DE60224683T2

DE60224683T2 - Vorrichtung zum erzeugen eines hochdruckwasserstrahls

Info

Publication number: DE60224683T2
Application number: DE2002624683
Authority: DE
Inventors: Felice M. Issaquah SCIULLI; Mohamed A. Bellevue HASHISH; Steven J. Auburn CRAIGEN; Bruce M. Kent SCHUMAN; Chidambaram Seattle RAGHAVAN; Andreas Meyer; Wayne Milton JOHNSON
Original assignee: Flow International Corp
Current assignee: Flow International Corp
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2022-08-27
Also published as: DE60232801D1; MXPA04001962A; JP2005500180A; DE60236118D1; TW555623B; US7703363B2; JP2009039857A; EP1980368A2; WO2003018266A2; EP1980368A3; WO2003018266A3; EP1423240B1; AU2002327541A1; ATE435094T1; ATE464979T1; ES2353267T3; EP1980368B1; US20030037650A1; US20080110312A1; US20030037654A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft grundsätzlich eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Hochdruckfluidstrahls, umfassend einen Apparat zum Hervorrufen eines hochdruckabrasiven Wasserstrahls und insbesondere eine Düsenhalterung nach dem einleitenden Abschnitt aus Anspruch 1 und einen Schneidkopf umfassend eine Düsenhalterung.
Beschreibung des Standes der Technik
Hochdruckfluidstrahle, umfassend hochdruckabrasive Wasserstrahle, werden verwendet, um eine Vielzahl an Materialien in vielen unterschiedlichen Industriezweigen zu schneiden. Systeme zum Hervorrufen von Hochdruckfluidstrahlen sind z. B. als Paser-3-System hergestellt durch die Flow International Corporation beziehbar, welche die Inhaberin der vorliegenden Erfindung ist. Ein System dieser Art ist in dem US-Patent 5,643,058 der Flow International Corporation gezeigt und beschrieben. In solchen Systemen fließt ein Hochdruckfluid, normalerweise Wasser, durch eine Düse in einem Schneidkopf, um einen Hochdruckstrahl zu formen. Wenn gewünscht, werden abrasive Partikel einer Mischkammer hinzugefügt und durch den Strahl mitgerissen, wenn der Strahl durch die Mischkammer und eine Mischröhre fließt. Der abrasive Hochdruckwasserstrahl wird aus der Mischröhre ausgestoßen und in Richtung eines Werkstückes gerichtet, um das Werkstück entlang eines vorbestimmten Pfades zu schneiden.
Aus dem US-Patent 5,643,058 ist ein abrasives Fluidstrahlsystem bekannt. Ein Schneidkopf für eine Wasserschneidkopfvorrichtung ist aus dem US-Patent 5,851,139 bekannt.
Das US-Patent 5,643,058 wird als nächstliegender Stand der Technik angesehen.
Unterschiedliche Systeme sind derzeit beziehbar, um einen Hochdruckfluidstrahl entlang eines vorbestimmten Pfades zu bewegen. Solche Systeme werden herkömmlicher Weise als 2-Achsen-, 3-Achsen- oder 5-Achsen-Maschinen bezeichnet.
Konventionelle 3-Achsen-Maschinen befestigen die Schneidkopfvorrichtung auf einem Stempel, der eine Vertikalbewegung entlang einer Z-Achse weitergibt, nämlich in Richtung des Werkstücks und von diesem weg.
Der Stempel wiederum ist an einer Brücke über einem Verfahrschlitten befestigt, wobei der Verfahrschlitten in der Lage ist, frei parallel zu einer Längsachse der Brücke in einer Horizontalebene bewegt zu werden. Die Brücke ist schiebbar auf einer oder mehreren Schienen befestigt, um in einer Richtung senkrecht zur Längsachse der Brücke bewegt zu werden. Auf diese Weise wird der durch die Schneidkopfvorrichtung hervorgerufene Hochdruckfluidstrahl entlang eines vorbestimmten Weges in einer X-Y-Ebene bewegt und wird relativ zu dem Werkstück je nach Wunsch angehoben oder abgesenkt. Konventionelle 5-Achsen-Maschinen arbeiten in ähnlicher Weise, stellen aber Haltemittel zur Bewegung um zwei zusätzliche Rotationsachsen bereit, typischerweise eine Horizontalachse und eine Vertikalachse.
Die Anmelderin ist der Ansicht, dass es wünschenswert und möglich ist, eine verbesserte Düsenhalterung zur Verwendung mit einem Hochgeschwindigkeitsfluidstrahl zur Verfügung zu stellen, insbesondere unter Verringerung der Ablenkung bei Druck. Die vorliegende Erfindung sieht auch eine Düsenhalterung und einen Schneidkopf vor, der eine solche Düsenhalterung umfasst.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorstehend definierte Aufgabe ist durch den Gegenstand der Ansprüche 1 und 5 gelöst.
Der Schneidkopf kann durch einen Düsenkörper mit einer Quelle für ein Hochdruckfluid verbunden sein, und kann auch mit einer Quelle für abrasive Partikel verbunden sein, um einen Hochdruck- oder Hochgeschwindigkeitsfluidstrahl abrasiver Art hervorzurufen, wie aus dem Stand der Technik bekannt.
Die Düsenhalterung hat eine kegelstumpfförmige äußere Oberfläche, die an einer entsprechenden kegelstumpfförmigen Wand sitzt, die in einer Bohrung eines Schneidkopfes ausgeformt ist. Wie schon vorab in dem US-Patent 5,643,058 beschrieben, ist es wünschenswert, dass die kegelstumpfförmige Oberfläche der Düsenhalterung einen Winkel von 55° bis 80° einnimmt. Trotzdem hat die Anmelderin die Effizienz der Düsenhalterung durch das Reduzieren der Länge der kegelstumpfförmigen Oberfläche verbessert, derart, dass ein radialer Abstand zwischen dem Mittelpunkt der kegelstumpfförmigen Oberfläche und der Längsachse oder der Mittellinie der Düsenhalterung reduziert ist, im Vergleich zu vorab erhältlichen Halterungen. Die Länge der korrespondierenden kegelstumpfförmigen Lagerflächen in dem Schneidkopf werden ebenfalls reduziert, verglichen mit herkömmlichen Systemen und ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weniger als die Länge der kegelstumpfförmigen Oberfläche der Düsenhalterung. Durch das Minimieren des Abstandes zwischen der Längsachse der Vorrichtung, welche mit der Längsachse oder der Mittellinie der Düsenhalterung und dem Schneidkopf korrespondiert, und den Mittelpunkten der Lageroberflächen des Schneidkopfes und der Düsenhalterung, wird die Ablenkung der Halterung dann reduziert, wenn sie mit Druck beaufschlagt ist. Der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der kegelstumpfförmigen Oberfläche der Düsenhalterung und einer oberen Oberfläche der Düsenhalterung wird auch maximiert, um die Stabilität der Düsenhalterung unter Druck zu erhöhen. Durch das Vorhalten der Vorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden die Verschleißeigenschaften und die Genauigkeit der Vorrichtung verbessert, wodurch die Kosten reduziert werden und die Gesamteffizienz des Systems verbessert wird.
Ein Bund ist fest an der äußeren Oberfläche der Mischröhre in einem oberen Abschnitt der Mischröhre angebracht. Die Bohrung des Schneidkopfes formt eine Schulter stromabwärts der Mischkammer in dem Schneidkopf und weitet sich nach außen auf, nämlich von einem Punkt stromabwärts der Schulter zu dem Distalende des Schneidkopfes hin. Der Bund auf der Mischröhre ist so bemessen, dass er nach oben durch die Bohrung des Schneidkopfes schiebbar ist und gegen die Schulter des Schneidkopfes zum Sitzen gelangt. Weil der Bund fest mit der Außenoberfläche der Mischröhre verbunden ist, positioniert er die Mischröhre in einer vorbestimmten spezifischen Längsposition, wenn der Bund gegen die Schulter drückt (einrastet), wodurch verhindert ist, dass die Mischröhre noch tiefer in den Schneidkopf eingesetzt wird.
Der Bund kann zylindrisch ausgeformt sein und durch eine Aufnahme unterstützt sein, die um die Mischröhre herum positioniert ist und in das aufgeweitete Ende der Schneidkopfbohrung eingesetzt ist. Alternativ kann der Bund auch im Wesentlichen kegelstumpfförmig ausgebildet sein, so dass er sowohl gegen die Schulter abgestützt sitzt und mit der konischen Oberfläche der Bohrung zusammenpasst, wodurch die Mischröhre sowohl in Längsrichtung als auch in Radialrichtung positioniert ist. Auf diese Art kann die Mischröhre präzise im Inneren des Schneidkopfes angeordnet werden, wodurch das Bedürfnis nach einem Bolzen, einem Einsatz oder einer anderen derartigen Vorrichtung um die Mischröhre einzurasten, minimiert wird. Auf diese Art ist die Herstellung einfacher und günstiger und das Volumen der Mischröhre ist nicht durch einen Bolzen oder einen Einsatz etc. durchdrungen. Des Weiteren sollte verstanden sein, dass der Bund fest an der äußeren Oberfläche der Mischröhre angebracht ist, und zwar an jedem Punkt entlang der Länge der Mischröhre, um den Einlass der Mischkammer selektiv und genau zu positionieren. Auf diese Art kann die Nutzung des Systems durch Verbesserung der Effizienz bei Änderung bekannter Betriebsparameter, wie z. B. die Abrasivpartikelgröße, die Abrasivpartikelart, die Düsenart und -Position, Fluiddruck und Flussrate zum Optimieren verbessert angepasst werden.
Hochdruckfluid wird dem System über einen Düsenkörper zugeführt, der mit dem Schneidkopf verbunden ist. Um die Genauigkeit der Vorrichtung des Düsenkörpers mit dem Schneidkopf zu verbessern, wird der Schneidkopf mit Pilotoberflächen sowohl stromabwärts als auch stromaufwärts durch Gewindegänge in der Schneidkopfbohrung vorgesehen. Ähnlich wird eine äußere Oberfläche des Düsenkörpers mit zusammenpassenden Gewindegängen und Pilotoberflächen des Schneidkopfes stromauf und -abwärts der Düsenkörpergewindegänge vorgesehen. Auf diese Weise kontaktieren die Pilotoberfläche des Schneidkopfes die korrespondierenden Pilotoberflächen des Düsenkörpers, wenn die Gewindegänge des Düsenkörpers und des Schneidkopfes miteinander in Kontakt sind. Die Anmelderin ist der Ansicht, dass die Nutzung von zwei Pilotoberflächen, die in Längsrichtung gesehen voneinander beabstandet sind, verbesserte Resultate gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen, die nur eine Pilotoberfläche nutzen, zur Verfügung stellt.
Ein Schild wird an einer Endregion der Schneidkopfvorrichtung angebracht, welches eine Endregion der Mischröhre umgibt, um Gischt des Strahls zurückzuhalten. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Scheibe aus verschleißfestem Material, wie z. B. Polyurethan, an einem inneren Abschnitt des Schilds angebracht.
KURZE BESCHREIBUNG VON UNTERSCHIEDLICHEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht im Schnitt einer Vorrichtung zum Ausformen eines Hochdruckfluidstrahls.
2 ist eine Seitenansicht im Schnitt einer Düsenhalterung.
3 ist eine alternative Ausführungsform einer Düsenhalterung.
4 ist eine Seitenansicht im Schnitt eines Schneidkopfes.
4B ist eine vergrößerte Detaildarstellung des mit der in 4A dargestellten Abschnittes des Schneidkopfes.
5 ist eine Seitenansicht im Schnitt eines Düsenkörpers.
6 ist eine Seitenansicht im Schnitt einer Mischröhrenvorrichtung.
7 ist eine Seitenansicht im Teilschnitt einer Mischröhre.
8 ist eine Seitenansicht im Teilschnitt einer Mischröhre.
9A ist eine Seitenansicht im Teilschnitt der Mischröhre.
9B ist eine Seitenansicht in teilweiser Schnittansicht der Mischröhrenvorrichtung aus 9A, in einem Zustand gezeigt, in dem sie in einem Schneidkopfkörper montiert ist.
10 ist eine vergrößerte Seitenansicht der Düsenhalterung und eines Schneidkopfes der 1.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie in 1 dargestellt, wird eine verbesserte Hochdruckabrasivwasserstrahlvorrichtung 10 zur Verfügung gestellt. Die Vorrichtung 10 umfasst einen Schneidkopf 22, der eine Edelsteindüse 20 umfasst, die in einer Düsenhalterung 11 und einer Mischröhre 49 gehalten ist. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, wird Hochdruckfluid durch einen Düsenkörper 37 der Düse 20 zugeführt, um einen Hochdruckfluidstrahl hervorzurufen, in welchen Abrasivpartikel über die Öffnung 74 zuführbar ist. (Der Schneidkopf ist mit einer zweiten Öffnung ausgestattet zum Zugang eines zweiten Fluids, z. B. Luft, oder, um zu ermöglichen, dass der Schneidkopf mit einer Vakuumquelle oder Sensoren verbunden wird.) Der Hochdruckfluidstrahl und mitgerissene Abrasivpartikel fließen durch die Mischröhre 49 und treten aus der Mischröhre als Abrasivwasserstrahl aus.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, und am besten in den 2 und 3 erkennbar, hat die Düsenhalterung 11 eine kegelstumpfförmige äußere Oberfläche 12, die an einer korrespondierenden kegelstumpfförmigen Wand 26 sitzt, die in der Bohrung 23 des Schneidkopfes 22 ausgeformt ist. Wie oben erläutert, ist es wünschenswert, dass die kegelstumpfförmige Oberfläche 12 der Düsenhalterung 11 einen eingeschlossenen Winkel 18 von 55°–80° aufweist. Dieser Winkel ermöglicht es der Düsenhalterung, einfach in dem Schneidkopf platziert zu werden und von diesem entfernt zu werden.
Die Anmelderin hat jedoch die Effizienz der Düsenhalterung 11 durch das Reduzieren der Längen 69 der kegelstumpfförmigen Oberfläche 12 noch weiter verbessert. So ist ein solches die radiale Beabstandung 13 zwischen dem Mittelpunkt 15 der kegelstumpfförmigen Oberfläche 12 und der Längsachse oder der Mittellinie 14 der Düsenhalterung 11 reduziert, verglichen mit konventionellen Halterungen. Durch das Verringern des Abstandes 13 zwischen der Längsachse der Düsenhalterung und der Mittellinie 15 der kegelstumpfförmigen Oberfläche 12 werden Ablenkungen der Halterung angrenzend an die Edelsteindüse 20, wenn diese unter Druck steht, vermindert. Des Weiteren wird durch das Reduzieren des Abstandes 13 die Halterung stabiler, wenn sie während der Verwendung der Vorrichtung unter Druck gerät. Um die Genauigkeit des Systems weiter zu erhöhen, wird die Entfernung 16 zwischen dem Mittelpunkt 15 der kegelstumpfförmigen Oberfläche 12 und einer obersten Oberfläche 17 der Düsenhalterung 11 auch maximiert, wodurch die Stabilität der Düsenhalterung unter Druck erhöht wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Länge 69 2,5–5,1 mm (0,1–0,2 Zoll). In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Entfernung 13 2,79–4,83 mm (0,11–0,19 Zoll) und bevorzugt 3,81–4,699 mm (0,15–0,185 Zoll). In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Entfernung 16 3,81–7,6 mm (0,15–0,3 Zoll).
Wie in 3 dargestellt, ist diese bevorzugte Geometrie der Düsenhalterung 11 angemessen, egal, ob die Edelsteindüse 20 unterhalb der oberen Oberfläche 17 der Halterung 11 zurückgezogen ist, oder im Wesentlichen flach mit der oberen Oberfläche der Düsenhalterung ist. Während die Geometrie eine verbesserte Stabilität und eine verminderte Deformation unabhängig vom Typ, dem Ort und dem Verfahren zum Sichern der Edelsteindüse zur Verfügung stellt, ist die Anmelderin der Ansicht, dass die erhöhte Stabilität, die in Einklang mit der Erfindung erreicht wird, insbesondere von Vorteil ist, wenn die Düsenhalterung 20 mit einer harten Dichtung, wie z. B. einer Metalldichtung versehen ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie z. B. in 3 dargestellt, ist die Düsenhalterung 11 mit einem kranzförmigen Element 19 versehen, so dass sich parallel zur Längs achse 14 die Düsenhalterung 18 unterhalb der kegelstumpfförmigen Oberfläche 12 erstreckt. Wenn diese in dem Schneidkopf angebracht ist, kann das ringförmige Element 19 mit einer Öffnung 35 ausgerichtet sein, wie in 4A dargestellt, die dann zur Atmosphäre hin offen ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Öffnung 35 lateral von der äußeren Oberfläche 36 des Schneidkopfes 22 zu der Bohrung des Schneidkopfes, bis zu einem Punkt, angrenzend dem ringförmigen Element der Düsenhalterung, stromabwärts der kegelstumpfförmigen Wand 26 des Schneidkopfes. Das Vorhalten einer Öffnung 35 baut ein Vakuum ab, das typischerweise unterhalb der Düsenhalterung während des Betreibens des Hochdruckfluidstrahlsystems auftritt. Ein Vakuum in diesem Gebiet dreht den Fluss von Abrasivpartikeln um und resultiert in einer Mischineffizienz.
Das Problem ist im Einklang mit der Erfindung reduziert. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Düsenhalterung 11 aus einem Material geformt, dass eine 2%-ige Streckgrenze von mehr als 6,9 × 10² MPa (100.000 psi) hat. Beispiele eines bevorzugten Materials umfassen rostfreien Stahl PH 15-5, PH 17-4 und 410/416.
Wie am besten in den 4A, 4B und 10 zu sehen, sieht der Schneidkopf 22 eine Bohrung 23 vor, die sich durch diesen entlang einer Längsachse 24 erstreckt. Eine erste Region 25 der Bohrung 23 formt eine kegelstumpfförmige Wand 26 in dem Schneidkopfkörper aus. Ähnlich zu der Struktur des Düsenhalters 11 liegt ein radialer Abstand 27 zwischen der Längsachse 24 des Schneidkopfes und einem Mittelpunkt 28 der kegelstumpfförmigen Wand 26 vor, die verglichen mit herkömmlichen Schneidköpfen vermindert ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Abstand 27 2,79–4,83 mm (0,11–0,19 Zoll) und vorzugsweise 3,81–4,699 mm (0,15–0,185 Zoll). Es sollte nach Studium der Zeichnungen verstanden sein, dass, wenn die Düsenhalterung 11 im Schneidkopf 22 positioniert ist, die Längsachsen der Düsenhalterung und des Schneidkopfes miteinander ausgerichtet sind. Auch der Mittelpunkt 28 der kegelstumpfförmigen Wand 26 sind im Wesentlichen mit dem Mittelpunkt 15 der kegelstumpfförmigen Oberfläche 12 innerhalb eines Abstandes von 1,27 mm (0,05 Zoll) ausgerichtet. Vorausgesetzt, dass die Länge 68 der kegelstumpfförmigen Wand 26 ausreichend ist, um die Last, die durch den Druck, der auf einem Durchmesser 70 einer Bohrung 38 des Düsenkörpers 37 wirkt, abzufangen, muss die Länge 68 des Durchmessers 70 in einem Bereich von 5,1–11,9 mm (0,2–0,47 Zoll) liegen. Ähnlich liegt die Länge 69 der kegelstumpfförmigen Oberfläche 12 des Durchmessers 70 in dem Bereich von 5,1–11,9 mm (0,2–0,47 Zoll) für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel.
Wie vorab diskutiert, wird Hochdruckluid über den Düsenkörper 37 dem Schneidkopf zugeführt. Wie am besten in den 1 und 5 dargestellt, hat der Düsenkörper 37 eine Bohrung 38, die sich entlang der Längsachse 39 durch diesen hindurch erstreckt. Ein erster Abschnitt 40 des Düsenkörpers 37 ist mit einer Vielzahl von Gewindegängen 41 auf der äußeren Oberfläche des Düsenkörpers ausgebildet. Der Düsenkörper 37 ist des Weiteren mit einer ersten Pilotwand 42 stromaufwärts der Gewindegänge 41 versehen und einer zweiten Pilotwand 43 stromabwärts von den Gewindegängen 41 versehen. Wie am besten in 4A zu erkennen ist, erstreckt sich eine Region 29 der Bohrung 23 durch den Schneidkopf 22 mit einer Vielzahl von Gewindegängen 30 hindurch. Der Abschnitt der Schneidkopfbohrung ist auch mit einer ersten Pilotwand 31 stromaufwärts der Gewindegänge 30 und mit einer zweiten Pilotwand 32, stromabwärts der Gewindegänge 30 versehen. Wenn der Düsenkörper 37 in den Schneidkopf 22 eingeschraubt ist, kontaktieren die ersten und zweiten Pilotwände 42 und 43 des Schneidkopfes 22 die ersten und zweiten Pilotwände 31 und 32 des Düsenkörpers 37 entsprechend, wobei die Genauigkeit der Ausrichtung des Düsenkörpers 37 und des Schneidkopfes 22 erhöht wird. Die Anmelderin ist der Ansicht, dass das Vorhalten zweier Pilotdurchmesser, die in Längsrichtung voneinander beabstandet sind, verbesserte Resultate im Vergleich zu konventionellen Systemen mit nur einer einzigen Pilotoberfläche aufweisen.
Wie des Weiteren in 4A dargestellt, definiert die Bohrung 23 des Schneidkopfes 22 des Weiteren eine Mischkammer 33 und eine Schulter 34, stromabwärts von der Mischkammer 33. Eine Mischröhre 49, mit einer Bohrung 50 erstreckt sich entlang einer Längsachse 51, um einen Einlass 63 und einen Auslass zu definieren, welche in dem Schneidkopf 22 positioniert sind. Wie in 6 dargestellt, weist die Mischröhre 49 einen Bund 52 auf, der fest mit einer äußeren Oberfläche 53 der Mischröhre in einer oberen Region 54 der Mischröhre angebracht ist. Um den Bund mit der Mischröhre fest zu verbinden, können eine Vielzahl von Verfahren verwendet werden, insbesondere Pressverbundverfahren, Schrumpfverbundverfahren oder die angemessene Verwendung von Klebematerial. Der Bund kann auch während des Herstellprozesses beim Herstellen der Mischröhre ausgeformt werden und mittels Schleifens in die Endabmessungen gebracht werden. Der Bund kann aus Metall, Kunststoff oder dem selben Material wie die Mischröhre gefertigt sein.
Der Bund 52 hat eine ausreichend kleine äußere Abmessung, um stromaufwärts durch die Bohrung 23 in den Schneidkopf geschoben zu werden, wobei jedoch der äußere Durchmes ser des Bundes ausreichend groß ist, so dass er sich gegen die Schulter 34 abstützt und verhindert, dass die Mischröhre weiter in den Schneidkopf 22 hineingeschoben wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wie z. B. in 6 dargestellt, weist die Wand des Bundes 52 eine Dicke 75 von 0,254–0,508 mm (0,01 Zoll–0,2 Zoll) auf. Weil der Bund 52 fest an einer äußeren Oberfläche der Mischröhre angebracht ist, positioniert er die Mischröhre axial präzise im Inneren der Bohrung des Schneidkopfes 22, ohne dass Bedürfnis nach Bolzen, Einsätzen oder anderen Strukturen, die derzeit im Stand der Technik verwendet werden, um die Mischröhre zu positionieren, existiert. Ein O-Ring 73 kann zwischen dem Bund 52 und der Schulter 34 positioniert werden, um die Mischkammer 33 gegen Rückfluss abzudichten.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Bund 52 zylindrisch und wird, um die Mischröhre gegen die Aufnahme 71 und eine Aufnahmemutter 72, die wahlweise angezogen oder gelöst wird, relativ zur Vorrichtung verwendet. Wie am besten in den 1 und 4A zu erkennen, ist die Bohrung 23 des Schneidkopfes 22 konisch stromabwärts der Schulter 34 ausgebildet, um die äußeren Wände der Aufnahme 71 passend zu kontaktieren. Wenn die Aufnahmemutter 72 gelöst wird, ruht der Bund 52 auf der oberen Oberfläche der Aufnahme 71, verhindert dass die Mischröhre 49 aus dem Schneidkopf 22 fällt und aus dem Schneidkopf herausgezogen wird. Alternativ, wie in 7 dargestellt, kann der Bund, der fest mit der äußeren Oberfläche der Mischröhre verbunden ist, kegelstumpfförmig ausgebildet sein, so dass der Bund 58 die Mischröhre sowohl axial als auch radial positioniert, wenn die Mischröhre 49 in das distale Ende des Schneidkopfes eingesetzt ist.
Der Bund 52 kann auch fest an der äußeren Oberfläche der Mischröhre 49 an jeder gewünschten Position angebracht sein, um den Einlass 63 des Mischrohres an einer bestimmten Position der Schneidkopfbohrung 23 präzise zu positionieren. Während die exakte Ausrichtung des Bundes 52 in Abhängigkeit von den Betriebsparametern fein ausgerichtet werden kann, ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Abstand 57 zwischen der oberen Oberfläche 55 des Mischrohres und der unteren Oberfläche 56 des Bundes 52 0,50 mm–5,1 cm (0,02 Zoll–2,0 Zoll). Auf diese Art wird die Werkzeugspitzengenauigkeit des Systems verbessert.
Alternativ dazu, wie in 8 gezeigt, ist die Mischröhre 49 mit einem ersten zylindrischen Abschnitt 65 angrenzend an den Einlass 63 der Mischröhre vorgesehen, wobei der äußere Durchmesser 66 der ersten zylindrischen Region 65 weniger als der äußere Durchmesser 67 der Mischröhre 49 stromabwärts der ersten zylindrischen Region ist. In dieser Art wird ein Absatz durch das Verändern des äußeren Durchmessers des Mischröhrensitzes gegen die Schulter 34 in dem Schneidkopf 22 erreicht, um ein genaues Positionieren der Mischröhre in der vorbestimmten Axialposition zu gewährleisten.
Des Weiteren, wie in den 9A und 9B dargestellt, ist der kegelstumpfförmige Bund 59 auf der Mischröhre 49 positioniert, welche ihrerseits über einen Presssitz in einer Nuss 60 gehalten wird, die Windungen 61 aufweist, die eine gewindebehaftete innere Oberfläche 62 eines Schneidkopfes kontaktieren.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Vorrichtung zum Hervorrufen eines Hochdruckfluidstrahls ein Schild 44, das an einer Endregion 46 des Schneidkopfes angebracht ist. Das Schild 44 ist mit einem Flansch 45 ausgestaltet, der einen Presssitz mit einer Nut in der Aufnahmemutter 72 eingeht. Eine ringförmige Schürze 47 erstreckt sich von dem Flansch 45 nach unten, eine Endregion der Mischröhre 49 umgebend. Auf diese Art wird Gischt des Fluidstrahles im Wesentlichen zurückgehalten. Wie in 1 dargestellt, wird eine Scheibe 48 aus verschleißresistentem Material, wie z. B. Polyurethan an einer inneren Region des Schildes 44 angebracht.

Claims

Düsenhalterung (11) zur Verwendung in Hochdruckfluidstrahlsystemen zum Positionieren einer Düse (20) in einer oberen Region eines Düsenhalterungskörpers, umfassend: einen Düsenhalterungskörper mit einer konischen äußeren Oberfläche (12), welche einen eingeschlossenen Winkel von 55° bis 80° ausformt, und wobei die konische Oberfläche (12) in stromabwärtiger Richtung aufeinander zuläuft, gekennzeichnet durch Umfassen eines radialen Abstandes (13) von einer Längsachse (14) des Düsenhalterungskörpers in Richtung eines Mittelpunktes (15) der konischen äußeren Oberfläche (12) von 2,79 bis 4,83 mm (0,11 bis 0,19 Zoll) und wobei ein Längsabstand (16) zwischen dem Mittelpunkt (15) der äußeren konischen Oberfläche (12) und einer oberen Oberfläche (17) des Düsenhalterungskörpers (11) 3,81 bis 7,6 mm (0,15 bis 0,3 Zoll) beträgt.
Düsenhalterung (11) nach Anspruch 1, wobei die Düsenhalterung (11) aus Material geformt ist, das eine 2%ige Streckgrenze bei ungefähr 6,9·10² Mpa (100000 Psi) aufweist.
Düsenhalterung (11) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine untere Region des Düsenhalterungskörpers ein ringförmiges Element (19) aufweist, das sich parallel zur Längsachse des Körpers unterhalb der konischen Oberfläche (12) erstreckt.
Düsenhalterung (11) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Diamantdüse (20), die in einem oberen Abschnitt des Düsenhalterungskörpers positioniert ist.
Schneidkopf (22), umfassend eine Düsenhalterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung in einem Hochdruckfluidstrahlsystem.
Schneidkopf (22) nach Anspruch 5, wobei eine konische Wand (26) in stromabwärtiger Richtung zusammenläuft.
Schneidkopf (22) nach Anspruch 5 oder 6, wobei eine zweite Region (29) einer Bohrung (23) mit einer Vielzahl von Gewindegängen (30) versehen ist, und die Bohrung (23) eine erste Hauptwand definiert, die stromaufwärts der Gewindegänge (30) befindlich ist und eine zweite Hauptwand stromabwärts der Gewindegänge (30) definiert.
Schneidkopf (22) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei eine Bohrung (23) eine Mischkammer (33) definiert, die stromabwärts der ersten Region (25) angeordnet ist und die Bohrung (23) eine Schulter (34) in dem Schneidkopfkörper stromabwärts der Mischkammer (33) definiert.
Schneidkopf nach einem der Ansprüche 5 bis 8, des Weiteren umfassend: ein Lüftungsloch (35), das sich lateral von der Bohrung (23) des Schneidkopfes (22) in Richtung einer äußeren Oberfläche (36) des Schneidkopfes (22) erstreckt.