WO2017207054A1 - Wasser-abrasiv-suspensions-schneidanlage - Google Patents

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WO2017207054A1
WO2017207054A1 PCT/EP2016/062547 EP2016062547W WO2017207054A1 WO 2017207054 A1 WO2017207054 A1 WO 2017207054A1 EP 2016062547 W EP2016062547 W EP 2016062547W WO 2017207054 A1 WO2017207054 A1 WO 2017207054A1
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WO
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water
outlet nozzle
jet
collecting device
cutting system
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Application number
PCT/EP2016/062547
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English (en)
French (fr)
Inventor
Marco Linde
Original Assignee
Ant Applied New Technologies Ag
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Publication date
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    • 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
    • B24C1/045—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 for cutting
    • 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
    • B24C7/0007—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
    • B24C7/0015—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
    • 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 water-abrasive suspension cutting system with the features specified in the preamble of claim 1.
  • WO 2012/065580 A1 discloses a water-abrasive suspension jet cutting system which has a shut-off device for the abrasive agent supply to the water flow supplied to an outlet nozzle.
  • the problem remains that after the interruption of the Abrasivatorizussel the high pressure water jet still exits the nozzle, so that a lying in front of or below the nozzle workpiece can be further processed or damaged by the exiting water jet. A short-term complete interruption of the cutting process is not possible with this cutting system.
  • the water-abrasive suspension cutting apparatus has a high-pressure source, which is high-pressure water provides.
  • the high-pressure source is preferably a pump, in particular a piston pump.
  • Such a high-pressure pump generates a high pressure of several 1 00 up to more than 1 500 or more than 2,000 bar.
  • an admixing device Downstream of the high-pressure source, an admixing device is arranged, in which the high-pressure water an abrasive is added to form a suspension.
  • at least a partial flow of the high pressure water is passed through an abrasive pressure vessel to promote abrasive from the abrasive fluid pressure vessel addition.
  • the high-pressure source with the admixing device forms a supply unit, which supplies the outlet nozzle with a suspension under high pressure, which is formed from the water with abrasive.
  • a jet collecting device is additionally provided, which is arranged on the outlet side of the outlet nozzle.
  • the jet collecting device is designed so that it can catch and discharge the jet emerging from the outlet nozzle.
  • the outgoing jet may be the pure water jet or else a suspension jet.
  • this expressly includes a suspension jet.
  • the jet collecting device discharges the collected liquid (water or suspension) in a targeted manner, for example into an outflow, collecting tank or the like.
  • the liquid collected by the jet collecting device can be conducted over short distances directly into a cutting basin, which is arranged below the workpiece to be cut. From such a collecting tank, the water could optionally be the supply unit input side be recirculated to recirculate the water, if necessary with interbanking filtering.
  • the jet catcher and the discharge nozzle are arranged to be movable relative to one another, which means that either the discharge nozzle can be moved and the jet catcher can be fixed or, conversely, the discharge nozzle can be fixed while the jet catcher is movable.
  • both the outlet nozzle and the jet catcher can be movable to perform a relative movement to each other.
  • the mobility allows the outlet nozzle and the jet catcher can take a first position and a second position relative to each other, wherein in a first position, the beam collecting device is arranged so that it faces an outlet opening of the outlet nozzle in the outlet direction of the water jet. In this arrangement, the beam collecting device can catch the emerging water jet and derive defined.
  • the outlet nozzle and the jet catcher are positioned relative to each other so that the jet catcher is located outwardly of the discharge direction so that the jet catcher does not catch or block the outgoing water jet but the water jet is free to exit the exit nozzle or cutting nozzle can hit a workpiece.
  • the outlet nozzle and / or the jet collecting device are movable in the manner described.
  • the jet collecting device is designed and arranged such that it is arranged in the named first position between the outlet nozzle and a workpiece lying opposite this outlet nozzle.
  • the jet collecting device is preferably arranged relative to the outlet nozzle in such a way that it absorbs a water jet emerging from the outlet nozzle, that impingement of the water jet on a workpiece is prevented.
  • the workpiece is protected from damage or processing by the water jet.
  • the Strahlauffangeinrichfung allows a very fast 5-permanent shutdown of the water jet emerging from the Austriftsdüse, even if the high pressure source, for example, not turn off. To interrupt the cutting process, the Strahlauffangeinrichfung can be moved to the first position so that it catches the exiting water jet. Thus, the machining 10 of the workpiece is stopped.
  • a workpiece receptacle to the Ausfritfsdüse on which a workpiece placed or from which a workpiece can be supported.
  • a workpiece receptacle can, for example, also be designed as a traversing fish for inspecting the workpiece during the cutting process.
  • the jet receiving means is preferably adapted to be located in said first position between the dispensing nozzle and said factory receptacle.
  • the jet collection device is interrupted by the jet collection device.
  • the Strahlauffangeinrichfung catches the water jet and directs him targeted.
  • the jet collecting device expediently has at least one injection opening and a subsequent flow channel, which is designed to discharge water entering the injection opening 25 and / or entering the suspension.
  • the jet catcher device is positioned in the first position so that the picking orifice faces the Ausfritfsö Maschinen the Ausfritfsdüse.
  • the flow channel may have at least one change in direction.
  • the flow channel may be formed, for example, 90 ° angled.
  • the beam collecting device is movable
  • the beam collecting device is arranged on a movement or displacement device, by means of which the beam collecting device is movable between the first and the second position.
  • the movement device is furthermore preferably designed such that it allows a movement along or about at least one axis.
  • the movement device may preferably have an electric, hydraulic or pneumatic drive. The drive is preferably actuated by a control device of the cutting system in order to be able to move the beam catching device in a targeted manner to switch off the cutting operation into the first position.
  • the movement device is preferably designed such that it effects a pivotable and / or a linear movement of the beam collecting device.
  • the beam collecting device between the first and the second position by a pivoting movement, a linear movement or a plurality of pivoting and / or linear movements are moved.
  • the beam collecting device may also be designed in several parts, wherein the plurality of parts of the beam collecting device may optionally be connected to their own movement devices.
  • a plurality of parts of a jet collecting device can be moved so that they face each other in a first position of the outlet opening of the outlet nozzle and in a second position are separated from each other, that is. take different second positions.
  • the multi-part may allow a faster movement between the second and the first position or also allow a better adaptation to the available space.
  • the beam collecting device may consist of two halves, which are moved towards each other in two directions in the movement from the second to the first position and then abut each other in the first position and enclose an inlet opening, in which the water jet emerging from the outlet nozzle is recorded.
  • the outlet nozzle is held on a displacement device which allows movement of the outlet nozzle along at least one or at least one axis and preferably along at least two axes.
  • This traversing device can have an electric, hydraulic or pneumatic drive.
  • the traversing device is preferably controlled by a control device which controls the entire cutting system.
  • the traversing device can serve to move the exit nozzle in at least one direction of movement relative to a workpiece.
  • the Traversing device also serve to cause or support the relative movement between the jet collecting device and the outlet nozzle.
  • the traversing device is designed for this purpose so that it allows a linear movement of the outlet nozzle in the direction of the outlet direction of the water jet from the outlet nozzle.
  • This movement can additionally be combined with a movement of the beam catcher itself via its movement device.
  • This arrangement has the advantage that, with only a small working distance between the outlet nozzle and the workpiece, before switching off the cutting process, the outlet nozzle can first be brought by the displacement device at a greater distance to the workpiece, which is so large that the beam collecting device in the first position opposite to the outlet nozzle, that is, between the outlet nozzle and the workpiece, can be moved. This can be done by moving the jet collecting device and / or by further movement of the outlet nozzle along a second axis.
  • the increase in the distance between the outlet nozzle and the workpiece could alternatively or additionally be effected by a movement of the workpiece relative to the outlet nozzle.
  • a correspondingly movable workpiece holder with suitable drives can be present.
  • a shut-off device for interrupting an abrasive supply to the outlet nozzle can additionally be arranged on or in the admixing device, wherein the shut-off device is preferably designed such that it supplies the abrasive agent to a flow of water from the high-pressure source to the outlet Can interrupt the outlet nozzle.
  • a turn-off device can be designed, for example, as shown and described in WO 2012/065580 Al.
  • the admixing device is designed in such a way that a secondary stream is passed through an abrasive pressure vessel starting from the high-pressure source and the output side of the abrasive pressure vessel is mixed again a main stream
  • the side stream of the abrasive fluid pressure vessel can be interrupted by such a shutdown device, so that only the main flow is passed to the outlet nozzle.
  • the Abrasivstoffzucht be suppressed to the main flow by a back pressure.
  • the shutdown device is preferably formed or controlled by suitable valves.
  • Such a shut-off device has the advantage that, to interrupt the cutting operation, the abrasive agent supply can first be interrupted, as a result of which the erosive or cutting action of the pure water jet emerging from the outlet nozzle is reduced or eliminated.
  • the still emerging water jet can be collected by the beam catcher when it is moved in the manner described in its first position. So then the cutting process can be completely prevented.
  • the jet collecting device could be moved directly in front of the outlet nozzle in order to collect the entire suspension jet which emerges from the outlet nozzle.
  • this arrangement requires a material which is resistant to the abrasive in the outgoing water jet and which is suitable for the beam collecting device, for example using hard metal elements.
  • the water-abrasive suspension cutting system may comprise a control device which controls the cutting operation, that is, preferably the entire operation of the cutting system.
  • a control device which controls the cutting operation, that is, preferably the entire operation of the cutting system. This concerns, on the one hand, the switching on and off of the cutting water jet and, preferably, the required travel movements between the outlet nozzle and workpiece or a workpiece holder, as described above. the.
  • the control device preferably controls all movement devices, traversing devices or their drives.
  • the control device is designed such that, in order to interrupt a cutting process, it causes the relative movement of the jet collecting device and the outlet nozzle to be moved relative to one another in the first position.
  • the control device as described above, a movement device of the beam collecting device and / or a traversing device of the outlet nozzle and / or drive the drives a workpiece holder in a suitable manner.
  • the control device is further preferably designed such that it causes the relative movement of the jet catcher and the outlet nozzle such that they are moved to the second position, so that the water jet emerging from the outlet nozzle is released and impinges on a workpiece.
  • control device if present, also controls the shutdown device described above in such a way that not only the beam catcher is moved to the first position for cutting interruption, but also the Abrasivstoffzucht is interrupted. To switch on the cutting process, the shutdown device is switched accordingly so that the Abrasivstoffzucht is turned on.
  • FIG. 1 schematically shows a water-abrasive suspension cutting system according to the invention
  • Fig. 2 is a perspective view of an inventive
  • Beam catcher 2 is a sectional view of the jet collecting device according to FIG. 2, perspective representations of an arrangement of the outlet nozzle and the jet catcher, in three different relative positions,
  • FIG. 7-9 are perspective views of a second possible
  • Fig. 10 - 12 shows a third exemplary arrangement of a jet catcher and an outlet nozzle in perspective in three different relative positions to each other.
  • the cutting system has a high pressure source in the form of a high pressure pump 2, which provides water under high pressure for the plant.
  • a check valve 4 connects to the high-pressure pump. Downstream of the check valve 4, the flow path branches into a main flow path 6 and a bypass 8.
  • the main flow path continues through a high-pressure hose or tube 10 to a mixing chamber 12, which is arranged adjacent to the outlet nozzle 14. Instead of a hose 10, a pipe could also be used.
  • the Central flow path 6 only water directed.
  • the Crowströmungsweg 8 passes through a shut-off valve or bypass valve 16 to the Abrasivstoff-pressure vessel 18.
  • the Fineströmungsweg 8 through the Abrasivstoff-pressure vessel 18 forms together with the mixing chamber 12 a Zumisch sensible 19.
  • the shut-off valve 16 forms a shut-off device for switching off the Abrasivstoffzubuch.
  • the Shu-off valve 1 6 By the shut-off valve 1 6, the Crowströmungsweg 8 can be opened and closed to the Abrasivstoff-pressure vessel 18.
  • the Abrasivstoff-pressure vessel 18 In the Abrasivstoff-pressure vessel 18 is the abrasive and the flow through the Mauströmungsweg 8 is passed with open shut-off valve 16 through the abrasive and exits on the output side through the discharge line 20 then together with the abrasive as a suspension from the Abrasivstoff- pressure vessel 18.
  • the Fineströmungsweg 8 then runs downstream of the pressure vessel 18 through a high-pressure hose or a high-pressure line 22 also to the mixing chamber 12, in which then at a mixing point 24, the flow from the Mauströmungsweg 8 opens into the flow in the main flow path 6, so there is a dilute Suspension is formed, which then flows on to the cutting nozzle or outlet nozzle 14. From the outlet nozzle 14 then emerges a high-pressure water jet with abrasive, which is used for cutting or machining a workpiece 26.
  • the outlet nozzle 14 is movable relative to the workpiece 26 via a positioning system 28, which is indicated here only by the directions of movement, in order to carry out the desired cutting movements for forming cuts in the workpiece 26.
  • the positioning system 28 may form a movable workpiece holder for the workpiece 26.
  • the stationary plant parts in this example are connected to the mixing chamber 12 and the outlet nozzle 14 via the high-pressure hoses 10 and 22.
  • a jet collecting device 30 is arranged on the outlet side of the outlet nozzle 14.
  • the beam collecting device 30 is movable relative to the outlet nozzle 14, as indicated by the arrows A in Fig. 1.
  • the jet collecting device 30 is followed by a line 32, via which the water collected by the jet collecting device 30 can be discharged and, for example, after filtering, also the high-pressure pump 2 can be fed again.
  • the line 32 opens into a cutting basin 33, which is arranged below the workpiece 26 and also absorbs the suspension jet emerging from the cut in the workpiece during the cutting process. From this cutting basin 33, the collected water can, after appropriate treatment, in particular filtering, be returned to the high-pressure pump.
  • the beam collecting device 30 is movable between two positions, wherein it is located in a first position of the outlet nozzle 14 in the outlet direction S opposite or between the outlet nozzle 14 and the workpiece 26. This first position is not shown in FIG. In Fig. 1, the beam collecting device 30 is in a second position in which the jet catching direction 30 is located outside the discharge direction S of the discharge nozzle 14, so that a jet of water or suspension jet freely emerge from the discharge nozzle 14 and can impinge on the workpiece 26.
  • the cut-off operation of the cutting takes place in such a way that, for example, the shut-off valve 16 is closed in order to interrupt the abrasive agent supply and at the same time or directly afterwards the jet catcher 30 is moved into its first position in front of the outlet nozzle 14 or its outlet opening 29, to the then still catch out of the outlet nozzle 14 emerging water jet, so that it no longer hits the workpiece 26.
  • the jet collecting device 30 could also be moved directly in front of the outlet nozzle 14 into its first position and collect the entire suspension jet and discharge it via the line 32 in a targeted manner.
  • the actuation of the valve 16 and the movement of the jet collecting device 30 relative to the outlet nozzle 14 is accomplished via corresponding drives, which are controlled by a control device 34.
  • the control device 34 can also completely control the rest of the cutting system and, for example, also control the movement of the workpiece 26 via the positioning system 28. This is advantageous because then the switching on and off of the cutting process can be adjusted to the movement of the workpiece, so that for example workpiece movements can be performed with the water jet off to continue the cutting process at another location.
  • the jet collecting device 30 has an inlet opening 26, through which the water or suspension jet emerging from the outlet nozzle 14 enters the interior of the jet collecting device 30.
  • a flow channel 38 adjoins the inlet opening 36, through which the liquid collected by the inlet opening 36 is led to the connection 40 at the opposite end of the flow channel 38.
  • the line 32 shown in FIG. 1 connects.
  • the flow channel 38 is angled, so that in the exit direction S of the water jet from the outlet nozzle 14 the smallest possible height is achieved. is enough to move the beam collecting device 30 between the outlet nozzle 14 and the workpiece 26 without having to increase the distance between the outlet nozzle 14 and workpiece 26 excessively.
  • the relative movement between the jet collecting device 30 and the discharge nozzle 14 is described in three examples below with reference to FIGS. 4-12, which each show only the relative arrangement between the jet collecting device 30 and the discharge nozzle 14.
  • the outlet nozzle 14 is connected via a line 46 to the mixing chamber 12, not shown in FIGS. 4-12.
  • the outlet nozzle 14 is attached to a traversing device 48 in the form of a carriage which can be moved linearly in the direction of the exit direction S.
  • the displacement movement of the displacement device 48 By way of the displacement movement of the displacement device 48, the axial distance in the outlet direction S between the outlet nozzle 14 and the workpiece 26 can be changed.
  • the beam catcher 30 is attached to a moving means 50 in the form of a traveling carriage.
  • the movement device 50 allows a linear movement of the beam catcher 30 in the direction of movement A.
  • FIG. 4 shows a state in which the discharge nozzle 14 and the jet collecting device 30 are in a second position, in which the jet collecting device 30 is located outside the flow weges the emerging from the outlet nozzle 14 in the flow direction S water jet is located.
  • the outlet nozzle 14 is located near the workpiece 26, so that the exiting suspension jet can machine or cut the workpiece 26.
  • the displacement device 48 is moved linearly in the outlet direction S, so that the distance between the outlet nozzle 14 and the workpiece 26 is increased to such an extent that subsequently the beam catcher 30 intervenes the outlet nozzle 14 and the workpiece 26 can move in the direction of movement A.
  • the beam catcher 30 is moved to the first position shown in Fig. 6, in which the inlet opening 36 of the jet catcher 30 of the outlet opening 29 of the outlet nozzle 14 in the exit direction S so opposite, that the emerging from the outlet nozzle 14 water jet enters the inlet opening 36 and is then discharged through the flow channel 48, the port 40 and the subsequent line 32 so that the water jet can no longer hit and damage the workpiece 26.
  • the water exiting from the nozzle 14 or the suspension leaving the outlet nozzle 14 is substantially completely absorbed so that water or suspension does not splash in different directions and could pollute or damage equipment.
  • the beam collecting device 30 is fixedly arranged on a carrier 52.
  • the outlet nozzle 14 is attached to a traversing device 48 'which, unlike the embodiment according to FIGS. 4-6, is movable along two axes.
  • the traversing device 48, the exit nozzle 14, as in the previous embodiment, along the from the exit direction S linear axis move and move in a direction of movement A transversely or normal to the exit direction S. That is, in this embodiment, the beam catcher 30 is not moved in the direction of movement A, but also the exit nozzle 14.
  • the termination of the cutting operation thus operates by first moving the shuttle 48 'as shown in FIG. the outlet nozzle 14 is moved linearly along the outlet direction S in such a way that the distance of the outlet nozzle 14 from the workpiece 26 is increased to such an extent that the end of the outlet nozzle 14 facing the workpiece 26 is further spaced from the workpiece 26 than the inlet opening 36 of the jet collecting device 30 That is, the exit nozzle 14 is located above the inlet opening 36 in this example.
  • the next step as shown in FIG.
  • the outlet nozzle 14 is then moved along the second axis in the direction of movement A via the traversing device 48 'such that the outlet nozzle 14 opposes the inlet opening 36 in the outlet direction S, so that the emerging from the outlet nozzle 14 water jet can enter the inlet opening 36 and can be collected by this, to be, as described above, to be derived via the beam collecting device 30.
  • the cutting nozzle 14 is located near the workpiece 26.
  • the cutting nozzle 14 is first moved linearly in the direction of the outlet direction S via the displacement device 48 such that the distance between the outlet nozzle 14 and the workpiece 26, as in FIG Fig. 1 1 is shown enlarged.
  • the outlet nozzle 14 is again above the inlet opening 36 of the jet collecting device 30, so that in the next step, the jet catching direction 30 can be moved with the inlet opening 36 in the cutting jet, so that the inlet opening 36, the outlet opening 29 of the outlet nozzle 14 in the discharge direction S is opposite, as shown in Fig. 12.
  • This movement of the beam catcher 30 takes place with the aid of the movement device 50 'in such a way that the beam catcher 30 is pivoted about the rotation axis D in a plane transverse to the exit direction S.
  • the movement control of the travel devices 48, 48 'and movement devices 50, 50' is effected by the described control device 34, which controls the drives of the travel device 48, 48 'and movement device 50, 50' accordingly.
  • the drives may be pneumatically, hydraulically, electrically or otherwise suitably configured.
  • the control device 34 can furthermore, as described above, actuate the shut-off valve 16, which can additionally interrupt the supply of abrasive in the manner described above.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage mit einer Hochdruckquelle (2), welche Wasser unter Hochdruck bereitstellt, einer stromabwärts der Hochruckquelle (2) gelegenen Zumischeinrichtung (19), in welcher dem unter Hochdruck stehenden Wasser ein Abrasivmittel zur Ausbildung einer Suspension zugemischt wird, sowie einer stromabwärts der Zumischeinrichtung (19) gelegenen Austrittsdüse (14) zum Ausbringen der Suspension, wobei ausgangseitig der Austrittsdüse (14) eine Strahlauffangeinrichtung (30) angeordnet ist, welche zum Auffangen und Ableiten eines aus der Austrittsdüse (14) austretenden Wasserstrahls ausgebildet ist, und wobei die Austrittsdüse (14) und die Strahlauffangeinrichtung (30) relativ zueinander zwischen einer ersten Position, in welcher die Strahlauffangeinrichtung (30) einer Austrittsöffnung in einer Austrittsrichtung (S) der Austrittsdüse (14) gegenüberliegt, und einer zweiten Position, in welcher die Strahlauffangeinrichtung außerhalb der Austrittsrichtung (S) gelegen ist, bewegbar sind.

Description

Beschreibung
[Ol ] Die Erfindung betrifft eine Wasser-Abrasiv-Suspensions- Schneidanlage mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
[02] Aus WO 2012/065580 AI ist eine Wasser-Abrasiv- Suspensionsstrahl-Schneidanlage bekannt, welche eine Abschalteinrichtung für die Abrasivmittelzufuhr zu dem einer Austrittsdüse zugeführten Wasserstrom aufweist. Bei dieser Schneidanlage bleibt das Problem, dass nach dem Unterbrechen der Abrasivmittelzufuhr der Hochdruckwasserstrahl weiterhin aus der Düse austritt, so dass ein vor bzw. unter der Düse liegendes Werkstück durch den austretenden Wasserstrahl weiter bearbeitet oder beschädigt werden kann. Eine kurzfristige vollständige Unterbrechung des Schneidvorganges ist bei dieser Schneidanlage nicht möglich.
[03] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Wasser-Abrasiv- Suspensions-Schneidanlage bereitzustellen, welche ein schnelles Abschalten bzw. Unterbrechen des Schneidvorganges ermöglicht.
[04] Diese Aufgabe wird durch eine Wasser-Abrasiv-Suspensions- Schneidanlage mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
[05] Die Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage gemäß der Erfindung weist eine Hochdruckquelle auf, welche Wasser unter Hochdruck bereitstellt. Bei der Hochdruckquelle handelt es sich vorzugsweise um eine Pumpe, insbesondere eine Kolbenpumpe. Eine solche Hochdruckpumpe erzeugt einen Hochdruck von mehreren 1 00 bis zu mehr als 1 .500 oder mehr als 2.000 bar. Stromabwärts der Hochdruckquelle ist eine Zumischeinrichtung angeordnet, in welcher das dem unter Hochdruck stehende Wasser ein Abrasivmittel zur Ausbildung einer Suspension zugemischt wird. Dazu wird beispielsweise zumindest ein Teilstrom des unter Hochdruck stehenden Wassers durch einen Abrasivmittel- Druckbehälter geführt, um Abrasivmittel aus dem Abrasivmittel- Druckbehälter hinaus zu fördern. Stromabwärts der Zumischeinrichtung ist eine Austrittsdüse gelegen, durch welche die so gebildete, unter Hochdruck stehende, Suspension als Schneidstrahl ausgebracht wird. Die Hochdruckquelle mit der Zumischeinrichtung bildet eine Versorgungseinheit, welche der Austrittsdüse eine unter Hochdruck stehende Suspension, welche aus dem Wasser mit Abrasivmittel gebildet wird, zuführt.
[06] Erfindungsgemäß ist darüber hinaus eine Strahlauffangeinrichtung vorgesehen, welche ausgangsseitig der Austrittsdüse angeordnet ist. Die Strahlauffangeinrichtung ist so ausgebildet, dass sie den aus der Austrittsdüse austretenden Strahl auffangen und ableiten kann. Bei dem austretenden Strahl kann es sich, je nach Ausgestaltung der Anlage, um den reinen Wasserstrahl oder auch einen Suspensions-Strahl handeln. Wenn nachfolgend der Begriff Wasserstrahl verwendet wird, so schließt dies ausdrücklich einen Suspensionsstrahl mit ein. Die Strahlauf- fangeinrichtung leitet die aufgefangene Flüssigkeit (Wasser oder Suspension) gezielt ab, beispielsweise in einen Abfluss, Sammelbehälter oder ähnliches. Beispielsweise kann die von der Strahlauffangeinrichtung aufgefangene Flüssigkeit auf kurzen Wege direkt in ein Schneidbecken geleitet werden, welches unterhalb des zu schneidenden Werkstückes angeordnet ist. Aus einem solchen Sammelbehälter könnte das Wasser gegebenenfalls der Versorgungseinheit eingangsseitig wieder zugeführt werden, um das Wasser, gegebenenfalls mit zwi- schengeschalfefer Filterung im Kreislauf zu führen.
[07] Die Strahlauffangvorrichtung und die Austrittsdüse sind relativ zueinander beweglich angeordnet, das bedeutet, dass entweder die Austrittsdüse bewegbar und die Strahlauffangvorrichtung fest angeordnet sein kann oder umgekehrt die Austrittsdüse fest angeordnet sein kann, während die Strahlauffangvorrichtung bewegbar ist. Alternativ können auch sowohl die Austrittsdüse als auch die Strahlauffangvorrichtung bewegbar sein, um eine Relativbewegung zueinander auszufüh- ren. Die Bewegbarkeit ermöglicht, dass die Austrittsdüse und die Strahlauffangvorrichtung relativ zueinander eine erste Position und eine zweite Position einnehmen können, wobei in einer ersten Position die Strahlauffangeinrichtung so angeordnet ist, dass sie einer Austrittsöffnung der Austrittsdüse in der Austrittsrichtung des Wasserstrahls gegenüberliegt. In dieser Anordnung kann die Strahlauffangvorrichtung den austretenden Wasserstrahl auffangen und definiert ableiten. In der zweiten Position sind die Austrittsdüse und die Strahlauffangeinrichtung relativ zueinander so positioniert, dass die Strahlauffangeinrichtung außerhalb der Austrittsrichtung gelegen ist, so dass die Strahlauffangeinrichtung den aus- tretenden Wasserstrahl nicht auffängt oder blockiert, sondern der Wasserstrahl frei aus der Austrittsdüse bzw. Schneiddüse austreten und auf ein Werkstück auftreffen kann. Zwischen der ersten und der zweiten Position sind die Austrittsdüse und/oder die Strahlauffangeinrichtung in der beschriebenen Weise bewegbar. [08] Bevorzugt ist die Strahlauffangeinrichtung so ausgebildet und angeordnet, dass sie in der genannten ersten Position zwischen der Austrittsdüse und einem dieser Austrittsdüse gegenüberliegenden Werkstück angeordnet ist. So ist die Strahlauffangeinrichtung in der ersten Position relativ zu der Austrittsdüse bevorzugt derart angeordnet, dass sie einen aus der Austrittsdüse austretenden Wasserstrahl so auffängt, dass ein Auftreffen des Wassersfrahls auf ein Werkstück verhindert wird. So wird das Werkstück vor Beschädigung bzw. Bearbeitung durch den Wasserstrahl geschützt.
[09] Die Strahlauffangeinrichfung ermöglicht ein sehr schnelles voll- 5 ständiges Abschalten des aus der Austriftsdüse austretenden Wasserstrahls, auch wenn sich die Hochdruckquelle beispielsweise nicht abschalten lässf. Zur Unterbrechung des Schneidvorganges kann die Strahlauffangeinrichfung in die erste Position bewegt werden, so dass sie den austretenden Wasserstrahl auffängt. So wird die Bearbeitung 10 des Werkstückes gestoppt.
[10] Weiter bevorzugt ist beabsfandet zu der Ausfritfsdüse eine Werk- sfückaufnahme vorhanden, auf welche ein Werkstück aufgelegt oder von welcher ein Werkstück gehalfen werden kann. Eine solche Werk- sfückaufnahme kann beispielsweise auch als Verfahrfisch zum Bewei s gen des Werkstückes während des Schneidvorganges ausgebildet sein.
Die Strahlauffangeinrichfung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie in der genannten ersten Position zwischen der Austriftsdüse und dieser Werksfückaufnahme gelegen ist. So wird eine weitere Bewegung des Wassersfrahls von der Ausfritfsdüse zu der Werksfückaufnahme durch 20 die Strahlauffangeinrichfung unterbrochen. Die Strahlauffangeinrichfung fängt den Wasserstrahl auf und leitet ihn gezielt ab.
[1 1 ] Die Strahlauffangeinrichfung weist zweckmäßigerweise zumindest eine Einfritfsöffnung und einen sich an diesen anschließenden Sfrömungskanal auf, welcher zur Ableitung von in die Eintriftsöffnung 25 eintretendem Wasser und/oder eintretender Suspension ausgebildet ist.
Die Strahlauffangeinrichfung ist in der ersten Position so positioniert, dass die Eintriftsöffnung der Ausfritfsöffnung der Ausfritfsdüse gegenüberliegt. Durch den sich an die Eintriftsöffnung anschließenden geschlossenen Sfrömungsweg, welcher von dem Sfrömungskanal gebildet wird, wird verhindert, dass das in die Strahlauffangeinrichtung eintretende Wasser in die Umgebung gestreut bzw. gespritzt wird. Vielmehr wird das Wasser im Wesentlichen vollständig abgeführt und über den Strömungskanal definiert abgeleitet. [12] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Strömungskanal zumindest eine Richtungsänderung aufweisen. So kann der Strömungskanal beispielsweise um 90° gewinkelt ausgebildet sein. Dies ermöglicht es die Bauhöhe der Strahlauffangeinrichtung in der Austrittsrichtung des Wasserstrahls aus der Austrittsdüse möglichst gering zu halten, so dass die Strahlauffangeinrichtung zwischen die Austrittsdüse und ein gegenüberliegendes Werkstück bzw. eine gegenüberliegende Werkstückaufnahme bewegt werden kann. Die Umlenkung ermöglicht dann eine seitliche Abfuhr des aufgefangenen Wassers bzw. der aufgefangenen Suspension. [13] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei welcher die Strahlauffangeinrichtung bewegbar ist, ist die Strahlauffangeinrichtung an einer Bewegungs- bzw. Verfahreinrichtung angeordnet, mittels welcher die Strahlauffangeinrichtung zwischen der ersten und der zweiten Position bewegbar ist. Die Bewegungseinrichtung ist weiter bevorzugt so ausgebildet, dass sie eine Bewegung entlang oder um zumindest eine Achse ermöglicht. Die Bewegungseinrichtung kann bevorzugt einen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Antrieb aufweisen. Der Antrieb wird vorzugsweise von einer Steuereinrichtung der Schneidanlage angesteuert, um die Strahlauffangeinrichtung ge- zielt zum Abschalten des Schneidvorganges in die erste Position bewegen zu können.
[14] Bevorzugt ist die Bewegungseinrichtung so ausgebildet, dass sie eine schwenkbare und/oder eine lineare Bewegung der Strahlauffangeinrichtung bewirkt. So kann die Strahlauffangeinrichtung zwischen der ersten und der zweiten Position durch eine Schwenkbewegung, eine Linearbewegung oder auch mehrere schwenkende und/oder lineare Bewegungen bewegt werden.
[15] Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann die Strahlauffangeinrichtung auch mehrteilig ausgebildet sein, wobei die mehreren Teile der Strahlauffangeinrichtung gegebenenfalls mit eigenen Bewegungseinrichtungen verbunden sein können. So können mehrere Teile einer Strahlauffangeinrichtung so bewegt werden, dass sie gemeinsam in einer ersten Position der Austrittsöffnung der Austritts- düse gegenüberliegen und in einer zweiten Position getrennt voneinander sind, d .h. verschiedene zweite Positionen einnehmen. Die Mehrteiligkeit kann ein schnelleres Bewegen zwischen der zweiten und der ersten Position ermöglichen oder auch eine bessere Anpassung an den vorhandenen Bauraum ermöglichen. Beispielsweise kann die Strahlauffangeinrichtung aus zwei Hälften bestehen, welche von zwei entgegengesetzten Richtungen her bei der Bewegung von der zweiten in die erste Position aufeinander zu bewegt werden und dann in der ersten Position aneinander anliegen und eine Eintrittsöffnung umschließen, in welcher der aus der Austrittsdüse austretende Wasserstrahl auf- genommen wird.
[1 6] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Austrittsdüse an einer Verfahreinrichtung gehalten, welche eine Bewegung der Austrittsdüse entlang zumindest einer oder um zumindest eine Achse und vorzugsweise entlang zumindest zweier Achsen ermöglicht. Diese Verfahreinrichtung kann einen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Antrieb aufweisen. Die Verfahreinrichtung wird bevorzugt von einer Steuereinrichtung, welche die gesamte Schneidanlage steuert, angesteuert. Die Verfahreinrichtung kann dazu dienen, die Austrittsdüse in zumindest einer Bewegungsrichtung relativ zu einem Werkstück zu verfahren. Alternativ oder zusätzlich kann die Verfahreinrichtung auch dazu dienen, die Relativbewegung zwischen der Strahlauffangeinrichtung und der Austrittsdüse zu veranlassen bzw. zu unterstützen. Insbesondere ist die Verfahreinrichtung zu diesem Zweck so ausgebildet, dass sie eine Linearbewegung der Austrittsdüse in Richtung der Austrittsrichtung des Wasserstrahls aus der Austrittsdüse ermöglicht. Diese Bewegung kann zusätzlich mit einer Bewegung der Strahlauffangeinrichtung selber über deren Bewegungseinrichtung kombiniert werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass bei einem nur geringen Arbeitsabstand zwischen Austrittsdüse und Werkstück vor dem Abschalten des Schneidvorganges zunächst die Austrittsdüse durch die Verfahreinrichtung in einem größeren Abstand zu dem Werkstück gebracht werden kann, welcher so groß ist, dass die Strahlauffangeinrichtung in die erste Position gegenüberliegend zu der Austrittsdüse, das heißt zwischen Austrittsdüse und Werkstück, bewegt werden kann. Dies kann durch Bewegung der Strahlauffangeinrichtung und/oder durch eine weitere Bewegung der Austrittsdüse entlang einer zweiten Achse erfolgen. Die Vergrößerung des Abstandes zwischen Austrittsdüse und Werkstück könnte alternativ oder zusätzlich auch durch eine Bewegung des Werkstückes relativ zu der Austrittsdüse bewirkt werden. Dazu kann eine entsprechend bewegbare Werkstückaufnahme mit geeigneten Antrieben vorhanden sein.
[1 7] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann zusätzlich an oder in der Zumischeinrichtung eine Abschalteinrichtung zum Unterbrechen einer Abrasivmittelzufuhr zu der Austrittsdüse ange- ordnet sein, wobei die Abschalteinrichtung vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass sie die Abrasivmittelzufuhr zu einem Wasserstrom von der Hochdruckquelle zu der Austrittsdüse unterbrechen kann. Eine solche Abschalteinrichtung kann beispielsweise so ausgebildet sein, wie sie in WO 2012/065580 AI gezeigt und beschrieben ist. Wenn die Zumischein- richtung so ausgebildet ist, dass ausgehend von der Hochdruckquelle ein Nebenstrom durch einen Abrasivmittel-Druckbehälter geführt wird und ausgangsseitig des Abrasivmittel-Druckbehälters einem Hauptstrom wieder zugemischt wird, kann zum Beispiel der Nebenstrom eingangs- seitig des Abrasivmittel-Druckbehälters von einer solchen Abschalteinrichtung unterbrochen werden, so dass nur noch der Hauptstrom zu der Austrittsdüse geleitet wird. Alternativ oder zusätzlich kann, wie in WO 2012/065580 AI gezeigt, die Abrasivmittelzufuhr zu dem Hauptstrom durch einen Gegendruck unterbunden werden. Die Abschalteinrichtung wird bevorzugt durch geeignete Ventile gebildet bzw. gesteuert. Eine solche Abschalteinrichtung hat den Vorteil, dass zum Unterbre- chen des Schneidvorganges zunächst die Abrasivmittelzufuhr unterbrochen werden kann, wodurch die abtragende bzw. schneidende Wirkung des aus der Austrittsdüse austretenden reinen Wasserstrahls verringert oder aufgehoben wird. Der dann noch austretende Wasserstrahl kann durch die Strahlauffangeinrichtung aufgefangen werden, wenn diese in der beschriebenen Weise in ihre erste Position bewegt wird. So kann dann der Schneidvorgang vollständig unterbunden werden. Alternativ könnte auch ohne eine solche Abschalteinrichtung direkt die Strahlauffangeinrichtung vor die Austrittsdüse bewegt werden, um den gesamten Suspensionsstrahl, welcher aus der Austrittsdüse austritt, auf- zufangen. Diese Anordnung erfordert jedoch eine gegen das Abrasiv- mittel in dem austretenden Wasserstrahl widerstandsfähige Ausgestaltung der Strahlauffangeinrichtung, beispielsweise unter Verwendung von Hartmetall-Elementen.
[18] Weiter bevorzugt kann die Wasser-Abrasiv-Suspensions- Schneidanlage gemäß der Erfindung eine Steuereinrichtung aufweisen, welche den Schneidvorgang, das heißt vorzugsweise den gesamten Betrieb der Schneidanlage, steuert. Dies betrifft zum einen das Ein- und Ausschalten des schneidenden Wasserstrahls als auch vorzugsweise die erforderlichen Verfahrbewegungen zwischen Austrittsdüse und Werk- stück bzw. einer Werkstückaufnahme, wie sie oben beschrieben wur- den. Dazu steuert die Steuereinrichtung vorzugsweise sämtliche Bewegungseinrichtungen, Verfahreinrichtungen bzw. deren Antriebe.
[19] Bevorzugt ist die Steuereinrichtung derart ausgebildet, dass sie zum Unterbrechen eines Schneidvorganges die Relativbewegung der Strahlauffangeinrichtung und der Austrittsdüse derart veranlasst, dass diese in die erste Position relativ zueinander bewegt werden. Dazu kann die Steuereinrichtung, wie oben beschrieben, eine Bewegungseinrichtung der Strahlauffangeinrichtung und/oder eine Verfahreinrichtung der Austrittsdüse und/oder die Antriebe einer Werkstückaufnahme in geeigneter Weise ansteuern. Um den Schneidvorgang einzuschalten ist die Steuereinrichtung weiter bevorzugt derart ausgebildet, dass sie die Relativbewegung der Strahlauffangeinrichtung und der Austrittsdüse derart veranlasst, dass diese in die zweite Position bewegt werden, so dass der aus der Austrittsdüse austretende Wasserstrahl freigegeben wird und auf ein Werkstück auftrifft. Weiter bevorzugt steuert die Steuereinrichtung, sofern vorhanden, auch die oben beschriebene Abschalteinrichtung in der Weise, dass zur Schneidunterbrechung nicht nur die Strahlauffangeinrichtung in die erste Position bewegt wird, sondern auch die Abrasivmittelzufuhr unterbrochen wird. Zum Einschalten des Schneidvorganges wird die Abschalteinrichtung entsprechend so geschaltet, dass die Abrasivmittelzufuhr eingeschaltet wird.
[20] Nachfolgend wir die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt:
Fig. 1 schematisch eine Wasser-Abrasiv-Suspensions- Schneidanlage gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Strahlauffangeinrichtung, eine Schnittansicht der Strahlauffangeinrichtung gemäß Hg. 2, perspektivische Darstellungen einer Anordnung von Austrittsdüse und Strahlauffangeinrichtung, in drei unterschiedlichen relativen Positionen zueinander,
Fig. 7 - 9 perspektivische Darstellungen einer zweiten möglichen
Anordnung von einer Strahlauffangeinrichtung und einer Austrittsdüse in drei verschiedenen relativen Positionen zueinander und Fig. 10 - 12 eine dritte beispielhafte Anordnung einer Strahlauffangeinrichtung und einer Austrittsdüse in perspektivischer Darstellung in drei unterschiedlichen relativen Positionen zueinander.
[21 ] Anhand von Fig. 1 wird zunächst der grundsätzliche Aufbau einer erfindungsgemäßen Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage gemäß der Erfindung beschrieben.
[22] Die Schneidanlage weist eine Hochdruckquelle in Form einer Hochdruckpumpe 2 auf, welche Wasser unter hohem Druck für die Anlage bereitstellt. In Strömungsrichtung schließt sich an die Hochdruck- pumpe ein Rückschlagventil 4 an. Stromabwärts des Rückschlagventils 4 verzweigt der Strömungsweg in einen Hauptströmungsweg 6 und einen Nebenströmungsweg bzw. Bypass 8. Der Hauptströmungsweg verläuft weiter durch einen Hochdruckschlauch bzw. Schlauch 10 zu einer Mischkammer 12, welche angrenzend an die Austrittsdüse 14 angeord- net ist. Anstelle eines Schlauches 10 könnte auch eine Rohrleitung Verwendung finden. Durch den Hauptströmungsweg 6 wird lediglich Was- ser geleitet. Der Nebenströmungsweg 8 läuft über ein Absperrventil bzw. Bypassventil 16 zu dem Abrasivmittel-Druckbehälter 18. Der Nebenströmungsweg 8 durch den Abrasivmittel-Druckbehälter 18 bildet zusammen mit der Mischkammer 12 eine Zumischeinrichtung 19. Das Absperrventil 16 bildet eine Abschalteinrichtung zum Abschalten der Abrasivmittelzufuhr. Durch das Absperrventil 1 6 kann der Nebenströmungsweg 8 zu dem Abrasivmittel-Druckbehälter 18 geöffnet und geschlossen werden. In dem Abrasivmittel-Druckbehälter 18 befindet sich das Abrasivmittel und die Strömung durch den Nebenströmungsweg 8 wird bei geöffnetem Absperrventil 16 durch das Abrasivmittel geleitet und tritt ausgangseitig durch die Austrittsleitung 20 dann gemeinsam mit dem Abrasivmittel als Suspension aus dem Abrasivmittel- Druckbehälter 18 aus. Der Nebenströmungsweg 8 verläuft dann stromabwärts des Druckbehälters 18 weiter durch einen Hochdruckschlauch bzw. eine Hochdruckleitung 22 ebenfalls zu der Mischkammer 12, in welcher dann an einem Mischpunkt 24 die Strömung aus dem Nebenströmungsweg 8 in die Strömung in den Hauptströmungsweg 6 mündet, sodass dort eine verdünnte Suspension gebildet wird, welche dann weiter zu der Schneiddüse bzw. Austrittsdüse 14 strömt. Aus der Austrittsdü- se 14 tritt dann ein Hochdruckwasserstrahl mit Abrasivmittel aus, welcher zum Schneiden bzw. Bearbeiten eines Werkstückes 26 genutzt wird.
[23] Die Austrittsdüse 14 ist relativ zu dem Werkstück 26 über ein Posi- tioniersystem 28, welches hier nur durch die Bewegungsrichtungen angedeutet ist, bewegbar, um die gewünschten Schneidbewegungen zum Ausbilden von Schnitten in dem Werkstück 26 auszuführen. Das Positioniersystem 28 kann eine verfahrbare Werkstückaufnahme für das Werkstück 26 bilden. Um die Beweglichkeit der Austrittsdüse 14 zu ge- währleisten, sind die feststehenden Anlagenteile in diesem Beispiel über die Hochdruckschläuche 10 und 22 mit der Mischkammer 12 und der Austrittsdüse 14 verbunden. [24] Um ein schnelleres Abschalten und insbesondere ein vollständiges Abschalten des aus der Austrittsöffnung 29 der Austrittsdüse 14 austretenden Wasserstrahls zu erreichen, ist erfindungsgemäß eine Strahlauffangeinrichtung 30 ausgangsseitig der Austrittsdüse 14 angeordnet. Dabei ist die Strahlauffangeinrichtung 30 relativ zu der Austrittsdüse 14 bewegbar, wie durch die Pfeile A in Fig. 1 angedeutet. An die Strahlauffangeinrichtung 30 schließt sich eine Leitung 32 an, über welche das von der Strahlauffangeinrichtung 30 aufgefangene Wasser abgeleitet werden kann und beispielsweise nach Filterung auch der Hochdruck- pumpe 2 wieder zugeführt werden kann. Im gezeigten Beispiel mündet dazu die Leitung 32 in ein Schneidbecken 33, welches unterhalb des Werkstückes 26 angeordnet ist und auch während des Schneidvorganges den aus dem Schnitt im Werkstück austretenden Suspensionsstrahl auffängt. Aus diesem Schneidbecken 33 kann das aufgefangene Was- ser nach entsprechender Aufbereitung, insbesondere Filterung, der Hochdruckpumpe wieder zugeführt werden.
[25] Die Strahlauffangeinrichtung 30 ist zwischen zwei Positionen bewegbar, wobei sie in einer ersten Position der Austrittsdüse 14 in der Austrittsrichtung S gegenüberliegend bzw. zwischen der Austrittsdüse 14 und dem Werkstück 26 gelegen ist. Diese erste Position ist in Fig. 1 nicht gezeigt. In Fig. 1 befindet sich die Strahlauffangeinrichtung 30 in einer zweiten Position, in welcher die Strahlauffangrichtung 30 außerhalb der Austrittsrichtung S der Austrittsdüse 14 gelegen ist, so dass ein Wasserstrahl bzw. Suspensionsstrahl frei aus der Austrittsdüse 14 austreten und auf das Werkstück 26 auftreffen kann.
[26] Erfindungsgemäß erfolgt der Abschaltvorgang des Schneidens in der Weise, dass beispielsweise das Absperrventil 16 geschlossen wird, um die Abrasivmittelzufuhr zu unterbrechen und zeitgleich oder direkt danach die Strahlauffangeinrichtung 30 in ihre erste Position vor die Austrittsdüse 14 bzw. deren Austrittsöffnung 29 bewegt wird, um den dann noch aus der Austrittsdüse 14 austretenden Wasserstrahl aufzufangen, so dass dieser nicht mehr das Werkstück 26 trifft. So kann auch der verbleibende reine Wasserstrahl das Werkstück 26 nicht mehr beschädigen. Alternativ könnte auch direkt die Strahlauffangeinrichtung 30 vor die Austrittsdüse 14 in ihre erste Position bewegt werden und den gesamten Suspensionsstrahl auffangen und über die Leitung 32 gezielt ableiten. Die Betätigung des Ventils 16 und die Bewegung der Strahlauffangeinrichtung 30 relativ zu der Austrittsdüse 14 wird über entsprechende Antriebe bewerkstelligt, welche von einer Steuereinrichtung 34 angesteuert werden. Die Steuereinrichtung 34 kann auch die übrige Schneidanlage vollständig steuern und beispielsweise auch die Bewegung des Werkstückes 26 über das Positioniersystem 28 steuern. Dies ist von Vorteil, da dann das Ein- und Ausschalten des Schneidvorganges auf die Bewegung des Werkstückes abgestimmt werden kann, so dass beispielsweise Werkstückbewegungen bei ausgeschaltetem Wasserstrahl durchgeführt werden können, um den Schneidvorgang an einer anderen Stelle fortzusetzen.
[27] Die genaue Funktion bzw. der genaue Aufbau der Strahlauffangeinrichtung 30 wird anhand der nachfolgend weiteren Figuren be- schrieben.
[28] Wie in Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, weist die Strahlauffangeinrichtung 30 eine Eintrittsöffnung 26 auf, durch welche der aus der Austrittsdüse 14 austretende Wasser- bzw. Suspensionsstrahl in das Innere der Strahlauffangeinrichtung 30 eintritt. Im Inneren schließt sich an die Ein- trittsöffnung 36 ein Strömungskanal 38 an, durch welchen die von der Eintrittsöffnung 36 aufgefangene Flüssigkeit zu dem Anschluss 40 am entgegengesetzten Ende des Strömungskanals 38 geleitet wird. An den Anschluss 40 schließt sich die in Fig. 1 gezeigte Leitung 32 an. Der Strömungskanal 38 ist gewinkelt, so dass in der Austrittsrichtung S des Was- serstrahls aus der Austrittsdüse 14 eine möglichst geringe Bauhöhe er- reicht wird, um die Strahlauffangeinrichtung 30 zwischen die Austrittsdüse 14 und das Werkstück 26 bewegen zu können, ohne den Abstand zwischen Austrittsdüse 14 und Werkstück 26 übermäßig vergrößern zu müssen. Anschließend an die Eintrittsöffnung 36 ist der Strömungskanal 38 durch entsprechende Querschnittsverengungen so ausgebildet, dass das eintretende Wasser möglichst nicht wieder aus der Eintrittsöffnung 36 nach außen spritzt. In einer Richtung quer zu der Austrittsrichtung S erstreckt sich von der Eintrittsöffnung 36 an der der Austrittsdüse 14 zugewandten Oberseite 42 eine Nut 44 radial nach außen, welche dazu dient, dass der Wasserstrahl sich beim Bewegen der Strahlauffangeinrichtung 30 in der Richtung des Pfeils A in Fig. 1 in die Eintrittsöffnung 36 hinein bewegen kann.
[29] Die Relativbewegung zwischen der Strahlauffangeinrichtung 30 und der Austrittsdüse 14 wird in drei Beispielen nachfolgend anhand der Fig. 4 - 12 beschrieben, welche jeweils nur die relative Anordnung zwischen der Strahlauffangeinrichtung 30 und der Austrittsdüse 14 zeigen. Die Austrittsdüse 14 ist über eine Leitung 46 mit der in den Fig. 4 - 12 nicht gezeigten Mischkammer 12 verbunden. Die Austrittsdüse 14 ist an einer Verfahreinrichtung 48 in Form eines linear in Richtung der Austritts- richtung S verfahrbaren Schlittens befestigt. Über die Verfahrbewegung der Verfahreinrichtung 48 kann der axiale Abstand in der Austrittsrichtung S zwischen der Austrittsdüse 14 und dem Werkstück 26 verändert werden. In dem ersten Beispiel ist die Strahlauffangeinrichtung 30 an einer Bewegungseinrichtung 50 in Form eines verfahrbaren Schlittens befestigt. Die Bewegungseinrichtung 50 ermöglicht eine lineare Verfahrbewegung der Strahlauffangeinrichtung 30 in der Bewegungsrichtung A.
[30] Fig. 4 zeigt einen Zustand, in welchem sich die Austrittsdüse 14 und die Strahlauffangeinrichtung 30 in einer zweiten Position befinden, in welcher die Strahlauffangeinrichtung 30 außerhalb des Strömungs- weges des aus der Austrittsdüse 14 in der Strömungsrichtung S austretenden Wasserstrahls gelegen ist. In dieser Arbeitsposition befindet sich die Austrittsdüse 14 nahe dem Werkstück 26, so dass der austretende Suspensionsstrahl das Werkstück 26 bearbeiten bzw. schneiden kann. Um den Wasserstrahl zu unterbrechen, wird in einem ersten Schritt, wie in Fig. 5 gezeigt, die Verfahreinrichtung 48 in der Austrittsrichtung S linear verfahren, so dass der Abstand der Austrittsdüse 14 zu dem Werkstück 26 soweit vergrößert wird, dass anschließend die Strahlauffangeinrichtung 30 zwischen die Austrittsdüse 14 und das Werkstück 26 in der Bewegungsrichtung A verfahren kann. Dies erfolgt durch lineare Bewegung der Bewegungseinrichtung 50 in der Bewegungsrichtung A, wodurch die Strahlauffangeinrichtung 30 in die in Fig. 6 gezeigte erste Position bewegt wird, in welcher die Eintrittsöffnung 36 der Strahlauffangeinrichtung 30 der Austrittsöffnung 29 der Austrittsdüse 14 in der Aus- trittsrichtung S so gegenüberliegt, dass der aus der Austrittsdüse 14 austretende Wasserstrahl in die Eintrittsöffnung 36 eintritt und dann durch den Strömungskanal 48, den Anschluss 40 und die sich anschließende Leitung 32 so abgeleitet wird, dass der Wasserstrahl das Werkstück 26 nicht mehr trifft und beschädigen kann. Vorzugsweise wird das aus der Düse 14 austretende Wasser bzw. die aus der Austrittsdüse 14 austretende Suspension im Wesentlichen vollständig aufgefangen, so dass Wasser oder Suspension nicht in verschiedene Richtungen umher spritzt und Anlagenteile verschmutzen oder beschädigen könnte.
[31 ] Anhand der Fig. 7 - 9 wird eine weitere Bewegungsvariante zwi- sehen der Strahlauffangeinrichtung 30 und der Austrittsdüse 14 beschrieben. In dieser Anordnung ist die Strahlauffangeinrichtung 30 an einem Träger 52 fest angeordnet. Die Austrittsdüse 14 ist an einer Verfahreinrichtung 48' befestigt, welche im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 - 6 entlang zweier Achsen bewegbar ist. So kann die Verfahreinrichtung 48 die Austrittsdüse 14, wie in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel, entlang der von der Austrittsrichtung S definierten Achse linear bewegen und in einer Bewegungsrichtung A quer bzw. normal zu der Austrittsrichtung S bewegen. Das heißt in diesem Ausführungsbeispiel wird nicht die Strahlauffangeinrichtung 30 in der Bewegungsrichtung A bewegt, sondern ebenfalls die Austrittsdüse 14. Bei diesem Ausführungsbeispiel funktioniert das Beenden des Schneidvorganges somit in der Weise, dass zunächst, wie in Fig. 8 gezeigt, über die Verfahreinrichtung 48' die Austrittsdüse 14 linear entlang der Austrittsrichtung S so verfahren wird, dass der Abstand der Austrittsdüse 14 von dem Werkstück 26 soweit vergrößert wird, dass das dem Werkstück 26 zugewandte Ende der Austrittsdüse 14 von dem Werkstück 26 weiter beabstandet ist als die Eintrittsöffnung 36 der Strahlauffangeinrichtung 30, das heißt die Austrittsdüse 14 in diesem Beispiel oberhalb der Eintrittsöffnung 36 gelegen ist. Im nächsten Schritt wird dann, wie in Fig. 9 gezeigt, die Austrittsdüse 14 über die Verfahreinrich- tung 48' entlang der zweiten Achse in der Bewegungsrichtung A soweit verfahren, dass die Austrittsdüse 14 in der Austrittsrichtung S der Eintrittsöffnung 36 gegenüberliegt, so dass der aus der Austrittsdüse 14 austretende Wasserstrahl in die Eintrittsöffnung 36 eintreten kann und von dieser aufgefangen werden kann, um, wie vorangehend beschrieben, über die Strahlauffangeinrichtung 30 abgeleitet zu werden.
[32] Anhand der Fig. 10 - 12 wird eine dritte Variante der Relativbewegung zwischen Strahlauffangeinrichtung 30 und Austrittsdüse 14 beschrieben. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel ist die Verfahreinrichtung 28, welche die Austrittsdüse 14 trägt, in derselben Weise ausgebil- det, wie anhand des Ausführungsbeispiels von Fig. 4 - 6 beschrieben wurde. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel ist die Bewegungseinrichtung 50', welche die Strahlauffangeinrichtung 30 trägt, anders ausgebildet, nämlich als verschwenkende Bewegungseinrichtung 50', welche die Strahlauffangeinrichtung 30 entlang der bogenförmigen Bewe- gungsrichtung A' um die Drehachse D verschwenkt. Während des Schneidens befindet sich, wie in Fig. 10 gezeigt, die Strahlauffangein- richtung 30 seitlich der Austrittsdüse 14, so dass diese den Austritt des Schneidstrahls aus der Austrittsdüse 14 in der Austrittsrichtung S nicht beeinträchtigt. In diesem Zustand befindet sich die Schneiddüse 14 nahe dem Werkstück 26. Um den Schneidvorgang zu beenden wird die Schneiddüse 14 zunächst über die Verfahreinrichtung 48 linear in Richtung der Austrittsrichtung S so bewegt, dass der Abstand zwischen der Austrittsdüse 14 und dem Werkstück 26, wie in Fig. 1 1 gezeigt, vergrößert wird. In diesem Zustand befindet sich die Austrittsdüse 14 wiederrum oberhalb der Eintrittsöffnung 36 der Strahlauffangeinrichtung 30, so dass im nächsten Schritt die Strahlauffangrichtung 30 mit der Eintrittsöffnung 36 in den Schneidstrahl bewegt werden kann, so dass die Eintrittsöffnung 36 die Austrittsöffnung 29 der Austrittsdüse 14 in der Austrittsrichtung S gegenüberliegt, wie in Fig. 12 gezeigt. Diese Bewegung der Strahlauffangeinrichtung 30 erfolgt mit Hilfe der Bewegungseinrichtung 50', in der Weise, dass die Strahlauffangeinrichtung 30 um die Drehachse D in einer Ebene quer zu der Austrittsrichtung S verschwenkt wird.
[33] Die Bewegungssteuerung der Verfahreinrichtungen 48, 48' sowie Bewegungseinrichtungen 50, 50' erfolgt durch die beschriebene Steuereinrichtung 34, welche die Antriebe der Verfahreinrichtung 48, 48' und Bewegungseinrichtung 50, 50' entsprechend ansteuert. Die Antriebe können pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung 34 kann darüber hinaus, wie oben beschrieben, das Absperrventil 16 ansteuern, welches die Abrasivmittelzufuhr in der oben beschriebenen Weise zusätzlich un- terbrechen kann. Bezugszeichenliste
2 Hochdruckpumpe
4 Rückschlagventil
6 Hauptströmungsweg
8 Nebenströmungsweg
10 Schlauch
12 Mischkammer
14 Austrittsdüse
16 Absperrventil
18 Abrasivmittel-Druckbehälter
19 Zumischeinrichtung
20 Austrittsleitung
22 Schlauch
24 Mischpunkt
26 Werkstück
28 Positioniersystem
29 Austrittsöffnung
30 Strahlauffangeinrichtung
32 Leitung
33 Schneidbecken
34 Steuereinrichtung
36 Eintrittsöffnung
38 Strömungskanal
40 Anschluss
42 Oberseite
44 Nut
46 Leitung
48, 48' Verfahreinrichtung
50, 50' Bewegungseinrichtung
52 Träger
A, A' Bewegungsrichtung S Aus†ri††srich†ung D Drehachse

Claims

Ansprüche
Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage mit einer Hochdruckquelle (2), welche Wasser unter Hochdruck bereitstellt, einer stromabwärts der Hochruckquelle
(2) gelegenen Zumischeinrich- tung (19), in welcher dem unter Hochdruck stehenden Wasser ein Abrasivmittel zur Ausbildung einer Suspension zugemischt wird, sowie einer stromabwärts der Zumischeinrichtung (19) gelegenen Austrittsdüse (14) zum Ausbringen der Suspension,
dadurch gekennzeichnet, dass
ausgangseitig der Austrittsdüse (14) eine Strahlauffangeinrichtung (30) angeordnet ist, welche zum Auffangen und Ableiten eines aus der Austrittsdüse (14) austretenden Wasserstrahls ausgebildet ist, und dass
die Austrittsdüse (14) und die Strahlauffangeinrichtung (30) relativ zueinander zwischen einer ersten Position, in welcher die Strahlauffangeinrichtung (30) einer Austrittsöffnung in einer Austrittsrichtung (S) der Austrittsdüse (14) gegenüberliegt, und einer zweiten Position, in welcher die Strahlauffangeinrichtung außerhalb der Austrittsrichtung (S) gelegen ist, bewegbar sind.
Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlauffangeinrichtung (30) bewegbar ist.
3. Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsdüse (14) bewegbar ist.
4. Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlauffangeinrichtung (30) so ausgebildet und angeordnet ist, dass sie in der genannten ersten Position zwischen der Austrittsdüse ( 1 4) und einem dieser gegenüberliegenden Werkstück (26) angeordnet ist.
Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlauffangeinrichtung (30) in der ersten Position derart angeordnet ist, dass sie einen aus der Austrittsdüse ( 1 4) austretenden Wasserstrahl derart auffängt, dass ein Auftreffen des Wasserstrahls auf ein Werkstück (26) verhindert wird.
Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beabstandet zu der Austrittsdüse ( 1 4) eine Werkstückaufnahme (28) vorhanden ist und die Strahlauffangeinrichtung (30) so ausgebildet ist, dass sie in der genannten ersten Position zwischen der Austrittsdüse ( 1 4) und der Werkstückaufnahme (28) gelegen ist.
7. Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Strahlauffangeinrichtung (30) zumindest eine Eintrittsöffnung (36) und einen sich an diese anschließenden Strömungskanal (38) aufweist, welcher zur Ableitung von in die Eintrittsöffnung (36) eintretendem Wasser ausgebildet ist.
8. Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (38) zumindest eine Richtungsänderung aufweist.
9. Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlauffangeinrichtung (30) an einer Bewegungseinrichtung (50, 50') angeordnet ist, mittels welcher die Strahlauffangeinrichtung (30) zwischen der ersten und der zweiten Position bewegbar ist.
Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungseinrichtung (50, 50') eine schwenkbare und/oder eine lineare Bewegung (A, A') der Strahlauffangeinrichtung (30) bewirkt.
Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlauffangeinrichtung (30) mehrteilig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die mehreren Teile der Strahlauffangeinrichtung (30) mit eigenen Bewegungseinrichtungen verbunden sind.
Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsdüse (14) an einer Verfahreinrichtung (48, 48') gehalten ist, welche eine Bewegung der Austrittsdüse (14) entlang zumindest einer Achse (S) und vorzugsweise entlang zumindest zweier Achsen (S, A)ermöglicht.
Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage nach einem der vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass an o- der in der Zumischeinrichtung (19) eine Abschalteinrichtung (16) zum Unterbrechen einer Abrasivmittelzufuhr zu der Austrittsdüse (14) angeordnet ist, wobei die Abschalteinrichtung (16) vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass sie die Abrasivmittelzufuhr in einen Wasserstrom von der Hochdruckquelle (2) zu der Austrittsdüse (14) unterbrechen kann. Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (34), welche derart ausgebildet ist, dass sie zur Unterbrechung eines Schneidvorganges die Relativbewegung der Strahlauffangeinrichtung (30) und der Austrittsdüse (14) derart veranlasst, dass diese in die erste Position relativ zueinander bewegt werden.
Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (34), welche derart ausgebildet ist, dass sie für einen Schneidvorgang die Relativbewegung der Strahlauffangeinrichtung (30) und der Austrittsdüse (14) derart veranlasst, dass diese in die zweite Position bewegt werden.
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