Das Funktionsprinzip bei der Druckerzeugung

Das Wasserstrahlschneiden - ein technologisches Verfahren auf dem Vormarsch

Wasser (optional mit langkettigem Polymergehalt) wird vom üblichen Wasserdruck in der Rohrleitung mit Druckerhöherpumpe auf bis zu max. 7 bar mit Druck beaufschlagt. Das Wasser strömt über einen Filter in den Hochdruckzylinder. Das Funktionsprinzip des Druckübersetzers besteht aus einem Primärkreislauf, der mittels elektrisch angetriebener Hydraulikpumpe bei 200 bar betrieben wird. Das Hydrauliköl wird abwechselnd mittels Vier-Wege-Ventil in die rechte oder linke Seite des Hydraulikzylinders gepumpt.

Die Kolbenstangen, eingebaut in die zwei Hydraulikzylinder des Sekundärwasserkreislaufs werden ebenfalls in Bewegung gesetzt. Geeignete Rückschlagventile für Wasserein- und -auslass regeln Befüllung und Auslass des beaufschlagten Wassers im Hochdruckzylinder. Der Wasserdruck von 4.136 bar wird über das Oberflächenverhältnis von 20:1 von Hydraulikkolben zur Kolbenstange erzeugt. Ein Druckspeicher (Druckspitzendämpfer) ist eingebaut, um die Druckspitzen während des Wechsels von einer Zylinderseite zur anderen abzumildern. Die Hochdruckpumpe ist über eine hochfeste Edelstahlrohrleitung mit dem Schneidkopf verbunden. Eine Saphir- oder Diamantdüse im Schneidkopf bündelt den Druck in einen ultraschnellen Wasserstrahl (Geschwindigkeit ca. 800 - 1 000 m/s).

Zur weiteren Steigerung der Schneidkraft für harte Materialien wird dem Wasserstrahl ein Abrasivstoff beigemischt. Nach dieser Zuführung werden Abrasiv, Wasser und Luft in der Mischkammer des Schneidkopfes miteinander vermischt und verlassen Fokussierdüse zentrisch und mit maximaler Geschwindigkeit. Dadurch entsteht ein in hohem Maße energiehaltiger Wasserstrahl, der durch Mikroerosion Werkstoffe auch größerer Stärke und unterschiedlichster Zusammensetzung, wie z.B. Metalle, keramische Stoffe, Mineralien und sogar schussfestes Glas zertrennt, bzw. Öffnungen/Löcher in diese appliziert.

Abb.: Das Druckübersetzer-Prinzip: Ein Elektromotor betreibt eine hydraulische Pumpe, die den Ölkreislauf des Druckübersetzers mit Druck beaufschlagt; dort wird der Druck um ein Zwanzigfaches erhöht und ins Hochdruck-Wasser System eingebracht.