DE19711512C1 - Wasserstrahlschneiden von Ausschnitten in Rohrwandungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden von Öffnungen in die Mantelfläche von Rohren mittels Wasserstrahlschneiden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Wasserstrahlschneidmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Derartige Öffnungen werden - insbesondere, wenn es sich um kompliziertere Konturen handelt - nicht mittels Sägen mittels runder Sägeblätter hergestellt, sondern entweder mittels konventioneller Verfahren wie Fräsen, oder mittels Brennschneiden oder auch mittels Laserschneiden.

In der Regel ist dabei das zu bearbeitende Rohr mit dem einen Ende in einem Spannfutter, beispielsweise einem konventionellen Dreibackenfutter, gehalten, wobei dieses Spannfutter in der Regel auch auf einer drehbaren Spindel sitzt, um beim Schneiden der Kontur der Öffnung das Schneidmedium möglichst radial auf die Mantelfläche des Rohres aufsetzen zu lassen, um durch Überlagerung von Translations- und Rotationsbewegungen beliebige Konturen erzeugen zu können.

Dabei besteht das Problem darin, trotz des Ausschneidens einer Öffnung in der einen Seite der Wandung des Rohres den gegenüberliegenden Teil der Wandung, der ebenfalls im Wirkungsbereich z. B. eines schneidenden Laserstrahles liegt, nicht zu beschädigen.

Sowohl beim Laserschneiden, als auch beim konventionellen Brennschneiden, ist dieses Problem dadurch lösbar, daß die Schneidwirkung nur in einem bestimmten, fokussierten Punkt, also einer bestimmten Entfernung von der Laserquelle bzw. der Düse für die schneidende Flamme, seine optimale Schneidwirkung besitzt. In diesem Punkt befindet sich die Wandung, in welche die Öffnung hergestellt werden soll. Die gegenüberliegende Wandung des Rohres ist dabei weit genug entfernt, um sie durch den Laserstrahl etc. nicht mehr beschädigen zu lassen.

Beim Wasserstrahlschneiden dagegen gibt es einen derartigen fokussierten Wirkungspunkt nicht, da es sich beim Wasserstrahlschneiden um einen stark gebündelten und damit über relativ große Längenbereiche wirksam schneidenden Strahl handelt. Entsprechend besteht das Problem beim Wasserstrahlschneiden oft darin, dem nach Durchschneiden des zu trennenden Materiales immer noch stark gebündelten Wasserstrahl seine Schneidenergie zu nehmen. Bei Wasserstrahlschneidmaschinen wird dies in der Regel dadurch erreicht, daß das zerschneidende Material auf einem im wesentlichen horizontalen Arbeitstisch aufliegt, und nach Hindurchtreten durch das zu schneidende Bauteil der Wasserstrahl in einem Strahlfänger und/oder einem unter dem Werkstück angeordneten, großen und tiefen Wasserbecken eliminiert wird, indem durch Reibung etc. die Schneidkraft des Wasserstrahles stark reduziert wird.

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Wasserstrahlschneidmaschine zu schaffen, mit welchem auch mittels Wasserstrahlschneiden Öffnungen in einer Wandung eines Rohres hergestellt werden können, ohne den gegenüberliegenden Teil der Wandung zu beschädigen. Dabei soll, wenn möglich, ein radiales Aufsetzen des Schneidstrahles auf der Mantelfläche des zu schneidenden Rohres möglich sein, da in der Regel eine radiale Schneidkante im Rohrmantel gewünscht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 5 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Zum Schutz der gegenüberliegenden Wandung wird beim Schneiden einer Öffnung in eine Wandung des Rohres ein Kern in das Innere des Rohres, also zwischen die zu schneidende Wandung und die gegenüberliegende Wandung, eingebracht.

Dabei beruht der Schutzeffekt des Kernes entweder auf der Energievernichtung des Schneidstrahles, indem dieser Kern teilweise ebenfalls noch vom Wasserstrahl durchtrennt wird, oder in der Streuung des Schneidstrahles durch das Material des Kernes, oder in einer Kombination dieser beiden Effekte. Die Streuung kann u. a. durch Relativbewegung des Kernes zum Schneidstrahl verstärkt werden.

Wenn der Kern durch den Wasserstrahl noch teilweise durchschnitten wird, also die Energie des Wasserstrahles, durch das Schneiden des Kernes vernichtet wird, muß der Querschnitt des Kernes, die Härte des Materials des Kernes u. U. und auch die Neigung der dem Schneidstrahl zugewandten Fläche des Kernes gegenüber der Richtung des Schneidstrahles in Abhängigkeit von der Schneidwirkung des Schneidstrahles (also insbesondere der Frage, ob und wieviel Abrasiv dem Wasserstrahl zugesetzt ist), und der Härte und Dicke der zu schneidenden Wandung des Rohres, die ebenfalls bereits einen Energieverlust für den Schneidstrahl bedeutet, festgelegt werden. Diese Festlegung wird umso schwieriger, je dicker die zu schneidende Rohrwandung ist und je härter deren Material, und umso kleiner der freie Querschnitt im Inneren des Rohres ist, der zum Einbringen eines Kernes zur Verfügung steht.

Unter Umständen muß in diesem Zusammenhang auch die Energie des Schneidstrahles, also dessen Abrasivwirkung, reduziert werden, was zwar den Schneidfortschritt beim Herstellen der gewünschten Öffnung im Mantel des Rohres verlangsamt, auf der anderen Seite jedoch die Energievernichtung des Schneidstrahles durch den Kern erleichtert.

Je nach Material des zu schneidenden Rohres kann der Kern aus Kunststoff, Metall, Stein oder Ähnlichem bestehen.

Falls die Eliminierung des Schneidstrahles durch eine Streuung des Schneidstrahles beabsichtigt ist, kann der Kern entweder aus einem massivem, festen Kern bestehen, dessen Oberflächenstruktur und/oder innere Struktur durch eine Vielzahl von Ecken, Kanten und unterschiedlich zum Schneidstrahl geneigten Flächen diese Streuung bewirkt. Die andere Möglichkeit besteht darin, den Kern aus einem losen Schüttgut herzustellen, dessen Partikel diese Streuung bewirken. Dabei kommt es insbesondere auf die richtige Relation der Größe der Partikel und deren Härte, sowie deren Oberflächenstruktur bezüglich des Schneidstrahles an. Bezüglich der Größe hat es sich als sinnvoll erwiesen, die einzelnen Partikel nicht größer als höchstens 1/10 des zur Verfügung stehenden freien Durchmessers im Inneren des Rohres zu wählen, jedoch größer als 1/10 mm.

Die einzelnen Partikel können dabei eine zufallsbedingte Außenkontur haben, wie dies bei gebrochenem Granulat der Fall ist, die zufallsbedingte Vieleck-Formen aufweisen, oder es kann sich um eine definierte Gestalt handeln, wie dies bei gepreßten Pellets, kugelförmigen Partikeln etc. der Fall ist.

Als Materialien kommen vorzugsweise harte Materialien wie etwa Metall, Metalloxyde, Stein, Quarzsand etc. in Frage.

Um den Kern mit einem derartigen Schüttgut füllen zu können, wird das zu schneidende Rohr entweder auf einer Seite der herzustellenden Öffnung verschlossen, und von der anderen Stirnseite her mit dem Schüttgut befüllt, woraufhin auch dort ein Verschluß, der vorzugsweise in den stirnseitigen Enden angeordnet ist, angebracht wird.

Insbesondere der zweitgenannte Verschluß kann dabei durchlässig sein, also eine Gitterstruktur haben, dessen Öffnungen kleiner sind als die zurückzuhaltenden Partikel des Schüttgutes, jedoch groß genug und von ihrem Flächenanteil her ausreichend, um das aufgrund des Wasserstrahles in den Kern eingebrachte Wasser abzuführen. Dagegen sollte der andere, vorzugsweise der dem Spannfutter für das Rohrstück zugewandte Verschluß auch wasserdicht sein.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Schüttgut in einer rohrförmigen Kammer aufzunehmen, die in das Innere des zu schneidenden Rohres hineinpaßt.

In der Wandung der Kammer ist eine Öffnung vorhanden, durch welche der Wasserstrahl nach dem Schneiden der Rohrwandung in das Schüttgut eindringt. Diese Öffnung in der Wandung der Kammer kann so groß sein wie der in der Rohrwandung herzustellende Durchbruch, so daß also die Kammer relativ zum zu schneidenden Rohr stillstehen kann. Die Öffnung kann aber auch relativ klein sein, so daß die Öffnung und damit die gesamte das Schüttgut aufnehmende Kammer mit dem Wasserstrahl mitbewegt werden muß.

Zusätzlich besitzt die Kammer auch eine Öffnung als Überdruckentlastung, um das in das Schüttgut eingebrachte Wasser des Schneidstrahles abfließen zu lassen und den Druck im Inneren der Kammer nicht zu stark anwachsen zu lassen.

Das Problem, daß der Wasserstrahl nach dem Durchdringen der Rohrwandung zum Herstellen der gewünschten Öffnung noch zuviel Energie besitzt, tritt umso stärker auf, je qualitativ hochwertiger die Schneidkante der herzustellenden Öffnung sein soll.

Je genauer und sauberer die Schneidkante hergestellt werden soll, umso langsamer muß der Schneidfortschnritt mit dem Wasserstrahl gewählt werden, und umso größer ist die Restenergie des Wasserstrahles nach dem Schneiden der Rohrwandung. Denn mit einem sehr schnellen Fortschritt des Wasserstrahles wird der Schneidstrahl durch das zu schneidende Material, also die zu durchtrennende Rohrwandung, selbst immer stärker entgegen der Vorschubrichtung, abgelenkt, und zwar maximal bis zu einem Winkel) von 90°. Zusätzlich erfolgt dabei auch eine stärkere Streuung des Schneidstrahles.

Allein die durch das Wandungsmaterial des Rohres selbst erfolgende Umlenkung immer mehr in Längsrichtung des Rohres bedeutet bereits eine Entschärfung des Problemes, da der Schneidstrahl dann in einem immer flacheren und damit immer weniger schädlicheren Winkel auf die zu schützende gegenüberliegende Wandung des Rohres auftrifft.

Auch eine Kombination beider Möglichkeiten ist möglich, also beispielsweise in Richtung des Wasserstrahles nach der zu durchtrennenden Rohrwandung einen Kern aus Verschleißmaterial vom Wasserstrahl zusätzlich schneiden bzw. vollständig durchtrennen zu lassen, bis der Wasserstrahl auf eine ausreichend geringe Restenergie abgebremst ist, und erst im weiteren Verlauf des Wasserstrahles, aber selbstverständlich noch innerhalb des Inneren des zu bearbeitenden Rohres, den Wasserstrahl dann auf ein Schüttgut oder auch einen Festkörper auftreffen zu lassen, um ihn dort stark zu streuen und damit die Restenergie bis auf ein ungefährliches Maß zu vernichten.

Ebenso kann allein oder in Kombination mit den vorgenannten Maßnahmen die Streuung nicht primär, sondern als Sekundäreffekt einer stärkeren Umlenkung des Strahles verbessert werden.

Wenn also - wegen des hohen Qualitätserfordernisses beim Schnitt im Rohrmantel - der Schneidstrahl gegenüber dem zu schneidenden Rohr nur relativ langsam vorwärtsbewegt werden kann, wird der Schneidstrahl nur relativ wenig entgegen der Vorschubrichtung des Schneidstrahles nach hinten umgelenkt.

Um diesen Effekt zu verstärken, kann jedoch der Kern relativ zum Schneidstrahl bewegt werden, so daß der Schneidstrahl vor allem im Bereich des Kernquerschnittes stärker abgelenkt wird und vor allem dem Schneidstrahl ständig neues Verschleißmaterial entgegengesetzt wird. Bei der Relativbewegung kann es sich um eine translatorische Bewegung in Längsrichtung des zu schneidenden Rohres oder um eine rotatorische Bewegung um die Längsachse des Rohres oder um eine Kombination beider Bewegungen handeln.

Dies ist mit einem massiven Kern ebenso möglich wie mit einem mit Schüttgut gefüllten hülsenförmigen Kern, in welchem beispielsweise die Öffnung in der Kammer relativ groß sein kann, und die Relativbewegung zwischen dem hülsenförmigen Kern und dem Schneidstrahl nicht immer in eine Richtung, sondern z. B. kreisend um die Richtung des Schneidstrahles herum vollzogen werden kann, erzielt durch eine Überlagerung der vorbeschriebenen translatorischen und rotatorischen Bewegung.

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: die Herstellung eines unproblematischen Ausschnittes,

Fig. 2: die Herstellung einer Aussparung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3: eine andere Vorgehensweise gemäß der Erfindung,

Fig. 4: Längsschnitt durch ein zu bearbeitendes Rohr 2, mit massivem Kern, und

Fig. 5: Längsschnitt durch ein zu bearbeitendes Rohr mit hülsenförmigem Kern.

Fig. 1 zeigt ein Rohr 2, in welchem in der Wandung eine Öffnung 1 geschnitten werden soll, in Fig. 1a in einer Darstellung quer zur Längsachse des Rohres 2 und in Fig. 1b in einer Aufsicht des Rohres 2, wobei in Fig. 1b die Aufnahme des Rohres 2 in einem Spannfutter 14, etwa einem Dreibackenfutter, auf einer Seite des Rohres 2 ersichtlich ist.

Der in den Fig. 1 dargestellte Bearbeitungsfall ist für das Wasserstrahlschneiden unproblematisch, da die der Wasserdüse 13 nächstliegende Schneidkante 9a mit der gegenüberliegenden Schneidkante 9b in der gegenüberliegenden Wandung des Rohres mit dem Wasserstrahl 10 fluchtet, und damit von ein und demselben Wasserstrahl, welcher das gesamte Rohr 2 durchläuft, gleichzeitig geschnitten wird. Dabei verlaufen die Schneidkanten 9a, 9b jedoch nicht radial zur Mitte des Rohres 2 hin, was jedoch für einige Anwendungsfälle und vor allem bei dünnen Rohrwandungen unerheblich ist.

Sofern jedoch die Schneidkanten radial verlaufen sollen, und/oder die Kontur der Öffnung 1 so gestaltet ist, daß sich die Schneidkanten 9a, 9b gar nicht in fluchtende Übereinstimmung zueinander bringen lassen, wie in der Aufsicht auf das Rohr in Fig. 2b dargestellt, ist diese Lösung nicht möglich, und der Strahl 10 muß auf das Zentrum des Rohrquerschnittes gerichtet sein, wie in der Fig. 2a dargestellt, die die Querschnittsdarstellung der Fig. 2b ist. Wenn es dabei nicht möglich ist, die Abrasivwirkung bzw. Schneidwirkung des Wasserstrahles 10 nach Durchschneiden der oberen, der Wasserdüse 13 zugewandten, Wandung soweit durch schnellen Fortschritt des Wasserstrahles in Schneidrichtung, Verringerung der Abrasivzufuhr, Verringerung des Wasserdruckes oder der Wasserstrahlbündelung oder ähnliche Maßnahmen soweit zu reduzieren, daß der gegenüberliegende Teil 5 der Wandung nicht beschädigt oder gar ebenfalls durchschnitten wird, wird in das Innere 3 des Rohres zumindest im Bereich des Eintretens des Wasserstrahles 10 ein Kern 4 eingebracht, in den der Wasserstrahl 10 eindringt. Dabei wird der Durchmesser bzw. die Härte des Materiales des Kernes 4 so gewählt, daß der Wasserstrahl 10 den Kern 4 nicht mehr vollständig durchschneidet, sondern nur noch einen Tauchschnitt 8 in diesem erzeugt, und dabei die Restenergie des Wasserstrahles 10 verbraucht wird.

Dabei ist vorzugsweise das Innere 3 des Rohres auf der dem aufnehmenden Spannfutter 14 zugewandten Seite mittels eines Schotts 17 abgedichtet, um das Wasser des Wasserstrahles 1 nicht in das Spannfutter 14 und damit die mechanischen Komponenten der Bearbeitungsmaschine eindringen zu lassen.

Vielmehr wird das Wasser über die gegenüberliegende, in der Regel offene, Stirnseite des Rohres 2 abgeführt, und kann dort über speztielle Leitbleche etc. so gelenkt werden, daß es ohne stark zu verspritzen in die unter dem Werkstück liegende Wasserwanne 16 abfließt.

Der Kern 4 besteht dabei aus einem Verschleißmaterial, welches hart genug sein muß, um die restliche Schneidenergie des Wasserstrahles 10 zu vernichten, bevor dieser den Kern 4 vollständig durchdrungen hat, und insbesonders ohne im gegenüberliegenden Teil 5 der Wandung auf der Innenseite eine Beschädigung zu hinterlassen.

Daher wird das Verschleißmaterial, aus welchem der Kern 4 besteht, vorzugsweise sehr hart gewählt werden, also Stein, Beton, Stahl oder ähnliche Materialien.

Falls jedoch das Material des Rohres 2 sehr weich ist, kann ein zu harter Kern 4 auch nachteilig sein:

Wenn etwa das Rohr 2 aus so weichem Kunststoff besteht, daß es ohne Abrasiv, also mit einem Wasserstrahl, geschnitten wird, der Kern 4 dagegen aus einem ohne Abrasiv nicht zu schneidenden Material wie etwa Granit besteht, so könnte - eine ausreichend glatte und wenig streuende Oberfläche des Kernes 4 vorausgesetzt - der Wasserstrahl von dem Kern 4 vollständig und in noch so stark gebündelter Form reflektiert werden, daß er in unerwünschter Weise beim Zurückprallen gegen die Innenseite der Wandung des Rohres 2 in der Nähe der Schneidkante 9a unerwünschterweise eine Beschädigung auf der Innenseite oder gar einen zusätzlichen, nicht beabsichtigten Schnitt vollzieht.

In diesem Fall müßte der Kern 4 aus einem Material bestehen, das weich genug ist, um den Wasserstrahl 10 noch in diesen Kern 4 eindringen zu lassen, jedoch hart genug, um ihn nicht vollständig durchschneiden zu können.

Dabei muß der Kern 4 nicht unbedingt den gesamten Querschnitt des Inneren 3 des Rohres 2 ausfüllen:

Wie in der Querschnittsdarstellung des Rohres 2 in der Fig. 3 dargestellt, ist es auch möglich, nur den der Wasserdüse 13 zugewandten Teil des Inneren 3 mittels einem massiven, aus Verschleißmaterial bestehenden Kern 4 auszustatten. Der Kern 4 wird dabei möglicherweise gerade noch vom Wasserstrahl 10 durchdrungen, der jedoch nach dem Durchdringen des Kernes 4 nur noch eine so geringe Restenergie besitzt, daß diese allein durch Streuung des Wasserstrahles 10 auf einen ungefährlichen Wert reduziert werden kann. Zu diesem Zweck ist im Austrittsbereich des Wasserstrahles 10 aus dem Kern 4 ein oder mehrere Streukörper angeordnet, deren Oberflächenstruktur und/oder innere Struktur geeignet ist, den Wasserstrahl 10 entsprechend stark zu streuen, also aufzuspalten, und dadurch in seiner Schneidwirkung weiter zu reduzieren. Dabei kann es sich um einen festen Schneidkörper 18 handeln, oder um eine Füllung 5 des noch verbleibenden freien Inneren 3 des Querschnitts, dessen Partikel 6a entweder eine vieleckige, zufallsbedingte Struktur besitzen, oder eine gleichmäßige, z. B. runde oder gleichmäßig gekrümmte (Partikel 6b) Oberfläche.

Dabei kann durch Wahl der Größe, Oberflächenstruktur und Härte der Partikel 6a, 6b wiederum der gewünschte Streuungseffekt erzielt werden, wie er beim festen Streukörper 18 durch Struktur der dem Wasserstrahl 10 zugewandten Oberfläche erzielt wird.

Dabei sollten die Partikel 6a, 6b vorzugsweise nicht größer als 1/10 des Durchmessers des freien Inneren 3 des Rohres 2 besitzen, jedoch andererseits nicht kleiner als ca. 0,1 mm im Querschnitt sein.

Eine weitere Möglichkeit, den Wasserstrahl 10 nach Durchdringen der ersten Wandung des Rohres 2 zu streuen, besteht darin, während des Schneidens den Kern 4 relativ zum Rohr 2 zu bewegen, und dadurch eine Ablenkung zu erzielen, wie in Fig. 4 anhand eines Längsschnittes in mehreren Möglichkeiten (Abschnitte a-d) dargestellt:

In der Darstellung im Abschnitt a der Fig. 4 steht der Kern relativ zum Rohr still, und da der Schneidstrahl nur relativ langsam gegenüber dem Rohr und damit auch dem Kern vorwärtsbewegt wird, wird der Schneidstrahl durch den Kern nur schwach abgelenkt, und dringt damit so tief in den Kern ein, daß er ihn vollständig durchlaufen und die Innenseite der gegenüberliegenden Rohrwand beschädigen kann. In Abschnitt b bewegt sich der Wasserstrahl 10 in der angegebenen Pfeilrichtung nach links und schneidet dabei die in Fig. 4 obenliegende Wandung des Rohres 2.

Besonders in Fällen, wo der Innenquerschnitt des Rohres 2 gering ist, also wenig Platz zum Einbringen eines Kernes 4 als Verschleißteil übrig bleibt, also bei einem gegenüber dem Rohr 2 stillstehenden Kern 4, der Kern 4 von dem Wasserstrahl 10 noch vollständig durchschnitten und mit noch zu hoher Restenergie auf die Innenseite der unteren Wandung des Rohres 2 auftreffen würde, ist es vorteilhaft, gleichzeitig den Kern 4 relativ zum Strahl 10 in die Richtung zu bewegen, in welche der Strahl abgelenkt werden soll. Da die Bewegung des Strahles 10 nach links relativ gering ist, wird eine ausreichend große Relativbewegung in vielen Fällen nur durch aktive Bewegung des Kernes 4 relativ zum Rohr 2, und zwar vorzugsweise in Längsrichtung des Rohres 2 und von dem das Rohr 2 tragenden Futter 14 weg bzw. in Gegenrichtung zur Bewegung des Strahles zum gewünschten Erfolg führen. Wird der Kern 4 schnell genug, beispielsweise durch Verfahren der den Kern 4 tragenden Einführeinheit 11 translatorisch nach rechts, bewegt, so wird der den Kern 4 tatsächlich vollständig noch durchschneidende Wasserstrahl 10, wie er in der unteren Bildhälfte dargestellt ist, so stark nach schräg rechts abgelenkt, daß er in einem sehr flachen Winkel auf die Innenseite der unteren Wandung des Rohres 2 auftrifft und dadurch dort keine oder nur geringe Beschädigung oder gar ein Durchschneiden dieser Wandung mehr bewirken kann.

Bei noch stärkerer Relativbewegung, z. B. translatorischer Relativbewegung, des Kernes 4 relativ zum Wasserstrahl 10, wie in Abschnitt c dargestellt, wird der Wasserstrahl im Kern so stark abgelenkt, daß er den Kern nicht mehr vollständig durchdringen kann.

Wie in Abschnitt d dargestellt, kann die Relativbewegung zwischen Kern und Schneidstrahl statt einer translatorischen Bewegung auch eine rotatorische Bewegung um die Längsachse des Rohres bzw. der Kernes sein, wodurch am Außenumfang des Kernes 4 eine relativ tiefe Ringnut entsteht, so daß bei mehr als einfachem Umlauf des Kernes eine verringerte Kerndicke zur Verfügung steht. Falls die für einen Umlauf zur Verfügung stehende Zeitdauer nicht für das Beenden des Schneidvorganges ausreicht, empfiehlt es sich, die rotatorische Bewegung mit einer translatorischen Bewegung zu überlagern, so daß die auf dem Außenumfang des Kernes entstehende Nut eine spiralförmige Nut wird, also nach einem Umlauf des Kernes sich der Kernquerschnitt, der zum Verschleißen zur Verfügung steht, nicht verringert.

Fig. 5 zeigt einen Kern, der im wesentlichen aus einer Vielzahl von Partikeln 6 als Schüttgut besteht, welche jedoch im Gegensatz zu der Lösung gemäß Fig. 3 in einer rohrförmigen, auch an den Stirnseiten im wesentlichen verschlossenen, Kammer 20 aufgenommen sind. Diese Kammer 20 besitzt eine Eintauchöffnung 22 für den Wasserstrahl 10 in ihrer Mantelfläche, wobei in der Regel die Eintauchöffnung 22 kleiner ist als die im zu bearbeitenden Rohr 2 herzustellende Öffnung. Deshalb wird die Eintauchöffnung 22 mit dem Wasserstrahl 10 mitgeführt. Durch das Eintauchen des Strahles in die Füllung aus Partikeln 6 werden diese jedoch so in Bewegung gehalten, daß keine bleibende Nut bzw. Vertiefung in der Füllung aus Partikeln 6 entsteht, welche nicht mehr für den Verschleiß des Wasserstrahles 10 zur Verfügung stehen.

Zusätzlich besitzt die Kammer 20 einen Auslaß 21, der als Druckentlastung dient, aber auch zum Abfließen des durch den Wasserstrahl 10 in die Kammer 20 eingebrachten Wassers.

Der Auslaß 21 ist dabei vorzugsweise mit einem Gitter oder Ähnlichem verschlossen, dessen Maschenweite geringer ist als die Größe der Partikel 6, und er ist vorzugsweise relativ hochliegend angeordnet.

Bei dieser Lösung ist es auch notwendig, daß die Eintauchöffnung 22 im wesentlichen immer nach oben weist, um ein Herausfallen von Partikeln 6 aus dieser Eintauchöffnung 22 zu vermeiden. Der Schneidvorgang muß daher ebenfalls so gesteuert werden, daß der Wasserstrahl 10 im wesentlichen senkrecht von oben einwirkt, also das zu bearbeitende Rohr nicht unter einem zu großen Winkel zur Senkrechten bearbeitet.

Die Kammer 20 kann statt mit Partikeln 6 eines Feststoffes auch mit einer Flüssigkeit, z. B. Wasser, oder einem Gel gefüllt sein.

Bezugszeichenliste

1

Öffnungen

2

Rohr

3

Inneres

4

Kern

5

gegenüberliegender Teil

6

Partikel

7

Leitfläche

8

Tauchschnitt

9

a,

9

bSchneidkante

10

Wasserstrahl

11

Einführeinheit

12

Arbeitskopf

13

Wasserdüse

14

Spannfutter

15

Spindel

16

Wasserwanne

17

Schott

18

Körper

19

Streu

20

Kammer

21

Auslaß

22

Eintauchöffnung

Claims (15)

1. Verfahren zum Wasserstrahlschneiden von Öffnungen (1) in den Wandungen von Rohren (2), dadurch gekennzeichnet, daß zum Schneiden in das Innere (3) des Rohres (2) an die Schneidstelle ein Kern (4) eingebracht wird zum Schutz des der anzufertigenden Öffnung (1) gegenüberliegenden Teiles (5) der Wandung des Rohres (2).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4) wenigstens teilweise von dem die Öffnung (1) schneidenden Wasserstrahl (10) mitgeschnitten wird und dabei seine Energie verbraucht.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4) relativ zum Strahl (10), insbesondere in Gegenrichtung zum Strahl (10) und, insbesondere relativ zum Rohr (2), zwecks Ablenkung des Wasserstrahles (10) bewegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4) translatorisch in Längsrichtung des Rohres (2) und/oder rotatorisch um die Längsrichtung des Rohres (2) bewegt wird.

5. Wasserstrahlschneidmaschine mit einem Spannfutter (14) zur wenigstens einseitigen Aufnahme des zu schneidenden Rohres (2) sowie einem Arbeitskopf (12), welche die den Wasserstrahl (10) aussendende Wasserdüse (13) umfaßt, und in Axialrichtung sowie Querrichtung des Spannfutters (14) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einführeinheit (11) zum Halten und Einführen eines Kernes (4) auf der vom Spannfutter (14) gegenüberliegenden Stirnseite des Rohres (2) in das Innere des Rohres (2) hinein vorgesehen ist.

6. Wasserstrahlschneidmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführeinheit (11) mit dem Arbeitskopf (12) gekoppelt ist.

7. Wasserstrahlschneidmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführeinheit (11) gegenüber dem Arbeitskopf (12) wenigstens in Axialrichtung und/oder des Spannfutters (14) beweglich ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4) eine den die Öffnung (1) herstellenden Wasserstrahl (10) stark streuende Oberflächenstruktur besitzt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4) aus einem Material besteht, welches härter ist als das Rohr (2).

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4) aus einem massiven Material besteht.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4) aus einem Schüttgut, insbesondere Kugeln, Pellets, Granulat, Mehl und dgl. besteht.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel (6) des Schüttgutes in einer Kammer (20) aufgenommen sind, welche in ihrer Mantelfläche eine Eintauchöffnung (22) zum Eintauchen des Wasserstrahles (10) aufweist sowie einen Auslaß (21) zur Druckentlastung und zum Auslaufen des Wassers.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Körper des Schüttgutes eine definierte Außenkontur, insbesondere eine Vieleckkontur mit möglichst vielen Ecken und Kanten, oder eine bogenförmige Außenkontur besitzen.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der einzelnen Körper des Schüttgutes maximal 1/10 des Durchmessers des Inneren (3) des Rohres (2) beträgt.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (4) aus massivem Material besteht und eine Leitfläche (7) aufweist zum Umlenken des schneidenden Wasserstrahles (10) in die Längsrichtung des Rohres, und der Kern (4), insbesondere dessen Leitfläche (7), mit dem Wasserstrahl (10) mitführbar ist.