel ( ⁇ 30 °) to the feed line 3.
  • the feed openings are arranged on the adjacent end faces of the first and second component 1, 2.
  • Both components 1, 2 are located on axially parallel to the supply line 3 and the channel 4 aligned separating surfaces 15 to each other and are connected by screws 6 firmly together.
  • the branch 5 opens into a recess 12, which is provided both in the first component 1 as well as in the second component 2 and in which a nozzle body 9 is mounted, which receives a nozzle plate 10 with an enclosed high-pressure nozzle 11, wherein the nozzle plate 10 at the bottom the recess 12 associated with the first component 1 and the nozzle body 9 bear against the base of the recess 12 associated with the second component 2, which thereby form a sealing surface, that the nozzle body 9 or the nozzle disk 10 are firmly clamped by means of the screws 6.
  • the nozzle openings of the nozzle body 9, the nozzle disk 10 and the high-pressure nozzle 11 provided in continuation of the branch 5 'lead into a mixing chamber 7 in the second component 2, which is supplied with the abrasive substance via the channel 4 in the sense of an injector nozzle.
  • This mixing chamber 7 merges into a discharge line 5, from which the mixture fluid / abrasive material for processing the surface, for example, the inner surface of a dash-dotted line in the figure hollow body 14, at an angle to the supply line 3 extending laterally from the nozzle head and the second Component 2 exits.
  • the discharge line 5 is inserted into an insert 8, which is held by a clamping screw 13 in the second component 2.
  • the nozzle head during operation is axially movable back and forth while the workpiece, so the hollow body 14 is rotatable about the nozzle head.
  • the workpiece can also be moved axially back and forth.
  • a rotational movement of the nozzle head is conceivable. In any case, a uniform machining of the entire surface of the workpiece is achieved by the axial and rotational movement.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Düsenkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Düsenköpfe, durch die ein unter Hochdruck stehendes Fluid, beispielsweise Wasser, mit einem abrasiven Stoff als Zusatz geführt wird, finden zum Beispiel als Schneidwerkzeuge Verwendung, um unterschiedlichste Materialien zu schneiden.
  • Grundsätzlich sind diese Düsenköpfe auch zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken geeignet, vornehmlich zum Reinigen der Oberflächen oder zu deren Aufrauung, wenn dies für eine nachfolgende Beschichtung erforderlich ist.
  • Allerdings ist die Verwendungsfähigkeit dieser Düsenköpfe sehr eingeschränkt, da sie in ihrer Raumform relativ groß aufbauen, so dass beispielsweise die Bearbeitung innerer Oberflächen von Hohlkörpern mit kleineren lichten Abmaßen nicht möglich ist.
  • Bei vielen Düsenköpfen wird der abrasive Stoff seitlich dem Fluid beigemischt, das nach der Mischung mit dem Stoff in axialer Weiterführung der Zuführleitung aus dem Düsenkopf austritt.
  • Eine parallel zur Zuführleitung verlaufende innere Fläche eines Hohlkörpers kann mit solchen Düsenköpfen praktisch nicht bearbeitet werden bzw. nur ungenügend, da das austretende Fluid nur unter einem relativ spitzen Winkel auf diese Fläche auftrifft.
  • US 2 577 465 zeigt einen Düsenkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Düsenkopf der gattungsgemäßen Art so weiter zu entwickeln, dass seine Verwendungsfähigkeit verbessert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Düsenkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Durch diese konstruktive Ausbildung des Düsenkopfs wird eine äußerst kompakte Bauweise möglich, die es erlaubt, den Düsenkopf in Hohlkörper einzuführen, die einen relativ kleinen lichten Durchmesser aufweisen, so dass die innere Oberfläche des Hohlkörpers problemlos und effektiv bearbeitet werden kann.
  • Eine solche Bearbeitung stellt beispielsweise das Aufrauen der Oberfläche dar, um diese nachfolgend zu beschichten, wobei durch die Aufrauung ein besonders intensiver Verbund der Beschichtung mit der Träger-Oberfläche entsteht.
  • Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, den Düsenkopf zweiteilig auszubilden, wobei sich die beiden aneinander liegenden Trennflächen in axialer Richtung der Zuführleitung bzw. des Kanals erstrecken. Dabei ist in einem Bauteil die Zuführleitung für das Fluid und in dem anderen Bauteil der Kanal vorgesehen, während die Abführleitung sich quer dazu in beiden Bauteilen erstreckt.
  • Durch diese Teilung des Düsenkopfes wird eine sehr einfache und kostengünstige Herstellung möglich, wobei die beiden Bauteile vorzugsweise miteinander verschraubt sind.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zuführleitung für das unter Hochdruck stehende Fluid ausgehend von einer axialen Ausrichtung in eine im rechten Winkel oder nahezu rechten Winkel verlaufende Austrittsleitung übergeht, wobei im letzteren Fall der Winkel in einem Bereich von 60° bis 120° liegen kann, die eine Mischkammer aufweist, in der der abrasive Stoff zugemischt wird, d.h., der den abrasiven Stoff führende Kanal mündet in diese Mischkammer.
  • Um die innere Oberfläche eines Hohlkörpers vollflächig bearbeiten zu können, ist es sinnvoll, den Hohlkörper um den Düsenkopf zu drehen, bei gleichzeitiger axialer Bewegung, vorzugsweise Hin- und Herbewegung des Düsenkopfes.
  • Im übrigen trifft durch die seitliche Ausführung das mit dem abrasiven Stoff beaufschlagte Fluid senkrecht auf die zu bearbeitende Oberfläche, wodurch sich eine hohe Effizienz ergibt, da die Partikel des abrasiven Stoffes nicht abgelenkt werden.
  • Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Düsenkopf über eine relativ lange Strecke axial zu bewegen, wodurch sich eine große Eintauchtiefe in den Hohlkörper ergibt, was naturgemäß die Verwendungsfähigkeit zusätzlich verbessert.
  • Die Erfindung ermöglicht ein problemloses Bearbeiten von Werkstücken im vorgenannten Sinn, wie dies bislang nur mit einem erheblichen apparativen und zeitlichen Aufwand möglich war. Tatsächlich können nun auch Werkstücke bearbeitet werden, die bislang in dieser Form zumindest nicht bearbeitbar waren.
  • Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    einen erfindungsgemäßen Düsenkopf in einem Längsschnitt
    Figur 2
    den Düsenkopf in einer Vorderansicht
    Figur 3
    den Düsenkopf in einer Draufsicht.
  • In den Figuren ist ein Düsenkopf dargestellt, der aus zwei Teilen besteht und zwar einem ersten Bauteil 1 und einem zweiten Bauteil 2.
  • Das erste Bauteil 1 weist eine Zuführleitung 3 für ein aus einem Aggregat zuleitbaren, unter Hochdruck stehendes Fluid auf, die als Sackloch ausgebildet ist und von der im Bereich des Grundes seitlich ein Abzweig 5' abgeht.
  • Das zweite Bauteil 2 ist mit einem Kanal 4 versehen, durch den ein abrasiver Stoff dem Fluid zugeführt wird, wobei dieser Kanal 4 parallel oder nahezu parallel (< 30°) zur Zuführleitung 3 verläuft. Die Zuführöffnungen sind dabei auf den einander benachbarten Stirnseiten des ersten und zweiten Bauteils 1, 2 angeordnet.
  • Beide Bauteile 1, 2 liegen an achsparallel zur Zuführleitung 3 bzw. zum Kanal 4 ausgerichteten Trennflächen 15 aneinander und sind durch Schrauben 6 fest miteinander verbunden.
  • Der Abzweig 5' mündet in eine Ausnehmung 12, die sowohl im ersten Bauteil 1 wie auch im zweiten Bauteil 2 vorgesehen ist und in der ein Düsenkörper 9 gelagert ist, der eine Düsenscheibe 10 mit einer eingeschlossenen Hochdruckdüse 11 aufnimmt, wobei die Düsenscheibe 10 am Grund der dem ersten Bauteil 1 zugeordneten Ausnehmung 12 und der Düsenkörper 9 am Grund der dem zweiten Bauteil 2 zugeordneten Ausnehmung 12 anliegt, die dadurch eine Dichtfläche bilden, dass der Düsenkörper 9 bzw. die Düsenscheibe 10 mittels der Schrauben 6 fest verspannt sind.
  • Die in Fortsetzung des Abzweiges 5' vorgesehenen Düsenöffnungen des Düsenkörpers 9, der Düsenscheibe 10 und der Hochdruckdüse 11 münden in eine Mischkammer 7 im zweiten Bauteil 2, der der abrasive Stoff über den Kanal 4 im Sinne einer Injektordüse zugeführt wird.
  • Diese Mischkammer 7 geht über in eine Abführleitung 5, aus der das Gemisch Fluid/abrasiver Stoff zur Bearbeitung der Oberfläche, beispielsweise der inneren Oberfläche eines in der Figur strichpunktiert angedeuteten Hohlkörpers 14, winklig zur Zuführleitung 3 verlaufend, seitlich aus dem Düsenkopf bzw. dem zweiten Bauteil 2 austritt.
  • Die Abführleitung 5 ist in einen Einsatz 8 eingebracht, der mittels einer Klemmschraube 13 im zweiten Bauteil 2 festgehalten ist.
  • Entsprechend der Doppelpfeilangabe in der Figur 1 ist der Düsenkopf im Betrieb axial hin und her bewegbar, während das Werkstück, also der Hohlkörper 14 um den Düsenkopf drehbar ist. Alternativ zur axialen Bewegung des Düsenkopfes kann auch das Werkstück axial hin- und herbewegt werden. Ebenso ist bei stehendem Werkstück eine Drehbewegung des Düsenkopfes denkbar. In jedem Fall wird durch die axiale und rotatorische Bewegung eine gleichmäßige Bearbeitung der gesamten Oberfläche des Werkstückes erreicht.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    erstes Bauteil
    2
    zweites Bauteil
    3
    Zuführleitung
    4
    Kanal
    5
    Abführleitung
    5'
    Abzweigung
    6
    Schraube
    7
    Mischkammer
    8
    Einsatz
    9
    Düsenkörper
    10
    Düsenscheibe
    11
    Hochdruckdüse
    12
    Ausnehmung
    13
    Klemmschraube
    14
    Hohlkörper
    15
    Trennfläche

Claims (11)

  1. Düsenkopf, mit einer Zuführleitung (3) für ein unter Hochdruck stehendes Fluid, einem Kanal (4) zur Zuführung eines abrasiven Stoffes, mit dem das Fluid beaufschlagbar ist, sowie einer Abführleitung (5) zum Austritt des mit abrasivem Stoff beaufschlagten Fluids, wobei die Zuführleitung (3) und der Kanal (4) parallel oder nahezu parallel zueinander verlaufen und die Abführleitung (5) winklig zur Zuführleitung (3) verlaufend seitlich aus dem Düsenkopf austritt, die Zuführleitung (3) und der Kanal (4) jeweils in einem getrennten Bauteil (1, 2) angeordnet sind und die Zuführleitung (3) als Sackloch ausgebildet ist, an dessen dem Grund zugewandten Seitenbereich sich ein Abzweig (5') anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Abzweig (5') in die Durchgangsöffnungen einer Düsenscheibe (10) und einer getrennten und darin eingeschlossenen Hochdruckdüse (11) übergeht, die mit der Abführleitung (5) in Wirkverbindung stehen.
  2. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführleitung (5) unter einem rechten oder nahezu rechten Winkel zur Zuführleitung (3) verläuft.
  3. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aneinander liegende Trennflächen (15) der beiden Bauteile (1, 2) parallel zur Zuführleitung (3) verlaufen.
  4. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bauteile (1, 2) miteinander verschraubt sind.
  5. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenscheibe (10) in einem Düsenkörper (9) gelagert ist.
  6. Düsenkopf nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (9) in Ausnehmungen (12) des ersten und zweiten Bauteiles (1, 2) einliegt, wobei die Ausnehmungen (12) im Bereich der einander zugewandten Trennflächen (15) des ersten und des zweiten Bauteiles (1, 2) angeordnet sind.
  7. Düsenkopf nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (9) am Grund einer der Ausnehmungen (12) unter Druck anliegt und die Düsenscheibe (10) sich an der gegenüberliegenden Seite der anderen Ausnehmung (12) abstützt.
  8. Düsenkopf nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen des Düsenkörpers (9) und der Düsenscheibe (10) jeweils eine Dichtfläche bilden.
  9. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (4) in eine Mischkammer (7) mündet, die mit dem Abzweig (5') einerseits und der Abführleitung (5) andererseits in Verbindung steht.
  10. Düsenkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (7) bzw. der Kanal (4) im Zusammenwirken mit dem durch den Abzweig (5') geführten Fluidstrom im Sinne einer Venturi-Düse füngiert.
  11. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführleitung (5) in einem Einsatz (8) angeordnet ist, der mittels einer Klemmschraube (13) im zweiten Bauteil (2) gehalten ist.
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