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Title:
WATER-ABRASIVE-SUSPENSION CUTTING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/207054
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a water-abrasive-suspension cutting system comprising a high-pressure source (2) which provides highly pressurised water, a mixing device (19) positioned downstream of the high-pressure source (2), in which an abrasive agent is added to the highly pressurised water to form a suspension, and an outlet nozzle (14) positioned downstream of the mixing device (19) for discharging the suspension, wherein a jet collection device (30) is arranged on the exit side of the outlet nozzle (14), which is designed for collecting and diverting a water jet passing out of the outlet nozzle (14), and wherein the outlet nozzle (14) and the jet collection device (30) can be moved relative to one another between a first position in which the jet collection device (30) of an outlet opening is opposite the outlet nozzle (14) in the outlet direction (S), and a second position in which the jet collection device is positioned outside of the outlet direction (S).

Inventors:
LINDE, Marco (Sternenring 20, Lübeck, 23562, DE)
Application Number:
EP2016/062547
Publication Date:
December 07, 2017
Filing Date:
June 02, 2016
Export Citation:
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Assignee:
ANT APPLIED NEW TECHNOLOGIES AG (Hinter den Kirschkaten 32, Lübeck, 23560, DE)
International Classes:
B24C1/04; B24C7/00; B26F3/00
Attorney, Agent or Firm:
VOLLMANN & HEMMER (Wallstraße 33a, Lübeck, 23560, DE)
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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.

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