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Dokumentenidentifikation DE69209436T2 14.08.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0539581
Titel UNVERSEHRTHEITSFÜHLER FÜR STRAHLDÜSEN
Anmelder Ingersoll-Rand Co., Woodcliff Lake, N.J., US
Erfinder CHEN, Wei-Long, Joplin, MO 64804, US
Vertreter Schroeter Fleuchaus Lehmann & Gallo, 81479 München
DE-Aktenzeichen 69209436
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 15.05.1992
EP-Aktenzeichen 929152825
WO-Anmeldetag 15.05.1992
PCT-Aktenzeichen US9204143
WO-Veröffentlichungsnummer 9220456
WO-Veröffentlichungsdatum 26.11.1992
EP-Offenlegungsdatum 05.05.1993
EP date of grant 27.03.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.08.1996
IPC-Hauptklasse B05B 12/08
IPC-Nebenklasse B24C 7/00   B26F 3/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft im wesentlichen Fluidstrahldüsen und insbesondere einen Strömungsfühler, der in einer stromabwärts von der Öffnung gelegenen Kammer angeordnet ist, um die Strömungscharakteristik des Fluidstrahls und den Zustand der Düsenöffnung abzutasten.

Bei Fluidstrahlschneidern und -reinigern hat der Zustand der Düsenanordnung eine enorme Bedeutung für die Qualität des erzeugten Fluidstrahls. Je kohärenter die Strömung im allgemeinen ist, desto effektiver und effizienter wird die Trennfähigkeit des Strahles sein.

Früher wurden viele unterschiedliche Verfahren eingesetzt, um den Zustand der Düse zu überwachen. Diese schließen eine optische Betrachtung des Fluidstrahlstroms ein, wobei die Vibrationsfrequenz des Fluidstroms gemessen wurde, wobei das Geräusch, das durch den Fluidstrom erzeugt wird, überwacht wird und die Dimensionen des Schnittes und die Oberflächengüte des Oberflächenschnittes, der von dem Fluidstrom erzeugt wurde, gemessen wird. Diese Verfahren sind oft ungenau, teuer oder unterliegen der Kunst und der Beurteilung des Bedieners.

Andere Möglichkeiten, den Zustand der Düse zu überwachen, schließen eine direkte Inspektion der Düsenöffnung und ein Messen des Gewichtes der Düsenkonstruktion ein. Um diese Systeme darzustellen, muß der Fluidstrom angehalten und die Düse entfernt werden. Auch können die zu schneidenden Teile vor Entdeckung der defekten Öffnung beträchtlich beschädigt werden.

Abtragende Fluidstromschneider und -reiniger sind insbesondere deshalb schwer zu überwachen, da die Fließcharakteristik des Fluidstroms stromabwärts des Trichterrohrs nicht nur vom Zustand der Öffnung und Eigenheiten des Fluidstromes in der Nähe der Öffnung beeinflußt werden können, sondern auch durch die Konfiguration und die Dimensionen der Kammer und des Trichterrohres und der Art und des Umfangs eingesetzter Abtragmittel. Ein Überwachen, ob der Fluidstrom in zugelassenen Grenzen liegt und von Ursachen der Fließabnormalitäten im Fluidstrom ist deshalb schwierig.

Die EP-A-1 599 977 offenbart eine Düsenanordnung, die eine Fluidquelle aufweist, die eine Düsenöffnung mit einem Fluidstrom versorgt, der durch die Öffnung in eine Kammer entladen wird, in der Fühleinrichtungen zum Erfühlen des Fluidzustandes in der Kammer vorhanden sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen mit einer Düsenanordnung mit einer darin geformten Düsenöffnung, mit einer unter hohem Druck stehenden Fluidquelle, die in Fluidverbindung mit der Düsenöffnung steht, wobei ein Fluidstrom durch die Düsenöffnung in eine stromabwärts von der Düsenanordnung gelegene Kammer entladen wird, mit einer mit der Kammer in Fluidverbindung stehenden Fühlereinrichtung zum Fühlen eines Fluidzustandes in der Kammer, wodurch sich eine Hinweis auf die Qualität der Düsenöffnung, des Fluidstroms oder einer Kombination daraus ergibt, gekennzeichnet durch eine Ausrichtungseinheit zum Ausrichten der Orientierung des Fluidstroms relativ zu dem Werkstück auf der Basis des Hinweises auf die Qualität des Fluidstroms.

Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie diese ausgeführt werden kann, wird nun in beispielhafter Weise auf die beiliegenden Zeichungen bezug genommen.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht von der Seite, die eine Ausführungsform einer Fluidstromdüsenanordnung für nicht abrasives Fluid mit einem Sensor zeigt.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht von der Seite, die ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Fluidstromdüsenvorrichtung für abrasives Fluid mit einer Vielzahl von Sensoren zeigt.

Fig. 3 ist eine Seitenansicht, die eine weitere Ausführungsforrn einer Fluidstromdüsenvorrichtung mit einem Sensor zeigt, mit einer Ausrichtungseinheit zum Ausrichten der Position der Fluidstromdüsenvorrichtung relativ zum Werkstück.

Fig. 4 ist eine Seitenansicht, die ein letztes Ausführungsbeispiel einer Fluidstromdüsenvorrichtung mit Sensor zeigt, mit einer Ausrichtungseinheit zum Ausrichten der Position des Werkstücks relativ zur Fluidstromdüsenvorrichtung.

Bei diesen Ausführungen werden Elemente verschiedener Ausführungsbeispiele, die gleiche Funktionen haben, mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine Fluidstromdüsenvorrichtung 10. Die Fluidstromdüsenvorrichtung 10 hat eine Düsenanordnung 12, ein Düsenrohr 14 und eine Düsenmutter 16. Die Düsenanordnung 12 hat eine darin eingeformte Öffnung 18, wie sie aus dem Stand der Technik gut bekannt ist.

Das Düsenrohr 14 steht mit der Düsenöffnung 18 in Fluidverbindung, wodurch ein Fluidstrom 20 stromabwärts der Düsenanordnung 12 in eine Kammer 22 hinein erzeugt wird. Ein Fühler 24 steht mit der Kammer 22 in Fluidverbindung.

Viele Faktoren beeinflussen die Gestalt und die Eigenschaften des Fluidstroms 20. Diese Faktoren enthalten den Zustand und die Konfiguration der Düsenöffnung 18, sowie den Fluiddruck, der innerhalb des Düsenrohres 14 aufgebracht wird. Die Schnitteffektivität und Exaktheit des Schnittes werden vom Zustand des Fluidstroms 20 beeinflußt. Deshalb ist es höchst wünschenswert, den Zustand des Fluidstroms 20 bei Anwendungen zum Fluidstromschneiden und -reinigen kontinuierlich zu überwachen.

Es kann entweder ein Strömungsmeßgerät oder ein Drucksensor, wie ein Sensor 24, in der vorliegenden Anwendung eingesetzt werden. Beide Arten von Sensoren erzeugen einen zuverlässigen Hinweis auf den Zustand des Fluidstroms 20. Es kann gewünscht sein, einen Drucksensor 20 und ein Strömungsmeßgerät vorzusehen. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, kann in Situationen, in denen der Sensor von einem Computer überwacht wird, ein akzeptierbarer Wert für den Druck, der von dem Drucksensor 27 angezeigt wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereiches für einen spezifizierten Bereich, der von dem Strömungsmeßgerät 25 angegeben ist, liegen oder umgekehrt.

Sensoren dieser Art können entweder bei Fluidstromschneidanwendungen mit nicht abrasivem Fluid, wie in Fig. 1 gezeigt ist, oder bei Fluidstromschneidanwendungen mit abrasivem Fluid, wie in Fig. 2 gezeigt ist, eingesetzt werden. In Fig. 2 steht eine Verschleißmitteleinlaßeinrichtung 26 mit der Kammer 22 in Fluidverbindung. Ein Trichterrohr 28 ist stromabwärts der Kammer 22 angeordnet und verläuft mit dem Fluidstrom 20 koaxial. Ein oder mehrere Steuerventile 30 können eingesetzt werden, um den Fluidstrom von der Verschleißmitteleinlaßeinrichtung 26 oder dem Sensor 25, 27 zu steuern. Ein Einsatz der Steuerventile 30, des Sensors 24 und der Verschleißmitteleinlaßeinrichtung 26 kann, wenn gewünscht, vorgesehen werden.

Bei Fluidstromschneidanwendungen mit abrasivem Fluid gibt es eine optimale Verschleißmittelzuführmenge, die von den Betriebsparametem des Fluidstromschneiders abhängt (die relevanten Parameter umfassen die Größe der Düsenöffnung 18, die Größe des Trichterrohres 28, den Fluiddruck und die Art und die Größe der dem Fluid beigegebenen Verschleißmittel.

Alle oben genannten Parameter bleiben während der meisten Schneideanwendungen unverändert, außer die Größe der Düsenöffnung 18 und die Größe des Trichterrohres 28. Diese beiden Größen ändern sich aufgrund von Verschleiß. Deshalb muß die optimale Verschleißmittelzuführmenge während des Schneideprozesses verändert werden, und dieser Verschleiß kann durch angezeigte Veränderungen überwacht werden In Reaktion auf die Veränderungen im Sensor kann entweder durch automatische oder manuelle Veränderungen der Verschleißmittelzuführmenge reagiert werden.

Da der Verschleiß des Trichterrohrs 28 vom Sensor 24 überwacht wird, versieht die vorliegende Erfindung den Bediener mit einem zuverlässigen und quantitativen Hinweis darauf, ob das Trichterrohr 28 annehmbaren Richtlinien entspricht. Beim Stand der Technik muß der Bediener kontinuierlich den Fluidstrahlstrom beobachten und unter Einsatz nicht quantitativer Standards bestimmen, wann die Düse unterhalb der gewünschten Standards liegt. Im Stand der Technik ist ein fachmännischer Bediener für eine richtige Funktion erforderlich.

Noch eine weitere Anwendung beim Fluidstromschneiden mit abrasivem Fluid ist die Feststellung von Verstopfungen des Trichterrohrs 28 während des Schneidevorgangs durch eingebrachte Granatteilchen großer Dimensionen. Dieses Verstopfen wird aufgrund der Hinweise des Sensors 24 schnell bekannt.

Der Sensor 24 kann sich, was seine Komplexität angeht, in einem Bereich bewegen von einem optischen Sensor, der vom Bediener beobachtet werden muß, bis zu einem Sensor, der Signale an einen (nicht gezeigten, im Stand der Technik jedoch gut bekannten) Mikroprozessor sendet. Der Mikroprozessor kann verwendet werden, um ein Einbringen von Fluid in das Düsenrohr 14 zu stoppen, wenn der Fluidstrom (abgetastet von 24, 25 oder 27) unter einen vorbestimmten Grenzwert gerät.

Die Information des Mikroprozessors wird in eine Ausrichtungseinheit 33 eingegeben. Das ffihrt dazu, daß, wenn die Qualität des Fluidstrahles sinkt, der Strom breiter wird, und der Schneideschlitz 34 (Breite eines Werkstückes 36, das von dem Fluidstrahl 20 geschnitten wird) breiter wird.

Es folgt daraus, daß für einen vom Sensor 24 gegebenen Hinweis der Schneideschlitz eine vorgegebene Dimension haben soll. Deshalb kann die Einstellungsvorrichtung die Ausrichtung der Fluidstrahldüsenvorrichtung 10 relativ zum Werkzeug repositionieren, um die Zunahme der Dimension des Fluidstrahles zu kompensieren. Das heißt, daß die Einstellungsvorrichtung entweder die Fluidstrahldüsenvorrichtung 10 (siehe Fig. 3) oder das Werkstück 36 (siehe 4) einpositionieren kann.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung mit einer Düsenanordnung (12) mit einer darin geformten Düsenöffnung (18), mit einer unter hohem Druck stehenden Fluidquelle, die in Fluidverbindung mit der Düsenöffnung steht, wobei ein Fluidstrom (20) durch die Düsenöffnung in eine stromabwärts von der Düsenanordnung gelegene Kammer (22) entladen wird, mit einer mit der Kammer in Fluidverbindung stehenden Fühlereinrichtung (24) zum Erfühlen eines Fluidzustandes in der Kammer, was einen Hinweis auf die Qualität der Düsenöffnung (18), des Fluidstroms (20) oder einer Kombination daraus ergibt, gekennzeichnet durch eine Ausrichtungseinheit (33) zum Ausrichten der Orientierung des Fluidstromes relativ zu dem Werkstück (36) auf der Basis des Hinweises auf die Qualität des Fluidstroms.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fühlereinrichtung ein Fluiddrucksensor (27) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fühlereinrichtung ein Fluidströmungsmeßgerät (25) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fühlereinrichtung ein Fluiddrucksensor (27) und ein Fluidströmungsmeßgerät (25) ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer mit der Kammer in Fluidverbindung stehenden Verschleißmitteleinlaßeinrichtung (26), wobei die Fühlereinrichtung mit der Verschleißmitteleinlaßeinrichtung in Fluidverbindung steht.







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