(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧のキャリア流体を提供する少なくとも１つの高圧源（２）と、
少なくとも１つの出口ノズル（６）と、
前記高圧源（２）と前記出口ノズル（６）とを接続する高圧管（４）と、
前記高圧管（４）に接続されると共に、入口側遮断体（２６）、出口側遮断体（２４）、及びこれらの間に配置されたロックチャンバ（１８）を有する研磨剤供給水路（１６）と、
を含む水研磨剤懸濁液切断装置であって、
前記ロックチャンバ（１８）に接続され、前記ロックチャンバ（１８）内に負圧を発生させるように構成されている吸引装置（３０）を含み、
前記ロックチャンバ（１８）は、出口側遮断体（２４）を介して圧力容器（１２）に連通し、
前記圧力容器（１２）は、前記高圧管（４）又は前記高圧管（４）の傍枝（１０）に位置していることを特徴とする、水研磨剤懸濁液切断装置。
【請求項２】
前記吸引装置（３０）は、内部で移動可能なピストン（３４）を有するシリンダ（３２）として形成されており、
前記シリンダ（３２）の一端部は、ロックチャンバ（１８）に連通していることを特徴とする、請求項１に記載の水研磨剤懸濁液切断装置。
【請求項３】
前記ピストン（３４）は、電気式、空圧式又は液圧式の駆動部を介して移動可能であることを特徴とする、請求項２に記載の水研磨剤懸濁液切断装置。
【請求項４】
前記ピストン（３４）は、液圧で移動可能であり、
前記ピストン（３４）は、駆動シリンダ（３８）内の駆動ピストン（３６）に接続され、前記駆動シリンダ（３８）の内部の前記駆動ピストン（３６）には、前記ピストン（３４）を移動させるように、前記高圧管からのキャリア流体によって圧力が印加され得ることを特徴とする、請求項２又は請求項３に記載の水研磨剤懸濁液切断装置。
【請求項５】
前記駆動シリンダ（３８）は、前記駆動ピストン（３６）の少なくとも一方側において、少なくとも１つの弁（５６、５８）を介して前記高圧管（４）に接続されていることを特徴とする、請求項４に記載の水研磨剤懸濁液切断装置。
【請求項６】
前記高圧源（２）から延出する前記高圧管（４）の主枝（８）は、前記圧力容器（１２）を避けるように延びており、
前記圧力容器（１２）は、前記主枝（８）に平行な傍枝（１０）に位置しており、
前記主枝（８）と前記傍枝（１０）とは、前記出口ノズル（６）の上流側にて合流していることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の水研磨剤懸濁液切断装置。
【請求項７】
前記ロックチャンバ（１８）は、圧力管（４０）を介して前記高圧管（４）に接続されており、
前記圧力管（４０）には、遮断弁として形成された第１の圧平衡弁（４２）が配置されており、
前記ロックチャンバ（１８）には、前記第１の圧平衡弁（４２）の開放によって圧力が印加され得ることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の水研磨剤懸濁液切断装置。
【請求項８】
前記ロックチャンバ（１８）は、遮断弁として形成された第２の圧平衡弁（４６）を介して無圧の排出口（４８）に接続された排出管（４４）に接続されており、
前記排出管（４４）は、前記第２の圧平衡弁（４６）の開放によって前記無圧の排出口（４８）に連通し得ることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の水研磨剤懸濁液切断装置。
【請求項９】
前記ロックチャンバ（１８）は、アキュムレータ（７０）の圧力室（７２）内で終端する排出管（４４）に接続されていることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の水研磨剤懸濁液切断装置。
【請求項１０】
前記アキュムレータは、シリンダアキュムレータ（７０）として形成されており、
前記排出管（４４）は、前記シリンダアキュムレータ（７０）の第１の圧力室（７２）内で終端しており、
前記シリンダアキュムレータの内部には、前記第１の圧力室（７２）と第２の圧力室（７６）とに分離するピストン（７４）が移動可能に配置されており、
前記第２の圧力室（７６）は、少なくとも１つの弁（７８、８０）を介して圧力印加と放圧とが可能であることを特徴とする、請求項９に記載の水研磨剤懸濁液切断装置。
【請求項１１】
前記シリンダアキュムレータ（７０）の前記第２の圧力室（７６）は、少なくとも１つの弁（７８、８０）を介して前記高圧管（４）と無圧の出口（８２）とに切り替え可能に接続されていることを特徴とする、請求項１０に記載の水研磨剤懸濁液切断装置。
【請求項１２】
前記排出管（４４）における前記アキュムレータの上流側には、絞り弁（６８）が配置されていることを特徴とする、請求項９〜請求項１１のいずれか１つに記載の水研磨剤懸濁液切断装置。
【請求項１３】
前記高圧管（４）は、少なくとも１つの蓄圧器（５４）に接続されていることを特徴とする、請求項１〜請求項１２のいずれか１つに記載の水研磨剤懸濁液切断装置。
【請求項１４】
前記ロックチャンバ（１８）は、前記入口側遮断体（２６）を介して研磨剤貯蔵部（２８）の出口（８８）に接続されており、
前記出口（８８）には、中空に形成され、上端部及び下端部に向かって開口している、移動可能な閉鎖部材（９４）が配置されており、
前記閉鎖部材（９４）は、下端部が前記出口（８８）を閉鎖すると共に上端部が研磨剤（９２）の最大充填レベル（１１０）を超えて延びていることを特徴とする、請求項１〜請求項１３のいずれか１つに記載の水研磨剤懸濁液切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載の特徴を有する水研磨剤懸濁液切断装置（Wasser-Abrasiv-Suspensions-Schneidanlage）に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２０１３／０３７４０５号明細書には、運転中に切断装置の高圧領域に研磨剤を導入することを可能とするロックチャンバ（Schleusenkammer）を有する水路（Schleuse）を含む水研磨剤懸濁液切断装置が記載されている。そのような装置においては、十分に大きな単位時間当たりの研磨剤量を装置の高圧領域に導入することを可能にするために、ロックチャンバを十分に素早く研磨剤で満たすと共に再び空にするという困難が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この問題に鑑みて、本発明の課題は、運転中により大きな単位時間当たりの研磨剤量が高圧領域に導入され得るように水研磨剤懸濁液切断装置を改良することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する水研磨剤懸濁液切断装置によって解決される。好適な実施形態は、従属請求項、以下の説明ならびに添付の図面から明らかになる。ここで、以下に記載される特徴は、個別でも又は互いに組み合わせても実現され得ることが理解されるべきである。
【０００５】
本発明による水研磨剤懸濁液切断装置は、公知の手法で、少なくとも１つの高圧源を含み、この高圧源は、特に、水などのキャリア流体を高い圧力で供給する。これは、例えば、高圧ポンプである。例えば、水の代わりに、他の適当なキャリア流体が使用されてもよい。また、少なくとも１つの出口ノズル（Austrittsduse）が設けられており、この出口ノズルから、キャリア流体、すなわち、好ましくは、水と研磨剤とで構成される高圧の懸濁液が噴射され得る。出口ノズルは、公知の手法で、材料の切断用又は表面処理用に設計され得る。出口ノズルは、高圧管又は高圧流路を介して高圧源に接続されており、この高圧流路内において、高圧源によって供給される高圧の水に研磨剤が混入される。高圧源は、非常に高い圧力、好ましくは、２５００バール（２５０ＭＰａ）までの又はそれよりも高い圧力で、キャリア流体を供給する。研磨剤の混入の際には、高圧管は、少なくとも部分流がその内部に研磨剤が存在する圧力容器を通るように延びていてもよく、それにより研磨剤が圧力容器からキャリア流体に取り込まれて懸濁液が構成される。
【０００６】
切断装置の運転中に、周囲圧力を有する領域から高圧源と出口ノズルとの間の高圧領域、すなわち、高圧管内に研磨剤を導入することを可能にするために、研磨剤供給水路（Abrasivmittel-Zufuhrschleuse）が設けられており、この研磨剤供給水路は、入口側遮断体（eingangsseitiges Absperrorgan）と、出口側遮断体（ausgangsseitiges Absperrorgan）と、これらの間に配置されたロックチャンバ（Schleusenkammer）と、を有する。入口側遮断体の開放によって、供給水路が周囲に対して開放され得るが、その一方で同時に、出口側遮断体は、高圧領域に対して閉鎖されている。これにより、ロックチャンバは、周囲圧力で満たされ得る。その後、入口側遮断体が閉鎖され、ロックチャンバにおいて圧力が増加することにより、第２の遮断体が開放され得ると共に、ロックチャンバの内容物が高い圧力下で高圧管内、例えば、圧力容器内に流入され得る。このように、ロックチャンバの適切な放圧及び圧力印加を伴って遮断体が交互に開放されることによって、運転中に研磨剤が周囲から高圧領域に導入され得る。遮断体は、例えば、ボールバルブとして形成されていてもよい。
【０００７】
本発明においては、研磨剤を可能な限り迅速にロックチャンバ内に導入することを可能とするために、入口側遮断体が開放されている場合には、ロックチャンバは、吸引装置に接続されており、この吸引装置は、第１の遮断体が開放されている場合に、ロックチャンバ内に負圧を発生させるように駆動され得る。このような吸引装置によって発生した負圧により、研磨剤は、開放された入口側遮断体を通ってロックチャンバ内に吸引される。すなわち、ロックチャンバ内への研磨剤の導入は、少なくともロックチャンバ内の負圧によって促進される。好ましくは、ロックチャンバの上方には研磨剤貯蔵部が配置されている。研磨剤は、この研磨剤貯蔵部から重力によってロックチャンバ内に移動し、この移動は、少なくとも前述の負圧によって促進される。研磨剤貯蔵部は、充填漏斗、すなわち、ホッパとして形成されてもよい。この研磨剤貯蔵部の内部において、研磨剤は、好ましくは、キャリア流体、すなわち、特に、水と混合されて保持されるため、研磨剤は、外部から空気が混入することなくロックチャンバ内に導入され得る。
【０００８】
吸引装置は、好ましくは、シリンダとして形成されている。ピストンは、このシリンダの内部で移動可能であり、シリンダの一端部は、ロックチャンバに連通しているか、又はこれに接続されている。ピストンがシリンダのこの一端部から離れるように移動すると、シリンダ内の容積が増大し、その結果、流体がシリンダのこの一端部に接続されたロックチャンバから吸引されて、ロックチャンバ内に負圧又は吸引力が発生する。入口側遮断体が開放されている場合、研磨剤は、この負圧又は吸引力によってロックチャンバ内に吸引され得る。
【０００９】
ピストンは、好ましくは、電気式、空圧式又は液圧式の駆動部を介して移動可能である。ここで、駆動部は、ロックチャンバ内に負圧を発生させるべく、第１の遮断体が開放されたときに、ピストンが、ロックチャンバに接続されているシリンダの第１の端部から離れるように移動するように、制御装置によって制御される。好ましくは、ピストン及びシリンダは、ピストンがシリンダ内で直線運動可能なように形成されている。ここで、ピストンは、適当な手法でシリンダの内壁に対して密封されている。
【００１０】
特に好ましくは、ピストンは、液圧で移動可能、すなわち、液圧式の駆動部を有する。ピストンは、駆動シリンダ内の駆動ピストンに接続され、駆動シリンダの内部のこの駆動ピストンには、ピストンを移動させるように、高圧管からのキャリア流体によって圧力が印加され得る。これにより、ピストンの駆動部のための別個の液圧系を設けることが不要になる。その代わりに、高圧領域内又は高圧管内のキャリア流体の圧力が、吸引装置のピストンの移動のために用いられ得る。駆動ピストンは、吸引装置のピストンと共通のシリンダ内に配置されていてもよい。但し、別個のシリンダが設けられてもよい。駆動ピストン及び吸引装置のピストンは、好ましくは、同一軸に沿って移動し、動力伝達及び運動伝達のために適当な手法で、好ましくは、固定的に互いに接続されている。しかしながら、吸引装置のピストン、及び駆動ピストンを、他の手法によって互いに連動するように、例えば、隣り合わせに配置したり、協働運動のために適当な手法で互いに連結したりすることも可能である。
【００１１】
好ましくは、制御装置によって制御される弁、すなわち、特に、電気的に又は空圧で駆動される弁を介して、高圧管からのキャリア流体によって駆動シリンダに圧力が印加される。
【００１２】
このために、駆動シリンダは、より好ましくは、駆動ピストンの少なくとも一方側において、少なくとも１つの弁を介して高圧管に接続されている。弁が開くと、シリンダが高圧管からのキャリア流体で満たされると共に、駆動ピストンの一方側に圧力が印加され、その結果、駆動ピストンは、この側とは反対側の方向に駆動シリンダ内で移動し得る。上述の運動連結により、吸引装置のピストンは、ロックチャンバ内で負圧を発生させるべく、対応して一緒に移動する。
【００１３】
特に好ましくは、ロックチャンバは、出口側遮断体を介して圧力容器に連通し、この圧力容器は、高圧管又は高圧管の傍枝に位置している。好ましくは、ロックチャンバは、圧力容器の垂直方向上方に配置されている。これにより、ロックチャンバの内容物は、出口側遮断体が開放されたときに、重力のみによって圧力容器内に流入され得る。ここで、圧力容器は、上述のように、高圧のキャリア流体が研磨剤と混合されて懸濁液となる領域である。つまり、キャリア流体の流れによって、研磨剤が圧力容器から流し出される。懸濁液の流れは、その後、圧力容器の下流側で出口ノズルに入り、この出口ノズルによって噴射される。ここで、好ましくは、高圧管の部分流又は複数の平行な流路のうち１つのみが、そのような圧力容器を通り抜けている。
【００１４】
ここで、本発明のある実施形態によれば、高圧源から延出する高圧管の主枝（Hauptzweig）は、圧力容器を避けるように延びており、圧力容器は、主枝に平行な傍枝（Nebenzweig）に位置している。ここで、主枝と傍枝とは、出口ノズルの上流側にて合流している。こうして主枝は、圧力容器を迂回するバイパス経路を形成する。この実施形態においては、傍枝の流れのみが、研磨剤を圧力容器の外部に運ぶのに利用される。すなわち、傍枝からの流れは、まず、圧力容器内で研磨剤と混ざり合って研磨剤を混合点まで運び、この混合点では、傍枝と主枝とが合流する。その後、傍枝からの懸濁液は、主枝の流れによってさらに希釈され、より下流側で出口ノズルから噴射される懸濁液が形成される。
【００１５】
他の好適な実施形態によれば、ロックチャンバは、圧力管を介して高圧管に接続されている。圧力管には、遮断弁として形成された第１の圧平衡弁（Druckausgleichsventil）が配置されており、ロックチャンバには、この第１の圧平衡弁の開放によって圧力が印加され得る。遮断弁は、上述のように、任意の適当な手法で高い圧力を切り替えるように形成されている。好ましくは、遮断弁は、ニードルバルブとして形成されている。遮断弁は、電気的に、空圧で、液圧で又は他の適当な手法で駆動されてもよく、好ましくは、システム全体の制御装置によって制御される。遮断弁の開放によって、高圧領域、すなわち、高圧管とロックチャンバとの間の接続が確立されるため、高圧のキャリア流体がロックチャンバ内に流入し得ると共に、それによってロックチャンバ内の圧力が高圧管内と実質的に同一の水準まで上昇し得る。こうして、ロックチャンバの入口側遮断体の閉鎖後、出口側遮断体が開放される前に、ロックチャンバ内の圧力が上昇し得る。ロックチャンバ内では、これによって出口側遮断体の開放前に、高圧管との圧平衡（Druckausgleich）が生じる。
【００１６】
さらに好ましくは、ロックチャンバは、排出管に接続されている。この排出管は、遮断弁として形成された第２の圧平衡弁（Druckausgleichsventil）を介して無圧の排出口に接続されており、排出管は、第２の圧平衡弁の開放によって無圧の排出口に連通し得る。第２の圧平衡弁は、上述の圧平衡弁と対応するように形成されていてもよい。第２の圧平衡弁は、出口側遮断体の閉鎖後、入口側遮断体が開放される前に、ロックチャンバの内部の圧力を低減させるため、特に、実質的に周囲圧力まで低減させるために用いられる。ロックチャンバ内の圧力が適切に低下されて初めて、ロックチャンバを再度研磨剤で満たすべく、入口側遮断体が開放される。
【００１７】
他の好適な実施形態によれば、ロックチャンバは、アキュムレータの圧力室内で終端する排出管に接続されてもよい。これは別個の排出管であってもよく、又は追加的に遮断弁を介して無圧の排出口に連通する排出管であってもよい。アキュムレータの圧力室に接続されている排出管を介して、ロックチャンバ内の圧力をアキュムレータ内に放出することが可能であり、その結果、流体は、ロックチャンバから外部に全く吐出されなくてもよく、又はより少なく吐出されればよい。これにより、閉じた系における圧平衡又は減圧が生じ得る。ここで、圧力は、まず、アキュムレータ内への流体の輸送によってある程度低下し、その後、残圧が遮断弁の開放によって無圧の排出口に放出されるように、アキュムレータの使用を無圧の排出口と組み合わせることも可能である。
【００１８】
アキュムレータは、さらに好ましくは、シリンダアキュムレータである。排出管は、シリンダアキュムレータの第１の圧力室に接続されており、このシリンダアキュムレータの内部には、第１の圧力室と第２の圧力室とに分離するピストンが移動可能に配置されている。ここで、第２の圧力室は、好ましくは、少なくとも１つの弁を介して圧力印加と放圧とを可能にする。ピストンが第１の圧力室を最小限にまで縮小する第１の位置にあるとき、第２の圧力室は弁を介して放圧され得るので、ロックチャンバからの流体又は水は、排出管を介して第１の圧力室に流入することができる。その際、ピストンは、第２の圧力室に移動すると共にこれを縮小する一方、第１の圧力室を拡大する。第２の圧力室に圧力を印加することによって、ピストンは、その初期位置に戻され得る。第２の圧力室を介して追加的に逆圧が上昇し得るため、ピストンの移動速度が制御又は低下され得るので、ロックチャンバ内の緩やかな減圧が可能になる。
【００１９】
シリンダアキュムレータの第２の圧力室は、さらに好ましくは、少なくとも１つの弁を介して高圧管と無圧の排出口とに切り替え可能に接続されている。この弁は、任意の適当な手法で、例えば、ニードルバルブとして形成されていてもよい。弁は、例えば、電気式、空圧式又は液圧式の駆動部を有していてもよく、好ましくは、充填工程を制御する中央制御装置によって制御される。弁がシリンダアキュムレータの第２の圧力室を高圧管に接続させる場合には、第２の圧力室には高圧管からの流体によって圧力が印加されるため、シリンダアキュムレータ内のピストンが第１の圧力室内又は第１の圧力室の方向に移動され得るので、第１の圧力室は縮小される。弁が、第２の圧力室を無圧の排出口に接続するように切り替えられる場合には、同時に高圧管との接続が解除され、ピストンが第２の圧力室の方向に移動し得るため、第１の圧力室はロックチャンバからの流体を受容すべく拡大される。このような切り替え工程は、１つ又は複数の弁で構成された適当な弁切り替え部によって実現され得る。例えば、２つの弁が別個に設けられていてもよく、その場合、一方の弁が高圧管との接続を開閉し、他方の弁が無圧の排出口との接続を開閉する。
【００２０】
さらに好ましくは、排出管におけるアキュムレータの上流側、すなわち、特に、シリンダアキュムレータの上流側には、絞り弁が配置されていてもよい。これは、ロックチャンバからのアキュムレータへの流体の流路を絞ることによって、ロックチャンバ内の圧力を緩やかに減圧させることを可能とする。
【００２１】
本発明の他の好適な実施形態によれば、少なくとも１つの蓄圧器が、高圧管に配置されるか又は高圧管に接続されている。この蓄圧器は、例えば、高圧のキャリア流体で満たされる追加的な容積として、又は、例えば、気泡貯留部として形成され得る。蓄圧器は、高圧領域又は高圧管からロックチャンバ内の圧平衡が生じるときに、高圧領域、すなわち、高圧管内における圧力低下を抑制するのに役立つ。例えば、上述したように第１の圧平衡弁が開放されるとき、初めは大気圧によって内部が占められているロックチャンバと、高圧管との間の接続が確立される。それによってロックチャンバ内の圧力の上昇、すなわち圧平衡が生じるが、これは他方では高圧管内の圧力を低下させ得る。適切な蓄圧器によって、この圧力低下が最小化又は回避され得る。
【００２２】
本発明の他の好適な実施形態によれば、ロックチャンバは、入口側遮断体を介して研磨剤貯蔵部の出口に接続されている。この出口には、中空に形成され、上端部及び下端部に向かって開口している、移動可能な閉鎖部材が配置されており、この閉鎖部材は、下端部が出口を閉鎖すると共に上端部が研磨剤の最大充填レベルを超えて延びている。研磨剤貯蔵部は、例えば、充填漏斗として形成されてもよく、充填漏斗の出口は、その先細の下端部に位置している。この出口は、ロックチャンバの入口側遮断体に連通している。この入口側遮断体に加えて、閉鎖部材は、出口を、例えば、栓の形態で閉鎖するように設けられている。閉鎖部材の垂直移動によって、出口は開閉され得る。しかし、同時に、閉鎖部材は、好ましくは、出口に向かって開口し内部が中空に形成されている下部開口を有するように形成されている。閉鎖部材の内部の空洞は、閉鎖部材の上端部の第２の開口との接続を作り出す。ここで、閉鎖部材は、上端部の開口が研磨剤貯蔵部における研磨剤の最大充填レベルの上方に位置するように、長く形成されるか、又は上方に延びる軸方向の延出部を有する。これにより、閉鎖部材が出口を閉鎖するときに、出口と上端部又は上端部の開口との間に、内部の空洞を通じた接続が維持される。但し、上端部の開口は、研磨剤の最大充填レベルの上方に位置しているため、研磨剤がこの開口を通って出口に流入し得ることはない。もっとも、この接続は、閉鎖部材によって出口が閉鎖されている場合に、入口側遮断体の開放時にロックチャンバからの流体又は水が閉鎖部材を通って流れ得ることを保証し、その後、水は、閉鎖部材の上端部の開口を通って流出する。これは、吸引装置のピストン又は場合によってはアキュムレータのピストンが戻るように移動するときに、流体がロックチャンバ内に押し戻されるため、実用的である。入口側遮断体の開放時にこれが起きると、流体は、閉鎖部材を通って研磨剤貯蔵部内に押し込まれ得る。研磨剤貯蔵部は、好ましくは、研磨剤用でもあり流体用でもある、充填レベル監視部を装備しているので、流体と研磨剤との混合物が研磨剤貯蔵部内に存在していることが常に保証される。上述の閉鎖部材は、その下端部に、好ましくは、閉鎖栓を有しており、この閉鎖栓を貫通して、両開放端間の接続を作り出す管状の延出部が上端部まで延びている。
【００２３】
内部に通路を有する閉鎖部材には、入口側遮断体がいまだ開放されている場合でも、閉鎖部材の助けにより研磨剤の流入を阻止することが可能であるという利点がある。すると、この状態において、閉鎖部材の内部の開口により、水又はキャリア流体が引き続き閉鎖部材及び入口側遮断体を通って流れ得る一方で、研磨剤の流入が、例えば、閉鎖部材の下端部の閉鎖栓によって阻止されることが特に可能である。これは、入口側遮断体の閉鎖前に入口側遮断体から研磨剤を実質的に取り去るべく、入口側遮断体がキャリア流体又は水によって洗い流されることを可能にする。
【００２４】
以下、本発明を添付の図面を参照して例示的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態による水研磨剤懸濁液切断装置の概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による水研磨剤懸濁液切断装置である。
【図３】本発明の第３の実施形態による水研磨剤懸濁液切断装置である。
【図４】図１〜３の充填漏斗の閉状態における概略断面図である。
【図５】図４に記載の充填漏斗の開状態における図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１に示される水研磨剤懸濁液切断装置は、高圧ポンプ２として形成された高圧源を含み、この高圧ポンプは、高圧領域又は高圧管４を介して出口ノズル６に接続されている。高圧ポンプ２は、キャリア流体としての水を高圧で供給する。その圧力は、最高で２５００バール（２５０ＭＰａ）又はそれ以上となり得る。高圧管４は、２つの部分、すなわち、主枝８と傍枝１０とに分かれている。主枝８は、高圧ポンプ２から出口ノズル６へと直接延びており、その一方で傍枝１０は、この主枝８から分岐し、圧力容器１２を通って延在するバイパス経路を形成する。圧力容器１２の中には、研磨剤、例えば、ガーネットサンド、コランダム、橄欖石又は川砂などの鉱物性研磨剤が存在している。圧力容器１２を通り抜けて流れるとき、研磨剤と水との間で混合が発生し、その結果、水が研磨剤を取り込み又は圧力容器１２から流出させる。出口ノズル６の上流側に位置している混合点１４では、傍流１０が圧力容器１２の出口側で再び主流８に合流し、それによってこの主流に圧力容器１２から取り込まれた研磨剤が混入されるので、混合点１４において最終的な懸濁液が形成され、この懸濁液は出口ノズル６から外部に出る。傍枝１０には、傍枝１０を遮断するために、図示省略の弁が設けられていてもよく、その場合、この弁によって研磨剤の水流への流入が遮断され得る。
【００２７】
圧力容器１２は特定の量の研磨剤しか収容することができないので、装置の連続運転のためには、運転中に再度、圧力容器１２内を満たすことが必要である。そこで、本発明によれば、研磨剤供給水路（Abrasivmittel-Zufuhrschleuse）１６が設けられている。これは、入口領域２０と中間容器（Zwischenbehalter）２２とで構成されるロックチャンバ１８を有する。ロックチャンバ１８は、圧力容器１２の垂直方向上方に配置されており、出口側ボールバルブ２４として形成された出口側遮断体によって圧力容器と分離されている。ロックチャンバ１８は、上端部に入口側ボールバルブ２６を有しており、これが入口側遮断体を構成する。入口側ボールバルブ２６の垂直方向上方には充填漏斗２８が配置されている。これについては、図４及び５を参照して詳細に説明する。ロックチャンバ１８の入口領域２０には、さらに吸引装置３０が連結されており、この吸引装置は、ここではシリンダ３２と、このシリンダ内で直線運動可能なピストン３４と、を有する。ピストン３４は、駆動ピストン３６に固定的に結合されており、この駆動ピストンは、軸方向でシリンダ３２に連結された駆動シリンダ３８内で直線運動可能である。
【００２８】
ロックチャンバ１８には、さらに、高圧管４、この場合は傍枝１０から分岐した圧力管４０が連通している。圧力管４０には第１の圧平衡弁４２が配置されている。また、ロックチャンバ１８には、排出管４４が接続されており、この排出管には、第２の圧平衡弁４６が配置されており、排出管は、第２の圧平衡弁４６の下流側で無圧の排出口４８に連通している。
【００２９】
傍枝１０には、第１の圧力検出器５０が配置されている。ロックチャンバ１８には、第２の圧力検出器５２が配置されている。また、高圧管４はさらに、蓄圧器５４として形成されたアキュムレータを有する。
【００３０】
図１に図示される例においては、吸引装置３０のピストン３４のための液圧式駆動部が設けられており、この液圧式駆動部は、駆動シリンダ及び駆動ピストン３６によって構成されている。ここで、駆動シリンダ３８は、駆動ピストン３６のピストン３４に対向する第１の側にて弁５６を介して高圧管４に接続されている。これに対応して、駆動シリンダ３８は、駆動ピストン３６のピストン３４とは反対側の第２の側にて、別の弁５８を介して同様に高圧管４に接続されている。弁５６と駆動シリンダ３８との接続部には、排出弁６０が配置されている。これに対応して、弁５８と駆動シリンダ３８との接続部には、排出弁６２が配置されている。弁５６、５８の出口側にはそれぞれ、逆止弁６４、６６が配置されている。
【００３１】
シリンダ３２内のピストン３４がロックチャンバ１８から離れるように移動する場合、すなわち、駆動シリンダ３８に向かって移動する場合には、ロックチャンバ１８内に負圧が発生し得る。この負圧は、重力の作用に加えて、入口側ボールバルブ２６が開状態の場合の負圧によって、研磨剤が充填漏斗２８からロックチャンバ１８の入口領域２０内に吸引されるようにする。ここで、ピストン３４を適切に移動可能とするために、排出弁６２を開くと同時に弁５６を開く。その結果、ピストン３４に対向する側に圧力が印加されることで、駆動ピストン３６が、ピストン３４と共にロックチャンバ１８から離れる方向に移動する。このように、ロックチャンバ１８、すなわち、その入口領域２０に対向するシリンダ３２の領域が、この入口領域２０に接続されていることから、水がロックチャンバ１８から吸引されて、ロックチャンバ１８内に負圧が生じる。
【００３２】
ピストン３４をロックチャンバ１８の方向に戻るように移動可能とするために、弁５６を閉じる。同様に、排出弁６２も閉じる。逆に、排出弁６０及び弁５８を開くと、駆動ピストン３６のピストン３４とは反対側に圧力が印加され、それによって駆動ピストン３６及びピストン３４が反対方向に戻される。
【００３３】
全体として、本発明によれば、圧力容器１２の研磨剤充填工程は次のように行われる。まず、第２の圧平衡弁４６を短時間開放することによって、ロックチャンバ１８の内部空間が既存の残圧から解放され、流体が入口領域２０から排出管４４を介して排出口４８に流れ込む。次に、圧平衡弁４６を、再度閉鎖する。さらに、ピストン３４が、前述の駆動部によって第１の端位置に移動する。この第１の端位置において、このピストンは、ロックチャンバ１８に対向する端部、すなわち、シリンダ３２の、駆動シリンダ３８とは反対側の端部にある。つまり、この状態においては、ロックチャンバ１８に対向しこれに接続されたシリンダ３２の容積が最小となる。ピストン３４のこの移動中、圧平衡弁４６が閉鎖されている場合には、入口側ボールバルブ２６が開放される。ここで、ロックチャンバ１８からの余分な水は、入口側ボールバルブ２６によって、以下に図４、５を参照して記載されるように、充填漏斗内に押し込まれる。その後、図４、５を参照して説明されるように、充填漏斗２８の出口が開放されるので、研磨剤は、重力によって充填漏斗２８からロックチャンバ１８の入口領域２０内に進入し得る。この研磨剤の進入を支援又は加速させるために、排出弁６２及び弁５６を開くことによって、駆動ピストン３６が、駆動シリンダ３８の、シリンダ３２とは反対側の端部に移動する。このとき、ピストン３４も一緒に移動し、その結果、ロックチャンバ１８の入口領域２０に対向しこれに接続されたシリンダ３２の容積が増大する。これによってロックチャンバ１８に負圧が生じ、そして、研磨剤が充填漏斗２８から追加的に吸引される。ロックチャンバ１８が研磨剤で十分に満たされた場合、駆動ピストン３６及びピストン３４の移動は、弁５６及び排出弁６２を閉じることによって停止され、ロックチャンバ１８の入口側ボールバルブ２６が閉鎖される。
【００３４】
その後、弁５８を開くことによって、駆動シリンダには、駆動ピストン３６がピストン３４と共に前方に移動するように、すなわち、ロックチャンバ１８側に向かって移動するように圧力が印加されるので、シリンダ３２内のロックチャンバ１８に対向する容積は縮小する。これにより、ピストン３４は、ロックチャンバ１８の内部における圧力上昇に寄与する。また、第１の圧平衡弁４２を開放することによって、ロックチャンバ１８には高圧管４内又は高圧領域内の圧力が印加される。すなわち、高圧管４とロックチャンバ１８との間で実質的に完全な圧平衡（Druckausgleich）が生じる。この圧平衡は、圧力検出器５０、５２によって監視される。この圧平衡時における高圧管４内の圧力低下を最小化するために、高圧管には蓄圧器５４が存在している。圧力検出器によって、傍枝１０とロックチャンバ１８とにおける圧平衡、すなわち、同じ圧力が検出される場合、つまり圧平衡の完了後、ロックチャンバ１８の出口側ボールバルブ２４が開放され、それによって研磨剤が、ロックチャンバ１８、すなわち、ロックチャンバ１８の中間容器から重力によって圧力容器１２内に進入する。この進入の際、中間容器２２を空にするときの排水を可能にするために、圧平衡弁４２は開放されたままであることが好ましい。つまり、圧平衡弁４２及び圧力管４０を介してキャリア流体又は水がロックチャンバ１８内に流入し得る一方、研磨剤は、中間容器２２から、開放されたボールバルブ２４を通って圧力容器１２内に進入する。ロックチャンバ１８において研磨剤が完全に空になった後、出口側ボールバルブ２４が再度閉鎖される。この完全に空になった状態は、図示省略の他のセンサ、例えば、光電センサ（Lichtschranke）を介して検出されてもよい。このとき、圧平衡弁４２もまた閉鎖される。
【００３５】
次のステップでは、弁５８が閉じているときに弁５６を開き、それにより駆動ピストン３６がピストン３４と共に後方に、すなわち、ロックチャンバ１８から離れるように移動することによって、ロックチャンバ１８と大気圧との間の圧平衡が生じる。これにより、シリンダ３２の、ロックチャンバ１８に対向する容積が増大し、ロックチャンバ１８内の圧力が低下する。その後、完全な圧平衡のために、第２の圧平衡弁４６が排出口４８に対して開放される。この圧平衡が生じた場合、第２の圧平衡弁４６が閉鎖され、入口側ボールバルブ２６が再度開放される。その後、弁５８及び排出弁６０を開くことによって、駆動ピストン３６には、シリンダ３２内においてピストン３４が再度ロックチャンバ１８に対向する端位置に移動するように圧力が印加され、その際、流体がシリンダ３２からロックチャンバ１８に押し戻され、そして、図４、５を参照して記載されるように、開放された入口側ボールバルブ２６を通って充填漏斗２８内に押し戻される。次のステップでは、充填漏斗２８の出口が再度開放され、改めてロックチャンバ１８の充填が開始される。これにより、切断装置の連続運転時に、圧力容器１２には、ロックチャンバ１８を介して繰り返し研磨剤が充填される。
【００３６】
図２は、本発明による水研磨剤懸濁液切断装置の第２の実施形態を示しており、これは図１に記載の装置と大部分が同一に形成されている。以下では相違点のみを説明する。図２においては、駆動ピストン３６のための駆動部として、弁５６及び５８のみが示されている。しかし、図１に記載の実施形態に対応して、排出弁６０、６２及び逆止弁６４、６６が便宜的に配置され得ることが理解されるべきである。図２に示される例において、排出管４４には、絞り弁６８を介して、シリンダアキュムレータ７０として形成されたアキュムレータが追加的に接続されている。ここで、排出管４４は、絞り弁６８を介してシリンダアキュムレータ７０の第１の圧力室７２に接続されている。第１の圧力室７２は、長手方向に移動可能なピストン７４によって、シリンダアキュムレータ７０の内部の第２の圧力室７６と分離されている。第２の圧力室７６は、第１の弁７８を介して高圧管４に接続されると共に第２の弁８０を介して周囲圧力（Umgebungsdruck）又は大気圧（atmospharischen Druck）を有する排出口８２に接続されている。図２に示される例の場合、放圧、すなわち、ロックチャンバ１８と周囲圧力との圧平衡は、２つのステップで生じ得る。第１のステップにおいては、排出弁を構成する第２の弁８０が排出口８２に対して開くことにより、シリンダアキュムレータ７０を介して圧平衡が生じる。これにより、流体が、絞り弁６８を通って第１の圧力室７２に流入し、第２の圧力室７６を縮小するようにピストン７４を第２の圧力室７６の方向に移動させることを可能にする。そして、ロックチャンバ１８の内部に残っている残圧が、図１を参照して説明した手法で、第２の圧力室７６を介して低下され得る。シリンダアキュムレータ７０内のピストン７４を戻すためには、第２の弁８０を閉じた状態で第１の弁７８を開き、その結果、第２の圧力室７６には高圧管４からの高圧の流体によって圧力が印加されて、ピストン７４が第１の圧力室７２に戻るように移動し、それにより第２の圧力室７２が縮小する。ボールバルブ２６が閉鎖されている場合には、このようにしてロックチャンバ１８内の圧力増加が生じる。この圧力増加は、上述したように、ロックチャンバ１８の充填及びボールバルブ２６の閉鎖後、圧平衡弁４２が開放されることによるさらなる完全な圧平衡の前に生じる。
【００３７】
図３には、本発明の第３の実施形態が示されている。この実施形態は、図２に示される実施形態と実質的に対応しており、唯一の相違は、吸引装置３０のピストン３４の駆動部としての別個の空圧式駆動部が、空圧式連結部８４及び８６を介して駆動シリンダ３８に設けられているという点である。空圧式連結部８４及び８６には、前述の液圧式の形態に対応して、駆動ピストン３６をピストン３４と共に移動させるべく圧力が印加される。空圧式連結部８４及び８６には、対応して別個の空圧式制御システムが連結され、これは、好ましくは、装置の他の要素、特に、弁、例えば、圧平衡弁４２及び４６が空圧式に駆動される場合にも用いられ得る。
【００３８】
充填漏斗２８の機能を、図４、５を参照してより詳細に説明する。充填漏斗２８は、下端に出口８８を含む。この出口は、上述したようにロックチャンバ１８の入口側ボールバルブ２６の上方に配置されている。充填漏斗１８は、運転中、水９０と研磨剤９２とで満たされており、その結果、研磨剤９２が湿った状態でロックチャンバ１８に進入するので、ロックチャンバ１８内への空気の進入が阻止される。
【００３９】
ロックチャンバ１８内への研磨剤の進入は、入口側ボールバルブ２６によって制御されるだけでなく、追加的に充填漏斗２８内の閉鎖部材９４を用いることによっても制御される。閉鎖要素９４は、その下端に閉鎖栓９６を有する。この閉鎖栓は、図４に示すように、出口８８を封止するべく充填漏斗２８の内側と係合し得るように形成されている。この状態では、研磨剤９２は、出口８８に進入し得ない。もっとも、閉鎖部材９４は、追加的に管９８を有する。この管９８は、閉鎖栓９６を貫通して出口８８まで延びると共に下端に下部開口１００を有する。管９８は、閉鎖栓９６から反対方向に上方へ、水面１０２を越えて、充填漏斗２８の上側に配置された空圧式シリンダ１０４まで延びている。管９８は、この空圧式シリンダ１０４によって垂直移動可能であるため、図５に示されるように閉鎖栓９６と共に垂直方向上方の位置に移動することができる。この位置において、閉鎖栓９６は、充填漏斗２８の内壁から離れている。したがって、環状の間隙１０６が提供され、研磨剤９２は、その間隙を通って出口８８に流入可能である。管９８及び閉鎖栓９６を垂直方向に移動させるために、すなわち、閉鎖部材９４を移動させるために、空圧式シリンダ１０４を介した空圧式駆動部に代えて、任意の他の適切な線形駆動部が用いられ得ることが理解されるべきである。
【００４０】
管９８は、下部開口１００に加えて、管９８の外周にて開口した上部開口１０８を有する。上部開口１０８は、研磨剤９２の充填レベル、すなわち、最大充填レベル１１０の上方に位置している。これにより、図４に示される充填漏斗２８が閉鎖された状態において、研磨剤９２が上部開口１０８を通って出口８８に達し得ることが防止される。この状態では、出口８８は、研磨剤９２に対して閉鎖されており、閉鎖部材９４の垂直方向での上昇によってのみ開放され得る。しかしながら、この出口は、同時に、ピストン３４が戻るように移動するときに、下方のロックチャンバ１８から入口側ボールバルブ２６を通って流入する水に対しては開放されている。つまり、ピストン３４及び場合によってはピストン７４が戻るように移動する際に、ロックチャンバ１８から排出されるこの水は、管９８の下部開口１００に進入し、研磨剤９２の上方の上部開口１０８を通って充填漏斗２８内に流出し得る。
【００４１】
また、管９８は、さらなる機能、つまり、ボールバルブ２６から研磨剤を除去するために、入口側ボールバルブ２６が閉鎖される前に洗浄され得るという機能を有する。このために、ピストン３４の吸引動作の終了前に、研磨剤の流入が閉鎖部材９４の下降によって中断される。しかし、ピストン３４のさらなる吸引動作に起因して、ロックチャンバ１８内ではさらに負圧が発生するので、充填漏斗からの水は、上部開口１０８を介して管９８を通り、下部開口１００から吸い出されて、いまだ開放されているボールバルブ２６を通って流出する。この洗浄工程の後で初めて、充填工程について図１〜３を参照して説明したように、ボールバルブ２６が閉鎖される。
【００４２】
充填漏斗２８には、さらに、水及び研磨剤を自動的に補充できるように、水面１０２及び研磨剤９２の充填レベル１１０の監視のための、図示省略のセンサが配置されていてもよい。これは、例えば、光電センサであってもよい。例えば、光電センサとして形成された他の充填レベルセンサが、中間容器２２及び圧力容器１２に配置されていてもよい。圧力容器１２の充填レベルセンサを用いることによって、圧力容器がいつ満たされなければならないのかを検知することができる。中間容器２２の充填レベルセンサを用いることによって、中間容器がいつ完全に空になったのかを検知することができるので、下部ボールバルブ２４を再度閉鎖することができる。また、充填漏斗２８からの研磨剤の供給が中断される前に、中間容器２２がいつ研磨剤で十分に満たされたかを検知することもできる。したがって、充填工程全体は、１つの制御装置を介して自動制御可能である。
【符号の説明】
【００４３】
２  高圧ポンプ
４  高圧管
６  出口ノズル
８  主枝
１０  傍枝
１２  圧力容器
１４  混合点
１６  研磨剤供給水路
１８  ロックチャンバ
２０  入口領域
２２  中間容器
２４  出口側ボールバルブ
２６  入口側ボールバルブ
２８  充填漏斗
３０  吸引装置
３２  シリンダ
３４  ピストン
３６  駆動ピストン
３８  駆動シリンダ
４０  圧力管
４２  第１の圧平衡弁
４４  排出管
４６  第２の圧平衡弁
４８  排出口
５０  第１の圧力検出器
５２  第２の圧力検出器
５４  蓄圧器
５６、５８  弁
６０、６２  排出弁
６４、６６  逆止弁
６８  絞り弁
７０  シリンダアキュムレータ
７２  第１の圧力室
７４  ピストン
７６  第２の圧力室
７８  第１の弁
８０  第２の弁
８２  排出口
８４、８６  空圧式連結部
８８  出口
９０  水
９２  研磨剤
９４  閉鎖部材
９６  閉鎖栓
９８  管
１００  下部開口
１０２  水面
１０４  空圧式シリンダ
１０６  間隙
１０８  上部開口
１１０  充填レベル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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