EP2393603B1

EP2393603B1 - Lanze

Info

Publication number: EP2393603B1
Application number: EP10701338A
Authority: EP
Inventors: Norbert Klinkhammer
Original assignee: Duerr Ecoclean GmbH
Current assignee: Ecoclean GmbH
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2030-01-11
Also published as: EP2393603A1; PL2393603T3; DE102009007971A1; CN102271821A; WO2010089165A1; CN102271821B

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Lanze, insbesondere eine Rotationslanze, zum Entgraten und/oder Reinigen von Werkstücken mit einem an einem Grundkörper angeordneten Düsenabschnitt, der eine Achse aufweist, und mit einer zu dem Düsenabschnitt geführte Leitung, über die fluides Medium zu dem Düsenabschnitt geführt werden kann, um damit an dem Düsenabschnitt gebildete Düsen zu beaufschlagen, so dass aus den Düsen jeweils ein Düsenstrahl austritt. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Hochdruck-Rotationslanzen, die zum Entgraten von Kanälen mit Querbohrungen und/oder Öffnungen in Werkstücken dienen.
Eine Lanze der eingangs genannten Art ist aus der DE 198 57 976 A1 bekannt.
Bei der Ausgestaltung einer Lanze zum Entgraten von Werkstücken ist es denkbar, dass mehrere Schlitze in einer Wandung der Lanze vorgesehen sind, die sich zusammen genommen über den gesamten Umfang der Rotationslanze erstrecken. Diese Ausgestaltung hat den Nachteil, dass eine Entgratungswirkung in bestimmten Anwendungsfällen nicht ausreichend ist.

Darstellung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lanze mit einer verbesserten Wirkungsweise zu schaffen. Speziell ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Lanze zu schaffen, die eine verbesserte Entgratungs- und/oder Reinigungswirkung aufweist.
Diese Aufgaben werden durch eine erfindungsgemäße Lanze mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Lanze möglich. Speziell beim Entgraten von Kanälen in Werkstücken, die aus Materialien gebildet sind, bei denen sich an Querbohrungen, Öffnungen oder anderen Verschneidungsstellen Grate bilden, ist die vollständige oder teilweise Entfernung solcher Grate in der Regel erforderlich. um ein späteres Ablösen eines Grats oder zumindest eines Teils eines Grats zu vermeiden. Hierbei kann in Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungsfall auch ein teilweises Entfernen von Graten ausreichen, wenn der verbleibende Teil des Grats stabil genug ist, um sich im späteren Einsatz nicht mehr zu lösen. In vorteilhafter Weise kann beim Entgraten mit der Lanze ein zumindest teilweise zu entfernender Grat in einem günstigen Winkel mit einer Fluidströmung getroffen werden, wobei der Impuls der Strömung ausreichend ist, um den Grad vom Werkstück zu trennen. Hierbei kann zum einen vermieden werden, dass der Winkel zu steil ist, und zum anderen kann vermieden werden, dass nur eine sehr schmale Seite des Grates von dem Medium getroffen wird. In vorteilhafter Weise kann ein unter hohem Druck stehendes Medium eine erfindungsgemäße Fluidströmung bilden, wobei das Medium beispielsweise unter einem Druck von mehr als 30 MPa (300 bar) steht.
Vorteilhaft ist es, wenn an dem Düsenabschnitt zumindest eine (bezogen auf eine Vorschubrichtung der Lanze und/oder eine Drehrichtung eines Lanzenabschnitts) vorwärts und/oder eine rückwärts gerichtete Düse vorgesehen ist, über die das zu dem Düsenabschnitt führbare Medium strahlförmig abgebbar ist. Durch eine vorwärts und/oder eine rückwärts gerichtete Düse kann zum einen ein vorteilhafter Strahl gebildet werden, der zum Abtragen oder zum Ablösen des Grates eine hohe Wirksamkeit beim Auftreffen erzielt. Zum anderen kann beispielsweise bei Graten an Querbohrungen oder Öffnungen ein seitliches Anstrahlen des Grats erreicht werden, so dass der Grat von dem Strahl an seiner Seitenfläche getroffen wird, wodurch eine große Ablösekraft entsteht.
Vorteilhaft ist es, wenn an dem Düsenabschnitt zumindest eine seitwärts gerichtete Düse vorgesehen ist, über die das zu dem Düsenabschnitt führbare Medium strahlförmig abgebbar ist, und/oder dass an dem Düsenabschnitt zumindest eine tangential gerichtete Düse vorgesehen ist, über die das zu dem Düsenabschnitt führbare Medium strahlförmig abgebbar ist, und/oder dass eine weitere tangential gerichtete Düse vorgesehen ist, über die das zu dem Düsenabschnitt führbare Medium strahlförmig abgebbar ist, und dass die weitere tangential gerichtete Düse bezüglich einer Drehrichtung entgegengesetzt zu der tangential gerichteten Düse ausgerichtet ist. Seitwärts gerichtete Düsen weisen bevorzugt jeweils eine Auslassrichtung auf, die quer zur Vorschubrichtung der Lanze und/oder quer zu einer Lanzenachse orientiert ist. Tangential gerichtete Düsen weisen bevorzugt jeweils eine Auslassrichtung auf, die in einem spitzen Winkel zu einer zylindrischen Umfangsfläche der Lanze und in einer Fläche senkrecht zu einer Lanzenachse orientiert ist. Durch eine seitwärts oder tangential gerichtete Düse hindurch kann das Medium in einem Strahl abgegeben werden, der beim Auftreffen eine hohe Entgratungswirkung hat. Außerdem kann der Strahl in einer vorteilhaften Richtung (entsprechend seiner Auslassrichtung) auf den Grat gerichtet werden. Speziell durch eine tangential gerichtete Düse ist ein vorteilhaftes Entgraten eines Kanals, insbesondere eines durch Bohrungen gebildeten Kanals, möglich. Hierbei kann ein Querschnitt, insbesondere ein kreisförmiger Querschnitt, des Düsenabschnitts der Lanze an den Querschnitt des Kanals angepasst sein, so dass das aus der tangential gerichteten Düse strahlförmig und tangential austretende Medium von der Kanalwand in Richtung auf den Grat abgelenkt wird und eine vorteilhafte Entgratung erfolgt.
Vorteilhaft ist es, wenn zumindest eine schräg gestellte vor- oder rückwärts gerichtete Düse vorgesehen ist, die zumindest teilweise entgegen der seitlichen Ausrichtung zumindest einer seitwärts oder tangential gerichteten Düse ausgerichtet ist. Hierdurch kann eine speziell bei längeren Lanzen durch die seitwärts oder tangential gerichteten Düsen entstehende Querkraft zumindest teilweise kompensiert werden, wodurch ein unerwünschtes Auslenken der Lanze verringert oder verhindert werden kann.
Vorteilhaft ist es, wenn die tangential gerichtete Düse mit einer Auslassrichtung zumindest im Wesentlichen in einer Umfangsrichtung ausgerichtet ist. In Bezug auf eine Außenwand des Düsenabschnitts tritt das Medium dadurch möglichst flach an der Außenwand aus der Düse aus, so dass sich ein im Wesentlichen in der Umfangsrichtung ausgerichteter Strahl ergibt. Ein Winkel zur Außenwand der Lanze beträgt vorzugsweise weniger als 30°. Hierdurch kann der Strahl in einem günstigen Winkel auf den Grat gerichtet werden, wobei der Strahl insbesondere seitlich an den Grat trifft und somit nicht nur die gegebenenfalls sehr schmale Seite des Grates getroffen wird. Somit kann die Wirkung des auf den Grat auftreffenden Strahls weiter verbessert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn in dem Düsenabschnitt zumindest ein Stauraum für die Düse ausgebildet ist. Durch den Stauraum kann der Wirkungsgrad der in dem Düsenabschnitt vorgesehenen Düsen weiter verbessert werden. Speziell kann bei einem schnell strömenden Fluid eine vorteilhafte Erhöhung des Wirkungsgrads erzielt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Stauraum durch zumindest eine Staufläche begrenzt ist, die zumindest im Wesentlichen entgegen einer Strömungsrichtung des durch die Leitung führbaren Mediums orientiert ist und/oder wenn sich der Stauraum zumindest teilweise in eine Wandung des Düsenabschnitts erstreckt. Durch eine entgegen der Strömungsrichtung orientierte Staufläche kann eine vorteilhafte Stauung des Fluids für die an den Stauraum angrenzenden Düsen im Düsenabschnitt erzielt werden. Durch die Erstreckung des Stauraums in die Wand des Düsenabschnitts kann beispielsweise für tangential gerichtete Düsen, die in den Stauraum münden, eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrads erzielt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn in dem Düsenabschnitt ein Einlauf für die Düse ausgebildet ist. Solch ein Einlauf ist speziell für eine vor- oder rückwärts gerichtete Düse von Vorteil, um die Wirkung weiter zu verbessern. Dies kann in vorteilhafter Weise mit einem Stauraum für seitlich oder tangential gerichtete Düsen kombiniert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Einlauf für die Düse als zumindest abschnittsweise konischer Einlauf ausgestaltet ist und/oder dass der Einlauf für eine vorwärts gerichtete Düse vorgesehen ist. Sowohl die konische Ausgestaltung des Einlaufs als auch die Ausgestaltung der Düse als vorwärts gerichtete Düse sind strömungstechnisch von Vorteil, da Verwirbelungen oder Ablösungen der Strömung verhindert oder zumindest verringert werden können.
Vorteilhaft ist es, wenn der Düsenabschnitt an einer Spitze der Lanze vorgesehen ist. Hierdurch ist eine vorteilhafte Anordnung mehrerer Düsen an dem Düsenabschnitt möglich. Außerdem kann eine größere Anzahl von Düsen auch bei einer relativ kleinen Spitze realisiert werden. Vorteilhaft ist dabei auch, dass eine vorwärts gerichtete Düse zumindest näherungsweise an einer Längsachse des Düsenabschnitts ausgerichtet ist. Hierdurch kann beim Einführen beziehungsweise Durchführen der Lanze durch einen Kanal oder dergleichen ein in Vorwärtsrichtung gerichteter Strahl erzeugt werden. Speziell in Kombination mit seitlich oder tangential gerichteten Düsen können bestehende Grate zum Entgraten aus unterschiedlichen Richtungen getroffen werden, so dass eine weitgehende Entgratung möglich ist.
Vorteilhaft ist es, wenn zumindest der Düsenabschnitt der Lanze im Betrieb und/oder entgegen einer Umfangsrichtung des Düsenabschnitts rotierbar ist. Hierdurch ergibt sich zum einen eine vorteilhafte Ausnutzung der vorgesehenen Düsen. Außerdem kann bei einer Ausgestaltung, in der entgegengesetzt zueinander orientierte tangential gerichtete Düsen vorgesehen sind, ein Grat zunächst von einer Richtung und dann im weitergedrehten Zustand der Lanze von einer anderen Richtung bearbeitet werden. Hierdurch wird der Grat sozusagen hin und her gebogen, so dass der Grat abbricht und somit entfernt wird.
Vorteilhaft ist es, wenn die Düse durch zumindest eine in dem Düsenabschnitt ausgebildete Düsenbohrung ausgestaltet ist. Hierdurch ist eine kornpakte Ausgestaltung des Düsenabschnitts der Lanze möglich. Außerdem wird eine hohe mechanische Festigkeit der Düse ermöglicht.
Vorteilhaft ist es schließlich, wenn an einem Düsenabschnitt einer erfindungsgemäßen Lanze wenigstens eine erste, näherungsweise in Richtung der Längsachse der Lanze orientierte Düse sowie wenigstens eine zweite, näherungsweise quer zur Längsachse der Lanze orientierte Düse gebildet sind, durch die ein bevorzugt inkompressibles Medium gegen das Werkstück gespritzt werden kann, wobei das Werkstück und der Düsenabschnitt relativ zueinander in Richtung der Längsachse der Lanze verstellbar und relativ zueinander um die Längsachse verdrehbar ausgeführt sind.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Behandlungsverfahren zum Entgraten und/oder zur Reinigung von Werkstücken zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst.
Dabei weist eine näherungsweise in Richtung einer Längsachse orientierten Düse erfindungsgemäß eine Auslassrichtung auf, die einen Winkel von bis zu 30° mit der Längsachse der Lanze einschließt. Dabei weist eine näherungsweise quer zu einer Längsachse der Lanze orientierte Düse erfindungsgemäß eine Auslassrichtung auf, die einen Winkel von mindestens 60° mit der Längsachse der Lanze einschließt. Das erfindungsgemäße Verfahren weist dabei mehrere Verfahrensschritte auf, die in beliebiger Reihenfolge sowie teils oder vollständig zeitgleich ausführbar sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine Lanze entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Werkstück in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung;
Fig. 2: einen Schnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Lanze des Ausführungsbeispiels und das Werkstück entlang der mit II bezeichneten Schnittlinie in einer auszugsweisen Darstellung, wobei sich die Lanze im Bereich einer Querbohrung befindet; und
Fig. 3: den in Fig. 2 dargestellten auszugsweisen Schnitt in einer weiteren Drehstellung der Lanze des Ausführungsbeispiels.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine Lanze 1 entsprechend einem Ausführungsbeispiel und ein Werkstück 2 in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung. Die Lanze 1 des Ausführungsbeispiels dient bevorzugt zum Entgraten des Werkstücks 2, indem mit Hilfe der Lanze gezielt eine Fluidströmung mit einem einstellbaren Strömungsimpuls gegen Abschnitte des Werkstücks 2 gerichtet werden kann. Hierbei wird beispielsweise ein zwischen einem Kanal 3 und einer Querbohrung 4 vorgesehener Grat 5 ganz oder teilweise mittels der Fluidströmung vom Werkstück abgetrennt und entfernt. Die erfindungsgemäße Lanze 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle und dient insbesondere auch zum Reinigen von Werkstücken 2, indem am Werkstück haftende Partikel mittels einer Fluidströmung abgelöst und abtransportiert werden. In bevorzugter Weise wird die Fluidströmung mit einem oberhalb des Umgebungsdruckes liegenden Arbeitsdruck (z. B. mit einem Arbeitsdruck von 100 bar und mehr) gegen das Werkstück gerichtet. In weiter bevorzugter Weise wird das Fluid mit einem rasch in einer Frequenz von mehr als 1 Hz wechselnden Arbeitsdruck gegen das Werkstück gerichtet. In weiter bevorzugter Weise ist die Lanze 1 als Rotationslanze 1 ausgestaltet, so dass ihr Düsenabschnitt bzw. ihr Lanzenkopf und ggf. weitere Abschnitte der Lanze mit einer Frequenz von mehr als 1 Hz um eine Lanzenachse rotieren, so dass die Fluidströmung im raschen Wechsel auf unterschiedliche Abschnitte des Werkstücks gelangt. Eine solche Ausführung ist selbstverständlich mit den weiterhin genannten Optionen kombinierbar.
In einem weiteren modifizierten Ausführungsbeispiel ist das Werkstück auf einem beweglich angeordneten Träger rotierbar gelagert, so dass das Werkstück gegenüber der Lanze mit einer ggf. wechselnden Frequenz verdreht werden kann. Die Lanze kann dann auch fest montiert angeordnet sein. Optional ist vorsehbar, dass Werkstück und Lanzenkopf jeweils unabhängig voneinander rotierbar, ggf. gegenläufig rotierbar ausgeführt sind.
Zur Herstellung einer geeigneten Fluidströmung ist ein flüssiges oder gasförmiges Medium vorgesehen, dem ein hoher Strömungsimpuls in Form hoher Strömungsgeschwindigkeit und/oder hohen Arbeitsdrucks mitgegeben werden kann.
Die Lanze 1 des Ausführungsbeispiels weist einen rohrförmigen Grundkörper 6 und einen Düsenabschnitt 7 auf. Der rohrförmige Grundkörper 6 ist in der Fig. 1 abschnittsweise dargestellt. Die Länge des rohrförmigen Grundkörpers 6 ist so vorgegeben, dass in dem Werkstück 2 vorgesehene Kanäle, insbesondere der Kanal 3, durchfahren werden können. Der Düsenabschnitt 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Kopfabschnitt 7 ausgestaltet. Durch den Kopfabschnitt 7 ist eine Spitze 8 der Lanze 1 gebildet. Der Kanal 3 weist einen kreisförmigen Querschnitt 9 auf. Außerdem weist der Kanal 3 eine Achse 10 auf. Der Grundkörper 6 der Lanze 1 weist eine Achse 11 auf. Beim Einführen der Lanze 1 in den Kanal 3 wird die Achse 11 des Grundkörpers 6 der Lanze 1 an der Achse 10 des Kanals 3 ausgerichtet. Hierbei liegt die Achse 11 des Grundkörpers 6 der Lanze 1 vorzugsweise zumindest näherungsweise auf der Achse 10 des Kanals 3. Die Lanze 1 wird in einer Vorschubrichtung in den Kanal 3 eingeführt. Hierbei ist es auch möglich, dass die Lanze 1 beim Durchfahren des Kanals 3 abschnittsweise hin und her bewegt wird. Das heißt, die Lanze 1 kann beim Durchfahren des Kanals 3 auch teilweise entgegen der Vorschubrichtung 12 bewegt werden.
Außerdem ist die Lanze 1 des Ausführungsbeispiels als Rotationslanze 1 ausgestaltet, so dass der Düsenabschnitt 7 um die Achse 11 drehbar ist. Die Drehung des Düsenabschnitts 7 kann dabei in einer Umfangsrichtung 13 oder entgegen der Umfangsrichtung 13 erfolgen. Außerdem ist es auch möglich, dass der Düsenabschnitt 7 wechselweise in und entgegen der Umfangsrichtung 13 verdreht oder rotiert wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Düsenabschnitt 7 drehfest mit dem rohrförmigen Grundkörper 6 verbunden. Diese Verbindung ist stoffschlüssig ausgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist hierfür eine umlaufende Schweißnaht 14 vorgesehen, die den Düsenabschnitt 7 mit dem rohrförmigen Grundkörper 6 verbindet. Hierdurch ist eine Verbindungsfläche 15 zwischen dem Düsenabschnitt 7 und dem rohrförmigen Grundkörper 6 abgedichtet, so dass ein Innenraum 16 bezüglich der Verbindungsfläche 15 nach außen abgedichtet ist. Der Innenraum 16 der Lanze 1 bildet im Bereich des rohrförmigen Grundkörpers 6 eine Leitung 17, über die ein unter hohem Druck stehendes Medium durch den rohrförmigen Grundkörper 6 zu dem Düsenabschnitt 7 führbar ist.
An dem Düsenabschnitt 7 sind vorwärts gerichtete Düsen 18, 19 vorgesehen. Ausgehend von dem Innenraum 16 der Lanze 1 sind die vorwärts gerichteten Düsen 18, 19 in der Vorschubrichtung 12 ausgerichtet. Entsprechend ist es auch möglich, dass die Lanze 1 an dem Düsenabschnitt 7 rückwärts gerichtete Düsen aufweist, die von dem Innenraum 16 aus entgegen der Vorschubrichtung 12 gerichtet sind. Über die Düsen 18, 19 ist das über die Leitung 17 zu dem Düsenabschnitt 7 geführte Medium strahlförmig abgebbar. In der Fig. 1 befindet sich die Spitze 8 der Lanze 1 in der Vorschubrichtung 12 betrachtet etwas vor einem Mündungsbereich 20, in dem die Querbohrung 4 in den Kanal 3 mündet. Über die vorwärts gerichteten Düsen 18, 19 wird das Medium strahlförmig abgestrahlt, was in der Fig. 1 durch Strahlen 21, 22 veranschaulicht ist. Als Medium kann beispielsweise Wasser zum Einsatz kommen. Der Wasserstrahl 21 ist in der Vorschubrichtung 12 nach vorne gerichtet, so dass er in einem gewissen Abstand 23 im Inneren des Werkstücks 2 auftrifft. Bei der in der Fig. 1 dargestellten Stellung der Spitze 8 trifft der Wasserstrahl 21 im Mündungsbereich 20 auf den Grat 5 auf. Die Düse 18 ist hierbei so ausgestaltet, dass sich ein Strahldurchmesser 24 ergibt, der entlang des Strahls 21 im Wesentlichen konstant ist. Dadurch ergibt sich beim Auftreffen des Mediums auf den Grat 5 eine hohe mechanische Belastung, die zum Ablösen des Grates 5 führt. Hierbei werden besonders die Teile des Grates 5 abgelöst, die dem Strahl 21 eine große Angriffsfläche bieten.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Düsen 18, 19 zumindest abschnittsweise durch Düsenbohrungen 25, 26 in dem Düsenabschnitt 7 gebildet. Ferner sind in dem Düsenabschnitt 7 konische Einläufe 27, 28 für die vorwärts gerichteten Düsen 18, 19 ausgestaltet. Über die konischen Einläufe 27, 28 gelangt das Medium aus dem Innenraum 16 der Lanze 1 in die Düsenbohrungen 25, 26. Dadurch ist eine strömungsgünstige Zufuhr des Mediums zu den Düsen 18, 19 gewährleistet, so dass sich vorteilhafte Strahlformen der Strahlen 21, 22 ergeben. Speziell kann ein gleich bleibender Strahldurchmesser 24 des Strahls 21 erzielt werden. Außerdem ist eine gleichmäßige Abgabe des Mediums ermöglicht, da Strömungsablösungen verhindert oder zumindest verringert sind. Dabei ergibt sich ein hoher Wirkungsgrad der vorwärts gerichteten Düsen 18, 19.
An dem Düsenabschnitt 7 der Lanze 1 sind außerdem tangential gerichtete Düsen 30, 31 vorgesehen. Über die tangential ausgerichteten Düsen 30, 31 ist das über die Leitung 17 zu dem Düsenabschnitt 7 führbare Medium strahlförmig abgebbar. Die Ausgestaltung der Lanze 1, insbesondere der tangential gerichteten Düsen 30, 31 des Düsenabschnitts 7, ist im Folgenden auch unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 im weiteren Detail beschrieben.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Düsenabschnitt 7 der Lanze 1 entlang der mit dem Bezugszeichen II bezeichneten Schnittlinie und durch das Werkstück 2, wobei sich die Spitze 8 der Lanze 1 im Bereich der Querbohrung 4 befindet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die tangential gerichteten Düsen 30, 31 in dem Düsenabschnitt 7 ausgebildet, in dem auch die vorwärts gerichteten Düsen 18, 19 ausgebildet sind. Die tangential gerichteten Düsen können allerdings auch in einem weiteren Düsenabschnitt vorgesehen sein. An den Innenraum 16 der Lanze 1 schließt sich ein Stauraum 34 an. Der Stauraum 34 ist durch eine Staufläche 35 (Fig. 1) begrenzt, die entgegen einer Strömungsrichtung des durch die Leitung 17 führbaren Mediums orientiert ist. Die Strömungsrichtung ist in diesem Ausführungsbeispiel gleich der Vorschubrichtung 12. Der Stauraum 34 ist durch eine Aussparung 36 in einer Wand 37 des Düsenabschnitts 7 gebildet. Dadurch erstreckt sich der Stauraum 34 in die Wand 37 des Düsenabschnitts 7. Die Düsenbohrungen 32, 33 münden einerseits in den Stauraum 34 und andererseits an einer Außenfläche 38 des Düsenabschnitts 7. Die tangential gerichtete Düse 30 ist in der Umfangsrichtung 13 orientiert. Die tangential gerichtete Düse 31 ist entgegen der Umfangsrichtung 13 orientiert. Die beiden tangential gerichteten Düsen 30, 31 sind dabei entgegengesetzt zueinander ausgerichtet. Dadurch hebt sich ein im Betrieb erzeugter Drehimpuls zumindest näherungsweise auf. Allerdings wird beim Abgeben des Mediums über die tangential gerichteten Düsen 30, 31 eine Querkraft erzeugt. Diese Querkraft ist durch eine entgegen der seitlichen Ausrichtung der Düsen 30, 31 orientierte Ausrichtung der Düsenbohrungen 25, 26 zumindest teilweise kompensiert. Dadurch wird ein Verbiegen der Lanze 1 entlang ihrer Achse 11 verhindert.
Im Betrieb wird über die tangential gerichteten Düsen 30, 31 das Medium strahlenförmig abgegeben, wodurch Strahlen 39, 40 erzeugt sind. Bei der in der Fig. 2 dargestellten Drehstellung des Düsenabschnitts 7 der Lanze 1 trifft der Strahl 39 auf einen Teil 41 des Grates 5.
Wie in der Fig. 1 veranschaulicht, bietet der Teil 41 des Grats 5 dem unter einem flachen Winkel 42 auf den Grat 5 auftreffenden Strahl 21 nur eine geringe Angriffsfläche. Der Teil 41 des Grats 5 wird deshalb von dem Strahl 21 gegebenenfalls nicht abgetragen. Allerdings bietet der Teil 41 des Grates 5 dem Strahl 39 eine relativ große Angriffsfläche. Somit kann der Strahl 39 den Teil 41 des Grates 5 mit einer besseren Wirksamkeit abtragen als der Strahl 21.
Eine erhöhte Wirksamkeit zum Abtragen des Grats 5, insbesondere des Teils 41 des Grats 5, kann durch einen Rotationsbetrieb erzielt werden. Solch ein Rotationsbetrieb ist im Folgenden auch unter Bezugnahme auf die Fig. 3 im weiteren Detail beschrieben.
Fig. 3 zeigt die in Fig. 2 dargestellte Lanze des Ausführungsbeispiels mit dem Werkstück 2 entsprechend dem Ausführungsbeispiel in einer weiteren Drehstellung. Hierbei ist der Düsenabschnitt 7 gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Drehstellung in der Umfangsrichtung 13 so weit gedreht, dass die tangential gerichtete Düse 31 auf den Teil 41 des Grates 5 zielt. Der Strahl 40, der über die Düse 31 abgestrahlt wird, trifft dadurch auf den bereits von dem von der Düse 30 abgestrahlten Strahl 39 bearbeiteten Teil 41. Dadurch wird der Teil 41 des Grats 5 wechselseitig beaufschlagt. Beim Rotieren des Düsenabschnitts 7 in der Umfangsrichtung 13 dient die tangential gerichtete Düse 30 als vorauseilende Düse und die tangential gerichtete Düse 31 dient als nacheilende Düse 31. Allerdings ist auch ein Rotieren entgegen der Umfangsrichtung 13 möglich. Durch die wechselseitige Beaufschlagung des Grats 5 ergibt sich eine große mechanische Belastung auf den Grat 5, insbesondere den Teil 41, so dass die Wirksamkeit der Lanze 1 weiter verbessert ist. Außerdem kann ein Durchmesser 45 (Fig. 1) des Düsenabschnitts 7 an den Querschnitt 9 angepasst sein. Hierbei ist der Durchmesser 45 vorzugsweise nicht kleiner als der 62. Teil des Abstandes der tangential gerichteten Düsen 30, 31 zu einer Kanalwand 46 gewählt.
Das zumindest näherungsweise tangential aus den tangential gerichteten Düsen 30, 31 austretende Medium wird bei einer entsprechenden Drehstellung des Düsenabschnitts 7 von der Kanalwand 46 in Richtung auf den Grat 5 abgelenkt. Hierdurch ergibt sich eine hohe mechanische Belastung des Grates 5. Durch die Staufläche 35 ergibt sich ein gewisser Staudruck, so dass das Medium mit großem Druck über die tangential gerichteten Düsen 30, 31 abgespritzt wird. Die Strahlen 21, 22 treffen bedingt durch den flachen Winkel 42 mit hoher Wirksamkeit auf den rechtwinklig zur Achse 10 und somit Achse 11 stehenden Teil des Grats 5. Der Winkel 42 weist einen Wert von weniger als 30°, bevorzugt weniger als 20° auf.
Ein gegebenenfalls verbleibender Teil 41, der den Strahlen 21, 22 eine relativ kleine Angriffsfläche bietet, kann durch die tangential gerichteten Strahlen 39, 40 abgetragen werden. Somit ergibt sich eine vorteilhafte Entgratungswirkung. Speziell können quer in den Kanal 3 gebohrte Querbohrungen 4 auch bei Werkstücken 2 vorgesehen werden, die aus gratbildenden Materialien hergestellt sind. Das zum Entgraten durch die Lanze 1 geführte Medium ist vorzugsweise ein Fluid, insbesondere Wasser. Allerdings können auch gasförmige Medien zum Einsatz kommen. Ferner ist es möglich, dass unterschiedliche Medien zum Einsatz kommen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele einer Lanzenkonfiguration beschränkt. Insbesondere lassen sich die Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele erfindungsgemäß beliebig kombinieren.
Mit einer derartigen Lanze lässt sich ein erfindungsgemäßes Behandlungsverfahren für vorzugsweise metallische Werkstücke wie folgt durchführen.
In einem ersten Verfahrensschritt wird mittels zweier erster, an einem Düsenabschnitt 7 vorgesehenen und näherungsweise in Richtung einer Längsachse 11 orientierter Düsen 21, 22 ein flüssiges oder gasförmiges Medium gegen das Werkstück 2 gespritzt. In einem weiteren, bevorzugt zeitgleichen Verfahrensschritt wird mittels zweier zweiter, näherungsweise quer zur Längsachse 11 orientierter Düsen 32, 33 dasselbe Medium in weiteren anderen Richtungen gegen das Werkstück 2 gespritzt. In einem weiteren, ebenfalls bevorzugt zeitgleich durchzuführenden Verfahrensschritt werden das Werkstück und der Düsenabschnitt relativ zueinander in Richtung der Längsachse 11 und/oder in Richtung der Werkstück-Achse 10 verstellt.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden das Werkstück und der Düsenabschnitt relativ zueinander um die Längsachse 11 und/oder um die Werkstück-Achse 10 verdreht. Letzteres erfolgt bevorzugt durch eine Rotation des Düsenabschnitts bzw. des Düsenkopfes. Alternativ wird das Werkstück mittels eines rotierenden Trägers relativ zur Lanze in Drehung versetzt.

Claims

Lanze (1), insbesondere Rotationslanze zum Entgraten und/oder Reinigen von Werkstücken.
mit einem an einem Grundkörper (6) angeordneten Düsenabschnitt (7), der eine Achse (11) aufweist, und
mit einer zu dem Düsenabschnitt (7) geführten Leitung (17), über die fluides Medium zu dem Düsenabschnitt (7) geführt werden kann, um damit an dem Düsenabschnitt (7) ausgebildete Düsen (18, 19, 30, 31) zu beaufschlagen, so dass aus den Düsen (18, 19, 30, 31) jeweils ein Düsenstrahl (21, 22) austritt,
wobei eine erste Düse (18) und eine zweite Düse (19) Düsenstrahlen (21, 22)
erzeugen, die mit der Achse (11) des Grundkörpers (6) einen spitzen Winkel (42) bilden,
dadurich gekennzeichnet, dass
eine dritte Düse (30) und eine vierte Düse (31) quer zu der Achse (11) verlaufende, tangential ausgerichtete Düsenstrahlen erzeugen, wobei eine mittels der Düsenstrahlen (21, 22) aus der ersten Düse (18) und der zweiten Düse (19) erzeugte, auf den Düsenabschnitt (7) wirkende Querkraft wenigstens teilweise eine mittels der tangential ausgerichteten Düsenstrahlen aus der dritten Düse (30) und der vierten Düse (31) erzeugte, auf den Düsenabschnitt (7) wirkende Querkraft kompensiert.
Lanze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die mittels der ersten Düse (18) und der zweiten Düse (19) erzeugten Düsenstrahlen (21, 22) und die mittels der dritten DOse (30) und der vierten Düse (31) erzeugten Düsenstrahlen das Abtragen eines in einen Kanal (3) ragenden Grats (5) einer Querbohrung (4) durch Anstromen unterschiedlicher Angriffsflächen ermöglichen.
Lanze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass die erste Düse (18) und die zweite Düse (19) jeweils zu der Achse (11) des Grundkörpers (6) seitlich versetzt angeordnete Düsenbohrung (25, 26) aufweisen.
Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Düse (30) und die vierte Düse (31) derart zueinander entgegengesetzt angeordnet sind, dass sich der von dem aus der dritten Düse (30) austretenden Düsenstrahl hervorgerufene Drehimpuls und der von dem aus der vierten Düse (31) austretertde Düsenstrahl hervorgerufene Drehimpuls wenigstens teilweise kompensieren.
Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Düse (18) und die zweite Düse (19) vorwärts gerichtet sind oder die erste Düse und die zweite Düse rückwärts gerichtet sind
Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Düse (30) und/oder die vierte Düse (31) im Wesentlichen in einer Umfangsrichtung (13) ausgerichtet ist.
Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Düsenabschnitt (7) ein Stauraum (34) für die dritte Düse (30) und/oder die vierte Düse (31) ausgebildet ist.
Lanze nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stauraum (34) durch zumindest eine Staufläche (35) begrenzt ist, die zumindest im Wesentlichen entgegen einer Strömungsrichtung des durch die Leitung (17) führbaren Mediums orientiert ist, und/oder dass sich der Stauraum (34) zumindest teilweise in eine Wand (37) des Düsenabschnitts (7) erstreckt.
Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Düsenabschnitt (7) ein Einlauf (27, 28) für die erste Düse (18) und/oder die zweite Düse (19) ausgebildet ist.
Lanze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlauf (27, 28) für die erste Düse (18) und/oder die zweite Düse (19) als zumindest abschnittsweise konischer Einlauf (27, 28) ausgestaltet ist.
Lanze nach einem Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenabschnitt (7) an einer Spitze (8) der Lanze vorgesehen ist.
Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Düsenabschnitt (7) im Betrieb in und/oder entgegen einer Umfangsrichtung (13) des Düsenabschnitts (7) rotierbar ist.
Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenstrahl (21) der ersten Düse (18) und/oder der Düsenstrahl (22) der zweiten Düse (19) mit einem Winkel (42) im Bezug auf die Achse (11) des Grundkörpers (6) verläuft, der weniger als 30* beträgt, vorzugsweise weniger als 20* beträgt.
Verfahren zur Behandlung eines Werkstücks (2) mit einer Lanze nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem zeitgleich mit einem Düsenstrahl (21, 22), der mit der Achse (11) des Grundkörpers (6) einen spitzen Winkel bildet, und mit einem tangential ausgerichteten Düsenstrahl, der zu der Achse (11) des Grundkörpers (6) quer verläuft, ein flüssiges oder gasförmiges Medium gegen das Werkstück (2) gespritzt wird, wobei das Werkstück (2) und der Düsenabschnitt relativ zueinander in Richtung der Längsachse (11) und/oder in Richtung der Werkstück-Achse (10) verstellt werden und/oder relativ zueinander um die Längsachse (11) und/oder um die Werkstück-Achse (10) verdreht werden.