Понимание технологии водоструйных насосов

Если вы хотите купить или заменить режущее оборудование, включающее водоструйные насосы, вот о чем следует подумать.

Насос — это сердце машины и второй по стоимости эксплуатационный расход при резке абразивом. Если вы используете резку только с использованием воды, то это составляет большую часть ваших эксплуатационных расходов. Первоначальные инвестиции в оборудование не так важны, как текущие эксплуатационные расходы. Экономия от 10 до 20 процентов на авансе может в конечном итоге обойтись вам в 10 раз дороже в течение следующих нескольких лет работы.

В отрасли доминируют три основные технологии водоструйных насосов. Первыми на рынке были насосы с гидравлическим усилителем, изобретенные соучредителем OMAX® доктором Джоном Олсеном, когда он работал в Flow Research Inc. в 1970-х годах. Двадцать лет спустя была изобретена технология насосов с прямым приводом, и гонка началась.

В 2008 году компания Techni Waterjet в Австралии разработала электрический сервонасос. Насос Techni теперь называется Quantum SPT. Владелец продал машиностроительную компанию и владеет только компанией по производству насосов, которая называется Quantum SPT.

Гидравлические насосы-усилители

Первый из них, насос гидроусилителя, по-прежнему остается самым популярным, главным образом потому, что это наиболее распространенный продукт, предлагаемый машиностроителями и интеграторами; это был единственный насос, доступный интеграторам машин в течение многих лет. Машинный интегратор может приобрести готовый насос и интегрировать его в свои машины. Недавно несколько небольших компаний начали предлагать интеграторам насосы с прямым приводом, но пока очень немногие пошли в этом направлении.

Насосный тип имеет очень простую конструкцию. Гидравлический цилиндр с плунжером на каждом конце поршня перемещается вперед и назад с помощью гидравлического пакета, приводимого в движение электродвигателем. Каждый плунжер проталкивается через цилиндр, в котором расположены впускной и выпускной обратные клапаны для воды. Когда один плунжер/цилиндр вытесняет воду из обратного клапана, другой втягивает воду в цилиндр. Процесс повторяется, когда гидравлический цилиндр меняет направление движения.

Вода собирается из двух выпускных линий и накапливается в аттенюаторе. Аттенюатор накапливает энергию в сжатой воде и выбрасывает часть накопленной воды, в то время как плунжеры меняют направление вращения в конце каждого хода. Это приводит к более плавному сигналу давления и уменьшению воздействия на фитинги и компоненты высокого давления. Большинство насосов гидравлического усилителя работают со скоростью от 60 до 100 ходов в минуту.

Насосы с прямым приводом

Насос с прямым приводом приводится в движение электродвигателем с зубчатым ремнем на коленчатом валу. Кривошип приводит в движение три плунжера в цилиндрах. Каждая комбинация плунжер/цилиндр имеет обратный клапан, который пропускает воду в цилиндр при обратном ходе плунжера и вытесняет воду в линии высокого давления. Три линии высокого давления подключаются к аккумулятору, чтобы уменьшить пульсирующий эффект слияния этих линий.

Насосы с прямым приводом работают со скоростью около 1400 об/мин и поэтому не имеют лучшей репутации в отношении срока службы уплотнений.

Электрические сервонасосы

Электрический сервонасос подобен гидравлическому усилителю, поскольку он перемещается вперед и назад со скоростью всего от 60 до 100 об/мин, обеспечивая относительно низкий износ уплотнений и генерируя воду с каждого конца агрегата.

Два основных различия между технологиями заключаются в том, что электрический сервонасос имеет КПД 90 процентов, поскольку в нем используется электрический серводвигатель вместо гидравлической системы, перемещающей плунжеры с КПД 60–65 процентов. Кроме того, электрический сервонасос почти не потребляет энергии, когда форсунка закрыта, тогда как гидравлический усилитель продолжает работать на своем гидравлическом блоке, используя 50-процентную мощность.

Электрическое использование

Три типа насосов по-разному используют электроэнергию.

Насос с гидроусилителем использует больше электроэнергии для создания такого же расхода воды, как и две другие технологии, поскольку КПД гидравлической системы составляет всего лишь 60–65 процентов. Насос мощностью 50 л.с. перекачивает примерно такое же количество воды, как насос с прямым приводом мощностью 40 л.с. или электрический сервонасос мощностью 30 кВт. Гидравлические насосы-усилители используют около 50 процентов энергии в неподвижном состоянии при перемещении или загрузке/разгрузке стола. Таким образом, вы платите за электроэнергию все время, пока насос включен, поскольку насос обеспечивает циркуляцию гидравлического масла, поддерживая его охлаждение.