WO2002011892A2

WO2002011892A2 - Vorrichtung zum trennen und bearbeiten von bauteilen oder halbzeugen

Info

Publication number: WO2002011892A2
Application number: PCT/DE2001/003014
Authority: WO
Inventors: Norbert Gessner; Mathias Schmidt; Peter Schmit
Original assignee: Rag Aktiengesellschaft
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2002-02-14
Also published as: WO2002011892A3; DE20014024U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen und Bearbeiten von Teilen mittels Flüssigkeitsstrahl. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hochdruckwasserstrahl-Werkzeug als Schneidwerkzeug innerhalb einer Hochdruckwasserstrahl Einrichtung anzugeben, welches einen betrieblichen Einsatz ermöglicht, bei welchem das Schneidwerkzeug nicht maschinell befestigt geführt, sondern handgeführt gesteuert werden kann, ohne dass der Sicherheitsstandard einer maschinellen Führungsvorrichtung aufgegeben werden muss. Es wurde nun gefunden, dass mit einer Einrichtung gemäss den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1, die Reaktionskräfte beim Betätigen des Schneidwerkzeuges sowie am Werkstück selbst, so stark vermindert sind, dass ein handgeführtes Steuern des Schneidwerkzeuges problemlos möglich ist.

Description

Vorrichtung zum Trennen und Bearbeiten von Bauteilen oder Halbzeugen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen und Bearbeiten von Teilen mittels Flüssigkeitsstrahl gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

In der modernen Trenn- und Reinigungstechnik sind Einrichtungen bekannt mit Hilfe derer z. B. das Trennen von Beton oder Stahl bzw. eine Bearbeitung im Sinne einer Formausbildung oder auch einer Abtragung von Oberflächen oder einer Entfernung von Anhaftungen mittels Hochdruckwasserstrahl möglich ist.

Aus der DE 195 31 230 C2 ist ein Düsenkopf bekannt für ein Flüssigkeitsstrahlreinigungsge- rät mit einem drehend antreibbaren, an eine Hochdruckstrahl-Erzeugungseinrichtung angeschlossenen Düsenkopf mit einer bezüglich einer Mittelachse ausgerichteten, zentralen Bohrung sowie mit einer Vielzahl von geraden Zuführbohrungen, deren Achsen in einem spitzen Winkel zur Mittelachse von der zentralen Bohrung zur Stirnseite des Düsenkopfs verlaufen, wobei die Zuführbohrungen stirnseitig in Aufnahmebohrungen für jeweils eine Düse münden, die jeweils mit einer Düsenbohrung von gegenüber der Zuführbohrung reduziertem Durchmesser versehen und in regelmäßigem Winkelabstand um die Mittelachse herum angeordnet sind, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Achsen der Düsenbohrungen auf unterschiedlichen Kegelmantelflächen um die Mittelachse angeordnet sind.

Derartige Düsenköpfe, wie sie auch aus der DE 34 12 319 C1 bekannt sind, werden für Flüssigkeitsstrahl-Reinigungsgeräte verwendet, die dazu dienen, Oberflächen von daran haftendem Material mittels äußerst scharfer Wasserstrahlen zu befreien. Beispielsweise können solche Geräte zum Reinigen von Metallflächen, etwa Schiffsaußenwände, die von daran anhaftenden Muscheln und dergleichen zu befreien sind, oder Metallflächen etwa von Fahrzeugen wie Bussen, Flugzeugen, u.a. von denen daran anhaftende Schichten, z. B. auch Lack zu entfernen ist, oder Betonflächen, etwa Flugzeuglandebahnen, von denen der Reifenabrieb zu entfemen ist, verwendet werden.

Im allgemeinen umfasst ein derartiges Reinigungsgerät eine Hochdruckpumpe zum Erzeugen eines Arbeitsdruckes für das Fluid von mehreren Hundert bis zu mehreren Tausend bar Effektivdruck, wobei das Fluid einer Hochdruckstrahl-Erzeugungseinrichtung zu- geführt wird, die beispielsweise pistolenartig aufgebaut ist und es ermöglicht, die zu reinigende Fläche mit Hochdruchflüssigkeitsstrahlen zu überstreichen. Zu diesem Zweck kann eine Lanze an der Pistole vorgesehen sein, die vorderseitig einen Düsenkopf trägt, der mehrere Düsen aufweist, über die Hochdruckflüssigkeit auf die zu reinigende Fläche in Form von scharfen Strahlen aufgebracht wird. Hierbei wird der Düsenkopf mittels eines Antriebes gedreht. Durch eine besondere, wie oben angeführte, Ausgestaltung des Düsenkopfes wird eine erheblich verbesserte Reinigungsleistung erreicht.

Aus der DE 195 21 051 C2 ist eine Hochdruckwasserstrahl-Bearbeitungseinrichtung bekannt, welche mit einem an einem Handhabungsgerät befindlichen Hochdruckwasser-Werkzeug, das über eine flexible Leitung von einem eine Hochdruckpumpe umfassenden Hochdruckgerät mit Hochdruckwasser versorgt wird, wobei die Wasserzufuhr zum Hochdruckwasser-Werkzeug über einen Auslöser des Handhabungsgeräts durch Umschalten eines Hochdruckventils steuerbar ist, über welches das Hochdruckwasser auf die Leitung auf- schaltbar ist.

Hierzu wird ein pistolenartiges Griffstück an eine Strahllanze angebracht, um damit die Oberflächen zu bearbeiten.. Die dazu erforderlichen Drücke liegen bei etwa 2500 bar, bei Volumenströmen von ungefähr 20 l/min. Die dabei auftretenden Reaktionkräfte an Werkzeug und Werkstück erreichen dabei eine Größenordnung, welche größenbedingt meist eine Werkstück-Einspannung erfordert, was jedoch auch vom Bauteil selbst, insbesondere dessen Werkstoff und Abmessungen mit-bestimmt wird. Die bei einer Betätigung vom Bediener aufzubringenden Kräfte sind erheblich und mit großer körperlicher Belastung verbunden. Zum anderen sind für derartige Tätigkeiten bei sicherheitsgerechtem Verhalten entsprechende Körperschutzmaßnahmen zu ergreifen, um die Köφerteile vor ungewollten Strahleinwirkungen zu schützen, wie sie bei schwer handhabarem Gerät immer zu befürchten sind. Diese Umstände haben dazu geführt, dass wegen der enormen Reaktionskräfte der Einsatz eines maschinell geführten Wasserstrahl-Kopfes für Trennarbeiten an Beton und Stahlteilen verwandt wird, wobei dann die Reaktionskräfte als Rückstellkräfte von der Maschine bzw. deren Führung aufgenommen werden.

Neben Trennen und Abtragen ist auch das Bearbeiten und Schneiden von diffizilen Geometrien zur Formgestaltung mit computergesteuerten Führungssystemen bekannt geworden. Hier wird auf speziell entwickelten Maschinen mit Wasserstrahl-Abrasiv-Schneidköp- fen versucht, fast alle Materialien zu schneiden. Bei Drücken von 2000 bis 4000 bar und Volumenströmen von ca. 4 bis 2,5 l/min sind die Reaktionskräfte auch schon viel geringer anzusiedeln als zuvor beschrieben. Allerdings ist angesichts der möglichen Gefahren für Leib und Leben sowie der bekannt hohen Reaktionskräfte und der deshalb befürchteten Nicht- handhabbarkeit noch nicht bekannt geworden, dass ein Schneidkopf unter den genannten Bedingungen, manuell geführt, zur Anwendung gelangt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Hochdruckwasserstrahl-Werkzeug als Schneidwerkzeug innerhalb einer Hochdruckwasserstrahl -Einrichtung anzugeben, welches einen be- trieblichen Einsatz ermöglicht, bei welchem das Schneidwerkzeug nicht maschinell befestigt geführt, sondern handgeführt gesteuert werden kann ohne dass der Sicherheitsstandard einer maschinellen Führungsvorrichtung aufgegeben werden muß.

Es wurde nun gefunden, dass mit einer Einrichtung gemäß den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 , überraschenderweise die Reaktionskräfte beim Betätigen des Schneidwerkzeuges sowie am Werkstück selbst, so stark vermindert sind, dass ein handgeführtes Steuern des Schneidwerkzeuges sogar problemlos möglich und ebenfalls überraschend, eine weitere, besonders vorteilhafte Wirkung, offenkundig wurde, nämlich, dass ein Aufspannen des Werkstücks nicht erforderlich zu sein braucht und dies ohne Rücksicht auf die Werkstückabmessungen.

Die betrieblichen Möglichkeiten einer so gefundenen Einrichtung sind in den untertägigen Räumen, insbesondere denen des Steinkohlenbergbaus enorm, da eine Verwendung von Geräten in feuer- und explosionsgefährdeten Räumen wie sie im Steinkohlenbergbau regelmäßig vorliegen immer eine extreme Gefährdungsquelle darstellen. Selbst bei Verwendung nichtelektrischer Gerätschaften, wie Druckluftturbinen als Antriebsformen für Schleif- oder Trennmaschinen stellen durch die Funkenbildung mit glühenden oder heißen Funken ein riesiges Gefahrenpotential aus den genannten Gründen dar.

Mit einer Einrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist ist somit ein fast sicherheitsgerechtes Arbeiten im Hinblick auf die genannten Gefahren möglich, obwohl andere Gefahren dabei noch nicht gebannt sind oder gar erst verursacht bzw. ausgelöst werden könnten.

Da in der Bergbautechnik unter Tage die Vorschriften im Hinblick auf die zu verwendenden Arbeitsflüssigkeiten reglementiert und das Betriebsverhalten der Maschinen und Ausbaueinheiten dadurch erheblich beeinflusst wird, ist es besonders vorteilhaft, dass auch gefunden wurde, dass die Vorrichtung schneidfähig betreibbar ist, wobei jedoch die Betriebsparameter Druck, Volumenstrom und Düsenaustrittsquerschnitt untereinander ein die Betriebsfähigkeit bestimmendes Bedingungsgefüge bilden. Dies bezieht sich vor allem darauf, dass in der Vorrichtung die Arbeits-flüssigkeiten des Steinkohlenbergbaus, insbesondere Wasser-in-ÖI- und ÖI-in-Wasser-Emulsionen oder andere schwerentflammbare Fluiden ohne Abrasivzu- sätze zur Bildung des Flüssigkeitsstrahles eingesetzt werden können, da diese den bergbau- liehen Voraussetzungen und Einsatzbedingungen genügen.

Claims

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Schneiden, Trennen, Bearbeiten oder Abtragen an Bauteilen, Halbzeugen, Werkstücken oder block- bzw. plattenförmigen Gebilden mittels Flüssigkeitsstrahl, der oder die aus einem als Hochdruckflüssigkeitsstrahl-Werkzeug wirkenden Schneidkopf in die Umgebung austritt , wobei der Schneidkopf über eine flexible Leitung von einem eine Hochdruckpumpe umfassenden Hochdruckgerät mit Hochdruck- wasser versorgt wird, wobei die Wasserzufuhr zum Hochdruckwasser-Werkzeug über einen am Schneidkopf angeordneten Auslöser steuerbar ist, über den das Hochdruckwasser auf die Leitung aufschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruck-Einrichtung als Höchstdruckgerät ausgeführt, die Arbeitsflüssigkeit mit Arbeitsdrücken größer 2500 bar fördert, dass die Verbindungsleitungen zwischen Höchstdruckgerät und Schneidkopf als flexible Höchstdruckleitungen ausgebildet an einen Schneidkopf führen, dass der Schneidkopf des Schneidwerkzeug eine Einzeldüse als Austrittsorgan für den Hochdruckstrahl aufweist, wobei deren Austrittsquerschnitt baulich so ausgebil- det ist, dass der austretende Düsenvolumenstrom unabhängig von der Druckhöhe der Arbeitsflüssigkeit 4 l/min nur wenig übersteigt und 2 l/min nur wenig unterschreitet, für einen Arbeitsdruck von 3000 bar vorzugsweise 2,5 l/min beträgt und, dass das Schneidwerkzeug als handliches Griffstück pistolenförmig ausgebildet ist, welches einen Auslöser für die Schaltung des Strahlaustritts aufweist und baulich eine Anschlussvorrichtung aufweist zum Anschließen einer lanzenartigen Verlängerungseinrichtung mit Strahlführung sofern eine solche Lanze nicht bereits baulich vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung Arbeitsflüssigkeiten des Steinkohlenbergbaus, insbesondere Wasser-in-ÖI- und ÖI-in-Wasser-Emulsionen oder anderen schwerentflammbaren Fluiden ohne Abrasivzusätze zur Bildung des Flüssigkeitsstrahles eingesetzt sind.