目前为水切割系统提供高压的方法主要两种一种是直接采用往复式三柱塞泵将水加压到高压或者超高压值的方法。它省去了油压系统,具有结构简单,工作可靠,维护方便等特点,但是这种方法加压的效率较低,仅能用于压力低于以下的水射流切割既纯水切割中,不适用于超高压磨料水切割技术的场合。

另一种是目前被国内外水切割系统中广泛使用的柱塞泵与增压器集合的方式,其系统构成主要包括油压系统、供水系统、增压恒压系统等组成。其关键装置是将水压增至工作压力的增压器,其增加压力的大小可通过调整油压系统作用在大活塞上的压力进行调节

水射流的动力源系统构成

整个水切割机的动力源系统是由油压系统、供水系统、增压恒压系统等几部分组成的,油压系统、供水系统为低压系统,增压恒压系统是动力源的核心。

油压系统与供水系统

油压系统,也叫低压油系统,它是整个动力源系统的基础。它的主要工作过程为,油泵从油箱抽取液压油,通过过滤器进行过滤,再经过单向阀、油路管后进入换向阀中,其供油方向由换向阀自动控制。

供水系统的供给过程与油压系统的供给过程大致相同,水泵从水箱中抽取水,在通过过滤器进行过滤处理并加入防锈添加剂等,然后再从单向阀、水路管线经过进水孔进入高压腔。

增压恒压系统

增压器增压器在整个水切割系统中扮演转换器的角色,通过增压器可以把低压水转换为高压水用于对加工对象的切割。目前的磨料水射流压力在一的场合中经常使用这种装置增压器的缺点是装置构成比较复杂,水流量小,产品价格较高。

增压器的增压过程低压油通过导油孔进入往复式增压器低压油缸中低压腔的一侧,推动活塞体进行运动,进而使一端高压腔的压力升高,从而使此端高压腔内的水形成高压水后,进入稳压器内。当活塞运动到接近油缸端头时触动触发器,与该触发器相连的行程开关传感器被激发,发出信号控制换向润换向供油,使活塞向相反的方向运动。如此反复,此换向阀使增压器低压油缸的左右两端油孔周期性排油与供油,从而驱动增压器的活塞组往复运动。其具体结构如图所示

增压器的的增压比增压器的的增压比即为大小活塞面积之比,其压力增加值

符合公式

典型的增压比从到。当选定柱塞泵后,增压比既为一定值,但是通过调节液压系统作用在大活塞上的输入油压,可以调节增压器小活塞端的输出水压。同时,柱塞式增压器增压比与系统的压力波动也有着直接的关系,系统压力波动值与增压比呈正比例关系。增压比比值较小时,增压器高压腔与低压腔的压力差小,低压冲击平稳,并且柱塞式增压器单向行程时间较长,水射流压力变化相对稳定,系统压力波动值较低。试验表明,增压比值在一时既能满足一般工业切割的要求。

稳压器利用油压作为动力源,柱塞式增压器的往复运动不快捷。因此,在使用柱塞式增压器时不能避免在腔内顶端处发生压力瞬间下降的现象,如果将此高压水直接送至喷嘴,那么喷嘴出来的射流压力将会是脉动的,这对管路系统会产生周期性振荡。同时,水在压力下的压缩率能够达,从而导致柱塞杆在走过整个行程后才会高压水输出。

频繁的压力波动和水流量的变化,势必造成水射流缺乏稳定性。为了在系统的使用过程中获得稳定的高压水射流,最简单的方法就是在增压器与喷嘴回路之间设置一蓄能器,消除水压脉动,达到恒压目的。

蓄能器是一个安装在喷嘴和增压器之间的缓冲、减震装置,能补偿柱塞式增压器的压力降,是稳定系统工作压力的关键部件。通常通过稳压器可将水射流脉动量控制在5%之内。

蓄能器实际上是一个有一定容积的高压容器,从理论上讲,其体积越大,稳压效果越好,但从实用的角度考虑,不可能将蓄能器做的太大,其原因之一是它将带来体积和重量的增加,其二是压力的增长有一定的滞后作用。通常取容器的容积在一之间即可满足其切割系统要求。