DE2323558C3 - Düse für ein Flüssigkeitsstrahl-Schneidgerät - Google Patents

Description

. t »hr das Material in diesem Bereich von selbst ^VT oUebenenfalls durch geringe mechanische

KeXechen.

S einem besonderen Merkmal zur vorteilhaften oeTtaltungder Erfindung ist die Düse im Verhält- ^ £ St um ihre Längsachse im Winkel verⁿ^l_a? DiSe besondere Ausbildung schafft die T ivhkrit die Schlitzbreite im erodierten Material M^0ßll _r ^b _ober'en Grenzerdie durch das Maß der längs- ^!UL Frweuerune des Strömungsquerschnitts am Srtritt bestimmt ist, beliebig zu verändern und TehmeVdVerkleinerung gegebenenfalls die ST "nd damit die mögliche Vorschubgedes Schneidgeräts zu steigern. en wird die Erfindung an Hand der in dargestellten Ausführungsbeispiele Es zeiat

Längsschnitt durch ein Flüssigkeit*- .it einer Düse gemäß der Erfin-

größerem Maßstab einen Längsschnitt

h ^bcvor2"^6ttAfüh™^si""^mJcr teren Endteil 9 getragene Fühnwgshülse 24 ist auf der Führungsstange 21 verschieben. Da« Gehäuse ι kann in Querrichtung auf den Führungsstangen 21, 22 mittel, einer Vorschubkette 52 hin- und herbe-

wegt werden, die an einen geeigneten Vorechubrnotor (nicht dargestellt) angeschlossen ist, wodurch d,e Düse 3 veranlaßt wird, sich längs einer Geste.ns- oder anderen Oberfläche 35 zu bewegen, um eme Anzahl von Löchern oder Schlitzen 35 in djese h.n-

einzuschneiden. . _r

Die Düse 3 besteht aus hartem und dauerhaftem Material wie Wolframkarbid und ist nut emem mneren, konisch verjüngten Lauf 2J versehen Der Lauf 26 verjüngt sich von der Druckkammer2; gegen,den

«5 Auslaß der Düse und ergibt einen Stromiingsquer schnitt für die Flüssigkeit, der im Verhältnis zum Strömungsquerschnitt der Druckkammer 2 zur Erzeugung eines sehr hohen Druckes ™J"»™f££

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Das in Fig 1 gezeigte Flüssigkeitssirahl-Sehncid- näle liegt in der Größenordnung Sfbisitzt ein Gehäuse 1, in welchem eine Druck- 30 und beträgt vorzugsweise I mm fur

H₁ in

d_as Genii»« I ringe-Zi^von der Druck-

mit Hilfe von Zugbolzen 10 angebracht. Hydraulikleitungen 11, 12 führen ;:u den entgegengesetzten Enden des Zylinders 7 und sind an diese über ein Umschaltventil 13 angeschlossen, durch welches die Leitungen 11 und 12 abwechselnd mit einer Flüssigkeitsdruckquelle bzw. einem Sammclgefäß 15 verbindbar sind.

An die Druckkammer 2 ist eine Speisepumpe 16 angeschlossen, durch welche Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, der Druckkammer 7 durch eine Leitung 17 zuführbar ist. Die Leitung 17 setzt sich im hinteren Endteil 9 fort und führt zu einem Rohransatz 18 an diesem, der verschicblich innerhalb des Kolbens6 aufgenommen ist. Der Rohransat/ 18 steht mit einem inneren Kanal 19 in der Kolbenstange 5 in Verbindung. Die vom Rohrstück 18 zu dem Kanal 16 geleitete Flüssigkeit strömt über ein Rückschlagventil 20 am vorderen Ende der Kolbenstange 5 und hält die Druckkammer 2 gefüllt mit Flüssigkeit.

Das Gehäuse 1 ist auf Führungsstangen 71. 72 vcrschieblich geführt, d^:.c einen Teil des herkömmlichen Maschinenrahmens (licht dargestellt) bilden. Zur Führung sind zwei Führungslager 23 am Gehäuse 1 mittels Bolzen 10 befestigt, und diese Führungslager M pleiten auf der Fiihrungsstangc 22. Eine vom hinRe₁ κα,
d,c Ko.

Hub

einen sehr hohen

Kolben 6 hat eine große größer als die Queischnitts-LicKKamincr2 sein kann, und als Ergebnis hierum der Druck der Druckmitlelquelle 14 auf den Kolben 6. der in der Größenordnung von 0.25 bis 0,35 kilobar betragen kann, in der Druckkammer 2 bis auf einen Druck in der Größenordnung 55 von 3 bis 10 kilobar verstärkt. Nach jeJem Druckvcrstärkuügsluib schließt das Rückschlagventil 19 und unterbricht d^:j Flüssigkeitszufuhr von der Pumpe 16 zur Diuckkammcr 2. Mit jedem Driickvcrstärkungshub wird ein Flüssigkeitsstrahl hoher Gesdiwindig-6o keil aus der Druckkammer 2 durch den eingeengten Strömungsquerschnitt der Düse 3, der von den Auslaßkanälen 27. 28 dargestellt wird, kräftig ausgetrieben.

Die hin- und hergehende Bewegung des Gehäu-

65 ses 1. die mit Hilfe der Kette 25 bewirkt wird, erfolgt

gemäß der Darstellung in Fig. 1 in einer Vorschub-

richtung lotrecht zu der die Auslaßkanäle 27, 28

enthaltenden Ebene, wie durch die Pfeile 30 darge-

stellt ist. Dies ergibt eine maximale Sclineidbreitc für den intermitlicrenden Strahl hoher Geschwindigkeit. der von der Düse 3 ausgeht. Abhängig von dem kristallinen Charakter und der Größe der Kristallkörncr des zu schneidenden Materials kann die Tiefe des erzeugten Schlitzes 35 bzw. der Reihe von Löchern durch entsprechende Einstellung der Schneidbreite eingestellt werden. Die optimalen Schneidbedingungen können somit durch Einstellung der Winkelstellung der die Düsenauslässe 27, 28 enthaltenden Ebene im Verhältnis zur Vorschubrichtung 30 ermittelt werden. Zu diesem Zwecke wird die Düsenbuchse 4 im Gehäuse 1 gelöst, und ein Griff 31, der am vorderen Ende der Düse 3 mittels einer Madenschratibe 32 befestigt ist, ermöglicht die Drehung der Düse 3 um die Achse der Druckkammer 2. Dadurch kann die Ebene der Auslässe 27, 28 im Verhältnis zur Vorschubrichtung 30 derart eingestellt werden, daß die optimale Nutzschncidweitc zwischen den Auslaßkanälen 27 und 28 geschaffen wird. Die ausgewählte Stellung wird durch Anziehen der Düsenbuchse 4 arretiert, woraufhin das Schneidgerät erneut in Betrieb genonimen wird.

Hei der Ausfülmingsform nach den F i g. 4 und 5 hat die Düse 3 wiederum einen konisch verjüngten Lauf 26 wie zuvor, jedoch hat ihr Auslaß 34 einen ungeteilten Strömungsquerschnitt, der im Verhältnis

ίο zur Düse 33 in einer Längsmittelebcne derselben abgeflacht ist. Die Länge des Auslasses 34 kann mit 2 bis 4 mm bemessen werden, während die Weite 0,5 bis 1 mm beträgt.

Die vorbeschriebenen Flüssigkcitsstrahl-Schneidgcrätcdüscn sind ebenso geeignet für die Anwendung in Verbindung mit an sich bekannten hydraulischer Strahierzeugern derjenigen Art, bei denen der Strah' fortgesetzt statt nur intermittierend erzeugt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

I 2 eines der das bearbeitete Material bildenden Kristalle Patentansprüche: ausgedehnt werden kann. Dies bedeutet, daß die Kri stalle durch den Flüssigkeitsstrahl in mehr oder we-

1. Düse für ein Flüssigkeitsstrahl-SchneidgwSt niger unversehrtem Zustand erodiert werden können zum Erodieren von Löchern oder Schlitzen in S und sich deshalb leichter entfernen lassen.

hatten und brüchigen Mineralien wie Fels, Erz, Die Vergrößerung des Auslaßdurchmessers der Kohle, Erdfonnationsschichten u.dgl., welches Düse zur Erzielung dieser Vorteile stößt in der Praeinen entlang der abzutragenden Materialober- xis jedoch auf bisher nicht zu überwindende Schwiefläche verfahrbaren Druckerzeuger für einen ho- rigkeiten, weil eine solche Erweiterung der Düse zum hen FJüssigkeitsdruck aufweist, an welchen die io Schneiden größerer Löcher oder Schlitze eine sich mit einem sich konisch verjüngenden Lauf verse- selbst verbietende Leistungssteigerung des Druckerhene Düse zur Umwandlung des hohen Flüssig- zeugers verlangt, wenn dieser noch auf einem ausreikeitsdruckes in einen gegen die Miiterialober- chend hohen Druckniveau arbeiten soll, das wiefläche gerichteten Flüssigkeitsstrahl iaoher Ge- derum zur Erzielung der hohen Austrittsgeschwindigschwindigkeit angeschlossen ist, dadurch ge- 15 keit des erodierenden Flüssigkeitsstrahls erforderlich kennzeichnet, daß der wirksame Strö- ist.

mungsquerschnitt am Austrittsende (27, 28; 34) Aufgabe der Erfindung ist es, diese Schwierigkei-

der Düse (3; 33) quer zur Vorschubrichtung des ten durch Schaffung einer Düse der eingangs genann-

Druckerzeugers (1,6 bis 9) längsförmig erweitert ten Art ?u schaffen, die ohne übermäßige Steigerung

ist. ao der Größe und Leistung des Druckerzeugers und

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ohne Verminderung des Druckes und damit der Auszeichnet, daß die Düse (33) einen einzigen Aus- trittsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstrahls die laßkanal (34) aufweist, der quer zur Vorschub- obenerwähnten Vorteile des geringeren Reibungsanrichtung des Druckerzeuger (1, 6 bis 9) längs- teils an den gesamten Energieverlusten, der größeren förmig abgeflacht ist. 35 Wahrscheinlichkeit des Auftreffens auf eine Schwä-

3. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekenn- chelinie sowie das Erodieren der Kristalle im ganzen zeichnet, daß sie auf einer quer zur Vorschub- ermöglicht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe darichtung des Druckerzeugegerätes (1, 6 bis 9) durch gelöst, daß der wirksame Strömungsquer- und horizontal verlaufenden Linie zwei im Ab- schnitt am Austrittsende der Düse quer zur Vorschubstand voneinander angeordnete Auslaßkanäle 30 richtung des Druckerzeugers längsförmig erweitert (27, 28) aufweist. ist.

4. Düse nach einem der vorhergehenden An- Durch die erfindungsgemäße Ausdehnung des Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse Strömungsquerschnitts lediglich quer zur Vorschubim Verhältnis zum Gerät um ihre Längsachse richtung bleibt der Gesamtströmungsquerschnitt der winkelverstellbar ist. 35 Düse im Verhältnis zu einer rundum im Querschnitt

erweiterten Düse verhältnismäßig klein, so daß dementsprechend die Leistung des Druckerzeugers allen-

falls linear und nicht wie im Fall einer Vergrößerung

des Strömungsquerschnitts der Düse ringsum im

40 Quadrat gesteigert werden muß. Trotzdem werden

Die Erfindung betrifft eine Düse für ein Flüssig- die vorgenannten Vorteile in Verbindung mit dem keitsstrahl-Schneidgerät zum Erodieren von Löchern Vorschub des Schneidgeräts voll erhalten. Es wird oder Schlitzen in harten und brüchigen Mineralien also einerseits an Energie gespart und zum anderen wie Fels, Erz, Kohle, Erdformationsschichten u. dgl. doch eine hohe Rate an ausgebrachtem Material crwelches einen entlang der abzutragenden Material- 45 zielt, weil sich unter anderem bei passender Felswahl oberfläche verfahrbaren Druckerzeuger für einen ho- die Kristallkörper leichter abspalten lassen,
hen Flüssigkeitsdruck aufweist, an welchen die mit Für die praktische Verwirklichung der crfindungseinem sich konisch verjüngenden Lauf versehene gemäßen längsförmigen Erweiterung des wirksamen Düse zur Umwandlung des hohen Flüssigkeitsdruk- Strömungsquerschnitts am Düsenaustritt ergibt sich kes in einen gegen die Materialoberfläche gerichteten 50 zum einen die Möglichkeit, daß die Düse einen einzi-Flüssigkeitsstrahl hoher Geschwindigkeit angeschlos- gen Auslaßkanal aufweist, der quer zur Vorschubsen ist. richtung des Druckerzeugers längsförmig abgeflacht Bei Flüssigkeitsstrahl-Schneidgerätcn kann eine ist. Mit einer solchen Ausbildung der Düse wird also Anzahl von Vorteilen dadurch gewonnen werden, die vorerwähnte lineare Steigerung der Leistung des daß der Auslaßdurchmesser bzw. Strömungsquer- 55 Druckerzeugers benötigt.

schnitt der an dem Druckerzeuger angeschlossenen Nach einem anderen Ausgcstaltungsmerkmal der Düse vergrößert wird. Ein erster Vorteil besteht Erfindung kann diese Leistungssteigerung noch dadarin, daß der von der Reibung gegenüber den Wan- durch herabgesetzt werden, daß die Düse auf einer düngen des erodierten Loches oder Schlitzes erzeugte quer zur Vorschubrichtung des Drucke rzeugers und Anteil des gesamten Energieverlustes abnimmt. Dies 60 horizontal verlaufenden Linie zwei im Abstand vonführt zu einem höheren Staudruck bei jeder bcliebi- einander angeordnete Auslaßkanälc aufweist. Die gen Erodiertiefe unterhalb der bearbeiteten Ober- hierdurch austretenden beiden Flüssigkeitsstrahlen fläche und demzufolge einem höheren Ausbringen an bilden somit nur die Enden des abgeflachten Strahls Material. Ein zweiter Vorteil ist die größere Wahr- nach der erstgenannten Düsenausbildung, während scheinlichkeit, daß der Strahl auf eine Schwächelinie 65 im dazwischenliegenden Bereich der Strahl, im Queritn bearbeiteten Material wie beispielsweise eine schnitt betrachtet, unterbrochen ist. Bei richtiger Korngrenzfläche oder einen Riß auftrifft. Ein dritter Wahl des Abstandes der beiden Auslaßkanäle wird Vorteil ist der, daß die Erosionszone über mehr als sich dies aber nicht als Nachteil auswirken, sondern