水切割机用于高压水射流设备的高压往复泵主要有立式泵和卧式泵。它们具有共同的特点,如随压力变化流量基本保持不变,技术参数之间的匹配对泵的影响适用于高压、大功率工作场合,需要安全、调压、溢流等相同的泵系统,系列化、通用化、标准化程度高,运行可靠性也是对这类高压泵的共同要求。立式高压往复泵。它的柱塞往复方向是垂直的,这一特点使得泵在运行中,往复密封无需承受柱塞的质量,滑履也无需承受十字头的质量,也就不会出现密封和滑履的偏磨现象,有利于提高液力端和传动端的可靠性;另外,立式泵将平板阀垂直安装,非常利于阀的导向和均匀冲击。当然,立式泵最大的缺点是重心高、机组运行稳定性差,高压下工作这一问题也就更突出。 与立式泵相比较,卧式高压往复泵以其运行平稳、拆装方便、便于观察为主要优点而广为应用。虽然它占地面积大,但对高压设备,运行可靠性是第一位的。典型的卧式高压往复泵。由图可见,它的传动端与立式泵基本一致,所不同的是柱塞呈水平布置。另外,高压水射流设备用泵工况还不同于连续运行的流程泵,加之随着技术水平的提高,泵的高速化使其外形尺寸大为减小,卧式泵也就更具有竞争力了。
本章将着重围绕卧式泵介绍泵的设计方法,并给出实用的设计方案与经验。经验指出:一般工业清洗用水射流压力为70MPa;磨料射流除锈也用70MPa;纯水射流除锈则需150MPa;水切割需250MPa左右。单人持枪作业,受反冲力的限制,机组功率多在55kW,对llOkW机组多为双人双枪同时作业,或借助执行辅助机构(如多于L喷头或固定机构)。
确定结构参数n、S、D,一般先从U。人手。U。过大,泵的运动副,尤其是柱塞密封副的摩擦磨损严重,直接影响到流量与压力的下降;Um过小,D值就必然过大,柱塞力与D2成正比,这样就使泵的总体尺寸和质量增大。
对一般三柱塞高压往复泵,取U.为1. Im/s左右为宜;压力越高,Um值越低;对超高压泵,由于其密封轴向尺寸大,易摩擦生热和磨损t取Um为0. 15m/s左右。由此可知,压力越高,泵速越低。尽管提高泵速n是减小泵的尺寸和质量的最有效途径,但泵速过高容易造成液缸内的空化或气蚀、降低泵的吸人性能,而且严重影响泵的易损件(密封、阀组)和运动件(轴瓦等)寿命,造成液力端泵的排出性能降低和动力端异常温升与噪声。对卧式三柱塞高压往复泵,n的取值范围为180-720次/nin,常用在300-550次/min;对超高压泵,n的取值范围为50-135次/min,常用在80-100次/min。
Um、n值一经确定,实际上S、D值已确定,但为进一步比较n、S、D的组合方案,还应进一步比较程径比P—S/D值,因为它实际上反映了泵总体宽度和长度的关系。妒值大,总体则窄而长;p值小,总体则宽而短。因此,当竹值高时,妒取较小值,反之取较大值;声值高时,妒取大值,反之取小值。p的一般取值范围为1. 0-3.5;当”值很高时取0.8;对于高压或超高压泵,妒值可能大到5-7。
吸人管径和排出管径d,和画的选取,取决于相应管内介质的流速Vi和口z。一般的讲,”1为l-2m/s,V2为1.5-2. 5m/s;对排出压力高的泵,V2值可能更大些;对吸人性能要求高的泵,u.应取小值,通常只取上述钉,的一半左右;流量相对小的泵,常取u.-口。,即取d- -dz,这样便于制造,且互换性好。水切割机柱塞直径则由上述参数导出,并按标准系列圆整。