KARLS, Werner (Erftweg 9a, Roetgen/Rott, 52159, DE)
Patentansprüche
1. Vorrichtung (100) zur Entgratung und/oder Reinigung eines in ein flüssiges Medium (104) eingetauchten Werkstücks (106), umfassend eine Flüssigkeitsaustragsvorrichtung (114) zur Erzeugung eines hochdruckbeaufschlagten Flüssigkeitsstrahls (116), gekennzeichnet durch eine Gas- austragsvorrichtung (118) zur Erzeugung eines den Flüssigkeitsstrahl (116) zumindest abschnittsweise umhüllenden Gasstroms (120).
2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom (120) mit einem Druck beaufschlagbar ist.
3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (108) mit einer Kammer (134), welche mindestens einen Flüssigkeits-Kammereingang (148) für den Eintritt von hochdruckbeaufschlagter Flüssigkeit in die Kammer (134), mindestens einen Gas-Kammereingang (146, 164, 202, 210) für den Eintritt von Gas in die Kammer (134) und mindestens einen Kammerausgang (140) für den Austritt des hochdruckbeaufschlagten Flüssigkeitsstrahls (116) und des Gasstroms (120) aufweist.
4. Vorrichtung (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Gases im Wesentlichen parallel zur Strahlachse (150) des Flüssigkeitsstrahls (116) in die Kammer (134) einführbar ist.
5. Vorrichtung (100) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Gases in einer gegen die Strahlachse (150) des Flüssigkeitsstrahls (116) geneigten Gas-Einführrichtung (162) in die Kammer (134) einführbar ist.
6. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (134) einen senkrecht zur Kammerlängsachse (141) genommenen Kammerquerschnitt aufweist, welcher sich zu dem Kammerausgang (140) hin verjüngt.
7. Vorrichtung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammerlängsachse (141) im Wesentlichen parallel zur Strahlachse (150) des Flüssigkeitsstrahls (116) verläuft.
8. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (108) ein erstes Gehäuseteil (110) zur Anordnung der Flüssigkeitsaustragsvorrichtung (114) umfasst und ein zweites Gehäuseteil (112), welches zumindest einen Abschnitt der Kammer (134) begrenzt und welches mit dem ersten Gehäuseteil (110) verbindbar oder verbunden ist.
9. Verfahren zur Entgratung und/oder Reinigung eines Werkstücks (106), bei dem das Werkstück (106) in ein flüssiges Medium (104) eingetaucht und einem hochdruckbeaufschlagten Flüssigkeitsstrahl (116) ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasstrom (120) erzeugt wird, weicher den Flüssigkeitsstrahl (116) zumindest abschnittsweise umhüllt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom (120) mit Druck beaufschlagt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsstrahl (116) gemeinsam mit dem Gasstrom (120) durch einen Kammerausgang (140) einer Kammer (134) ausgetragen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Gases im Wesentlichen parallel zur Strahlachse (150) des Flüssigkeitsstrahls (116) in die Kammer (134) eingeführt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Gases in einer gegen die Strahlachse (150) des Flüssigkeitsstrahls (116) geneigten Gas-Einführrichtung (162) in die Kammer (134) eingeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (134) einen senkrecht zur Kammerlängsachse (141) genommenen Kammerquerschnitt aufweist, welcher sich zu dem Kammerausgang (140) hin verjüngt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammerausgang (140) in einem Abstand von höchstens ungefähr 5 cm relativ zu einer zu entgratenden und/oder zu reinigenden Oberfläche (154) des Werkstücks (106) positioniert wird. |
Vorrichtung und Verfahren zur Entgratung und/oder Reinigung eines in ein flüssiges Medium eingetauchten Werkstücks
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entgratung und/oder Reinigung eines in ein flüssiges Medium eingetauchten Werkstücks, umfassend eine Flüssigkeitsaustragsvorrichtung zur Erzeugung eines hochdruckbeaufschlagten Flüssigkeitsstrahls.
Eine solche Vorrichtung eignet sich besonders gut zur Entgratung und/oder Reinigung von mechanisch, insbesondere spanend, bearbeiteten Werkstücken. Durch Beaufschlagung eines Werkstücks mit einem hochdruckbeaufschlagten Flüssigkeitsstrahl können Grate und/oder Verunreinigungen von dem Werkstück abgetrennt werden.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Entgratung und/oder Reinigung eines in ein flüssiges Medium eingetauchten Werkstücks zu schaffen, welche besonders effizient ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, einen Gasstrom bereitzustellen, welcher den Flüssigkeitsstrahl gegenüber dem flüssigen Medium zumindest abschnittsweise abschirmt, so dass die Reibung zwischen dem Flüssigkeitsstrahl und dem flüssigen Medium erheblich reduziert werden kann. Hierdurch wir erreicht, dass der Flüssigkeitsstrahl während seiner Bewegung durch das flüssige Medium hindurch in Richtung auf das Werkstück nicht oder nur geringfügig abgebremst wird. Dies hat den Vorteil, dass ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugter Flüssigkeitsstrahl bei Aufprall auf eine Werkstückoberfläche eine höhere kinetische Energie aufweist als dies bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen der Fall ist. Hierdurch kann
die Entgrat- und/oder Reinigungswirkung verbessert werden. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann der Flüssigkeitsstrahl mit einem niedrigeren Druck beaufschlagt werden, wodurch der Energieverbrauch der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen bei identischer Entgrat- und/oder Reinigungswirkung reduziert wird.
Die Flüssigkeitsaustragsvorrichtung umfasst in vorteilhafter Weise eine Düse oder Hochdruckdüse. Eine solche Düse ermöglicht es, eine hochdruckbeaufschlagte Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsaustragsvorrichtung auszutragen und dabei einen Flüssigkeitsstrahl zu formen. Durch entsprechende Anpassung der Geometrie der Düse kann ein Flüssigkeitsstrahl erzeugt werden, welcher ein im Wesentlichen kreisförmiges Vollstrahlprofil aufweist, oder ein Flachstrahlprofil, welches länglich oder elliptisch ist.
Für eine möglichst hohe Entgrat- und/oder Reinigungswirkung ist es bevorzugt, wenn der Strahlwinkel des Flüssigkeitsstrahls möglichst klein ist. Unter einem Strahlwinkel wird der Winkel zwischen einander gegenüberliegenden umfangsseitigen Begrenzungen des Flüssigkeitsstrahls verstanden. Vorzugsweise beträgt der Strahlwinkel höchstens ungefähr 25°, insbesondere höchstens ungefähr 15°.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den weiteren Vorteil, dass mit Hilfe des Gasstroms im Bereich der Flüssigkeitsaustragsvorrichtung ein unmittelbarer Kontakt der aus einer Düse austretenden Flüssigkeit mit dem flüssigen Medium und hierdurch bedingte Kavitationsschäden der Düse verhindert werden können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, mit einem geringen Energieeinsatz eine hohe Entgrat- und/oder Reinigungswirkung zu erzielen. Darüber hinaus ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung, ein Werkstück besonders geräuscharm und emissionsarm zu entgraten und/oder zu reinigen. Der Gasstrom ermöglicht eine Schallentkopplung des hochdruckbeaufschlagten
Flüssigkeitsstrahls einerseits und des flüssigen Mediums andererseits. Mit Hilfe des Gasstroms wird außerdem eine Wechselwirkung zwischen dem Flüssigkeitsstrahl und dem flüssigen Medium reduziert, so dass die Entstehung eines Flüssigkeitsnebels zumindest weitestgehend verhindert werden kann. Dementsprechend ermöglicht es die erfindungsgemäße Vorrichtung, auf externe Absauganlagen verzichten zu können oder entsprechende Absauganlagen sehr klein dimensionieren zu können.
Bei dem flüssigen Medium, in welches das Werkstück eingetaucht ist, handelt es sich vorzugsweise um ein flüssiges Reinigungsmedium, beispielsweise um Wasser.
Zur Aufnahme des flüssigen Mediums ist vorzugsweise ein Behälter, beispielsweise in Form eines Tanks, vorgesehen, dessen Behältervolumen zwischen wenigen Litern und mehreren Kubikmetern betragen kann. Zur Entgratung und/oder Reinigung eines Werkstücks ist es nicht erforderlich, dass dieses vollständig in das flüssige Medium eingetaucht ist; es genügt, dass der Flüssigkeitsstrahl und der Gasstrom einem Werkstückabschnitt zuführbar sind, welcher in das flüssige Medium eingetaucht ist.
Bei der hochdruckbeaufschlagten Flüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um Wasser und/oder öl und/oder eine Emulsion.
Die Flüssigkeit wird vorzugsweise mit einem Hochdruck von größer als ungefähr 100 bar beaufschlagt. Insbesondere wird die Flüssigkeit mit einem Druck beaufschlagt, welcher zwischen 300 bar und 2700 bar beträgt, insbesondere zwischen 500 bar und 2500 bar.
Zur Erzeugung des Hochdrucks ist vorzugsweise eine Hochdruckpumpe vorgesehen, mittels welcher der Flüssigkeitsaustragsvorrichtung hochdruckbeaufschlagte Flüssigkeit zuführbar ist.
Vorzugsweise ist der Gasstrom ein Luftstrom. Dies hat den Vorteil, dass ein Werkstück emissionsfrei entgratet und/oder gereinigt werden kann.
Der Gasstrom umhüllt zumindest einen Teil des Umfangs des Flüssigkeitsstrahls. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Umfang des Flüssigkeitsstrahls vollständig von dem Gasstrom umhüllt ist.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Gasstrom mit einem Druck beaufschlagbar. Eine solche Druckbeaufschlagung hat den Vorteil, dass ein Kollabieren der Gasstromhülle, welche den Flüssigkeitsstrahl zumindest abschnittsweise umgibt, verhindert wird. Beispielsweise kann zur Erzeugung des Gasstroms Druckluft verwendet werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Gasstrom mit einem Druck beaufschlagbar ist, welcher zumindest der Summe des Umgebungsdrucks der Vorrichtung und des auf Höhe des Gasstroms wirkenden hydrostatischen Drucks des flüssigen Mediums entspricht. Beispielsweise beträgt der Druck des Gasstroms bei einem Umgebungsdruck von 1 bar und bei einer Eintauchtiefe von 1 m mindestens ungefähr 1,1 bar. Im Vergleich zur Hochdruckbeaufschlagung der Flüssigkeit genügt es also, den Gasstrom mit einem niedrigen Druck zu beaufschlagen, welcher beispielsweise maximal ungefähr 10 bar beträgt.
In vorteilhafter Weise umfasst die Vorrichtung ein Gehäuse mit einer Kammer, welche mindestens einen Flüssigkeits-Kammereingang für den Eintritt von hochdruckbeaufschlagter Flüssigkeit in die Kammer, mindestens einen Gas- Kammereingang für den Eintritt von Gas in die Kammer und mindestens einen Kammerausgang für den Austritt des hochdruckbeaufschlagten Flüssigkeitsstrahls und des Gasstroms aufweist. Eine solche Kammer ermöglicht es, hochdruckbeaufschlagte Flüssigkeit und Gas separat voneinander in die Kammer einzuleiten und gemeinsam aus der Kammer herauszuleiten, und zwar derart, dass der Gasstrom den Flüssigkeitsstrahl zumindest abschnittsweise umhüllt.
Vorzugsweise umfasst die Kammer genau einen Flüssigkeits-Kammereingang und/oder genau einen Kammerausgang.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zumindest ein Teil des Gases im Wesentlichen parallel zur Strahlachse des Flüssigkeitsstrahls in die Kammer einführbar. Hierdurch kann in einfacher Weise eine Gasstromhülle erzeugt werden.
Vorzugsweise sind der Flüssigkeits-Kammereingang und der mindestens eine Gas-Kammereingang an derselben Kammer-Begrenzungsfläche angeordnet, so dass das Gas und die Flüssigkeit in besonders einfacher Weise in zueinander im Wesentlichen paralleler Richtung in die Kammer einführbar sind.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Gas-Kammereingänge vorgesehen. Diese sind insbesondere in Umfangsrichtung um den Flüssigkeits-Kammereingang verteilt und vorzugsweise äquidistant zueinander angeordnet. Mit Hilfe mehrerer Gas-Kammereingänge ist es möglich, ein Gas insbesondere gleichmäßig verteilt in die Kammer einzuleiten.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Gas-Kammereingang ringförmig ist und vorzugsweise konzentrisch zu einer Strahlachse des Flüssigkeitsstrahls angeordnet ist. Hierdurch ist eine besonders gleichmäßige Einleitung eines Gases in die Kammer ermöglicht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zumindest ein Teil des Gases in einer gegen die Strahlachse des Flüssigkeitsstrahls geneigten Gas-Einführrichtung in die Kammer einführbar. Dies unterstützt die Erzeugung eines hüllenförmigen Gasstroms, welcher den Flüssigkeitsstrahl zumindest abschnittsweise umgibt.
In vorteilhafter weise sind der Flüssigkeits-Kammereingang und mindestens ein Gas-Kammereingang an unterschiedlichen Kammer-Begrenzungsflächen
angeordnet. Dies ermöglicht es in besonders einfacher Weise, zumindest einen Teil des Gases in einer gegen die Strahlachse des Flüssigkeitsstrahls geneigten Richtung in die Kammer einzuführen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Eintrittsrichtung des Gases in die Kammer senkrecht, insbesondere radial zu der Strahlachse des Flüssigkeitsstrahls. Dies ermöglicht die Erzeugung einer umfangseitig geschlossenen Gasstromhülle.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Eintrittsrichtung des Gases in die Kammer tangential zu der Strahlachse des Flüssigkeitsstrahls. Auf diese Weise kann innerhalb der Kammer eine Wirbelbildung unterstützt werden, um eine Gasstromhülle zu formen, welche den Flüssigkeitsstrahl umgibt.
Beispielsweise kann zumindest ein Teil des Gases in einer bezogen auf die Schwerkraftrichtung vertikalen Richtung, also von oben und/oder von unten her, in die Kammer eingeführt werden.
Auch bei Einführung zumindest eines Teils des Gases in einer gegen die Strahlachse des Flüssigkeitsstrahles geneigten Richtung in die Kammer können mehrere Gas-Kammereingänge und/oder ein ringförmiger Gas-Kammereingang vorgesehen sein.
Bevorzugt ist es, wenn die Kammer einen senkrecht zur Kammerlängsachse genommenen Kammerquerschnitt aufweist, welcher sich zu dem Kammerausgang hin verjüngt. Dies ermöglicht es, das Gas in Richtung auf den Kammerausgang hin so zu führen, dass eine umfangseitig geschlossene Gasstromhülle erzeugt wird.
Die Kammerlängsachse erstreckt sich vorzugsweise in zur Strahlachse des Flüssigkeitsstrahls im Wesentlichen paralleler Richtung. Insbesondere fluchten
die Kammerlängsachse und die Strahlachse des Flüssigkeitsstrahls miteinander. Hierdurch kann eine kompakte Gasaustragsvorrichtung geschaffen werden.
Besonders bevorzugt ist es, wenn mindestens eine Kammer-Begrenzung konzentrisch zu der Strahlachse des Flüssigkeitsstrahls ausgebildet ist, so dass sich eine kreisringförmige Gasstromhülle erzeugen lässt.
Insbesondere ist die Kammer im Wesentlichen kegelstumpfförmig. Vorzugsweise beträgt der Winkel zwischen einer Kegelstumpf-Mantelfläche und der Strahlachse des Flüssigkeitsstrahls zwischen 10° und 60°.
In vorteilhafter Weise umfasst das Gehäuse ein erstes Gehäuseteil zur Anordnung der Flüssigkeitsaustragsvorrichtung und ein zweites Gehäuseteil, welches zumindest einen Abschnitt der Kammer begrenzt und welches mit dem ersten Gehäuseteil verbindbar oder verbunden ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung der Kammer, insbesondere wenn das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil lösbar miteinander verbindbar oder verbunden sind.
In vorteilhafter Weise umfasst das erste Gehäuseteil einen Eingang für Flüssigkeit, welche dem Flüssigkeits-Kammereingang zuführbar ist.
Bevorzugt ist es ferner, wenn mindestens eines der Gehäuseteile mindestens einen Eingang für ein Gas umfasst, welches dem mindestens einen Gas- Kammereingang zuführbar ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Entgratung und/oder Reinigung eines Werkstücks, bei dem das Werkstück in ein flüssiges Medium eingetaucht und einem druckbeaufschlagten Flüssigkeitsstrahl ausgesetzt wird.
Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Entgratung und/oder Reinigung eines Werkstücks zu schaffen, welches eine besonders effiziente Entgratung und/oder Reinigung eines Werkstücks ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Entgratung und/oder Reinigung eines Werkstücks, bei dem das Werkstück in ein flüssiges Medium eingetaucht und einem hochdruckbeaufschlagten Flüssigkeitsstrahl ausgesetzt wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Gasstrom erzeugt wird, welcher den Flüssigkeitsstrahl zumindest abschnittsweise umhüllt.
Besondere Ausgestaltungen und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind zum Teil bereits vorstehend im Zusammenhang mit den besonderen Ausgestaltungen und den Vorteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert worden. Daher wird im Folgenden nur noch auf jene Ausgestaltungen und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens eingegangen, die nicht bereits vorstehend erläutert wurden.
In vorteilhafter Weise wird zur Entgratung und/oder Reinigung des Werkstücks der Kammerausgang der Kammer in einem Abstand von höchstens ungefähr 5 cm relativ zu einer zu entgratenden und/oder zu reinigenden Oberfläche des Werkstücks positioniert. Insbesondere beträgt der Abstand höchstens ungefähr 3 cm, vorzugsweise ungefähr 1 cm. Die genannten Abstände ermöglichen es, den Flüssigkeitsstrahl gemeinsam mit dem ihn zumindest abschnittsweise umhüllenden Gasstrom dem zu entgratenden und/oder zu reinigenden Werkstück zuzuführen, ohne dass die Gasstromhülle kollabiert. Die genannten Abstände ermöglichen es außerdem, die Flüssigkeitsaustragsvorrichtung und die Gasaustragsvorrichtung relativ zu dem Werkstück zu bewegen, ohne dass hierbei die Einhaltung kleinster Lagetoleranzen erforderlich wäre.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sind insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
In den Zeichnungen zeigen :
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zur Entgratung und/oder Reinigung eines in ein flüssiges Medium eingetauchten Werkstücks; und
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zur Entgratung und/oder Reinigung eines in ein flüssiges Medium eingetauchten Werkstücks.
Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Eine in der Fig. 1 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Vorrichtung zur Entgratung und/oder Reinigung eines Werkstücks umfasst einen Behälter 102, welcher ein flüssiges Medium 104 enthält. Das flüssige Medium 104 ist beispielsweise Wasser.
Der Behälter 102 ist so dimensioniert, dass ein zu entgratendes und/oder zu reinigendes Werkstück 106 zumindest abschnittsweise in das flüssige Medium 104 eingetaucht werden kann.
Der Behälter 102 dient außerdem zur Aufnahme eines Gehäuses 108, welches vorzugsweise mehrteilig ist und insbesondere ein erstes Gehäuseteil 110 und ein zweites Gehäuseteil 112 umfasst.
Das Gehäuse 108 dient zum Halten einer Flüssigkeitsaustragsvorrichtung 114 zur Erzeugung eines Flüssigkeitsstrahls 116. Das Gehäuse 108 dient ferner zum Halten einer Gasaustragsvorrichtung 118 zur Erzeugung eines den Flüssigkeitsstrahl 116 zumindest abschnittsweise umhüllenden Gasstroms 120.
Die Vorrichtung 100 umfasst eine mit einer strichpunktierten Linie angedeutete Flüssigkeitsversorgungseinrichtung 122, mittels welcher dem Gehäuse 108 eine hochdruckbeaufschlagte Flüssigkeit, insbesondere Wasser und/oder öl und/oder Emulsion, zuführbar ist. Beispielsweise umfasst die Flüssigkeitsversorgungseinrichtung 122 eine in der Zeichnung nicht dargestellte Hochdruckpumpe und eine Flüssigkeitsversorgungsleitung, welche dem Gehäuse 108 Flüssigkeit zuführt.
Die Vorrichtung 100 umfasst ferner eine mit einer strichpunktierten Linie angedeutete Gasversorgungseinrichtung 124, mittels welcher dem Gehäuse 108 ein Gas, insbesondere Luft, zuführbar ist. Beispielsweise umfasst die Gasversorgungseinrichtung 124 einen in der Zeichnung nicht dargestellten Verdichter oder Kompressor und eine Gasversorgungsleitung, welche dem Gehäuse 108 Gas zuführt.
Das erste Gehäuseteil 110 weist einen Eingang 126 für eine hochdruckbeaufschlagte Flüssigkeit auf, welche über eine Leitung 128 einem Düsenkörper 130 zuführbar ist. Der Düsenkörper 130 umfasst eine Düse 132 mit einem gegenüber dem Querschnitt der Leitung 128 verkleinerten Düsenquerschnitt.
Das zweite Gehäuseteil 112 ist mit Hilfe von aus Gründen der übersichtlichkeit nicht dargestellten Verbindungselementen, beispielsweise Schrauben, lösbar mit dem ersten Gehäuseteil 110 verbunden. Ferner ist das zweite Gehäuseteil 112 mittels eines Dichtungselements 133, welches beispielsweise in Form eines O-Rings ausgebildet ist, fluiddicht gegenüber dem ersten Gehäuseteil 110 abgedichtet.
Das zweite Gehäuseteil 112 umfasst eine Kammer 134, welche vorzugsweise kegelstumpfförmig ist. Die Kammer 134 umfasst eine umfangsseitige Kammer-Begrenzungsfläche 136 in Form eines Kegelstumpfmantels. Die umfangsseitige Kammer-Begrenzungsfläche 136 erstreckt sich zwischen einer im Wesentlichen ebenen stirnseitigen Kammer-Begrenzungsfläche 138, welche durch eine Stirnseite des ersten Gehäuseteils 110 gebildet ist, und einem Kammerausgang 140. Der senkrecht zur Kammerlängsachse 141 genommene Kammerquerschnitt verjüngt sich von der stirnseitigen Kammer-Begrenzungsfläche 138 in Richtung auf den Kammerausgang 140. Der Abstand zwischen der stirnseitigen Kammer-Begrenzungsfläche 138 und dem Kammerausgang 140 beträgt beispielsweise ungefähr 2 cm. Das zweite Gehäuseteil 112 kann auch als "Manteldüse" bezeichnet werden.
Das zweite Gehäuseteil 112 weist einen Eingang 142 für ein mittels der Gasversorgungseinrichtung 124 bereitgestelltes Gas auf. Der Eingang 142 weist vorzugsweise einen größengenormten Druckluftanschluss auf, beispielsweise der Größe Rl/4 Zoll. Der Eingang 142 steht in fluidwirksamer Verbindung mit einer Gasleitung 144. Die Gasleitung 144 mündet an einem Gas-Kammereingang 146 für den Eintritt des Gases in die Kammer 134.
Die Kammer 134 weist ferner einen Flüssigkeits-Eingang 148 auf, welcher durch einen Ausgang der Düse 132 gebildet ist.
Die vorstehend beschriebene Vorrichtung 100 funktioniert wie folgt:
Zur Vorbereitung der Entgratung und/oder Reinigung eines Werkstücks 106 wird der Behälter 102 mit einem flüssigen Medium 104 gefüllt. Anschließend werden das Werkstück 106 und das Gehäuse 108 in das flüssige Medium 104 eingetaucht. Zur Erzeugung eines hochdruckbeaufschlagten Flüssigkeitsstrahls 116 wird dem Gehäuse 108 mittels der Flüssigkeitsversorgungseinrichtung 122 eine hochdruckbeaufschlagte Flüssigkeit zugeführt. Die Flüssigkeit gelangt über den Eingang 126 und die Leitung 128 zu der Düse 132 und zu dem
Flüssigkeits-Kammereingang 148. Die Flüssigkeit tritt an dem Flüssigkeits- Kammereingang 148 aus der Düse 132 aus und bildet den Flüssigkeitsstrahl 116. Der Flüssigkeitsstrahl 116 erstreckt sich entlang einer Strahlachse 150 und weist einen zwischen einander gegenüberliegenden umfangsseitigen Begrenzungen des Flüssigkeitsstrahls 116 gemessenen Strahlwinkel 152 auf, welcher beispielsweise ungefähr 10° beträgt.
Um zu verhindern, dass der Flüssigkeitsstrahl 116 durch Reibung mit dem flüssigen Medium 104 abgebremst wird, bevor er auf eine zu entgratende und/oder zu reinigende Oberfläche 154 des Werkstücks 106 trifft, wird ein Gasstrom 120 erzeugt, welcher den Flüssigkeitsstrahl 116 zumindest abschnittsweise umhüllt. Hierfür wird mittels der Gasversorgungseinrichtung 124 dem Eingang 142 des zweiten Gehäuseteils 112 Gas zugeführt und dieses über die Gasleitung 144 und den Gas-Kammereingang 146 in die Kammer 134 eingeführt. Das in die Kammer 134 eingeführte Gas ist mit einem Druck beaufschlagt. Dieser Druck ist vorzugsweise höher als die Summe eines Drucks, der in einer Umgebung 156 der Vorrichtung 100 anliegt, und des hydrostatischen Drucks auf Höhe des Gasstroms 120, der durch eine Eintauchtiefe 158 bestimmt ist, welche zwischen dem Niveau des Gasstroms 120 und der Oberfläche des flüssigen Mediums 104 ("Badpegel") gemessen wird.
Der Kammerausgang 140 ist so groß, dass der Flüssigkeitsstrahl 116 ausgehend von dem Flüssigkeits-Kammereingang 148 durch die Kammer 134 hindurch dem Kammerausgang 140 zugeführt werden kann, ohne dass der Flüssigkeitsstrahl 116 die umfangsseitige Kammer-Begrenzungsfläche 136 berührt. Auf Höhe des Kammerausgangs 140 verbleibt zwischen dem Umfang des Flüssigkeitsstrahls 116 und der umfangsseitigen Kammer-Begrenzungsfläche 136 ein Ringspalt 160, welcher den Austritt des in die Kammer 134 eingeführten Gases durch den Kammerausgang 140 hindurch in Richtung auf das Werkstück 106 ermöglicht. Hierdurch wird der umfangsseitig geschlossene, hüllenförmige Gasstrom 120 erzeugt, welcher ein reibungsbedingtes Abbremsen des Flüssigkeitsstrahls 116 in dem flüssigen Medium 104 verhindert.
Für eine besonders gute Entgrat- und/oder Reinigungswirkung ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse 108 und das Werkstück 106 relativ zueinander so positioniert werden, dass der Abstand zwischen dem Kammerausgang 140 und der zu entgratenden und/oder zu reinigenden Oberfläche 154 des Werkstücks 106 maximal ungefähr 3 cm, vorzugsweise ungefähr 1 cm, beträgt.
Der Abstand zwischen dem Ausgang der Düse 132 bzw. des Flüssigkeits- Kammereingangs 148 einerseits und der zu reinigenden Oberfläche 154 des Werkstücks 106 andererseits beträgt beispielsweise maximal ungefähr 10 cm, vorzugsweise maximal ungefähr 5 cm, insbesondere zwischen ungefähr 2 cm und ungefähr 3 cm.
Die Einführung des Gases in die Kammer 134 erfolgt mittels des Gas- Kammereingangs 146 in einer Gas-Einführrichtung 162, welche zu der Strahlachse des Flüssigkeitsstrahls 116 geneigt, insbesondere senkrecht ist. Die Gas-Einführrichtung 162 kann radial oder tangential zu der Strahlachse 150 verlaufen.
Es ist möglich, dass das Gas mittels eines einzigen Gas-Kammereingangs 146 in die Kammer 134 eingeführt wird. Alternativ hierzu ist es möglich, dass mindestens ein weiterer Gas-Kammereingang 164 vorgesehen ist, welcher beispielsweise auf einer dem Gas-Kammereingang 146 gegenüberliegenden Seite der umfangsseitigen Kammer-Begrenzungsfläche 136 angeordnet und in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet ist.
Eine in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform einer Vorrichtung 100 zur Entgratung und/oder Reinigung eines in ein flüssiges Medium 104 eingetauchten Werkstücks 106 unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform dadurch, dass die zweite Ausführungsform einen Gas- Kammereingang 202 aufweist, welcher gemeinsam mit dem Flüssigkeits- Kammereingang 148 an der stirnseitigen Kammer-Begrenzungsfläche 138 angeordnet ist.
Der Gas-Kammereingang 202 ist mittels einer Gasleitung 204 gespeist, welche in dem ersten Gehäuseteil 110 angeordnet ist. Die Gasleitung 204 kommuniziert über einen Eingang 206 mit der Gasversorgungseinrichtung 124.
Mittels des Gas-Kammereingangs 202 kann ein Gas in zu der Strahlachse 150 des Flüssigkeitsstrahls 116 zumindest annähernd paralleler Richtung 208 in die Kammer 134 eingeführt werden. Das in die Kammer 134 eingeführte Gas strömt entlang der umfangsseitigen Kammer-Begrenzungsfläche 136 zu dem Kammerausgang 140 und tritt dort über den Ringspalt 160 aus der Kammer 134 aus und bildet den hüllenförmigen Gasstrom 120.
Auch bei der zu der Strahlachse 150 des Flüssigkeitsstrahls 116 parallelen Einführung des Gases in die Kammer 134 kann ein einzelner Gas-Kammereingang 202 vorgesehen sein und oder mindestens ein weiterer Gas-Kammereingang 210, welcher in Fig. 2 mit einer strichpunktierten Linie angedeutet ist. Beispielsweise sind die Gas-Kammereingänge 202 und 210 auf einander gegenüberliegenden Seiten des Flüssigkeits-Kammereingangs 148 angeordnet und weisen vorzugsweise denselben Abstand zu dem Flüssigkeits-Kammer- eingang 148 auf.
Im übrigen stimmt die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform der Vorrichtung 100 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine weitere, in der Zeichnung nicht dargestellte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Entgratung und/oder Reinigung eines in ein flüssiges Medium eingetauchten Werkstücks umfasst sowohl mindestens einen Gas-Kammereingang 146, mittels welchem ein Gas in einer gegen die Strahlachse 150 des Flüssigkeitsstrahls 116 geneigten Gas-Einführrichtung 162 in die Kammer 134
einführbar ist, als auch mindestens einen Gas-Kammereingang 202, mittels welchem ein Gas im Wesentlichen parallel zu der Strahlachse 150 des Flüssigkeitsstrahls 116 in die Kammer 134 einführbar ist.
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