Title:
Düsenkopf für eine Lanze, Lanze und Verfahren zur Herstellung eines Düsenkopfes für eine Lanze
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft einen Düsenkopf für eine Lanze, wobei die Lanze zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken ausgebildet ist, und wobei der Düsenkopf (1) eine Aufnahmeöffnung (5) zur Aufnahme eines Düseneinsatzes (6) aufweist, wobei der Düseneinsatz (6) mit einer Düse (7) zur Erzeugung eines Fluidstrahls ausgebildet ist, und mit einem im Düsenkopf (1) ausgebildeten mit der Aufnahmeöffnung (5) durchströmbar verbundenen Kopfkanal (8) über den dem Düseneinsatz (6) unter Druck stehendes Fluid zugeführt werden kann, welches über eine Strahlaustrittsöffnung (9) aus dem Düsenkopf (1) ausströmen kann, und wobei der Düsenkopf (1) eine Längsachse (10) aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Lanze mit einem Düsenkopf und ein Verfahren zur Herstellung eines Düsenkopfes.
Erfindungsgemäß ist der Düseneinsatz (6) über den Kopfkanal (8) in den Düsenkopf (1) einführbar.





Inventors:
Schilling, Dezsö (72639, Neuffen, DE)
Application Number:
DE102016113977A
Publication Date:
02/01/2018
Filing Date:
07/28/2016
Assignee:
CCC-Schilling GmbH, 72639 (DE)
International Classes:
B05B1/00; B05B1/02
Foreign References:
200801910662008-08-14
34192201968-12-31
57948541998-08-18
WO2012031906A22012-03-15
Attorney, Agent or Firm:
Heeb-Keller, Annette, Dr., 83670, Bad Heilbrunn, DE
Claims:
1. Düsenkopf für eine Lanze, wobei die Lanze zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken ausgebildet ist, und wobei der Düsenkopf (1) eine Aufnahmeöffnung (5) zur Aufnahme eines Düseneinsatzes (6) aufweist, wobei der Düseneinsatz (6) mit einer Düse (7) zur Erzeugung eines Fluidstrahls ausgebildet ist, und mit einem im Düsenkopf (1) ausgebildeten mit der Aufnahmeöffnung (5) durchströmbar verbundenen Kopfkanal (8) über den dem Düseneinsatz (6) unter Druck stehendes Fluid zugeführt werden kann, welches über eine Strahlaustrittsöffnung (9) aus dem Düsenkopf (1) ausströmen kann, und wobei der Düsenkopf (1) eine Längsachse (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Düseneinsatz (6) über den Kopfkanal (8) in den Düsenkopf (1) einführbar ist.

2. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (1) in einem 3D-Print-Verfahren oder in einem Gußverfahren hergestellt ist.

3. Düsenkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (1) mit dem Düseneinsatz (6) stoffschlüssig verbunden ist.

4. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düseneinsatz (1) aus einem verschleißbeständigen Material ausgestaltet ist.

5. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düseneinsatz (1) strömungsoptimiert ausgebildet ist.

6. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düseneinsatz (1) zweiteilig ausgebildet ist, wobei ein erstes Einsatzteil (12) des Düseneinsatzes (1) ein zweites Einsatzteil (13) des Düseneinsatzes (1) umfassend ist, und wobei die Düse (7) im zweiten Einsatzteil (13) ausgebildet ist.

7. Düsenkopf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (1) an seinem einem Lanzenkörper (16) gegenüberliegenden ersten Kopfende (19) komplementär mit dem Lanzenkörper (16) ausgebildet ist.

8. Düsenkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lanzenkörper (16) an seinem ersten Lanzenende (3) den Düsenkopf (1) umfassend ausgebildet ist.

9. Düsenkopf nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlaustrittsöffnung (9) einen ersten Durchmesser (D1) aufweist, und die Düse (7) einen Düsendurchmesser (DD) aufweist, wobei der erste Durchmesser (D1) größer ist als der Düsendurchmesser (DD).

10. Düsenkopf nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Einsatzteil (13) einen Innendurchmesser (DI) aufweist, welcher größer ist als ein erster Durchmesser (D1) der Strahlaustrittsöffnung (9).

11. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlaustrittsöffnung (9) des Düsenkopfes (1) eine quer zur Längsachse (10) ausgebildete Austrittsachse (15) aufweist.

12. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlaustrittsöffnung (9) eine zur Längsachse (10) koaxial oder parallel ausgebildete Austrittsachse (15) aufweist.

13. Düsenkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (7) in Form eines Konfusors ausgebildet ist.

14. Lanze zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken, mit einem Lanzenkörper (16) zur Aufnahme eines Fluidmediums, welches über einen mit dem Lanzenkörper (16) durchströmbar verbundenden Düsenkopf (1) aus der Lanze (2) austreten kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.

15. Lanze nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (1) mit dem Lanzenkörper (16) im Bereich einer Fügefläche (17) verschweißt ist.

16. Verfahren zur Herstellung eines Düsenkopfes für eine Lanze, wobei die Lanze (2) zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken ausgebildet ist, und wobei der Düsenkopf (1) eine Aufnahmeöffnung (5) zur Aufnahme eines Düseneinsatzes (6) aufweist, wobei der Düseneinsatz (6) mit einer Düse (7) zur Erzeugung eines Fluidstrahls ausgebildet ist, und mit einem im Düsenkopf (1) ausgebildeten Kopfkanal (8) über den dem Düseneinsatz (6) unter Druck stehendes Fluid zugeführt werden kann, welches über eine Strahlaustrittsöffnung (9) aus dem Düsenkopf (1) ausströmen kann, und wobei der Düsenkopf (1) eine Längsachse (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Düseneinsatz (6) mit der Düse (7) über den Kopfkanal (8) eingeführt wird.

17. Verfahren zur nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (1) mit Hilfe eines 3D-Print-Verfahren hergestellt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Düseneinsatz (6) nach Einführung über den Kopfkanal (8) in die Aufnahmeöffnung (5) positioniert und mit dem Düsenkopf (1) stoffschlüssig verbunden wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Düseneinsatz (6) mit der Düse (7) des Düsenkopfes (1) kraft- und/oder formschlüssig mit dem Düsenkopf (1) verbunden wird.

Description:
TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft einen Düsenkopf für eine Lanze gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Lanze gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14 und ein Verfahren zur Herstellung eines Düsenkopfes für eine Lanze gemäß dem Patentanspruch 16.

STAND DER TECHNIK

Lanzen zur Reinigung von Innenräumen von Werkstücken sind bekannt. Bei der Herstellung von Werkstücken, bspw. insbesondere bei spanendem Bearbeiten von Werkstücken, bspw. beim Herstellen einer Bohrung, treten an Rändern der Bohrung Grate auf. Diese Grate können im späteren Betrieb des Werkstücks zur Beeinträchtigung oder Versagen einer Funktion des Werkstücks führen. Ebenso müssen Rückstände, welche bspw. beim Urformen oder Zerspanen, insbesondere beim Gießen eines Rohlings des Werkstücks im Innenraum vorliegen können, aus dem Innenraum entfernt werden. Somit ist es erforderlich, den Innenraum des Werkstücks sorgfältig zu reinigen. Zum Reinigen und Entgraten weisen die Lanzen Düsen auf, über die ein Fluid unter einem bestimmten, in der Regel einem sehr hohen Druck von ca. 1000 baroder höher, aus der Lanze austritt. Zusätzlich rotieren die Lanzen um ihre Längsachse, wodurch eine Zentrifugalkraft des Fluids erzeugt wird, welche eine Strahlkraft des aus der Düse austretenden Fluids erhöht. Insbesondere ist die Rotation dazu vorgesehen, dass der Innenraum des Werkstücks an möglichst jeder Stelle gleichmäßig vom Fluidstrahl beaufschlagt wird. Somit weist das austretende Fluid eine so hohe Strahlkraft auf, dass Partikel und Grate vom Werkstück abgelöst und aus dem Werkstück mit dem Fluid ausgeschwemmt werden können.

Aus der Offenlegungsschrift WO 2012/031906 A2 geht eine Lanze mit einem Düsenkopf hervor, die zum Entgraten und Reinigen von Werkstücken ausgebildet ist. Der Düsenkopf weist einen Düseneinsatz mit einer Düse auf. Herstellungstechnisch bedingt, durchdringt der Düseneinsatz einen Querschnitt des Düsenkopfes vollständig. Der Düseneinsatz wird von Außen in den Düsenkopf gefügt. Somit ist bei einer Klebverbindung des Düseneinsatzes mit dem Düsenkopf die Gefahr gegeben, dass der Düseneinsatz sich aufgrund der Rotationsbewegung und/oder durch den hohen Druck vom Düsenkopf löst und/oder undicht wird. Dies ist bei einer kraft- und formschlüssigen Verbindung wie bspw. einer Schraubenverbindung zwar nicht möglich, allerdings ist die Herstellung der Verbindung sehr aufwendig, da Innen- und Außengewinde anzufertigen sind. Dies führt insbesondere bei sehr kleinen Dimensionen bei Düsendurchmesser von ca. 1mm zu einer mechanischen Instabilität.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Düsenkopf für eine Lanze bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist es, eine verbesserte Lanze anzugeben. Eine zusätzliche Aufgabe ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Düsenkopfes für eine Lanze anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Düsenkopf für eine Lanze mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weitere Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lanze mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 gelöst. Die zusätzliche Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Düsenkopfes für eine Lanze mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.

Ein erfindungsgemäßer Düsenkopf für eine Lanze, wobei die Lanze zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken ausgebildet ist, weist eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Düseneinsatzes auf. Der Düseneinsatz mit einer Düse ist zur Erzeugung eines Fluidstrahls ausgebildet. Über einen Kopfkanal des Düseneinsatzes, welcher mit der Aufnahmeöffnung durchströmbar verbunden ist, kann dem Düsenkopf unter Druck stehendes Fluid zugeführt werden, welches über eine Strahlaustrittsöffnung aus dem Düsenkopf ausströmen kann. Der Düsenkopf weist eine Längsachse auf. Erfindungsgemäß ist der Düseneinsatz über den Kopfkanal in den Düsenkopf einführbar. Der Vorteil des über den Kopfkanal eingeführten Düseneinsatzes ist eine gesicherte Aufnahme des Düseneinsatzes, da der Düseneinsatz mit Hilfe des Fluids an Innenwandungen des Düsenkopfes gedrückt werden kann. In Abhängigkeit einer Größe des Düseneinsatzes und in Abhängigkeit einer Anzahl von Strahlaustrittsöffnungen des Düsenkopfes besteht die Möglichkeit einen hülsenförmigen oder scheibenförmigen Düseneinsatz einzuführen.

In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Düsenkopfes ist dieser in einem 3D-Print-Verfahren oder in einem Gußverfahren hergestellt. Der Vorteil des im 3D-Print Verfahren hergestellten Düsenkopfes ist darin zu sehen, dass auch mechanisch schwer oder nicht herstellbare Geometrien des Düsenkopfes problemlos ausgebildet werden können. Dabei kann es sich um sehr kleine Dimensionen, bspw. bei Lanzen mit einem Düsenkopfdurchmesser von 5mm und/oder komplexe Geometrien, insbesondere Innengeometrien, wie bspw. Hinterschneidungen, handeln. Für das 3D-Print-Verfahren geeignete Werkstoffe sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und Metalle. Ein weiterer Vorteil des 3D-Print-Verfahrens ist in einer arbeitsschrittreduzierten Herstellung des Düsenkopfes zu sehen. Ebenso können komplexe Geometrien auch im Gußverfahren durch bspw. einen Einsatz verlorener Kerne hergestellt werden.

Da der Düseneinsatz über den Kopfkanal in die Aufnahmeöffnung gebracht wird, kann insbesondere mit Hilfe des 3D-Print-Verfahrens die Aufnahmeöffnung so ausgebildet werden, dass sich der Düseneinsatz in Richtung der Strahlaustrittsöffnung am Düsenkopf abstützen kann. Dabei kann die Aufnahmeöffnung konisch ausgebildet sein, wobei ein kleiner Durchmesser des Konus der Strahlaustrittsöffnung zugewandt und ein großer Durchmesser des Konus dem Kopfkanal zugewandt ausgebildet ist. Auch kann die Aufnahmeöffnung zylindrisch ausgebildet sein, wobei ihr Durchmesser kleiner ausgebildet ist als der Durchmesser der Strahlaustrittsöffnung. Somit kann ein Absatz geschaffen werden, an welchem sich der Düseneinsatz abstützen kann.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Düsenkopf mit dem Düseneinsatz stoffschlüssig verbunden. Stoffschlüssige Verbindungen, insbesondere in Form einer Klebverbindung sind technisch einfach umzusetzen, so dass mit Hilfe der stoffschlüssigen Verbindung der Düsenkopf kostengünstig ausgebildet werden kann.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Düseneinsatz strömungsoptimiert ausgebildet. Das bedeutet, dass dem Einsatzgebiet des Düsenkopfes angepasst, die Düse strömungsoptimierte Form aufweist. Übliche Lanzen weisen Düsen auf, welche mit Hilfe von Bohrungen ausgebildet sind. Bei dieser spanenden Bearbeitung können sich an Bohrungsränder der Bohrungen Grate und/oder scharfe Kanten entstehen, welche eine Ab- und/oder Umlenkung des Düsenstrahls hervorrufen. Diese Grate und/oder scharfen Kanten führen aufgrund der Ab- und/oder Umlenkung zu einer Strahlwirkungsschwächung, wodurch die Reinigungswirkung der Lanze wesentlich reduziert wird. Somit ist der Vorteil einer strömungsoptimierten Düse eine wesentliche Verbesserung der Reinigungswirkung der Lanze.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Düseneinsatz aus einem verschleißbeständigen Material ausgebildet. Der Düseneinsatz weist die Düse auf, durch welche das Fluid unter hohen Drücken hindurchströmt. Dabei kommt es zu einer hohen Reibung zwischen Düsenwänden und dem Fluid, wodurch ein Verschleiß und damit eine Vergrößerung eines Durchmessers der Düse herbeigeführt werden. Dies ist energetisch ungünstig, da, zur Erzielung gleicher Reinigungsqualität bzw. Entgratungsqualität bei vergrößertem Durchmesser ein erhöhter Volumenstrom die Düse passieren muss.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Düseneinsatz zweiteilig ausgebildet, wobei ein erstes Einsatzteil des Düseneinsatzes ein zweites Einsatzteil des Düseneinsatzes umfassend ist, und wobei die Düse im zweiten Einsatzteil ausgebildet ist. Ein wesentlicher Vorteil des zweiteiligen Düseneinsatzes ist darin zu sehen, dass der die Düse aufweisende zweite Düseneinsatz im Verhältnis zum gesamten Düseneinsatz klein und damit kostengünstig hergestellt werden kann. Das erste Einsatzteil muss nicht zwangsläufig aus einem ebenfalls verschleißbeständigen und dadurch teuren Material hergestellt werden, da die Düse, durch die das verschleißerwirkende Fluid strömt, im zweiten Einsatzteil ausgebildet ist.

Verschleißbeständige Materialien sind teuer. Dabei ist es unabhängig, ob die Verschleißbeständigkeit durch einen Härtevorgang erfolgt, oder ob das Material als solches bereits verschleißbeständig ist. So weisen Edelsteine, bspw. Diamant, Rubin oder Saphir, Hartmetall und Keramik eine hohe Verschleißbeständigkeit auf. Würde nun der Düseneinsatz vollständig aus diesem verschleißbeständigen Material hergestellt werden, wäre ein hoher Kostenaufwand gegeben. Dadurch, dass nur das zweite Einsatzteil aus dem verschleißbeständigen Material ausgeführt ist, ist der Vorteil gegeben, dass das zweite Einsatzteil so klein wie möglich auszuführen und damit einen kostengünstigen Düsenkopf bei gleichzeitig hoher Verschleißbeständigkeit zu realisieren.

Damit eine gesicherte Verbindung zwischen dem Düsenkopf und einem Lanzenkörper der Lanze hergestellt werden kann, ist der Düsenkopf an seinem einem Lanzenkörper der Lanze gegenüberliegenden ersten Kopfende komplementär mit dem Lanzenkörper ausgebildet ist. Somit ist die Möglichkeit einer exakten Positionierung des Düsenkopfes relativ zum Lanzenkörper herbeigeführt.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Lanzenkörper am ersten Ende den Düsenkopf umfassend ausgebildet.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Düsenkopfes weist die Strahlaustrittsöffnung einen ersten Durchmesser auf, und die Düse weist einen Düsendurchmesser auf, wobei der erste Durchmesser größer ist als der Düsendurchmesser. Der aus der Düse austretende Fluidstrahl weist eine sehr hohe Strahlkraft auf. Wäre der erste Durchmesser so groß wie der Düsendurchmesser, würde der Düsenkopf an der Strahlaustrittsöffnung mit dem Fluidstrahl in Berührung kommen und wäre durch die Berührung einem Verschleiß, und einem damit verbundenen Druckverlust des Fluidstrahls, ausgesetzt, welcher zu einer energetisch ungünstigen Geometrie des Düsenkopfes führt. Da der erste Durchmesser größer ist als der Düsendurchmesser kann das Fluid ohne Berührung des Düsenkopfes die Strahlaustrittsöffnung verlassen, wodurch der Düsenkopf eine verbesserte Standzeit aufweist. Damit einhergeht eine gesteigerte Strahlenergie und eine stabile Strahlform des Fluidstrahls. Je nach Anwendung des Düsenkopfes, d.h. in Abhängigkeit der zu erzeugenden Fluidkraft, sowie in Abhängigkeit einer Düsenform der Düse, ist ein Größenunterschied zwischen dem ersten Durchmesser und dem Düsendurchmesser zu definieren.

Sofern der Düseneinsatz zweiteilig ausgebildet ist, weist das zweite Einsatzteil einen zweiten Durchmesser auf, welcher größer ist als der erste Durchmesser. Dadurch ist der zweiteilige Düseneinsatz gesichert im Düsenkopf aufnehmbar, da sowohl das erste Einsatzteil als auch das zweite Einsatzteil sich an der Innenwandung des Düsenkopfes abstützen können.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Lanze zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken. Ein Lanzenkörper ist zur Aufnahme eines Fluidmediums ausgebildet, welches über einen mit dem Lanzenkörper durchströmbar verbundenden Düsenkopf aus der Lanze austreten kann, wobei der Düsenkopf gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist. Der Vorteil ist die Realisierung einer Lanze, deren Düseneinsatz gesichert im Düsenkopf angeordnet ist. Ein weiterer Vorteil ist die Herbeiführung einer kostengünstigen und verschleißreduzierten Lanze, da der Düsenkopf kostengünstig und verschleißreduziert hergestellt werden kann. Üblicherweise wird der Lanzenkörper aus einem nicht gehärteten Rohrstahl, bspw. Edelstahl, ausgebildet, da er eine bestimmte Biegsamkeit aufweisen muss. Dies bedeutet allerdings, dass er nicht verschleißreduziert ist.

Die Reduktion des Verschleißes bedeutet eine Steigerung der Lebensdauer der Lanze. Dies ist für eine kostengünstige Bearbeitung der Werkstücke von Vorteil, da Standzeiten des Werkzeugs, welche durch Auswechseln des Düsenkopfes auftreten, klein gehalten werden können.

In einer Ausgestaltung ist zur Sicherung einer Dichtheit zwischen dem Düsenkopf und der Lanze der Düsenkopf mit dem Lanzenkörper im Bereich einer Fügefläche verschweißt.

Ein zusätzlicher Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Düsenkopfes für eine Lanze, wobei die Lanze zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken ausgebildet ist. Der Düsenkopf weist eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Düseneinsatzes auf, wobei der Düseneinsatz mit einer Düse zur Erzeugung eines Fluidstrahls ausgebildet ist. Über einen Kopfkanal des Düseneinsatzes, welcher mit der Aufnahmeöffnung durchströmbar verbunden ist, kann dem Düsenkopf unter Druck stehendes Fluid zugeführt werden, welches über eine Strahlaustrittsöffnung aus dem Düsenkopf ausströmen kann. Der Düsenkopf weist eine Längsachse auf. Erfindungsgemäß wird der Düsenkopf mit Hilfe eines 3D-Print-Verfahrens hergestellt.

Der Vorteil der Herstellung des Düsenkopfes im 3D-Print-Verfahren oder einem Gußverfahren ist die weitestgehende geometrie- und dimensionsunabhängige Herstellung des Düsenkopfs. Das heißt mit anderen Worten, dass der Düsenkopf in weitestgehend jeglicher denkbaren Geometrie sowie nahezu jeder Größe hergestellt werden kann. Im Vergleich zu bspw. einem spanenden Verfahren können Hinterschneidungen im Düsenkopf und/oder Durchmesser ausgebildet werden, welche mit spanenden Werkzeugen, wie bspw. bei den Lanzen gemäß dem Stand der Technik, welche Bohrungen aufweisen, nicht hergestellt werden können.

In einer weiteren Ausgestaltung der Verfahrens wird der Düseneinsatz mit der Düse des Düsenkopfes über den Kopfkanal eingeführt und in die Aufnahmeöffnung positioniert und anschließend mit dem Düsenkopf stoffschlüssig verbunden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Dabei zeigen:

1 in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße Lanze,

2 in einem Längsschnitt ein erfindungsgemäßer Düsenkopf,

3 in einer Draufsicht den Düsenkopf gem. 2, und

4 in einem Längsschnitt ein Lanzenkörper Lanze gem. 1.

WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG

Ein erfindungsgemäßer Düsenkopf 1 ist gemäß der 1 und 2 ausgebildet und ist einer Lanze 2, aufweisend einen Lanzenkörper 16 mit einem ersten Lanzenende 3 und einem zweiten Lanzenende 4, zugeordnet, an dessen erster Lanzenende 3 er positioniert ist, s. 3. Die Lanze 2 ist zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken ausgebildet.

Der Düsenkopf 1, mit einem ersten Kopfende 19 und einem zweiten Kopfende 20, weist eine Aufnahmeöffnung 5 zur Aufnahme eines Düseneinsatzes 6 auf, welcher mit einer Düse 7 zur Erzeugung eines Fluidstrahls ausgebildet ist. Im Düsenkopf 1 ist ein Kopfkanal 8 ausgestaltet, über den dem Düseneinsatz 6 unter Druck stehendes Fluid zugeführt wird, welches im Betrieb der Lanze 2 über eine Strahlaustrittsöffnung 9 des Düsenkopfes 1 ausströmt und den Düsenkopf 1 unter hohem Druck verlässt. Die Aufnahmeöffnung 5 ist mit dem Kopfkanal 8 durchströmbar verbunden, wobei sich eine Innenwandung 21 des Düsenkopfes 1 über den Kopfkanal 8 und die Aufnahmeöffnung 5 erstreckt.

Der Düsenkopf 1 weist eine Längsachse 10 auf, welche koaxial mit Lanzenachse 11, um welche die Lanze 2 rotierbar ausgebildet ist, ausgeführt ist. Der Düsenkopf 1 ist für einen Betrieb von üblicherweise auftretenden Drücken im Bereich zwischen 300 und 1000 bar geeignet.

Der Düsenkopf 1 ist in einem so genannten 3D-Print Verfahren, auch 3D-Druck benannt oder als Stereolithografie bezeichnet, ist ein Verfahren bei dem dreidimensionale Werkstücke schichtweise aufgebaut werden. Der Aufbau erfolgt computergesteuert, da sehr kleine und filigrane Werkstücke hergestellt werden, bei denen eine manuelle Steuerung eine unzulässige Maßabweichung herbeiführen könnte. Der Düsenkopf 1 wird aus einem geschmolzenen Metallpulver hergestellt

Der in der Aufnahmeöffnung 5 aufgenommene Düseneinsatz 6 ist zweiteilig ausgebildet. Er umfasst ein erstes Einsatzteil 12 und ein zweites Einsatzteil 13, wobei das erste Einsatzteil 12 das zweite Einsatzteil umfassend ausgeführt ist. Die Düse 7 ist im zweiten Einsatzteil 13 ausgebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erste Einsatzteil 12 aus einem Metall ausgeführt. Zur Reduzierung eines Verschleißes der Düse 7 ist das zweite Einsatzteil 13 aus einem verschleißbeständigen Material hergestellt, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es Diamant. Ebenso könnte es auch aus einem anderen Edelstein, bspw. Saphir oder Rubin, Hartmetall oder aus Keramik ausgebildet sein. Das erste Einsatzteil 12 ist mit dem zweiten Einsatzteil 13 stoffschlüssig, insbesondere durch Kleben, verbunden. Auch könnte es ebenfalls aus einem Hartmetall hergestellt sein.

Ebenso könnte der Düseneinsatz 6 einteilig ausgeführt sein.

Die Strahlaustrittsöffnung 9 weist einen ersten Durchmesser D1 auf, welcher kleiner ist als ein zweiter Durchmesser D2 des Düseneinsatzes 6. Der zweite Durchmesser D2 entspricht einem dritten Durchmesser D3 der Aufnahmeöffnung 5. Da der dritte Durchmesser D3 größer ist als der erste Durchmesser D1 ist ein Absatz 14 des Düsenkopfes 1 geschaffen, an dem sich der Düseneinsatz 6 abstützen kann. Mit andern Worten stützt sich der Düseneinsatz 6 an der Innenwandung 21 ab. Damit ist auch bei sehr hohen Drücken des durch den Düseneinsatz 6 strömenden Fluids eine gesicherte Positionierung des Düseneinsatzes 6 herbeigeführt.

In einem weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Düseneinsatz 6 an seinem Umfang einen Dichtring in Form eines aus einem Gummi hergestellten O-Ringes auf.

Bei einer, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel zweiteiligen Ausbildung des Düseneinsatzes 6 weist das zweite Einsatzteil 13 einen Innendurchmesser DI auf, welcher einem Außendurchmesser DA des ersten Einsatzteiles 12 entspricht. Zur gesicherten Positionierung des zweiten Einsatzteiles 13 ist der Außendurchmesser DA größer als der erste Durchmesser D1 der Strahlaustrittsöffnung 9. Somit weisen sowohl das erste Einsatzteil 12 als auch das zweite Einsatzteil 13 eine am Absatz 14 ausgebildete axiale Abstützung auf.

Der erfindungsgemäße Düsenkopf 1 weist zwei gegenüberliegend angeordnete Strahlaustrittsöffnungen 9 auf, wie insbesondere in den 2 und 3 dargestellt ist. Ebenso könnte er auch nur eine Strahlaustrittsöffnung 9 oder mehrere Strahlaustrittsöffnungen 9 aufweisen. Auch könnten die Strahlaustrittsöffnungen 9 asymmetrisch im Düsenkopf 1 ausgebildet sein, im Gegensatz zum vorliegenden Ausführungsbeispiel, in welchem die Strahlaustrittsöffnungen 9 symmetrische zur Längsachse 10 ausgeführt sind. Die Strahlaustrittsöffnungen 9 weisen jeweils eine Austrittsachse 15 auf, die quer zur Längsachse 10 ausgeführt sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Austrittsachsen 15 orthogonal zur Längsachse 10 angeordnet. Ebenso könnten die Längsachse 10 und die Austrittsachse 15 auch unter Ausbildung eines spitzen oder stumpfen Winkels zueinander angeordnet sein. Dies ist abhängig vom Einsatz des Düsenkopfes 1. Mit Hilfe des im 3D-Print-Verfahren hergestellten Düsenkopfes 1 kann die entsprechende Zuordnung der Austrittsachse 15 und der Längsachse 10 auf einfache Weise hergestellt werden.

In Abhängigkeit der Anordnung der Austrittsachse 15 relativ zur Längsachse 10 kann auf einen Einsatz der Lanze 2 Einfluss genommen werden. So kann bspw. bei schräg verlaufenden Kanälen und/oder bei Kavitäten des zu reinigenden Werkstücks eine verbesserte Reinigungswirkung erlangt werden.

In einem nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist an einem von dem Lanzenkörper abgewandt ausgebildeten Ende 16 des Düsenkopfes 1 eine Strahlaustrittsöffnung 9 mit einem Düseneinsatz 6 angeordnet, wobei die Austrittsachse 15 koaxial mit der Längsachse 10 ausgeführt ist. Ebenso könnten die Strahlaustrittsachse auch parallel zur Längsachse 10 vorliegen.

Der Düsenkopf 1 wird mit dem Düseneinsatz 6 stoffschlüssig verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Düseneinsatz 6 in den Düsenkopf 1 geklebt.

Der Düsenkopf 1 ist komplementär mit dem erstem Lanzenende 3 des Lanzenkörpers 16 ausgebildet, wobei der Lanzenkörper 16 den Düsenkopf 1 über eine axiale Länge L umfasst, s. 4. Es ist eine Presspassung ausgebildet. Ebenso könnte auch der Düsenkopf 1 unverpresst auf den Lanzenkörper 16 am ersten Lanzenende 3 gesteckt werden. Zur gesicherten Verbindung des Lanzenkörpers 16 mit dem Düsenkopf 1 wird im Bereich einer zwischen dem Lanzenkörper 16 und dem Düsenkopf 1 ausgebildeten Fügefläche 17 der Düsenkopf 1 mit dem Lanzenkörper 16 verschweißt. Ebenso könnte der Düsenkopf 1 auch mit dem Lanzenkörper 16 mit Hilfe einer Schraubverbindung verbunden sein. Diese Verbindung ist bevorzugt bei größeren Lanzen vorzusehen.

Die Lanze 2 ist am zweiten Lanzenende 4 mit einer nicht näher dargestellten Fluidfördervorrichtung, üblicherweise in Form einer Förderpumpe ausgebildet, durchströmbar verbunden. Im Betrieb der Lanze 2 strömt das mit Hilfe der Fluidfördervorrichtung geförderte Fluid mit einem hohen Druck durch einen Lanzenkanal 18 des Lanzenkörpers 16 um über die Düse 7 unter Steigerung des Druckes des Fluids aus dem Düsenkopf 1 in Form eines Fluidstrahls auszutreten. Der Fluidstrahl weist eine zur Reinigung und insbesondere zur Entgratung ausgebildete Strahlkraft auf, wodurch insbesondere Bohrungsverschneidungen entgratet werden können.

Der Düsenkopf 1 wird mit Hilfe eines 3-D-Print-Verfahrens hergestellt. Daran anschließend wird der Düseneinsatz 6 über den Kopfkanal 8 eingeführt und mit dem Düsenkopf 1 stoffschlüssig verbunden. Ebenso möglich ist die aufwendigere und teuere kraft- und/oder formschlüssige Verbindung des Düseneinsatzes 6 dem Düsenkopf 1.

Die Düse 7 kann unterschiedliche Formen aufweisen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Düse 7 als Kombination eines Konfusors und eines Hohlzylinders ausgeführt. Ebenso könnte sie als reiner Konfusor ausgeführt sein. Auch kann sie ausschließlich als Hohlzylinder mit einem runden Querschnitt oder einem ovalen Querschnitt ausgeführt sein. Hier sind alle möglichen Querschnitte und Formen möglich.

Der Düseneinsatz 6 des Ausführungsbeispiels ist scheibenförmig ausgebildet, wobei jede im Düsenkopf 1 ausgeführte Aufnahmeöffnung 5 eine Düse 7 aufweist, die unabhängig von einer weiteren Düse 7 ist. Auch könnte der Düseneinsatz 6 bspw. hülsenförmig ausgebildet sein, wobei an seinen durchströmbaren Enden jeweils eine Düse 7 ausgestaltet ist.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • WO 2012/031906 A2 [0003]