EP3271121A1 - Device and method for cutting a good to be cut by means of a fluid - Google Patents

Device and method for cutting a good to be cut by means of a fluid

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EP3271121A1
EP3271121A1 EP16701462.0A EP16701462A EP3271121A1 EP 3271121 A1 EP3271121 A1 EP 3271121A1 EP 16701462 A EP16701462 A EP 16701462A EP 3271121 A1 EP3271121 A1 EP 3271121A1
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EP
European Patent Office
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pressure
fluid line
operating mode
fluid
switching valve
Prior art date
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Application number
EP16701462.0A
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German (de)
French (fr)
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EP3271121B1 (en
EP3271121B8 (en
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Volker Bilke
Andrzej Karpinski
Thomas Opfermann
Holger Werth
Günther Elsigan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp AG
Uhde High Pressure Technologies GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
Uhde High Pressure Technologies GmbH
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Publication date
Application filed by ThyssenKrupp AG, Uhde High Pressure Technologies GmbH filed Critical ThyssenKrupp AG
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Publication of EP3271121A1 publication Critical patent/EP3271121A1/en
Publication of EP3271121B1 publication Critical patent/EP3271121B1/en
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Publication of EP3271121B8 publication Critical patent/EP3271121B8/en
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    • B24C7/0023—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts the abrasive material being fed in a liquid carrier with control of feed parameters, e.g. feed rate of abrasive material or carrier of feed pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
    • B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet

Definitions

  • the invention relates to a device for cutting a material to be cut with the aid of a fluid, in particular for water jet cutting, wherein the device a
  • Pressure generating unit and an outlet nozzle in fluid communication with the pressure generating unit via a fluid line, the pressure generating unit being provided for pressurizing the fluid in the fluid line and the device further comprising a pulsation damper for damping pressure fluctuations in the fluid line.
  • Such waterjet cutting devices are well known in the art.
  • the water is set by means of the pressure generating unit under a high pressure of up to 7,000 bar and conveyed through an outlet nozzle.
  • the water accelerates to high speeds, so that a water jet is formed, with which the cutting material is acted upon for cutting the same.
  • an abrasive material such as fine garnet sand is added to the water jet. It is known that waterjet cutting offers a number of technical advantages over other cutting methods, such as laser cutting or sawing, such as cutting without
  • a particularly important advantage of water jet cutting is that the water jet is its own
  • Initial drilling in the cutting material, from which the cut material is cut can produce itself.
  • the production of this initial opening is also referred to as "piercing" of the material to be cut
  • controllable pressure generating units are typically used which comprise at least two different types
  • Water pressure is typically subject to pulsation, i. a small temporal
  • the object of the present invention is achieved by a device for cutting a material to be cut by means of a fluid, in particular for water jet cutting, wherein the device comprises a pressure generating unit and an outlet nozzle in fluid communication with the pressure generating unit via a fluid line, wherein the
  • a pressure generating unit is provided for pressurizing the fluid in the fluid line, and wherein the device further comprises a pulsation damper for damping
  • the device has at least one switching valve such that the pulsation damper depending on the switching position of the
  • Switching valve can be coupled to the fluid line and can be decoupled from the fluid line.
  • the device according to the invention has the advantage over the prior art that a fast switching between different pressures is made possible, so that, in particular, a quick change between piercing and cutting of glass slices,
  • Pulsation damper is not firmly integrated into the fluid line as in the prior art, but can be decoupled via the switching valve either or temporarily from the fluid line. If, for example, a cut in the material to be cut, which is carried out with a high working pressure, has been completed and the item to be cut is "pierced" at a new location, the pulsation damper is decoupled from the fluid line and the
  • Pressure generating unit downshifted or regulated to the lower working pressure.
  • the fluid line then relaxes through the open discharge nozzle and the lower working pressure in the fluid line is available almost immediately. In particular, it is not necessary to first wait for the complete pressure reduction in the pulsation damper.
  • the pressure generating unit is switched up or regulated to the high working pressure and the pulsation damper is switched on. In this way, the high working pressure is available very quickly and it does not have to be slow
  • the device according to the invention thus enables a faster switching between different pressures. At the same time a clean cutting of cutting material is possible in a known manner, since the device is still a pulsation damper for damping the pressure pulsation in the
  • the pulsation damper is not constantly subjected to different working pressures and thus sees significantly fewer load cycles, whereby the life of the pulsation damper is significantly increased.
  • the fluid comprises in particular water.
  • the material to be cut preferably comprises glass, glass fiber reinforced plastic, carbon fiber reinforced plastic, ceramics, natural stone and other materials with similar behavior.
  • the pulsation damper is also referred to as a buffer volume and typically has a volume of 2 to 5 liters.
  • the pressure generating unit is a pressure generating unit with controllable output pressure, which is operable at least in a first operating mode with a first working pressure and in a second operating mode with a second working pressure, wherein the first
  • Working pressure is greater than the second working pressure.
  • the device is between a first operating mode provided for cutting the material to be cut, in which the pressure generating unit provides the first working pressure and the pulsation damper is coupled to the fluid line by means of the switching valve, and a second operating mode intended for initial perforation of the material to be cut (also referred to as "piercing") in which It has turned out, completely surprisingly and unpredictably, that the piercing of items to be cut, such as glass, glass fiber reinforced plastic and carbon fiber reinforced plastic
  • the first working pressure preferably comprises a pressure between 2,000 and 6,000 bar, more preferably between 3,000 and 4,000 bar, while the second working pressure preferably comprises a pressure between 400 and 900 bar, more preferably between 600 and 800 bar.
  • the pressure generating unit comprises a pressure booster and / or a high pressure pump, in particular a hydraulically driven high pressure pump, an electromechanically driven high pressure pump or a high pressure pump with crank mechanism.
  • the pressure generating unit comprises a hydraulic unit that drives a double-acting pressure booster, which operates in an oscillating operation to convert the pressure generated by a backing pump to high pressure of 2,000 to 6,000 bar or 400 to 900 bar.
  • the pressure fluctuations in the fluid line, which arise due to the oscillating operation of the pressure booster, are attenuated or compensated by the pulsation damper, at least in the first operating mode.
  • the pulsation damper comprises for this purpose in particular a pressure storage chamber.
  • the device has a switchable expansion valve, which is on the input side in fluid communication with the fluid line and the output side in particular is at ambient pressure.
  • a switchable expansion valve which is on the input side in fluid communication with the fluid line and the output side in particular is at ambient pressure.
  • Pressure control unit to control down accordingly and decouple the pulsation damper from the fluid line, but also additionally to open the expansion valve for a short time.
  • the opening of the expansion valve ensures that the pressure in the fluid line drops even faster from the first working pressure to the second working pressure. As a result, the switching time can be reduced, for example, to 0.3 seconds.
  • the emergency valve which is provided anyway in high pressure systems, used or be connected accordingly.
  • the device has a mixing chamber for adding abrasive material to the fluid, wherein the mixing chamber is arranged along the main flow direction of the fluid behind the outlet nozzle and wherein the mixing chamber with a reservoir for
  • Abrasive material is in communication.
  • the outlet nozzle acts as a Venturi nozzle, whereby the abrasive material is automatically sucked into the water jet by negative pressure.
  • the admixture of abrasive materials such as quartz sand, corundum, garnet or the like, has the advantage over the pure water cutting that the cutting performance is increased and thus harder materials can be cut.
  • the pulsation damper comprises a closed pressure storage chamber, which has only a single access opening, wherein the one access opening is connected via the switching valve to the fluid line.
  • the switching valve to the fluid line.
  • Switching valves are subject to a relatively high wear.
  • a single access opening in the sense of the present invention means in particular that only a single non-permanently closed opening, which in fluid communication with the
  • Fluid line is, is provided.
  • the pulsation damper comprises a closed pressure accumulator chamber which can be switched in parallel with the fluid line and has two access openings, wherein the one access opening is via the one switching valve can be coupled to the fluid line and can be decoupled from the fluid line and wherein the other access opening can be coupled via a further switching valve to the fluid line and can be decoupled from the fluid line.
  • the fluid advantageously flows through the Pulsationsdampfer, so that a better damping effect can be achieved.
  • the device comprises a further pulsation damper, which can be coupled via at least one further switching valve to the fluid line and can be decoupled from the fluid line.
  • the further pulsation damper (in particular exclusively) is coupled to the fluid line in the second operating mode. In this way, the pressure fluctuations, which can no longer be compensated by the disconnected pulsation damper in the second operating mode, are damped by the further pulsation damper. It is conceivable that the pulsation dampers are different in size.
  • Another object of the present invention is a method for cutting a material to be cut by means of a fluid, in particular for water jet cutting, wherein a fluid is pressurized by means of a pressure generating unit, wherein the pressurized fluid is passed through a fluid conduit to an outlet nozzle and wherein the Cutting material is acted upon by the emerging from the outlet nozzle fluid, characterized in that the method optionally in a first operating mode, in which a pulsation damper is coupled by means of a switching valve to the fluid line, and a second
  • the method according to the invention also permits a substantially faster changeover between the first and the second operating mode compared to the prior art, since in the second operating mode the pulsation damper is decoupled from the fluid line. In this way, in particular a switching between cutting and piercing when processing glass, glass fiber reinforced plastic and carbon fiber reinforced plastic is accelerated.
  • the second operating mode is preferably used for the initial perforation of the material to be cut, while the first operating mode is used for the subsequent cutting of the material to be cut.
  • Another advantage is that the pulsation damper is not constantly subjected to different working pressures and thus sees significantly fewer load cycles, whereby the life of the pulsation damper is significantly increased.
  • a first working pressure is provided by the pressure generating unit and in the second operating mode, a second working pressure is provided by the pressure generating unit, wherein the first working pressure is greater than the second working pressure.
  • the first working pressure preferably comprises a pressure between 2,000 and 6,000 bar, more preferably between 3,000 and 4,000 bar, while the second working pressure preferably comprises a pressure between 400 and 900 bar, more preferably between 600 and 800 bar.
  • the switching valve when switching from the first operating mode to the second operating mode, the switching valve is closed and wherein the transition from the second operating mode in the first
  • the switching valve is opened. If, for example, a cut in the material to be cut which is carried out with the high first working pressure has been completed and the material to be cut is "pierced" at a new location, the pulsation damper is disconnected from the fluid line and the pressure generating unit is downshifted or regulated to the lower second working pressure Through the open discharge nozzle, the fluid line is depressurized and the lower second working pressure is immediately available in the fluid line, conversely, for example, after piercing the crop with the low second working pressure to the high first working pressure for cutting the material to be pierced When the pressure is increased, the pressure generating unit is switched up to the high first working pressure and the pulsation damper is switched in. In this way, the high working pressure is available very quickly and it is not only the slowly progressing pressure build-up in the Waiting for the pulsation damper. It has been found that switching times of about 1 second and less can be achieved in this way.
  • the switching valve is first closed and then the pressure generating unit is controlled such that the pressure in the fluid line drops from the first working pressure to the second working pressure, and / or wherein at the transition from the second operating mode in the first Operation mode, the pressure generating unit is first controlled so that the pressure in the fluid line from the second working pressure to the first working pressure increases, and
  • Pressure generating unit and switching the switching valve is achieved that the pressure difference at the switching valve is always kept comparatively low.
  • the wear on the switching valve is advantageously counteracted and the longevity and the
  • Fluid line in fluid communication standing expansion valve is opened at least temporarily.
  • the device when switching the device from the first operating mode (cutting) to the second operating mode (piercing), it is possible not only to downshift the pressure generating unit and the pulsation damper from the fluid line
  • the decouple but also additionally to open the expansion valve for a short time.
  • the opening of the expansion valve ensures that the pressure in the fluid line drops even faster from the first working pressure to the second working pressure.
  • the switching time can be reduced, for example, to 0.3 seconds.
  • the emergency valve which is provided anyway in high pressure equipment, used or
  • the pulsation damper has two access openings, wherein a switching valve must be switched for each access opening in order to connect or disconnect the pulsation damper.
  • the device has a further pulsation damper, which of the fluid line in the second
  • Operating mode is switched by means of another switching valve. It is conceivable that the further pulsation damper always performs a damping of the pressure in the fluid line at the lower second working pressure.
  • the further pulsation damper is therefore preferably connected to the fluid line exclusively in the second operating mode. This prevails in the Further pulsation damper usually only the lower second working pressure, while in the pulsation damper usually only the higher first working pressure prevails.
  • the pulsation damper or the further pulsation damper is then switched on.
  • the device has a cutting valve behind the outlet nozzle.
  • the cutting valve is kept open in particular, so that a pressure reduction in the fluid line can be done by the cutting valve.
  • the switching valve and / or the further switching valve preferably comprises an electromotively actuated valve, an electromagnetically actuated valve, a pneumatically actuated valve or a hydraulically actuated valve.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an apparatus and a method according to an exemplary first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a schematic view of an apparatus and a method according to an exemplary second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a schematic view of an apparatus and a method according to an exemplary third embodiment of the present invention.
  • Figure 1 is a schematic view of a device 1 and a method for
  • the device 1 has a pressure generating unit 3, with which water is pressurized.
  • the pressurized water is conducted by means of a fluid line 4 to an outlet nozzle 5.
  • the water is due to the large
  • a mixing chamber 7 is further formed in which the water with an abrasive material 9, here in the form of a fine-grained quartz sand, is mixed ,
  • the mixing chamber 7 is connected to a reservoir 8, in which the abrasive material 9 is kept. Due to the Venturi effect in the region of the outlet nozzle 5, the abrasive material 9 is automatically drawn into the water jet 6 by negative pressure. The staggered with the abrasive material 9
  • the cut material 2 comprises a glass.
  • An advantage of water jet cutting is that the water jet 6 can generate its own initial bore in the material to be cut 2, from which the material to be cut 2 is cut.
  • the production of this initial opening is also referred to as "piercing" of the cut material 2.
  • the device 1 is designed for this purpose and is controlled by an electronic control unit 10 such that the device 1 either in a first operating mode, which is provided for cutting the Schneidguts 2, and in a second operating mode, which pierces the Cutting material 2 is provided, is operated
  • the pressure generating unit 3 is controlled such that in the fluid line 4, a high first working pressure between 3,000 and 4,000 bar is generated, while in the second Operating mode, the pressure generating unit 3 is controlled such that in the fluid line 4, a lower second working pressure between 600 and 800 bar is generated.
  • the device 1 in particular has a cutting valve. Through the open cutting valve, the water jet 6 exits, wherein the water jet 6 is interrupted when closing the cutting valve. In this way, for example, a
  • the pressure generating unit comprises a hydraulic unit 1 1, which drives a double-acting pressure booster 12.
  • the double-acting pressure booster 12 has in a known manner a piston 13 which operates in an oscillating operation and by means of check valves 14 by a forepump (not shown) to generate pressure generated in the water depending on the operating mode to the first or second working pressure. Due to the oscillating operation of the piston 13, undesirable pressure pulsations arise in the fluid line 4.
  • the device 1 has a pulsation damper 15 (also referred to as buffer volume).
  • the pulsation damper 15 comprises a pressure storage chamber for this purpose. In the device 1 according to the invention, the pulsation damper 15 is now over
  • the switching valve 16 preferably comprises an electromotively actuated valve, an electromagnetically actuated valve, a pneumatically actuated valve or a hydraulically actuated valve which is switched by the control electronics 10 when changing between the first and second operating modes.
  • the pulsation damper 15 has only a single access opening 17, via which the interior of the pulsation damper 15 is in fluid communication via the switching valve 16 with the fluid line 5 (only with open switching valve 16).
  • the device 1 When the material to be cut 2 is cut, the device 1 is operated in the first operating mode, while the pressure generating unit 3 supplies the first working pressure in the fluid line 4.
  • the switching valve 16 is also open, so that the pressure pulsations in the fluid line 4 are damped by the pulsation damper 15 , In the pulsation damper 15 thus also prevails on average also the first working pressure.
  • the cutting material 2 must first be pierced at this new location to prepare the water jet 6.
  • the device 1 must therefore change from the first operating mode to the second operating mode, so that the first working pressure is reduced to the second working pressure and the material to be cut 2 is not destroyed during piercing.
  • the control electronics 10 When switching from the first operating mode to the second operating mode, the control electronics 10 initially closes the switching valve 16. The first working pressure is thus stored in the pulsation damper 15. Subsequently, the pressure generating unit 3 is controlled down or regulated by the control electronics 10, so that relaxation takes place via the cutting valve and not the first working pressure, but instead the lower second working pressure in the fluid line 4 is provided.
  • the pressure of the fluid line 4 decreases comparatively quickly to the second working pressure, since not a drop in pressure in the pulsation damper 15 must be waited or the pressure in the pulsation damper 15 initially counteracts the drop in pressure and the volume the fluid line 4 is comparatively small compared to the volume of the pulsation damper 15.
  • the change from the first operating state to the second operating state thus takes less than one second.
  • the cutting material 2 can now be pierced.
  • no pulsation damper 15 is available for damping pressure fluctuations.
  • this fact is not critical for the piercing process.
  • the emergency valve (not shown), which is provided anyway in each high-pressure circuit, can be opened by the control electronics 10 for a short time (only after the switching valve 16 is closed) ) to accelerate the decrease in the pressure in the fluid line 4.
  • the system switches from the second operating mode back into the first operating mode.
  • the pressure generating unit 3 is first controlled or regulated by the control electronics 10 such that the pressure in the fluid line 4 increases from the second working pressure to the first working pressure.
  • the switching valve 16 is opened. This switching process is much faster than in the prior art, since the increased first working pressure in the Pulsation steamers 15 already exists and does not have to be rebuilt by the pressure generating unit 3.
  • the cutting material 2 can now be cut and
  • Pulsationsdampfer 15 steamed.
  • the switching valve 16 is always connected only when on both sides of the switching valve 16, almost the first working pressure prevails.
  • the switching valve 16 is thus subject to only a relatively low wear.
  • Pulsationsdampfer 15 always substantially the first working pressure prevails.
  • Pulsationsdampfer 15 of the present device 1 is therefore not subject to large load cycles and thus has a much longer life.
  • the device 1 preferably has a pressure measuring device which either directly measures the pressure within the fluid line via a sensor in the fluid line 4 or determines the pressure in the fluid line 4 indirectly, for example via the position of the hydraulic unit 11. It is also conceivable that the pressure in the pulsation steam generator 15 is monitored.
  • FIG. 2 is a schematic view of a device 1 and a method for the
  • the second embodiment is almost identical to the first embodiment described in Figure 1, wherein in the second embodiment, in contrast to the first embodiment, only the pulsation damper 15 is provided with two access openings 17 and accordingly via two switching valves, a switching valve 16 and another switching valve 16 '. , with the fluid line 4 can be coupled.
  • both switching valves 16, 16 'are closed the fluid line 4 acts as a bypass to the pulsation damper 15.
  • the only difference to the operation of the illustrated in Figure 1 device 1 must always in the illustrated in Figure 2 device 1 both switching valves 16, 16' of the Control electronics 10 are controlled.
  • FIG. 3 is a schematic view of a device 1 and a method for the
  • the third embodiment is in turn almost identical to the first embodiment described in Figure 1, wherein in the third embodiment, in contrast to the first embodiment additionally provided a separate further Pulsationsdampfer 15 ', which can be coupled via a separate additional switching valve 16' to the fluid line 4 or the fluid line 4 can be decoupled.
  • the device 1 illustrated in FIG. 3 operates exactly like the device 1 illustrated in FIG. 1, the further pulsation damper 15 'being switched on by means of the further switching valve 16' of the fluid line 4 only in the second operating mode as soon as the lower second working pressure prevails in the fluid line. otherwise (especially in the first operating mode), the further switching valve 16 'is closed.

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Abstract

The invention relates to a device for cutting a good to be cut by means of a fluid, in particular for water-jet cutting, wherein the device has a pressure-generating unit and an outlet nozzle fluidically connected to the pressure-generating unit by means of a fluid line, wherein the pressure-generating unit is provided for pressurizing the fluid in the fluid line and wherein the device also has a pulsation damper for damping pressure fluctuations in the fluid line and wherein the device also has at least one switching valve in such a way that the pulsation damper can be coupled to the fluid line and uncoupled from the fluid line depending on the switching position of the switching valve.

Description

BESCHREIBUNG  DESCRIPTION
Titel Vorrichtung und Verfahren zum Schneiden eines Schneidguts mit Hilfe eines Fluids Title Device and method for cutting a material to be cut with the aid of a fluid
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Schneiden eines Schneidguts mit Hilfe eines Fluids, insbesondere zum Wasserstrahlschneiden, wobei die Vorrichtung eine The invention relates to a device for cutting a material to be cut with the aid of a fluid, in particular for water jet cutting, wherein the device a
Druckerzeugungseinheit und eine mit der Druckerzeugungseinheit über eine Fluidleitung in Fluidverbindung stehende Austrittsdüse aufweist, wobei die Druckerzeugungseinheit zum Unterdrucksetzen des Fluids in der Fluidleitung vorgesehen ist und wobei die Vorrichtung ferner einen Pulsationsdämpfer zum Dämpfen von Druckschwankungen in der Fluidleitung aufweist.  Pressure generating unit and an outlet nozzle in fluid communication with the pressure generating unit via a fluid line, the pressure generating unit being provided for pressurizing the fluid in the fluid line and the device further comprising a pulsation damper for damping pressure fluctuations in the fluid line.
Solche Wasserstrahlschneidvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik wohlbekannt. Das Wasser wird dabei mittels der Druckerzeugungseinheit unter einen hohen Druck von bis zu 7.000 bar gesetzt und durch eine Austrittsdüse gefördert. In der Austrittsdüse beschleunigt das Wasser auf hohe Geschwindigkeiten, so dass sich ein Wasserstrahl bildet, mit welchem das Schneidgut zum Schneiden desselben beaufschlagt wird. Optional wird dem Wasserstrahl ein Abrasivmaterial, wie beispielsweise feiner Granatsand beigemischt. Es ist bekannt, dass das Wasserstrahlschneiden gegenüber anderen Schneidverfahren, wie Laserschneiden oder Sägen, eine Reihe von technischen Vorteilen bietet, wie beispielsweise ein Schneiden ohne Such waterjet cutting devices are well known in the art. The water is set by means of the pressure generating unit under a high pressure of up to 7,000 bar and conveyed through an outlet nozzle. In the outlet nozzle, the water accelerates to high speeds, so that a water jet is formed, with which the cutting material is acted upon for cutting the same. Optionally, an abrasive material, such as fine garnet sand is added to the water jet. It is known that waterjet cutting offers a number of technical advantages over other cutting methods, such as laser cutting or sawing, such as cutting without
Wärmeeintrag, so dass kein Verzug im Schneidgut zu befürchten ist. Ein besonders wichtiger Vorteil des Wasserstrahlschneidens ist zudem, dass der Wasserstrahl sich seine Heat input, so that no delay in the material to be cut is to be feared. A particularly important advantage of water jet cutting is that the water jet is its own
Anfangsbohrung im Schneidgut, von welcher aus das Schneidgut geschnitten wird, selbst erzeugen kann. Die Erzeugung dieser Anfangsöffnung wird auch als„Piercen" des Schneidguts bezeichnet. Das Wasserstrahlschneiden kann grundsätzlich zum Schneiden nahezu aller gängigen  Initial drilling in the cutting material, from which the cut material is cut, can produce itself. The production of this initial opening is also referred to as "piercing" of the material to be cut
Werkstoffe verwendet werden. Eine Besonderheit ergibt sich jedoch beim Schneiden von Schneidgut aus Glas, glasfaserverstärktem Kunststoff und kohlenstofffaserverstärktem Materials are used. A special feature, however, results when cutting slices of glass, glass fiber reinforced plastic and carbon fiber reinforced
Kunststoff. Bei derlei Schneidgut wird das Piercen zur Herstellung der Anfangsöffnung mit bei einem niedrigeren Druck durchgeführt, als der nachfolgende Schneidvorgang, da andernfalls eine Beschädigung des Schneidguts, insbesondere ein Reißen oder Springen des Schneidguts im Bereich der Anfangsöffnung, droht. Aus diesem Grund werden typischerweise steuerbare Druckerzeugungseinheiten verwendet, welche wenigstens zwei verschiedenartige Plastic. In such Schneidgut piercing is carried out for the preparation of the initial opening at a lower pressure than the subsequent cutting operation, otherwise damage to the material to be cut, in particular a cracking or jumping of the material to be cut in the area of the opening, threatens. For this reason, controllable pressure generating units are typically used which comprise at least two different types
Ausgangsdrücke bereitstellen können, einen niedrigen Druck zum Piercen, sowie einen hohen Druck zum Schneiden des Schneidguts. Der von der Druckerzeugungseinheit erzeugte Can provide output pressures, a low piercing pressure, and a high pressure to cut the crop. The generated by the pressure generating unit
Wasserdruck unterliegt typischerweise einer Pulsation, d.h. einer geringen zeitlichen Water pressure is typically subject to pulsation, i. a small temporal
Schwankung. Um einen möglichst sauberen Schnitt zu erzeugen, wird diese Pulsation üblicherweise mit einem in die Fluidleitung fest eingebundenen Pulsationsdämpfer bzw. Fluctuation. In order to produce a section that is as clean as possible, this pulsation is usually carried out with a pulsation damper firmly integrated into the fluid line or
Puffervolumen gedämpft. Dieser Pulsationsdämpfer führt jedoch in nachteiligerweise dazu, dass das Umschalten der Vorrichtung zwischen dem niedrigen Druck zum Piercen und dem hohen Druck zum Schneiden vergleichsweise lange dauert. Buffer volume damped. However, this pulsation damper leads disadvantageously to the fact that the switching of the device between the low pressure piercing and the high pressure for cutting takes a comparatively long time.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schneiden von Schneidgut mit Hilfe eines Fluids bereitzustellen, bei welcher bzw. welchem ein deutlich schnelleres Umschalten zwischen Piercen und Schneiden ermöglicht wird. Zudem soll die Vorrichtung bzw. das Verfahren vergleichsweise einfach, kostengünstig, langlebig und effizient realisierbar sein. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Schneiden eines Schneidguts mit Hilfe eines Fluids, insbesondere zum Wasserstrahlschneiden, wobei die Vorrichtung eine Druckerzeugungseinheit und eine mit der Druckerzeugungseinheit über eine Fluidleitung in Fluidverbindung stehende Austrittsdüse aufweist, wobei die It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus and a method for cutting material to be cut by means of a fluid, in which a much faster switching between piercing and cutting is made possible. In addition, the device or the method should be relatively simple, inexpensive, durable and efficient to implement. The object of the present invention is achieved by a device for cutting a material to be cut by means of a fluid, in particular for water jet cutting, wherein the device comprises a pressure generating unit and an outlet nozzle in fluid communication with the pressure generating unit via a fluid line, wherein the
Druckerzeugungseinheit zum Unterdrucksetzen des Fluids in der Fluidleitung vorgesehen ist und wobei die Vorrichtung ferner einen Pulsationsdämpfer zum Dämpfen von A pressure generating unit is provided for pressurizing the fluid in the fluid line, and wherein the device further comprises a pulsation damper for damping
Druckschwankungen in der Fluidleitung aufweist und wobei ferner die Vorrichtung wenigstens ein Schaltventil derart aufweist, dass der Pulsationsdämpfer je nach Schaltstellung des  In addition, the device has at least one switching valve such that the pulsation damper depending on the switching position of the
Schaltventils an die Fluidleitung ankoppelbar und von der Fluidleitung abkoppelbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass ein schnelles Umschalten zwischen verschiedenen Drücken ermöglicht wird, so dass insbesondere ein schneller Wechsel zwischen Piercen und Schneiden von Schneidgut aus Glas, Switching valve can be coupled to the fluid line and can be decoupled from the fluid line. The device according to the invention has the advantage over the prior art that a fast switching between different pressures is made possible, so that, in particular, a quick change between piercing and cutting of glass slices,
glasfaserverstärktem Kunststoff und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff realisierbar ist. Hierdurch wird beispielsweise ein deutlich schnelleres Ausschneiden einer Vielzahl von separaten Werkstücken aus einem plattenformigen Schneidgut ermöglicht. Die Beschleunigung des Wechsels zwischen Piercen und Schneiden wird dadurch erreicht, dass der fiberglass reinforced plastic and carbon fiber reinforced plastic is feasible. As a result, for example, a much faster cutting a variety of separate workpieces from a plate-shaped cutting material allows. The acceleration The change between piercing and cutting is achieved by the fact that
Pulsationsdämpfer nicht wie beim Stand der Technik fest in die Fluidleitung eingebunden ist, sondern über das Schaltventil wahlweise bzw. zeitweise von der Fluidleitung abgekoppelt werden kann. Wenn beispielsweise ein Schnitt im Schneidgut, der mit einem hohen Arbeitsdruck ausgeführt wird, fertiggestellt wurde und das Schneidgut an einer neuen Stelle„gepierct" werden soll, wird der Pulsationsdämpfer von der Fluidleitung abgekoppelt und die Pulsation damper is not firmly integrated into the fluid line as in the prior art, but can be decoupled via the switching valve either or temporarily from the fluid line. If, for example, a cut in the material to be cut, which is carried out with a high working pressure, has been completed and the item to be cut is "pierced" at a new location, the pulsation damper is decoupled from the fluid line and the
Druckerzeugungseinheit auf den niedrigeren Arbeitsdruck herunter geschaltet oder geregelt. Die Fluidleitung entspannt sich sodann über die offene Austrittsdüse und es steht der niedrigere Arbeitsdruck in der Fluidleitung nahezu sofort zur Verfügung. Insbesondere muss nicht erst der vollständige Druckabbau im Pulsationsdämpfer abgewartet werden. Umgekehrt wird Pressure generating unit downshifted or regulated to the lower working pressure. The fluid line then relaxes through the open discharge nozzle and the lower working pressure in the fluid line is available almost immediately. In particular, it is not necessary to first wait for the complete pressure reduction in the pulsation damper. Vice versa
beispielsweise, wenn nach dem Piercen des Schneidguts mit einem niedrigen Arbeitsdruck auf einem hohen Arbeitsdruck zum Schneiden des Schneidguts von der gepiercten Stelle aus, gewechselt werden soll, die Druckerzeugungseinheit auf den hohen Arbeitsdruck hoch geschaltet oder geregelt und der Pulsationsdämpfer zugeschaltet. Auf diese Weise steht der hohe Arbeitsdruck sehr schnell zur Verfügung und es muss nicht erst der langsam For example, if after piercing the material to be cut with a low working pressure at a high working pressure for cutting the material to be cut from the pierced point, the pressure generating unit is switched up or regulated to the high working pressure and the pulsation damper is switched on. In this way, the high working pressure is available very quickly and it does not have to be slow
fortschreitende Druckaufbau im Pulsationsdämpfer abgewartet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht folglich ein schnelleres Umschalten zwischen verschiedenen Drücken. Gleichzeitig wird in bekannter Weise ein sauberes Schneiden von Schneidgut ermöglicht, da die Vorrichtung dennoch einen Pulsationsdämpfer zum Dämpfen der Druckpulsation in der be waited for progressive pressure build-up in the pulsation damper. The device according to the invention thus enables a faster switching between different pressures. At the same time a clean cutting of cutting material is possible in a known manner, since the device is still a pulsation damper for damping the pressure pulsation in the
Fluidleitung aufweist. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Pulsationsdämpfer nicht ständig mit verschiedenen Arbeitsdrücken beaufschlagt wird und somit deutlich weniger Lastzyklen sieht, wodurch die Lebensdauer des Pulsationsdämpfers erheblich gesteigert wird. Das Fluid umfasst im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere Wasser. Das Schneidgut umfasst vorzugsweise Glas, glasfaserverstärkter Kunststoff, kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, Keramik, Naturstein und andere Materialien mit ähnlichem Verhalten. Der Pulsationsdämpfer wird auch als Puffervolumen bezeichnet und hat typischerweise ein Volumen von 2 bis 5 Liter. Having fluid line. Another advantage is that the pulsation damper is not constantly subjected to different working pressures and thus sees significantly fewer load cycles, whereby the life of the pulsation damper is significantly increased. For the purposes of the present invention, the fluid comprises in particular water. The material to be cut preferably comprises glass, glass fiber reinforced plastic, carbon fiber reinforced plastic, ceramics, natural stone and other materials with similar behavior. The pulsation damper is also referred to as a buffer volume and typically has a volume of 2 to 5 liters.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar. Advantageous embodiments and modifications of the invention are the dependent claims, as well as the description with reference to the drawings.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Druckerzeugungseinheit eine Druckerzeugungseinheit mit steuerbarem Ausgangsdruck ist, welcher wenigstens in einem ersten Betriebsmodus mit einem ersten Arbeitsdruck und in einem zweiten Betriebsmodus mit einem zweiten Arbeitsdruck betreibbar ist, wobei der erste According to a preferred embodiment of the present invention it is provided that the pressure generating unit is a pressure generating unit with controllable output pressure, which is operable at least in a first operating mode with a first working pressure and in a second operating mode with a second working pressure, wherein the first
Arbeitsdruck größer als der zweite Arbeitsdruck ist. Vorzugsweise ist die Vorrichtung zwischen einem zum Schneiden des Schneidguts vorgesehenen ersten Betriebsmodus, in welchem die Druckerzeugungseinheit den ersten Arbeitsdruck bereitstellt und der Pulsationsdämpfer mittels des Schaltventils an die Fluidleitung angekoppelt ist, und einem zum initialen Durchlöchern des Schneidguts (auch als„Piercen" bezeichnet) vorgesehenen zweiten Betriebsmodus, in welchem die Druckerzeugungseinheit den zweiten Arbeitsdruck bereitstellt und der Pulsationsdämpfer mittels des Schaltventils von der Fluidleitung abgekoppelt ist, umschaltbar ist. Es hat sich völlig überraschend und nicht vorhersehbar gezeigt, dass das Piercen von Schneidgut, wie beispielsweise Glas, glasfaserverstärktem Kunststoff und kohlenstofffaserverstärktem Working pressure is greater than the second working pressure. Preferably, the device is between a first operating mode provided for cutting the material to be cut, in which the pressure generating unit provides the first working pressure and the pulsation damper is coupled to the fluid line by means of the switching valve, and a second operating mode intended for initial perforation of the material to be cut (also referred to as "piercing") in which It has turned out, completely surprisingly and unpredictably, that the piercing of items to be cut, such as glass, glass fiber reinforced plastic and carbon fiber reinforced plastic
Kunststoff, mit dem niedrigeren Arbeitsdruck auch dann erfolgreich durchführbar ist, wenn in diesem zweiten Betriebsmodus überhaupt kein Pulsationsdämpfer in die Fluidleitung Plastic, with the lower working pressure is also successfully carried out, if in this second operating mode no pulsation damper in the fluid line
eingebunden ist bzw. der zumindest eine Pulsationsdämpfer von der Fluidleitung mittels des wenigstens einen Schaltventils abgekoppelt ist. Die hierdurch zwangsläufig in der Fluidleitung während des zweiten Betriebsmodus auftretenden Druckschwankungen können demnach in Kauf genommen werden, um die Umschaltzeit zwischen erstem und zweitem Betriebsmodus zu verkürzen. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise Umschaltzeiten von ungefähr 1 Sekunde und kleiner zu erreichen sind. Der erste Arbeitsdruck umfasst vorzugsweise einen Druck zwischen 2.000 und 6.000 bar, besonders bevorzugt zwischen 3.000 und 4.000 bar, während der zweite Arbeitsdruck vorzugsweise einen Druck zwischen 400 und 900 bar, besonders bevorzugt zwischen 600 und 800 bar umfasst. is involved or the at least one pulsation damper is disconnected from the fluid line by means of the at least one switching valve. The pressure fluctuations that inevitably occur in the fluid line during the second operating mode can therefore be accepted in order to shorten the switching time between the first and second operating modes. It has been found that switching times of about 1 second and less can be achieved in this way. The first working pressure preferably comprises a pressure between 2,000 and 6,000 bar, more preferably between 3,000 and 4,000 bar, while the second working pressure preferably comprises a pressure between 400 and 900 bar, more preferably between 600 and 800 bar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist According to another preferred embodiment of the present invention
vorgesehen, dass die der Druckerzeugungseinheit einen Druckübersetzer und/oder eine Hochdruckpumpe, insbesondere eine hydraulisch angetriebene Hochdruckpumpe, eine elektromechanisch angetriebene Hochdruckpumpe oder eine Hochdruckpumpe mit Kurbeltrieb umfasst. Bevorzugt umfasst die Druckerzeugungseinheit eine Hydraulikeinheit, die einen doppelwirkenden Druckübersetzer antreibt, der in einem oszillierenden Betrieb läuft, um den von einer Vorpumpe erzeugten Druck auf Hochdruck von 2.000 bis 6.000 bar oder 400 bis 900 bar umzusetzen. Die Druckschwankungen in der Fluidleitung, welche durch den oszillierenden Betrieb des Druckübersetzers entstehen, werden zumindest im ersten Betriebsmodus durch den Pulsationsdämpfer gedämpft bzw. kompensiert. Der Pulsationsdämpfer umfasst hierfür insbesondere eine Druckspeicherkammer. provided that the pressure generating unit comprises a pressure booster and / or a high pressure pump, in particular a hydraulically driven high pressure pump, an electromechanically driven high pressure pump or a high pressure pump with crank mechanism. Preferably, the pressure generating unit comprises a hydraulic unit that drives a double-acting pressure booster, which operates in an oscillating operation to convert the pressure generated by a backing pump to high pressure of 2,000 to 6,000 bar or 400 to 900 bar. The pressure fluctuations in the fluid line, which arise due to the oscillating operation of the pressure booster, are attenuated or compensated by the pulsation damper, at least in the first operating mode. The pulsation damper comprises for this purpose in particular a pressure storage chamber.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist According to another preferred embodiment of the present invention
vorgesehen, dass die Vorrichtung ein schaltbares Entspannungsventil aufweist, welches eingangsseitig in Fluidverbindung mit der Fluidleitung steht und ausgangsseitig insbesondere auf Umgebungsdruck liegt. Optional ist es möglich, beim Umschalten der Vorrichtung vom ersten Betriebsmodus (Schneiden) zum zweiten Betriebsmodus (Piercen) nicht nur die provided that the device has a switchable expansion valve, which is on the input side in fluid communication with the fluid line and the output side in particular is at ambient pressure. Optionally, it is possible, when switching the device from the first operating mode (cutting) to the second operating mode (piercing) not only the
Druckerzeugungseinheit entsprechend herunter zu steuern und den Pulsationsdämpfer von der Fluidleitung abzukoppeln, sondern zusätzlich auch noch das Entspannungsventil kurzzeitig zu öffnen. Das Öffnen des Entspannungsventils sorgt dafür, dass der Druck in der Fluidleitung noch schneller vom ersten Arbeitsdruck auf den zweiten Arbeitsdruck abfällt. Hierdurch kann die Umschaltzeit beispielsweise auf 0,3 Sekunden reduziert werden. Als Entspannungsventil kann beispielsweise das Notventil, welches in Hochdruckanlagen ohnehin vorgesehen ist, verwendet bzw. entsprechend beschaltet werden. Pressure control unit to control down accordingly and decouple the pulsation damper from the fluid line, but also additionally to open the expansion valve for a short time. The opening of the expansion valve ensures that the pressure in the fluid line drops even faster from the first working pressure to the second working pressure. As a result, the switching time can be reduced, for example, to 0.3 seconds. As an expansion valve, for example, the emergency valve, which is provided anyway in high pressure systems, used or be connected accordingly.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist According to another preferred embodiment of the present invention
vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Mischkammer zur Beimengung von Abrasivmaterial zum Fluid aufweist, wobei die Mischkammer entlang der Hauptströmungsrichtung des Fluids hinter der Austrittsdüse angeordnet ist und wobei die Mischkammer mit einem Reservoir für provided that the device has a mixing chamber for adding abrasive material to the fluid, wherein the mixing chamber is arranged along the main flow direction of the fluid behind the outlet nozzle and wherein the mixing chamber with a reservoir for
Abrasivmaterial in Verbindung steht. Die Austrittsdüse fungiert als Venturidüse, wodurch das Abrasivmaterial durch Unterdruck automatisch in den Wasserstrahl eingesaugt wird. Die Beimischung von Abrasivmaterialien, wie Quarzsand, Korund, Granat oder dergleichen, hat gegenüber dem Reinwasserschneiden den Vorteil, dass die Schneidleistung erhöht wird und somit härtere Materialien geschnitten werden können. Abrasive material is in communication. The outlet nozzle acts as a Venturi nozzle, whereby the abrasive material is automatically sucked into the water jet by negative pressure. The admixture of abrasive materials, such as quartz sand, corundum, garnet or the like, has the advantage over the pure water cutting that the cutting performance is increased and thus harder materials can be cut.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist According to another preferred embodiment of the present invention
vorgesehen, dass der Pulsationsdämpfer eine geschlossene Druckspeicherkammer umfasst, welche nur eine einzige Zugangsöffnung aufweist, wobei die eine Zugangsöffnung über das Schaltventil an die Fluidleitung angebunden ist. In vorteilhafter Weise wird somit zum Ankoppeln und Abkoppeln des Pulsationsdämpfers nur ein einziges Schaltventil benötig. Die hierdurch erzielte Minimierung der Anzahl benötigter Schaltventile macht die Vorrichtung kostengünstig, wartungsfreundlich und langlebig, da die in den Hochdruckkreislauf eingebundenen provided that the pulsation damper comprises a closed pressure storage chamber, which has only a single access opening, wherein the one access opening is connected via the switching valve to the fluid line. Advantageously, thus only one switching valve is required for coupling and uncoupling of the pulsation damper. The achieved thereby minimizing the number of required switching valves makes the device inexpensive, easy to maintain and durable, since the involved in the high-pressure circuit
Schaltventile einem vergleichsweise hohen Verschleiß unterliegen. Die Bezeichnung„eine einzige Zugangsöffnung" im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet insbesondere, dass nur eine einzige nicht dauerhaft verschlossene Öffnung, welche in Fluidverbindung mit der Switching valves are subject to a relatively high wear. The term "a single access opening" in the sense of the present invention means in particular that only a single non-permanently closed opening, which in fluid communication with the
Fluidleitung steht, vorgesehen ist. Fluid line is, is provided.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Pulsationsdämpfer eine der Fluidleitung parallel schaltbare geschlossene Druckspeicherkammer mit zwei Zugangsöffnungen aufweist, wobei die eine Zugangsöffnung über das eine Schaltventil an die Fluidleitung ankoppelbar und von der Fluidleitung abkoppelbar ist und wobei die andere Zugangsöffnung über ein weiteres Schaltventil an die Fluidleitung ankoppelbar und von der Fluidleitung abkoppelbar ist. Bei dieser Ausführungsform strömt das Fluid vorteilhafterweise durch den Pulsationsdampfer, so dass eine bessere Dämpfungswirkung erzielt werden kann. According to an alternative embodiment of the present invention, it is provided that the pulsation damper comprises a closed pressure accumulator chamber which can be switched in parallel with the fluid line and has two access openings, wherein the one access opening is via the one switching valve can be coupled to the fluid line and can be decoupled from the fluid line and wherein the other access opening can be coupled via a further switching valve to the fluid line and can be decoupled from the fluid line. In this embodiment, the fluid advantageously flows through the Pulsationsdampfer, so that a better damping effect can be achieved.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist According to another preferred embodiment of the present invention
vorgesehen, dass die Vorrichtung einen weiteren Pulsationsdämpfer umfasst, welcher über wenigstens ein weiteres Schaltventil an die Fluidleitung ankoppelbar und von der Fluidleitung abkoppelbar ist. Denkbar ist, dass der weitere Pulsationsdämpfer (insbesondere ausschließlich) im zweiten Betriebsmodus an die Fluidleitung angekoppelt ist. Auf diese Weise können die Druckschwankungen, welche im zweiten Betriebsmodus nicht mehr durch den abgekoppelten Pulsationsdämpfer kompensiert werden können, durch den weiteren Pulsationsdämpfer gedämpft werden. Denkbar ist, dass die Pulsationsdämpfer unterschiedlich groß sind. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Schneiden eines Schneidguts mit Hilfe eines Fluids, insbesondere zum Wasserstrahlschneiden, wobei ein Fluid mittels einer Druckerzeugungseinheit unter Druck gesetzt wird, wobei das unter Druck gesetzte Fluid durch eine Fluidleitung zu einer Austrittsdüse geleitet wird und wobei das Schneidgut mit dem aus der Austrittsdüse austretenden Fluid beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren wahlweise in einem ersten Betriebsmodus, in welchem ein Pulsationsdämpfer mittels eines Schaltventils an die Fluidleitung angekoppelt ist, und einem zweiten provided that the device comprises a further pulsation damper, which can be coupled via at least one further switching valve to the fluid line and can be decoupled from the fluid line. It is conceivable that the further pulsation damper (in particular exclusively) is coupled to the fluid line in the second operating mode. In this way, the pressure fluctuations, which can no longer be compensated by the disconnected pulsation damper in the second operating mode, are damped by the further pulsation damper. It is conceivable that the pulsation dampers are different in size. Another object of the present invention is a method for cutting a material to be cut by means of a fluid, in particular for water jet cutting, wherein a fluid is pressurized by means of a pressure generating unit, wherein the pressurized fluid is passed through a fluid conduit to an outlet nozzle and wherein the Cutting material is acted upon by the emerging from the outlet nozzle fluid, characterized in that the method optionally in a first operating mode, in which a pulsation damper is coupled by means of a switching valve to the fluid line, and a second
Betriebsmodus, in welchem der Pulsationsdämpfer mittels des Schaltventils von der Fluidleitung abgekoppelt ist, ausgeführt wird. Analog zur vorstehend bereits diskutierten erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht auch das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zum Stand der Technik einen wesentlichen schnelleren Wechsel zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus, da im zweiten Betriebsmodus der Pulsationsdämpfer von der Fluidleitung abgekoppelt wird. Auf diese Weise wird insbesondere ein Umschalten zwischen Schneiden und Piercen beim Bearbeiten von Glas, glasfaserverstärktem Kunststoff und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff beschleunigt. Operating mode in which the pulsation damper is disconnected by means of the switching valve from the fluid line is performed. Analogously to the device according to the invention already discussed above, the method according to the invention also permits a substantially faster changeover between the first and the second operating mode compared to the prior art, since in the second operating mode the pulsation damper is decoupled from the fluid line. In this way, in particular a switching between cutting and piercing when processing glass, glass fiber reinforced plastic and carbon fiber reinforced plastic is accelerated.
Vorzugsweise wird zum initialen Durchlöchern des Schneidguts der zweite Betriebsmodus verwendet, während zum anschließenden Schneiden des Schneidguts der erste Betriebsmodus verwendet wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Pulsationsdämpfer nicht ständig mit verschiedenen Arbeitsdrücken beaufschlagt wird und somit deutlich weniger Lastzyklen sieht, wodurch die Lebensdauer des Pulsationsdämpfers erheblich gesteigert wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im ersten Betriebsmodus ein erster Arbeitsdruck von der Druckerzeugungseinheit bereitgestellt wird und im zweiten Betriebsmodus ein zweiter Arbeitsdruck von der Druckerzeugungseinheit bereitgestellt wird, wobei der erste Arbeitsdruck größer als der zweite Arbeitsdruck ist. The second operating mode is preferably used for the initial perforation of the material to be cut, while the first operating mode is used for the subsequent cutting of the material to be cut. Another advantage is that the pulsation damper is not constantly subjected to different working pressures and thus sees significantly fewer load cycles, whereby the life of the pulsation damper is significantly increased. According to a preferred embodiment of the present invention it is provided that in the first operating mode, a first working pressure is provided by the pressure generating unit and in the second operating mode, a second working pressure is provided by the pressure generating unit, wherein the first working pressure is greater than the second working pressure.
Vorteilhafterweise wird bei der Verwendung des niedrigeren zweiten Arbeitsdruck ein Piercen von Materialien wie Glas, glasfaserverstärktem Kunststoff und kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff ermöglicht, ohne dass ein Reißen oder Springen dieser Materialien zu befürchten ist. Der erste Arbeitsdruck umfasst vorzugsweise einen Druck zwischen 2.000 und 6.000 bar, besonders bevorzugt zwischen 3.000 und 4.000 bar, während der zweite Arbeitsdruck vorzugsweise einen Druck zwischen 400 und 900 bar, besonders bevorzugt zwischen 600 und 800 bar umfasst.  Advantageously, piercing of materials such as glass, fiberglass reinforced plastic and carbon fiber reinforced plastic is enabled using the lower second working pressure without fear of cracking or cracking of these materials. The first working pressure preferably comprises a pressure between 2,000 and 6,000 bar, more preferably between 3,000 and 4,000 bar, while the second working pressure preferably comprises a pressure between 400 and 900 bar, more preferably between 600 and 800 bar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass beim Übergang vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus das Schaltventil geschlossen wird und wobei beim Übergang vom zweiten Betriebsmodus in den ersten According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that when switching from the first operating mode to the second operating mode, the switching valve is closed and wherein the transition from the second operating mode in the first
Betriebsmodus das Schaltventil geöffnet wird. Wenn beispielsweise ein Schnitt im Schneidgut, der mit dem hohen ersten Arbeitsdruck ausgeführt wird, fertiggestellt wurde und das Schneidgut an einer neuen Stelle„gepierct" werden soll, wird der Pulsationsdämpfer von der Fluidleitung abgekoppelt und die Druckerzeugungseinheit auf den niedrigeren zweiten Arbeitsdruck herunter geschaltet oder geregelt. Durch die offene Austrittsdüse wird die Fluidleitung entspannt und der niedrigere zweite Arbeitsdruck steht sodann in der Fluidleitung sofort zur Verfügung. Umgekehrt wird beispielsweise, wenn nach dem Piercen des Schneidguts mit dem niedrigen zweiten Arbeitsdruck auf den hohen ersten Arbeitsdruck zum Schneiden des Schneidguts von der gepiercten Stelle aus, gewechselt werden soll, die Druckerzeugungseinheit auf den hohen ersten Arbeitsdruck hoch geschaltet und der Pulsationsdämpfer zugeschaltet. Auf diese Weise steht der hohe Arbeitsdruck sehr schnell zur Verfügung und es muss nicht erst der langsam fortschreitende Druckaufbau im Pulsationsdämpfer abgewartet werden. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise Umschaltzeiten von ungefähr 1 Sekunde und kleiner zu erreichen sind. Operating mode, the switching valve is opened. If, for example, a cut in the material to be cut which is carried out with the high first working pressure has been completed and the material to be cut is "pierced" at a new location, the pulsation damper is disconnected from the fluid line and the pressure generating unit is downshifted or regulated to the lower second working pressure Through the open discharge nozzle, the fluid line is depressurized and the lower second working pressure is immediately available in the fluid line, conversely, for example, after piercing the crop with the low second working pressure to the high first working pressure for cutting the material to be pierced When the pressure is increased, the pressure generating unit is switched up to the high first working pressure and the pulsation damper is switched in. In this way, the high working pressure is available very quickly and it is not only the slowly progressing pressure build-up in the Waiting for the pulsation damper. It has been found that switching times of about 1 second and less can be achieved in this way.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass beim Übergang vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus zunächst das Schaltventil geschlossen und anschließend die Druckerzeugungseinheit derart gesteuert wird, dass der Druck in der Fluidleitung vom ersten Arbeitsdruck auf den zweiten Arbeitsdruck absinkt, und/oder wobei beim Übergang vom zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus zunächst die Druckerzeugungseinheit derart gesteuert wird, dass der Druck in der Fluidleitung vom zweiten Arbeitsdruck auf den ersten Arbeitsdruck ansteigt, und According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that during the transition from the first operating mode to the second operating mode, the switching valve is first closed and then the pressure generating unit is controlled such that the pressure in the fluid line drops from the first working pressure to the second working pressure, and / or wherein at the transition from the second operating mode in the first Operation mode, the pressure generating unit is first controlled so that the pressure in the fluid line from the second working pressure to the first working pressure increases, and
anschließend das Schaltventil geöffnet wird. Durch das zeitversetzte Steuern der then the switching valve is opened. Due to the delayed control of the
Druckerzeugungseinheit und Schalten des Schaltventils wird erreicht, dass die Druckdifferenz am Schaltventil stets vergleichsweise gering gehalten wird. Hierdurch wird dem Verschleiß am Schaltventil vorteilhafterweise entgegengewirkt und die Langlebigkeit und die Pressure generating unit and switching the switching valve is achieved that the pressure difference at the switching valve is always kept comparatively low. As a result, the wear on the switching valve is advantageously counteracted and the longevity and the
Wartungsfreundlichkeit der Vorrichtung stark erhöht. Serviceability of the device greatly increased.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass beim Übergang vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus ein mit der According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the transition from the first operating mode to the second operating mode with the
Fluidleitung in Fluidverbindung stehendes Entspannungsventil zumindest zeitweise geöffnet wird. Optional ist es möglich, beim Umschalten der Vorrichtung vom ersten Betriebsmodus (Schneiden) zum zweiten Betriebsmodus (Piercen) nicht nur die Druckerzeugungseinheit entsprechend herunter zu schalten und den Pulsationsdämpfer von der Fluidleitung  Fluid line in fluid communication standing expansion valve is opened at least temporarily. Optionally, when switching the device from the first operating mode (cutting) to the second operating mode (piercing), it is possible not only to downshift the pressure generating unit and the pulsation damper from the fluid line
abzukoppeln, sondern zusätzlich auch noch das Entspannungsventil kurzzeitig zu öffnen. Das Öffnen des Entspannungsventils sorgt dafür, dass der Druck in der Fluidleitung noch schneller vom ersten Arbeitsdruck auf den zweiten Arbeitsdruck abfällt. Hierdurch kann die Umschaltzeit beispielsweise auf 0,3 Sekunden reduziert werden. Als Entspannungsventil kann beispielsweise das Notventil, welches in Hochdruckanlagen ohnehin vorgesehen ist, verwendet bzw. decouple, but also additionally to open the expansion valve for a short time. The opening of the expansion valve ensures that the pressure in the fluid line drops even faster from the first working pressure to the second working pressure. As a result, the switching time can be reduced, for example, to 0.3 seconds. As a relief valve, for example, the emergency valve, which is provided anyway in high pressure equipment, used or
entsprechend beschaltet werden. be connected accordingly.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass mittels eines weiteren Schaltventils zwischen einem ersten Betriebsmodus, in welchem ein Pulsationsdämpfer an die Fluidleitung angekoppelt ist, und einem zweiten Betriebsmodus, in welchem der Pulsationsdämpfer von der Fluidleitung abgekoppelt ist, umgeschaltet wird. Bei dieser Ausführungsform weist der Pulsationsdämpfer zwei Zugangsöffnungen auf, wobei für jede Zugangsöffnung ein Schaltventil geschaltet werden muss, um den Pulsationsdämpfer an- oder abzukoppeln. Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung einen weiteren Pulsationsdämpfer auf, welcher der Fluidleitung im zweiten According to an alternative embodiment of the present invention, it is provided that by means of a further switching valve between a first operating mode, in which a pulsation damper is coupled to the fluid line, and a second operating mode, in which the pulsation damper is disconnected from the fluid line, is switched. In this embodiment, the pulsation damper has two access openings, wherein a switching valve must be switched for each access opening in order to connect or disconnect the pulsation damper. According to a further alternative embodiment of the present invention, the device has a further pulsation damper, which of the fluid line in the second
Betriebsmodus mittels eines weiteren Schaltventils zugeschaltet wird. Es ist denkbar, dass der weitere Pulsationsdämpfer stets ein Dämpfen des Drucks in der Fluidleitung beim niedrigeren zweiten Arbeitsdruck vollführt. Der weitere Pulsationsdämpfer wird der Fluidleitung daher vorzugsweise ausschließlich im zweiten Betriebsmodus zugeschaltet. Damit herrscht im weiteren Pulsationsdämpfer in der Regel lediglich der niedrigere zweite Arbeitsdruck, während im Pulsationsdämpfer in der Regel lediglich der höhere erste Arbeitsdruck herrscht. Je nach Betriebsmodus wird sodann der Pulsationsdämpfer oder der weitere Pulsationsdämpfer zugeschaltet. Operating mode is switched by means of another switching valve. It is conceivable that the further pulsation damper always performs a damping of the pressure in the fluid line at the lower second working pressure. The further pulsation damper is therefore preferably connected to the fluid line exclusively in the second operating mode. This prevails in the Further pulsation damper usually only the lower second working pressure, while in the pulsation damper usually only the higher first working pressure prevails. Depending on the operating mode, the pulsation damper or the further pulsation damper is then switched on.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung ein Schneidventil hinter der Austrittsdüse auf. Beim Preferably, the device has a cutting valve behind the outlet nozzle. At the
Umschalten vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus wird das Schneidventil insbesondere offen gehalten, damit ein Druckabbau in der Fluidleitung durch das Schneidventil erfolgen kann. Switching from the first operating mode to the second operating mode, the cutting valve is kept open in particular, so that a pressure reduction in the fluid line can be done by the cutting valve.
Für den Fachmann versteht sich von selbst, dass als Fluid zum Schneiden des Schneidguts nicht nur Wasser oder mit Abrasivmaterial versetztes Wasser, sondern auch andere Fluide, wie beispielsweise flüssiger Ammoniak, verwendet werden können. Das Schaltventil und/oder das weitere Schaltventil umfasst vorzugsweise ein elektromotorisch betätigtes Ventil, ein elektromagnetisch betätigtes Ventil, ein pneumatisch betätigtes Ventil oder ein hydraulisch betätigtes Ventil. It will be understood by those skilled in the art that not only water or water added with abrasive material but also other fluids, such as liquid ammonia, may be used as the fluid to cut the cut. The switching valve and / or the further switching valve preferably comprises an electromotively actuated valve, an electromagnetically actuated valve, a pneumatically actuated valve or a hydraulically actuated valve.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken. Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the drawings, as well as from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. The drawings illustrate only exemplary embodiments of the invention, which do not limit the essential inventive idea.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung und eines Verfahrens gemäß einer beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. FIG. 1 shows a schematic view of an apparatus and a method according to an exemplary first embodiment of the present invention.
Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung und eines Verfahrens gemäß einer beispielhaften zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. FIG. 2 shows a schematic view of an apparatus and a method according to an exemplary second embodiment of the present invention.
Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung und eines Verfahrens gemäß einer beispielhaften dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ausführungsformen der Erfindung FIG. 3 shows a schematic view of an apparatus and a method according to an exemplary third embodiment of the present invention. Embodiments of the invention
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.
In Figur 1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 und eines Verfahrens zum In Figure 1 is a schematic view of a device 1 and a method for
Schneiden eines Schneidguts 2 mit Hilfe eines Fluids gemäß einer beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist eine Druckerzeugungseinheit 3 auf, mit welcher Wasser unter Druck gesetzt wird. Das unter Druck stehende Wasser wird mittels einer Fluidleitung 4 zu einer Austrittsdüse 5 geleitet. In der Austrittsdüse 5 wird das Wasser aufgrund der großen Cutting a cutting material 2 by means of a fluid according to an exemplary first embodiment of the present invention shown. The device 1 has a pressure generating unit 3, with which water is pressurized. The pressurized water is conducted by means of a fluid line 4 to an outlet nozzle 5. In the outlet nozzle 5, the water is due to the large
Druckdifferenz zwischen dem Druck im Inneren der Fluidleitung 4 und dem Umgebungsdruck stark beschleunigt und bildet einen Wasserstrahl 6. Unmittelbar hinter der Austrittsdüse 5 ist ferner eine Mischkammer 7 ausgebildet, in welcher das Wasser mit einem Abrasivmaterial 9, hier in Form eines feinkörnigen Quarzsandes, vermischt wird. Die Mischkammer 7 ist hierfür mit einem Reservoir 8 verbunden, in welchem das Abrasivmaterial 9 vorgehalten wird. Durch den Venturi-Effekt im Bereich der Austrittsdüse 5 wird das Abrasivmaterial 9 durch Unterdruck automatisch in den Wasserstrahl 6 gezogen. Der mit dem Abrasivmaterial 9 versetzte Immediately behind the discharge nozzle 5, a mixing chamber 7 is further formed in which the water with an abrasive material 9, here in the form of a fine-grained quartz sand, is mixed , For this purpose, the mixing chamber 7 is connected to a reservoir 8, in which the abrasive material 9 is kept. Due to the Venturi effect in the region of the outlet nozzle 5, the abrasive material 9 is automatically drawn into the water jet 6 by negative pressure. The staggered with the abrasive material 9
Wasserstrahl 6 trifft sodann auf das zu schneidende Schneidgut 2. Im vorliegenden Beispiel umfasst das Schneidgut 2 ein Glas. Water jet 6 then impinges on the cut material 2 to be cut. In the present example, the cut material 2 comprises a glass.
Ein Vorteil des Wasserstrahlschneidens ist, dass der Wasserstrahl 6 sich seine Anfangsbohrung im Schneidgut 2, von welcher aus das Schneidgut 2 geschnitten wird, selbst erzeugen kann. Die Erzeugung dieser Anfangsöffnung wird auch als„Piercen" des Schneidguts 2 bezeichnet. Beim Schneiden von Glas tritt jedoch das Problem auf, dass beim Piercen des Glases mit vollem Arbeitsdruck, das Glas zerspringt. Beim Piercen des Glases muss deshalb ein niedrigerer Arbeitsdruck als beim Schneiden des Glases verwendet werden. Die Vorrichtung 1 ist hierfür derart ausgebildet und wird von einer Steuerungselektronik 10 derart angesteuert, dass die Vorrichtung 1 wahlweise in einem ersten Betriebsmodus, welcher zum Schneiden des Schneidguts 2 vorgesehen ist, und in einem zweiten Betriebsmodus, welcher zum Piercen des Schneidguts 2 vorgesehen ist, betrieben wird. Im ersten An advantage of water jet cutting is that the water jet 6 can generate its own initial bore in the material to be cut 2, from which the material to be cut 2 is cut. The production of this initial opening is also referred to as "piercing" of the cut material 2. However, when cutting glass, the problem arises that when piercing the glass with full working pressure, the glass shatters, thus piercing the glass requires a lower working pressure than cutting The device 1 is designed for this purpose and is controlled by an electronic control unit 10 such that the device 1 either in a first operating mode, which is provided for cutting the Schneidguts 2, and in a second operating mode, which pierces the Cutting material 2 is provided, is operated
Betriebsmodus wird die Druckerzeugungseinheit 3 derart geregelt, dass in der Fluidleitung 4 ein hoher erster Arbeitsdruck zwischen 3.000 und 4.000 bar erzeugt wird, während im zweiten Betriebsmodus die Druckerzeugungseinheit 3 derart geregelt wird, dass in der Fluidleitung 4 ein niedrigerer zweiter Arbeitsdruck zwischen 600 und 800 bar erzeugt wird. Operating mode, the pressure generating unit 3 is controlled such that in the fluid line 4, a high first working pressure between 3,000 and 4,000 bar is generated, while in the second Operating mode, the pressure generating unit 3 is controlled such that in the fluid line 4, a lower second working pressure between 600 and 800 bar is generated.
Hinter der Austrittsdüse 5 weist die Vorrichtung 1 insbesondere ein Schneidventil auf. Durch das geöffnete Schneidventil tritt der Wasserstrahl 6 aus, wobei beim Schließen des Schneidventils der Wasserstrahl 6 unterbrochen wird. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Behind the outlet nozzle 5, the device 1 in particular has a cutting valve. Through the open cutting valve, the water jet 6 exits, wherein the water jet 6 is interrupted when closing the cutting valve. In this way, for example, a
Sicherheitsabschaltung erfolgen. Safety shutdown done.
Im vorliegenden Beispiel umfasst die Druckerzeugungseinheit eine Hydraulikeinheit 1 1 , die einen doppelwirkenden Druckübersetzer 12 antreibt. Der doppelwirkender Druckübersetzer 12 weist in bekannter Weise einen Kolben 13 auf, der in einem oszillierenden Betrieb läuft und mittels Rückschlagventilen 14 einen von einer Vorpumpe (nicht gezeigt) im Wasser erzeugten Druck je nach Betriebsmodus auf den ersten oder zweiten Arbeitsdruck umzusetzen. Durch den oszillierenden Betrieb des Kolbens 13 entstehen in der Fluidleitung 4 unerwünschte Druckpulsationen. Zur Dämpfung dieser Druckpulsationen weist die Vorrichtung 1 einen Pulsationsdämpfer 15 (auch als Puffervolumen bezeichnet) auf. Der Pulsationsdämpfer 15 umfasst hierfür eine Druckspeicherkammer. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist der Pulsationsdämpfer 15 nun über ein In the present example, the pressure generating unit comprises a hydraulic unit 1 1, which drives a double-acting pressure booster 12. The double-acting pressure booster 12 has in a known manner a piston 13 which operates in an oscillating operation and by means of check valves 14 by a forepump (not shown) to generate pressure generated in the water depending on the operating mode to the first or second working pressure. Due to the oscillating operation of the piston 13, undesirable pressure pulsations arise in the fluid line 4. To damp these pressure pulsations, the device 1 has a pulsation damper 15 (also referred to as buffer volume). The pulsation damper 15 comprises a pressure storage chamber for this purpose. In the device 1 according to the invention, the pulsation damper 15 is now over
Schaltventil 16 an die Fluidleitung 4 angebunden. Je nach Stellung des Schaltventils 16 ist der Pulsationsdämpfer 15 somit an die Fluidleitung 4 angekoppelt (Schaltventil 16 ist offen) oder von der Fluidleitung 4 abgekoppelt (Schaltventil 16 ist geschlossen). Das Schaltventil 16 umfasst vorzugsweise ein elektromotorisch betätigtes Ventil, ein elektromagnetisch betätigtes Ventil, ein pneumatisch betätigtes Ventil oder ein hydraulisch betätigtes Ventil, welches beim Wechsel zwischen erstem und zweitem Betriebsmodus von der Steuerungselektronik 10 geschaltet wird. Der Pulsationsdämpfer 15 weist lediglich eine einzige Zugangsöffnung 17 auf, über welche der Innenraum des Pulsationsdämpfers 15 in Fluidverbindung über das Schaltventil 16 mit der Fluidleitung 5 steht (nur bei geöffneten Schaltventil 16).  Switching valve 16 connected to the fluid line 4. Depending on the position of the switching valve 16, the pulsation damper 15 is thus coupled to the fluid line 4 (switching valve 16 is open) or decoupled from the fluid line 4 (switching valve 16 is closed). The switching valve 16 preferably comprises an electromotively actuated valve, an electromagnetically actuated valve, a pneumatically actuated valve or a hydraulically actuated valve which is switched by the control electronics 10 when changing between the first and second operating modes. The pulsation damper 15 has only a single access opening 17, via which the interior of the pulsation damper 15 is in fluid communication via the switching valve 16 with the fluid line 5 (only with open switching valve 16).
Wenn das Schneidgut 2 geschnitten wird, wird die Vorrichtung 1 im ersten Betriebsmodus betrieben, dabei liefert die Druckerzeugungseinheit 3 den ersten Arbeitsdruck in der Fluidleitung 4. Die Schaltventil 16 ist zudem geöffnet, so dass die Druckpulsationen in der Fluidleitung 4 durch den Pulsationsdämpfer 15 gedämpft werden. Im Pulsationsdämpfer 15 herrscht somit im Mittel ebenfalls der erste Arbeitsdruck. Wenn nun ein neuer Schnitt an einer neuen Stelle am Schneidgut 2 erzeugt werden soll, muss zum Ansetzen des Wasserstrahls 6 zunächst das Schneidgut 2 an dieser neuen Stelle gepierct werden. Die Vorrichtung 1 muss also vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus wechseln, so dass der erste Arbeitsdruck auf den zweiten Arbeitsdruck reduziert wird und das Schneidgut 2 beim Piercen nicht zerstört wird. When the material to be cut 2 is cut, the device 1 is operated in the first operating mode, while the pressure generating unit 3 supplies the first working pressure in the fluid line 4. The switching valve 16 is also open, so that the pressure pulsations in the fluid line 4 are damped by the pulsation damper 15 , In the pulsation damper 15 thus also prevails on average also the first working pressure. Now if a new cut at a new location on 2 to be produced, the cutting material 2 must first be pierced at this new location to prepare the water jet 6. The device 1 must therefore change from the first operating mode to the second operating mode, so that the first working pressure is reduced to the second working pressure and the material to be cut 2 is not destroyed during piercing.
Beim Umschalten vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus wird von der Steuerungselektronik 10 zunächst das Schaltventil 16 geschlossen. Der erste Arbeitsdruck wird somit im Pulsationsdämpfer 15 gespeichert. Anschließend wird die Druckerzeugungseinheit 3 von der Steuerungselektronik 10 herunter gesteuert oder geregelt, so dass eine Entspannung über das Schneidventil stattfindet und nicht mehr der erste Arbeitsdruck, sondern stattdessen der niedrigere zweite Arbeitsdruck in der Fluidleitung 4 bereitgestellt wird. Durch das vorherige Abkoppeln des Pulsationsdämpfers 15 sinkt der Druck der Fluidleitung 4 vergleichsweise schnell auf den zweiten Arbeitsdruck ab, da nicht auch ein Absinken des Druckes im Pulsationsdämpfer 15 abgewartet werden muss bzw. der Druck im Pulsationsdämpfer 15 dem Absinken des Druckes zunächst entgegenwirkt und das Volumen der Fluidleitung 4 im Vergleich zum Volumen des Pulsationsdämpfers 15 vergleichsweise klein ist. Bei der beispielhaften Vorrichtung 1 dauert der Wechsel vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand somit weniger als eine Sekunde. Während des zweiten Betriebsmodus kann jetzt das Schneidgut 2 gepierct werden. Es steht in diesem zweiten Betriebsmodus allerdings kein Pulsationsdämpfer 15 zum Dämpfen von Druckschwankungen zur Verfügung. Es hat sich jedoch gezeigt, dass dieser Umstand für den Piercing-Vorgang unkritisch ist. When switching from the first operating mode to the second operating mode, the control electronics 10 initially closes the switching valve 16. The first working pressure is thus stored in the pulsation damper 15. Subsequently, the pressure generating unit 3 is controlled down or regulated by the control electronics 10, so that relaxation takes place via the cutting valve and not the first working pressure, but instead the lower second working pressure in the fluid line 4 is provided. By the previous uncoupling of the pulsation damper 15, the pressure of the fluid line 4 decreases comparatively quickly to the second working pressure, since not a drop in pressure in the pulsation damper 15 must be waited or the pressure in the pulsation damper 15 initially counteracts the drop in pressure and the volume the fluid line 4 is comparatively small compared to the volume of the pulsation damper 15. In the exemplary device 1, the change from the first operating state to the second operating state thus takes less than one second. During the second operating mode, the cutting material 2 can now be pierced. However, in this second operating mode, no pulsation damper 15 is available for damping pressure fluctuations. However, it has been shown that this fact is not critical for the piercing process.
Falls ein noch schnellerer Wechsel vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand gewünscht wird, kann optional das als Entspannungsventil fungierende Notventil (nicht dargestellt), welches ohnehin in jedem Hochdruckkreislauf vorgesehen ist, kurzzeitig durch die Steuerungselektronik 10 geöffnet werden (erst nachdem das Schaltventil 16 geschlossen ist), um das Absinken des Druckes in der Fluidleitung 4 zu beschleunigen. If an even faster change from the first operating state to the second operating state is desired, the emergency valve (not shown), which is provided anyway in each high-pressure circuit, can be opened by the control electronics 10 for a short time (only after the switching valve 16 is closed) ) to accelerate the decrease in the pressure in the fluid line 4.
Wenn der Piercing-Vorgang nun ausgeführt ist und von der im Piercing-Vorgang erzeugten Anfangsöffnung ausgehend das Schneidgut 2 geschnitten werden soll, wird vom zweiten Betriebsmodus zurück in den ersten Betriebsmodus gewechselt. Hierbei wird zunächst die Druckerzeugungseinheit 3 von der Steuerungselektronik 10 derart angesteuert oder geregelt, dass sich der Druck in der Fluidleitung 4 vom zweiten Arbeitsdruck auf den ersten Arbeitsdruck erhöht. Anschließend wird das Schaltventil 16 geöffnet. Dieser Umschaltvorgang verläuft deutlich schneller als beim Stand der Technik, da der erhöhte erste Arbeitsdruck im Pulsationsdampfer 15 bereits vorliegt und nicht erst durch die Druckerzeugungseinheit 3 neu aufgebaut werden muss. Das Schneidgut 2 kann nun geschnitten werden und If the piercing process is now carried out and the cutting material 2 is to be cut starting from the initial opening produced in the piercing process, the system switches from the second operating mode back into the first operating mode. Here, the pressure generating unit 3 is first controlled or regulated by the control electronics 10 such that the pressure in the fluid line 4 increases from the second working pressure to the first working pressure. Subsequently, the switching valve 16 is opened. This switching process is much faster than in the prior art, since the increased first working pressure in the Pulsation steamers 15 already exists and does not have to be rebuilt by the pressure generating unit 3. The cutting material 2 can now be cut and
Druckschwankungen in der Fluidleitung 4 werden wieder in gewohnter Weise von dem Pressure fluctuations in the fluid line 4 are again in the usual way of the
Pulsationsdampfer 15 gedämpft. Pulsationsdampfer 15 steamed.
Bei der vorstehend beschriebenen Beschaltung des Schaltventils 16 wird das Schaltventil 16 immer nur dann beschaltet, wenn auf beiden Seiten des Schaltventils 16 nahezu der erste Arbeitsdruck vorherrscht. In vorteilhafter Weise unterliegt das Schaltventil 16 somit nur einem vergleichsweise geringen Verschleiß. Zudem ist der Pulsationsdampfer 15 von großen In the above-described wiring of the switching valve 16, the switching valve 16 is always connected only when on both sides of the switching valve 16, almost the first working pressure prevails. Advantageously, the switching valve 16 is thus subject to only a relatively low wear. In addition, the Pulsationsdampfer 15 of large
Druckschwankungen zwischen erstem und zweitem Arbeitsdruck ausgenommen, da im Pressure fluctuations between the first and second working pressure except in the
Pulsationsdampfer 15 stets im Wesentlichen der erste Arbeitsdruck herrscht. Der Pulsationsdampfer 15 always substantially the first working pressure prevails. Of the
Pulsationsdampfer 15 der vorliegenden Vorrichtung 1 unterliegt demnach keinen großen Lastzyklen und weist somit eine deutlich höhere Lebensdauer auf. Die Vorrichtung 1 weist vorzugsweise eine Druckmessvorrichtung auf, welche entweder über einen Sensor in der Fluidleitung 4 den Druck innerhalb der Fluidleitung direkt misst oder den Druck in der Fluidleitung 4 indirekt, beispielsweise über die Stellung der Hydraulikeinheit 1 1 , bestimmt. Denkbar ist auch, dass der Druck im Pulsationsdampfer 15 überwacht wird. In Figur 2 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 und eines Verfahrens zum Pulsationsdampfer 15 of the present device 1 is therefore not subject to large load cycles and thus has a much longer life. The device 1 preferably has a pressure measuring device which either directly measures the pressure within the fluid line via a sensor in the fluid line 4 or determines the pressure in the fluid line 4 indirectly, for example via the position of the hydraulic unit 11. It is also conceivable that the pressure in the pulsation steam generator 15 is monitored. FIG. 2 is a schematic view of a device 1 and a method for the
Schneiden eines Schneidguts 2 mit Hilfe eines Fluids gemäß einer beispielhaften zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die zweite Ausführungsform ist nahezu identisch mit der in Figur 1 beschriebenen ersten Ausführungsform, wobei bei der zweiten Ausführungsform im Unterschied zur ersten Ausführungsform lediglich der Pulsationsdämpfer 15 mit zwei Zugangsöffnungen 17 versehen ist und dementsprechend über zwei Schaltventile, ein Schaltventil 16 und ein weiteres Schaltventil 16', mit der Fluidleitung 4 koppelbar ist. Im ersten Betriebszustand sind beide Schaltventile 16, 16' geöffnet, während im zweiten Betriebszustand beide Schaltventile 16, 16' geschlossen sind. Wenn beide Schaltventile 16, 16' geschlossen sind, fungiert die Fluidleitung 4 als Bypass zum Pulsationsdämpfer 15. Der einzige Unterschied zur Funktionsweise der in Figur 1 illustrierten Vorrichtung 1 müssen bei der in Figur 2 illustrierten Vorrichtung 1 stets beide Schaltventile 16, 16' von der Steuerungselektronik 10 gesteuert werden. Cutting a cutting material 2 by means of a fluid according to an exemplary second embodiment of the present invention. The second embodiment is almost identical to the first embodiment described in Figure 1, wherein in the second embodiment, in contrast to the first embodiment, only the pulsation damper 15 is provided with two access openings 17 and accordingly via two switching valves, a switching valve 16 and another switching valve 16 '. , with the fluid line 4 can be coupled. In the first operating state, both switching valves 16, 16 'are opened, while in the second operating state both switching valves 16, 16' are closed. When both switching valves 16, 16 'are closed, the fluid line 4 acts as a bypass to the pulsation damper 15. The only difference to the operation of the illustrated in Figure 1 device 1 must always in the illustrated in Figure 2 device 1 both switching valves 16, 16' of the Control electronics 10 are controlled.
In Figur 3 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1 und eines Verfahrens zum FIG. 3 is a schematic view of a device 1 and a method for the
Schneiden eines Schneidguts 2 mit Hilfe eines Fluids gemäß einer beispielhaften dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die dritte Ausführungsform ist wiederum nahezu identisch mit der in Figur 1 beschriebenen ersten Ausführungsform, wobei bei der dritten Ausführungsform im Unterschied zur ersten Ausführungsform zusätzlich ein separater weiterer Pulsationsdampfer 15' vorgesehen, welcher über ein separates weiteres Schaltventil 16' an die Fluidleitung 4 ankoppelbar oder von der Fluidleitung 4 abkoppelbar ist. Die in Figur 3 illustrierte Vorrichtung 1 arbeitet exakt wie die in Figur 1 illustrierte Vorrichtung 1 , wobei ausschließlich im zweiten Betriebsmodus der weitere Pulsationsdampfer 15' mittels des weiteren Schaltventils 16' der Fluidleitung 4 zugeschaltet wird, sobald in der Fluidleitung der niedrigere zweite Arbeitsdruck herrscht, andernfalls (insbesondere im ersten Betriebsmodus) ist das weitere Schaltventil 16' geschlossen. Im weiteren Pulsationsdampfer 15' herrscht somit ebenfalls stets der zweite Arbeitsdruck, so einerseits ein schnelles Umschalten zwischen erstem und zweiten Betriebsmodus sichergestellt ist und andererseits auch im zweiten Betriebsmodus ein Dämpfen von Druckpulsationen in der Fluidleitung 4 mittels des weiteren Pulsationsdämpfers 15' gedämpft werden. Bevor vom zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus gewechselt wird, wird von der Steuerungselektronik 10 das weitere Schaltventil 16' wieder geschlossen. Auch das weitere Schaltventil 16' unterliegt somit nur einem geringen Verschleiß. Cutting a cutting material 2 by means of a fluid according to an exemplary third Embodiment of the present invention shown. The third embodiment is in turn almost identical to the first embodiment described in Figure 1, wherein in the third embodiment, in contrast to the first embodiment additionally provided a separate further Pulsationsdampfer 15 ', which can be coupled via a separate additional switching valve 16' to the fluid line 4 or the fluid line 4 can be decoupled. The device 1 illustrated in FIG. 3 operates exactly like the device 1 illustrated in FIG. 1, the further pulsation damper 15 'being switched on by means of the further switching valve 16' of the fluid line 4 only in the second operating mode as soon as the lower second working pressure prevails in the fluid line. otherwise (especially in the first operating mode), the further switching valve 16 'is closed. In the further Pulsationsdampfer 15 'thus also always prevails the second working pressure, so on the one hand a fast switching between the first and second operating mode is ensured and on the other hand dampening of pressure pulsations in the fluid line 4 by means of the further Pulsationsdämpfers 15' are attenuated in the second operating mode. Before changing over from the second operating mode to the first operating mode, the further switching valve 16 'is closed again by the control electronics 10. Also, the other switching valve 16 'is thus subject to only a small amount of wear.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
Vorrichtung (1 ) zum Schneiden eines Schneidguts (2) mit Hilfe eines Fluids, Device (1) for cutting a material to be cut (2) with the aid of a fluid,
insbesondere zum Wasserstrahlschneiden, wobei die Vorrichtung (1 ) eine in particular for water jet cutting, the device (1) being a
Druckerzeugungseinheit (3) und eine mit der Druckerzeugungseinheit (3) über eine Fluidleitung (4) in Fluidverbindung stehende Austrittsdüse (5) aufweist, wobei die Druckerzeugungseinheit (3) zum Unterdrucksetzen des Fluids in der Fluidleitung (4) vorgesehen ist und wobei die Vorrichtung (1 ) ferner einen Pulsationsdampfer (15) zum Dämpfen von in der Fluidleitung (4) auftretenden Druckschwankungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) wenigstens ein Schaltventil (16) derart aufweist, dass der Pulsationsdampfer (15) je nach Schaltstellung des Schaltventils (16) an die Fluidleitung (4) ankoppelbar und von der Fluidleitung (4) abkoppelbar ist. Pressure generating unit (3) and an outlet nozzle (5) which is in fluid communication with the pressure generating unit (3) via a fluid line (4), the pressure generating unit (3) being provided for pressurizing the fluid in the fluid line (4) and wherein the device ( 1) further has a pulsation steamer (15) for dampening pressure fluctuations occurring in the fluid line (4), characterized in that the device (1) has at least one switching valve (16) such that the pulsation steamer (15) depending on the switching position of the switching valve (16) can be coupled to the fluid line (4) and uncoupled from the fluid line (4).
Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Druckerzeugungseinheit (3) eine Device (1) according to claim 1, wherein the pressure generating unit (3) has a
Druckerzeugungseinheit (3) mit steuerbarem Ausgangsdruck ist, welcher wenigstens in einem ersten Betriebsmodus mit einem ersten Arbeitsdruck und in einem zweiten Betriebsmodus mit einem zweiten Arbeitsdruck betreibbar ist, wobei der erste Pressure generating unit (3) with controllable output pressure, which can be operated at least in a first operating mode with a first working pressure and in a second operating mode with a second working pressure, the first
Arbeitsdruck größer als der zweite Arbeitsdruck ist. Working pressure is greater than the second working pressure.
Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1 ) zwischen einem zum Schneiden des Schneidguts (2) vorgesehenen ersten Device (1) according to one of the preceding claims, wherein the device (1) is provided between a first for cutting the material to be cut (2).
Betriebsmodus, in welchem die Druckerzeugungseinheit (3) den ersten Arbeitsdruck bereitstellt und der Pulsationsdampfer (15) mittels des Schaltventils (16) an die Operating mode in which the pressure generating unit (3) provides the first working pressure and the pulsation steamer (15) by means of the switching valve (16).
Fluidleitung (4) angekoppelt ist, und einem zum initialen Durchlöchern des Schneidguts Fluid line (4) is coupled, and one for initial piercing of the material to be cut
(2) vorgesehenen zweiten Betriebsmodus, in welchem die Druckerzeugungseinheit (2) provided second operating mode, in which the pressure generating unit
(3) den zweiten Arbeitsdruck bereitstellt und der Pulsationsdampfer (15) mittels des Schaltventils (16) von der Fluidleitung (3) provides the second working pressure and the pulsation steamer (15) from the fluid line by means of the switching valve (16).
(4) abgekoppelt ist, umschaltbar ist. (4) is decoupled and can be switched.
Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Device (1) according to one of the preceding claims, wherein the
Druckerzeugungseinheit (3) einen Druckübersetzer (12) und/oder eine hydraulisch angetriebene Hochdruckpumpe, eine elektromechanisch angetriebene Hochdruckpumpe oder eine Hochdruckpumpe mit Kurbeltrieb umfasst. Pressure generating unit (3) comprises a pressure intensifier (12) and/or a hydraulically driven high-pressure pump, an electromechanically driven high-pressure pump or a high-pressure pump with a crank drive.
5. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1 ) ein schaltbares Entspannungsventil aufweist, welches eingangsseitig in Fluidverbindung mit der Fluidleitung (4) steht und ausgangsseitig insbesondere auf Umgebungsdruck liegt. 5. Device (1) according to one of the preceding claims, wherein the device (1) has a switchable expansion valve, which is in fluid communication with the fluid line (4) on the input side and is in particular at ambient pressure on the output side.
6. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1 ) eine Mischkammer (7) zur Beimengung von Abrasivmaterial (9) zum Fluid aufweist, wobei vorzugsweise die Mischkammer (7) entlang der Hauptströmungsrichtung des Fluids hinter der Austrittsdüse (5) angeordnet ist und die Mischkammer mit einem 6. Device (1) according to one of the preceding claims, wherein the device (1) has a mixing chamber (7) for adding abrasive material (9) to the fluid, wherein preferably the mixing chamber (7) along the main flow direction of the fluid behind the outlet nozzle ( 5) is arranged and the mixing chamber with a
Reservoir für Abrasivmaterial in Verbindung steht. Reservoir for abrasive material is connected.
7. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der 7. Device (1) according to one of the preceding claims, wherein the
Pulsationsdämpfer (15) eine geschlossene Druckspeicherkammer umfasst, welche nur eine einzige Zugangsöffnung (17) aufweist, wobei die eine Zugangsöffnung (17) über das Schaltventil (16) an die Fluidleitung (4) angebunden ist. Pulsation damper (15) comprises a closed pressure storage chamber which has only a single access opening (17), the one access opening (17) being connected to the fluid line (4) via the switching valve (16).
8. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Pulsationsdämpfer (15) eine der Fluidleitung (4) parallel schaltbare geschlossene Druckspeicherkammer mit zwei Zugangsöffnungen (17, 17') aufweist, wobei die eine Zugangsöffnung (17) über das eine Schaltventil (16) an die Fluidleitung (4) ankoppelbar und von der Fluidleitung (4) abkoppelbar ist und wobei die andere Zugangsöffnung (17') über ein weiteres 8. Device (1) according to one of claims 1 to 6, wherein the pulsation damper (15) has a closed pressure storage chamber which can be connected in parallel to the fluid line (4) and has two access openings (17, 17 '), the one access opening (17) being connected via the a switching valve (16) can be coupled to the fluid line (4) and uncoupled from the fluid line (4), and the other access opening (17 ') via another
Schaltventil (16') an die Fluidleitung (4) ankoppelbar und von der Fluidleitung (4) abkoppelbar ist. Switching valve (16 ') can be coupled to the fluid line (4) and uncoupled from the fluid line (4).
9. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung (1 ) einen weiteren Pulsationsdämpfer (15') umfasst, welcher über wenigstens ein weiteres 9. Device (1) according to one of the preceding claims, wherein the device (1) comprises a further pulsation damper (15 '), which has at least one further
Schaltventil (16') an die Fluidleitung (4) ankoppelbar und von der Fluidleitung (4) abkoppelbar ist. Switching valve (16 ') can be coupled to the fluid line (4) and uncoupled from the fluid line (4).
10. Verfahren zum Schneiden eines Schneidguts (2) mit Hilfe eines Fluids, insbesondere zum Wasserstrahlschneiden, wobei ein Fluid mittels einer Druckerzeugungseinheit (3) unter Druck gesetzt wird, wobei das unter Druck gesetzte Fluid durch eine Fluidleitung (4) zu einer Austrittsdüse (5) geleitet wird und wobei das Schneidgut (2) mit dem aus der Austrittsdüse (5) austretenden Fluid beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren wahlweise in einem ersten Betriebsmodus, in welchem ein Pulsationsdämpfer (15) mittels eines Schaltventils (16) an die Fluidleitung (4) angekoppelt ist, und einem zweiten Betriebsmodus, in welchem der Pulsationsdämpfer (15) mittels des Schaltventils (16) von der Fluidleitung (4) abgekoppelt ist, ausgeführt wird. 10. A method for cutting a material to be cut (2) with the aid of a fluid, in particular for water jet cutting, wherein a fluid is pressurized by means of a pressure generating unit (3), the pressurized fluid passing through a fluid line (4) to an outlet nozzle (5 ) is conducted and wherein the material to be cut (2) is acted upon by the fluid emerging from the outlet nozzle (5), characterized in that the method is optionally in a first operating mode in which a Pulsation damper (15) is coupled to the fluid line (4) by means of a switching valve (16), and a second operating mode in which the pulsation damper (15) is decoupled from the fluid line (4) by means of the switching valve (16) is carried out.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, wobei im ersten Betriebsmodus ein erster Arbeitsdruck von der Druckerzeugungseinheit (3) bereitgestellt wird und im zweiten Betriebsmodus ein zweiter Arbeitsdruck von der Druckerzeugungseinheit (3) bereitgestellt wird, wobei der erste Arbeitsdruck größer als der zweite Arbeitsdruck ist. 1 1. The method according to claim 10, wherein in the first operating mode a first working pressure is provided by the pressure generating unit (3) and in the second operating mode a second working pressure is provided by the pressure generating unit (3), the first working pressure being greater than the second working pressure.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 1 1 , wobei beim Übergang vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus das Schaltventil (16) geschlossen wird und wobei beim Übergang vom zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus das Schaltventil (16) geöffnet wird. 12. The method according to any one of claims 10 or 1 1, wherein during the transition from the first operating mode to the second operating mode, the switching valve (16) is closed and wherein during the transition from the second operating mode to the first operating mode, the switching valve (16) is opened.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei beim Übergang vom ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus zunächst das Schaltventil (16) geschlossen und anschließend die Druckerzeugungseinheit (3) derart gesteuert wird, dass der Druck in der Fluidleitung (4) vom ersten Arbeitsdruck auf den zweiten Arbeitsdruck absinkt, und/oder wobei beim Übergang vom zweiten Betriebsmodus in den ersten Betriebsmodus zunächst die Druckerzeugungseinheit (3) derart gesteuert wird, dass der Druck in der Fluidleitung (4) vom zweiten Arbeitsdruck auf den ersten Arbeitsdruck ansteigt, und anschließend das Schaltventil (16) geöffnet wird. 13. The method according to claim 12, wherein during the transition from the first operating mode to the second operating mode, the switching valve (16) is first closed and then the pressure generating unit (3) is controlled such that the pressure in the fluid line (4) from the first working pressure to the second Working pressure drops, and / or wherein during the transition from the second operating mode to the first operating mode, the pressure generating unit (3) is first controlled in such a way that the pressure in the fluid line (4) increases from the second working pressure to the first working pressure, and then the switching valve (16 ) is opened.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Übergang vom 14. The method according to any one of the preceding claims, wherein during the transition from
ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus ein mit der Fluidleitung (4) in Fluidverbindung stehendes Entspannungsventil zumindest zeitweise geöffnet wird. In the first operating mode, an expansion valve in fluid communication with the fluid line (4) is opened at least temporarily in the second operating mode.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei zum initialen Durchlöchern des Schneidguts (2) der zweite Betriebsmodus verwendet wird und wobei zum 15. The method according to any one of claims 10 to 14, wherein the second operating mode is used for the initial piercing of the material to be cut (2) and wherein:
anschließenden Schneiden des Schneidguts (2) der erste Betriebsmodus verwendet wird. subsequent cutting of the material to be cut (2) the first operating mode is used.
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