DE60223234T2

DE60223234T2 - Schneidkopf zum flüssigkeitsstrahlschneiden mit schleifpartikeln

Info

Publication number: DE60223234T2
Application number: DE60223234T
Authority: DE
Inventors: Dennis Ephrata CHISUM; Perry Nine Mile Falls FREEBORN
Original assignee: International Waterjet Parts Inc
Current assignee: International Waterjet Parts Inc
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2022-04-20
Also published as: US6601783B2; WO2002085572A1; ATE376908T1; US20050233682A1; ES2295342T3; US20020190144A1; EP1381493B1; EP1381493A1; DE60223234D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Verwendung von mit Schleifmittel beladenen Flüssigkeitsstrahlen hoher Geschwindigkeit zum genauen Schneiden einer Anzahl von Materialien ist gut bekannt. Kurz gesagt, wird als Erstes ein Flüssigkeitsstrahl hoher Geschwindigkeit durch Komprimieren der Flüssigkeit auf einen Betriebsdruck von 3.500 bis 150.000 psi (246–1500 kg/cm²) erzeugt, und die komprimierte Flüssigkeit wird durch eine Mündung mit einem Durchmesser von näherungsweise demjenigen eines menschlichen Haars, d. h. 0,003–0,040 Zoll (0,076 bis 1,02 mm) gedrückt. Der sich ergebende Strahl hoher Kohärenz wird mit einer Geschwindigkeit, die näherungsweise der Schallgeschwindigkeit entspricht oder diese überschreitet, aus der Mündung ausgestoßen. Die am häufigsten verwendete Flüssigkeit zum Erzeugen des Strahls ist Wasser, und der nachfolgend beschriebene Strahl hoher Geschwindigkeit kann demgemäß ein Wasserstrahl sein. Der Fachmann erkennt jedoch, dass zahlreiche andere Flüssigkeiten verwendet werden können, ohne dass dadurch vom Schutzumfang der Erfindung abgewichen würde, und die Nennung eines aus Wasser bestehenden Strahls soll nicht als Einschränkung interpretiert werden.
Um das Schneidvermögen eines Flüssigkeitsstrahls zu verbessern, wurden dem Strahlstrom Schleifmaterialien zugesetzt, um einen mit Schleifmittel beladenen Wasserstrahl zu erzeugen, der typischer Weise als "Schneidstrahl" bezeichnet wird. Der Schneidstrahl wird dazu verwendet, eine große Anzahl von Materialien von außerordentlich harten Materialien (wie Werkzeugstahl, Aluminium, gegossene Eisenbewehrungsplatten, bestimmte Keramiken sowie kugelsicheres Glas) bis zu weichen Materialien (wie Blei) auf effektive Weise zu schneiden. Zu typischen Schleifmaterialien gehören Granat, Quarz und Aluminiumoxid mit Korngrößen von #36 bis #200.
Um einen mit Schleifmittel beladenen Wasserstrahl zu erzeugen, durchläuft dieser einen "Mischbereich", in dem mittels eines die strömende Flüssigkeit umgebenden Niederdruckbereichs entsprechend dem Venturi-Effekt eine Schleif mittelmenge mitgerissen wird. Das Schleifmittel, das sich in einem externen Trichter auf Atmosphärendruck befindet, wird durch den Unterdruckbereich über eine mit dem Inneren des Trichters in Verbindung stehende Leitung in den Mischbereich gesaugt. Im Betrieb hat es sich gezeigt, dass Mengen von bis zu 6 lbs./Min. an Schleifmaterial einen geeigneten Schneidstrahl erzeugen.
Der sich ergebende, mit Schleifmittel beladene Wasserstrahl wird dann durch eine Schneidstrahldüse, die eng benachbart zum Werkstück festgehalten wird, gegen dieses ausgestoßen.
Das die Wasserstrahlerzeugungsmündung bildende Material ist typischer Weise ein harter Edelstein, wie Saphir, Rubin oder Diamant. Zu typischen Schleifmaterialien gehören Granat, Quarz und Aluminiumoxid mit Korngrößen von #36 bis #120. Der Fachmann erkennt, dass das Schleifmaterial beim Schneidstrahlschneiden die höchsten Stunden bezogenen Betriebskosten ergibt.
Da der Wasserstrahl und der Schneidstrahl derartig zerstörend sind, ist die Abnutzung der den Strahl erzeugenden Komponenten von speziellem Interesse. Wenn die Strahlerzeugungsmündung, der Mischbereich und die Schneidstrahldüse abgenutzt werden, nimmt die Schneideffizienz dramatisch ab. Das Ergebnis besteht darin, dass der Schneidprozess dramatisch verlangsamt ist und beim Ausführen des Schneidbetriebs übermäßig viel Schleifmaterial verbraucht wird. So ist es erforderlich, die Strahlerzeugungsmündung, die Mischkammer und die Schneidstrahldüse regelmäßig zu wechseln.
Um die Lebensdauer des Mischbereichs und der Schneidstrahldüse zu maximieren, ist es hoch wünschenswert, sie mit der Achse des Wasserstrahls auszurichten. Da der Fluidpfad durch das Strahlgehäuse einige Zoll lang ist, reichen winzige Ausrichtungsfehler (beispielsweise einige Zehntel eines Hundertstel mm) dazu aus, für ein vorzeitiges Ausfallen der Schneidstrahldüse zu sorgen.
Eine offenbarte Technik zum Lösen des Ausrichtungsproblems in Zusammenhang mit Schneidstrahlanordnungen ist im US-Patent 4,817,874 offenbart, gemäß dem eine Schneidstrahldüse schwenkbar in Ausrichtung mit der Wasserstrahlerzeugungsmündung beweglich ist.
Eine zweite Technik ist im US-Patent 5,144,766 offenbart, in dem eine mit der Strahlerzeugungsmündung, dem Mischbereich und der Schneidstrahldüse einstückige Patrone offenbart ist.
Das Dokument DE 40 05 691 A1 offenbart eine Schneidstrahldüse mit einem getrennten Wasserstrahlerzeugungsmündungselement und einem Mischkammerkörper mit einer axialen Bohrung zum Einführen eines Schleifmittels in den Wasserstrahl-Längsstrom, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zusammenfassung der Erfindung
Kurz gesagt, handelt es sich bei der hier vorliegenden Erfindung um eine Flüssigkeitsstrahl-Schneidkopfanordnung zur Verwendung in einem System zum Flüssigkeitsstrahlschneiden vom Typ, bei dem der Schneidkopf über eine Schleifmittel transportierende Leitung mit einer Schleifmittelquelle sowie einer Hochdruck-Wasserquelle verbunden ist. Der Flüssigkeitsstrahl-Schneidkopf ist hierbei eine Anordnung mit einem Gehäuse mit einem Körper, der zwischen einem stromaufwärtigen und einem stromabwärtigen Ende um eine Längsachse herum angeordnet ist, einem sich längs erstreckenden Kanal in Verbindung mit den Enden, und einem Leitungsaufnahmekanal, der sich im Wesentlichen radial ausgehend vom Inneren des Körpers in einen Bereich im Längskanal hinein erstreckt. Der Körper ist so ausgebildet, dass er an seinem stromaufwärtigen Ende mit einer Hochdruck-Flüssigkeitsquelle verbunden werden kann, während er an seinem stromabwärtigen Ende mit einer Schneidstrahldüse verbunden werden kann.
Die Anordnung verfügt über ein neuartiges Austausch-Einsatzelement innerhalb des ersten, sich längs erstreckenden Kanals, wobei es Folgendes aufweist: stromaufwärtige und stromabwärtige Flächen, einen zweiten, sich längs erstreckenden Fluidkanal in Verbindung mit den Flächen und in axialer Ausrichtung mit dem ersten, sich längs erstreckenden Kanal, und einen sich radial erstreckenden Kanal, der mit dem Leitungsaufnahmekanal des Gehäuses ausgerichtet ist, um eine aufgenommene Leitung in Fluidverbindung mit dem zweiten sich längs erstreckenden Kanal benachbart zu einem Mischbereich innerhalb des Einsatzes zu platzieren. Das Einsatzelement kann dadurch gegen eine Bewegung innerhalb des Gehäuses gesichert werden, dass die Hülse der Schleifmittel-Transportleitung in seinen sich radial erstreckenden Kanal eingesetzt wird.
Innerhalb des Einsatzelements ist stromaufwärts in Bezug auf den Mischbereich ein Mündungselement festgehalten, das über eine Wasserstrahlerzeugungsmündung in axialer Ausrichtung mit dem zweiten Einsatzelementenkanal verfügt. Es sind Einrichtungen zum Befestigen einer Schneidstrahldüse im stromabwärtigen Ende des Gehäuses in solcher Weise vorhanden, dass sich die Düse in im Wesentlichen axialer Ausrichtung zum zweiten Längskanal befindet.
Zusätzliche Einzelheiten betreffend die Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ersichtlich werden, wobei die Zeichnung einen Teil der Beschreibung bildet.
Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische geschnittene Explosions-Vorderansicht einer gemäß der Erfindung aufgebauten Schneidstrahlanordnung mit Selbstausrichtung; und
2 ist eine schematische geschnittene Vorderansicht der in der 1 dargestellten zusammengebauten Schneidstrahlanordnung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Die 1 ist eine schematische geschnittene Explosions-Vorderansicht einer gemäß der Erfindung aufgebauten Schneidstrahlanordnung mit Selbstausrichtung. Wie es nachfolgend mit zusätzlichen Einzelheiten beschrieben ist, umschließt ein Einsatz 10 ein Wasserstrahlerzeugungsmündungselement 12 sowie einen Mischbereich 14 innerhalb eines Gehäuses, wobei er sie hält. Eine Bewegung des Einsatzes 10 innerhalb des Gehäuses 50 wird durch eine Hülse 60 einer Schleifmittel-Transportleitung verhindert, die über eine Öffnung 52 im Gehäuse in sicherem Eingriff mit dem Einsatz 10 steht. In das stromabwärtige Ende des Gehäuses 10 wird eine Schneidstrahldüse 40 so weit eingesetzt, bis das stromaufwärtige Ende derselben benachbart zum stromabwärtigen Ende des Einsatzes 10 liegt. Am Körper 50 wird eine Düsenmutter 50 fest angezogen, um die Schneidstrahldüse 40 über einen Bund 20 in Ausrichtung mit der Wasserstrahlerzeugungsmündung 12 zu halten. Die sich ergebende Anordnung verrastet den Mischbereich 14 und die Schneidstrahldüse 40 in sicherer Ausrichtung mit der Strahlerzeugungsmündung 12, um dadurch die Abnutzung zu minimieren und für eine lange Zeitperiode einen hohen Grad an Schneideffizienz aufrecht zu erhalten.
Der Einsatz 10 ist im Wesentlichen von zylindrischer Form, und er besteht vorzugsweise aus einem Material wie rostfreiem Stahl, Titan, einem Carbid oder einer Keramik hoher Festigkeit. Zwischen dem stromaufwärtigen Ende 10a und dem stromabwärtigen Ende 10b des Einsatzes erstreckt sich ein sich längs erstreckender Fluidkanal 11, der mit diesen Enden in Verbindung steht. Im Gebrauch ist der Einsatz 10 an seinem stromaufwärtigen Ende mit einer Hochdruck-Flüssigkeitsquelle, wie einer Wasserquelle, verbunden.
Im stromaufwärtigen Bereich des Einsatzes 10 ist ein Wasserstrahlerzeugungsmündungselement 12 angebracht. Im Gebrauch erzeugt die Mündung einen Wasserstrahl hohen Drucks, der in der Längsrichtung zum stromabwärtigen Ende 10b des Einsatzes läuft. Ein Schleifmittel leitender Kanal 16 erstreckt sich im Wesentlichen radial ausgehend vom Äußeren des Einsatzes 10 in den sich längs erstreckenden Kanal 14 hinein.
Der Körper 50 ist um eine Längsachse 1 herum angeordnet, und er besteht zweckdienlicher Weise aus rostfreiem Stahl 15-5 oder irgendeinem anderen geeigneten Material. Der Körper verfügt über seine gesamte Länge über einen im Wesentlichen ringförmigen Querschnitt, wobei sein Durchgangskanal Folgendes aufweist: einen stromaufwärtigen Bereich 51a mit vergleichsweise großem Innendurchmesser, der zum Aufnehmen des Einsatzes 10 bemessen ist, einen mittleren Abschnitt 51b von relativ kleinerem Innendurchmesser, und einen stromabwärtigen Bereich 51c mit dem kleinsten Innendurchmesser dieser drei Bereiche. Ein Leitungsaufnahmekanal 52 erstreckt sich im Wesentlichen radial ausgehend vom Äußeren des Körpers 50 bis zum mittleren Abschnitt 51b des Durchgangskanals, und zwar vorzugsweise unter einem Winkel von 30 Grad (d. h. von 60 Grad in Bezug auf die Längsachse 1). Der Kanal 52 ist bei 56 mit einem Innengewinde versehen. Der Fachmann erkennt, dass der oben beschriebene Winkel von 30 Grad eine gleichmäßige Strömung und eine effiziente Mitnahme von Schleifmittel erlaubt. Die Erfindung ist jedoch nicht hierauf eingeschränkt, da jede Ausrichtung von 0–70 Grad mit geeigneten Abmessungsänderungen der Anordnung verwendet werden kann, falls dies zweckdienlich ist.
Der Körper 50 endet an seinem stromabwärtigen Ende in einem Hals 59, der den stromabwärtigen Bereich 51c des Durchgangskanals umgibt. Der Hals ist bei 58 mit einem Außengewinde versehen, das zum Innengewinde der Düsenmutter 30 passt. Wie es ersichtlich ist, unterliegt der Körper 50 selbst keinem Hochdruckfluid, und sein Material kann entsprechend ausgewählt werden.
Während des Zusammenbaus wird das stromabwärtige Ende 10b des Einsatzes 10 in der Längsrichtung in das stromaufwärtige Ende des Körpers 50 eingeführt, bis es an der Grenzfläche zwischen dem stromaufwärtigen Abschnitt 51a und dem mittleren Abschnitt 51b des Durchgangskanal anliegt. Der Einsatz wird so innerhalb des Körpers 50 ausgerichtet, dass sein Schleifmittel aufnehmender Kanal 16 im Wesentlichen koaxial zur Achse des Leitungsaufnahmekanals 52 des Körpers ausgerichtet ist.
Eine Hülse 60, die koaxial um die Schleifmittel-Transportleitung herum montiert wird, verrastet den Einsatz 10 an seiner Position. Die Hülse 60 verfügt über ein Außengewinde 64, das zum Innengewinde 56 des Kanals 16 passt, wenn die Hülse in diesen geschraubt wird. Die Hülse 60 ist entsprechend um die mit der Schleifmittel-Transportleitung gemeinsame Achse verdrehbar, und sie drückt das Auslassende 62 der Leitung in den Kanalweg 16 des Einsatzes 10.
Im Einsatz 10 ist um die Mündung des Schleifmittelkanals 16 herum eine ebene Fläche 18 für Kontakt mit der Vorderseite der Hülse 60, wenn diese im Körper 50 festgezogen wird, eingearbeitet. Der Schleifmittelkanal 16 des Einsatzes 10 hat einen drehbaren Versatz gegenüber einer koaxialen Ausrichtung mit dem Leitungsaufnahmekanal 52 des Körpers erhalten, und der Einsatz 10 dreht sich infolge der Kraft, wie sie durch die sich vorwärts bewegende Vorderseite der Hülse 60 gegen die ebene Fläche 18 ausgeübt wird, in eine derartige Ausrichtung. In der 2 ist eine geschnittene Längsansicht der zusammengebauten Schneidstrahlanordnung dargestellt.
Wie es aus der 2 deutlicher erkennbar ist, ist der Einsatz 10 im Körper 50 verrastet, wenn die Hülse 60 in den Kanal 52 eingeschraubt ist. Die Hülse 60 erstreckt sich durch den Kanal 16 des Einsatzes hindurch, um dadurch zu verhindern, dass sich dieser verdreht oder vertikal bewegt.
Wie es in der 2 deutlicher dargestellt ist, befindet sich der Mischbereich 14 innerhalb des stromabwärtigen Bereichs des Einsatzes 10, wo Schleifmittel im Wasserstrahl mitgerissen wird, und seine koaxiale Ausrichtung mit der Wasserstrahlerzeugungsmündung ist durch ihre wechselseitige Integration zu einer sich selbst ausrichtenden Einheit gewährleistet.
Die Schneidstrahldüse wird dann durch Anziehen der Düsenmutter 30 am Hals 59 des Körpers in axialer Ausrichtung mit der Wasserstrahlerzeugungsmündung am Gehäuse 50 montiert. Die Düse wird als Erstes in den stromabwärtigen Kanal 51(c) des Körpers eingesetzt, und die Mutter 30 (mit einem festgehaltenen Bund 20 an ihr) wird am Hals 59 fest gezogen. Der Fachmann erkennt, dass der Bund eine kegelförmige Hülse ist, die dazu verwendet wird, kreisförmige oder stabartige Teile fest zu halten. Wenn die Vorderseite 22 des Bunds an der Gegenfläche des Halses 59 anliegt, wird sie in die Mutter 30 zurück getrieben. Der Innendurchmesser der Mutter 30 quetscht die nach außen aufgeweiteten Seiten 24 des Bunds 20 radial nach innen, wenn die Mutter 30 weiter angezogen wird, wodurch der Bund radial nach innen um die Düse 40 gedrückt wird und die Düse 40 sicher innerhalb des Körpers 50 angreift, so dass sie koaxial mit der Wasserstrahlerzeugungsmündung 12 ausgerichtet wird.
Der stromabwärtige Abschnitt des Einsatzes 10 bildet einen Mischbereich mit einem Durchmesser, der gegenüber dem Innendurchmesser der Schneidstrahldüse 40 kleiner oder gleich groß ist. Demgemäß ist der Oberrand der Düse 40 keinem Schleifmittel ausgesetzt, und es existiert keine Unterbrechung bei der Mitnahme von Schleifmittel, wie sie sich aus Unterbrechungen ergeben könnte, wenn der Strahl in die Schneidstrahldüse eintritt.
Im Betrieb nutzt die Strahlerzeugungsmündung 12 relativ schnell ab, gefolgt vom Mischbereich 14 und dann von der Schneidstrahldüse 40. Dadurch, dass die Strahlerzeugungsmündung 12 und der Mischbereich als einstückige Einheit ausgebildet werden, wird die Mischkammer zweckdienlicher Weise jedesmal dann ausgewechselt, wenn die Abnutzung an der Strahlerzeugungsmündung einen Mündungsaustausch erfordert. Wenn dabei zusätzlich der Mischbereich 14 ausgetauscht wird, führt dies praktisch zu keinen Zusatzkosten bei zusätzlichen Komponenten, da lediglich ein geringfügig längerer Einsatz erforderlich ist, als dies andernfalls erforderlich wäre. Gleichzeitig wurde die am zweitschnellsten abnutzende Komponente leicht ausgetauscht, so dass sie keine weitere Quelle für eine Schneidineffizienz bildet.
Außerdem muss die relativ teure Schneidstrahldüse 40, die typischer Weise die am längsten haltende Komponente dieser drei Komponenten ist, erst dann ausge tauscht werden, wenn es erforderlich ist, und wenn es dann erforderlich ist, ist sie leicht abnehmbar und in koaxialer Ausrichtung mit der Mündung 12 austauschbar.
Schließlich beseitigt das Vorstehen der Schleifmittel-Transportleitung in den Einsatz 10 alle Hohlräume zwischen ihr und dem Mischbereich 14, die eine zu Abnutzung führende Tasche bilden könnten, die die gleichmäßige Strömung des Schleifmittels unterbricht und schließlich erneut zu verringerter Schneideffizienz führt.

In der Praxis wurde ermittelt, dass die folgenden Abmessungen (in Zoll) zu einer geeigneten Schneidstrahlanordnung führen:

Einsatz 10:	0,980 (l) × 0,490 (Durchmesser) [24,9 (l) × 12,45 mm⌀]
	Kanal 11: 0,94(l) × 0,150 (Durchmesser) [23,9 (l) × 3,81 mm⌀]
	Mündungsdurchmesser = 0,046 Zoll [1,17 mm⌀]
	Kanal 14: 0,681 (l) × 0,200 Zoll (Durchmesser)
	[17,3 (l) × 5,08 mm⌀]
	Kanal 15: 0,187 (l) × 0,282 Zoll (Durchmesser)
	[4,75 (l) × 7,16 mm⌀]
	Kanal 16: 0,180 Durchmesser [4,57 mm⌀]

Körper 50:	Kanal 51a: 0,688 (l) × 0,688 (Durchmesser) [17,48 (l) × 17,48 mm⌀]
	Kanal 51b: 0,887 (l) × 0,491 (Durchmesser) [22,53 (l) × 12,47 mm⌀]
	Kanal 51c: 0,625 (l) × 0,290 (Durchmesser) [15,89 (l) × 7,37 mm⌀]

Hülse 60:	Länge: 1,5 [38,1 mm]
	Auslassende 62: 0,25 (l) × 0,250 (Durchmesser)
	[6,35 (l) × 6,35 mm⌀]
	Gewindeabschnitt 64: 0,312 (l) mit einem 5/16×24-UNF-Gewinde
	[7,92 (l) mit einem 5/16×24-unified-national-fine-Gewinde]

Bund 20:	AD-Verjüngung von 0,562 auf 0,43 [14,27 auf 10,92 mm]
	Länge : 0,25 [6,35 mm]
	ID: 0,28 [7,11 mm]
	Zwischenraum: 0,03 [0,76 mm]

Schneidstrahldüse:	0,281 AD [7,13 mm AD]

Einlasskegel:	an der weitesten Stelle: 0,2 Durchmesser [5,08 mm⌀]

Der Fachmann erkennt, dass an der offenbarten Ausführungsform viele Variationen vorgenommen werden können, ohne dass dadurch vom Grundgedanken der Erfindung abgewichen würde. Beispielsweise kann der Einsatz 10 aus mehr als einem einzelnen Material bestehen. Wenn ein Wasserstrahlerzeugungsmündungselement 12 aus Diamant zu verwenden ist, ist es bevorzugt, dass der Mischbereichsabschnitt des Einsatzes länger als die Diamantmündung hält. Der stromabwärtige Teil des Einsatzes 10, der den Mischbereich 14 umgibt, wird unter diesen Umständen vorzugsweise aus einem Carbid hergestellt, jedoch kann das Mündungselement aktuell nicht fest an Carbid sitzen. Demgemäß kann der oberste Teil des Einsatzes aus rostfreiem Stahl oder einem anderen geeigneten Material hergestellt werden, und er kann durch Presssitz oder andere Maßnahmen am Carbidteil befestigt werden.
In ähnlicher Weise kann der Einsatz 10 unter Verwendung passender eingreifender und aufnehmender Schrägen, oder durch Schlitze und Stifte oder durch Stellschrauben, an der Schleifmittel-Transportleitung befestigt werden.
Demgemäß ist es, während die vorstehende Beschreibung Einzelheiten enthält, die es dem Fachmann ermöglichen, die Erfindung auszuüben, zu beachten, dass die Beschreibung der Art nach veranschaulichend ist, und dass dem Fachmann angesichts dieser Lehren viele Modifizierungen und Variationen ersichtlich sind. Demgemäß soll die hier vorliegende Erfindung alleine durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein, und die Ansprüche sollen so umfassend interpretiert werden, wie es der Stand der Technik erlaubt.

Claims

Flüssigkeitsstrahl-Schneidkopf zur Verwendung in einem System zum Flüssigkeitsstrahlschneiden vom Typ mit Folgendem: (a) einem Gehäusekörper (50), der um eine Längsachse (1) zwischen einem stromaufwärtigen und einem stromabwärtigen Ende angeordnet ist, einem ersten, sich längs erstreckenden Kanal in Verbindung mit den Enden, und einem Leitungsaufnahmekanal (52), der sich im Wesentlichen radial ausgehend vom Äußeren des Körpers in einen Bereich im ersten Längskanal erstreckt; wobei der Gehäusekörper so ausgebildet ist, dass er an seinem stromaufwärtigen Ende mit einer Hochdruck-Flüssigkeitsquelle und an seinem stromabwärtigen Ende mit einer Schneidstrahldüse (40) verbindbar ist; (b) einem Austausch-Einsatzelement (10) innerhalb des ersten, sich längs erstreckenden Kanals, und mit (1) einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen Fläche (10a, 10b); (2) einem zweiten, sich längs erstreckenden Fluidkanal in Verbindung mit den Flächen und in axialer Ausrichtung mit dem ersten Längskanal; (3) einem sich radial erstreckenden Kanal (16), der mit dem Leitungsaufnahmekanal des Gehäuses ausgerichtet ist, um eine aufgenommene Leitung in Fluidverbindung mit dem zweiten, sich längs erstreckenden Kanal benachbart zu einem Mischbereich (14) innerhalb des Einsatzes zu platzieren, wobei das Einsatzelement durch Einsetzen der Hülse der Schleifmittel-Transportleitung in seinen sich radial erstreckenden Kanal gegenüber einer Bewegung innerhalb des Gehäuses befestigbar ist; (c) einem Mündungselement (12) mit einer Wasserstrahlerzeugungsmündung und mit einer Positionierung stromaufwärts in Bezug auf den Mischbereich, wobei seine Mündung axial mit dem zweiten, sich längs erstreckenden Kanal ausgerichtet ist; und (d) einer Einrichtung zum entfernbaren Befestigen einer Schneidstrahldüse (40) im stromabwärtigen Ende des Gehäusekörpers in solcher Weise, dass sie sich im Wesentlichen in axialer Ausrichtung mit dem zweiten Längskanal befindet; dadurch gekennzeichnet, dass sich das Wasserstrahlerzeugungsmündungselement (12) und der Mischbereich (14) durch wechselseitige Integration in eine einzelne, selbst ausrichtenden Einheit als austauschbare Einheit in sicherer koaxialer Ausrichtung befinden; und der erste, sich längs erstreckende Kanal des Gehäusekörpers (50) einen stromaufwärtigen Abschnitt (51a) mit relativ großem Innendurchmesser und einen mittleren Abschnitt (51b) mit relativ kleinerem Innendurchmesser aufweist, um das Einsatzelement (10) aufzunehmen, und einen stromabwärtigen Bereich mit einem Innendurchmesser aufweist, der kleiner als der des stromaufwärtigen Bereichs ist, so dass die Schneidstrahldüse (40) getrennt vom Einsatzelement (10) austauschbar ist.
Schneidkopf zum Flüssigkeitsstrahlschneiden nach Anspruch 1, bei dem das Einsatzelement (12) innerhalb des stromaufwärtigen Bereichs des Einsatzelements (10) montiert ist.
Schneidkopf zum Flüssigkeitsstrahlschneiden nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der sich längs erstreckende Kanal des Gehäusekörpers (50) einen stromaufwärtigen Bereich (51a) mit vergleichsweise größerem Durchmesser, der so bemessen ist, dass er das Einsatzelement (10) aufnimmt, und einen Bereich im mittleren Abschnitt (51b) mit vergleichsweise kleinerem Durchmesser aufweist, wobei die Grenzfläche der zwei Bereiche den Einschub des Einsatzelements (10) stoppt, wenn es in das stromaufwärtige Ende des Gehäusekörpers (50) eingesetzt wird.
Schneidkopf zum Flüssigkeitsstrahlschneiden nach Anspruch 1, bei dem die Schneidstrahldüse (40) so in einen stromabwärtigen Bereich (51c) des Gehäusekörpers (50) eingesetzt ist, dass ihr stromaufwärtiges Ende benachbart zum stromabwärtigen Ende des Einsatzelements (10) liegt.
Schneidkopf zum Flüssigkeitsstrahlschneiden nach Anspruch 1, bei dem das stromabwärtige Ende des Längskanals (15) des Einsatzelements einen Innenquerschnittsabmessung aufweist, die in der Größenordnung von ungefähr 0,025 mm größer als die Außenquerschnittsabmessung der Schneidstrahldüse (40) ist.
Schneidkopf zum Flüssigkeitsstrahlschneiden nach Anspruch 1, bei dem der Mischbereich (14) innerhalb des Längskanals (15) des Einsatzelements eine Innenquerschnittsabmessung aufweist, die kleiner als die Außenquerschnittsabmessung der Schneidstrahldüse (40) ist.
Schneidkopf zum Flüssigkeitsstrahlschneiden nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zum entfernbaren Befestigen Kassetten-Schneidstrahldüse (40) Folgendes aufweist: einen Halsabschnitt (59) mit Gewinde im stromabwärtigen Bereich (51c) des Gehäusekörpers (50), durch den die Schneidstrahldüse (40) für Fluidverbindung mit dem sich längs erstreckenden Kanal (15) des Einsatzelements eingesetzt werden kann; und einen Ring (20), der die eingesetzte Kassetten-Schneidstrahldüse (40) umgibt; eine den Ring zusammendrückenden Düsenmutter (30), in der der Ring (20) festgehalten wird, mit einem Gewinde, das zum Halsabschnitt (59) mit Gewinde passt, wobei diese den Ring zusammendrückende Düsenmutter (30) so bemessen ist, dass sie den Ring (20) radial nach innen um die Schneidstrahldüse zusammendrückt, wenn sie mit dem passenden Gewinde am Halsabschnitt (59) angezogen wird, um die Schneidstrahldüse in axialer Ausrichtung mit dem Einsatzelement (10) zu befestigen.
Schneidkopf zum Flüssigkeitsstrahlschneiden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass (a) der sich längs erstreckende Kanal des Gehäuses einen stromaufwärtigen Bereich (51a) mit vergleichsweise großer Größe des Innendurchmessers, um das Einsatzelement aufzunehmen, und einen stromabwärtigen Bereich (51b) mit einem Innendurchmesser, der kleiner als im stromaufwärtigen Bereich ist, aufweist; (b) der Gehäusekörper (50) an seinem stromabwärtigen Ende in einem Gewindehals (59) endet, der den stromabwärtigen Bereich des sich längs erstreckenden Kanals umgibt; (c) eine Düsenmutter (30) drehbar entlang dem Gewindehals (59) vorwärts bewegbar ist; (d) das Einsatzelement (10) eine Innenfläche aufweist, die das Wasserstrahlerzeugungsmündungselement (12) so hält, dass sich die Mündung in axialer Ausrichtung mit dem sich längs erstreckenden Kanal des Einsatzes befindet, wobei dieses Einsatzelement (10) als integrale Einheit ausgebildet ist, die die Wasserstrahlerzeugungsmündung (12) und den Mischbereich (14) aufweist, die zueinander ausgerichtet sind; (e) der Leitungsaufnahmekanal (52) des Gehäusekörpers so bemessen ist, dass er eine Hülse (60) aufnimmt, die koaxial um eine Schleifmittel-Transportleitung des Systems zum Flüssigkeitsstrahlschneiden herum montiert ist, so dass die Hülse eine Positionsstabilisierkraft auf das Einsatzelement (10) ausübt; (f) eine Einrichtung (56, 64) zum entfernbaren Befestigen der Hülse (60) am Gehäusekörper (50) in solcher Weise, dass die Hülse das Einsatzelement (40) an einer Position innerhalb des Gehäusekörpers verriegelt; (g) eine Schneidstrahldüse (40), die im stromabwärtigen Bereich (51c) des sich längs erstreckenden Kanals in im Wesentlichen axialer Ausrichtung zur Wasserstrahlerzeugungsmündung (12) montiert ist; und (h) ein Ring (20), der auf eine stromaufwärtige Vorwärtsbewegung der Düsenmutter (30) in Bezug auf den Hals (59) anspricht, um die Düse (40) in koaxialer Ausrichtung zur Strahlerzeugungsmündung (12) innerhalb des Gehäusekörpers (50) zu befestigen.
Schneidkopf zum Flüssigkeitsstrahlschneiden nach Anspruch 8, bei dem das Einsatzelement (10) im Bereich seiner stromabwärtigen Fläche (10b) eine Oberflächeneigenschaft (15) zum Aufnehmen des stromaufwärtigen Endes einer abtrennbaren Schneidstrahldüse (40) in im Wesentlichen axialer Ausrichtung mit dem sich längs erstreckenden Kanal (14) des Einsatzelements aufweist.
Schneidkopf zum Flüssigkeitsstrahlschneiden nach Anspruch 9, bei dem das Einsatzelement (10) einen Oberflächenabschnitt (18) aufweist, der für Kontakt mit dem Vorderendabschnitt (62) der Schleifmittel-Transportleitung (60) positioniert ist und so geformt ist, dass er das Einsatzelement (10) in im Wesentlichen axialer Ausrichtung zwischen einer Mündung im Wasserstrahlerzeugungsmündungselement (12) und der Schneidstrahldüse (40) innerhalb des Schneidkopfs befestigt.
Schneidkopf zum Flüssigkeitsstrahlschneiden nach Anspruch 10, bei dem das Einsatzelement (10) eine äußere, ebene Leitungskontaktfläche (18) benachbart zum Schleifmittelaufnahmekanal aufweist, die so geformt ist, dass sie auf Kontakt durch die Vorderseite der Leitung reagiert, wenn diese am Gehäusekörper (50) befestigt wird, um das Einsatzelement (10) auf solche Weise zu verdrehen, dass sein Schleifmittelkanal als Ergebnis der durch die Vorderseite der Leitung auf die ebene Außenfläche (18) ausgeübten Kraft in koaxiale Ausrichtung mit dem Leitungsaufnahmekanal des Gehäusekörpers bringt.
Schneidkopf zum Flüssigkeitsstrahlschneiden nach Anspruch 11, bei dem der sich längs erstreckende Kanal des Gehäuses einen stromaufwärtigen Bereich (51a) mit vergleichsweise großem Innendurchmesser, der so bemessen ist, dass er das Einsatzelement (10) aufnimmt, einen Bereich (51b) im mittleren Abschnitt mit relativ kleinerem Innendurchmesser, der so bemessen ist, dass er das Einsatzelement (10) aufnimmt, und einen Bereich eines stromabwärtigen Kanals (51c) mit einem Innendurchmesser, der kleiner als im Bereich (51b) des mittleren Abschnitts ist, und der so bemessen ist, dass er einen eingesetzten Endbereich der Schneidstrahldüse (40) aufnimmt, aufweist, wobei sich der Leitungsaufnahmekanal (16) im Wesentlichen radial ausgehend von der Außenseite des Gehäuses in den Bereich des mittleren Abschnitts erstreckt.
Schneidkopf zum Flüssigkeitsstrahlschneiden nach Anspruch 12, bei dem der stromabwärtige Bereich (51c) einen Innendurchmesser aufweist, der größer als der Innendurchmesser der Schneidstrahldüse (40) ist.
Verwendung eines Einsatzelements in einem Schneidkopf zum Flüssigkeitsstrahlschneiden nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Einsatzelement (10) folgende Merkmale aufweist: einen Körper mit einem stromaufwärtigen Endbereich, einem stromabwärtigen Endbereich und einem sich längs erstreckenden Fluidkanal, der eine Verbindung dazwischen herstellt, um einen in der Längsrichtung fließenden Flüssigkeitsstrahl aufzunehmen; einen sich im Wesentlichen radial erstreckenden Kanal (16) für eine Verbindung zwischen dem sich längs erstreckenden Kanal und dem Äußeren des Einsatzelements, um einströmendes Schleifmaterial von einer Schleifmittel-Transportleitung zu einem Mischbereich (14) im sich längs erstreckenden Kanal des Einsatzelements aufzunehmen, wobei das Schleifmittel in einen in der Längsrichtung ausgerichteten Flüssigkeitsstrahl, der durch das Einsatzelement läuft, mitgerissen wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidstrahldüse (40) beim Zerlegen des Schneidkopfs vom Einsatzelement (10) trennbar ist, wobei das Einsatzelement (10) folgende Merkmale aufweist: ein Wasserstrahlerzeugungsmündungselement (12), das in axialer Ausrichtung mit dem sich längs erstreckenden Kanal des Einsatzelements (10) innerhalb desselben gehalten ist; und bei dem der stromabwärtige Endbereich des Einsatzelements (10) so ausgebildet ist, dass er das stromaufwärtige Ende der Schneidstrahldüse (40) in im Wesentlichen axialer Ausrichtung mit der Achse der den Flüssigkeitsstrahl bildenden Mündung (12) aufnimmt.
Verwendung des Einsatzelements nach Anspruch 14, bei der der sich längs erstreckende Kanal (14) im stromabwärtigen Endbereich des Einsatzelements (10) geringfügig größer als die Außenabmessung der Schneidstrahldüse (40) bemessen ist, um ein Einsetzen des stromaufwärtigen Endbereichs der Düse in das Einsatzelement zu ermöglichen.
Verwendung des Einsatzelements nach Anspruch 15, bei der der sich längs erstreckende Kanal (14) im stromabwärtigen Endbereich des Einsatzelements (10) im Querschnitt um ungefähr 0,025 mm größer als die Querschnittsabmessung der aufgenommenen Schneidstrahldüse (40) ist.
Verwendung des Einsatzelements nach Anspruch 14, bei der der sich längs erstreckende Kanal (14) stromabwärts in Bezug auf den sich radial erstreckenden Kanal (16) und stromaufwärts in Bezug auf die Schneidstrahldüse (40) kleiner als die Innenabmessung des stromaufwärtigen Endbereichs der Schneidstrahldüse bemessen ist.
Verwendung des Einsatzelements nach Anspruch 14, bei der das Äußere des Einsatzelements einen Abschnitt (18) mit ebener Fläche im Bereich, in dem der sich radial erstreckende Kanal (16) auf das Äußere des Einsatzelements trifft, aufweist, wobei dieser Abschnitt (18) mit ebener Fläche für Kontakt durch den Vorderendabschnitt (62) der Schleifmittel-Transportleitung (60) positioniert ist und so geformt ist, dass sie das Einsatzelement (10) mit axialer Ausrichtung zwischen dem sich längs erstreckenden Kanal (14) und der Schneidstrahldüse (40) im Schneidkopf sichert.