EP3898080A1 - Verfahren und vorrichtung zur erosiven bearbeitung eines werkstücks oder einer werkstückoberfläche mit hilfe eines hochdruck-fluidstrahls - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erosiven bearbeitung eines werkstücks oder einer werkstückoberfläche mit hilfe eines hochdruck-fluidstrahls

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Publication number
EP3898080A1
EP3898080A1 EP19813792.9A EP19813792A EP3898080A1 EP 3898080 A1 EP3898080 A1 EP 3898080A1 EP 19813792 A EP19813792 A EP 19813792A EP 3898080 A1 EP3898080 A1 EP 3898080A1
Authority
EP
European Patent Office
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fluid
nozzle
fluid jet
workpiece
pressure
Prior art date
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Pending
Application number
EP19813792.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Habr
Bernd Stuke
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3898080A1 publication Critical patent/EP3898080A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0042—Degasification of liquids modifying the liquid flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/04—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for treating only selected parts of a surface, e.g. for carving stone or glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C9/00—Appurtenances of abrasive blasting machines or devices, e.g. working chambers, arrangements for handling used abrasive material
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B2203/00—Details of cleaning machines or methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B2203/002—Details of cleaning machines or methods involving the use or presence of liquid or steam the liquid being a degassed liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C7/00—Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts

Definitions

  • the invention relates to a method for the erosive machining of a workpiece or a workpiece surface using a high-pressure fluid jet according to the Oberbe handle of claim 1. Furthermore, the invention relates to an apparatus for erosive machining of a workpiece or a workpiece surface using a high-pressure fluid jet according to the The device is particularly suitable for carrying out the method according to the invention.
  • a device for water jet cutting materials such as steel, stone, glass or ceramic, which comprises a high pressure pump and a nozzle.
  • the high-pressure pump is used to generate a high-pressure fluid jet to be dispensed via the nozzle, in particular a high-pressure water jet.
  • the device furthermore has a device for generating fluid pulses emerging through the nozzle, the fluid pulses for this purpose are designed to remove a predetermined amount of particles from the material.
  • a discontinuous, ie in particular a periodically interrupted, fluid jet should be able to be generated via the specified device, which has a high removal effect at a comparatively low delivery pressure of the high pressure pump. Because the specifically frequented pulse pulses or fluid impulses result in a self- reinforcing effect. At the same time, the fluid impulses enable a three-dimensional geometry to be cut and / or introduced into the material.
  • the device for generating the fluid pulses comprises at least one valve which is to be designed in the manner of an injection valve of an internal combustion engine.
  • a magnetic actuator or piezo actuator is preferably provided to actuate the valve.
  • the object of the present invention is to reduce the risk of component failure due to corrosion.
  • a fluid is applied with high pressure by means of a fluid pump and fed to a nozzle for forming a high-pressure fluid jet.
  • the fluid is degassed with the aid of a degassing device before it is fed to the nozzle.
  • a high-pressure fluid jet made of a fluid that has been degassed beforehand is used for the erosive machining of the workpiece or the workpiece surface.
  • the degassing reduces the oxygen content in the fluid, so that the corrosion attack on components of the nozzle which are at risk of corrosion is reduced. This significantly reduces the risk of component failure due to corrosion. As a result, the robustness of the nozzle is increased.
  • the fluid for generating the high-pressure fluid jet can in particular be water or a fluid containing water.
  • Gas bubbles are preferably generated in the fluid with the aid of the degassing device.
  • gas bubbles leads to degassing of the fluid, since the gas bubbles rise to the surface of the fluid due to buoyancy. They disintegrate on the fluid surface, where the gas is released into the ambient air.
  • a continuous or pulsed high-speed fluid jet be introduced into the fluid with the aid of the degassing device.
  • gas bubbles can easily be generated in the fluid, due to cavitation and / or fluid shear.
  • the high-speed fluid jet introduced into the fluid leads to local negative pressure areas in the fluid, so that gas bubbles form.
  • the fluid is sheared by the high speed of the fluid introduced.
  • the fluid to be degassed and the fluid brought into the fluid to be degassed in the form of a high-speed fluid jet can in particular be the same fluid. This means that - if water is used for the erosive machining of a workpiece or a workpiece surface - the gas bubbles in the fluid are generated with the help of a high-speed water jet.
  • a further nozzle, a throttle or an orifice plate is preferably used to generate the high-speed fluid jet.
  • the further nozzle which can be designed analogously to the first nozzle for shaping the high-pressure fluid jet for the erosive machining of the workpiece or the workpiece surface, a pulsed high-speed fluid jet can be generated in particular.
  • the process can be used to vary further process parameters, such as the frequency, the duration and / or the flow, if necessary.
  • the nozzle can also be operated continuously.
  • the nozzle preferably has at least one spray hole which is designed cavitating.
  • the nozzle can be conical and / or have a stepped bore.
  • the nozzle preferably has no fillet fillet.
  • the device provided for generating the high-speed fluid jet is connected to the pressure side of the fluid pump. This means that high-pressure fluid is fed to the nozzle, the throttle or the orifice plate.
  • the nozzle, throttle or orifice plate converts the high pressure into a high speed, so that the fluid is introduced into the fluid to be degassed as a high-speed fluid jet.
  • the high-speed fluid jet introduced into the fluid be deflected one or more times.
  • the fluid shear can be increased by redirecting the high speed fluid jet. This in turn leads to increased outgassing and thus optimization of the degassing process.
  • a barrier layer be formed with the aid of floating bodies that float on the fluid, which enables gas to be released from the water, but a renewed one Redeeming prevented.
  • the device for erosive machining of a workpiece or a workpiece surface with the aid of a high-pressure fluid jet comprises a fluid pump for applying a high-pressure fluid and a nozzle for shaping a high-pressure fluid jet.
  • the device is characterized by a degassing device for degassing the fluid.
  • the fluid is degassed with the aid of the degassing device before it is fed to the nozzle.
  • the degassing device comprises a fluid-receiving container and a device for generating a high-speed fluid jet.
  • the container can be a tank for storing the fluid or a container provided in addition to the tank. This is then connected to the tank in such a way that a quantity of fluid from the tank flows to the tank. is feasible to be degassed.
  • the degassed amount of fluid can then be used for the erosive machining of the workpiece or the workpiece surface. This means that the degassed amount of fluid is fed from the container to the nozzle.
  • the proposed device is therefore particularly suitable for performing the inventive method.
  • the device for generating a high-speed fluid jet comprises a further nozzle, a throttle or an orifice plate.
  • a high-speed fluid jet can be generated in a simple manner and introduced into an amount of fluid to be degassed.
  • the nozzle has the advantage that both a continuous and a pulsed high-speed fluid jet can be generated, the pulse frequency representing a variable process parameter.
  • Another variable process variable is, for example, the flow through the nozzle, while the flow through the throttle or pinhole is usually always the same.
  • a throttle or pinhole with a variable flow cross-section is used.
  • a nozzle with at least one spray hole is selected, which is designed cavitating.
  • the spray hole can in particular be conical or stepped. It is also preferable to avoid an inlet fillet in the area of the spray hole.
  • the further nozzle can, for example, be configured analogously to the first nozzle, which is used to form a high-pressure fluid jet for the erosive machining of the workpiece or the workpiece surface.
  • the device for generating a high-speed fluid jet is preferably connected to the pressure side of the fluid pump.
  • the device for generating a high-speed fluid jet is thus supplied with a high-pressure fluid quantity which can be easily converted into a high-speed fluid jet with the aid of the device, preferably with the aid of the nozzle, the throttle or the perforated diaphragm.
  • a deflecting device for example a baffle plate or a baffle, be arranged in the container for single or multiple deflection of the high-speed fluid jet.
  • floating bodies are accommodated in the container, which form a barrier layer on the fluid surface, which enables gas to be released from the water, but prevents redeployment.
  • Hollow bodies for example made of plastic, are particularly suitable as floating bodies.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device according to the invention for the erosive machining of a workpiece or a workpiece surface
  • FIG. 2 shows a schematic longitudinal section through a device for generating a high-speed fluid jet according to a first preferred embodiment
  • Fig. 3 is a schematic longitudinal section through an apparatus for generating egg nes high-speed fluid jet according to a second preferred embodiment
  • Fig. 4 is a schematic longitudinal section through a device for generating egg nes high-speed fluid jet according to a third preferred embodiment. Detailed description of the drawings
  • nozzle 4 which serves for the formation of a high-pressure fluid jet, which is directed onto the workpiece 1 or the workpiece surface.
  • the nozzle 4 is supplied with a high-pressure fluid 2 via a fluid pump 3, which has previously been degassed with the aid of a degassing device 5.
  • the degassing serves to reduce the amount of oxygen in the fluid 2 in order to minimize the risk of corrosion in the area of the nozzle 4.
  • the degassing device 5 has a container 10 in which a device 11 for generating a high-speed fluid jet 7 is accommodated.
  • the device 11 can in particular be a throttle, a perforated diaphragm or a further nozzle 8, which is designed, for example, analogously to the first nozzle 4 for the erosive machining of the workpiece 1.
  • the high-speed fluid jet 7 generated with the aid of the device 11 is introduced into a quantity of fluid present in the container 10, so that due to cavitation and / or fluid shear, gas bubbles 6 form which rise in the fluid 2 and on the fluid surface 13 decay, so that the gas is released into the ambient air. In this way, the amount of fluid present in the container 10 is degassed.
  • the degassed fluid 2 is then supplied to the nozzle 4 with the aid of the fluid pump 3. Since the oxygen content in the fluid 2 is minimal due to the degassing, the risk of corrosion drops significantly. This also means that the risk of component failure due to corrosion is reduced.
  • the fluid pump 3 shown here in FIG. 1 is driven with the aid of an electric tor 14. Other types of drives are also possible. Furthermore, the number and arrangement of filters 15 can be varied. The filters 15 are used to separate any harmful particles contained in the fluid 2. As an alternative or in addition, an intermediate store 16 can be arranged in a pressure line 17, via which the fluid pump 3 is connected to the nozzle 4. The metering of fluid 2 to the nozzle 4 is preferably controlled with the aid of a valve 18. In the exemplary embodiment in FIG. 1, the nozzle 4 has a connection 19 for connection to a storage container 20, in which an abrasive substance is stored.
  • An abrasive substance can thus be supplied to the nozzle 4 via the connection 19 and is entrained by the fluid 2 when the fluid 2 is discharged via the nozzle 4.
  • the erosive machining of the workpiece 1 or the workpiece surface can be reinforced in this way.
  • a return line 21 is also connected to the nozzle 4, which leads to a collecting container 22.
  • the amount of fluid that is produced during the erosive processing is also collected in the collecting container 22. Since the amount of fluid generated during erosive machining is contaminated, it is disposed of.
  • the device 11 in the present case comprises a nozzle 8 which has a plurality of spray holes 23.
  • the nozzle 8 belongs to a needle valve, which is formed out in the manner of a fuel injector.
  • the spray holes 23 can be controlled via the lifting movements of a lifting nozzle 24.
  • a continuous or pulsed high-speed fluid jet 7 can be generated per spray hole 23. This leads in the fluid 2 to the formation of gas bubbles 6, which rise in the fluid 2 and give off the gas to the environment on the fluid surface 13.
  • FIG. 3 shows a further development of the degassing device 5 from FIG. 2.
  • floating bodies 9 are accommodated in the container 10, which float on the fluid surface 13 and form a barrier layer.
  • FIG. 4 Another modification of the degassing device 5 is shown in FIG. 4.
  • 10 deflection devices 12 are arranged in the container, which lead to a deflection of the high-speed fluid jets 7 in the fluid 2, so that the degassing process is accelerated by a stronger fluid shear.
  • each spray hole 23 is assigned a deflection device 12 in the form of an impact plate.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks (1) oder einer Werkstückoberfläche mit Hilfe eines Hochdruck-Fluidstrahls. Bei dem Verfahren wird ein Fluid (2) mittels einer Fluidpumpe (3) mit Hochdruck beaufschlagt und einer Düse (4) zur Formung eines Hochdruck-Fluidstrahls zugeführt. Erfindungsgemäß wird das Fluid (2), bevor es der Düse (4) zugeführt wird, mit Hilfe einer Entgasungseinrichtung (5) entgast.

Description

Beschreibung
Titel:
Verfahren und Vorrichtung zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks oder einer
Werkstückoberfläche mit Hilfe eines Hochdruck- Fluidstrahls
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks oder einer Werkstückoberfläche mit Hilfe eines Hochdruck- Fluidstrahls gemäß dem Oberbe griff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur erosiven Bear beitung eines Werkstücks oder einer Werkstückoberfläche mit Hilfe eines Hochdruck- Fluidstrahls gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6. Die Vorrichtung ist insbesonde re zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet.
Stand der Technik
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2013 201 797 Al ist eine Vorrichtung zum Wasser strahlschneiden von Werkstoffen, wie beispielsweise Stahl, Stein, Glas oder Keramik, hervor, die eine Hochdruckpumpe und eine Düse umfasst. Die Hochdruckpumpe dient der Erzeugung eines über die Düse abzugebenden Hochdruckfluidstrahls, insbesonde re eines Hochdruckwasserstrahls. Um die Antriebsleistung der Hochdruckpumpe klein zu halten und die Schaffung komplexer dreidimensionaler Strukturen innerhalb der Werkstoffe mittels des Hochdruckfluidstrahls zu ermöglichen, wird in dieser Druck schrift vorgeschlagen, dass die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zum Erzeugen von durch die Düse austretenden Fluidimpulsen aufweist, wobei die Fluidimpulse dazu ausgebildet sind, eine vorgegebene Menge von Partikeln vom Werkstoff abzutragen. Über die angegebene Vorrichtung soll ein diskontinuierlicher, d. h. insbesondere ein periodisch unterbrochener Fluidstrahl, erzeugbar sein, der bei vergleichsweise niedri gem Förderdruck der Hochdruckpumpe eine hohe Abtragwirkung besitzt. Denn durch die gezielt frequentierten Pulsstöße bzw. Fluidimpulse kommt es zu einem sich selbst- verstärkenden Effekt. Zugleich ermöglichen die Fluidimpulse das Schneiden und/oder Einbringen einer dreidimensionalen Geometrie in den Werkstoff. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung umfasst die Einrichtung zum Erzeugen der Fluidimpulse mindestens ein Ventil, das nach Art eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine ausgebildet sein soll. Zur Betätigung des Ventils ist vorzugsweise ein Magnetaktor oder Piezoaktor vorgesehen.
Bei Verwendung eines nach Art eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine aus gebildeten Ventils zur Erzeugung eines Hochdruck- Fluidstrahls, insbesondere Hoch druck-Wasserstrahls, kann es im Bereich der Düse zu einem Bauteilversagen aufgrund von Korrosion kommen. Denn zur Ausbildung der Düse von Einspritzventilen werden üblicherweise Stähle verwendet, die korrodieren können.
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt daher der vorlie genden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Gefahr eines Bauteilversagens aufgrund von Korrosion zu mindern.
Zur Lösung der Aufgabe werden das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Offenbarung der Erfindung
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks oder einer Werkstückoberfläche mit Hilfe eines Hochdruck- Fluidstrahls wird ein Fluid mittels einer Fluidpumpe mit Hochdruck beaufschlagt und einer Düse zur Formung eines Hochdruck- Fluidstrahls zugeführt. Erfindungsgemäß wird das Fluid, bevor es der Düse zugeführt wird, mit Hilfe einer Entgasungseinrichtung entgast. Das heißt, dass zur ero siven Bearbeitung des Werkstücks bzw. der Werkstückoberfläche ein Hochdruck- Fluidstrahl aus einem Fluid verwendet wird, das zuvor entgast worden ist. Das Entga sen reduziert den Sauerstoffanteil im Fluid, so dass der Korrosionsangriff auf korrosi onsgefährdete Bauteile der Düse verringert wird. Damit sinkt die Gefahr eines Bauteil versagens aufgrund von Korrosion deutlich. Im Ergebnis wird somit die Robustheit der Düse gesteigert. Bei dem Fluid zur Erzeugung des Hochdruck- Fluidstrahls kann es sich insbesondere um Wasser oder ein Wasser enthaltendes Fluid handeln.
Bevorzugt werden mit Hilfe der Entgasungseinrichtung Gasblasen im Fluid erzeugt.
Das Erzeugen von Gasblasen führt zur Entgasung des Fluids, da die Gasblasen durch Auftrieb bis an die Fluidoberfläche aufsteigen. An der Fluidoberfläche zerfallen sie, wo bei das Gas an die Umgebungsluft abgegeben wird.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass mit Hilfe der Entgasungseinrichtung ein konti nuierlicher oder gepulster Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahl in das Fluid eingebracht wird. Mit Hilfe des kontinuierlichen oder gepulsten Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahls können in einfacher Weise Gasblasen im Fluid erzeugt werden, und zwar aufgrund von Kavitation und/oder Fluidscherung. Denn der in das Fluid eingebrachte Hochgeschwin digkeits- Fluidstrahl führt zu lokalen Unterdruckgebieten im Fluid, so dass es zur Aus bildung von Gasblasen kommt. Zusätzlich erfolgt eine Scherung des Fluids durch die hohe Geschwindigkeit des eingebrachten Fluids. Bei dem zu entgasenden Fluid und dem in das zu entgasende Fluid in Form eines Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahls ein gebrachten Fluid kann es sich insbesondere um das gleiche Fluid handeln. Das heißt, dass - sofern Wasser zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks oder einer Werk stückoberfläche verwendet wird - die Gasblasen im Fluid mit Hilfe eines Hochge- schwindigkeits-Wasserstrahls erzeugt werden.
Bevorzugt wird zur Erzeugung des Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahls eine weitere Dü se, eine Drossel oder eine Lochblende verwendet. Mit Hilfe der weiteren Düse, die analog der ersten Düse zur Formung des Hochdruck- Fluidstrahls zur erosiven Bearbei tung des Werkstücks oder der Werkstückoberfläche ausgebildet sein kann, kann ins besondere ein gepulster Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahl erzeugt werden. Alternativ oder ergänzend können mit Hilfe der Düse bei Bedarf weitere Prozessparameter, wie beispielsweise die Frequenz, die Dauer und/oder der Durchfluss, variiert werden. Die Düse kann aber auch kontinuierlich betrieben werden. Die Düse weist vorzugsweise mindestens ein Spritzloch auf, das kavitierend ausgelegt ist. Beispielsweise kann die Düse konisch geformt sein und/oder eine Stufenbohrung aufweisen. Weiterhin vor zugsweise weist die Düse keine Einlaufverrundung auf. Unabhängig davon, ob eine Düse, eine Drossel oder eine Lochblende zur Erzeugung des Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahls verwendet wird, wird ferner vorgeschlagen, dass die zur Erzeugung des Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahls vorgesehene Vorrich tung mit der Druckseite der Fluidpumpe verbunden ist. Das heißt, dass der Düse, der Drossel oder der Lochblende mit Hochdruck beaufschlagtes Fluid zu geführt wird. Die Düse, Drossel oder Lochblende wandelt den hohen Druck in eine hohe Geschwindig keit um, so dass das Fluid als Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahl in das zu entgasende Fluid eingebracht wird.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der in das Fluid eingebrachte Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahl ein- oder mehrfach umgelenkt wird. Durch Umlenken des Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahls kann die Fluidscherung verstärkt werden. Dies wiederum führt zu einer stärkeren Ausgasung und damit zu einer Optimierung des Ent gasungsprozesses.
Damit kein an die Umgebungsluft abgegebenes Gas über die Umgebungsluft wieder in das Fluid eingelöst wird, wird vorgeschlagen, dass mit Hilfe von Schwimmkörpern, die auf dem Fluid schwimmen, eine Sperrschicht ausgebildet wird, die ein Auslösen von Gas aus dem Wasser ermöglicht, aber ein erneutes Einlösen verhindert.
Die zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe ferner vorgeschlagene Vorrichtung zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks oder einer Werkstückoberfläche mit Hilfe eines Hochdruck- Fluidstrahls umfasst eine Fluidpumpe zur Beaufschlagung eines Flu ids mit Hochdruck sowie eine Düse zur Formung eines Hochdruck- Fluidstrahls. Erfin dungsgemäß zeichnet sich die Vorrichtung durch eine Entgasungseinrichtung zum Entgasen des Fluids aus. Das Fluid wird mit Hilfe der Entgasungseinrichtung entgast bevor es der Düse zugeführt wird. Die Entgasungseinrichtung umfasst einen das Fluid aufnehmenden Behälter und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Hochgeschwindig keits- Fluidstrahls.
Bei dem Behälter kann es sich um einen Tank zur Bevorratung des Fluids oder um ei nen zusätzlich zum Tank vorgesehenen Behälter handeln. Dieser ist dann mit dem Tank in der Weise verbunden, dass eine Fluidmenge aus dem Tank dem Behälter zu- führbar ist, um entgast zu werden. Die entgaste Fluidmenge kann dann zur erosiven Bearbeitung des Werkstücks bzw. der Werkstückoberfläche genutzt werden. Das heißt, dass der Düse die entgaste Fluidmenge aus dem Behälter zugeführt wird.
Die vorgeschlagene Vorrichtung ist demnach insbesondere zur Durchführung des er findungsgemäßen Verfahrens geeignet.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung zur erosiven Bearbeitung ei nes Werkstücks bzw. einer Werkstückoberfläche umfasst die Vorrichtung zur Erzeu gung eines Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahls eine weitere Düse, eine Drossel oder eine Lochblende. Mit Hilfe der Düse, der Drossel oder der Lochblende kann in einfa cher Weise ein Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahl erzeugt und in eine zu entgasende Fluidmenge eingebracht werden. Die Düse weist den Vorteil auf, dass sowohl ein kon tinuierlicher als auch gepulster Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahl erzeugt werden kann, wobei die Pulsfrequenz einen variablen Prozessparameter darstellt. Eine weitere vari able Prozessgröße stellt beispielsweise der Durchfluss durch die Düse dar, während der Durchfluss durch die Drossel oder Lochblende in der Regel immer gleich ist. Es sei denn, dass eine Drossel bzw. Lochblende mit einem variablen Strömungsquerschnitt verwendet wird. Vorzugsweise wird eine Düse mit mindestens einem Spritzloch ge wählt, das kavitierend ausgelegt ist. Das Spritzloch kann insbesondere konisch oder gestuft geformt sein. Des Weiteren bevorzugt sollte auf eine Einlaufverrundung im Be reich des Spritzlochs verzichtet werden.
Die weitere Düse kann beispielsweise analog der ersten Düse ausgestaltet sein, die der Formung eines Hochdruck- Fluidstrahls zur erosiven Bearbeitung des Werkstücks bzw. der Werkstückoberfläche dient.
Bevorzugt ist die Vorrichtung zur Erzeugung eines Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahls mit der Druckseite der Fluidpumpe verbunden. Der Vorrichtung zur Erzeugung eines Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahls wird somit eine mit Hochdruck beaufschlagte Flu idmenge zugeführt, die sich mit Hilfe der Vorrichtung, vorzugsweise mit Hilfe der Düse, der Drossel oder der Lochblende, in einfacher Weise in einen Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahl umwandeln lässt. In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass im Behälter eine Umlenkein richtung, beispielsweise eine Prallplatte oder einen Prallkörper, zur ein- oder mehrfa chen Umlenkung des Hochgeschwindigkeits-Fluidstrahls angeordnet ist. Durch ein- oder mehrfaches Umlenken des Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahls kann die Fluid scherung im Behälter verstärkt werden, so dass die im Behälter vorhandene Fluidmen ge stärker ausgast. Im Ergebnis kann somit der Entgasungsprozess beschleunigt, das heißt effizienter gestaltet werden.
Als weiterbildende Maßnahme wird ferner vorgeschlagen, dass im Behälter Schwimm körper aufgenommen sind, die auf der Fluidoberfläche eine Sperrschicht ausbilden, die ein Auslösen von Gas aus dem Wasser ermöglicht, aber ein erneutes Einlösen verhin dert. Als Schwimmkörper eignen sich insbesondere Hohlkörper, beispielsweise aus Kunststoff.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beige fügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur ero- siven Bearbeitung eines Werkstücks oder einer Werkstückoberfläche,
Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Erzeugung ei nes Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahls gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungs form,
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Erzeugung ei nes Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahls gemäß einer zweiten bevorzugten Ausfüh rungsform, und
Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Erzeugung ei nes Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahls gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungs form. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Darstellung der Fig. 1 beschränkt sich auf die wesentlichen Komponenten einer er findungsgemäßen Vorrichtung zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks 1 bzw. einer Werkstückoberfläche. Hierbei handelt es sich zunächst um eine Düse 4, die der For mung eines Hochdruck- Fluidstrahls dient, der auf das Werkstück 1 bzw. die Werk stückoberfläche gerichtet wird. Der Düse 4 wird hierzu über eine Fluidpumpe 3 ein mit Hochdruck beaufschlagtes Fluid 2 zugeführt, das zuvor mit Hilfe einer Entgasungsein richtung 5 entgast worden ist. Die Entgasung dient der Reduzierung des Sauerstoffan teils im Fluid 2, um die Korrosionsgefahr im Bereich der Düse 4 zu minimieren.
Die Entgasungseinrichtung 5 weist hierzu einen Behälter 10 auf, in dem eine Vorrich tung 11 zur Erzeugung eines Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahls 7 aufgenommen ist. Bei der Vorrichtung 11 kann es sich insbesondere um eine Drossel, eine Lochblende oder eine weitere Düse 8, die beispielsweise analog der ersten Düse 4 zur erosiven Bearbeitung des Werkstücks 1 ausgebildet ist, handeln. Der mit Hilfe der Vorrich tung 11 erzeugte Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahl 7 wird in eine im Behälter 10 vor handene Fluidmenge eingebracht, so dass es aufgrund von Kavitation und/oder Fluid scherung zur Ausbildung von Gasblasen 6 kommt, die im Fluid 2 aufsteigen und an der Fluidoberfläche 13 zerfallen, so dass das Gas an die Umgebungsluft abgegeben wird. Auf diese Weise wird die im Behälter 10 vorhandene Fluidmenge entgast. Das entgas te Fluid 2 wird dann mit Hilfe der Fluidpumpe 3 der Düse 4 zugeführt. Da der Sauer stoffanteil im Fluid 2 aufgrund der Entgasung minimal ist, sinkt die Korrosionsgefahr deutlich. Das heißt auch, dass die Gefahr eines Bauteilversagens aufgrund von Korro sion verringert wird.
Die vorliegend in der Fig. 1 dargestellte Fluidpumpe 3 wird mit Hilfe eines Elektromo tors 14 angetrieben. Andere Antriebsarten sind ebenfalls möglich. Ferner kann die An zahl und Anordnung von Filtern 15 variiert werden. Die Filter 15 dienen der Abschei dung etwaiger im Fluid 2 enthaltener schädlicher Partikel. Alternativ oder ergänzend kann in einer Druckleitung 17, über welche die Fluidpumpe 3 mit der Düse 4 verbunden ist, ein Zwischenspeicher 16 angeordnet sein. Die Zumessung von Fluid 2 zur Düse 4 wird vorzugsweise mit Hilfe eines Ventils 18 gesteuert. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 weist die Düse 4 einen Anschluss 19 zur Verbindung mit einem Vorratsbehälter 20 auf, in dem ein abrasiver Stoff bevorratet ist. Über den Anschluss 19 kann somit der Düse 4 ein abrasiver Stoff zugeführt werden, der beim Austragen des Fluids 2 über die Düse 4 von dem Fluid 2 mitgerissen wird. Die erosive Bearbeitung des Werkstücks 1 bzw. der Werkstückoberfläche kann auf diese Weise verstärkt werden.
An die Düse 4 ist ferner eine Rücklaufleitung 21 angeschlossen, die zu einem Auffang behälter 22 führt. Im Auffangbehälter 22 wird auch die Fluidmenge gesammelt, die bei der erosiven Bearbeitung anfällt. Da die bei der erosiven Bearbeitung anfallende Flu idmenge verunreinigt ist, wird sie entsorgt.
Der Fig. 2 ist beispielhaft eine Entgasungseinrichtung 5 mit einer Vorrichtung 11 zur Erzeugung eines Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahls 7 zu entnehmen. Die Vorrich tung 11 umfasst vorliegend eine Düse 8, die mehrere Spritzlöcher 23 aufweist. Die Dü se 8 gehört zu einem Nadelventil, das nach Art eines Kraftstoffeinspritzventils ausge bildet ist. Die Spritzlöcher 23 sind über die Hubbewegungen einer hubbeweglichen Dü sennadel 24 steuerbar. In Abhängigkeit von der Ansteuerung der Düsennadel 24 kann - je Spritzloch 23 - ein kontinuierlicher oder gepulster Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahl 7 erzeugt werden. Dieser führt im Fluid 2 zur Ausbildung von Gasblasen 6, die im Fluid 2 aufsteigen und an der Fluidoberfläche 13 das Gas an die Umgebung ab gegeben.
Der Fig. 3 ist eine Weiterbildung der Entgasungseinrichtung 5 der Fig. 2 zu entnehmen. Um ein erneutes Einlösen des bereits an die Umgebung abgegebenen Gases in das Fluid 2 zu verhindern, sind im Behälter 10 Schwimmkörper 9 aufgenommen, die auf der Fluidoberfläche 13 schwimmen und eine Sperrschicht ausbilden.
Eine weitere Modifikation der Entgasungseinrichtung 5 ist in der Fig. 4 dargestellt. Hier sind im Behälter 10 Umlenkeinrichtungen 12 angeordnet, die zu einer Umlenkung der Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahlen 7 im Fluid 2 führen, so dass der Entgasungspro zess durch eine stärkere Fluidscherung beschleunigt wird. Vorliegend ist jedem Spritz loch 23 eine Umlenkeinrichtung 12 in Form einer Prallplatte zugeordnet.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks (1) oder einer Werkstück oberfläche mit Hilfe eines Hochdruck- Fluidstrahls, bei dem ein Fluid (2) mittels einer Fluidpumpe (3) mit Hochdruck beaufschlagt und einer Düse (4) zur Formung eines Hochdruck- Fluidstrahls zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (2), bevor es der Düse (4) zugeführt wird, mit Hilfe einer Entgasungseinrichtung (5) entgast wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Entgasungseinrichtung (5) Gasblasen (6) im Fluid (2) erzeugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Entgasungseinrichtung (5) ein kontinuier licher oder gepulster Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahl (7) in das Fluid (2) eingebracht wird, wobei vorzugsweise zur Erzeugung des Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahls (7) eine weitere Düse (8), eine Drossel oder eine Lochblende verwendet wird, die weiter hin vorzugsweise mit der Druckseite der Fluidpumpe (3) verbunden ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der in das Fluid (2) eingebrachte Hochgeschwindig keits- Fluidstrahl (7) ein- oder mehrfach umgelenkt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe von Schwimmkörpern (9), die auf dem Flu id (2) schwimmen, eine Sperrschicht ausgebildet wird, die ein Auslösen von Gas aus dem Wasser ermöglicht, aber ein erneutes Einlösen verhindert.
6. Vorrichtung zur erosiven Bearbeitung eines Werkstücks (1) oder einer Werk stückoberfläche mit Hilfe eines Hochdruck- Fluidstrahls, umfassend eine Fluidpum pe (3) zur Beaufschlagung eines Fluids (2) mit Hochdruck sowie eine Düse (4) zur Formung eines Hochdruck- Fluidstrahls,
gekennzeichnet durch eine Entgasungseinrichtung (5) zum Entgasen des Fluids (2) bevor es der Düse (4) zugeführt wird, wobei die Entgasungseinrichtung (5) einen das Fluid (2) aufnehmenden Behälter (10) und eine Vorrichtung (11) zur Erzeugung eines Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahls (7) umfasst.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (11) zur Erzeugung eines Hochge schwindigkeits- Fluidstrahls (7) eine weitere Düse (8), eine Drossel oder eine Lochblen de umfasst.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (11) zur Erzeugung eines Hochge schwindigkeits- Fluidstrahls (7) mit der Druckseite der Fluidpumpe (3) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter (10) eine Umlenkeinrichtung (12), bei spielsweise eine Prallplatte oder einen Prallkörper, zur ein- oder mehrfachen Umlen kung des Hochgeschwindigkeits- Fluidstrahls (7) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter (10) Schwimmkörper (9) aufgenommen sind, die auf der Fluidoberfläche (13) eine Sperrschicht ausbilden, die ein Auslösen von Gas aus dem Wasser ermöglicht, aber ein erneutes Einlösen verhindert.
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