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DE19632883A1 - Method for liquid jet cutting of workpieces - Google Patents

Method for liquid jet cutting of workpieces

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DE19632883A1
DE19632883A1 DE19632883A DE19632883A DE19632883A1 DE 19632883 A1 DE19632883 A1 DE 19632883A1 DE 19632883 A DE19632883 A DE 19632883A DE 19632883 A DE19632883 A DE 19632883A DE 19632883 A1 DE19632883 A1 DE 19632883A1
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Germany
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liquid
substance
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cutting
nitrogen
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DE19632883A
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German (de)
Inventor
Erich Klaus
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Abstract

The method involves the addition of a substance to the liquid before its exit from a nozzle (6). The substance alters the characteristics of the liquid to create an abrasive medium. The substance added can be liquid nitrogen and it is the physical properties of the liquid that are altered. Some of the liquid is turned into ice crystals. The physical change is reversed after cutting. The device used has a reserve (9) of nitrogen, added at a joint (8) in the supply tubing (3) carrying liquid from a source (4). The workpiece (1) is cut by a jet (2) of liquid with ice crystals from a nozzle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden von Werkstücken mit einem Flüssigkeitsstrahl aus einer Düse, wobei die Flüssigkeit über eine Zuleitung zugeführt wird.The invention relates to a method for cutting Workpieces with a liquid jet from a nozzle, the liquid being supplied via a feed line.

Es ist bekannt, Werkstücke, gleich welcher Art, mittels eines gebündelten und unter hohem Druck austretenden Wasserstrahls zu schneiden. Das Schneiden erfolgt sehr exakt, wobei vor allem die Schneidkanten sehr sauber geschnitten sind.It is known to use workpieces of any kind one bundled and emerging under high pressure Water jet cut. The cutting is done very much exact, especially the cutting edges very clean are cut.

Zur Verbesserung der Schneidwirkung des Wasserstrahls ist es ferner bekannt, daß dem Wasserstrahl ein abrasives Mittel, insbesondere Sand, vor dem Austreten aus der Düsenöffnung zugesetzt wird (siehe "kalter Schnitt", Maschinenmarkt, Würzburg 95 (1989) 49, Seite 80-83). Ferner ist aus der DD 2 98 618 bekannt, daß durch eine Abkühlung des Wassers vor dem Austritt aus der Düse nach dem Austritt des Wassers ein Teil des Wassers zu Eis kristallisiert wird, so daß in dem Wasser Eiskristalle erzeugt werden. Dazu muß allerdings das Wasser unter einen erheblichen Druck gesetzt und auf etwa minus 20°C abgekühlt werden, wobei es erheblicher aufwendiger Aggregate bedarf. Ferner kann nur unter den größten Schwierigkeiten vermieden werden, daß die Düse und insbesondere der Düsenaustritt laufend vereist, so daß erhebliche Ausfallzeiten zu verkraften sind.To improve the cutting effect of the water jet it is also known that the water jet is an abrasive Medium, especially sand, before exiting the Nozzle opening is added (see "cold cut", Maschinenmarkt, Würzburg 95 (1989) 49, pages 80-83). Further is known from DD 2 98 618 that by cooling of water before exiting the nozzle after exiting part of the water crystallizes into ice  is so that ice crystals are generated in the water. To do this, however, the water must be under a considerable Pressurized and cooled to about minus 20 ° C, whereby considerable complex units are required. Further can only be avoided under the greatest difficulties that the nozzle and in particular the nozzle outlet continuously iced up, causing significant downtime too are able to cope.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der o.g. Art zu entwickeln, bei welcher dieser Nachteil nicht auftreten und ins­ besondere ein wirkungsvolles und umweltschonendes Schneid­ verfahren vorgegeben wird.The present invention is based on the object Method and device of the above Kind of develop at which this disadvantage does not occur and ins special an effective and environmentally friendly cutting procedure is specified.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß der Flüssigkeit vor einem Düsenaustritt ein Stoff zugesetzt wird, der in der Flüssigkeit durch Zustandsänderung einen Abrasivstoff er­ zeugt.To solve this problem, the liquid leads a substance is added to a nozzle outlet, which in the Liquid by changing the state of an abrasive testifies.

In der Regel wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Flüssigkeit Wasser eingesetzt. Allerdings sind auch andere Flüssigkeiten oder Mischungen von verschiedenen Flüssig­ keiten denkbar, sofern sie wirtschaftlich einsetzbar sind.As a rule, in the method according to the invention Liquid water used. However, there are others Liquids or mixtures of different liquids possible, provided that they can be used economically.

Als Stoff, der sich beispielsweise in Wasser zur Erzeugung von Eiskristallen besonders eignet, ist Stickstoff zu nennen. Wird flüssiger Stickstoff beispielsweise in Wasser eingeleitet, so erfährt zumindest ein Teil dieses Wassers eine Zustandsänderung auf physikalischem Wege und kri­ stallisiert zu Eis. Diese Eiskristalle dienen dann als Abrasivstoff beim Schneiden der Werkstücke.As a substance that can be found in water for example of ice crystals is particularly suitable, nitrogen is too call. Liquid nitrogen becomes, for example, in water initiated, so experiences at least part of this water a change of state physically and kri stalled to ice. These ice crystals then serve as Abrasive material when cutting the workpieces.

Nach dem Schneidvorgang lösen sich die Eiskristalle wieder auf, so daß die Zustandsänderung rückgängig gemacht wird. Es besteht keinerlei Entsorgungsproblem für diesen Abrasiv­ stoff, der Stickstoff selbst ist bei der im erfindungs­ gemäßen Verfahren benutzten Konzentration völlig schadlos.After the cutting process, the ice crystals loosen again on so that the change of state is reversed. There is no disposal problem for this abrasive  substance, the nitrogen itself is in the invention according to the methods used concentration completely harmless.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken mit einem Flüssigkeitsstrahl aus einer Düse, welche über eine Zuleitung mit einer Flüssigkeitsquelle verbunden ist, soll in die Zuleitung eine Zweigleitung einmünden, an die wiederum ein Speicher für beispielsweise Stickstoff angeschlossen ist. Dadurch, daß die Flüssigkeit und insbesondere Wasser in der Zuleitung mit hoher Geschwindigkeit geführt wird, erfolgt quasi ein Zusaugen des Stickstoffes aus der Zweigleitung in die Zuleitung, so daß sich dort der Stickstoff mit der Flüssigkeit vermengt und die Eiskristalle erzeugt.In an inventive device for cutting Workpieces with a liquid jet from a nozzle, which via a supply line with a liquid source a branch line is to be connected to the supply line open, to which in turn a memory for, for example Nitrogen is connected. Because the liquid and especially water in the supply line with high Speed is practically sucked in of nitrogen from the branch line into the feed line, see above that the nitrogen mixes with the liquid there and created the ice crystals.

Ein besonderer Vorteil besteht auch darin, daß keinerlei Reste des Abrasivstoffes im Schneidgut selbst verbleiben, wie dies beispielsweise bei Sand der Fall ist. Dem­ entsprechend kommt es auch nicht zu späteren Beschädigungen von Werkzeugen. Ferner ist der gesamte Schneidprozeß hygienisch und lebensmittelverträglich, wobei die Wasser­ aufnahme des Werkstückes während des Schneidvorganges minimiert bzw. unterbunden wird. A particular advantage is that none Residues of the abrasive material remain in the material to be cut, as is the case with sand, for example. The accordingly, there is no later damage of tools. Furthermore, the entire cutting process hygienic and food-safe, the water Picking up the workpiece during the cutting process is minimized or prevented.  

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention result from the following description more preferred Exemplary embodiments and with reference to the drawing; this shows in

ihrer einzigen Fig. eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schneiden von Werk­ stücken.their only Fig. A schematic representation of a Device according to the invention for cutting work pieces.

Ein Werkstück 1 wird von einem gestrichelt angedeuteten Wasserstrahl 2 im bekannten Wasserstrahlverfahren ge­ schnitten.A workpiece 1 is cut by a dashed water jet 2 in the known water jet method GE.

Dieser Wasserstrahl 2 wird durch eine Zuleitung 3 von einem Wasseranschluß 4 durch einen Düsenkopf 5 einer Düse 6 zuge­ führt und tritt aus dieser Düse 6 mit hoher Geschwindigkeit aus. Ggfs. ist in die Zuleitung 3 noch eine Pumpe 7 einge­ schaltet.This water jet 2 is fed through a feed line 3 from a water connection 4 through a nozzle head 5 to a nozzle 6 and emerges from this nozzle 6 at high speed. If necessary. a pump 7 is switched on in the feed line 3 .

Über eine Zweigleitung 8 steht die Zuleitung 3 mit einem Speicher 9 für einen Stoffin Verbindung, durch den bei oder nach der Einmündung in die Zuleitung 3 bzw. bei der Einmischung in die Flüssigkeit diese zumindest teilweise eine Zustandsänderung erfährt, wobei ein Teil der Flüssig­ keit in einen Abrasivstoff umgewandelt wird. Bevorzugt handelt es sich bei dem Stoff um Stickstoff, der bei Vermischung mit Wasser die physikalisch bedingte Zustands­ änderung bewirkt, nämlich Teile des Wassers zu Eis kristallisieren läßt, wobei diese Eiskristalle in dem Wasserstrahl 2 abrasiv auf das Werkstück 1 einwirken.Via a branch line 8 , the supply line 3 is connected to a store 9 for a substance, through which, at or after the confluence with the supply line 3 or when it is mixed into the liquid, this at least partially undergoes a change in state, with some of the liquid in an abrasive is converted. The substance is preferably nitrogen, which, when mixed with water, causes the physically induced change in state, namely to allow parts of the water to crystallize into ice, these ice crystals having an abrasive effect on the workpiece 1 in the water jet 2 .

BezugszeichenlisteReference list

1 Werkstück
2 Wasserstrahl
3 Zuleitung
4 Wasseranschluß
5 Düsenkopf
6 Düse
7 Pumpe
8 Zweigleitung
9 Speicher 1 workpiece
2 water jet
3 supply line
4 water connection
5 nozzle head
6 nozzle
7 pump
8 branch line
9 memory

Claims (7)

1. Verfahren zum Schneiden von Werkstücken (1) mit einem Flüssigkeitsstrahl (2) aus einer Düse (6), wobei die Flüssigkeit über eine Zuleitung (3) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeit vor einem Düsenaustritt ein Stoff zugesetzt wird, der in der Flüssigkeit durch Zustands­ änderungen einen Abrasivstoff erzeugt.1. A method for cutting workpieces ( 1 ) with a liquid jet ( 2 ) from a nozzle ( 6 ), the liquid being fed via a feed line ( 3 ), characterized in that a substance is added to the liquid before a nozzle exit, which an abrasive substance is generated in the liquid by changes in state. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff ein flüssiger Stoff, insbesondere flüssiger Stickstoff, ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the substance is a liquid substance, in particular liquid Nitrogen, is. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zustandsänderung auf physikalischem Wege erfolgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that the change of state physically he follows. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Flüssigkeit zu Eis kristallisiert wird.4. The method according to any one of claims 1-3, characterized characterized in that at least part of the liquid too Ice is crystallized. 5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandsänderung nach dem Schneiden des Werkstückes (1) wieder rückgängig gemacht wird.5. The method according to at least one of claims 1-4, characterized in that the change in state after cutting the workpiece ( 1 ) is reversed again. 6. Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken (1) mit einem Flüssigkeitsstrahl (2) aus einer Düse (6), welche über eine Zuleitung (3) mit einer Flüssigkeitsquelle (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitung (3) über eine Zweigleitung (8) mit einem Speicher (9) verbunden ist, in dem sich ein Stoff befindet, der in der Flüssigkeit durch Zustandsänderung einen Abrasivstoff erzeugt. 6. Device for cutting workpieces ( 1 ) with a liquid jet ( 2 ) from a nozzle ( 6 ) which is connected via a feed line ( 3 ) to a liquid source ( 4 ), characterized in that the feed line ( 3 ) via a Branch line ( 8 ) is connected to a memory ( 9 ), in which there is a substance that generates an abrasive substance in the liquid by changing the state. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (9) Stickstoff enthält.7. The device according to claim 6, characterized in that the memory ( 9 ) contains nitrogen.
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