DE2908530A1 - High pressure textile web or granite cutting water jet - has its efficiency increased by discharging cyclically through orifice - Google Patents
High pressure textile web or granite cutting water jet - has its efficiency increased by discharging cyclically through orificeInfo
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Abstract
Description
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden und Trennen von Materialien mit Hilfe eines Hochdruck-Flüssigkeits strahls, insbesondere Wasserstrahls mit einem Druck in der Größenordnung von einigen Kilobar, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for cutting and separating Materials with the help of a high pressure liquid jet, in particular a water jet with a pressure of the order of a few kilobars, as well as a device to carry out this procedure.
Ein kontinuierlicher Wasserstrahl mit einem Druck in der Größenordnung von 4.000 bar ist für verschiedene Produkte ein sehr geeignetes Schneid- und Trennwerkzeug. Bei einigen hygroskopischen Materialien, z.B. Textilien, oder sehr druckfesten Materialien, z.B. Granit, oder bei Materialien, die in hohem Maße druckfest, nicht aber zugfest sind, erscheint das bekannte Verfahren als verbesserungsfähig. Dies dürfte darauf beruhen, daß der Strahl beim Auftreffen auf das Schneidgut eine Art von "Pfütze" zu überwinden hat, die einen größeren Teil seiner kinetischen Energie aufzehrt.A continuous jet of water with a pressure on the order of magnitude of 4,000 bar is a very suitable cutting and separating tool for various products. With some hygroscopic materials, e.g. textiles, or very pressure-resistant materials, e.g. granite, or materials that are highly pressure-resistant, but not tensile-resistant the known method appears to be capable of improvement. This is likely to point out are based on the fact that the beam forms a kind of "puddle" when it hits the material to be cut has to overcome, which consumes a larger part of its kinetic energy.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung insbesondere im Hinblick auf hygroskopische und sehr druckfeste Materialien zu verbessern, Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren des Gattungsbegriffes dadurch gelöst, daß der Strahl pulsierend aufgegeben wird.The invention is based on the object, the known method and the known device in particular with regard to hygroscopic and very pressure-resistant To improve materials, This task is carried out with a method of the generic term solved by the fact that the jet is applied in a pulsating manner.
Bei einem pulsierenden Strahl bilden sich Wassernadeln, deren Länge vom Betriebsdruck abhängig ist und zwischen wenigen Millimetern und einigen Zentimetern liegen kann.With a pulsating jet, water needles are formed, the length of which depends on the operating pressure and is between a few millimeters and a few centimeters can lie.
Die Pulsfrequenz kann etwa 50 bis 3.000 Hz betragen, jedoch auch außerhalb dieses Bereiches liegen.- Es hat sich gezeigt, daß sich dadurch Steigerungen der Schnittgeschwindigkeit bzw. Eindringtiefe erreichen lassen, die die entsprechenden Werte eines kontinuierlichen Strahls um teilweise über 50% überschreiten. Dies dürfte darauf beruhen, daß sich zwischen den einzelnen Nadeln jeweils die erwähnte "Pfütze" abgebaut hat, so daß die einzelnen Flüssigkeitsnadeln einen größeren Teil ihrer kinetischen Energie direkt an das Material abgeben können.The pulse frequency can be around 50 to 3,000 Hz, but also outside this range.- It has been shown that this increases the Allow cutting speed or penetration depth to reach the corresponding Continuous ray values sometimes by more than 50%. This is probably due to the fact that the one mentioned is located between the individual needles "Puddle" has broken down, so that the individual liquid needles take up a larger part can transfer their kinetic energy directly to the material.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Auslaßdüse zur Abgabe des Flüssigkeitsstrahls und einen Verschlußkörper, der die Auslaßdüse mit geeigneter Schwingungsfrequenz öffnet und schließt. Der Verschlußkörper kann mit einem Fremdantrieb Verbunden sein, der etwa aus einem beidseitig alternierend mit hydraulischem Druck beaufschlagten Kolben besteht, der mit dem Verschlußkörper verbunden ist.The device according to the invention comprises an outlet nozzle for dispensing of the liquid jet and a closure body, which the outlet nozzle with suitable Oscillation frequency opens and closes. The closure body can be driven by an external drive Be connected, for example, from a bilateral alternating with hydraulic pressure acted upon piston exists, which is connected to the closure body.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further refinements of the invention emerge from the subclaims.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.The following are preferred embodiments of the invention explained in more detail with reference to the accompanying drawing.
Die einzige Figur zeigt einen schematischen senkrechten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.The single figure shows a schematic vertical section through a device according to the invention.
In der Zeichnung ist mit 10 ein Antriebs-Gehäuse und mit 12 ein Gehäuse zur Aufnahme einer Düse bezeichnet. Die Gehäuse 10 und 12 sind miteinander verschraubt, durch Spannschrauben miteinander verbunden oder dgl.In the drawing, 10 is a drive housing and 12 is a housing designated for receiving a nozzle. The housings 10 and 12 are screwed together, connected to each other by clamping screws or the like.
Das Gehäuse 12 weist eine Einlaßbohrung 14, die von rechts in der Zeichnung eintritt, einen diese Einlaßbohrung aufnehmenden, senkrecht nach unten in der Zeichnung austretenden Kanal 16 und eine Düse 18 am unteren Ende des Kanals auf, die zur Abgabe des Flüssigkeitsstrahls dient. Koaxial zu der Einlaßbohrung 14 befindet sich an der Außenseite des Gehäuses 12 eine erweiterte Ge- windebohrung 20, in die eine übliche Hochdruckschraube eingeschraubt ist, die eine nur angedeutete Zufuhrleitung 24 und eine Dichtung 26 trägt.The housing 12 has an inlet bore 14, which from the right in the Drawing enters, this inlet bore receiving, vertically downwards in the drawing exiting channel 16 and a nozzle 18 at the lower end of the channel on, which is used to dispense the liquid jet. Coaxial with the inlet bore 14 there is an extended area on the outside of the housing 12 threaded hole 20, into which a conventional high-pressure screw is screwed, the one only hinted at Feed line 24 and a seal 26 carries.
Die Düse 18 ist mit einer Axialbohrung 28 versehen und weist auf der dem Gehäuse 12 zugewandten Seite eine kegelstumpfförmige Fläche 30 auf, die sich auf einer komplementären Fläche am Umfang des Austrittsendes des Kanals 16 abstützt. Auf der gegenüberliegenden Seite ist die Düse mit einem ringförmigen Einschnitt 32 versehen, in den eine Uberwurfmutter 36 eingreift, die eine Axialbohrung 34 aufweist. Die Überwurfmutter 36 ist auf einen mit Außengewinde versehenen Ansatz 38 des Gehäuses 12 aufgeschraubt, der den Kanal 16 an seinem unteren Ende ringförmig umgibt.The nozzle 18 is provided with an axial bore 28 and has on the the housing 12 facing side on a frustoconical surface 30, which is supported on a complementary surface on the circumference of the outlet end of the channel 16. On the opposite side is the nozzle with an annular incision 32 is provided, in which a union nut 36 engages, which has an axial bore 34. The union nut 36 is on an externally threaded extension 38 of the housing 12 screwed on, which surrounds the channel 16 at its lower end in a ring shape.
Auf diese Weise wird über die Zufuhrleitung 34, die Einlaßbohrung 14, den Kanal 16 und die Axialbohrung 28 der Düse 18 eine durchgehende Strömungsbahn für die Hochdruck-Flüssigkeit gebildet. Der Flüssigkeitsdurchgang wird durch eine Nadel 40 gesteuert, die mit ringförmigem Abstand innerhalb des Kanals 16 axial verschiebbar angeordnet ist und deren unteres Ende die Axialbohrung 28 der Düse 18 wahlweise öffnet und schließt. Oberhalb des Kanals 16 liegt die Nadel 40 gleitend in einer ringförmigen Nadelführung 42, die zugleich ringförmige Dichtungen 44, 46 aufnimmt.In this way, via the supply line 34, the inlet bore 14, the channel 16 and the axial bore 28 of the nozzle 18 form a continuous flow path formed for the high pressure liquid. The liquid passage is through a Needle 40 controlled, which is axially displaceable within the channel 16 at an annular distance is arranged and the lower end of the axial bore 28 of the nozzle 18 optionally opens and closes. Above the channel 16, the needle 40 is slidable in a annular needle guide 42, which at the same time receives annular seals 44, 46.
Das obere Ende der Nadel 40 ist fest in eine Bohrung eines koaxial zu der Nadel liegenden Stößels 48 eingesetzt, der in einer in dem Gehäuse 12 liegenden Stößel-Führung 50 gleitend verschiebbar ist. Der Stößel 48 trägt auf seinem Umfang innerhalb der Stößelführung 50 umlaufende Dichtungen 52,54 zur Abdichtung gegenüber der Stößelführung 50. In eine kreisförmigen Aussparung am unteren Ende der Stößelführung 50 ist die Nadelführung 42 mit einem Teil ihrer Länge eingelassen. Von einer Kammer 56 am obe- ren Ende des Gehäuses 12 geht eine Gewindebohrung 58 nach unten aus, in die eine Hochdruckschraube 60 eingeschraubt ist, die den Stößel 48 mit Abstand umgibt und die Stößelführung 50 mit Hilfe einer umlaufenden Schulter 62 nach unten vorspannt. Durch eine den Kanal 16 an seinem oberen Ende umgebende Schulter 64 des Düsen-Gehäuses 12 wird die Anordnung aus Stößelführung 50 und Nadelführung 42 in Gegenrichtung abgestützt.The upper end of the needle 40 is fixed in a bore of a coaxial to the needle lying plunger 48 is used, which is in a lying in the housing 12 Plunger guide 50 is slidable. The plunger 48 carries on its circumference within the tappet guide 50 circumferential seals 52,54 for sealing against each other the plunger guide 50. In a circular recess at the lower end of the plunger guide 50, the needle guide 42 is embedded with part of its length. From a chamber 56 at the top Ren end of the housing 12 is a threaded hole 58 downwards, into which a high pressure screw 60 is screwed, which the plunger 48 surrounds at a distance and the plunger guide 50 with the aid of a circumferential shoulder 62 biases downwards. By one surrounding the channel 16 at its upper end Shoulder 64 of nozzle housing 12 becomes the assembly of plunger guide 50 and needle guide 42 supported in the opposite direction.
Oberhalb der Kammer 56 befindet sich eine entsprechende Kammer 66 des angrenzenden Antriebs-Gehäuses 10. Der Stößel 48 durchläuft die Kammern 56 und 58 nach oben und tritt an seinem oberen Ende, beispielsweise mit Gewindeeingriff, in einen Schaft 68 ein, der an einen Kolben 70 angeformt ist. Die Anordnung aus Schaft 68 und Kolben 70 ist in senkrechter Richtung innerhalb einer Führungsbohrung 72 und einer Zylinderbohrung 74 des Antriebs-Gehäuses 10 gleitend verschiebbar. Im Umfang der Führungsbohrung 72 und auf dem Umfang des Kolbens 70 befinden sich Nuten 76,78 zur Aufnahme nicht näher bezeichneter Dichtungen.A corresponding chamber 66 is located above the chamber 56 of the adjacent drive housing 10. The plunger 48 passes through the chambers 56 and 58 upwards and occurs at its upper end, for example with thread engagement, into a shaft 68 which is molded onto a piston 70. The arrangement out Shank 68 and piston 70 are in the vertical direction within a guide bore 72 and a cylinder bore 74 of the drive housing 10 slidably displaceable. In the circumference of the guide bore 72 and on the circumference of the piston 70 are located Grooves 76, 78 for receiving unspecified seals.
In Verlängerung der Zylinderbohrung 74 befindet sich am oberen Ende des Antriebs-Gehäuses 10 eine Gewindebohrung 80, in die ein Stopfen 82 eingeschraubt ist. Der Stopfen weist auf seinem Umfang im Bereich seines unteren Endes eine umlaufende Nut 84 auf, in die eine Dichtung eingelegt ist.In extension of the cylinder bore 74 is located at the upper end of the drive housing 10 has a threaded bore 80 into which a plug 82 is screwed is. The stopper has a circumferential on its circumference in the area of its lower end Groove 84 into which a seal is inserted.
Der zwischen der unteren Stirnfläche des Stopfens 82 und einer Schulter 86 am Übergang zwischen der Zylinderbohrung 74 und der Führungsbohrung 72 liegenden Hubraum ist in Axialrichtung länger als der Kolben 70, so daß der Kolben 70 in senkrechter Richtung über einen begrenzten Weg hin und her verschiebbar ist.That between the lower face of the plug 82 and a shoulder 86 lying at the transition between the cylinder bore 74 and the guide bore 72 The displacement is longer in the axial direction than the piston 70, so that the piston 70 in a vertical direction Direction is displaceable back and forth over a limited path.
Das obere und untere Ende der Zylinderbohrung 74 ist mit nach links in der Zeichnung austretenden Bohrungen 88, 90 verbunden, die auf der Austrittsseite in ein nur angedeutetes Steuerventil 92 münden. Das Steuerventil 92 ist beispielsweise mit Hilfe von durch strichpunktierte Linien angedeutete Schrauben an der Außenseite des Antriebs-Gehäuses 10 befestigt. An dem Steuerventil 92 befindet sich ein Steuermagnet 96, der die Umschaltung des Steuerventils bewirkt. Das Steuerventil 92 ist zwischen zwei Positionen derart umschaltbar, daß die Bohrungen 88,90 alternativ und abwechselnd auf Zug und Druck zur Zufuhr und Abfuhr einer Hydraulikflüssigkeit geschaltet werden können.The upper and lower ends of the cylinder bore 74 is with after left in the drawing exiting bores 88, 90 connected to the exit side open into a control valve 92, which is only indicated. The control valve 92 is, for example with the help of screws on the outside indicated by dash-dotted lines of the drive housing 10 attached. A control magnet is located on the control valve 92 96, which causes the control valve to switch. The control valve 92 is between two positions can be switched in such a way that the bores 88.90 alternate and alternate can be switched to pull and push for the supply and discharge of a hydraulic fluid can.
Von der Grenzfläche zwischen dem Antriebs-Gehäuse 10 und dem Steuerventil 92 tritt eine Entlastungs-Bohrung 98 in das Antriebs-Gehäuse 10 ein, die auf der nicht gezeigten Rückseite des Gehäuses 10 austritt.From the interface between the drive housing 10 and the control valve 92 occurs a relief bore 98 in the drive housing 10, which is on the not shown rear side of the housing 10 exits.
Am unteren Ende der Hochdruckschraube 60 einerseits und der Stößelführung 50 andererseits befinden sich ringförmige Kammern 100,102, die durch weitere Entlastungsbohrungen 104,106 mit der Außenseite des Gehäuses 12 verbunden sind. Weitere ringförmige Kammern 108,110 befinden sich am inneren Ende der Hochdruckschraube 22 und unterhalb der Überwurfmutter 36. Die Kammer 108 ist durch eine Entlastungsbohrung 112 in dem Gehäuse 12 und die Kammer 110 durch eine Entlastungsbohrung 114 in der Überwurfmutter 36 mit der Umgebung verbunden. Durch die Entlastungsbohrungen wird verhindert, daß sich in unbeabsichtigter Weise, etwa im Falle von Lecks, ein Hochdruck in Positionen aufbaut, die für die Aufnahme dieses Hochdrucks nicht eingerichtet sind.At the lower end of the high pressure screw 60 on the one hand and the plunger guide 50 on the other hand, there are annular chambers 100,102, which are through further relief bores 104, 106 are connected to the outside of the housing 12. More annular chambers 108,110 are located at the inner end of the high pressure screw 22 and below the Union nut 36. The chamber 108 is through a relief bore 112 in the housing 12 and the chamber 110 through a relief bore 114 in the union nut 36 connected to the environment. The relief bores prevent that high pressure in positions inadvertently, for example in the event of leaks that are not set up to absorb this high pressure.
Mit Hilfe des Steuerventils 92 gelangt an die beiden Enden des Kolbens 70 ein alternierender, pulsierender Hydraulikdruck, so daß der Kolben in senkrechter Richtung in hin- und hergehende Schwingungen versetzt wird. Da der Kolben 70 über den Stößel 48 fest mit der Nadel 40 verbunden ist, folgt die Nadel 40 dieser hin- und hergehenden Bewegung, so daß sie abwechselnd die Bohrung 28 der Düse 18 freigibt und verschließt.With the help of the control valve 92 reaches the two ends of the piston 70 an alternating, pulsating hydraulic pressure, so that the piston in a vertical Direction is set in reciprocating vibrations. Since the Pistons 70 is firmly connected to the needle 40 via the plunger 48, the needle 40 follows it reciprocating movement so that they alternate the bore 28 of the nozzle 18 releases and closes.
Die Anordnung aus Steuerventil 92 und Steuermagnet 96 kann beispielsweise im Frequenzbereich von 0 bis 400 Hz einstellbar sein.The arrangement of control valve 92 and control magnet 96 can, for example be adjustable in the frequency range from 0 to 400 Hz.
Im Interesse einer gleichmäßigeren Schwingung kann der Kolben 74 auf der Oberseite eine gestrichelt angedeutete Aussparung 116 aufweisen, die Hydraulikfluid als Dämpfungspolster aufnimmt.In the interests of a more uniform oscillation, the piston 74 can open the top have a recess 116 indicated by dashed lines, the hydraulic fluid as a cushioning pad.
Die zuvor beschriebene Vorrichtung ist nur als Beispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verstehen. Anstelle des beschriebenen elektromagnetischhydraulischen Antriebs kommen andere Schwingungsantriebe in Betracht, die beispielsweise auf mechanischem oder rein elektromagnetischem Wege arbeiten können. Auch die Steuerung der Düsenöffnung kann auf andere Weise verwirklicht werden. Wesentlich ist insbesondere, daß ein pulsierender Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl erzeugt wird, und es ist vorzuziehen, daß die Pulsfrequenz einstellbar ist. LeerseiteThe device described above is only an example for implementation to understand the method according to the invention. Instead of the described electromagnetic-hydraulic Drive come into consideration other vibration drives, for example on mechanical or can work in a purely electromagnetic way. Also the control of the nozzle opening can be realized in other ways. It is particularly important that a pulsating high pressure liquid jet is generated, and it is preferable that the pulse frequency is adjustable. Blank page
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8130 | Withdrawal |