Części pompy ze wzmacniaczem
Zdjęcie 2 - Obudowa pompy ze wzmacniaczem (150 KM)
1. Silnik elektryczny i pompa hydrauliczna
Silnik elektryczny i pompa hydrauliczna (numer 1 na zdjęciu powyżej) tworzą wymagane ciśnienie oleju dla wzmacniacza. Zespół ten zwykle znajduje się w dolnej części obudowy pompy. Silnik elektryczny i pompa są mierzone w KM (lub metrycznie w kW). Typowe rozmiary pompy to 30 KM, 50 KM, 75 KM, 100 KM i 150 KM. Jak wspomniano w poprzednim rozdziale, każda pompa będzie powiązana z wielkością mocy wyjściowej wody (galony na minutę) i ciśnienia (psi).
Ważne również jest, aby pamiętać, że KM (HP) nie jest koniecznie wskazaniem ciśnienia. Pompa 150 HP nie musi tworzyć większego ciśnienia niż pompa 50 HP. Moc jest bardziej bezpośrednio związana z mocą wyjściową wody, ponieważ więcej HP będzie potrzebne do stworzenia wystarczającej siły, aby przesunąć tłok / nurnik wzmacniacza przy wymaganej proporcji posuwu.
2. Kierunkowe zawory sterujące
Zdjęcie 3 – Kierunkowy Zawór Sterujący
Kierunkowy zawór sterujący (2 na zdjęciach 2 i 3) steruje kierunkiem przepływu oleju hydraulicznego do i ze wzmacniacza.
3. Wzmacniacz
Zdjęcie 4 - Wzmacniacz
Sam wzmacniacz składa się (3 na Zdjęciach 4 i 2) z cylindra hydraulicznego (4), cylindrów wysokiego cisnienia(7), zaworów zwrotnych (8) i zaślepek / pokryw końcowych (9). Tłok i nurnik nie są widoczne z zewnątrz.
4. Cylinder hydrauliczny
Zdjęcie 5 - Cylinder Hydrauliczny
Cylinder hydrauliczny (4 na Zdjęciach 2 i 5) mieści tłok i jest obszarem pracy oleju hydraulicznego. Kierunkowe zawory sterujące kontrolują przepływ oleju do i z każdej strony cylindra hydraulicznego.
Na każdym końcu cylindra hydraulicznego znajduje się płyta końcowa, która służy do podłączenia cylindra hydraulicznego do w cylindra wysokiego ciśnienia. Dwie płyty końcowe cylindra hydraulicznego są połączone i mocno zaciągnięte na miejscu za pomocą 4 cięgien i nakrętek.
5. Tłok
Zdjęcie 6 – Zespół Tłoku (5) i Nurnika (6)
Tłok (numer 5 na zdjęciach 2 i 6) jest częścią cylindra o większej średnicy i znajduje się w cylindrze hydraulicznym (4 na zdj. 2 i 5). Tłok skutecznie dzieli cylinder hydrauliczny na lewą i prawa stronę. Olej nie może przejść z jednej strony na drugą obok tłoka. Musi on wychodzić i wchodzić do cylindra hydraulicznego poprzez przewody przymocowane do kierunkowego zaworu sterującego. Hydrauliczne ciśnienie oleju jest wywierane na każdą stronę tłoka w sposób zmienny, tak aby był generowany ruch zespołu tłoka i nurnika tam i z powrotem.
6. Nurnik
Zdjęcie 7 – Nurnik ceramiczny
Nurniki (6 na zdjęciu 7) to dwa wałki o mniejszej średnicy, które są połączone do każdej strony tłoka. Punkt mocowania znajduje się wewnątrz cylindra hydraulicznego. Pozostałe końce nurników ciągną się do lewego i prawego cylindra wysokiego ciśnienia. Wokół wałka nurnika są umieszczone uszczelki, żeby zapobiegać sączeniu się oleju do wodnej części pompy, i na odwrót. Nurniki są wykonane albo ze stali nierdzewnej lub, ostatnio, z materiałów ceramicznych. Materiały ceramiczne są stosowane ze względu na ich zdolność do obsługi ciepła i wysokiego ciśnienia z niewielką rozszerzalność cieplną.
7. Cylinder wysokiego ciśnienia
Zdjęcie 8 – Cylinder Wysokiego Ciśnienia (7)
Dwa cylindry wysokiego ciśnienia (7 na zdjęciach 8 i 2) znajdują się tam, gdzie sprężana jest woda. Zazwyczaj są one określone jako "lewostronny" i "prawostronny." Cylindry wysokiego ciśnienia są wykonane z bardzo grubej stali nierdzewnej i obrabiane w taki sposób, aby wytrzymać bardzo wysokie ciśnienia jakiemu są poddawane ciągły cykliczny sposób.
8. Zawór zwrotny
Rysunek 9 – Przekrój poprzeczny głównej części zaworu zwrotnego
Zdjęcie 10 – Główna część zaworu zwrotnego
Na końcu każdego cylindra wysokiego ciśnienia znajduje się jeden zawór zwrotny(numer 8 na rysunkach 10 i 8) na przeciwległym końcu cylindra hydraulicznego. Zawór zwrotny umożliwia wejście świeżej wody do cylindra wysokiego ciśnienia i wyjście wody o wysokim ciśnieniu ze wzmacniacza. Zawór zwrotny jest zaprojektowany do przepuszczania przepływu wody tylko w jednym kierunku. Świeża woda wchodzi poprzez kanały wykonane maszynowo w bokach i wychodzi przez jeden lub więcej otworów w przedniej części zaworu. Różne typy uszczelek, grzybków i sprężyn służą do utrzymania tego przepływu wody. Przez kilkaset godzin te elementy będą się zużywać, pozwalając na wypływanie sprężonej wody poza ścieżkę wlotową, lub pozwalając jej przedostawać się z powrotem do cylindra wysokiego ciśnienia. Objawy i diagnoza tych różnych sytuacji zostaną omówione w dalej w rozdziale "Konserwacja".
Rysunek 11 - Widok górnej części obudowy wzmacniacza
9. Zaślepka/pokrywa końcowa
Zaślepka (numer 9 na rysunkach 11 i 2) ma kształt cylindryczny lub kwadratowy. Wersja cylindryczna przykręcona jest na końcówce wyjściowej cylindra wysokiego ciśnienia. Wersja kwadratowa jest utrzymywana na swoim miejscu za pomocą cięgien i nakrętek. Zaślepka ma otwór w środku dla zaworu zwrotnego i głównej części wylotu. Będzie mieć również punkt połączenia dla przychodzącej świeżej wody. Woda przepływa przez otwory wykonane maszynowo przez zaślepkę, żeby wyrównać się z otworami wlotowymi z zaworze zwrotnym.
10. Przewody wysokiego ciśnienia
Zdjęcie12 – Przewody wysokiego ciśnienia
Zdjęcia: Autoclave Engineer
Wysoko ciśnieniowe przewody ze stali nierdzewnej 304 lub 316 (numer 10 na zdjęciu 11) są przymocowane do wylotu każdego zaworu zwrotnego. Wspólne średnice zewnętrzne wynoszą 0,25 ", 0,313", 0,375 "i 0.563". Zakres wewnętrznych średnic wynosi od 0.062" do 0.312". Zwykle przewody są okryte dookoła elastycznymi powłokami ochronnymi.
Przewody wysokiego ciśnienia z lewej strony cylindra wysokiego ciśnienia będą się łączyć w pewnym punkcie razem z przewodami wysokiego ciśnienia z prawej strony cylindra. Przewody wysokiego ciśnienia przenoszą sprężoną wodę do tłumika ciśnienia. Dodatkowe przewody wysokiego ciśnienia skierują wodę o wysokim ciśnieniu do głowicy tnącej.
Długość, liczba zakrętów i innych przeszkód w przepływie (np. zawory ręczne) w ścieżce przewodów wysokiego ciśnienia, muszą być brane pod uwagę przy projektowaniu wysokiej jakości systemu wysokociśnieniowego cięcia strumieniem wody. Ciśnienie spada na każdym zakręcie w przewodach. Również, kiedy wzrasta odległość pomiędzy pompą i głowicą tnącą, to wewnętrzne tarcie wody podczas jej wpadania na wewnętrzne ściany będzie wytwarzało ciepło, przez co spadnie ciśnienie wody. Ten temat zostanie omówiony bardziej szczegółowo w rozdziale 5 "Spadek ciśnienia w przewodach".
11. Tłumik ciśnienia
Zdjecie 13 – Tłumik ciśnienia
Tłumik ciśnienia (numer 11 na zdjęciu 13 i 2) wygładza wahania ciśnienia po wyjściu wody o wysokim ciśnieniu ze wzmacniacza. Z każdym odwróceniem cyklu wzmacniacza, istnieje niewielkie opóźnienie we wzroście ciśnienia wody w przeciwległym cylindrze wysokiego ciśnienia. To opóźnienie jest spowodowane: 1) odwróceniem ruchu, w którym chwilowa prędkości pod koniec posuwu jest równa zeru, oraz 2) mechaniczne opóźnienie odwrócenia. Wszystkie te czynniki mogą prowadzić do spadku ciśnienia wody. Niektórzy producenci używają zastrzeżonej technologii w celu zmniejszenia tego spadku ciśnienia, które proponujemy zbadać przy wyborze pompy. Generalnie, jeśli pompa 50 HP będzie mogła utrzymać otwór 0,014 " przy wartości 60.000 psi ciśnienia pracy ciągłej, to istnieje domniemanie, że udało się sprostać wyzwaniu jakim jest spadek ciśnienia hydraulicznego.
Rysunek 14 - Wahania ciśnienia przed wejściem do akumulatora
Źródło: "Pressure and Flow Rate Fluctuations at High Pressure Intensifier Pumps"(Wahania ciśnienia i natężenia przepływu podczas pracy wysokociśnieniowych pomp ze wzmacniaczem), F. Trieb, et.al., 2007 American WJTA Conference and Expo "
Rysunek 14 pokazuje wahania ciśnienia w linii wody o wysokim ciśnieniu przed wejściem do akumulatora ciśnieniowego. To pokazuje zmiany ciśnienia od najwyższego do najniższego prawie 22.000 psi. So, for a 60,000 psi system, the high pressure water would be going from 60,000 psi to 40,000 psi after every stroke of the intensifier. Tak więc, dla systemu 60000 psi, wody o wysokim ciśnieniu płynęłaby począwszy od 60000 do 40000 psi, po każdym suwie wzmacniacza.
Jeżeli to wahanie ciśnienia nie byłoby wyrównywane przez tłumik ciśnienia, rezultaty cięcia na obrabianym elemencie byłyby niepożądane. Wystąpiłaby znaczna linia w elemencie z każdym suwem wzmacniacza. Przypomnijmy, że w wyniku zmiany ciśnienia wystąpi też zmiana prędkości strumienia wody w głowicy tnącej. Ta zmiana prędkości zmieni prędkość, z którą poruszają się cząsteczki ścierniwa, a zatem również zmieni to wielkość siły, jaką będą przenosić na obrabiany element. Niskiego ciśnienia prowadzi do zmniejszenia prędkości wody, co prowadzi do mniejszej siły ścierniwa, co prowadzi do wolniejszego ciecia lub chropowatej jakości krawędzi.
Na szczęście tłumik ciśnienia wyrównuje te gwałtowne skoki ciśnienia, tak żeby woda w głowicy tnącej utrzymywała stałe ciśnienie, prędkość i moc. Fortunately the pressure attenuator smoothes out these pressure spikes so that the water at the cutting head maintains a steady pressure, speed and cutting power
12. Wlot wody
Zdjęcie 15 – Filtry wlotu wody
Przed wejściem do pompy, woda może będzie musiała być uzdatniona w celu uzyskania wody zgodnej ze specyfikacjami producentów urządzeń waterjet. W obudowie pompy, zwykle w dolnej części, woda zazwyczaj przechodzą przez jeden lub więcej końcowych filtrów tuż przed wejściem do wzmacniacza (numer 12 na zdjęciu 15 i 2).
Woda dopływowa musi być w stanie utrzymać określone natężenie przepływu i ciśnienie, w celu zapewnienia, że wzmacniacz otrzyma wystarczającą ilość wody. Woda sieciowa także musi spełniać określone wymagania w odniesieniu do całkowitej ilości rozpuszczonych substancji stałych (TDS), pH, substancji organicznych, temperatury, itp. Niska jakość wody spowoduje drastycznie zmniejszenie żywotności elementów wysokiego ciśnienia (tj. wszystkiego z czym wchodzi w kontakt woda o wysokim ciśnieniem). Różni producenci pomp wymagają różnych ciśnień wody dopływowej, niektóre potrzebują zaledwie 30 psi, a inne wymagają pompy wspomagającej do utrzymania ciśnienia wody 100 psi. Jakość wody zostanie omówiona bardziej szczegółowo w rozdziale 4 "Jakość Wody".
13. Sterowanie i PLC
Sterowanie i PLC/sterownik programowalny/ (bez ilustracji) kontrolują zawory w układzie hydraulicznym w celu określenia ciśnienia i przepływu oleju hydraulicznego do i ze wzmacniacza.
Różne sensory i czujniki zbliżeniowe mogą być też zintegrowane ze sterowaniem w celu monitorowania całej pompy dla sprawdzenia takich rzeczy jak szybkość posuwu, temperaturę i ciśnienie oleju, ciśnienie wody dopływowej i natężenia przepływu, i innych parametrów. Ta funkcja ta sprawia, że praca i rozwiązywanie problemów z nowoczesnymi wzmacniaczami jest znacznie łatwiejsza.