水切割機用于高壓水射流設備的高壓往復泵主要有立式泵和臥式泵。它們具有共同的特點,如隨壓力變化流量基本保持不變,技術參數之間的匹配對泵的影響適用于高壓、大功率工作場合,需要安全、調壓、溢流等相同的泵系統,系列化、通用化、標準化程度高,運行可靠性也是對這類高壓泵的共同要求。立式高壓往復泵。它的柱塞往復方向是垂直的,這一特點使得泵在運行中,往復密封無需承受柱塞的質量,滑履也無需承受十字頭的質量,也就不會出現密封和滑履的偏磨現象,有利于提高液力端和傳動端的可靠性;另外,立式泵將平板閥垂直安裝,非常利于閥的導向和均勻沖擊。當然,立式泵最大的缺點是重心高、機組運行穩定性差,高壓下工作這一問題也就更突出。 與立式泵相比較,臥式高壓往復泵以其運行平穩、拆裝方便、便于觀察為主要優點而廣為應用。雖然它占地面積大,但對高壓設備,運行可靠性是第一位的。典型的臥式高壓往復泵。由圖可見,它的傳動端與立式泵基本一致,所不同的是柱塞呈水平布置。另外,高壓水射流設備用泵工況還不同于連續運行的流程泵,加之隨著技術水平的提高,泵的高速化使其外形尺寸大為減小,臥式泵也就更具有競爭力了。
本章將著重圍繞臥式泵介紹泵的設計方法,并給出實用的設計方案與經驗。經驗指出:一般工業清洗用水射流壓力為70MPa;磨料射流除銹也用70MPa;純水射流除銹則需150MPa;水切割需250MPa左右。單人持槍作業,受反沖力的限制,機組功率多在55kW,對llOkW機組多為雙人雙槍同時作業,或借助執行輔助機構(如多于L噴頭或固定機構)。
確定結構參數n、S、D,一般先從U。人手。U。過大,泵的運動副,尤其是柱塞密封副的摩擦磨損嚴重,直接影響到流量與壓力的下降;Um過小,D值就必然過大,柱塞力與D2成正比,這樣就使泵的總體尺寸和質量增大。
對一般三柱塞高壓往復泵,取U.為1. Im/s左右為宜;壓力越高,Um值越低;對超高壓泵,由于其密封軸向尺寸大,易摩擦生熱和磨損t取Um為0. 15m/s左右。由此可知,壓力越高,泵速越低。盡管提高泵速n是減小泵的尺寸和質量的最有效途徑,但泵速過高容易造成液缸內的空化或氣蝕、降低泵的吸人性能,而且嚴重影響泵的易損件(密封、閥組)和運動件(軸瓦等)壽命,造成液力端泵的排出性能降低和動力端異常溫升與噪聲。對臥式三柱塞高壓往復泵,n的取值范圍為180-720次/nin,常用在300-550次/min;對超高壓泵,n的取值范圍為50-135次/min,常用在80-100次/min。
Um、n值一經確定,實際上S、D值已確定,但為進一步比較n、S、D的組合方案,還應進一步比較程徑比P—S/D值,因為它實際上反映了泵總體寬度和長度的關系。妒值大,總體則窄而長;p值小,總體則寬而短。因此,當竹值高時,妒取較小值,反之取較大值;聲值高時,妒取大值,反之取小值。p的一般取值范圍為1. 0-3.5;當”值很高時取0.8;對于高壓或超高壓泵,妒值可能大到5-7。
吸人管徑和排出管徑d,和畫的選取,取決于相應管內介質的流速Vi和口z。一般的講,”1為l-2m/s,V2為1.5-2. 5m/s;對排出壓力高的泵,V2值可能更大些;對吸人性能要求高的泵,u.應取小值,通常只取上述釘,的一半左右;流量相對小的泵,常取u.-口。,即取d- -dz,這樣便于制造,且互換性好。水切割機柱塞直徑則由上述參數導出,并按標準系列圓整。