Wasserstrahl - Druckverstärker vs. Direktantrieb Was ist besser?

Dieses Argument ist wahrscheinlich so alt wie die Pumpentechnologie selbst;

„Was ist besser, eine Intensivpumpe oder eine Direktantriebspumpe?“

Während Druckübersetzerpumpen von weitaus mehr Wasserstrahlherstellern verwendet werden, kann man die Vorteile und Einfachheit des Direktantriebsdesigns nicht ignorieren, und obwohl es Hersteller gibt, die beide (Flow Corp.) Designs herstellen und anbieten, verwenden die meisten Hersteller nur leicht verfügbare „off Druckübersetzerpumpen im Shelf-Stil, die typischerweise von Drittanbietern (wie KMT Waterjet, Accustream und American Waterjet) entwickelt und gebaut wurden. Im Gegensatz dazu verwendet eine der erfolgreichsten Marken, Omax, nur Direct-Drive Pumps im Stil. Wieso den? Was macht ein Pumpendesign besser als das andere? Warum brauchen Sie ein anderes Design?

In diesem Artikel die Experten von Southern Fab Tauchen Sie tief in das Geheimnis ein, was die beliebtesten Wasserstrahlschneidsysteme auf dem heutigen Markt antreibt. Wir entdecken, was diese Pumpen in Bezug auf Design, Leistung und sogar Wartung unterscheidet, und decken sowohl ihre Stärken als auch ihre Schwächen auf.

Intensifier Style Pumps

Eine Druckverstärkerpumpe nutzt die Kraft der Hydraulik zum „Intensivieren ” dem Wasserdruck, normalerweise in einem Verhältnis von 20:1. Das Design beginnt mit einem elektrischen (oder gas-/dieselbetriebenen Motor), der eine Hydraulikpumpe dreht, die einen Hydrauliköldruck von etwa 3.000 PSI erzeugt. Wie in der Abbildung unten gezeigt, wird der Hydrauliköldruck dann in die mittlere Kammer eines langen gepanzerten Zylinders geleitet, den wir den „Druckverstärker nennen ” Dort bewegt der Hydrauliköldruck einen Kolben (oder Keks, wie er genannt wird) nach links und rechts, wechselt die Richtung und fließt, sobald der Kolben einen Sensor passiert.

Am Kolben ist ein Kolben befestigt, dessen Durchmesser 20-mal kleiner ist als der Kolben selbst. Der Kolben arbeitet in einer separat abgedichteten Hochdruckkammer, während er beim Einfahren Wasser ansaugt und dann im Verhältnis 20:1 das Wasser komprimiert und so „Intensiviert ” den Druck auf 60.000 PSI oder mehr. Diese Aktion wiederholt ungefähr 1 Hub pro Sekunde (je nach im Verstärkerstil) Hochdruckwasser zu einem Speichertank namens Attenuator leiten, der ein Gerät zum Enthärten ist die Druckspitzen von den Hubkolben und liefern einen gleichmäßigeren, ausgeglichenen Druckstrom an den Schneidkopf.

Die Drücke, die auf Druckverstärkerpumpen erzeugt werden, reichen von 40 kPSI (40.000 PSI) aufwärts von 100 kPSI, und während Drücke auf Druckverstärkern einfach durch eine Änderung des Verhältnisses von Kolben- zu Kolbengröße und/oder des erzeugten Hydrauliköldrucks erhöht werden können, die Das inhärente Ergebnis ist, dass bei steigendem Druck weniger Wasser produziert wird. Es sollte auch beachtet werden, dass die internen Pumpenkomponenten umso schneller verschleißen und ausfallen, je höher der erzeugte Druck ist. Diese häufigeren Wartungszyklen, gepaart mit den erhöhten Komponentenkosten und Ausfallzeiten für die Reparatur, machen diese „Ultrahochdruck“-Pumpen auf dem Papier großartig, aber oft sehr kurz in der Praxis. Es sollte auch noch einmal darauf hingewiesen werden, dass die Reaktion auf steigenden Druck abnimmt die Wassermenge, die bei diesen ultrahohen Drücken entsteht, wodurch die Schneidleistung langfristig noch weiter reduziert wird.

Vorteile des Intensivierungsstils

• Höherer Druck bis zu 100.000 PSI verfügbar
• Konstanter Druck wird beibehalten
• Funktioniert nur, wenn Druck benötigt wird

Nachteil des Intensifier-Stils

• Das Hydrauliksystem muss gekühlt werden, indem entweder das 2-3-fache des erzeugten Schneidwassers oder ein großes Kühlsystem verwendet wird
• Geräusch:Verstärker sind 2-3x lauter als ein vergleichbares Direktantriebssystem
• Die Effizienz wird durch den Einsatz von Hydraulik um ca. 30–40 % gegenüber direkt angetriebenen Optionen reduziert.
• Ultrahochdrucksysteme haben hohe Ausfallraten und vorzeitigen Verschleiß von 200-300 Stunden an Verbrauchsmaterialien.

Pumpen mit Direktantrieb

Direktantriebspumpen arbeiten auf eine Weise, die von Natur aus effizienter ist als ihr Gegenstück, die Verstärkerpumpe, aber begrenzt die Gesamtdruckausgabe. Das Design ist einfacher, erfordert weniger bewegliche Teile und wird oft als „Druckwascher“-Pumpe bezeichnet, da sie auf genau die gleiche Weise funktionieren (obwohl die Wasserstrahlpumpen ein stark verbessertes Design haben). Die Ausführung mit Direktantrieb wird allgemein auch als „Kurbelwellenpumpe“ bezeichnet, da sie eine motorgetriebene „Kurbelwelle“ verwendet, um 3 Kolben schnell hintereinander zu bewegen, um Wasser anzusaugen und unter Druck zu setzen. Da sich immer einer der 3 Zylinder im Kompressionszyklus befindet, ist es nicht erforderlich, dass der „Attenuator“ den Druck hält und aufbereitet, wie bei den Druckverstärkerpumpen. Der erzeugte Wasserdruck ist konstant.

Da diese Pumpen kein Hydrauliksystem haben, sind keine großen Wasserkühlsysteme erforderlich, um die Pumpe kühl zu halten. Es wird nur ein kleiner Kühler empfohlen, um die Temperatur des einströmenden Wassers zu reduzieren und die Lebensdauer der Dichtung und des Rückschlagventils zu verlängern.

Illustration und Pumpenfoto mit freundlicher Genehmigung von Omax Corp.

Vorteile

• Elektrisch effizientes Design

• Kein Kühlsystem erforderlich

• Leiser Betrieb

• Erhältlich in Pferdestärken ab 5 PS und einphasig für den Heim-/Bastlerbetrieb

Nachteile

• Begrenzter Druck (max. 60 kPSI)

• Der Druck nimmt bei Betrieb ab, der eine Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit oder Drehzahl erfordert, um die Schnittqualität aufrechtzuerhalten

• Verringern/Erhöhen des Drucks erfordert Drehzahlanpassung

Zusammenfassung:
So unterschiedlich die beiden Technologien auch erscheinen mögen, Druckübersetzer- und Kurbelantriebspumpen haben dasselbe Pumpprinzip:Ein Kolben wird in eine geschlossene Kammer gedrückt, um den Druck zu erhöhen und Flüssigkeit durch ein Auslass-Rückschlagventil auszustoßen; Wenn die Richtung des Kolbens umgekehrt wird, tritt Niederdruckfluid durch ein Einlassrückschlagventil in die Kammer ein. In beiden Fällen sorgt der kontinuierlich hin- und hergehende Kolben für die Pumpwirkung. Der Unterschied zwischen den beiden Technologien besteht einfach in der Art und Weise, wie der Kolben bewegt wird. Die Pumpe mit Direktantrieb verwendet eine Kurbel ähnlich der in einem Automotor, während die Pumpe mit Druckübersetzer den Kolben mit einem Hydraulikzylinder über Drucköl antreibt.

Wenn Sie bei beiden Pumpendesigns die verfügbare Betriebsleistung erhöhen, erhöhen Sie das Volumen des Wasserausstoßes bei dem gegebenen Druck, und das selbst kann Ihre Schneidleistung erheblich steigern. Wenn beispielsweise alle anderen Faktoren gleich sind, würde Folgendes gelten:

Pumpengröße	30 PS	50 PS
Pumpendruckausgang	60 Kpsi	60 Kpsi
Lautstärkeausgabe	0,6 GPM	1.2 GPM
Öffnungsgröße	0,011”	0,014”
Materialtyp/Dicke	AL / 0,25"	AL / 0,25”
Schnittqualität	3	3
Schleifleistung	1LB P/Min	1LB P/Min
Vorschub	23.63 IPM	33,63 IPM

*Leistungsdaten erzielt mit der American Waterjet - Geomate™ Cut Calculator Software

Eine Leistungssteigerung bei der Schnittgeschwindigkeit von über 40 % wird im obigen Beispiel einfach durch Erhöhen der Pferdestärke erreicht, wodurch das bei diesem Druck verfügbare Wasservolumen erhöht wird. Diese Maßnahme allein kann nicht nur die Schnittgeschwindigkeit erhöhen, sondern auch die Leistung verbessern und gleichzeitig die Betriebs- und Wartungskosten im Rahmen halten. Eine nachteilige Erhöhung des Drucks führt tatsächlich zu erhöhten Geschwindigkeiten, verringert jedoch die Menge an verfügbarem Wasser, das bei diesem Druck erzeugt wird, und verringert dadurch die Gesamteffizienz. Außerdem erhöhen diese Ultrahochdrücke den Verschleiß erheblich, wodurch die Lebensdauer der Verschleißteile Ihrer Hochdrucksystemkomponenten erheblich verkürzt wird.

Bei beiden Pumpendesigns wurden im Laufe der Jahre große Fortschritte in Bezug auf Leistung, Effizienz und Zuverlässigkeit erzielt. Beide Designs werden Ihrem Wasserstrahlschneidsystem über viele Jahre hinweg Leistung verleihen, und während die Optionen beim Pumpentyp hochgespielt werden, denken Sie daran, dass die effektivste Methode zum effizienten UND kostengünstigen Schneiden mit einem Wasserstrahl darin besteht, Ihre Leistung zu erhöhen, NICHT Ihren Druck.

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