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EP0303313A1 - Device for the cutting, drilling or similar working of stone, concrete or the like - Google Patents

Device for the cutting, drilling or similar working of stone, concrete or the like Download PDF

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Publication number
EP0303313A1
EP0303313A1 EP88201560A EP88201560A EP0303313A1 EP 0303313 A1 EP0303313 A1 EP 0303313A1 EP 88201560 A EP88201560 A EP 88201560A EP 88201560 A EP88201560 A EP 88201560A EP 0303313 A1 EP0303313 A1 EP 0303313A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle head
nozzle
pendulum tube
rock
control line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP88201560A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0303313B1 (en
Inventor
Charles Loegel
Isabelle Geb. Loegel Durr
Sylvie Geb. Loegel Reichert
Patrick Loegel
Francine Geb. Loegel Schneider
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CIWJ Internationale du Water Jet Cie
Original Assignee
CIWJ Internationale du Water Jet Cie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CIWJ Internationale du Water Jet Cie filed Critical CIWJ Internationale du Water Jet Cie
Publication of EP0303313A1 publication Critical patent/EP0303313A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP0303313B1 publication Critical patent/EP0303313B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C25/00—Cutting machines, i.e. for making slits approximately parallel or perpendicular to the seam
    • E21C25/60—Slitting by jets of water or other liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B3/00—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
    • B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/18—Drilling by liquid or gas jets, with or without entrained pellets

Definitions

  • the invention relates to a device for cutting and drilling in particular rock, ore, natural rock, concrete or the like or for processing objects with the aid of a pressure medium under high pressure of the type mentioned in the preamble of claim 1.
  • a nozzle head is deflected transversely to the direction of the jet of pressure medium emerging from a nozzle opening by means of a drive unit in oscillating movements.
  • Ultrasonic transducers, electromechanical transducers and also mechanically or hydraulically driven ones are used as drive units.
  • the nozzle head itself is mounted in bearings so that it can either be moved linearly or pivoted about a bearing shaft.
  • this bearing wears out quickly when working with oscillating movements of relatively high frequency, which are recommended for productive cutting.
  • the object of the invention is to improve the functionality of the device of the type mentioned at the outset.
  • it is particularly desirable to design relatively narrow devices, which also offer the possibility of working in long and narrow slots, bores and the like, for example in rock.
  • the device should have a long service life.
  • the purpose is to improve the functionality of the nozzle head with little manufacturing effort and little space. It is desirable to quickly process, for example, slot-like clearing of rock, flötz and the like. the like, in particular also of great hardness such as granite and marble.
  • part of the supply line is designed as a pendulum tube, on which the drive unit may engage via a clutch unit.
  • a "pendulum tube” is understood here to mean in particular such a supply part to the nozzle head which executes when machining such a movement that the nozzle head executes a back and forth or a circular or even oval movement in particular in such a plane which essentially essentially runs at right angles to the axis of the nozzle or center nozzle. This "oscillating" movement in lateral view deflects the beam laterally.
  • the beam Due to the "oscillating" or oscillating movement, the beam describes a straight or curved line when it strikes the object to be processed (provided that a point of impact is assumed and the device is assumed to be at rest, apart from the "oscillating" supply part).
  • the drive unit is supported on a control line which extends essentially parallel to the supply line.
  • the control line directs the energy source to excite the drive unit, e.g. also mechanical rotary movements i.e. kinetic energy, to the drive unit and has a guide for the pendulum tube, which can also be formed by the drive unit itself.
  • the drive unit e.g. also mechanical rotary movements i.e. kinetic energy
  • the pendulum tube itself can be made relatively rigid and can be coupled to the feed line in particular via a bendable and / or pivotable coupling. It is recommended if the pendulum tube is also connected to the control line via one or more springs, so that the drive is transmitted by the drive unit via the spring in even better oscillating movements. However, it is also possible to use a pendulum tube that is bendable, but still sufficiently rigid, so that the nozzle head is adequately supported and guided by the pendulum tube itself. The latter alternative is even preferred; the nozzle head is attached to the free end of a bendable high pressure hose that can be expanded somewhat under internal pressure.
  • the nozzle head has several nozzles at such different angles of attack that the axes of the same are not in a common straight plane.
  • the nozzle axes should be offset from the longitudinal axis of the nozzle head.
  • a combined jet of the pressure medium is emitted from the nozzle head, the individual jets emanating from the individual nozzles, in contrast to the device mentioned above, not in a straight plane, in the manner of a fan, but in one or more curved and / or kinked planes run.
  • a nozzle head with a center nozzle and a side nozzle that is laterally offset and inclined outwards from the jet direction of the center nozzle offers particular advantages. If the nozzle head is moved in a circular path, for example, the individual jets also sweep circular paths that partially overlap and, when the device is moved transversely to the pendulum tube or high-pressure hose and the control line, work even better out of a slit-shaped path from the irradiated rock or rock.
  • no nozzles are screwed onto the face of the nozzle head.
  • the nozzle head has an elastomeric cover on the front are provided and insert nozzles are inserted from a nozzle chamber into connecting channels of the nozzle head, which is made in particular of hard metal.
  • the pressure medium inevitably presses the respective insert nozzle against stops which limit the connecting channels and form the transition points to the nozzles.
  • the insert nozzles nor their receptacles in the nozzle head have to be threaded, so that insert nozzles made of sapphire can also be used.
  • the design of the nozzle head according to the invention can be used not only in the device according to the invention with a pendulum tube and, in particular, in parallel control line, but also in a device known per se (DE-OS 34 10 981), in which a flexible or bendable high-pressure hose as a feed line to the nozzle head, which is caused by the ejected pressure medium itself - without a drive unit - in lashing movements or by a combination of a driving force from the pressure medium flowing through itself and by a drive unit in circular, shock-like and / or wave-like movement.
  • the wavy movement of the high pressure hose (in a plane running through its axis) is extremely beneficial.
  • a pipe as a pressure medium supply line 12 is rigidly connected via connecting webs 36 to the control line 31, which is also designed as a pipe; the tube 12 and the control line 31 run parallel.
  • a coupling 11 is attached, which connects the pendulum tube 30 with the tube 12 connects so that the pendulum tube 30 around the articulation point of the clutch 11 in oscillating motion - as indicated in broken lines - by, for example, the pivot angle ⁇ can be brought.
  • a high-pressure hose HP hose
  • HP hose high-pressure hose
  • the pendulum tube 30 is supported on the guide 6, which protrudes laterally from the control line 31.
  • a nozzle head 3 At the free end of the pendulum tube 30 there is a nozzle head 3, on the front side of which at least one nozzle is arranged, through which pressure medium can be expelled in the direction of the rock 15 under high pressure during operation.
  • the oscillating movement of the pendulum tube 30 and therefore also of the nozzle head 3 which is oscillating to the right and left by the pivoting angle ⁇ is caused by a drive unit 32 which is attached to the control line 31 and by an energy source, for example kinetic, electrical, electrical. Magnetic, pneumatic or hydraulic energy can be driven, which is guided through the control line 31 to the drive unit 32.
  • a plunger 33 of the drive unit 32 briefly pushes the pendulum tube 30 in the direction facing away from the control line 31.
  • a spring 34 is tensioned, which on the one hand prevents the pendulum tube 30 from being deflected too far, and on the other hand pulls the pendulum tube 30 back in the opposite direction, that is to say to the control line 31.
  • the pendulum tube 30 between the coupling 11 and the nozzle head 3 is of sufficient length to cause sufficiently wide deflections on the nozzle head 3 even by slight deflection by means of the tappet 33 of the drive unit 32, because this would result in the effectiveness of the pressure medium when it strikes on the rock 15 is improved.
  • the drive unit 32 acts on the pendulum tube 30 substantially further than the spring 34 in the direction of the coupling 11.
  • the sensor element 35 is in particular an electrical one, the electrical signal lines of which are led through the control line 31 to a control unit (not shown here).
  • the drive unit 32 is arranged relatively close to the clutch 11.
  • a drive rod 33a forms a relatively long arm between the free end 33c pressing against the pendulum tube 30 and a pivot axis 33b, about which the drive rod 33a and the actuating arm 33d connected in one piece and offset by approximately 90 ° can be pivoted when it is driven by the drive unit 32 is driven to a certain extent in a direction parallel to the control line 31 (counterclockwise).
  • the actuating arm 33d is a multiple, in particular four times shorter, than the drive rod 33a, only a slight movement of the free end of the actuating arm 33d in the axial direction of the control line 31 leads to a substantially greater movement of the free end 33c of the actuating rod 33a in one transverse to this direction. Since with at high pressures of, for example, 2000 bar, the pressure medium conducted from the pipe 12 to the nozzle head 3 Pendulum movement of the pendulum tube 30 is not inhibited because the coupling 11 acting as a pendulum joint may become too rigid, it is advisable to conduct the pressure medium from the tube 12 to the pendulum tube 30 via an attachable high pressure (HP) hose as a connecting line 41.
  • the connecting line 41 forms a coupling. It is led out of the tube 12 via connecting sleeves 42 and 43 and into the pendulum tube 42.
  • the nozzle head 3 is essentially rectangular in plan view, but it can also be essentially cylindrical.
  • the nozzle head according to FIG. 5 is provided on the front outer or front surface with an elastomeric coating layer 19 made of rubber, which extends both over the two outwardly inclined front surfaces 21, 22 and over the central end surface 23 , which runs at right angles to the axis 25 of the nozzle head 3, which is made of hard metal.
  • the chamber 7 On the other side of the nozzle head 3 is the chamber 7, on the annular side surface of which a connection piece 20 is arranged, with which the nozzle head 3 can be screwed onto the coupling member 1c of the pendulum tube 30 according to FIG. 8. If pressurized medium flows through the pendulum tube 30 into the chamber 7, it presses the cylindrical insert nozzles 17 made of sapphire onto the ends of the connecting channels 5 * b, which the chamber 7 with the nozzle outlets 5 spread outward in relation to the nozzle head axis 25 * a connect via the cylindrical nozzles 5a and the nozzle cones 17b.
  • the diameter of the nozzle outputs 5 * a is smaller than the diameter of the connecting channels 5 * b, so that such stops or shoulders 27 are formed for the insert nozzles 17.
  • the diameters of the nozzles 5a are considerably smaller than the diameters of the nozzle outlets 5 * a.
  • the nozzle cones 5b open from the nozzles 5a in the direction of the nozzle chamber 7.
  • the insert nozzles 17 are as close as possible to the end face in the area of the coating layer 19 of the nozzle head 3 is brought up, ie that the distance D between the shoulders 27 and the interface between the hard metal body of the nozzle head 3 and the coating layer 19 is chosen to be just large enough that there is no risk of breakout even at high pressures of the medium.
  • the two nozzle outputs 5 * a1 and 5 * a3 end on the flat end face 23, while the two nozzles 5 * a2 and 5 * a4 each end on one of the inclined front surfaces 21 and 22.
  • the axis 26 of the connecting channels 5 * b and thus the nozzles 5a are arranged at angles of incidence ⁇ with respect to the nozzle axis 25. 4 clearly shows that the axis 261 is inclined with respect to the axis 25 of the nozzle head 3, which is not to be expected according to FIG. 5.
  • the pressure medium While the pressure medium is still compressed to the nozzles 5a via the nozzle cones 5b tapering at the spreading angle ⁇ , the pressure medium, in particular water, relaxes behind it first behind the region of the nozzles 5a and then outside the nozzle head 3 and its coating layer 19 In contrast to Fig. 6/7, the single beam should remain "compact" as much as possible rather than diverge. Therefore, the nozzle head 3 is as close as possible, e.g. up to a few centimeters, brought up to the rock.
  • the pressure medium in the direction of the arrow passes from the pendulum tube 30 into the chamber 7 and from there out of the nozzles 5a out of the nozzle head 3. From a pressure of about 250 bar, the oscillating nozzle head 3 swings back and forth between the stops 4 even more or less quickly without a separate drive unit 32, so that a "milling" effect in the rock 15 or the like is achieved without contact between the nozzle head 3 and the rock 15 exists.
  • the device has as a feed line a pendulum tube 30, here in the form of a slightly resiliently bendable high-pressure hose, with a nozzle head 3 and nozzles 5a on the end face, and a guide 6 with stops 4 and springs in the form of spring-elastic buffers 4a.
  • the latter preferably has a guide 2 which, together with the nozzle head 3 and in cooperation with the guide 6, leads to a striking or high-frequency movement Vibration of the pendulum tube 30 and the nozzle head 3 leads between the stops 4 according to the swivel angle ⁇ .
  • the pendulum tube 30 is preferably provided with reinforcing sleeves in the area of the stops 4.
  • the cutting width C can be set so that the guide 6 with the walls 14 holding it can track the cut 16.
  • the pendulum tube 30 oscillates around the coupling 11 with the pressure medium supply line 12.
  • the pendulum tube 30 can also be a rigid tube, provided that it carries out the desired pendulum movement, but there is a certain elasticity to achieve "whip-like" deflections cheaper.
  • a coupling 11 is used to connect a pressure medium line 12.
  • the stops 4 can also consist of a resilient material such as rubber. With these stops 4, a longer service life compared to an embodiment without such stops 4 is possible.
  • the guide 6 can be supported on the walls 14, which are connected by straight (FIG. 7) or curved (FIG. 8) end walls 13, but it can also have other shapes, for example a sieve-like reinforcement, through which the material removed during the cutting process can flow off with the medium.
  • the guide 6 can be fastened with the screw bolts 13a.
  • the elongated structural unit which is only interrupted at the interruption points U in the illustration, but in practice is continuous, is composed of the following parts:
  • the pressure medium supply line 12 is designed as a straight steel tube and extends from the connection point 1b for connecting a pressure medium line to the coupling 11 parallel to the control line 31, which is also designed as a steel tube, and is welded to it via the connecting webs 36.
  • a rotatable shaft 102 is mounted within the steel tube of the control line 31 and can be driven by a hydraulic motor 101 at the end shown on the left in FIG. 9 and is connected at its other end projecting at the free end of the control line 31 to an eccentric element serving as a drive unit 32 .
  • the clutch element 103 moved by the eccentric element acting in the manner of a crank in a circular path; it also takes the connection piece 1c at the free end of the bendable pendulum tube 30 in the form of a to some extent even inflatable, ie flexible, high-pressure hose, so that the nozzle head 3, which is interchangeably screwed onto the connection piece 1c, forms a circular with the rotation of the shaft 102 Performs movement.
  • Corresponding circular paths sweep the beams 5b1, 5b2 of the pressure medium emitted by the nozzle head 3, as will be explained in more detail with reference to FIG. 13.
  • the motor 101 can drive the shaft 102 and therefore also the nozzle head 3 at a frequency between 1500 and 10000 rpm, ie between 25 and approximately 167 Hz.
  • FIG. 10 which shows a partial section AA according to FIG. 9, legs 6a of a bow-shaped guide 6 extend on both sides of the control line 31 with the shaft 102 mounted therein.
  • the two legs 6a are connected at the bottom by a web 6b, so that the circular or oval movement path of the HD hose serving as a pendulum tube 30 can additionally be guided.
  • the free ends of the legs 6a are welded to the sides of the extension piece 100, which serves to receive the sensor element 35 and a line 35a leading to it.
  • the sensor element 35 can be movable in the longitudinal direction of the extension piece 100 in order to actuate a contact when striking a surface.
  • the sensor element 35 can also be rigidly connected to the spike-like extension 100; in any case, the sensor element 35 should protrude in the longitudinal direction LR of the lancet-like, elongated device over the nozzle head 3, in order to ensure that it is protected against striking against solid objects, namely at the end.
  • the guide element 6 which surrounds the "oscillating" HD tube 30 on a circular path in a bow-like manner should leave such a free space between the mutually facing sides of the legs 6a that the HD tube 30 is not hindered in its path of movement, which is that of the eccentric element trained drive member 32 is caused.
  • the HD hose due to its bendable and even slightly flexible design using elastomeric material, such as rubber, which even allows a certain amount of inflation when the pressure medium is passed through, oscillates, as is shown schematically in FIG. 12 are shown.
  • the HP hose 30 may be at rest, while at the outer end D, to which the nozzle head 3 is fastened, one that is reciprocating in the plane of the drawing oscillating movement, but actually - as will be clarified with reference to FIG. 13 - executes a circular movement in such a plane which runs practically perpendicular or normal or at 90 ° to the nozzle axis.
  • Suitable prints are between 1500 and 2500 bar.
  • the design of the nozzle head 3 is a means of setting optimal conditions depending on the object to be machined or removed in connection with the movement of the nozzle head 3.
  • the nozzle head 3 is provided with a central nozzle and with two side nozzles.
  • the center nozzle directs a center jet 5b2 in the longitudinal or axial direction of the nozzle head 3, while the side jets 5b1, 5b3 are offset by an angle of attack ⁇ of about 20 °.
  • the rays 5b1 5b2 and 5b3 essentially each point on the surface of the rock 15 or the already formed channel-shaped "milling" 16. Since the nozzle head 3 is in the said circular movement, these impingement of the rays 5b1, 5b2, 5b3 corresponding to the broken circles K1, K2 and K3 of Fig.
  • a beneficial effect is that in the course of the feed movement of the device in the direction of arrow Y according to FIG. 13 overlap areas U 1/2 and U 2/3 between adjacent circles K 1 / K 2 on the one hand and K 2 / K 3 on the other hand, while in the peripheral areas, that is to say the edges of the channel 16, no such overlaps occur.
  • a distance between the front end of the nozzle head 3 and the area to be covered by the rays 5b1, 5b2 and 5b3 of the rock 15 of about 1 to 2 cm and the use of these three nozzles is at a pressure of 2000 bar and a frequency of 50 Hz a removal rate of 15 m2 / h for sandstone and an unexpectedly high removal rate of 3 m2 / h for granite.
  • Here has the center jet 5b2 a throughput of 8 l / min and the side jets 5b1, 5b3 a larger throughput of 14 l / min of the pressure medium consisting of water.
  • Figs. 14 and 15 The alternative to the device of Fig. 9 is shown in Figs. 14 and 15.
  • the eccentric element or drive unit 32 is not a crank piece, but rather the shaft end 102a bent at an angle of approximately 10-25 ° to the longitudinal axis of the shaft 102, onto which a bushing as an eccentric element or drive unit 32 is attached and fastened.
  • This socket is fixedly connected via a rigid arm serving as coupling element 103 to the connector 1c, which is located at the end of the high-pressure hose 30 and is fixedly attached there by means of a connecting sleeve 30a.
  • the nozzle head 3 is not shown in FIG. 15.
  • the shaft 102 is supported at the end of the control line 31 - a tube - by means of a bearing 31b, so that the shaft end 103a rotates about the axis of rotation determined by the bearing 31b and, due to the angle ⁇ , also gives the connecting piece 1c and the nozzle head 3 an oscillating movement .
  • a radially projecting arm 11a is fastened in a rotationally fixed manner, which abuts a stop 31a on the control line 31 and thereby prevents the thread of the clutch 11 from becoming loose during the oscillating bwz. commuting movement loosening of the HD hose 30 or even unintentionally unscrewed.
  • the arrangement of the connector 1c to the eccentric offers a further possibility of variation. If a further part of a bendable high-pressure hose 30 is installed as an “additional” pendulum tube between the connection piece 1c and the nozzle head 3, then the whipping nozzle head movements are intensified. The mechanical and hydraulic alternating stress of the material to be processed is favored.
  • the device can be used not only for cutting and / or drilling rock 15 in open quarries, but also in underground mines, for example in salt deposits for salt extraction or in coal seams to break out the coal or also to expand the passages to better deficient seams to make it accessible.
  • tunnel drives for e.g. underground traffic routes are thereby to be managed. It can also be used for cleaning runways, walls and the like, for removing road marking paints, for cleaning oil tanks or power station tanks or for cleaning ship walls below the waterline, namely for removing mussels, barnacles etc., and for roughening road surfaces . This provides the specialist with further possible uses.

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Abstract

Zum Schneiden, Bohren o. dergl. Bearbeiten von Gestein, Erzen, Kohleflözen oder anderen Gegenständen wird durch eine Zuleitung (12) zu einem Düsenkopf (3) Medium unter hohem Druck zugeführt. Die als Pendelrohr (30) insb. in Form eines biegbaren Hochdruckschlauches ausgebildete Zuleitung führt mit dem Düsenkopf (3) schnelle z.B. oszillierende und/oder kreisende Bewegungen längs einer Führung (6) aus. Hierdurch können sehr schnell und einfach gerade Schnitte und/oder Löcher in Gestein eingebracht werden. Die Schnittbreite (C) ist durch die Anordnung und Ausrichtung insb. mehrerer Düsen (S) je nach Gestein und Druckmedium steuerbar. Eine kreisende Düsenkopfbewegung wird insb. durch ein als Antriebsorgan dienendes Exzenterelement (32, 103) veranlaßt.For cutting, drilling or similar processing of rock, ores, coal seams or other objects, medium is fed under high pressure through a feed line (12) to a nozzle head (3). The feed line, which is designed as a pendulum tube (30), in particular in the form of a bendable high-pressure hose, leads with the nozzle head (3) quickly, e.g. oscillating and / or circular movements along a guide (6). In this way, straight cuts and / or holes can be made in rock very quickly and easily. The cutting width (C) can be controlled by the arrangement and alignment of several nozzles (S), depending on the rock and the pressure medium. A circular nozzle head movement is caused in particular by an eccentric element (32, 103) serving as the drive element.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum insbesondere Schneiden und Bohren von Gestein, Erzen, Naturfels, Beton oder dergleichen oder zum Bearbeiten von Gegenständen mit Hilfe eines unter hohem Druck stehenden Druckmittels der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Gattung.The invention relates to a device for cutting and drilling in particular rock, ore, natural rock, concrete or the like or for processing objects with the aid of a pressure medium under high pressure of the type mentioned in the preamble of claim 1.

Eine derartige Vorrichtung ist bereits bekannt (GB-PS 1 460 711). Dabei wird ein Düsenkopf quer zur Richtung des aus einer Düsen­öffnung austretenden Strahles des Druckmittels mittels einer Antriebsaggregats in oszillierenden Bewegungen ausgelenkt. Da­bei werden als Antriebsaggregate Ultraschallwandler, elektro­mechanische Wandler und auch mechanisch bzw. hydraulisch an­getriebene verwendet. Der Düsenkopf selbst ist in Lagern so gelagert, daß er entweder linear verschiebbar oder um eine La­gerwelle schwenkbar ist. Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese Lagerung rasch verschleißt, wenn mit oszillierenden Bewegungen verhältnismäßig hoher Frequenz gearbeitet wird, die für ein produktives Schneiden empfehlenswert sind.Such a device is already known (GB-PS 1 460 711). Here, a nozzle head is deflected transversely to the direction of the jet of pressure medium emerging from a nozzle opening by means of a drive unit in oscillating movements. Ultrasonic transducers, electromechanical transducers and also mechanically or hydraulically driven ones are used as drive units. The nozzle head itself is mounted in bearings so that it can either be moved linearly or pivoted about a bearing shaft. However, it has been shown that this bearing wears out quickly when working with oscillating movements of relatively high frequency, which are recommended for productive cutting.

Dieselben Probleme ergeben sich bei einer anderen bekannten Vorrichtung (GB-PS 2 027 776), bei der ebenfalls ein Düsen­kopf mit einem Nocken in einer linearen Führungsbahn eines Lagers hin- und herbewegbar ist, sofern nicht auch hier eine Lagerung mittels einer Lagerwelle Anwendung findet. Diese vor­richtung dient zum Abschlagen von Beton von Stahlarmierun­gen oder zum Abtrennen eines Bodenbelags mit Hilfe eines Flüs­sigkeitsstrahls.The same problems arise in another known device (GB-PS 2 027 776), in which also a nozzle head with a cam in a linear guideway Bearing can be moved back and forth unless storage by means of a bearing shaft is also used here. This device serves to knock off concrete from steel reinforcements or to separate a floor covering with the help of a liquid jet.

Ferner ist es bekannt (DE-OS 35 16 572), einen an einen biegbaren Hochdruckschlauch angebrachten Düsenkopf mit mehreren Düsen zu versehen, welche stirnseitig in den Düsenkopf eingeschraubt sind. Eine Mitteldüse verläuft in Axialrichtung des Düsenkopfes, während beidseitig der Mitteldüsen zwei weitere Düsen mit in Bezug zur Achse des Düsenkopfes geneigten Düsenachsen angeordnet sind. Dieser Düsenkopf hat sich zum Schneiden von Gestein bereits gut bewährt.Furthermore, it is known (DE-OS 35 16 572) to provide a nozzle head attached to a bendable high-pressure hose with a plurality of nozzles which are screwed into the end of the nozzle head. A center nozzle runs in the axial direction of the nozzle head, while two further nozzles with nozzle axes inclined with respect to the axis of the nozzle head are arranged on both sides of the center nozzles. This nozzle head has already proven itself well for cutting rock.

Schließlich ist es bekannt (DE-OS 26 07 097), einen mit einer Düse versehenen Düsenkopf an einem um ein Schwenklager schwenk­baren Rohr zu befestigen, dessen düsenkopffernes Ende mittels eines Exzenterelements, wie eines Kurbelantriebs, in einer kreisförmigen Bahn in einer quer zur Rohrachse befindlichen Ebene bewegbar ist.Finally, it is known (DE-OS 26 07 097) to fasten a nozzle head provided with a nozzle to a tube which can be pivoted about a pivot bearing, the end of which is remote from the nozzle head by means of an eccentric element, such as a crank drive, in a circular path in a direction transverse to the tube axis Level is movable.

Der Erfinding liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit zu verbessern. So ist es vor allem wünschenswert, verhältnis­mäßig schmale Vorrichtungen auszubilden, bei denen auch die Möglichkeit besteht, in langen und schmalen Schlitzen, Bohrun­gen und dergl. Öffnungen z.B. im Gestein zu arbeiten. Die Vor­richtung soll sich durch lange Lebensdauer auszeichnen. Darüber hinaus wird bezweckt, den Düsenkopf hinsichtlich seiner Funktions­fähigkeit mit geringem Herstellungsaufwand und geringem Raum­bedarf zu verbessern. Erwünscht ist das schnelle Bearbeiten z.B. schlitzartige Ausräumen von Fels, Flötz u. dergl. insb. auch großer Härte wie Granit und Marmor.The object of the invention is to improve the functionality of the device of the type mentioned at the outset. Thus, it is particularly desirable to design relatively narrow devices, which also offer the possibility of working in long and narrow slots, bores and the like, for example in rock. The device should have a long service life. In addition, the purpose is to improve the functionality of the nozzle head with little manufacturing effort and little space. It is desirable to quickly process, for example, slot-like clearing of rock, flötz and the like. the like, in particular also of great hardness such as granite and marble.

Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. Dabei ist jeden­falls ein Teil der Zuleitung als Pendelrohr ausgebildet, an dem das Antriebsaggregat gegebenenfalls über ein Kupplungsaggregat angreift. Unter einem "Pendelrohr" wird hier insbesondere ein solcher Zuleitungsteil zum Düsenkopf verstanden der beim Be­arbeiten einer solchen Bewegung ausführt, daß der Düsenkopf eine hin- und hergehende oder auch eine kreisförmige oder sogar ovale Bewegung insbes. in einer solchen Ebene ausführt, die im wesentlichen im rechten Winkel zur Achse der Düse bzw. Mit­teldüse verläuft. Diese in Queransicht "pendelnde" Bewegung lenkt den Strahl seitlich ab. Durch die "pendelnde" oder auch schwingende Bewegung beschreibt der Strahl beim Auftreffen auf dem zu bearbeitenden Gegenstand eine gerade oder gekrümmte Linie (sofern von einem Auftreffpunkt ausgegangen und eine sonst ruhende Stellung der Vorrichtung außer dem "pendelnden" Zuleitungsteil angenommen wird.The invention is characterized in claim 1. In any case, part of the supply line is designed as a pendulum tube, on which the drive unit may engage via a clutch unit. A "pendulum tube" is understood here to mean in particular such a supply part to the nozzle head which executes when machining such a movement that the nozzle head executes a back and forth or a circular or even oval movement in particular in such a plane which essentially essentially runs at right angles to the axis of the nozzle or center nozzle. This "oscillating" movement in lateral view deflects the beam laterally. Due to the "oscillating" or oscillating movement, the beam describes a straight or curved line when it strikes the object to be processed (provided that a point of impact is assumed and the device is assumed to be at rest, apart from the "oscillating" supply part).

Das Antriebsaggregat stützt sich an einer Steuerleitung, die sich im wesentlichen parallel zur Zuleitung erstreckt, ab.The drive unit is supported on a control line which extends essentially parallel to the supply line.

Die Steuerleitung leitet den Energieträger zum Erregen des Antriebsaggregates, z.B. auch mechanische Drehbewegungen d.h. kinetische Energie, zum Antriebsaggregat und weist eine Führung für das Pendelrohr auf, welche auch vom Antriebsaggregat selbst gebildet sein kann.The control line directs the energy source to excite the drive unit, e.g. also mechanical rotary movements i.e. kinetic energy, to the drive unit and has a guide for the pendulum tube, which can also be formed by the drive unit itself.

Das Pendelrohr selbst kann verhältnismäßig starr ausgebildet und insbesondere über eine biegbare und/oder schwenkbare Kupp­lung mit der Zuleitung gekuppelt sein. Dabei empfiehlt es sich, wenn das Pendelrohr zusätzlich über eine oder mehrere Federn mit der Steuerleitung in Verbindung steht, so daß der Antrieb durch das Antriebsaggregat über die Feder in noch besser oszillierende Bewegungen übertragen wird. Es ist jedoch auch möglich, ein zwar biegbares, aber noch genügend eigensteifes Pendelrohr zu verwenden, damit der Düsenkopf genügend vom Pendelrohr selbst abgestützt und geführt wird. Die letztgenannte Alternative wird sogar bevorzugt; dabei ist der Düsenkopf am freien Ende eines biegbaren und unter Innendruck etwas aufweitbaren Hochdruckschlauches befestigt.The pendulum tube itself can be made relatively rigid and can be coupled to the feed line in particular via a bendable and / or pivotable coupling. It is recommended if the pendulum tube is also connected to the control line via one or more springs, so that the drive is transmitted by the drive unit via the spring in even better oscillating movements. However, it is also possible to use a pendulum tube that is bendable, but still sufficiently rigid, so that the nozzle head is adequately supported and guided by the pendulum tube itself. The latter alternative is even preferred; the nozzle head is attached to the free end of a bendable high pressure hose that can be expanded somewhat under internal pressure.

Nach einer besonderen Ausbildung der Erfindung weist der Düsen­kopf mehrere Düsen unter derart verschiedenen Anstellwinkeln auf, daß sich die Achsen derselben nicht in einer gemeinsamen geraden Ebene befinden. Die Düsenachsen sollten gegenüber der Längsachse des Düsenkopfes versetzt sein. Bei dieser Ausbildung der Erfindung wird ein kombinierter Strahl des Druckmittels vom Düsenkopf abgestrahlt, dessen von den einzelnen Düsen ausgehenden Einzelstrahlen im Unterschied zur eingangs genannten Vorrichtung nicht in einer geraden Ebene, nach Art eines Fächers, sondern in einer oder mehreren gekrümmten und/oder geknickten Ebenen verlaufen. Durch Wahl der Anzahl und Anordnung der Anstellwinkel bzw. Düsenachsen wird eine schnellere und genauere Steuerung der "Schnittbreite" im Gestein, Flöz, Erzgang, Beton der dergl. erreicht. Diese Ausbildung ist besonders dann zweckmäßig, wenn nicht nur gerade Schnitte im Gestein durchgeführt werden sollen.According to a special embodiment of the invention, the nozzle head has several nozzles at such different angles of attack that the axes of the same are not in a common straight plane. The nozzle axes should be offset from the longitudinal axis of the nozzle head. In this embodiment of the invention, a combined jet of the pressure medium is emitted from the nozzle head, the individual jets emanating from the individual nozzles, in contrast to the device mentioned above, not in a straight plane, in the manner of a fan, but in one or more curved and / or kinked planes run. By selecting the number and arrangement of the angles of attack or nozzle axes, a faster and more precise control of the "cutting width" in the rock, seam, vein, concrete or the like is achieved. This training is particularly useful if not only straight cuts are to be made in the rock.

Besondere Vorteile bietet ein Düsenkopf mit einer Mitteldüse und je einer seitlich versetzten und von der Strahlrichtung der Mitteldüse nach außen geneigten Seitendüse. Wird der Düsenkopf in einer z.B kreisförmigen Bahn bewegt, so bestrei­chen auch die Einzelstrahlen Kreisbahnen, die sich teilweise überlappen und bei einer Querbewegung der Vorrichtung quer zum Pendelrohr bzw. Hochdruckschlauch und zur Steuerleitung noch besser eine schlitzförmige Bahn aus dem bestrahlten Fels bzw. Gestein herausarbeiten.A nozzle head with a center nozzle and a side nozzle that is laterally offset and inclined outwards from the jet direction of the center nozzle offers particular advantages. If the nozzle head is moved in a circular path, for example, the individual jets also sweep circular paths that partially overlap and, when the device is moved transversely to the pendulum tube or high-pressure hose and the control line, work even better out of a slit-shaped path from the irradiated rock or rock.

Nach einer besonderen Ausbildung der Erfindung werden keine Düsen stirnseitig auf den Düsenkopf aufgeschraubt. Vielmehr ist der Düsenkopf stirnseitig mit einer elastomeren Abdeckung versehen und sind Einsatzdüsen von einer Düsenkammer aus in Verbindungskanäle des insbesondere aus Hartmetall bestehenden Düsenkopfes eingesteckt. Das Druckmedium drückt die jeweilige Einsatzdüse zwangsläufig an Anschläge an, welche die Verbin­dungskanäle begrenzen und die Übergangsstellen zu den Düsen bilden. Weder die Einsatzdüsen noch die Aufnahmevorrichtungen derselben im Düsenkopf müssen mit Gewinde versehen sein, so daß auch Einsatzdüsen aus Saphir verwendet werden können.According to a special embodiment of the invention, no nozzles are screwed onto the face of the nozzle head. Rather, the nozzle head has an elastomeric cover on the front are provided and insert nozzles are inserted from a nozzle chamber into connecting channels of the nozzle head, which is made in particular of hard metal. The pressure medium inevitably presses the respective insert nozzle against stops which limit the connecting channels and form the transition points to the nozzles. Neither the insert nozzles nor their receptacles in the nozzle head have to be threaded, so that insert nozzles made of sapphire can also be used.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Düsenkopfes ist nicht nur bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Pendelrohr und insbesondere parallel geführter Steuerleitung verwendbar, sondern auch bei einer an sich bereits bekannten Vorrichtung (DE-OS 34 10 981), bei der ein flexibler bzw. biegbarer Hoch­druckschlauch als Zuleitung zum Düsenkopf dient, der durch das ausgestoßene Druckmittel selbst - ohne ein Antriebsaggregat - ­in peitschende Bewegungen oder der durch eine Kombination einer Antriebskraft vom durchströmenden Druckmittel selbst und von einem Antriebsaggregat zusätzlich in kreisende, stoßartige und/oder wellenartige Bewegung gebracht wird. Dabei ist die wellenförmige Bewegung des Hockdruckschlauches (in einer durch seine Achse verlaufenden Ebene) höchst förderlich.The design of the nozzle head according to the invention can be used not only in the device according to the invention with a pendulum tube and, in particular, in parallel control line, but also in a device known per se (DE-OS 34 10 981), in which a flexible or bendable high-pressure hose as a feed line to the nozzle head, which is caused by the ejected pressure medium itself - without a drive unit - in lashing movements or by a combination of a driving force from the pressure medium flowing through itself and by a drive unit in circular, shock-like and / or wave-like movement. The wavy movement of the high pressure hose (in a plane running through its axis) is extremely beneficial.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

  • Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf eine Vorrichtung nach der Erfindung;
  • Fig. 2 einen schematischen Schnitt nach A-A von Fig. 1;
  • Fig. 3 eine schematische Aufsicht gemäß Fig. 1 auf eine an­dere Ausbildung der Vorrichtung;
  • Fig. 4 eine Frontansicht auf einen Düsenkopf und
  • Fig. 5 einen Teilschnitt B-B durch den Düsenkopf gemäß Fig. 4;
  • Fig. 6 eine teilweise gebrochene Draufsicht auf eine Ausbil­dung des Düsenkopfes in Betrieb;
  • Fig. 7 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 6 im Teilschnitt;
  • Fig. 8 einen Teilschnitt auf eine andere Ausbildung der Vor­richtung;
  • Fig. 9 eine Teilansicht einer anderen Ausbildung der Vor­richtung;
  • Fig. 10 einen Schnitt A:A von Fig. 9 vergrößert;
  • Fig. 11 einen vergrößerten Ausschnitt von Fig. 9;
  • Fig. 12 eine schematisches Schwingungsbild des HD-Schlauches;
  • Fig. 13 eine schematische Aufsicht auf die Rinnenbildung im Gestein
  • Fig. 14 eine schematische Teilansicht einer alternativen Ausbildung der Vorrichtung von Fig. 9 und
  • Fig. 15 eine Detailansicht (teilweise aufgebrochen) auf einen Teil der Vorrichtung von Fig. 14
Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. Show:
  • Figure 1 is a schematic plan view of a device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic section according to AA of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic plan view according to FIG. 1 of another embodiment of the device;
  • Fig. 4 is a front view of a nozzle head and
  • 5 shows a partial section BB through the nozzle head according to FIG. 4;
  • 6 is a partially broken top view of an embodiment of the nozzle head in operation;
  • FIG. 7 is a side view of the device according to FIG. 6 in partial section;
  • 8 shows a partial section of another embodiment of the device;
  • 9 is a partial view of another embodiment of the device;
  • 10 shows a section A: A of FIG. 9 enlarged;
  • FIG. 11 shows an enlarged detail from FIG. 9;
  • 12 shows a schematic vibration diagram of the high-pressure hose;
  • Fig. 13 is a schematic plan view of the channel formation in the rock
  • Fig. 14 is a schematic partial view of an alternative embodiment of the device of Fig. 9 and
  • 15 is a detailed view (partially broken away) of part of the device of FIG. 14

Gemäß Fig. 1 ist ein Rohr als Druckmittelzuleitung 12 über Ver­bindungsstege 36 mit der ebenfalls als Rohr ausgebildeten Steuer­leitung 31 starr verbunden; das Rohr 12 und die Steuerleitung 31 verlaufen parallel. Am freien Ende des Rohres 12 ist eine Kupplung 11 angebracht, die das Pendelrohr 30 mit dem Rohr 12 so verbindet, daß das Pendelrohr 30 um die Anlenkstelle der Kupplung 11 in pendelnde Bewegung - wie in unterbrochenen Linien angedeutet - um beispielsweise den Schwenkwinkel α bringbar ist. Anstelle der Kupplung 11 kann auch z.B. gemäß Fig. 3 ein Hoch­druckschlauch (HD-Schlauch) zwischen das Rohr 12 und das Pen­delrohr 30 so eingebaut sein, daß das Druckmittel durch den biegbaren HD-Schlauch strömt, der die pendelnde Bewegung des Pendelrohres 30 im Betrieb nicht verhindert. Dabei stützt sich das Pendelrohr 30 auf der Führung 6 ab, welche seitlich von der Steuerleitung 31 absteht. Am freien Ende des Pendelrohres 30 befindet sich ein Düsenkopf 3, an dessen Front­seite mindestens eine Düse angeordnet ist, durch welche im Betrieb Druckmittel unter hohem Druck in Richtung auf das Gestein 15 ausgestoßen werden kann. Die pendelnde bzw. nach rechts und links um den Schwenkwinkel α oszillierende Bewegung des Pendelrohres 30 und daher auch des mitgeführten Düsenkopfes 3 wird durch ein Antriebsaggregat 32 veranlaßt, das an der Steuerleitung 31 angebaut ist und durch einen Energieträger, beispielsweise kinetische, elektrische, elektro-magnetische, pneumatische oder hydraulische Energie, antreibbar ist, welche durch die Steuer­leitung 31 zum Antriebsaggregat 32 geführt wird. Ein Stößel 33 des Antriebsaggregats 32 stößt das Pendelrohr 30 kurzzeitig in die von der Steuerleitung 31 abgewandte Richtung. Hierdurch wird eine Feder 34 gespannt, die einerseits das zu weite Auslenken des Pendelrohres 30 verhindert und andererseits das Pendelrohr 30 wieder in die entgegengesetzte Richtung, d.h. zur Steuerleitung 31 zurückzieht. Durch die Kombinationswirkung des Antriebsaggre­gats 32 und der Feder 34 mit dem Pendelrohr 30 schwingt dieses um den Schwenkwinkel α , so daß der in der Fig. 1 nicht darge­stellte Strahl des Druckmittels entsprechend α hin- und hereilend auf das Gestein 15 auftrifft und dort einen schlitzförmigen Schnitt 16 einschneidet, wenn die Vorrichtung in Pfeilrichtung P an der Frontseite des Gesteins 15 entlanggeführt wird. Am freien Ende der Steuerleitung 31 befindet sich ein Fühlerelement 35, mit dessen Hilfe insbesondere die Schnittiefe und die Schnitt­ breite des Schnitts 16 oder auch der Abstand zur Frontseite des Gesteines 15 ermittelt werden kann. Es empfiehlt sich, wenn das Pendelrohr 30 zwischen der Kupplung 11 und dem Düsenkopf 3 genügend lang ausgebildet ist, um selbst durch geringe Auslenkung mittels des Stößels 33 des Antriebsaggregats 32 genügend weite Ausschläge am Düsenkopf 3 zu bewirken, weil dadurch die Wirksam­keit des Druckmittels beim Auftreffen auf das Gestein 15 ver­bessert wird. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich auch, wenn das Antriebsaggregat 32 wesentlich weiter als die Feder 34 in Richtung zur Kupplung 11 am Pendelrohr 30 angreift. Das Fühlerelement 35 ist insbesondere ein elektrisches, dessen elektrische Signal­leitungen durch die Steuerleitung 31 zu einem hier nicht darge­stellten Steueraggregat geführt sind.According to FIG. 1, a pipe as a pressure medium supply line 12 is rigidly connected via connecting webs 36 to the control line 31, which is also designed as a pipe; the tube 12 and the control line 31 run parallel. At the free end of the tube 12, a coupling 11 is attached, which connects the pendulum tube 30 with the tube 12 connects so that the pendulum tube 30 around the articulation point of the clutch 11 in oscillating motion - as indicated in broken lines - by, for example, the pivot angle α can be brought. Instead of the coupling 11, a high-pressure hose (HP hose) can also be installed, for example according to FIG. 3, between the tube 12 and the pendulum tube 30 in such a way that the pressure medium flows through the bendable HP hose, which causes the oscillating movement of the pendulum tube 30 in operation not prevented. The pendulum tube 30 is supported on the guide 6, which protrudes laterally from the control line 31. At the free end of the pendulum tube 30 there is a nozzle head 3, on the front side of which at least one nozzle is arranged, through which pressure medium can be expelled in the direction of the rock 15 under high pressure during operation. The oscillating movement of the pendulum tube 30 and therefore also of the nozzle head 3 which is oscillating to the right and left by the pivoting angle α is caused by a drive unit 32 which is attached to the control line 31 and by an energy source, for example kinetic, electrical, electrical. Magnetic, pneumatic or hydraulic energy can be driven, which is guided through the control line 31 to the drive unit 32. A plunger 33 of the drive unit 32 briefly pushes the pendulum tube 30 in the direction facing away from the control line 31. As a result, a spring 34 is tensioned, which on the one hand prevents the pendulum tube 30 from being deflected too far, and on the other hand pulls the pendulum tube 30 back in the opposite direction, that is to say to the control line 31. Due to the combined action of the drive unit 32 and the spring 34 with the pendulum tube 30, this swings by the pivoting angle α, so that the jet of the pressure medium, not shown in FIG. 1, strikes the rock 15 back and forth in a reciprocating manner and there a slit-shaped cut 16 cuts if the device is guided in the direction of arrow P along the front of the rock 15. At the free end of the control line 31 there is a sensor element 35, with the aid of which in particular the depth of cut and the cut width of the cut 16 or the distance to the front of the rock 15 can be determined. It is advisable if the pendulum tube 30 between the coupling 11 and the nozzle head 3 is of sufficient length to cause sufficiently wide deflections on the nozzle head 3 even by slight deflection by means of the tappet 33 of the drive unit 32, because this would result in the effectiveness of the pressure medium when it strikes on the rock 15 is improved. For this purpose it is also advisable if the drive unit 32 acts on the pendulum tube 30 substantially further than the spring 34 in the direction of the coupling 11. The sensor element 35 is in particular an electrical one, the electrical signal lines of which are led through the control line 31 to a control unit (not shown here).

Zum Schutz der rohrförmigen Körper mit dem Pendelrohr 30 emp­fiehlt sich die mantelförmige Umhüllung derselben, wie durch die strichpunktierten Linien 40 angedeutet.To protect the tubular body with the pendulum tube 30, it is advisable to wrap it in the form of a jacket, as indicated by the dash-dotted lines 40.

Bei der alternativen Ausbildungsform von Fig. 3 ist das An­triebsaggregat 32 relativ nahe an der Kupplung 11 angeordnet. Eine Antriebsstange 33a bildet einen verhältnismäßig langen Arm zwischen dem an das Pendelrohr 30 andrückenden freien Ende 33c und einer Schwenkachse 33b, um die die Antriebsstange 33a und der mit dieser einstückig verbundene und um etwa 90° ver­setzte Betätigungsarm 33d schwenkbar sind, wenn dieser durch das Antriebsaggregat 32 in einer zur Steuerleitung 31 im wesentlichen parallelen Richtung (entgegen dem Uhrzeigersinn) ein Stück weit angetrieben wird. Da der Betätigungsarm 33d um ein Mehrfaches, insbesondere über das Vierfache kürzer ausgebildet ist als die Antriebsstange 33a, führt eine nur geringfügige Bewegung des freien Endes des Betätigungsarms 33d in Achsrichtung der Steuer­leitung 31 zu einer wesentlich größeren Bewegung des freien Endes 33c der Betätigungsstange 33a in einer quer zu dieser Achsrichtung liegenden Richtung. Da mit bei hohen Drucken von z.B. 2000 bar des vom Rohr 12 zum Düsenkopf 3 geleiteten Druckmittels die Pendelbewegung des Pendelrohres 30 nicht gehemmt wird, weil die als Pendelgelenk wirkende Kupplung 11 evtl. zu starr wird, empfiehlt es sich, das Druckmittel über einen beigbaren Hoch­druck(HD)-Schlauch als Verbindungsleitung 41 vom Rohr 12 zum Pendelrohr 30 zu leiten. Die Verbindungsleitung 41 bildet eine Kupplung. Sie wird über Anschlußmuffen 42 und 43 aus dem Rohr 12 heraus- und in das Pendelrohr 42 hineingeführt.In the alternative embodiment of FIG. 3, the drive unit 32 is arranged relatively close to the clutch 11. A drive rod 33a forms a relatively long arm between the free end 33c pressing against the pendulum tube 30 and a pivot axis 33b, about which the drive rod 33a and the actuating arm 33d connected in one piece and offset by approximately 90 ° can be pivoted when it is driven by the drive unit 32 is driven to a certain extent in a direction parallel to the control line 31 (counterclockwise). Since the actuating arm 33d is a multiple, in particular four times shorter, than the drive rod 33a, only a slight movement of the free end of the actuating arm 33d in the axial direction of the control line 31 leads to a substantially greater movement of the free end 33c of the actuating rod 33a in one transverse to this direction. Since with at high pressures of, for example, 2000 bar, the pressure medium conducted from the pipe 12 to the nozzle head 3 Pendulum movement of the pendulum tube 30 is not inhibited because the coupling 11 acting as a pendulum joint may become too rigid, it is advisable to conduct the pressure medium from the tube 12 to the pendulum tube 30 via an attachable high pressure (HP) hose as a connecting line 41. The connecting line 41 forms a coupling. It is led out of the tube 12 via connecting sleeves 42 and 43 and into the pendulum tube 42.

Gemäß Fig. 4 ist der Düsenkopf 3 in Draufsicht im wesentlichen rechteckförmig, er kann aber auch im wesentlichen zylindrisch ausgebildet sein. Bei der vorliegenden Ausbildungsform ist der Düsenkopf gemäß Fig. 5 an der stirnseitigen Außen-, bzw. Frontfläche mit einer elastomeren Überzugsschicht 19 aus Gummi versehen, die sich sowohl über die beiden nach außen geneigten Frontflächen 21, 22 als auch über die mittige Stirnfläche 23 erstreckt, die im rechten Winkel zur Achse 25 des Düsenkopfes 3 verläuft, der aus Hartmetall besteht.4, the nozzle head 3 is essentially rectangular in plan view, but it can also be essentially cylindrical. In the present embodiment, the nozzle head according to FIG. 5 is provided on the front outer or front surface with an elastomeric coating layer 19 made of rubber, which extends both over the two outwardly inclined front surfaces 21, 22 and over the central end surface 23 , which runs at right angles to the axis 25 of the nozzle head 3, which is made of hard metal.

An der anderen Seite des Düsenkopfes 3 befindet sich die Kam­mer 7, an deren ringförmiger Seitenfläche ein Anschlußstück 20 angeordnet ist, mit dem der Düsenkopf 3 auf das Kupplungsorgan 1c des Pendelrohres 30 gemäß Fig. 8 aufschraubbar ist. Strömt unter Druck stehendes Medium durch das Pendelrohr 30 in die Kammer 7 eine, so drückt sie die aus Saphir bestehenden zylin­drischen Einsatzdüsen 17 an die Enden der Verbindungskanäle 5*b, welche die Kammer 7 mit den in Bezug zur Düsenkopfachse 25 nach außen gespreizten Düsenausgänge 5*a über die zylindrischen Düsen 5a und die Düsenkegel 17b verbinden. Der Durchmesser der Düsenausgänge 5*a ist kleiner als der Durchmesser der Verbin­dungskanäle 5*b, so daß solche Anschläge oder Schultern 27 für die Einsatzdüsen 17 gebildet werden. Die Durchmesser der Düsen 5a sind dagegen wesentlich kleiner als die Durchmesser der Düsenausgänge 5*a. Die Düsenkegel 5b öffnen sich von den Düsen 5a ausgehend in Richtung zur Düsenkammer 7. Die Einsatzdüsen 17 sind möglichst nahe an die Stirnfläche im Bereich der Überzugs­ schicht 19 des Düsenkopfes 3 herangeführt, d.h., daß der Abstand D zwischen den Schultern 27 und der Grenzfläche zwischen dem Hartmetallkörper des Düsenkopfes 3 und der Überzugsschicht 19 gerade so ausreichend groß gewählt ist, daß keine Gefahr eines Ausbrechens auch bei hohen Drucken des Mediums besteht.On the other side of the nozzle head 3 is the chamber 7, on the annular side surface of which a connection piece 20 is arranged, with which the nozzle head 3 can be screwed onto the coupling member 1c of the pendulum tube 30 according to FIG. 8. If pressurized medium flows through the pendulum tube 30 into the chamber 7, it presses the cylindrical insert nozzles 17 made of sapphire onto the ends of the connecting channels 5 * b, which the chamber 7 with the nozzle outlets 5 spread outward in relation to the nozzle head axis 25 * a connect via the cylindrical nozzles 5a and the nozzle cones 17b. The diameter of the nozzle outputs 5 * a is smaller than the diameter of the connecting channels 5 * b, so that such stops or shoulders 27 are formed for the insert nozzles 17. In contrast, the diameters of the nozzles 5a are considerably smaller than the diameters of the nozzle outlets 5 * a. The nozzle cones 5b open from the nozzles 5a in the direction of the nozzle chamber 7. The insert nozzles 17 are as close as possible to the end face in the area of the coating layer 19 of the nozzle head 3 is brought up, ie that the distance D between the shoulders 27 and the interface between the hard metal body of the nozzle head 3 and the coating layer 19 is chosen to be just large enough that there is no risk of breakout even at high pressures of the medium.

Bei der dargestellten Ausbildungsform enden die beiden Düsenaus­gänge 5*a₁ und 5*a₃ an der ebenen Stirnfläche 23, während die beiden Düsen 5*a₂ und 5*a₄ an jeweils einer der geneigten Frontflächen 21 bzw. 22 enden. Die Achse 26 der Verbindungskanäle 5*b und damit der Düsen 5a sind unter Anstellwinkeln β in Bezug zur Düsenachse 25 angeordnet. Dabei bringt die Fig. 4 deutlich zum Ausdruck, daß auch die Achse 26₁ in Bezug zur Achse 25 des Düsenkopfes 3 geneigt ist, was nach Fig. 5 nicht ohne weiteres zu erwarten ist.In the illustrated embodiment, the two nozzle outputs 5 * a₁ and 5 * a₃ end on the flat end face 23, while the two nozzles 5 * a₂ and 5 * a₄ each end on one of the inclined front surfaces 21 and 22. The axis 26 of the connecting channels 5 * b and thus the nozzles 5a are arranged at angles of incidence β with respect to the nozzle axis 25. 4 clearly shows that the axis 26₁ is inclined with respect to the axis 25 of the nozzle head 3, which is not to be expected according to FIG. 5.

Während das Druckmedium über die unter dem Spreizwinkel γ zulaufenden Düsenkegel 5b zu den Düsen 5a noch komprimiert wird, entspannt sich das Druckmedium, insb. Wasser, hinter demselben zuerst hinter dem Bereich der Düsen 5a und danach außerhalb des Düsenkopfes 3 und dessen Überzugsschicht 19. Jeder Einzelstrahl sollte im Gegensatz zu Fig. 6/7 so weit wie möglich "kompakt" bleiben, als wenig divergieren. Deshalb wird der Düsenkopf 3 möglichst nahe, z.B. bis auf wenige Zentimeter, an das Gestein herangeführt.While the pressure medium is still compressed to the nozzles 5a via the nozzle cones 5b tapering at the spreading angle γ, the pressure medium, in particular water, relaxes behind it first behind the region of the nozzles 5a and then outside the nozzle head 3 and its coating layer 19 In contrast to Fig. 6/7, the single beam should remain "compact" as much as possible rather than diverge. Therefore, the nozzle head 3 is as close as possible, e.g. up to a few centimeters, brought up to the rock.

Bei einer anderen Ausbildung gemäß den Fig. 6 und 7 gelangt bei Inbetriebnahme der Vorrichtung das Druckmedium in Pfeil­richtung aus dem Pendelrohr 30 in die Kammer 7 und von dort aus den Düsen 5a aus dem Düsenkopf 3 wieder heraus. Ab einem Druck von etwa 250 bar schwingt der pendelnd gelagerte Düsenkopf 3 zwischen den Anschlägen 4 auch ohne ein separates Antriebs­aggregat 32 weiter mehr oder weniger schnell hin und her, so daß eine "fräsende" Wirkung im Gestein 15 oder dergleichen erzielt wird, ohne daß Kontakt zwischen dem Düsenkopf 3 und dem Gestein 15 besteht.In another embodiment according to FIGS. 6 and 7, when the device is started up, the pressure medium in the direction of the arrow passes from the pendulum tube 30 into the chamber 7 and from there out of the nozzles 5a out of the nozzle head 3. From a pressure of about 250 bar, the oscillating nozzle head 3 swings back and forth between the stops 4 even more or less quickly without a separate drive unit 32, so that a "milling" effect in the rock 15 or the like is achieved without contact between the nozzle head 3 and the rock 15 exists.

Die Vorrichtung weist als Zuleitung ein Pendelrohr 30, hier in Form eines leicht federelastisch biegbaren HD-Schlauchs, mit einem Düsenkopf 3 und Düsen 5a an der Stirnseite sowie eine Führung 6 mit Anschlägen 4 und Federn in Form von federelastischen Puffern 4a auf. Um beim Betrieb der Vorrichtung eine zu starke Abnutzung des Pendelrohres 30 zu vermeiden, weist dieses vor­zugsweise eine Führung 2 auf, die zusammen mit dem Düsenkopf 3 und im Zusammenwirken mit der Führung 6 zu einer schlagenden bzw. mit hoher Frequenz hin- und herpendelnden Bewegung oder Schwingung des Pendelrohres 30 und des Düsenkopfes 3 zwischen den Anschlägen 4 gemäß dem Schwenkwinkel α führt. Das Pendelrohr 30 ist im Bereich der Anschläge 4 vorzugsweise mit Verstärkungsmanschetten versehen. Die Düsen 5a des Düsenkopfes 3 nehmen gemäß Fig. 4, 5 gegenüber der Längsachse 25 des Düsenkopfes 3 verschiedene Anstellwinkel β ein. Die Schnittbreite C kann so eingestellt werden, daß die Führung 6 mit den diese haltenden Wänden 14 dem Schnitt 16 nachgeführt werden kann. Das Pendelrohr 30 pen­delt um die Kupplung 11 mit der Druckmittelzuleitung 12. Das Pen­delrohr 30 kann wie im Falle der Fig. 1 - 3 auch ein starres Rohr sein, sofern es die gewünschte Pendelbewegung ausführt, doch ist eine bestimmte Elastizität zur Erzielung "peitschen­artiger" Ausschläge günstiger. Eine Kupplung 11 dient zum Anschluß einer Druckmediumsleitung 12.The device has as a feed line a pendulum tube 30, here in the form of a slightly resiliently bendable high-pressure hose, with a nozzle head 3 and nozzles 5a on the end face, and a guide 6 with stops 4 and springs in the form of spring-elastic buffers 4a. In order to avoid excessive wear of the pendulum tube 30 during operation of the device, the latter preferably has a guide 2 which, together with the nozzle head 3 and in cooperation with the guide 6, leads to a striking or high-frequency movement Vibration of the pendulum tube 30 and the nozzle head 3 leads between the stops 4 according to the swivel angle α. The pendulum tube 30 is preferably provided with reinforcing sleeves in the area of the stops 4. 4, 5, the nozzles 5a of the nozzle head 3 have different angles of attack β relative to the longitudinal axis 25 of the nozzle head 3. The cutting width C can be set so that the guide 6 with the walls 14 holding it can track the cut 16. The pendulum tube 30 oscillates around the coupling 11 with the pressure medium supply line 12. As in the case of FIGS. 1-3, the pendulum tube 30 can also be a rigid tube, provided that it carries out the desired pendulum movement, but there is a certain elasticity to achieve "whip-like" deflections cheaper. A coupling 11 is used to connect a pressure medium line 12.

Die Anschläge 4 können auch selbst aus einem federelastischen Ma­Material wie Gummi bestehen. Mit diesen Anschlägen 4 ist eine längere Lebensdauer gegenüber einer Ausführungsform ohne solche Anschläge 4 möglich.The stops 4 can also consist of a resilient material such as rubber. With these stops 4, a longer service life compared to an embodiment without such stops 4 is possible.

Die Führung 6 kann sich an den Wänden 14 abstützen, die durch gerade (Fig. 7) oder gebogene (Fig. 8) Stirnwände 13 verbun­den sind, sie kann jedoch auch andere Formen, beispielsweise eine siebartige Verstärkung, aufweisen, durch die das durch den Schneidvorgang entfernte Material mit dem Medium abfließen kann. Mit den Schraubbolzen 13a kann die Führung 6 befestigt werden.The guide 6 can be supported on the walls 14, which are connected by straight (FIG. 7) or curved (FIG. 8) end walls 13, but it can also have other shapes, for example a sieve-like reinforcement, through which the material removed during the cutting process can flow off with the medium. The guide 6 can be fastened with the screw bolts 13a.

Es ist zweckmäßig, das Gewicht des Pendelrohres 30 mit dem Düsenkopf 3, die ein einheitliches um die Kupplung 11 pendel­fähiges Aggregat bilden, gering zu halten, so daß bei gerin­gem Trägheitsmoment eine hohe Pendelfrequenz möglich ist; Rei­bungskräfte auf der Führung 6 sollen gering sein.It is expedient to keep the weight of the pendulum tube 30 with the nozzle head 3, which form a unit that can be pivoted uniformly around the coupling 11, so that a high pendulum frequency is possible with a low moment of inertia; Frictional forces on the guide 6 should be low.

Mit der Vorrichtung ist es möglich, Schnitte 16 in praktisch beliebiger Tiefe unter Nachführung der kleinen, wenig ausladen­den Vorrichtung in das Gestein 15 zu führen, ohne dieses starken Erschütterungen auszusetzen, die eine Rißbildung fördern und bei späterer Verarbeitung zu erhöhtem Ausschuß führen würden.With the device, it is possible to make cuts 16 in practically any depth while tracking the small, less bulky device into the rock 15 without exposing it to strong vibrations which would promote cracking and would lead to increased rejects in later processing.

Gemäß Fig. 9 bis 13 ist eine besonders bevorzugte Ausbildung der Erfindung im folgenden näher erläutert:9 to 13, a particularly preferred embodiment of the invention is explained in more detail below:

Danach ist gemäß Fig. 9 die langgestreckte und an den Unter­brechungsstellen U lediglich in der Darstellung unterbrochene, in der Praxis aber durchgehende langgestreckte Baueinheit aus unter anderen folgenden Teilen zusammengesetzt:According to FIG. 9, the elongated structural unit, which is only interrupted at the interruption points U in the illustration, but in practice is continuous, is composed of the following parts:

Die Druckmittelzuleitung 12 ist als gerades Stahlrohr ausgebildet und zieht sich von der Anschlußstelle 1b zum Anschluß einer Druckmittelleitung bis zur Kupplung 11 parallel zu der ebenfalls als Stahlrohr ausgebildeten Steuerleitung 31 hin und ist mit dieser über die Verbindungsstege 36 verschweißt. Innerhalb des Stahlrohres der Steuerleitung 31 ist eine drehbare Welle 102 gelagert, die am in der Fig. 9 links dargestellten Ende durch einen hydraulischen Motor 101 antreibbar und an deren anderem am freien Ende der Steuerleitung 31 herausragenden Ende mit einem als Antriebsaggregat 32 dienenden Exzenterelement verbunden ist. Beim Drehen der Welle 102 um deren Achse wird das Kupplungs­ element 103 durch das nach Art einer Kurbel wirkende Exzenter­element in einer Kreisbahn bewegt; es nimmt auch das Anschlußstück 1c am freien Ende des biegbaren Pendelrohres 30 in Form eines in einem gewissen Ausmaß sogar aufblähbaren, d.h. flexiblen HD-­Schlauches mit, so daß auch der auswechselbar an das Anschlußstück 1c angeschraubte Düsenkopf 3 mit der Umdrehung der Welle 102 eine kreisförmige Bewegung durchführt. Entsprechende Kreisbahnen bestreichen die vom Düsenkopf 3 abgestrahlten Strahlen 5b₁, 5b₂ des Druckmittels, wie dies noch näher anhand der Fig. 13 erläutert wird. Der Motor 101 kann die Welle 102 und daher auch den Düsenkopf 3 mit einer Frequenz zwischen 1500 und 10000 U/min, d.h. zwischen 25 und etwa 167 Hz antreiben.The pressure medium supply line 12 is designed as a straight steel tube and extends from the connection point 1b for connecting a pressure medium line to the coupling 11 parallel to the control line 31, which is also designed as a steel tube, and is welded to it via the connecting webs 36. A rotatable shaft 102 is mounted within the steel tube of the control line 31 and can be driven by a hydraulic motor 101 at the end shown on the left in FIG. 9 and is connected at its other end projecting at the free end of the control line 31 to an eccentric element serving as a drive unit 32 . When the shaft 102 rotates about its axis, the clutch element 103 moved by the eccentric element acting in the manner of a crank in a circular path; it also takes the connection piece 1c at the free end of the bendable pendulum tube 30 in the form of a to some extent even inflatable, ie flexible, high-pressure hose, so that the nozzle head 3, which is interchangeably screwed onto the connection piece 1c, forms a circular with the rotation of the shaft 102 Performs movement. Corresponding circular paths sweep the beams 5b₁, 5b₂ of the pressure medium emitted by the nozzle head 3, as will be explained in more detail with reference to FIG. 13. The motor 101 can drive the shaft 102 and therefore also the nozzle head 3 at a frequency between 1500 and 10000 rpm, ie between 25 and approximately 167 Hz.

In Fig. 10, welche einen Teilschnitt A - A nach Fig. 9 zeigt, erstrecken sich zu beiden Seiten der Steuerleitung 31 mit der darin gelagerten Welle 102 Schenkel 6a einer bügelförmigen Führung 6. Die beiden Schenkel 6a sind unten durch einen Steg 6b verbunden, so daß die kreisförmige oder ovale Bewegungsbahn des als Pendelrohr 30 dienenden HD-Schlauches zusätzlich ge­führt werden kann. Die freien Enden der Schenkel 6a sind an den Seiten des Ansatzstückes 100 angeschweißt, das zur Aufnahme des Fühlerelements 35 und einer zu diesem führenden Leitung 35a dient. Das Fühlerelement 35 kann in Längsrichtung des An­satzstückes 100 bewegbar sein, um beim Anschlagen an eine Flä­che einen Kontakt zu betätigen. Das Fühlerelement 35 kann aber auch starr mit dem dornartigen Ansatzstück 100 verbunden sein; in jedem Fall sollte das Fühlerorgan 35 in Längsrichtung LR der lanzettenartigen, langgestreckten Vorrichtung über den Düsenkopf 3 vorstehen, um dafür zu sorgen, daß dieser vor dem Anschlagen an festen Gegenständen und zwar stirnseitig geschützt ist. Das dem etwa auf einer Kreisbahn "oszillierenden" HD-Schlauch 30 bügelartig umgebende Führungsorgan 6 soll einen solchen freien Raum zwischen den einander zugewandten Seiten der Schen­kel 6a belassen, daß der HD-Schlauch 30 nicht in seiner Bewe­gungsbahn behindert wird, welche von dem als Exzenterelement ausgebildeten Antriebsorgan 32 veranlaßt wird. Überraschender­weise hat sich nämlich gezeigt, daß der HD-Schlauch aufgrund seiner biegbaren und sogar leicht flexiblen Ausbildung unter Verwendung von elastomerem Material, wie Gummi, die sogar ein gewisses Aufblähen beim Durchleiten des Druckmittels zuläßt, in Schwingungen gerät, wie sie schematisch in Fig. 12 darge­stellt sind. So mag an der Einspannstelle A, welche der Kupp­lung 11 von Fig. 9 entspricht, der HD-Schlauch 30 sich in Ruhe befinden, während er am äußeren Ende D, an dem der Düsenkopf 3 befestigt ist, eine in der Zeichenebene hin- und hergehende oszillierende Bewegung, tatsächlich aber - wie noch anhand Fig. 13 verdeutlicht wird - eine kreisförmige Bewegung in einer solchen Ebene ausführt, die praktisch senkrecht bzw. normal bzw. unter 90° auf die Düsenachse verläuft. Im Unterschied zu der in Fig. 11 schematisch dargestellten Situation, bei der lediglich das außere dem Düsenkopf 3 zugewandte Ende des HD-Schlauches 30 um ein gedachtes Zentrum in der kreisförmigen Bahn bewegt wird und verschiedene Stellungen, wie die in durch­gezogenen sowie in unterbrochenen (30′) und in strichpunktier­ten (30˝) gezeigten Stellungen einnimmt, ergeben sich tat­sächlich Schwingungsbäuche E und F sowie Schwingungsknoten B und C. Diese "wellenförmige" Schlauchbewegung ist nun aber nicht unerwünscht, sondern zu Erzielung einer guten Bearbeitungs- ­bzw. Abtragrate des Gesteins überraschenderweise sogar besonders vorteilhaft. Dagegen sollte ein zu großes Auslenken des Schlauches, d.h. zu große Schwingungsamplituden an Wellenbäuchen E, F durch das Führungsorgan 6 vermieden werden. Das Führungsorgan kann daher ebenso wie das als Exzenterelement ausgebildete Antriebs­organ 32 mit seiner Kupplung 103 zum HD-Schlauch 30 in Verbindung mit dem Material des HD-Schlauches und dem Druck des hindurch­geleiteten Druckmittels zur Steuerrung der genannten Abtragrate verwendet werden.In FIG. 10, which shows a partial section AA according to FIG. 9, legs 6a of a bow-shaped guide 6 extend on both sides of the control line 31 with the shaft 102 mounted therein. The two legs 6a are connected at the bottom by a web 6b, so that the circular or oval movement path of the HD hose serving as a pendulum tube 30 can additionally be guided. The free ends of the legs 6a are welded to the sides of the extension piece 100, which serves to receive the sensor element 35 and a line 35a leading to it. The sensor element 35 can be movable in the longitudinal direction of the extension piece 100 in order to actuate a contact when striking a surface. The sensor element 35 can also be rigidly connected to the spike-like extension 100; in any case, the sensor element 35 should protrude in the longitudinal direction LR of the lancet-like, elongated device over the nozzle head 3, in order to ensure that it is protected against striking against solid objects, namely at the end. The guide element 6 which surrounds the "oscillating" HD tube 30 on a circular path in a bow-like manner should leave such a free space between the mutually facing sides of the legs 6a that the HD tube 30 is not hindered in its path of movement, which is that of the eccentric element trained drive member 32 is caused. Surprisingly, it has been shown that the HD hose, due to its bendable and even slightly flexible design using elastomeric material, such as rubber, which even allows a certain amount of inflation when the pressure medium is passed through, oscillates, as is shown schematically in FIG. 12 are shown. Thus, at the clamping point A, which corresponds to the coupling 11 of FIG. 9, the HP hose 30 may be at rest, while at the outer end D, to which the nozzle head 3 is fastened, one that is reciprocating in the plane of the drawing oscillating movement, but actually - as will be clarified with reference to FIG. 13 - executes a circular movement in such a plane which runs practically perpendicular or normal or at 90 ° to the nozzle axis. In contrast to the situation shown schematically in FIG. 11, in which only the end of the high-pressure hose 30 facing the nozzle head 3 is moved around an intended center in the circular path and various positions, such as those in solid and interrupted (30 ') And in dash-dotted (30˝) positions shown, there are actually antinodes E and F and vibration nodes B and C. This "wave-shaped" hose movement is not undesirable, but rather to achieve a good processing or removal rate of the rock surprisingly even particularly advantageous. On the other hand, excessive deflection of the hose, ie excessive vibration amplitudes on the antinodes E, F by the guide member 6 should be avoided. The guide element, like the drive element 32 designed as an eccentric element, can therefore be used with its coupling 103 to the high-pressure hose 30 in connection with the material of the high-pressure hose and the pressure of the pressure medium passed through it to control the ablation rate mentioned.

Es empfiehlt sich, einen möglichst hohen Druck des Druckmittels zu verwenden. Geeignete Drucke befinden sich zwischen 1500 und 2500 bar.It is recommended to use the highest possible pressure medium pressure. Suitable prints are between 1500 and 2500 bar.

Ebenso ist die Ausbildung des Düsenkopfes 3 ein Mittel, um je nach dem zu bearbeitenden bzw. abzutragenden Gegenstands in Verbindung mit der Bewegung des Düsenkopfes 3 optimale Ver­hältnisse einzustellen.Likewise, the design of the nozzle head 3 is a means of setting optimal conditions depending on the object to be machined or removed in connection with the movement of the nozzle head 3.

So empfiehlt es sich, nach einer besonderen Ausbildung der Erfindung, wenn der Düsenkopf 3 mit einer Mitteldüse sowie mit zwei Seitendüsen versehen ist. Die Mitteldüse richtet einen Mittel­strahl 5b₂ in Längsrichtung bzw. Axialrichtung des Düsenkopfes 3, während die Seitenstrahlen 5b₁, 5b₃ hierzu um einen An­stellwinkel β von etwa 20° versetzt sind. Die Strahlen 5b₁ 5b₂ und 5b₃ treffen im wesentlichen jeweils punktförmig auf der Oberfläche des Gesteins 15 bzw. der schon gebildeten rinnen­förmigen "Ausfräsung" 16 auf. Da sich der Düsenkopf 3 in der genannten kreisförmigen Bewegung befindet, werden auch diese Auftreffstellen der Strahlen 5b₁, 5b₂, 5b₃ entsprechend den unterbrochenen Kreisen K₁, K₂ und K₃ von Fig. 13 mit der Frequenz zwischen etwa 25 und 167 Hz geführt, so daß das Material des Gesteins 15 geradezu ausgeschlagen wird, um entsprechend der Breite C der von den Strahlen insgesamt bestrichenen Fläche die Rinne 16 aus dem Gestein 15 auszufräsen. Begünstigend wirkt, daß sich im Verlauf der Vorschubbewegung der Vorrichtung in Pfeilrichtung Y nach Fig. 13 Überlappungsbereiche Ü 1/2 und Ü 2/3 zwischen benachbarten Kreisen K₁/K₂ einerseits und K₂/K₃ andererseits ergeben, während in den Randbereichen, das heißt an den Rändern der Rinne 16, keine solchen Überlappungen auftreten. Bei einem Abstand zwischen dem Frontende des Düsen­kopfes 3 und der von den Strahlen 5b₁, 5b₂ und 5b₃ zu be­streichenden Fläche des Gesteins 15 von etwa 1 bis 2 cm und der Verwendung dieser drei Düsen wird bei einem Druckmittel­druck von 2000 bar und einer Frequenz von 50 Hz bei Sandstein eine Abtragrate von 15 m²/h und bei Granit auch noch eine so unerwartet hohe Abtragrate von 3 m²/h erreicht. Hierbei hat der Mittelstrahl 5b₂ einen Durchsatz von 8 l/min und die Seitenstrahlen 5b₁, 5b₃ einen größeren Durchsatz von 14 l/min des aus Wasser bestehenden Druckmittels. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß diese hohe Abtragrate nur bei Verwendung eines solchen biegbaren Hochdruckschlauches als Pendelrohr 30 und als Verbindungselement zwischen Düsenkopf 3 und der im wesentlichen starren Zuleitung 12 unter Anwendung des Exzenter­elements als Antriebsaggregat 32 möglich ist. Offensichtlich überlagern sich Bewegungen, die einerseits vom Exzenter, anderer­seits von der biegbaren und flexiblen Eigenschaft des Hochdruck­schlauches und schließlich sogar von Druckstößen des Druckmittels selbst veranlaßt sind, welche die nicht dargestelle Hochdruckpumpe erzeugen.So it is recommended, according to a special embodiment of the invention, if the nozzle head 3 is provided with a central nozzle and with two side nozzles. The center nozzle directs a center jet 5b₂ in the longitudinal or axial direction of the nozzle head 3, while the side jets 5b₁, 5b₃ are offset by an angle of attack β of about 20 °. The rays 5b₁ 5b₂ and 5b₃ essentially each point on the surface of the rock 15 or the already formed channel-shaped "milling" 16. Since the nozzle head 3 is in the said circular movement, these impingement of the rays 5b₁, 5b₂, 5b₃ corresponding to the broken circles K₁, K₂ and K₃ of Fig. 13 with the frequency between about 25 and 167 Hz, so that Material of the rock 15 is literally knocked out in order to mill the channel 16 out of the rock 15 in accordance with the width C of the total area covered by the rays. A beneficial effect is that in the course of the feed movement of the device in the direction of arrow Y according to FIG. 13 overlap areas U 1/2 and U 2/3 between adjacent circles K 1 / K 2 on the one hand and K 2 / K 3 on the other hand, while in the peripheral areas, that is to say the edges of the channel 16, no such overlaps occur. At a distance between the front end of the nozzle head 3 and the area to be covered by the rays 5b₁, 5b₂ and 5b₃ of the rock 15 of about 1 to 2 cm and the use of these three nozzles is at a pressure of 2000 bar and a frequency of 50 Hz a removal rate of 15 m² / h for sandstone and an unexpectedly high removal rate of 3 m² / h for granite. Here has the center jet 5b₂ a throughput of 8 l / min and the side jets 5b₁, 5b₃ a larger throughput of 14 l / min of the pressure medium consisting of water. Surprisingly, it has been shown that this high removal rate is only possible when using such a flexible high-pressure hose as a pendulum tube 30 and as a connecting element between the nozzle head 3 and the essentially rigid feed line 12 using the eccentric element as the drive unit 32. Obviously, movements overlap, which are caused on the one hand by the eccentric, on the other hand by the bendable and flexible property of the high-pressure hose and finally even by pressure surges of the pressure medium itself, which produce the high-pressure pump (not shown).

Die Alternative zu der Vorrichtung von Fig. 9 ist in Fig. 14 und 15 gezeigt. Dort dient als Exzenterelement bzw. Antriebs­aggregat 32 nicht ein Kurbelstück, sondern das unter einem Winkel von ca. 10 - 25° zur Längsachse der Welle 102 abgeboge­ne Wellenende 102a, auf das eine Buchse als Exzenterelement bzw. Antriebsaggregat 32 aufgesteckt und befestigt ist. Diese Buchse ist über einen als Kupplungselement 103 dienenden star­ren Arm mit dem Anschlußstück 1c fest verbunden, das sich am Ende des Hochdruckschlauches 30 befindet und mit Hilfe einer Verbindungsmuffe 30a dort fest angebracht ist. Der Düsenkopf 3 ist in Fig. 15 nicht dargestellt. Die Welle 102 ist am Ende der Steuerleitung 31 - einem Rohr - mittels eines Lagers 31b gelagert, so daß sich das Wellenende 103a um die vom Lager 31b bestimmte Drehachse dreht und infolge des Winkels η auch dem Anschlußstück 1c und dem Düsenkopf 3 eine oszillieren­de Bewegung verleiht.The alternative to the device of Fig. 9 is shown in Figs. 14 and 15. There, the eccentric element or drive unit 32 is not a crank piece, but rather the shaft end 102a bent at an angle of approximately 10-25 ° to the longitudinal axis of the shaft 102, onto which a bushing as an eccentric element or drive unit 32 is attached and fastened. This socket is fixedly connected via a rigid arm serving as coupling element 103 to the connector 1c, which is located at the end of the high-pressure hose 30 and is fixedly attached there by means of a connecting sleeve 30a. The nozzle head 3 is not shown in FIG. 15. The shaft 102 is supported at the end of the control line 31 - a tube - by means of a bearing 31b, so that the shaft end 103a rotates about the axis of rotation determined by the bearing 31b and, due to the angle η, also gives the connecting piece 1c and the nozzle head 3 an oscillating movement .

An der Kupplung 11 ist drehfest ein radial abstehender Arm 11a befestigt, der an einem Anschlag 31a an der Steuerleitung 31 anschlägt und hierdurch verhindert, daß sich das Gewinde der Kupplung 11 bei den oszillierenden bwz. pendelnden Bewe­ gungen des HD-Schlauches 30 lockert oder gar ungewollt aufdreht.On the clutch 11, a radially projecting arm 11a is fastened in a rotationally fixed manner, which abuts a stop 31a on the control line 31 and thereby prevents the thread of the clutch 11 from becoming loose during the oscillating bwz. commuting movement loosening of the HD hose 30 or even unintentionally unscrewed.

Bei der Erfindung bietet auch die Anordnung des Anschlußstückes 1c zum Exzenterorgan eine weitere Variationsmöglichkeit. Ist zwischen dem Anschlußstück 1c und dem Düsenkopf 3 ein weiterer Teil eines biegbaren Hochdruckschlauches 30 als "zusätzliches" Pendelrohr eingebaut, dann werden die peitschenden Düsenkopf­bewegungen noch verstärkt. Die mechanische und hydraulische Wechselbeanspruchung des zu bearbeitenden Materials wird be­günstigt.In the invention, the arrangement of the connector 1c to the eccentric offers a further possibility of variation. If a further part of a bendable high-pressure hose 30 is installed as an “additional” pendulum tube between the connection piece 1c and the nozzle head 3, then the whipping nozzle head movements are intensified. The mechanical and hydraulic alternating stress of the material to be processed is favored.

Die Vorrichtung kann nicht nur zum Schneiden und/oder Bohren von Gestein 15 in offenen Steinbrüchen eingesetzt werden, son­dern auch in Bergwerken unter Tage, beispielsweise in Salzla­gerstätten zur Salzgewinnung oder in Kohleflözen zum Heraus­brechen der Kohle oder auch zum Erweitern der Gänge, um unzu­längliche Flöze besser zugänglich zu machen. Auch Tunnelvor­triebe für z.B. unterirdische Verkehrswege sind hierdurch zu bewerkstelligen. Sie kann ferner zum Reinigen von Landebahnen, Mauern und dergleichen, zum Entfernen der Straßenmarkierungs­farben, zum Reinigen von Ölbehältern oder Kraftwerktanks oder auch zum Reinigen der Schiffswände unterhalb der Wasserlinie, nämlich zum Entfernen von Muscheln, Seepocken usw., und zum Aufrauhen von Straßendecken verwendet werden. Damit werden dem Fachmann weitere Einsatzmöglichkeiten an die Hand gegeben.The device can be used not only for cutting and / or drilling rock 15 in open quarries, but also in underground mines, for example in salt deposits for salt extraction or in coal seams to break out the coal or also to expand the passages to better deficient seams to make it accessible. Also tunnel drives for e.g. underground traffic routes are thereby to be managed. It can also be used for cleaning runways, walls and the like, for removing road marking paints, for cleaning oil tanks or power station tanks or for cleaning ship walls below the waterline, namely for removing mussels, barnacles etc., and for roughening road surfaces . This provides the specialist with further possible uses.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Schneiden, Bohren oder dergl. Bearbeiten von Gestein, Erzen, Naturfels, Beton oder dergl. mittels eines Druckmittels, bei der Druckmittel über eine Zuleitung einem Düsenkopf zuführbar und durch mindestens eine Düse desselben als Strahl unter einem Schwenkwinkel insb. oszillierend auf das Gestein oder dergl. richtbar ist und ein Antriebsaggregat den Düsenkopf in eine insb. oszillierende Bewegung im wesent­lichen quer zur Strahlrichtung antreibt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuleitung ein die insb. oszillierende Bewegung des Düsenkopfes (3) bewirkendes Pendelrohr (30) aufweist, an dem das Antriebsaggregat (32, 33) angreift, welches sich an einer Steuerleitung (31) abstützt, die sich im wesentlichen parallel zum Pendelrohr (30) erstreckt, den Energieträger zum Erregen des Antriebsaggregats (32) zu diesem leitet und eine Führung (6) für das Pendelrohr (30) aufweist.1.Device for cutting, drilling or the like.Processing rock, ores, natural rock, concrete or the like. By means of a pressure medium, in which pressure medium can be fed to a nozzle head via a feed line and oscillates through at least one nozzle thereof as a jet, in particular at a pivoting angle the rock or the like can be straightened and a drive unit drives the nozzle head in an especially oscillating movement essentially transversely to the jet direction,
characterized by
that the supply line has an oscillating movement of the nozzle head (3) which causes the pendulum tube (30) to act on the drive unit (32, 33), which is supported on a control line (31) which is essentially parallel to the pendulum tube ( 30) extends, the energy carrier for energizing the drive unit (32) leads to it and has a guide (6) for the pendulum tube (30). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenkopf (3) mit mindestens zwei Düsen (5a) versehen und an einem als Antriebsaggregat (32) dienenden Exzenterele­ment angelenkt ist, das dem Düsenkopf (3) in einer Ebene im wesentlichen normal auf die Pendelrohrachse in einer im wesent­lichen kreisförmigen oder ovalen Bahn bewegt.2. Device according to claim 1,
characterized by
that the nozzle head (3) is provided with at least two nozzles (5a) and is articulated on an eccentric element serving as a drive unit (32), which in one plane the nozzle head (3) is essentially normal to the pendulum tube axis in a substantially circular or oval path emotional. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenkopf (3) am freien Ende des als biegbarer Hoch­druckschlauch ausgebildeten Pendelrohres (30) angeordnet ist, das elastomeres Material aufweist und unter Innendruck aufweit­bar ist.3. Device according to claim 1 or 2,
characterized by
that the nozzle head (3) is arranged at the free end of the pendulum tube (30) designed as a flexible high-pressure hose, which has elastomeric material and can be expanded under internal pressure. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Exzenterelement am Ende der Steuerleitung (31) gelagert und als Energieträger eine Welle (102) verwendet ist, welche die von einem am anderen Ende der Steuerleitung (31) angeord­neten Motor (101) erzeugte kinetische Energie in Form einer Drehbewegung an das Exzenterelement überträgt.4. Device according to one of the preceding claims,
characterized by
that the eccentric element is mounted at the end of the control line (31) and a shaft (102) is used as the energy carrier, which transmits the kinetic energy generated by a motor (101) arranged at the other end of the control line (31) in the form of a rotational movement to the eccentric element . 5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine zum Hochdruckschlauch (30) führende starre Zuleitung (12) über Verbindungsstege (36) mit der Steuerleitung (31) verbunden ist und mit dieser eine im wesentlichen langgestreck­te und flache Baueinheit bildet.5. The device according to claim 4,
characterized by
that a rigid supply line (12) leading to the high-pressure hose (30) is connected to the control line (31) via connecting webs (36) and forms an essentially elongated and flat structural unit with the latter. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der dem Düsenkopf (3) benachbarte Teil des als Hochdruck­schlauch ausgebildeten Pendelrohrs (30) in einem bügelförmigen Führungsorgan (6) geführt ist, von dem je ein Schenkel (6a), mit der Steuerleitung (31) und/oder einem Halteorgan (100) verbunden ist und die Seiten des Düsenkopfes (3) bzw. des die­sen benachbarten Teils des Pendelrohres (30) mit Abstand um­gibt.6. Device according to one of the preceding claims,
characterized by
that the part of the pendulum tube (30) which is formed as a high-pressure hose and which is adjacent to the nozzle head (3) is guided in a bow-shaped guide element (6), one leg (6a) of each, with the control line (31) and / or a holding element (100) is connected and surrounds the sides of the nozzle head (3) or the part of the pendulum tube (30) adjacent thereto at a distance. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß an die Steuerleitung (31) eine Ansatzstück (100) angesetzt ist, das in Längsrichtung (LR) der Vorrichtung über den Düsen­ kopf (3) übersteht.7. Device according to one of the preceding claims,
characterized by
that an extension piece (100) is attached to the control line (31), which extends in the longitudinal direction (LR) of the device above the nozzles protrudes head (3). 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Innendurchmesser des als Hochdruckschlauch ausgebilde­ten Pendelrohrs (30) beträchtlich größer als der Innendurch­messer der im wesentlichen starren Zuleitung (12) gewählt ist.8. Device according to one of the preceding claims,
characterized by
that the inside diameter of the pendulum tube (30) designed as a high-pressure hose is selected to be considerably larger than the inside diameter of the essentially rigid feed line (12). 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hochdruckschlauch (30) derart ausgebildet, angeordnet und bemessen ist, daß er beim Antrieb des Düsenkopfes (3) über das Exzenterelement eine wellenförmige Eigenverformung ausführt, und daß der Düsenkopf (3) so gelagert ist, daß dessen Bewegung außer durch das Exzenterelement auch durch die wellenförmige Eigen­verformung des Hochdruckschlauchs (30) steuerbar ist.9. Device according to one of the preceding claims,
characterized by
that the high-pressure hose (30) is designed, arranged and dimensioned such that when the nozzle head (3) is driven via the eccentric element it carries out a wave-shaped intrinsic deformation, and that the nozzle head (3) is mounted in such a way that its movement, in addition to through the eccentric element can be controlled by the wave-shaped inherent deformation of the high-pressure hose (30). 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenkopf (3) auswechselbar an einem Kupplungsstück (1c) anschraubbar bzw. aufsteckbar ist, das mit dem Exzenter­element über ein Kupplungsteil (103) in Antriebsverbindung steht.10. Device according to one of the preceding claims,
characterized by
that the nozzle head (3) can be exchangeably screwed or plugged onto a coupling piece (1c) which is in drive connection with the eccentric element via a coupling part (103). 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Düsenkopf (3) mit einer Mitteldüse (5a) und mindestens einem Paar Seitendüsen (5a) versehen ist, die je einen seit­lich des aus der Mitteldüse (5a) austretenden Mittelstrahles (5b₂) versetzten und gegenüber dessen Strahlrichtung unter einem Anstellwinkel β geneigten Seitenstrahlen (5b₁, 5b₃) erzeu­gen.11. Device according to one of the preceding claims,
characterized by
that the nozzle head (3) is provided with a center nozzle (5a) and at least one pair of side nozzles (5a), each of which displaces one side of the center jet (5b₂) emerging from the center nozzle (5a) and which is inclined with respect to its jet direction at an angle of incidence β (5b₁, 5b₃) generate. 12. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Anstellwinkel β etwa 15 bis 30° beträgt.12. The device according to claim 14,
characterized by
that the angle of attack β is about 15 to 30 °.
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