目前為水切割系統(tǒng)提供高壓的方法主要兩種一種是直接采用往復式三柱塞泵將水加壓到高壓或者超高壓值的方法。它省去了油壓系統(tǒng),具有結構簡單,工作可靠,維護方便等特點,但是這種方法加壓的效率較低,僅能用于壓力低于以下的水射流切割既純水切割中,不適用于超高壓磨料水切割技術的場合。
另一種是目前被國內(nèi)外水切割系統(tǒng)中廣泛使用的柱塞泵與增壓器集合的方式,其系統(tǒng)構成主要包括油壓系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、增壓恒壓系統(tǒng)等組成。其關鍵裝置是將水壓增至工作壓力的增壓器,其增加壓力的大小可通過調(diào)整油壓系統(tǒng)作用在大活塞上的壓力進行調(diào)節(jié)
水射流的動力源系統(tǒng)構成
整個水切割機的動力源系統(tǒng)是由油壓系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、增壓恒壓系統(tǒng)等幾部分組成的,油壓系統(tǒng)、供水系統(tǒng)為低壓系統(tǒng),增壓恒壓系統(tǒng)是動力源的核心。
油壓系統(tǒng)與供水系統(tǒng)
油壓系統(tǒng),也叫低壓油系統(tǒng),它是整個動力源系統(tǒng)的基礎。它的主要工作過程為,油泵從油箱抽取液壓油,通過過濾器進行過濾,再經(jīng)過單向閥、油路管后進入換向閥中,其供油方向由換向閥自動控制。
供水系統(tǒng)的供給過程與油壓系統(tǒng)的供給過程大致相同,水泵從水箱中抽取水,在通過過濾器進行過濾處理并加入防銹添加劑等,然后再從單向閥、水路管線經(jīng)過進水孔進入高壓腔。
增壓恒壓系統(tǒng)
增壓器增壓器在整個水切割系統(tǒng)中扮演轉(zhuǎn)換器的角色,通過增壓器可以把低壓水轉(zhuǎn)換為高壓水用于對加工對象的切割。目前的磨料水射流壓力在一的場合中經(jīng)常使用這種裝置增壓器的缺點是裝置構成比較復雜,水流量小,產(chǎn)品價格較高。
增壓器的增壓過程低壓油通過導油孔進入往復式增壓器低壓油缸中低壓腔的一側(cè),推動活塞體進行運動,進而使一端高壓腔的壓力升高,從而使此端高壓腔內(nèi)的水形成高壓水后,進入穩(wěn)壓器內(nèi)。當活塞運動到接近油缸端頭時觸動觸發(fā)器,與該觸發(fā)器相連的行程開關傳感器被激發(fā),發(fā)出信號控制換向潤換向供油,使活塞向相反的方向運動。如此反復,此換向閥使增壓器低壓油缸的左右兩端油孔周期性排油與供油,從而驅(qū)動增壓器的活塞組往復運動。其具體結構如圖所示
增壓器的的增壓比增壓器的的增壓比即為大小活塞面積之比,其壓力增加值
符合公式
典型的增壓比從到。當選定柱塞泵后,增壓比既為一定值,但是通過調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)作用在大活塞上的輸入油壓,可以調(diào)節(jié)增壓器小活塞端的輸出水壓。同時,柱塞式增壓器增壓比與系統(tǒng)的壓力波動也有著直接的關系,系統(tǒng)壓力波動值與增壓比呈正比例關系。增壓比比值較小時,增壓器高壓腔與低壓腔的壓力差小,低壓沖擊平穩(wěn),并且柱塞式增壓器單向行程時間較長,水射流壓力變化相對穩(wěn)定,系統(tǒng)壓力波動值較低。試驗表明,增壓比值在一時既能滿足一般工業(yè)切割的要求。
穩(wěn)壓器利用油壓作為動力源,柱塞式增壓器的往復運動不快捷。因此,在使用柱塞式增壓器時不能避免在腔內(nèi)頂端處發(fā)生壓力瞬間下降的現(xiàn)象,如果將此高壓水直接送至噴嘴,那么噴嘴出來的射流壓力將會是脈動的,這對管路系統(tǒng)會產(chǎn)生周期性振蕩。同時,水在壓力下的壓縮率能夠達,從而導致柱塞桿在走過整個行程后才會高壓水輸出。
頻繁的壓力波動和水流量的變化,勢必造成水射流缺乏穩(wěn)定性。為了在系統(tǒng)的使用過程中獲得穩(wěn)定的高壓水射流,最簡單的方法就是在增壓器與噴嘴回路之間設置一蓄能器,消除水壓脈動,達到恒壓目的。
蓄能器是一個安裝在噴嘴和增壓器之間的緩沖、減震裝置,能補償柱塞式增壓器的壓力降,是穩(wěn)定系統(tǒng)工作壓力的關鍵部件。通常通過穩(wěn)壓器可將水射流脈動量控制在5%之內(nèi)。
蓄能器實際上是一個有一定容積的高壓容器,從理論上講,其體積越大,穩(wěn)壓效果越好,但從實用的角度考慮,不可能將蓄能器做的太大,其原因之一是它將帶來體積和重量的增加,其二是壓力的增長有一定的滯后作用。通常取容器的容積在一之間即可滿足其切割系統(tǒng)要求。
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