水切割機高壓水發(fā)生設備是高壓水射流設備的主機,由于它是動設備,故對系統(tǒng)的可靠性影響很大。
高壓水發(fā)生設備包括多種型式的往復泵和增壓器。它與一般流程用往復泵相比,其特點是壓力更高乃至為超高壓,因而對其結構、材料與加工工藝等都有更高的要求。本章僅介紹作為高壓水發(fā)生設備的特色技術問題,而忽略往復泵的一般設計問題。
總體設計要求
(l)選擇合適的型式及結構;
(2)確定主要結構參數(shù);
(3)確定泵的整體布置;
(4)系列化設計。
總體設計首先面臨的就是確定設計參數(shù),尤其是壓力、流量、功率參數(shù)要針對用戶要求,參照經(jīng)驗并依據(jù)標準系列參數(shù)圓整。同時,確定設計參數(shù)要考慮到成套設備各種配套件的外購與外協(xié),還要考慮到承上啟下的系列化發(fā)展。
用于高壓清洗機的泵大都是柱塞泵,其型式主要有軸向柱塞泵、徑向柱塞泵、立式往復泵和臥式往復泵。
軸向柱塞泵以其與原動機直聯(lián)、高速為主要特點,多用于10MPa以下的微小型清洗機。其動力端直聯(lián)斜盤旋轉(zhuǎn),帶動三個-柱塞沿軸向呈1200相位的往復運動。為了保證柱塞的及時回位,斜盤與柱塞的點接觸改為斜盤開槽與柱塞鑲嵌結構。受斜盤偏角限制,這類泵的柱塞行程都較短,而高壓下柱塞直徑也受到限制,因而它的設計參數(shù)普遍很小,適用范圍也很窄。泵的進、出水閥組均采用工程塑料,液力端則采用壓鑄鋁,這就更顯示出微型泵輕的特點。軸向柱塞泵引發(fā)的缺點,如溫升、密封壽命等主要源于高速(多在1450r/min和2800r/min)。
徑向柱塞泵作為大功率高壓泵已成功應用。徑向柱塞隔膜泵。泵軸旋轉(zhuǎn)帶動偏心軸同軸轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)4個柱塞(也可以是6個、8個柱塞)的往復運動。柱塞前移,液缸容積變小,缸內(nèi)液壓油自徑向擠壓軸外圍管狀隔膜,從而將隔膜內(nèi)的水自出水球閥壓出;柱塞后移,隔膜恢復管狀,出水球閥關閉,進水閥打開吸水。液缸內(nèi)油的泄漏通過柱塞口由曲軸箱內(nèi)油補充。泵正常工作時,隔膜護閥處于常開狀態(tài),當水路發(fā)生意外(如閥出故障),則隔膜在高壓水作用下脹大,觸及腔壁及護閥,使其關閉,從而隔斷油路、保護隔膜。
該泵的外形圖。由圖可見,該泵的機械傳動機構和數(shù)個液缸全部置于鋁質(zhì)曲軸箱內(nèi),箱內(nèi)注滿油,保證了泵的高速運轉(zhuǎn)。該泵的特點在于管狀隔膜將油、水分開,柱塞不接觸高壓水,無需復雜的高壓往復密封。該泵由于多缸、高速( 1200r/min),排出壓力無脈動,在大參數(shù)下(80MPa、l20kW)質(zhì)量比很小。由于管狀隔膜吸、排水的動力是柱塞往復運行形成的油壓,加之多缸的連接,使該泵的結構比較復雜,且拆卸也不太方便。另外,該泵的變型(壓力、流量)能力較差。
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(shù)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(diào)壓、溢流等相同的泵系統(tǒng),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(zhì)量,滑履也無需承受十字頭的質(zhì)量,也就不會出現(xiàn)密封和滑履的偏磨現(xiàn)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(wěn)定性差,高壓下工作這一問題也就更突出 與立式泵相比較,臥式高壓往復泵其運行平穩(wěn)、拆裝方便、便于觀察為主要優(yōu)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。為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(xù)運行的流程泵,加之隨著技術水平的提高,水切割機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。