(19) |
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(11) |
EP 3 700 711 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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25.01.2023 Patentblatt 2023/04 |
(22) |
Anmeldetag: 22.10.2018 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP2018/078843 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2019/081403 (02.05.2019 Gazette 2019/18) |
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(54) |
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM BEHANDELN EINES BAUTEILS
DEVICE AND METHOD FOR TREATING A COMPONENT
DISPOSITIF ET PROCÉDÉ DE TRAITEMENT D'UNE PIÈCE
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
(30) |
Priorität: |
26.10.2017 DE 102017219248
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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02.09.2020 Patentblatt 2020/36 |
(73) |
Patentinhaber: Robert Bosch GmbH |
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70442 Stuttgart (DE) |
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Erfinder: |
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- KAPP, Ruben
71229 Leonberg (DE)
- FRANK, Karsten
66280 Sulzbach/Saar (DE)
- SCHEHRER, Dominic
75382 Ottenbronn (DE)
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(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A1- 2 377 967 EP-B1- 2 485 847 DE-A1- 3 516 103 JP-A- S6 228 173
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EP-A1- 2 871 002 WO-A1-2016/096218 DE-A1-102013 201 797 US-A- 4 762 277
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum
Behandeln eines Bauteils, und ferner ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
8 zum Behandeln eines Bauteils. Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren
sind aus dem Dokument
DE 10 2013 201 197 A1 bekannt.
Stand der Technik
[0002] Die Festigkeit von Bauteilen lässt sich durch gezieltes Einbringen von Druckeigenspannungen
signifikant steigern. Dafür in Frage kommende Bauteile sind beispielsweise Schweißnähte
aufweisende Komponenten und innendruckbelastete Bauteile oder auch Achswellen oder
dergleichen. Ein zur Steigerung der Festigkeit geeignetes Verfahren stellt neben dem
Strahlen mittels Druckluft das Flüssigkeitsstrahlen zur Behandlung einer Bauteiloberfläche
dar, wobei die Tiefenwirkung gering ist und die Kontrolle über den Behandlungsprozess
lediglich in begrenztem Maße möglich ist.
[0003] Aus der
DE 10 2010 043 285 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln eines Bauelements bekannt,
wobei zur Erzeugung von Druckeigenspannungen wenigstens ein Teil der Oberfläche des
Bauelements mit einem Strahlmittel bestrahlt wird, wobei das Strahlmittel eine Flüssigkeit
und Partikel umfasst, wobei die Flüssigkeit und die Partikel derart ausgestaltet sind,
dass bei dem Bestrahlen im Wesentlichen der Eigenspannungszustand des Bauelements
verändert wird.
[0004] Die
DE 10 2013 201 797 A1 offenbart bei einer Vorrichtung mit einer Hochdruckpumpe zum Fördern eines Fluids
durch mindestens eine Düse zur Erzeugung mindestens eines Fluidstrahls, der zur erosiven
Bearbeitung eines Werkstoffs geeignet ist, eine Einrichtung zum Erzeugen von durch
die Düse austretenden Neue Seite 1a der Beschreibung
[0005] Fluidimpulsen, wobei die Fluidimpulse jeweils dazu ausgebildet sind, eine vorgegebene
Menge von Partikeln vom Werkstoff abzutragen.
Offenbarung
Vorteile der Erfindung
[0006] Die Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine
stärkere Kontrolle über den Oberflächenbehandlungsprozess von Bauteilen möglich ist.
Dazu ist vorgesehen, dass ein Schließkörper in dem wenigstens einen Strömungspfad
des Düsenkörpers angeordnet ist, wobei der Schließkörper alternierend zwischen einer
den Strömungspfad freigebenden Stellung und einer den Strömungspfad absperrenden Stellung
hin- und her bewegbar ist, um einen pulsierenden Strahl auszubilden, dass ein Einmündungsbereich,
wo der wenigstens eine Zuführungskanal in den Strömungspfad übergeht, in Strömungsrichtung
dem Schließkörper nachgeordnet ist, damit Strahlimpulse des pulsierenden Strahls auf
ihrem Weg zur Düsenaustrittsöffnung durch Mitreißen von festen Partikeln aus dem wenigstens
einen Zuführungskanal einen aus Fluid und Partikeln verfestigten pulsierenden Strahl
bilden. Dadurch ist es möglich, definiert Eigenspannungen in die Oberfläche eines
zu behandelnden Bauteils bis in tiefere Atomlagen hinein einzubringen. Die festen
Partikel können beispielsweise aus Nano-Partikeln gebildete Mischungen sein, die mittels
hoher Geschwindigkeit auf eine Oberfläche aufgebracht werden können, um diese zu bearbeiten,
was zu entsprechend strukturierten oder hochglatten Oberflächen hoher Güte sowie zu
besonderen Funktionsflächen führt. Da der wenigstens eine Strömungspfad zwischen dem
Schließkörper und einer Düsenaustrittsöffnung des Düsenkörpers einen etwa konstanten
Leitungsquerschnitt aufweist, bildet sich mithin an der Düsenaustrittsöffnung ein
verfestigter pulsierender Strahl mit annähernd homogen verdichtetem Strahlquerschnitt
aus.
[0007] Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen.
[0008] Zweckmäßigerweise sind mehrere Zuführungskanäle im Düsenkörper vorgesehen, wodurch
es möglich ist, eine hohe Dichte von festen Partikeln im verfestigten pulsierenden
Strahl zu erzeugen.
[0009] Indem gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Zuführungskanäle im Einmündungsbereich
jeweils einen Winkel mit dem Strömungspfad bilden, welcher kleiner oder gleich 90°
ist, vorzugsweise zwischen etwa 30° und 60° liegt, ergibt sich aufgrund der im Einmündungsbereich
herrschenden turbulenten Strömungsverhältnisse im Zusammenwirken mit den schräg bzw.
spitzwinklig in den Strömungspfad übergehenden Zuführungskanälen eine relativ starke
Sogwirkung auf die in den Zuführungskanälen herangeführten festen Partikel, was zu
einem hohen Anteil und mithin hohen Durchmischungsgrad dieser Partikel in der Fluidkomponente
führt.
[0010] Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung, mit welcher diese Sogwirkung optimal
ausnutzbar ist, kann darin bestehen, dass die Zuführungskanäle in Strömungsrichtung
jeweils einen sich zum Einmündungsbereich hin allmählich verengenden Leitungsquerschnitt
aufweisen.
[0011] Um eine möglichst homogene Mischung von festen Partikeln im verfestigten pulsierenden
Strahl zu erzeugen, sind die Zuführungskanäle symmetrisch zur Verlaufsrichtung des
Strömungspfads verlaufend angeordnet.
[0012] Eine relativ einfach zu realisierende Ausgestaltung der Erfindung besteht darin,
dass sich der wenigstens eine Strömungspfad entlang einer Längsmittelachse des Düsenkörpers
erstreckt.
[0013] Um ein schnelles Umschalten des Schließkörpers zwischen seiner Offenstellung und
seiner Sperrstellung zu ermöglichen, ist der Schließkörper über ein servo-hydraulisches,
ein mechanisch oder ein direkt wirkendes Stellglied, welches magnetisch oder piezo-elektrisch
betreibbar ist, steuerbar.
[0014] Bei dem Verfahren gemäß Anspruch 8, das zum Behandeln eines Bauteils dient, ist vorgesehen,
dass ein pulsierender Fluidstrahl in einem Düsenkörper erzeugt wird, wobei wenigstens
ein Strömungspfad mittels eines Schließkörpers alternierend freigegeben und abgesperrt
wird, um den Fluidstrahl in jeweils freigegebenem Zustand des Strömungspfads impulsweise
durchzulassen, worauf über wenigstens einen Zuführungskanal herangeführte feste Partikel
von dem impulsweise durchgelassenen Fluidstrahl sukzessive so erfasst und mitgerissen
werden, dass ein aus Fluid und festen Partikeln verfestigter pulsierender Strahl erzeugt
wird, und dass dann der verfestigte pulsierende Strahl durch wenigstens eine Düsenaustrittsöffnung
auf eine Oberfläche des Bauteils abgestrahlt wird, um dort zumindest lokal Eigenspannungen
zu bewirken, wobei der wenigstens eine Strömungspfad (12) zwischen dem Schließkörper
(13) und der Düsenaustrittsöffnung (18) des Düsenkörpers (11) einen etwa konstanten
Leitungsquerschnitt aufweist. In vorteilhafter Weise eignet sich das Verfahren zum
Plattieren von Bauteilen, indem beispielsweise Partikel aus metallischem Material
auf eine Bauteiloberfläche aufgebracht werden können, wodurch lokal Funktionsflächen
geschaffen werden können. Das Plattieren kann auch punktuell erfolgen. In vorteilhafter
Weise eignet sich das Verfahren auch zum Dotieren von Materialien, indem beispielsweise
Partikel aus ferromagnetischem Material in Oberflächen eines nichtferromagnetischen
Materials eingestrahlt bzw. eingeschossen werden, wodurch beispielweise ein lokaler
Informationsträger erzeugbar ist, der magnetisch ausgelesen werden kann. Das Verfahren
ist auch zur Oberflächenstrukturierung geeignet. Die festen Partikel können zusammen
mit einer Fluidkomponente über den wenigstens einen Zuführungskanal herangeführt werden.
[0015] Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin bestehen, dass der
verfestigte pulsierende Strahl mit einer einstellbaren Pulsfrequenz erzeugt wird,
welche in einem Pulsfrequenzbereich von einem einzelnen Schuss bis hin zu einer Pulsfrequenz
von etwa 5 kHz liegt. Die Pulsfrequenz als Strahlparameter lässt sich mithin vorteilhaft
in Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall einstellen und kann auch während des
Behandlungsvorgangs - als für die Bauteilbehandlung relevanter Prozessparameter -
variiert werden. Durch weitere Strahlparameter wie Pulslänge und Pulsabstand, deren
Einstellung konstruktionsbedingt möglich ist, lässt sich die Kontrolle des Behandlungs-
bzw. Fertigungsprozesses noch stärker verbessern.
[0016] Vorteilhaft ist ein präprozeduraler Reinigungsschritt von zu bestrahlenden Bauteilen
bzw. Werkstücken wegen der fluiden Strahlkomponente nicht zwingend erforderlich, so
dass mithin eine Kostenreduktion erzielbar ist. Zudem ist durch die hohe Fertigungskontrolle
bei der Strahlbehandlung von Bauteilen eine Ausschussquotenreduktion und somit eine
Effizienz- und Produktivitätssteigerung möglich.
[0017] Ein Bauteil, das gemäß einem derartigen Verfahren oberflächenbehandelt ist, weist
aufgrund von eingebrachten Druckeigenspannungen eine gesteigerte Festigkeit seiner
Struktur auf und ist mithin für den Einsatz bei höheren Belastungen ohne weitere Anpassung
von Geometrie und/oder Werkstoff geeignet, wie dies beispielsweise für Komponenten
in hochdruckführenden oder unter andersartiger Belastung stehenden Systemen der Fall
ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0018] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und in
den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine vorwiegend im Längsschnitt gehaltene Ansicht eines Ausschnitts eines Düsenkörpers
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Beschreibung der Ausführungsformen
[0019] Fig. 1 veranschaulicht in einem stark schematisch gehaltenen Längsschnitt eine im
Ganzen mit 10 bezeichnete Vorrichtung, welche einen Düsenkörper 11 mit einem zentralen
Strömungspfad bzw. Durchgangskanal 12, der koaxial zur Längsmittelachse 11' des Düsenkörpers
11 verläuft, einen in dem Durchgangskanal 12 aufgenommenen Schließkörper 13 und mehrere
Zuführungskanäle 14, 14' aufweist, die in den Durchgangskanal 12 in einem dem Schließkörper
13 abströmseitig nachgeordneten Bereich 12' einmünden, wo aus einem in dem zentralen
Durchgangskanal 12 strömenden Fluid 15 und aus den Zuführungskanälen 14, 14' herangeführten
festen Partikeln 16 ein daraus verfestigter Strahl 17 erzeugt wird, der aus einer
als Spitzloch ausgebildeten Austrittsöffnung 18 des Düsenkörpers 11 austritt und eine
in Strahlrichtung angeordnete Oberfläche 19' eines zu behandelnden Bauteils 19 bestrahlt,
wobei die Strahlrichtung mit der Längsmittelachse 11' des Düsenkörpers 11 fluchtet.
Indem der Schließkörper 13 in einem durchmessergrößeren Bereich 20 des zentralen Durchgangskanals
12 entlang der Längsmittelachse 11' verschieblich angeordnet ist und im Takt einer
- nicht dargestellten - Ansteuerung alternierend zwischen einer den Durchgangskanal
12 öffnenden Stellung und einer absperrenden Stellung axial hin- und her bewegt wird,
wird ein pulsierender Fluidstrahl erzeugt. Das Fluid, das in den Durchgangskanal 12
eingeleitet wird, kann im Ausführungsbeispiel als Prüföl oder auch als Wasser ausgebildet
sein, während die Partikel 16, welche als festes Strahlmittel über die Zuführungskanäle
14, 14' herangeführt werden, beispielsweise als Stahlkugeln oder als Nanopartikel
ausgebildet sein können; andere Ausführungsbeispiele für das feste Strahlmittel umfassen
runde, kantige oder auch längliche Partikel. Die Partikel können organisch, anorganisch,
mineralisch (z.B. Korund, Glas) aber auch metallisch (z.B. Hartguss, Stahl, Zink)
ausgebildet sein. Die verwendeten Partikelgrößen können im Nano-Bereich, je nach Anwendung
auch im µm-Bereich, beispielsweise in einer Größenverteilung zwischen 40 bis 70 µm,
oder auch im Millimeterbereich, liegen.
[0020] Mit jedem Öffnungstakt, den der Schließkörper 13 ausführt, strömt das Fluid 15, das
mittels einer Hochdruckförderpumpe (nicht dargestellt) dem zentralen Durchgangskanal
12 des Düsenkörpers 11 komprimiert zugeführt wird, impulsweise durch den Bereich 20
an dem Schließkörper 13 vorbei über einen sich verjüngenden Bereich 21 in einen durchmesserkleineren
Endabschnitt 12' des Durchgangskanals 12. In diesem Endabschnitt 12' mit konstantem
Leitungsquerschnitt reißt das Fluid - aufgrund der im verengten Leitungsquerschnitt
erhöhten Fluidgeschwindigkeit von beispielsweise 500 m/s in Abhängigkeit vom Systemdruck
- mit jedem Strahlimpuls Partikel 16 mit sich fort, welche sich in den Zuführungskanälen
14, 14' befinden, die in den Endabschnitt 12' des Durchgangskanals 12 und zwar in
den Einmündungsbereich 22 einmünden. Der Einmündungsbereich 22 ist etwa intermediär
zwischen dem sich konusförmig verjüngenden Bereich 21 und der Düsenaustrittsöffnung
18 angeordnet. Dadurch wird ein pulsierender verfestigter Strahl 17 erzeugt, der aus
zeitlich aufeinanderfolgenden und mithin in Strahlrichtung voneinander beabstandet
laufenden Strahlimpulsen gebildet ist, welche sodann durch die Austrittsöffnung 18
austreten und mit hoher Strahlgeschwindigkeit auf die Oberfläche 19' des Bauteils
19 auftreffen.
[0021] Mit jedem auf den Öffnungstakt folgenden Schließtakt, den der Schließkörper 13 ausführt,
wird der Strömungspfad bzw. Durchgangskanal 12 für das Fluid abgesperrt und mithin
ein jeweiliger Strahlimpuls im pulsierenden Fluid-Strahl festgelegt. Beim Schließtakt
befindet sich der Schließkörper 13 in seiner den Strömungspfad bzw. Durchlasskanal
12 absperrenden Stellung, wobei der Schließkörper 13 mit seinem konusförmigen Kopf
13' formschlüssig an dem sich konusförmig verjüngenden Bereich 21 des Durchlasskanals
12 anliegt.
[0022] Die Zuführungskanäle 14, 14' weisen jeweils zwei Abschnitte auf, wovon ein jeweils
erster Abschnitt 14-1, 14'-1 parallel zur Längsmittelachse 11' und somit parallel
zum Durchgangskanal 12 verläuft, um dann in Strömungsrichtung in einen zweiten Abschnitt
14-2, 14'-2 überzugehen, der unter einem Winkel θ zur Längsmittelachse 11' schräg
verlaufend in den Strömungspfad bzw. Durchgangskanal 12 einmündet. Um einen relativ
homogen verfestigten bzw. durchmischten Strahlquerschnitt für jeden Strahlimpuls zu
erzielen, verlaufen beide Zuführkanäle 14, 14' symmetrisch zur Längsmittelachse 11'.
Um einen optimalen Mitreißeffekt für die Partikel 16 zu erzielen, ist der Winkel θ
so bemessen, dass er in einem Winkelbereich 30° < θ <_ 60° liegt. Zusätzlich weist
der jeweilige zweite Abschnitt der Zuführkanäle 14, 14' einen sich zum Einmündungsbereich
22 hin kontinuierlich verengenden Leitungsquerschnitt mit einem Raumöffnungswinkel
φ von etwa 10° auf.
[0023] Der Schließkörper 13 ist über ein servo-hydraulisches, ein mechanisch oder ein direkt
wirkendes Stellglied, welches magnetisch oder piezo-elektrisch betreibbar ist, steuerbar,
um im Zusammenwirken mit der Ansteuerung (nicht dargestellt) und - optional - einem
servo-hydraulisch ausgebildeten Schaltventil schnell zwischen seiner Offenstellung
und seiner Sperrstellung umschalten zu können. Bei einer konstruktionsbedingten Schaltzeit
von etwa 90 µs für den Schließkörper sind einstellbare Pulsfrequenzen für den verfestigten
pulsierenden Strahl von bis zu etwa 5 kHz möglich. Gesondert einstellbar ist konstruktionsbedingt
auch die Pulslänge und/oder der Pulsabstand. Der Pulsabstand ist als Strahlparameter
variierbar. Die Pulslänge kann minimal 90 µs betragen, wobei eine beispielsweise typische
Pulslänge vorzugsweise zwischen 150 µs und 10 ms liegen kann.
[0024] In verfahrenstechnischer Hinsicht ist vorgesehen, dass ein pulsierender Fluidstrahl
in einem Düsenkörper 11 erzeugt wird, wobei der Strömungspfad 12 mittels des Schließkörpers
13 alternierend freigegeben und abgesperrt wird, um den Fluidstrahl in jeweils freigegebenem
Zustand des Strömungspfads 12 impulsweise durchzulassen, worauf über die Zuführungskanäle
14, 14' herangeführte feste Partikel von dem impulsweise durchgelassenen Fluidstrahl
so erfasst und mitgerissen werden, dass ein aus Fluid 15 und festen Partikeln 16 verfestigter
pulsierender Strahl 17 erzeugt wird, und dass dann der verfestigte pulsierende Strahl
17 durch wenigstens eine Düsenaustrittsöffnung 18 auf eine Oberfläche 19' des Bauteils
19 abgestrahlt wird, um dort zumindest lokal Eigenspannungen zu bewirken. Dabei wird
der verfestigte pulsierende Strahl mit einer Pulsfrequenz erzeugt, welche in einem
Pulsfrequenzbereich von wenigen Hertz bis etwa 5 kHz liegt. Je nach Anwendungsfall
kann mithin die Pulsfrequenz eingestellt werden. Pulsfrequenz, Pulslänge und/oder
Pulsabstand sind einstellbare Strahlparameter des erfindungsgemäßen Verfahrens, die
als variierbare Prozessparameter für und/oder während der Behandlungsprozedur eines
Bauteils dienen.
1. Vorrichtung zum Behandeln eines Bauteils, wobei die Vorrichtung einen Düsenkörper
mit wenigstens einem Strömungspfad zum Einleiten eines Fluids und mit wenigstens einem
Zuführungskanal für feste Partikel aufweist, wobei ein aus dem Fluid und den festen
Partikeln gebildeter Strahl über wenigstens eine Düsenaustrittsöffnung des Düsenkörpers
austritt, wobei ein Schließkörper (13) in dem wenigstens einen Strömungspfad (12)
des Düsenkörpers (11) angeordnet ist, wobei der Schließkörper (13) alternierend zwischen
einer den Strömungspfad (12) freigebenden Stellung und einer den Strömungspfad (12)
absperrenden Stellung hin- und her bewegbar ist, um einen pulsierenden Strahl auszubilden,
wobei ein Einmündungsbereich (22), wo der wenigstens eine Zuführungskanal (14, 14')
in den Strömungspfad (12) übergeht, in Strömungsrichtung dem Schließkörper (13) nachgeordnet
ist, damit Strahlimpulse des pulsierenden Strahls auf ihrem Weg zur Düsenaustrittsöffnung
(18) durch Mitreißen von festen Partikeln aus dem wenigstens einen Zuführungskanal
einen aus Fluid (15) und Partikeln (16) verfestigten pulsierenden Strahl bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Strömungspfad (12) zwischen dem Schließkörper (13) und einer
Düsenaustrittsöffnung (18) des Düsenkörpers (11) einen etwa konstanten Leitungsquerschnitt
aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Zuführungskanäle (14, 14') im Düsenkörper (11) vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungskanäle (14, 14') im Einmündungsbereich (22) jeweils einen Winkel mit
dem Strömungspfad (12) bilden, welcher kleiner oder gleich 90° ist, vorzugsweise zwischen
etwa 30° und 60° liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungskanäle (14, 14') in Strömungsrichtung jeweils einen sich zum Einmündungsbereich
(22) hin allmählich verengenden Leitungsquerschnitt aufweisen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungskanäle (14, 14') symmetrisch zur Verlaufsrichtung des Strömungspfads
(12) verlaufend angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens eine Strömungspfad (12) entlang einer Längsmittelachse (11')
des Düsenkörpers (11) erstreckt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (13) über ein servo-hydraulisches, ein mechanisch oder ein direkt
wirkendes Stellglied, welches magnetisch oder piezo-elektrisch betreibbar ist, steuerbar
ist.
8. Verfahren zum Behandeln eines Bauteils, wobei ein pulsierender Fluidstrahl in einem
Düsenkörper (11) erzeugt wird, wobei wenigstens ein Strömungspfad (12) mittels eines
Schließkörpers (13) alternierend freigegeben und abgesperrt wird, um den Fluidstrahl
in jeweils freigegebenem Zustand des Strömungspfads (12) impulsweise durchzulassen,
worauf über wenigstens einen Zuführungskanal (14, 14') herangeführte feste Partikel
von dem impulsweise durchgelassenen Fluidstrahl sukzessive so erfasst und mitgerissen
werden, dass ein aus Fluid und festen Partikeln verfestigter pulsierender Strahl erzeugt
wird, und dass dann der verfestigte pulsierende Strahl durch wenigstens eine Düsenaustrittsöffnung
(18) auf eine Oberfläche des Bauteils (19) abgestrahlt wird, um dort zumindest lokal
Eigenspannungen zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Strömungspfad (12) zwischen dem Schließkörper (13) und der Düsenaustrittsöffnung
(18) des Düsenkörpers (11) einen etwa konstanten Leitungsquerschnitt aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der verfestigte pulsierende Strahl mit einer einstellbaren Pulsfrequenz erzeugt wird,
welche in einem Pulsbereich von einem einzelnen Schuss bis hin zu einer Pulsfrequenz
von etwa 5 kHz liegt.
1. Apparatus for treating a component, wherein the apparatus has a nozzle body having
at least one flow path for introduction of a fluid and having at least one supply
channel for solid particles, wherein a jet formed from the fluid and the solid particles
exits via at least one nozzle outlet opening in the nozzle body, wherein a closing
body (13) is arranged in the at least one flow path (12) of the nozzle body (11),
wherein the closing body (13) can be moved back and forth in an alternating manner
between a position which unblocks the flow path (12) and a position which blocks the
flow path (12), in order to form a pulsing jet, wherein an issuing region (22) in
which the at least one supply channel (14, 14') merges into the flow path (12) is
arranged downstream of the closing body (13) in a flow direction, so that jet pulses
of the pulsing jet form, on their way to the nozzle outlet opening (18), by entraining
solid particles from the at least one supply channel, a pulsing jet consolidated from
fluid (15) and particles (16), characterized in that the at least one flow path (12) between the closing body (13) and a nozzle outlet
opening (18) in the nozzle body (11) has an approximately constant line cross section.
2. Apparatus according to Claim 1, characterized in that a plurality of supply channels (14, 14') are provided in the nozzle body (11).
3. Apparatus according to Claim 2, characterized in that the supply channels (14, 14') in the issuing region (22) each form an angle of less
than or equal to 90°, preferably of between approximately 30° and 60°, with the flow
path (12).
4. Apparatus according to Claim 2 or 3, characterized in that the supply channels (14, 14') in the flow direction each have a line cross section
which gradually narrows in the direction of the issuing region (22).
5. Apparatus according to one of Claims 2 to 4, characterized in that the supply channels (14, 14') are arranged so as to run symmetrically with respect
to the extent direction of the flow path (12).
6. Apparatus according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the at least one flow path (12) extends along a longitudinal central axis (11') of
the nozzle body (11).
7. Apparatus according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the closing body (13) can be controlled by means of a servo-hydraulic actuating element,
a mechanical actuating element or a direct-acting actuating element that can be operated
magnetically or piezo-electrically.
8. Method for treating a component, wherein a pulsing fluid jet is generated in a nozzle
body (11), wherein at least one flow path (12) is unblocked and blocked in an alternating
manner by means of a closing body (13), in order to allow the fluid jet to pass through
in a pulsed manner in the respectively unblocked state of the flow path (12), whereupon
solid particles which are introduced via at least one supply channel (14, 14') are
successively collected and entrained by the fluid jet allowed to pass through in a
pulsed manner such that a pulsing jet consolidated from fluid and solid particles
is generated, and such that the consolidated pulsing jet is then blasted onto a surface
of the component (19) through at least one nozzle outlet opening (18), in order to
there at least locally give rise to residual stresses, characterized in that the at least one flow path (12) between the closing body (13) and the nozzle outlet
opening (18) in the nozzle body (11) has an approximately constant line cross section.
9. Method according to Claim 8, characterized in that the consolidated pulsing jet is generated with a settable pulse frequency which lies
in a pulse range of a single shot up to a pulse frequency of approximately 5 kHz.
1. Dispositif de traitement d'un composant, le dispositif comportant un corps de buse
pourvu d'au moins un trajet d'écoulement destiné à l'introduction d'un fluide et d'au
moins un conduit d'amenée de particules solides, un jet formé à partir du fluide et
des particules solides sortant par au moins une ouverture de sortie de buse du corps
de buse, un corps de fermeture (13) étant disposé dans l'au moins un trajet d'écoulement
(12) du corps de buse (11), le corps de fermeture (13) pouvant être déplacé suivant
un mouvement alternatif entre une position libérant le trajet d'écoulement (12) et
une position bloquant le trajet d'écoulement (12) afin de former un jet pulsé, une
zone d'embouchure (22), où l'au moins un conduit d'amenée (14, 14') rejoint le trajet
d'écoulement (12), étant disposée en aval du corps de fermeture (13) dans le sens
d'écoulement de sorte que les impulsions d'un jet pulsé forme un jet pulsé solidifié
de fluide (15) et de particules (16) sur leur chemin jusqu'à l'ouverture de sortie
de buse (18) par entraînement de particules solides provenant de l'au moins un conduit
d'amenée, caractérisé en ce que l'au moins un trajet d'écoulement (12) a, entre le corps de fermeture (13) et une
ouverture de sortie de buse (18) du corps de buse (11), une section transversale de
conduite à peu près constante.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs conduits d'amenée (14, 14') sont prévus dans le corps de buse (11).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans la zone d'embouchure (22), les conduits d'amenée (14, 14') forment chacun avec
le trajet d'écoulement (12) un angle inférieur ou égal à 90°, de préférence compris
entre environ 30° et 60°.
4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les conduits d'amenée (14, 14') ont chacun une section transversale de conduite qui
se rétrécit progressivement en direction de la zone d'embouchure (22) dans le sens
de l'écoulement.
5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les conduits d'amenée (14, 14') sont disposés de manière à s'étendre symétriquement
par rapport à la direction du trajet d'écoulement (12).
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'au moins un trajet d'écoulement (12) s'étend le long d'un axe longitudinal médian
(11') du corps de buse (11).
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le corps de fermeture (13) peut être commandé par un élément d'actionnement servo-hydraulique,
mécanique ou à action directe qui peut être actionné par des moyens magnétiques ou
piézoélectriques.
8. Procédé de traitement d'un composant, un jet de fluide pulsé étant généré dans un
corps de buse (11), au moins un trajet d'écoulement (12) étant alternativement libéré
et fermé au moyen d'un corps de fermeture (13) afin de laisser passer le jet de fluide
par impulsions lorsque le trajet d'écoulement (12) est à chaque fois libéré, après
quoi des particules solides amenées par le biais d'au moins un conduit d'amenée (14,
14') étant successivement capturées et entraînées par le jet de fluide passant par
impulsions de manière à générer un jet pulsé solidifié formé de fluide et de particules
solides, et projeter ensuite le jet de fluide pulsé solidifié sur une surface du composant
(19) à travers au moins une ouverture de sortie de buse (18) afin d'y provoquer au
moins localement des contraintes résiduelles, caractérisé en ce que
l'au moins un trajet d'écoulement (12) a, entre le corps de fermeture (13) et l'ouverture
de sortie de buse (18) du corps de buse (11), une section transversale de conduite
à peu près constante.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le jet pulsé solidifié est généré à une fréquence d'impulsions réglable dans une
plage d'impulsions allant d'une impulsion unique à une fréquence d'impulsions d'environ
5 kHz.

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