WASSER-ABRASIV-SUSPENSIONSSTRAHL-SCHNEIDANLAGE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl-Schneidanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Beim Wasserstrahlschneiden wird üblicherweise ein Hochdruckwasserstrahl mit zugesetztem Abrasivmittel verwendet, um Materialien, beispielsweise Metall zu schneiden. Dabei sind grundsätzlich zwei verschiedene Systeme bekannt. Das erste System ist das Wasser-Abrasiv-Injektionsschneiden. Bei diesen Systemen wird Wasser unter hohem Druck aus einer Düse ausgetragen und direkt an der Düse wird ein Abrasivmittel dem Wasserstrahl zugesetzt. Dazu tritt das aus der Düse austretende Wasser in eine Mischkammer ein, in welcher durch Injektorwirkung das Abrasivmittel in den Flüssigkeitsstrahl eingesaugt wird. Anschließend wird das Wasser-Abrasivmittel-Luftgemisch durch ein Fokussierrohr geführt und trifft auf das Werkstück. Dieses Verfahren wird insbesondere beim Schneiden von Blechen in der Metallbearbeitung eingesetzt. Bei diesem Verfahren ist es möglich, die Abrasivmittelzufuhr an der Düse sehr präzise und schnell ein- und auszuschalten, sodass genaue Konturen geschnitten werden können. Da bei diesem Verfahren jedoch beim Zusatz des Abrasivmittels zu dem Hochdruckwasserstrahl diesem auch Luft beigemischt wird, ist die Schneidleistung jedoch insbesondere bei größeren Schneiddimensionen begrenzt.

[0003] Das zweite bekannte System ist das Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahlschneiden, mittels welchem höhere Schneidleistungen erzielt werden können, d. h. insbesondere größere Materialstärken und nahezu alle Materialien durchtrennt werden können. Bei diesem System wird ebenfalls Wasser unter hohem Druck aus einer Schneiddüse ausgetragen. Allerdings wird das Abrasivmittel nicht an der Düse zugesetzt sondern das Abrasivmittel wird unter Luftausschluss unter Systemdruck, d. h. unter Hochdruck, dem Wasser weit vor Eintritt in die Düse zugemischt. D. h. es tritt ein Wasser-Abrasivmittelgemisch, d. h. eine Suspension, unter hohem Druck aus der Schneiddüse aus. Mit diesem System lassen sich zwar große Materialstärken durchtrennen, allerdings ist das Starten und Stoppen des Schneidvorganges mit einer gewissen Verzögerung verbunden, da die Abrasivmittelzufuhr nicht derart schnell einund ausgeschaltet werden kann wie beim Injektionsschneiden. Dies ist nachteilig, wenn Schnitte mit großer Präzision durchgeführt werden sollen. Eine Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage dieser Art ist z. B. aus US 4,707,952 bekannt.

[0004] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl-Schneidanlage dahingehend zu verbessern, dass der Schneidvorgang möglichst ohne Verzögerung begonnen und gestoppt werden kann. Diese Aufgabe wird durch eine Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl-Schneidanlage mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.

[0005] Die erfindungsgemäße Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl-Schneidanlage weist wie bekannte Suspensions-Schneidanlagen eine Hochdruckpumpe auf, welche ausgangsseitig Wasser unter hohem Druck bereitstellt. Ferner weist die Anlage eine Schneiddüse auf, welche mit der Hochdruckpumpe verbunden ist und den Hochdrucksuspensionsstrahl zum Schneiden formt. D. h. ein Hochdrucksuspensionsstrahl (Wasser-Abrasivmittel-Suspension) tritt aus dieser Schneiddüse aus und wird dann zum Schneiden verschiedenster Materialien, beispielsweise von Metall, verwendet. Die Schneiddüse ist mit der Hochdruckpumpe über einen Hauptströmungsweg und einen von diesem abzweigenden Nebenströmungsweg verbunden. Der Nebenströmungsweg führt durch einen Abrasivmittel-Druckbehälter, in welchem sich das Abrasivmittel unter dem Systemdruck der Anlage, d. h. dem von der Hochdruckpumpe erzeugten Wasserdruck befindet. Das Wasser in dem Nebenströmungsweg bzw. Bypass wird durch das Abrasivmittel in dem Druckbehälter hindurch geführt und nimmt dieses mit und fördert so das Abrasivmittel in den Hauptströmungsweg. Auf diese Weise wird unter hohem Druck eine Suspension gebildet, welche dann aus der Schneiddüse austritt.

[0006] Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass der Nebenströmungsweg in den Hauptströmungsweg an einem Mischpunkt mündet, welcher in einem an die Schneiddüse angrenzenden Leitungsabschnitt gelegen ist und insbesondere unmittelbar angrenzend an die Schneiddüse oder in der Schneiddüse selber gelegen ist. Dies hat den Vorteil, dass der Teil des Hauptströmungsweges, durch welchen die Suspension strömt, möglichst kurz gehalten wird. Bei einer derartigen Suspensions-Schneidanlage wird die Abrasivmittelzufuhr bislang dadurch gestoppt, dass ein Absperrventil in dem Nebenströmungsweg bzw. Bypass geschlossen wird, sodass die durch den Abrasivmittel-Druckbehälter verlaufende Wasserströmung unterbrochen wird und somit kein Abrasivmittel mehr in den Hauptströmungsweg gefördert wird. Allerdings wird dann das sich noch im Hauptströmungsweg stromabwärts der Einmündung des Nebenströmungsweges befindende Abrasivmittel durch den weiterlaufenden Hauptstrom aus der Schneiddüse ausgetragen, sodass der Schneidprozess nicht unmittelbar beendet werden kann. Durch Verkürzung des Teiles des Hauptströmungsweges, durch welchen die Suspension gefördert wird, wird der in dem Hauptströmungsweg verbleibende Abrasivmittelteil beim Abschalten der Strömung durch den Nebenströmungsweg minimiert, sodass die Nachlaufzeit beim Abschalten der Abrasivmittelzufuhr verkürzt wird und der Schneidprozess schneller gestoppt werden kann. Insofern ist es bevorzugt, den Mischpunkt zwischen Nebenströmungsweg und Hauptströmungsweg möglichst nah an die Schneiddüse, insbesondere unmittelbar angrenzend an diese oder in diese integriert, vorzusehen. Allerdings muss die Mischung zwischen Haupt- und Nebenstrom stromaufwärts der eigentlichen Düse bzw. Austrittsöffnung erfolgen, sodass die Suspensionsbildung unter Hochdruck ohne Luftzufuhr erfolgt, um die maximale Schneidleistung erreichen zu können.

[0007] Bevorzugt ist der Mischpunkt von der Schneiddüse stromaufwärts weniger als 100 cm, vorzugsweise weniger als 50 cm und insbesondere weniger als 30 cm beabstandet angeordnet. Auf diese Weise wird der Teil des Hauptströmungsweges, durch welchen die Suspension gefördert wird, d. h. der Strömungsweg zwischen Mischpunkt und Schneiddüse, verkürzt, wodurch die Abrasivmittelmenge, welche beim Abschalten des Nebenströmungsweges im Hauptströmungsweg verbleibt, verringert wird und somit die Nachlaufzeit beim Abschalten der Abrasivmittelzufuhr verkürzt wird.

[0008] Weiter bevorzugt ist der Mischpunkt gemeinsam mit der Schneiddüse bewegbar. Üblicherweise ist die Schneiddüse mit den übrigen Anlagenkomponenten, insbesondere der Hochdruck-Wasserzufuhr und der Abrasivmittelzufuhr über einen Schlauch verbunden, welcher die Beweglichkeit der Schneiddüse beim Schneidprozess ermöglicht. Bei herkömmlichen Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl-Schneidanlagen liegt der Mischpunkt, an welchen der Nebenstrom mit dem Abrasivmittel dem Hauptstrom im Hauptströmungsweg zugemischt wird, stromaufwärts dieses Schlauches, während die Schneiddüse stromabwärts des Schlauches liegt, d. h. hier kann der Abstand zwischen Mischpunkt und Schneiddüse mehrere zehn oder hundert Meter betragen. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist nun vorgesehen, den Mischpunkt ebenfalls stromabwärts des Schlauches, welcher die Beweglichkeit der Schneiddüse ermöglicht, anzuordnen. D. h. bei dieser Ausführungsform werden der Hauptströmungsweg und der Nebenströmungsweg zumindest in einem Teilabschnitt jeweils als Schlauch oder bewegliche Rohrleitung zu der Schneiddüse geführt, sodass diese gegenüber dem Rest der Anlage, insbesondere dem Abrasivmittel-Druckbehälter und der Hochdruckpumpe, beweglich ist, aber dennoch der Mischpunkt zwischen Nebenströmungsweg und Hauptströmungsweg nahe der Schneiddüse angeordnet sein kann.

[0009] Um die Abrasivmittelzufuhr in den Hauptströmungsweg schneller ein- und ausschalten zu können, sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform Mittel zum Erzeugen eines Gegendrucks an dem Mischpunkt vorhanden. Dabei erzeugen die Mittel einen derartigen Gegendruck am Austritt des ersten Nebenströmungsweges in den Hauptströmungsweg, dass durch den Gegendruck ein Ausströmen der Suspension aus dem Nebenströmungsweg in den Hauptströmungsweg unterbunden wird. D. h. aufgrund der Druckverhältnisse wird erreicht, dass ein Übertritt der Strömung aus dem ersten Nebenströmungsweg in den Hauptströmungsweg unterbunden wird.

[0010] Erfindungsgemäß ist zum Aufbau des Gegendrucks am Mischpunkt ein zweiter Nebenströmungsweg vorgesehen, welcher von dem Hauptströmungsweg, vorzusgweise stromaufwärts des Abzweigpunktes zu dem ersten Nebenströmungsweg abzweigt. In diesem zweiten Nebenströmungsweg ist ein Absperrventil angeordnet und der zweite Nebenströmungsweg mündet an dem Mischpunkt, an welchem der erste Nebenströmungsweg in den Hauptströmungsweg mündet, ebenfalls in den Hauptströmungsweg. Diese Ausgestaltung ermöglicht ein sehr schnelles Abschalten der Abrasivmittelzufuhr in der Weise, dass nicht die Strömung durch den ersten Nebenströmungsweg mittels eines stromaufwärts des Abrasivmittel-Druckbehälters gelegenen Absperrventils unterbrochen wird, sondern dadurch, dass im Bereich des Mischpunktes ein Gegendruck aufgebaut wird, welcher den Austritt der Abrasivmittel-Suspension aus dem ersten Nebenströmungsweg in den Hauptströmungsweg unterbindet. D. h. zum Stoppen des Schneidvorganges wird das Absperrventil in dem zweiten Nebenströmungsweg geöffnet, sodass über diesen am Mischpunkt ein Gegendruck aufgebaut wird, welcher verhindert, dass die Strömung aus dem ersten Nebenströmungsweg in den Hauptströmungsweg eintreten kann.

[0011] Auf diese Weise wird die Abschaltzeit der Abrasivmittelzufuhr verkürzt. Bei herkömmlichen Anlagen, bei welchen ein Absperrventil stromaufwärts des Abrasivmittel-Druckbehälters geschlossen wird, findet immer noch ein Druckabbau in dem Abrasivmittel-Druckbehälter statt, durch welchen noch ein Nachlaufen der Abrasivmittelzufuhr zu dem Hauptströmungsweg bedingt wird. Ein solches Nachlaufen wird bei Stoppen der Abrasivmittelzufuhr durch Aufbau eines Gegendruckes am Austrittspunkt des ersten Nebenströmungsweges verhindert.

[0012] Ferner mündet der zweite Nebenströmungsweg an dem Mischkanal gegenüber dem ersten Nebenströmungsweg in den Hauptströmungsweg, sodass ein schneller Aufbau des Gegendruckes am Austritt des ersten Strömungsweges zur Unterbindung des weiteren Strömungsaustrittes aus dem ersten Strömungsweg stattfinden kann.

[0013] Ferner ist die Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl-Schneidanlage vorzugsweise derart eingestellt oder einstellbar, dass in dem ersten Nebenströmungsweg im Wesentlichen derselbe oder ein geringerer Druck herrscht als in dem zweiten Nebenströmungsweg bei geöffnetem Absperrventil. Dadurch wird sichergestellt, dass dann, wenn das Absperrventil in dem zweiten Nebenströmungsweg zum Stoppen der Abrasivmittelzufuhr geöffnet wird, durch die Strömung im zweiten Nebenströmungsweg am Mischpunkt ein solcher Druck aufgebaut wird, welcher den Austritt der Suspension aus dem ersten Nebenströmungsweg in den Hauptströmungsweg unterbindet.

[0014] Der Abrasivmittel-Druckbehälter weist eine Austrittsleitung auf, welche Teil des ersten Nebenströmungsweges ist und mit dem Mischpunkt verbunden ist. Durch diese Austrittsleitung wird die unter Hochdruck stehende Suspension zu dem Mischpunkt geführt, wo die Suspension dann in den Hauptströmungsweg eintritt.

[0015] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Austrittsleitung im Bereich ihres dem Abrasivmittel-Druckbehälter zugewandten Endes zusätzlich über ein Absperrventil mit dem Hauptströmungsweg verbunden. D. h. es gibt eine Verbindung zwischen dem ersten Nebenströmungsweg und dem Hauptströmungsweg zusätzlich zu dem beschriebenen Mischpunkt. Diese Verbindung zweigt von dem ersten Nebenströmungsweg austrittsseitig des Abrasivmittel-Druckbehälters möglichst nah angrenzend an den Austritt aus dem Abrasivmittel-Druckbehälter ab. Ferner ist in dieser Verbindung ein Absperrventil vorgesehen. Diese Verbindung mit dem darin angeordneten Absperrventil bildet eine Spülleitung bzw. ein Spülventil, welches dazu genutzt wird, den Druck im Abrasivmittel-Druckbehälter abbauen zu können. Während der Druck im Abrasivmittelbehälter durch Schließen der Wasserzufuhr im Nebenströmungsweg stromaufwärts des Abrasivmittel-Druckbehälters und Abschalten des Hauptstromes im Hauptströmungsweg abgebaut wird, wird bei herkömmlichen Anlagen Abrasivmittel in der Austrittsleitung zwischen dem Abrasivmittel-Druckbehälter und dem Mischpunkt, an welchem die Austrittsleitung bzw. der erste Nebenströmungsweg mit dem Hauptströmungsweg verbunden ist, verbleiben. Es kann dabei zu einer Anhäufung von Abrasivmittel kommen, welche dann beim erneuten Starten der Anlage zu einem Verstopfen der Schneiddüse führen kann. Um dies zu verhindern, kann beim Herunterfahren der Anlage die Verbindung zwischen dem stromaufwärtigen Ende der Austrittsleitung und dem Hauptströmungsweg durch Öffnen des in dieser Verbindung gelegenen Absperrventils bzw. Spülventils geöffnet werden, sodass reines Wasser aus dem Hauptströmungsweg in das stromaufwärtige Ende des Austrittsleitung, d. h. vorzugsweise unmittelbar angrenzend an die Austrittsöffnung des Abrasivmittel-Druckbehälters eingeleitet wird und somit die Austrittsleitung durchgespült wird. Auf diese Weise wird noch in der Austrittsleitung vorhandenes Abrasivmittel ausgespült, sodass es hier nicht zu Anlagerungen bzw. Anhäufungen von Abrasivmittel kommen kann. Auch kann über diese Verbindung zwischen Austrittsleitung und Hauptströmungsweg ein Druckabbau im Druckbehälter beim Herunterfahren der Anlage erfolgen.

[0016] Darüber hinaus kann die Verbindung auch dazu genutzt werden, beim Hochfahren der Anlage einen unkontrollierten Austrag von Abrasivmittel aus dem Abrasivmittel-Druckbehälter zu verhindern. D. h. der Druckaufbau in dem Abrasivmittel-Druckbehälter kann wenigstens zum Teil dadurch erfolgen, dass die Verbindung zwischen der Austrittsleitung und dem Hauptströmungsweg durch Öffnen des in dieser angeordneten Absperrventils geöffnet wird und auf diese Weise unter Hochdruck stehendes Wasser in die Austrittsseite des Abrasivmittel-Druckbehälters gedrückt wird und dort zum Druckaufbau beiträgt. Dabei wird gleichzeitig der Austrag von Abrasivmittel aus dem Druckbehälter verhindert. Vor Beginn des Schneidprozesses wird dann das Ventil in der Verbindung zwischen Austrittsleitung und Hauptströmungsweg geschlossen, sodass ein Übertritt von Suspension durch diese Verbindung in den Hauptströmungsweg verhindert wird und die Suspension erst an dem oben beschriebenen Mischpunkt in den Hauptströmungsweg nahe der Schneiddüse eintritt.

[0017] Wie vorangehend beschrieben, ist ferner bevorzugt in dem ersten Nebenströmungsweg eingangsseitig des Abrasivmittel-Druckbehälters, d. h. stromaufwärts des Abrasivmittel-Druckbehälters ein Absperrventil bzw. Bypassventil angeordnet, durch welches die Strömung in dem ersten Strömungsweg ein- und ausgeschalten werden kann. Durch Unterbrechung der Strömung kann die Abrasivmittelzufuhr in den Hauptströmungsweg und damit der Schneidvorgang unterbrochen werden, sofern hierfür nicht ein Gegendruck am Mischpunkt in der oben beschriebenen Weise genutzt wird. In einem solchen Fall kann das Absperrventil jedoch zum Hoch- und Herunterfahren der Anlage genutzt werden.

[0018] Die Schneiddüse ist ferner bevorzugt an einem Positioniersystem befestigt und über dieses in zumindest einer Richtung bewegbar. Das Positioniersystem kann Teil einer Schneidanlage sein, welche die Schneiddüse in verschiedenen Richtungen relativ zu einem Werkstück bewegen kann. Die Schneidanlage kann beispielsweise einen Roboter aufweisen, welcher die Schneiddüse trägt und durch entsprechende Ansteuerung in gewünschten Bahnen verfahren kann, um entlang dieser Schneidvorgänge in einem Material durchzuführen. Insbesondere kann die Düse zumindest in einer Ebene in zwei Richtungen bewegbar sein, sodass sie in einem flächigen Werkstück beliebige Schneidoperationen durchführen kann. Die Anlagenteile zur Abrasivmittelzufuhr, insbesondere der Abrasivmittel-Druckbehälter und die Hochdruckpumpe sind dabei zweckmäßigerweise feststehend angeordnet, sodass sie nicht mit der Schneiddüse bewegbar sind und die bewegbare Schneiddüse ist, wie oben beschrieben, über zwei Druckleitungen, eine für den Hauptströmungsweg und eine für den ersten Nebenströmungsweg, mit den feststehenden Anlagenteilen verbunden. In dem Fall, dass ein zweiter Nebenströmungsweg vorgesehen sein sollte, könnte noch eine dritte Druckleitung in Form eines flexiblen Schlauches vorgesehen sein. So kann der oben beschriebene Mischpunkt direkt an der beweglichen Düse angeordnet werden, um die Abrasivmittelzufuhr möglichst schnell starten und stoppen zu können. Es ist jedoch auch denkbar, den Druckbehälter gemeinsam mit der Schneiddüse zu bewegen. Dann ist eine feste Verrohrung möglich.

[0019] Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt:

Fig. 1

schematisch eine Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl-Schneidanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2

schematisch eine Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl-Schneidanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3a, 3b

eine Detailansicht des Mischpunktes in Fig. 2, wobei in Fig. 3a die Abrasivmittelzufuhr ein- und in Fig. 3b die Abrasivmittelzufuhr ausgeschaltet ist.

[0020] Der Aufbau der Schneidanlagen gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform, welche in Fig. 1 und 2 gezeigt sind, ist in weiten Teilen identisch, sodass die identischen Teile nachfolgend gemeinsam beschrieben werden.

[0021] Die Schneidanlage weist eine Druckquelle in Form einer Hochdruckpumpe 2 auf, welche Wasser unter hohem Druck für die Anlage bereitstellt. In Strömungsrichtung schließt sich an die Hochdruckpumpe ein Rückschlagventil 4 an. Stromabwärts des Rückschlagventils 4 verzweigt der Strömungsweg in einen Hauptströmungsweg 6 und einen ersten Nebenströmungsweg bzw. Bypass 8. Der Hauptströmungsweg verläuft weiter durch einen Hochdruckschlauch bzw. Schlauch 10 zu einer Mischkammer 12, welche angrenzend an die Schneiddüse 14 angeordnet ist. Anstelle eines Schlauches 10 könnte auch eine Rohrleitung Verwendung finden. Durch den Hauptströmungsweg 6 wird lediglich Wasser geleitet. Der Nebenströmungsweg 8 läuft über ein Absperrventil bzw. Bypassventil 16 zu dem Abrasivmittel-Druckbehälter. Durch das Absperrventil 16 kann der Nebenströmungsweg 8 zu dem Abrasivmittel-Druckbehälter 18 geöffnet und geschlossen werden. In dem Abrasivmittel-Druckbehälter 18 befindet sich das Abrasivmittel und die Strömung durch den Nebenströmungsweg 8 wird bei geöffnetem Absperrventil 16 durch das Abrasivmittel geleitet und tritt ausgangseitig durch die Austrittsleitung 20 dann gemeinsam mit dem Abrasivmittel als Suspension aus dem Abrasivmittel-Druckbehälter 18 aus. Der erste Nebenströmungsweg 8 verläuft dann stromabwärts des Druckbehälters 18 weiter durch einen Hochdruckschlauch bzw. Schlauch 22 ebenfalls zu der Mischkammer 12, in welcher dann an einem Mischpunkt 24 die Strömung aus dem ersten Nebenströmungsweg 8 in die Strömung in den Hauptströmungsweg 6 mündet, sodass dort eine verdünnte Suspension gebildet wird, welche dann weiter zu der Schneiddüse 14 strömt. Aus der Schneiddüse 14 tritt dann ein Hochdruckwasserstrahl mit Abrasivmittel aus, welcher zum Schneiden eines Werkstückes 26 genutzt wird.

[0022] Die Schneiddüse 14 ist relativ zu dem Werkstück 26 über ein Positioniersystem 28, welcher hier nur durch die Bewegungsrichtungen angedeutet ist, bewegbar, um die gewünschten Schneidbewegungen zum Ausbilden von Schnitten in dem Werkstück 26 auszuführen. Um die Beweglichkeit der Schneiddüse 14 zu gewährleisten, sind die feststehenden Anlagenteile über die Hochdruckschläuche 10 und 22 mit der Mischkammer 12 und der Schneiddüse 14 verbunden. Die Mischkammer 12 und die Schneiddüse 14 sind im gezeigten Beispiel fest zueinander angeordnet, insbesondere fest miteinander verbunden oder auch gegebenenfalls in ein Bauteil integriert.

[0023] Dadurch, dass das Abrasivmittel durch den ersten Nebenströmungsweg 8 über einen separaten Schlauch 22 zu der Mischkammer 12 geleitet wird, wird erreicht, dass der Mischpunkt 24 in der Mischkammer 12 möglichst nah an der Schneiddüse 14, bevorzugt direkt an diese angrenzend oder lediglich minimal beabstandet angeordnet werden kann. Auf diese Weise wird der Leitungsabschnitt zwischen dem Mischpunkt 24 und der Austrittsöffnung der Schneiddüse 14 verkürzt. Das hat den Vorteil, dass beim Schließen des Absperrventils 16, wenn die Strömung durch den ersten Nebenströmungsweg 8 und damit die Zufuhr von Abrasivmittel in den Hauptströmungsweg 6 unterbunden wird, nur noch wenig Abrasivmittel durch die weiterlaufende Strömung durch den Hauptströmungsweg 6 ausgetragen wird, nämlich im Wesentlichen nur noch das Abrasivmittel, welches sich beim Abschalten der Strömung in dem ersten Nebenströmungsweg 8 zwischen dem Mischpunkt 24 und der Austrittsöffnung der Schneiddüse 14 befindet. Auf diese Weise kann ein schnelleres Abschalten des Schneidvorganges durch Unterbrechung der Abrasivmittelzufuhr erreicht werden.

[0024] Ein noch schnelleres Abschalten kann bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 erreicht werden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 gibt es beim Schließen des Absperrventils 16 noch einen gewissen Nachlauf, d. h. durch Druckabbau insbesondere in dem Druckbehälter 18 wird noch ein Anteil von Abrasivmittel aus dem Schlauch 22 in die Mischkammer 12 und damit den Hauptströmungsweg ausgetragen. Umgekehrt muss bei Öffnen des Absperrventils 16 zunächst der Schlauch 22 wieder vollständig mit Abrasivmittel gefüllt werden bis ein stabiler Schneidvorgang erreicht wird. Dieser Vor- und Nachlauf kann bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 verkürzt werden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist zusätzlich ein zweiter Nebenströmungsweg 30 vorgesehen, welcher von dem Hauptströmungsweg 6 stromaufwärts des Rückschlagventils 4 abzweigt und mit einem Absperrventil 32 versehen ist. Der zweite Nebenströmungsweg 30 führt über einen weiteren Hochdruckschlauch bzw. Schlauch 34 zu der Mischkammer 12, wo er ebenfalls im Mischpunkt 24 in den Hauptströmungsweg 6 einmündet. Bei dieser Ausführungsform kann die Abrasivmittelzufuhr nicht nur durch Schließen des Absperrventils 16 in dem zweiten Nebenströmungsweg 8 stromaufwärts des Druckbehälters 18 unterbunden werden sondern ebenfalls durch Aufbau eines Gegendruckes am Mischpunkt 24. Dies erfolgt dadurch, dass das Absperrventil 32 in den zweiten Nebenströmungsweg 30 geöffnet wird, wodurch zusätzlich unter Hochdruck stehenden Wasser zu dem Mischpunkt 24 geleitet wird und dort einen Gegendruck zu der aus dem ersten Nebenströmungsweg 8 bzw. dem Schlauch 22 austretenden Suspension aufbaut, welcher dann den Austritt der Suspension am Mischpunkt 24 unterbindet.

[0025] Dies ist in der schematischen Darstellung der Mischkammer 12 in den Fig. 3a, 3b näher gezeigt. Fig. 3a zeigt die geöffnete Abrasivmittelzufuhr. Bei dieser erfolgt eine Strömung durch den Nebenströmungsweg 8, welcher durch den Abrasivmittel-Druckbehälter 18 führt und so Abrasivmittel zu dem Mischpunkt 24 fördert. Am Mischpunkt 24 tritt die Suspension aus dem ersten Nebenströmungsweg 8 in die Strömung des Hauptströmungsweges 6 ein und die so verdünnte Suspension wird weiter zu der Schneiddüse 14 geführt. Das Absperrventil 32 in dem zweiten Nebenströmungsweg 30 ist in diesem Zustand geschlossen, d. h. an der Einmündung 36 des zweiten Nebenströmungsweges 30 in dem Hauptströmungsweg 6 liegt kein Gegendruck an, sodass die Strömung aus dem Nebenströmungsweg 8 ungehindert in die Hauptströmung durch den Hauptströmungsweg 6 eintreten kann. Wenn nun das Absperrventil 32 in den zweiten Nebenströmungsweg 30 geöffnet wird, wird an der Einmündung 36, wie in Fig. 3b gezeigt, eine Strömung und ein Gegendruck erzeugt, welcher die Suspension in den Nebenströmungsweg 8 hineindrückt bzw. deren Austritt am Mischpunkt 24 durch den durch den zweiten Nebenströmungsweg erzeugten höheren Druck im Hauptströmungsweg 6 unterbindet. Durch den Hauptstrom im Hauptströmungsweg 6 und den zweiten Nebenstrom im zweiten Nebenströmungsweg 30 wird somit am Mischpunkt 24 ein zumindest gleicher oder aber bevorzugt höherer Druck aufgebaut als in dem Nebenströmungsweg 8 herrscht, sodass der Austritt der Suspension unterbunden wird. Gleichzeitig wird die Suspension in dem Nebenströmungsweg 8 und insbesondere in dem Schlauch 22 gehalten, sodass der Schneidbetrieb sehr schnell wieder aufgenommen werden kann, indem der Gegendruck durch Schließen des Absperrventils 32 unterbunden wird und dann sehr schnell wieder Abrasivmittel aus dem zweiten Strömungsweg dem Hauptstrom im ersten Strömungsweg 6 zugeführt wird.

[0026] Ein weiteres Detail ist bei beiden Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und 2 vorhanden, nämlich eine zusätzliche Verbindung 38 zwischen der Austrittsleitung 20 und dem Hauptströmungsweg 6. Im hier gezeigten Beispiel ist die Verbindung 38 mit dem ersten Nebenströmungsweg 8 stromaufwärts des Absperrventils 16 verbunden. D. h. diese Verbindung ist unabhängig von der Stellung des Absperrventils 16 gegeben. Die Verbindung 38 mündet in die Austrittsleitung 20 an derem an den Abrasivmittel-Druckbehälter 18 angrenzenden Ende, d. h. stromaufwärts des Schlauches 22. In der Verbindung 38 ist ein Spülventil 40 angeordnet, durch welches die Verbindung 38 geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Beim Herunterfahren der Anlage wenn der Druck im Druckbehälter 18 abgebaut wird, kann dieses Spülventil 40 geöffnet werden, sodass reines Wasser aus dem Hauptströmungsweg 6 den Abrasivmittel-Druckbehälter überbrückend in die Austrittsleitung 20 und den Schlauch 22 geleitet wird, um diesen durchzuspülen. Auf diese Weise können Abrasivmittelreste, welche im Schlauch 22 beim Herunterfahren verbleiben, aus diesem herausgespült werden. Beim normalen Betrieb der Anlage ist das Spülventil 40 geschlossen, sodass eine Rückströmung von Suspension aus dem Abrasivmittel-Druckbehälter in den Hauptströmungsweg 6 über die Verbindung 38 nicht möglich ist. Auch beim Hochfahren der Anlage kann das Spülventil 40 geöffnet werden, sodass über die Verbindung 38 in der Austrittsleitung 20 ein Druck aufgebaut wird, über welchen auch der Abrasivmittel-Druckbehälter 18 unter Druck gesetzt wird. Wenn der Abrasivmittel-Druckbehälter 18 über die Ausgangseite unter Druck gesetzt wird, wird ein unerwünschter Austrag von Abrasivmittel beim Hochfahren der Anlage unterbunden. Die Druckbeaufschlagung kann dabei gleichzeitig auch durch Öffnen des Absperrventils 16 über die Eintrittsseite erfolgen, sodass ein Abrasivmittelaustrag in beide Richtungen bei Hochfahren der Anlage aus dem Abrasivmittel-Druckbehälter unterbunden werden kann.

Bezugszeichenliste

[0027] 

2

- Hochdruckpumpe

4

- Rückschlagventil

6

- Hauptströmungsweg

8

- erster Nebenströmungsweg

10

- Schlauch

12

- Mischkammer

14

- Schneiddüse

16

- Absperrventil

18

- Abrasivmittel-Druckbehälter

20

- Austrittsleitung

22

- Schlauch

24

- Mischpunkt

26

- Werkstück

28

- Positioniersystem

30

- zweiter Nebenströmungsweg

32

- Absperrventil

34

- Schlauch

36

- Einmündung

38

- Verbindung

40

- Spülventil

Ansprüche

1. Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl-Schneidanlage mit einer Hochdruckpumpe (2), einer Schneiddüse (14), einem die Hochdruckpumpe (2) mit der Schneiddüse (14) verbindenden Hauptströmungsweg (6) und einem von dem Hauptströmungsweg (6) abzweigenden ersten Nebenströmungsweg (8), welcher durch einen Abrasivmittel-Druckbehälter (18) führt, wobei
der erste Nebenströmungsweg (8) in den Hauptströmungsweg (6) an einem Mischpunkt (24) mündet, welcher in einem an die Schneiddüse (14) angrenzenden Leitungsabschnitt (12) gelegen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass von dem Hauptströmungsweg (6) ein zweiter Nebenströmungsweg (30) abzweigt, in welchem zumindest ein Absperrventil (32) angeordnet ist und welcher an dem Mischpunkt (24) gegenüberliegend zu dem ersten Nebenströmungsweg (8) in den Hauptströmungsweg (6) mündet.

2. Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl-Schneidanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischpunkt (24) von der Schneiddüse (14) in Strömungsrichtung weniger als 100 cm, vorzugsweise weniger als 50 cm beabstandet ist.

3. Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl-Schneidanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischpunkt (24) gemeinsam mit der Schneiddüse (14) bewegbar ist.

4. Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl-Schneidanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Aufbau eines derartigen Gegendrucks am Mischpunkt (24) vorhanden sind, welcher einen Austritt der Strömung auf dem ersten Nebenströmungsweg in den Hauptströmungsweg (6) verhindert.

5. Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl-Schneidanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidanlage derart eingestellt oder einstellbar ist, dass in dem ersten Nebenströmungsweg (8) im Wesentlichen derselbe oder ein geringerer Druck herrscht als in dem zweiten Nebenströmungsweg (30) bei geöffnetem Absperrventil (32).

6. Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl-Schneidanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abrasivmittel-Druckbehälter (18) eine Austrittsleitung (20) aufweist, welche Teil des ersten Nebenströmungsweges (6) und mit dem Mischpunkt (24) verbunden ist, wobei die Austrittsleitung (20) im Bereich ihres dem Abrasivmittel-Druckbehälter (18) zugewandten Endes zusätzlich über ein Absperrventil (40) mit dem Hauptströmungsweg (6) verbunden ist.

7. Wasser-Abrasiv-Suspensionsstrahl-Schneidanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Nebenströmungsweg (8) eingangsseitig des Abrasivmittel-Druckbehälters (18) ein Absperrventil (16) angeordnet ist.

8. Wasser-Abrasiv-Suspensiorisstrahl-Schneidanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiddüse (14) an einem Positioniersystem (28) befestigt und über dieses in zumindest einer Richtung bewegbar ist.

Claims

1. A water abrasive suspension jet cutting installation with a high-pressure pump (2), a cutting nozzle (14), a main flow path (6) which connects the high-pressure pump (2) to the cutting nozzle (14) and with a first auxiliary flow path (8) which branches from the main flow path (6) and which leads through an abrasive means pressure container (18), wherein
the first auxiliary flow path (8) runs out into the main flow path (6) at a mixing point (24) which is situated on a conduit section (12) adjacent the cutting nozzle (14),
characterised in that a second auxiliary flow path (30) branches from the main flow path (6), in which second auxiliary flow path at least one shut-off valve (32) is arranged and which at the mixing point (24) runs out into the main flow path (6) in a manner lying opposite to the first auxiliary flow path (8).

2. A water abrasive suspension jet cutting installation according to claim 1, characterised in that the mixing point (24) is distanced by less than 100 cm, preferably less than 50 cm from the cutting nozzle (14) in the flow direction.

3. A water abrasive suspension jet cutting installation according to claim 1 or 2, characterised in that the mixing point (24) is movable together with the cutting nozzle (14).

4. A water abrasive suspension jet cutting installation according to one of the preceding claims, characterised in that means are present for building up such a counter-pressure at the mixing point (24), that this counter-pressure prevents an exit of the flow out of the first auxiliary flow path into the main flow path (6).

5. A water abrasive suspension jet cutting installation according to one of the preceding claims, characterised in that the cutting installation is set or can be set, in a manner such that essentially the same or a lower pressure prevails in the first auxiliary flow path (8) than in the second auxiliary flow path (30), given an opened shut-off valve (32).

6. A water abrasive suspension jet cutting installation according to one of the preceding claims, characterised in that the abrasive means pressure container (18) comprises an exit conduit (20) which is part of the first auxiliary flow path (6) and is connected to the mixing point (24), wherein the exit conduit (20) in the region of its end facing the abrasive means pressure container (18) is connected to the main flow path (6) via a shut-off valve (40).

7. A water abrasive suspension jet cutting installation according to one of the preceding claims, characterised in that a shut-off valve (16) is arranged in the first auxiliary flow path (8) at the entry side of the abrasive means pressure container (18).

8. A water abrasive suspension jet cutting installation according to one of the preceding claims, characterised in that the cutting nozzle (14) is fastened on a positioning system (28) and via this can be moved in at least one direction.

Revendications

1. Dispositif de coupe à jet de suspension d'eau abrasive comprenant une pompe haute pression (2), une buse de coupe (14), une voie d'écoulement principale (6) reliant la pompe haute pression (2) à la buse de coupe (14) et une première voie d'écoulement secondaire (8) bifurquant de la voie d'écoulement principale (6) et passant à travers un réservoir d'agent abrasif sous pression (18), la première voie d'écoulement secondaire (8) débouchant dans la voie d'écoulement principale (6) en un point de mélange (24) situé dans un segment de conduit (12) adjacent à la buse de coupe (14),
caractérisé en ce que de la voie d'écoulement principale (6) bifurque une seconde voie d'écoulement secondaire (30) dans laquelle est disposée au moins une vanne d'arrêt (32) et qui débouche dans la voie d'écoulement principale (6) au point de mélange (24) à l'opposé de la première voie d'écoulement secondaire (8).

2. Dispositif de coupe à jet de suspension d'eau abrasive selon la revendication 1, caractérisé en ce que le point de mélange (24) est éloigné de la buse de coupe (14) dans la direction d'écoulement de moins de 100 cm, de préférence, moins de 50 cm.

3. Dispositif de coupe à jet de suspension d'eau abrasive selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le point de mélange (24) est déplaçable en même temps que la buse de coupe (14).

4. Dispositif de coupe à jet de suspension d'eau abrasive selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au point de mélange (24) sont prévus des moyens permettant de créer une contre-pression de nature à empêcher une sortie de l'écoulement de la première voie d'écoulement secondaire dans la voie d'écoulement principale (6).

5. Dispositif de coupe à jet de suspension d'eau abrasive selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de coupe est réglé ou réglable de telle sorte qu'il règne dans la première voie d'écoulement secondaire (8) sensiblement la même pression ou une pression plus faible que dans la seconde voie d'écoulement secondaire (30) lorsque la vanne d'arrêt (32) est ouverte.

6. Dispositif de coupe à jet de suspension d'eau abrasive selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir d'agent abrasif sous pression (18) présente un conduit de sortie (20) qui fait partie de la première voie d'écoulement secondaire (6) et est relié au point de mélange (24), le conduit de sortie (20) étant relié, en outre, par l'intermédiaire d'une vanne d'arrêt (40), à la voie d'écoulement principale (6) dans la région de son extrémité orientée vers le réservoir d'agent abrasif sous pression (18).

7. Dispositif de coupe à jet de suspension d'eau abrasive selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une vanne d'arrêt (16) est disposée dans la première voie d'écoulement secondaire (8) côté entrée du réservoir d'agent abrasif sous pression (18).

8. Dispositif de coupe à jet de suspension d'eau abrasive selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la buse de coupe (14) est fixée sur un système de positionnement (28) et déplaçable par l'intermédiaire de celui-ci dans au moins une direction.

Zeichnung