Насосы водоструя: Интенсификатор vs Прямой привод — что обеспечивает высокую производительность?

Этот спор, вероятно, настолько же стар, как сама технология насосов;

«Что лучше — насос типа Интенсификатор или Прямой привод?»

Хотя насосы типа Интенсификатор используются гораздо большим числом производителей водоструев, нельзя игнорировать преимущества и простоту дизайна прямого привода, и хотя есть производители, делающие и предлагающие оба (Flow Corp.), большинство производителей используют только легко доступные «с полки» насосы типа Интенсификатор, обычно спроектированные и построенные сторонним вендором (как KMT Waterjet, Accustream и American Waterjet). Напротив, один из самых успешных брендов, Omax, использует только насосы Прямого привода. Почему? Что делает один дизайн насоса лучше другого? Почему вам может понадобиться другой дизайн?

В этой статье эксперты Southern Fab погружаются глубоко в тайну того, что приводит в движение самые популярные водоструйные резательные системы на рынке сегодня. Мы обнаруживаем, что делает эти насосы разными в дизайне, производительности и даже обслуживании, раскрывая их сильные и слабые стороны.

Насосы типа Интенсификатор

Насос типа Интенсификатор использует силу гидравлики для «Интенсификации» водяного давления, обычно в соотношении 20:1. Дизайн начинается с электрического (или газового/дизельного двигателя), вращающего гидравлический насос, производящий гидравлическое давление около 200 бар (3000 PSI). Показано на иллюстрации ниже, гидравлическое давление затем подается в центральную камеру длинного бронированного цилиндра, который мы называем «Интенсификатор», где гидравлическое давление двигает поршень (или «бисквит», как его прозвище) влево и вправо, меняя направление и поток, когда поршень проходит датчик.

К поршню прикреплен плунжер с диаметром в 20 раз меньше, чем у поршня. Плунжер работает в отдельно герметичной высоконапорной камере, тогда как он всасывает воду на ходу отхода и затем, используя соотношение 20:1, сжимает воду, тем самым «Интенсифицируя» давление до 4000+ бар (60 000 PSI) или выше. Это действие циклируется примерно 1 ход в секунду (в зависимости от типа интенсификатора), отправляя высоконапорную воду в накопительный бак, называемый Амплитудным гасителем (Attenuator) — устройство, предназначенное для сглаживания пиков давления от ходов плунжера и доставки более плавного выравненного потока давления к резающей голове.

Давления, генерируемые насосами типа Интенсификатор, варьируются от 2750 бар (40 000 PSI) до 6900+ бар (100 000 PSI) и выше. Хотя давления можно просто увеличить на интенсификаторе через изменение соотношения поршня к плунжеру и/или в гидравлическом давлении, неизбежным результатом является то, что объем производимой воды меньше по мере увеличения давления. Также следует отметить, что чем выше генерируемое давление, тем быстрее внутренние компоненты насоса изнашиваются и выходят из строя. Эти более частые циклы обслуживания, в сочетании с увеличенной стоимостью компонентов и простоями на ремонт, делают эти «Ультра-высоконапорные» насосы отличными на бумаге, но часто крайне неудачными на практике. Также стоит снова отметить, что реакция увеличения давления снижает объем создаваемой воды на этих ультра-высоких давлениях, тем самым еще больше снижая резательную эффективность в долгосрочной перспективе.

Преимущества насоса типа Интенсификатор

• Более высокие давления доступны до 6900 бар (100 000 PSI)
• Постоянное давление поддерживается
• Работает только когда нужно давление

Недостатки насоса типа Интенсификатор

• Гидравлическая система должна охлаждаться либо использованием 2–3x отрезаемой воды, либо крупной системой Чиллеров
• Шум: Интенсификаторы в 2–3 раза громче сравнимой системы Прямого привода
• Эффективность снижена использованием гидравлики примерно на 30–40% по сравнению с вариантами Прямого привода
• Ультра-высоконапорные системы имеют высокие частоты отказов и преждевременный износ расходников за 200–300 часов

Насосы Прямого привода (Direct Drive)

Насосы Прямого привода работают способом, который по своей природе более эффективен, чем его противоположность — насос типа Интенсификатор, но ограничивают общий выходной напор. Дизайн проще, требует меньше движущихся частей и часто называется насосом в стиле «Мойка высокого давления» (Pressure-Washer), так как они работают точно так же (хотя водоструйные насосы имеют значительно улучшенные дизайны). Стиль прямого привода также обычно называют «Коленчатый вал» (crankshaft) стиль насоса, так как он использует моторно-приводной «Коленчатый вал» для движения 3 плунжеров в быстрой последовательности для всасывания и напора воды. Учитывая, что всегда один из 3 цилиндров в цикле сжатия, нет необходимости в «Амплитудном гасителе» для удержания и кондиционирования давления, как на насосах типа Интенсификатор. Водяное давление производится постоянным.

Поскольку нет гидравлической системы на этих насосах, нет необходимости в больших водяных системах охлаждения для поддержания насоса холодным, рекомендуется только небольшой чиллер для снижения температуры входящей воды для улучшения срока службы уплотнений и обратных клапанов.

Преимущества

• Электрически эффективный дизайн
• Система охлаждения не требуется
• Тихая работа
• Доступны в мощностях от 3,7 кВт (5 л.с.) и однфазные для Домашнего/Хоббийного использования

Недостатки

• Ограниченное давление (макс. 4000 бар / 60K PSI)
• Давление снижается при работе, требуя корректировки подачи или оборотов для поддержания качества реза
• Уменьшение/Увеличение давления требует корректировки оборотов

Резюме:
Как разные ни казались две технологии, интенсификатор и коленчатый насос делят тот же принцип насоса: Плунжер толкается в закрытую камеру для повышения давления и изгона жидкости через выпускной обратный клапан; как направление плунжера меняется, низконапорная жидкость входит в камеру через всасывающий обратный клапан. В обоих случаях непрерывно реципроцирующий плунжер обеспечивает насосное действие. Разница между двумя технологиями — просто средство, которым двигается плунжер. Насос прямого привода использует коленвал, похожий на автомобильный двигатель, в то время как интенсификатор двигает плунжер гидравлическим цилиндром через масло под давлением.

В обоих дизайнах насоса, если вы увеличиваете доступную рабочую мощность (л.с.), вы увеличиваете объем водяного выхода на заданном давлении, и это само по себе может значительно увеличить вашу резательную производительность. Например, при прочих равных факторах, следующее будет применяться:

*Данные производительности получены с использованием ПО American Waterjet — Geomate™ Cut Calculator

Повышение производительности скорости резки более чем на 40% достигнуто в вышеуказанном примере простым увеличением мощности, что увеличивает объем доступной воды на этом давлении. Это действие одно может не только увеличить скорости резки, но улучшить производительность, сохраняя эксплуатационные и обслуживающие расходы в разумных пределах. Напротив, увеличение давления действительно приводит к увеличению скоростей, но снижает количество доступной воды, производимой на этом давлении, и тем самым снижает общую эффективность. Также эти Ультра-высокие Давления существенно увеличивают износ, тем самым сильно сокращая расходный срок службы компонентов вашей высоконапорной системы.

С любым дизайном насоса за годы было достигнуто большие шаги в производительности, эффективности и надежности. Оба дизайна дадут вашей водоструйной резательной системе производительность на многие годы и пока опции в Типе Насоса раздуты, помните, что наиболее эффективный способ резать эффективно И доступно на водоструе — увеличить вашу мощность (л.с.), А НЕ ваше давление.

Если вы хотите обсудить с одним из наших экспертов, как Водоструйная Резательная Система может работать для вашего применения, или если вы хотите обсудить добавление возможности к вашему следующему станку — просто свяжитесь с экспертами Southern Fabricating Machinery Sales сегодня! Звоните напрямую 813-444-4555 или посетите нас в интернете на WWW.SOUTHERNFABSALES.COM

Ищете Водоструй сейчас? Посмотрите наш выбор 2, 3 и 5-осевых Водоструйных Резательных Систем ЗДЕСЬ

Посетите наш Технический Справочник по Водострую ЗДЕСЬ и подпишитесь, чтобы получать статьи как эту по электронной почте при публикации.

Понравился пост? Вам также понравится:

Водоструй 101: Абразивная Водоструйная Обработка

Как выбрать правильную Водоструйную Резательную Машину

Варианты удаления Граната для операторов Водоструя