Обзор технологии

Насосы

Насосы прямого действия

Технология насосов с коленчатым валом, которая известна уже несколько столетий, основана на использовании механического коленчатого вала, приводящего в возвратно-поступательное движение определённое количество поршней в цилиндрах. Обратные клапаны в цилиндре позволяют воде попасть в цилиндр, когда поршень подаётся назад, и опустить цилиндр в разветвлённый выпускной трубопровод, когда поршень в цилиндре движется вперёд.

Схема работы насоса с коленчатым валом

Насосы с коленчатым валом по своей природе более продуктивны, чем насосы с усилителем, так как не требуют гидравлической системы, потребляющей огромное количество энергии. Кроме того, насосы с коленчатым валом с тремя и более цилиндрами могут быть сконструированы таким образом, чтобы выдавать на выходе стабильное давление без необходимости применять систему гашения. Фактически, насосы с коленчатым валом не использовались с устройствами высокого давления вплоть до недавнего времени. Это обуславливалось тем, что традиционные насосы с коленчатым валом, совершая больше движений в минуту, чем насосы с усилителем, характеризовались неприемлемо коротким сроком эксплуатации прокладок и обратных клапанов. Прогресс в области материалов и технологий изготовления прокладок в сочетании с повсеместной доступностью запчастей – керамических клапанов, привёл к тому, что в диапазоне от 40000 до 50000 Psi (от 280 тыс. до 345 тыс. кПа) насос с коленчатым валом может работать с высокой степенью надёжности. Это стало настоящим переломом в применении насосов прямого действия для гидроабразивной резки.

Сегодня насосы с коленчатым валом могут надёжно работать на уровне до 55.000 Psi (380 тыс. кПа).

Практика показала, что струя абразивного материала на самом деле не требует полных 60 тыс Psi (414 тыс. кПа), производимых насосом с усилителем. В станках такого типа фактически резку осуществляет абразив, тогда как вода является средством перемещения абразива сквозь обрабатываемый материал. Это значительно снижает выгоду от применения сверхвысокого давления. На практике многие пользователи насосов с усилителями 60 Psi (40 тыс. кПа) открыли, что резка получается более гладкой и стабильной, если их станки работают в диапазоне от 40 до 50 тыс. Psi (276 тыс. – 345 тыс. кПа). Так как насосы с коленчатым валом производят давление именно такого диапазона, растет продажа станков для резки с более продуктивными и удобными в эксплуатации насосами прямого действия.

Мультипликаторные насосы

Ранее системы резки сверхвысокого давления использовали только гидравлические мультипликаторные насосы. В прошлом только они могли обеспечить надёжную подачу давления от 40 тыс. до 60 тыс. Psi (276 тыс. - 414 тыс. кПа). На рисунке представлена схема гидравлического насоса с усилителем.

Схема работы мультипликаторного насоса

Тепловой или электрический двигатель приводит в движение гидравлический насос, который качает гидравлическую жидкость под давлением от 1000 до 4000 Psi (от 6900 до 27600 кПа) в цилиндр усилителя. Гидравлическое давление воздействует на относительно большой поршень, чтобы с большой силой надавить на поршень относительно небольшого диаметра. Поршень повышает давление воды до уровня, пропорционального половине поперечного сечения большого и маленького поршня. Например, если 3000 Psi (то есть 20 700 кПа) гидравлической жидкости воздействуют на большой поршень площадью 20 квадратных дюймов, и если он толкает маленький поршень площадью всего один квадратный дюйм, то вода, которая выталкивается поршнем, будет сдавлена до 60 000 Psi [3000 x 20/1].

Цилиндр усилителя – это цилиндр двойного действия, в котором гидравлическая жидкость подаётся попеременно с одной и с другой стороны. Гидравлический поршень по очереди повышает давление с помощью поршней меньшего диаметра на двух концах блока усилителя. Комплекс обратных клапанов попеременно впускает воду низкого давления в цилиндр поршня, когда поршень подаётся назад, и выталкивает воду в разветвлённый выпускной трубопровод, когда поршень осуществляет поступательное движение. Движущийся поршень усилителя обеспечивает пульсирующую подачу воды под очень высоким давлением. Чтобы подача воды была более равномерной (а резка – более гладкой), насос усилителя, как правило, оснащается цилиндром «гашения», который выполняет функцию уравнительного резервуара высокого давления. Применение этого гасителя снижает колебание давления до нескольких Psi на один такт (< 700 бар).

Быстрый переход к одной из тем