WO2008043335A1 - Fangeinrichtung und verfahren zum auffangen des schneidstrahls einer wasserstrahlbearbeitungsmaschine - Google Patents

Fangeinrichtung und verfahren zum auffangen des schneidstrahls einer wasserstrahlbearbeitungsmaschine Download PDF

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WO2008043335A1
WO2008043335A1 PCT/DE2007/001745 DE2007001745W WO2008043335A1 WO 2008043335 A1 WO2008043335 A1 WO 2008043335A1 DE 2007001745 W DE2007001745 W DE 2007001745W WO 2008043335 A1 WO2008043335 A1 WO 2008043335A1
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cutting
water
workpiece
absorption chamber
jet
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PCT/DE2007/001745
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Reinhard Diem
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Reinhard Diem
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    • 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
    • B26F3/008—Energy dissipating devices therefor, e.g. catchers; Supporting beds therefor

Definitions

  • the invention relates to a movable catcher (catcher) 'and a method for collecting the cutting jet of water jet processing equipment, such.
  • Water jet cutting machines are used for example for cutting plate-shaped workpieces made of different materials. This type of mechanical separation allows machining of the workpiece without any material deformation and microstructure change in the ⁇ edge zone area of the cut.
  • the material to be processed is separated by a hair-thin high-pressure water jet with a diameter of 0.2 to 1.0 mm.
  • pure water cutting only the beam energy of the water is used for cutting, while the abrasive cutting the water to Increasing the cutting performance is a sharp-edged cutting agent, called abrasive added.
  • the beam interceptors absorb much of the residual energy of the impinging cutting jet, with the energy absorbed in the beam
  • Energy destruction vessel almost completely converted into heat, causing the energy destruction vessel after a certain cutting time in the heated to double-digit degree range.
  • it has proven to be useful to decouple the energy destruction vessel from the support table and the workpiece.
  • the published patent application DE 100 51 942 A1 teaches a method and a device for cutting material plates by means of a high-pressure water jet, in which in the region of the exit point of the cutting beam from a nearly perpendicularly standing material plate connected to a water circuit, water-filled absorption chamber of an energy destruction vessel for absorbing the residual energy of the approximately horizontally emerging from the material plate high-pressure cutting beam is arranged.
  • a water flow directed in the same direction as the cutting jet entering through an inlet opening into the absorption chamber is produced.
  • the energy destruction vessel and an outlet nozzle for generating the cutting jet are arranged horizontally and coupled to one another in such a way that the absorption chamber is moved synchronously with the outlet nozzle during the process of the outlet nozzle.
  • the high-pressure water jet has a pressure of up to 6,000 bar and discharge speeds from the cutting nozzle of up to 1,000 m / s. Due to the high exit velocity of the water, a sound pressure of up to 130 dB occurs during cutting, which is extremely damaging to the hearing and thus undesirable.
  • a disadvantage is considered in the filled with baffles energy destruction vessels that they only slightly attenuate the extreme airborne noise emanating from the exit point of the cutting beam from the workpiece.
  • a further disadvantage is the relatively high proportion of spray water that the cutting jet causes when it enters the energy-sealing vessel. It also occurs as a result of the lower Amount of water in such catchers, the heating of the energy destruction vessel much faster and higher temperatures than larger energy destruction vessels.
  • the object of the invention is to propose a movable catching device for catching a cutting jet, in which the airborne sound emissions compared to conventional energy destruction vessels is reduced.
  • the invention is also based on the object to propose a corresponding method for collecting the cutting beam.
  • the catcher according to the invention has a movably guided energy destruction vessel with a water-filled absorption chamber for absorbing the residual energy of the cutting jet, wherein the inlet opening for the cutting jet in the absorption chamber opposite in the absorption chamber fixedly arranged a resistant to the cutting beam baffle plate for reversing the beam direction of the cutting beam is.
  • the baffle plate is provided in extension of the cutting jet and generates a directed in the opposite direction to the cutting jet water flow in the absorption chamber.
  • the absorption chamber is advantageously arranged to the workpiece, that during the machining of the workpiece, a water contact between the water of the absorption chamber and the workpiece at the exit point of the cutting beam is given out of the workpiece.
  • the water of the absorption chamber is flushed against the side facing the inlet opening of the workpiece and a gap in the overflow, between the absorption chamber and the outlet side of the cutting beam of the Workpiece sealed.
  • the water of the absorption chamber contacts the workpiece not only on its underside, but also in the kerf and through the kerf above the kerf.
  • the cutting at the kerf takes place under water, which significantly reduces the noise emission, ie allows a low-noise machining of the workpiece. It has proved to be expedient for the energy destruction vessel or at least the absorption chamber to be adjustable in its distance from the workpiece, so that the water level in the kerf can be influenced.
  • the "braking distance" for the cutting jet in the "brake water” of the absorption chamber is doubled, whereby a reduction of the water level in the absorption chamber by half results in substantially the same energy destruction. Accordingly, the height of the energy destruction vessel and its mass to be moved can be significantly reduced.
  • the cutting jet directed into the absorption chamber effectively slows down the jet stream of the braked cutting water directed counter to the cutting jet than with conventional absorption chambers.
  • the absorption chamber is closed on the baffle plate, so that the abrasives and material particles of the workpiece entering the absorption chamber with the cutting jet accumulate in the absorption chamber due to the gravitational force.
  • the side of the baffle plate acted upon by the cutting beam can be provided with beam steering means which move the cutting beam along the baffle plate in the desired direction, for example, arcuate lead.
  • the energy destruction vessel has one in one
  • Cooling water circuit lying on the cooling water chamber which encloses the absorption chamber.
  • the absorption chamber has a circulating overflow to the cooling water chamber, on the front side facing the workpiece.
  • the overflow which may also be formed nozzle-like, the derivative of the supplied by the cutting beam of the absorption chamber, with material particles and possibly abrasives fraught cutting water occurs.
  • the absorption chamber is rinsed over its entire length, so that no deposits can form in the absorption chamber.
  • the contaminated cutting water entering the cooling water chamber from the absorption chamber is supplied with the cooling water to a separation basin and a filter system which separates the solids content from the cooling water.
  • the energy destruction vessel and / or the absorption chamber can have any desired geometric shape.
  • Stationary energy destruction vessels are often designed according to the rectangular shape of the support table as a cuboid basin.
  • Mobile energy destruction vessels are also known which have an elongated angular or cubic shape.
  • the energy destruction vessel has an elongated cylindrical shape, wherein the absorption chamber and / or the cooling water chamber is bounded by coaxial pipe walls and the axis of the energy destruction vessel coincides at least approximately with the cutting jet.
  • the baffle plate which is resistant to the cutting jet and used for reversing the jet direction of the cutting jet, is produced as a high-performance ceramic, in particular of silicon nitride.
  • the top surface of the baffle plate is extremely resistant to the action of the cutting jet, allowing for a fixed attachment of the baffle plate in the absorption chamber.
  • the baffle plate is only slightly worn during machining of the workpiece, which leads compared to known measures to significantly longer maintenance intervals at the catcher.
  • the energy destruction vessel of the catching device according to the invention for the cutting jet of a water jet processing plant is movably guided on the water jet plant, wherein the position of the cutting jet and the energy destruction vessel are coupled together. - The energy destruction vessel is moved synchronously with the cutting beam during machining of the workpiece. This ensures that the absorption chamber is always opposite the cutting jet and the baffle plate is always arranged in the absorption chamber in extension of the cutting jet. ⁇
  • the jet direction of the cutting jet is reversed in the absorption chamber by means of a baffle plate which is resistant to the cutting jet and which is arranged stationarily in the absorption chamber opposite an inlet opening of the absorption chamber for the cutting jet.
  • a baffle plate which is resistant to the cutting jet and which is arranged stationarily in the absorption chamber opposite an inlet opening of the absorption chamber for the cutting jet.
  • a cooling chamber enclosing the absorption chamber to a cooling water circuit.
  • the energy destruction vessel may be movably guided on the water jet processing plant, wherein the positions of the cutting beam and the energy destruction vessel are coupled together so that the energy destruction vessel is moved synchronously with the cutting beam.
  • the catcher according to the invention compared to known catching a Viejiere of advantages. These are for example:
  • FIG. 1 shows an energy destruction vessel with a cup-shaped absorption chamber in a schematic representation
  • FIG. 2 shows an energy destruction vessel with bottle-like absorption chamber in a schematic representation.
  • FIGS 1 and 2 show an interceptor for collecting the cutting beam 1 of a water jet processing machine, not shown in the drawing for a workpiece to be machined 2, with a energy destruction vessel 3, which is arranged in the region of an exit point 4 from the workpiece 2 below the workpiece 2 ,
  • the energy destruction vessel 3 has a substantially cylindrically formed absorption chamber 5, which is coaxially enclosed by a cooling water chamber 6.
  • the cooling water chamber 6 is cup-shaped and with sealing elements 7 at its annular end face 8 sealingly against the workpiece 2 in plant.
  • the cooling water chamber 6 is filled with cooling water 11. It is located in a cooling water circuit comprising a settling / filter tank 9 and an air-cooled radiator 10. For circulating a ring line 12 is provided, which starts from a funnel-shaped bottom 13 of the cooling water chamber 6 and opens at the opposite end 14 into the cooling water chamber 6. Above the workpiece 2, an outlet nozzle 14 is arranged for the cutting jet 1, which has a discharge nozzle 14 cross-sealing sleeve 15.
  • the sealing bell 15 is cup-shaped and open towards the workpiece 2. It is sealed by means of sealing elements 16 to the top 17 of the workpiece 2, so that at the top 17 of the workpiece 2 hardly splashing water can escape during cutting of the workpiece 2.
  • the workpiece 2 rests on support surfaces 18, 19 of a support device 20, which has a machine frame 31, between which the support surfaces 18, 19 are located.
  • the bearing surfaces 18, 19 are horizontally spaced apart and define a gap 21, on which the outlet nozzle 14 for the cutting beam 1 and the energy destruction vessel 3 are arranged, wherein the energy destruction vessel 3 and the outlet nozzle 14 are coupled together and movably guided to the machine frame 31.
  • the workpiece 2 is processed in the region of the gap 21 with the cutting beam 1, wherein the outlet nozzle 14 and the energy destruction vessel 3 are arranged in extension to each other and move synchronously along the gap 21.
  • the bearing surfaces 18, 19 are part of a link belt 22, which is guided over pulleys 23 and whose ends are fixed to the machine frame 31.
  • the deflection rollers 22 are mechanically connected to each other and can be moved together relative to the machine frame 31 transversely to the gap 21 back and forth. The movement moves the gap 21 in the direction of movement of the guide rollers 23.
  • the absorption chamber 5 for destruction of the residual energy of the cutting jet 1 is cup-shaped in Figure 1 and bottle-shaped in Figure 2. A
  • the inlet opening 24 is reduced relative to the chamber diameter.
  • the taper 30 at the upper end of the absorption chamber 5 acts as a nozzle for the retarded cutting water flowing back in the direction of the inlet opening 24 and increases its energy as it passes through the inlet opening 24. This produces a better water contact with the workpiece 2, which in turn An improvement in noise reduction causes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine bewegliche Fangeinrichtung (Catcher) und ein Verfahren zum Auffangen des Schneidstrahles (1) von Wasserstrahlbearbeitungsanlagen nach einem zu bearbeitenden Werkstück (2), mit einem Energievernichtungsgefäß (3), das im Bereich der Austrittsstelle (4) des Schneidstrahls (1) aus dem Werkstück (2) zur Absorption der Restenergie des Schneidstrahles (1) eine wassergefüllte Absorptionskammer (5) mit einer Eintrittsöffnung (24) für den Schneidstrahl (1) aufweist. Dabei wird der Eintrittsöffnung (24) gegenüberliegend in der Absorptionskammer (5) ortsfest eine gegenüber dem Schneidstrahl (1) resistente Prallplatte (26) zur Umkehrung der Strahlrichtung des Schneidstrahles (1) angeordnet. Dies bewirkt beim Bearbeiten des Werkstückes (2) ein Wasserkontakt zwischen dem abgebremsten Schneidwasser (27) der Absorptionskammer (5) und dem Werkstück (2) an der Austrittsstelle (4) des Schneidstrahls (1) aus dem Werkstück (2), was die Schallemission bedeutend reduziert.

Description

Fangeinrichtung und Verfahren zum Auffangen des Schneidstrahls einer Wasserstrahlbearbeitungsmaschine
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine bewegliche Fangeinrichtung (Catcher) ' und ein Verfahren zum Auffangen des Schneidstrahls von Wasserstrahlbearbeitungsanlagen, wie z. B. Wasserstrahlschneidmaschinen, nach einem zu bearbeitenden Werkstück, mit einem Energievernichtungsgefäß, das im Bereich der Austrittsstelle des Schneidstrahls aus dem Werkstück zur Absorption der Restenergie des Schneidstrahls eine wassergefüllte Absorptionskammer mit einer Eintrittsöffnung für den Schneidstrahl aufweist.
Wasserstrahlschneidmaschinen werden beispielsweise zum Schneiden von plattenförmigen Werkstücken aus den unterschiedlichsten Werkstoffen verwendet. Diese Art des mechanischen Trennens ermöglicht eine Bearbeitung des Werkstücks ohne jegliche Materialdeformation und Gefügeänderung im ■Randzonenbereich des Schnitts. Dabei wird' das zu bearbeitende Material durch einen haarfeinen Hochdruckwasserstrahl mit einem Durchmesser von 0,2 bis 1 ,0 mm getrennt. Es gibt sowohl Schneidmaschinen, die mit reinem Wasser arbeiten, als auch Anlagen, die mit einem Abrasiv-Wasserstrahl schneiden. Beim Reinwasserschneiden wird lediglich die Strahlenergie des Wassers zum Schneiden ausgenutzt, während beim Abrasivschneiden dem Wasser zur Erhöhung der Schneidleistung ein scharfkantiges Schneidmittel, Abrasiv genannt, zugesetzt ist.
Der hinter dem Schnitt am Werkstück austretende, auch nach der geleisteten Schneidarbeit noch relativ energiereiche Schneidstrahl wird in der Regel aus Sicherheitsgründen abgefangen. Zum Abfangen des Schneidstrahls ist es bekannt, den aus dem Werkstück austretenden Wasserstrahl in einen feststehenden oder mobilen, mit Wasser gefüllten Behälter, im Weiteren als Energievernichtungsgefäß bezeichnet, zu leiten und durch das darin enthaltene Wasser abzubremsen. Während stationäre Energievernichtungsgefäße flächenüberdeckend auf der der Schneiddüse gegenüberliegenden Seite des zu schneidenden Werkstückes ortsfest angeordnet sind, bewegen sich mobile Energievernichtungsgefäße zusammen mit der Schneiddüse beim Schneiden des Werkstücks. Wegen der relativ hohen Restenergie des Schneidstrahles muss in dem Energievernichtungsgefäß ein verhältnismäßig hoher Wasserstand aufrechterhalten werden, um die im Schneidstrahl enthaltene Restenergie vollständig zu vernichten. Daher sind Energievernichtungsgefäße zumindest in der Regel mindestens 0,8 m hoch.
Zur Reduzierung der Höhe des Wasserstandes ist es beispielsweise aus der Patentschrift DE 42 35 090 C2 bekannt, in solchen Energievernichtungsgefäßen unterhalb der Oberfläche des Wassers lose gehaltene Prallkörper als Strahlabfangkörper anzuordnen, die vom Schneidstrahl beaufschlagt werden und den Schneidstrahl brechen. Dabei übernehmen die Prallkörper einen Teil der Restenergie des Schneidstrahls als Bewegungsenergie, d.h. sie erfahren eine Translations- und/oder eine Rotationsbewegung. Zudem wird ihre Oberfläche durch den Schneidstrahl abgetragen, weswegen sie als austauschbares Verschleißteil vorgesehen sind.
Die Strahlabfangkörper absorbieren einen Großteil der Restenergie des auftreffenden Schneidstrahls, wobei die absorbierte Energie in dem
Energievernichtungsgefäß nahezu vollständig in Wärme umgewandelt, wodurch sich das Energievernichtungsgefäß nach einer gewissen Schneidzeit im zweistelligen Gradbereich erwärmt. Um Schneidungenauigkeiten am Werkstück durch temperaturänderungsbedingte Materialausdehnung des Werkstücks und/oder des Aufnahmetisches für das Werkstück vorzubeugen, hat es sich als sinnvoll erwiesen, das Energievernichtungsgefäß von dem Auflagetisch und dem Werkstück zu entkoppeln.
Die Offenlegungsschrift DE 100 51 942 A1 lehrt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden von Werkstoffplatten mittels eines Hochdruckwasserstrahls, bei dem im Bereich der Austrittsstelle des Schneidstrahls aus einer nahezu lotrecht stehenden Werkstoffplatte eine, an einen Wasserkreislauf angeschlossene, wassergefüllte Absorptionskammer eines Energievernichtungsgefäßes zur Absorption der Restenergie des in etwa horizontal aus der Werkstoffplatte austretenden Hochdruckschneidstrahls angeordnet wird. Durch den Wasserkreislauf, für den eine eigene Wassereintrittsund Wasseraustrittsöffnung in der Absorptionskammer vorgesehen ist, wird eine gleichsinnig zu dem durch eine Eintrittsöffnung in die Absorptionskammer eintretenden Schneidstrahl gerichtete Wasserströmung erzeugt. Das Energievernichtungsgefäß und eine Austrittsdüse zur Erzeugung des Schneidstrahls sind horizontal angeordnet und derart miteinander gekoppelt, dass die Absorptionskammer synchron mit der Austrittsdüse beim Verfahren der Austrittsdüse bewegt wird.
Beim Wasserstrahlschneiden hat der Hochdruckwasserstrahl einen Druck von bis zu 6.000 bar und Austrittsgeschwindigkeiten aus der Schneiddüse von bis zu 1.000 m/s. Bedingt durch die hohe Austrittsgeschwindigkeit des Wassers entsteht beim Schneiden ein Schalldruck von bis zu 130 dB, der extrem gehörschädigend und damit unerwünscht ist. Als nachteilig wird bei den mit Prallkörpern gefüllten Energievernichtungsgefäßen angesehen, dass sie die extreme Luftschallemission, die von der Austrittstelle des Schneidstrahl aus dem Werkstück ausgeht, nur geringfügig dämpfen. Weiterer Nachteil ist der relativ hohe Spritzwasseranteil, den der Schneidstrahl beim Eintreten in das Energie- vemichtungsgefäß bewirkt. Außerdem erfolgt, als Folge der geringeren Wassermenge in derartigen Catchern, die Erwärmung des Energievernichtungsgefäßes wesentlich schneller und auf höhere Temperaturen als bei größeren Energievernichtungsgefäßen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine bewegliche Fangeinrichtung zum Auffangen eines Schneidstrahls vorzuschlagen, bei der die Luftschallemission gegenüber herkömmlichen Energievernichtungsgefäßen reduziert ist. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zu Grunde, ein entsprechendes Verfahren zum Auffangen des Schneidstrahles vorzuschlagen.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fangeinrichtung und ein Verfahren zum Auffangen eines Schneidstrahls mit den Merkmalen der Hauptansprüche der nebengeordneten Vorrichtungs- und Verfahrensansprüche gelöst. Weitere Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den jeweiligen rückbezogenen Unteransprüchen zu entnehmen.
Die erfindungsgemäße Fangeinrichtung weist ein beweglich geführtes Energie- vernichtungsgefäß mit einer wassergefüllten Absorptionskammer zur Absorption der Restenergie des Schneidstrahls auf, bei der der Eintrittsöffnung für den Schneidstrahl in die Absorptionskammer gegenüberliegend in der Absorptionskammer ortsfest eine gegenüber dem Schneidstrahl resistente Prallplatte zur Umkehr der Strahlrichtung des Schneidstrahls angeordnet ist. Die Prallplatte ist in Verlängerung des Schneidstrahles vorgesehen und erzeugt eine gegensinnig zum Schneidstrahl gerichtete Wasserströmung in der Absorptionskammer.
Dabei ist die Absorptionskammer vorteilhafterweise so zu dem Werkstück angeordnet, dass beim Bearbeiten des Werkstückes ein Wasserkontakt zwischen dem Wasser der Absorptionskammer und dem Werkstück an der Austrittsstelle des Schneidstrahles aus dem Werkstück gegeben ist. Durch die gegensinnig in der Absorptionskammer gerichtete Wasserströmung wird das Wasser der Absorptionskammer gegen die zur Eintrittsöffnung gerichtete Seite des Werkstückes gespült und ein Spalt im Bereich des Überlaufes, zwischen der Absorptionskammer und der Austrittsseite des Schneidstrahls aus dem Werkstück abgedichtet. Abhängig vom Abstand der Absorptionskammer zu dem Werkstück kontaktiert das Wasser der Absorptionskammer das Werkstück nicht nur auf seiner Unterseite, sondern auch im Schnittspalt und durch den Schnittspalt oberhalb des Schnittspaltes. Das Schneiden am Schnittspalt erfolgt dabei unter Wasser, was die Schallemission bedeutend reduziert, d. h. eine lärmarme Bearbeitung des Werkstücks ermöglicht. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Energievernichtungsgefäß oder mindestens die Absorptionskammer in ihrer Entfernung zum Werkstück einstellbar auszubilden, so dass der Wasserstand im Schnittspalt beeinflussbar ist.
Durch die Umkehr des Schneidstrahls verlängert sich der „Bremsweg" für den Schneidstrahl im „Bremswasser" der Absorptionskammer auf das Doppelte, wodurch bei Reduzierung des Wasserstands in der Absorptionskammer um die Hälfte eine im Wesentlichen gleiche Energievernichtung erfolgt. Dementsprechend kann die Bauhöhe des Energievernichtungsgefäßes sowie dessen ;zu bewegende Masse deutlich reduziert werden. Zudem wird durch die gegensinηig zum Schneidstrahl gerichtete Wasserströmung des abgebremsten Schneidwassers der Schneidstrahl in die Absorptionskammer effektiver abgebremst als bei herkömmlichen Absorptionskammern.
Die Absorptionskammer ist prallplattenseitig geschlossen, so dass die mit dem Schneidstrahl in die Absorptionskammer eintretenden Abrasivstoffe und Werkstoffpartikel des Werkstückes sich in der Absorptionskammer auf Grund der Gravitationskraft anstauen. Durch die Konzentrationserhöhung der Feststoffanteile in dem „Bremswasser" der Absorptionskammer wird die Energievernichtung zusätzlich begünstigt. Zur gerichteten Strahlumkehr des Schneid- Strahles kann die vom Schneidstrahl beaufschlagte Seite der Prallplatte mit Strahllenkungsmitteln versehen sein, die den Schneidstrahl an der Prallplatte entlang in die gewünschte Richtung, beispielsweise bogenförmig, führen.
Vorteilhafterweise weist das Energievernichtungsgefäß eine in einem
Kühlwasserkreislauf liegende Kühlwasserkammer auf, die die Absorptions- kammer umschließt. Damit kann die Temperaturerhöhung der Absorptions- kammer trotz der reduzierten Masse des Energievernichtungsgefäßes sowie der geringeren Wassermenge in deren Absorptionskammer in Grenzen, d. h. im Wesentlichen im einstelligen Bereich, gehalten werden.
Vorzugsweise weist die Absorptionskammer einen umlaufenden Überlauf zur Kühlwasserkammer hin, an der dem Werkstück zugewandten Stirnseite auf. Über den Überlauf, der auch düsenartig ausgebildet sein kann, erfolgt die Ableitung des durch den Schneidstrahl der Absorptionskammer zugeführten, mit Werkstoffpartikeln und ggf. Abrasivstoffen befrachteten Schneidwassers. Durch die gegensinnig zum Schneidstrahl gerichtete Wasserströmung wird die Absorptionskammer über ihre gesamte Länge gespült, so dass sich keine Ablagerungen in der Absorptionskammer bilden können. Das aus der Absorptionskammer in die Kühlwasserkammer - eintretende, verunreinigte Schneidwasser wird mit dem Kühlwasser einem Abscheidebecken und einem Filtersystem zugeführt, das die Feststoffanteile von dem Kühlwasser trennt.
Grundsätzlich kann das Energievernichtungsgefäß und/oder die Absorptionskammer eine beliebige geometrische Form aufweisen. Stationäre Energievernichtungsgefäße sind häufig entsprechend der Rechteckform des Auflagetisches als quaderförmiges Becken ausgebildet. Es sind auch mobile Energievernichtungsgefäße bekannt, die eine längliche eckige oder eine kubische Form aufweisen. Derartige Ausführungsformen sind jedoch nur aufwändig herstellbar und für eine Wasserströmung strömungstechnisch unvorteilhaft. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Energievernichtungsgefäß eine längliche zylindrische Form auf, wobei die Absorptionskammer und/oder die Kühlwasserkammer von koaxialen Rohrwänden begrenzt ist und die Achse des Energievernichtungsgefäßes zumindest annähernd mit dem Schneidstrahl zusammenfällt. Dies ermöglicht einerseits eine einfache und kostengünstige Herstellung der Fangeinrichtung sowie andererseits eine vorteilhafte Wasserströmung in dem Absorptions- und in dem Kühlwassergefäß, so dass sich dort keine Ablagerungen bilden können. Die zur Umkehr der Strahlrichtung des Schneidstrahls verwendete, gegenüber dem Schneidstrahl resistente Prallplatte ist als Hochleistungskeramik, insbesondere aus Siliciumnitrid hergestellt. Als Folge davon ist die Oberseite der Prallplatte extrem resistent gegen die Beaufschlagung durch den Schneidstrahl, was eine ortsfeste Befestigung der Prallplatte in der Absorptionskammer ermöglicht. Die Prallplatte wird bei der Bearbeitung des Werkstückes nur unwesentlich abgenutzt, was gegenüber bekannten Maßnahmen zu erheblich längeren Wartungsintervallen bei der Fangeinrichtung führt.
Das Energievernichtungsgefäß der erfindungsgemäßen Fangeinrichtung für den Schneidstrahl einer Wasserstrahlbearbeitungsanlage ist beweglich an der Wasserstrahlanlage geführt, wobei die Position des Schneidstrahls und des Energievernichtungsgefäßes miteinander gekoppelt sind. - Das Energievernichtungsgefäß wird beim Bearbeiten des Werkstückes synchron mit dem Schneidstrahl bewegt. Damit ist sichergestellt, dass sich die Absorptionskammer , immer gegenüberliegend dem Schneidstrahl befindet und die Prallplatte in der Absorptionskammer immer in Verlängerung des Schneidstrahls angeordnet ist. ■
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Strahlrichtung des Schneidstrahls mittels einer gegenüber dem Schneidstrahl resistenten Prallplatte, die einer Eintrittsöffnung der Absorptionskammer für den Schneidstrahl gegenüberliegend in der Absorptionskammer ortsfest angeordnet ist, in der Absorptionskammer umgekehrt. Durch den von der Prallplatte umgekehrten Schneidstrahl wird eine gegensinnig zum eintretenden Schneidstrahl gerichtete Wasserströmung in der Absorptionskammer erzeugt.
Dabei wird vorteilhafterwesie mit der zum Werkstück hin gerichteten Wasser- Strömung ein Wasserkontakt zwischen dem abgebremsten Schneidwasser der Absorptionskammer und dem Werkstück an der Austrittsstelle des Schneidstrahles an dem Werkstück hergestellt und das abgebremste Schneidwasser des Schneidstrahls in einem Bereich um die Austrittstelle des Schneidstrahls aus dem Werkstück gegen das Werkstück gespült. Dabei wird durch den Wasserkontakt zum Werkstück die Entstehung und Ausbreitung von Schallwellen beim Austreten des Schneidstrahls aus dem Werkstück und/oder beim Eintreten des Schneidstrahls in die Absorptionskammer reduziert wird.
Vorzugsweise wird das durch den Schneidstrahl der Absorptionskammer zugeführte Schneidwasser an einem umlaufenden Überlauf der Absorptionskammer, über eine die Absorptionskammer umschließende Kühlwasserkammer einem Kühlwasserkreislauf zugleitet. Durch den Kühlwasserkreislauf werden die Kühlwasserkammer und die Absorptionskammer gekühlt. Das Energievernichtungsgefäß kann an der Wasserstrahlbearbeitungsanlage beweglich geführt sein, wobei die Positionen des Schneidstrahles und des Energievernichtungsgefäßes miteinander gekoppelt werden, so dass das Energievernichtungsgefäß synchron mit dem Schneidstrahl bewegt wird.
Zusammenfassend weist die erfindungsgemäße Fangeinrichtung gegenüber bekannten Fangeinrichtungen eine Viejzahl von Vorteilen auf. Dies sind zum Beispiel:
• Wegfall des großen Wasserbeckens
• geringe Wasserverdunstung im Raum
• keine wärmebedingte Plattenausdehnung
• geringe Lärmbelästigung, da Wasserkontakt am Schneidobjekt durch die „Quelltopffunktion" des Catchers • erhöhter Feststoffanteil in der Catcher-Röhre und damit höhere Bremswirkung
• Gewichtsersparnis
• Möglichkeit der externen Kühlung
• automatischer Abtransport der Abrasivstoffe und der Werkstoffschneid- rückstände
• keine Absetzung des Abrasivs im Becken
• leichteres Be- und Entladen mit Werkstücken, da kein Wasserbecken stört • geringere Bauhöhe der Maschine durch die reduzierte Bauhöhe des Catchers
Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den Ansprüchen und der beigefügten Zeichnung. Die einzelnen Merkmale können für sich allein oder zu mehreren bei unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht sein. Es zeigen:
Figur 1 ein Energievernichtungsgefäß mit einer topfförmigen Absorptionskammer in schematischer Darstellung; und
Figur 2 ein Energievernichtungsgefäß mit flaschenartiger Absorptionskammer in schematischer Darstellung.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Fangeinrichtung zum Auffangen des Schneid- Strahls 1 einer in der Zeichnung nicht dargestellten Wasserstrahlbearbeitungsmaschine nach einem zu bearbeitenden Werkstück 2, mit einem Energievernichtungsgefäß 3, das im Bereich einer Austrittsstelle 4 aus dem Werkstück 2 unterhalb des Werkstücks 2 angeordnet ist. Das Energievernichtungsgefäß 3 weist eine im Wesentlichen zylindrisch ausgebildete Absorptionskammer 5 auf, die koaxial von einer Kühlwasserkammer 6 umschlossen ist. Die Kühlwasserkammer 6 ist topfförmig ausgebildet und mit Dichtelementen 7 an ihrer ringförmigen Stirnfläche 8 dichtend an dem Werkstück 2 in Anlage.
Die Kühlwasserkammer 6 ist mit Kühlwasser 11 gefüllt. Sie liegt in einem Kühlwasserkreislauf, der ein Absetz-/Filterbecken 9 sowie einen luftgekühlten Kühler 10 umfasst. Zur Kreislaufführung ist eine Ringleitung 12 vorgesehen, die von einem trichterförmigen Boden 13 der Kühlwasserkammer 6 ausgeht und an dem gegenüberliegenden Ende 14 in die Kühlwasserkammer 6 mündet. Über dem Werkstück 2 ist eine Austrittsdüse 14 für den Schneidstrahl 1 angeordnet, die eine die Austrittdüse 14 übergreifenden Dichtglocke 15 aufweist. Die Dichtglocke 15 ist topfförmig ausgebildet und zum Werkstück 2 hin offen. Sie ist mittels Dichtelementen 16 zur Oberseite 17 des Werkstücks 2 abgedichtet, so dass an der Oberseite 17 des Werkstücks 2 kaum Spritzwasser beim Schneiden des Werkstückes 2 austreten kann.
Das Werkstück 2 liegt dabei auf Auflageflächen 18, 19 einer Auflagevorrichtung 20 auf, die einen Maschinenrahmen 31 aufweist, zwischen dem sich die Auflageflächen 18, 19 befinden. Die Auflageflächen 18, 19 sind horizontal voneinander beabstandet und bestimmen einen Spalt 21 , an dem die Austrittsdüse 14 für den Schneidstrahl 1 und das Energievernichtungsgefäß 3 angeordnet sind, wobei das Energievernichtungsgefäß 3 und die Austrittsdüse 14 miteinander gekoppelt und beweglich zum Maschinenrahmen 31 geführt sind. Das Werkstück 2 wird im Bereich des Spaltes 21 mit dem Schneidstrahl 1 bearbeitet, wobei die Austrittsdüse 14 und das Energievernichtungsgefäß 3 in Verlängerung zueinander angeordnet sind und sich entlang des Spaltes 21 synchron bewegen.
Die Auflageflächen 18, 19 sind Teil eines Gliederbandes 22, das über Umlenkrollen 23 geführt ist und dessen Enden an dem Maschinenrahmen 31 befestigt sind. Die Umlenkrollen 22 sind mechanisch miteinander verbunden und können gemeinsam bezüglich dem Maschinenrahmen 31 quer zum Spalt 21 hin und her bewegt werden. Durch die Bewegung verschiebt sich der Spalt 21 in Bewegungsrichtung der Umlenkrollen 23. Dabei wird das Werkstück 2, das auf den Auflageflächen 18, 19 des Gliederbandes 22 aufliegt, in seiner Lage zum Spalt 21 synchron mit der entsprechenden Bewegung der Austrittsdüse 14 und dem Energievernichtungsgefäß 3 verändert, was die Bearbeitung des Werkstücks 2 quer zum Spalt 21 ermöglicht.
Die Absorptionskammer 5 zur Vernichtung der Restenergie des Schneidstrahls 1 ist in Figur 1 topfförmig und in Figur 2 flaschenförmig ausgebildet. Eine
Einthttsöffnung 24 für den Schneidstrahl 1 , an dem dem Werkstück 2 zugeordneten Ende der Absorptionskammer 5, ist nach oben zum Werkstück 2 ausgerichtet. In Verlängerung des Schneidstrahls 1 ist an einem Boden 25 der Absorptionskammer 5 eine für den Schneidstrahl 1 resistente Prallplätte 26 ortsfest befestigt. Diese kehrt die Strahlrichtung des Schneidstrahls 1 um 180° um. Damit wird eine in Richtung zur Eintrittsöffnung 24 und gegensinnig zum eintretenden Schneidstrahl 1 gerichtete Wasserströmung erzeugt, die einen Wasserkontakt des Schneidwassers 27 in der Absorptionskammer 5 mit einer Unterseite 28 des Werkstückes 2 bewirkt. Das überschüssige Schneidwasser 27 wird an einem Überlauf 29 von der Absorptionskammer 5 in die Kühlwasserkammer 6 abgeleitet.
Bei der flaschenförmigen Absorptionskammer 5 des Energievernichtungsgefäßes 3 aus Figur 2 ist die Eintrittsöffnung 24 gegenüber dem Kammerdurchmesser reduziert. Die Verjüngung 30 am oberen Ende der Absorptionskammer 5 wirkt als Düse für das in Richtung der Eintrittsöffnung 24 rückströmende abgebremste Schneidwasser - 27 und , erhöht dessen Energie beim Durchtritt durch die Eintrittsöffnung 24. Damit wird ein besserer Wasserkontakt zu dem Werkstück'2 hergestellt, was wiederum eine Verbesserung der Lärmreduktion bewirkt.

Claims

Patentansprüche
1. Bewegliche Fangeinrichtung (Catcher) zum Auffangen des Schneidstrahls (1 ) von Wasserstrahlbearbeitungsanlagen nach einem zu bearbeitenden Werkstück (2), mit einem Energievernichtungsgefäß (3), das im Bereich der Austrittsstelle (4) des* Schneidstrahls (1 ) aus dem Werkstück (2) zur Absorption der Restenergie des Schneidstrahls (1 ) eine wassergefüllte Absorptionskammer (5) mit einer Eintrittsöffnung (24) für den Schneidstrahl (1 ) aufweist und der Eintrittsöffnung (24) gegenüber- liegend in der Absorptionskammer (5) ortsfest eine gegenüber dem
Schneidstrahl (1 ) resistente Prallplatte (26) zur Umkehrung der Strahlrichtung des Schneidstrahls (1 ) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bearbeiten des Werkstückes (2) ein Wasserkontakt zwischen dem abgebremsten Schneidwasser (27) der Absorptions- kammer (5) und dem Werkstück (2) an der Austrittsstelle (4) des Schneidstrahls (1 ) aus dem Werkstück (2) gegeben ist.
2. Fangeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Energievernichtungsgefäß (3) eine in einem Kühlwasserkreislauf liegende Kühlwasserkammer (6) aufweist, die die Absorptionskammer (5) umschließt.
3. Fangeinrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionskammer (5) einen umlaufenden Überlauf (29) zur Kühlwasserkammer (6) an der dem Werkstück (2) zugewandten Stirnseite aufweist.
4. Fangeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energievernichtungsgefäß (3) eine längliche zylindrische Form aufweist, wobei die Absorptionskammer (5) und/oder die Kühlwasserkammer (6) von koaxialen Rohrwänden begrenzt ist und die Achse des Energievernichtungsgefäßes (3) zumindest annähernd mit dem Schneidstrahl (1 ) zusammenfällt.
5. Fangeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (26) als Hochleistungskeramik, insbesondere .aus Siliciumnitrid, hergestellt ist.
6. Fangeinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Energievernichtungsgefäß (3) an der Wasserstrahlbearbeitungsanlage beweglich geführt ist, wobei die Positionen des Schneidstrahls (1 ) und des Energievernichtungsgefäßes (3) miteinander gekoppelt sind.
7. Verfahren zum Auffangen des Schneidstrahls (1 ) einer Wasserstrahl- bearbeitungsmaschine nach einem zu bearbeitenden Werkstück (2), mit einer Fangeinrichtung (Catcher), die ein Energievernichtungsgefäß (3) mit einer wassergefüllten Absorptionskammer (5) im Bereich der Austrittsstelle (4) des Schneidstrahls (1 ) aus dem Werkstück (2) zur Absorption der Restenergie des Schneidstrahls (1 ) aufweist, wobei dass die Strahlrichtung des Schneidstrahls (1 ) mittels einer gegenüber dem
Schneidstrahl (1 ) resistenten Prallplatte (26), die einer Eintrittsöffnung (24) der Absorptionskammer (5) für den Schneidstrahl (1 ) gegenüberliegend in der Absorptionskammer (5) ortsfest angeordnet ist, in der Absorptionskammer (5) umgekehrt wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch die zum Werkstück (2) hin gerichtete Wasserströmung ein Wasserkontakt zwischen dem abgebremsten Schneidwasser (27) der Absorptionskammer (5) und dem Werkstück (2) an der Austrittsstelle (4) des Schneidstrahls (1) aus dem Werkstück (2) hergestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch den von der Prallplatte (26) umgekehrten Schneidstrahl (1 ) eine gegensinnig zum eintretenden Schneidstrahl (1 ) gerichtete Wasserströmung in der Absorptionskammer (5) erzeugt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das durch den Schneidstrahl (1) der
Absorptionskammer (5) zugeführte Schneidwasser (27) an einem umlaufenden Überlauf (29) über eine die Absorptionskammer (5) umschließende Kühlwasserkammer (6) einem Kühlwasserkreislauf zugeleitet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Absorptionskammer (5) durch die Kühlwasserkammer (6) gekühlt wird.
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Energievernichtungsgefäß (3) an der Wasserstrahlbearbeitungsanlage beweglich geführt wird, wobei die Position des Schneidstrahls (1 ) und des Energievernichtungsgefäßes (3) miteinander gekoppelt werden, so dass das Energievernichtungsgefäß (3) synchron mit dem Schneidstrahl (1 ) bewegt wird.
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