Urządzenie do cięcia wodą - Hydrojet.pdf

(242 KB) Pobierz

okl mt 02-2007 pomocnicze.qxd

jak to działa

Urządzenie

do cięcia wodą –

Hydrojet

1

Kazimierz Topór

szego pojawienia siê

wodoci¹gów w ich no-

woczesnym wydaniu zau-

wa¿ono, ¿e woda wyp³ywa-

j¹ca pod ciœnieniem mo¿e

sporo narozrabiaæ. Oczywis-

te, ¿e im wiêksze ciœnienie,

tym wiêksza prêdkoœæ wyp-

³ywaj¹cej wody i wiêksza

jej energia.

Pierwszym powa¿-

nym, technicznym zastoso-

waniem strumienia wody

by³y tzw. hydromonitory,

inaczej armatki wodne, u¿y-

wane do pracy w kopal-

niach odkrywkowych,

a czasami w kopaniach g³ê-

binowych, jeœli warunki od-

prowadzania wody na to

pozwala³y. Urabianie ska³

hydromonitorem ma spore

zalety: odbywa siê niemal

bezpylnie, u³atwia tran-

sport urobku, nie niszczy

górotworu tak jak pozyski-

wanie np. marmurów bu-

dowlanych za pomoc¹ ³a-

dunków wybuchowych.

Ciœnienie robocze wody

w hydromonitorach by³o

spore, ale nie przekracza³o

wartoœci 20–30 Mpa. W po-

³owie lat 60. w niektórych

oœrodkach naukowo-ba-

dawczych rozpoczêto próby

z zastosowaniem strumie-

2

36

N iemal od chwili szer-

15898548.051.png

15898548.062.png

15898548.073.png

15898548.074.png

15898548.001.png

15898548.002.png

15898548.003.png

15898548.004.png

15898548.005.png

15898548.006.png

15898548.007.png

15898548.008.png

15898548.009.png

15898548.010.png

15898548.011.png

15898548.012.png

15898548.013.png

15898548.014.png

15898548.015.png

15898548.016.png

15898548.017.png

15898548.018.png

15898548.019.png

3

Laserem czegoœ takiego

wycinaæ nie bardzo mo¿na, bo po

prostu zapach palono-topionej gu-

my jest nie do wytrzymania! Có¿

wiêc robiono? Po prostu wulkani-

zowano tak¹ kszta³tkê w formie.

By³o to drogie i jakoœciowo niecie-

kawe. Dopiero u¿ycie hydrojetu za-

³atwi³o problem elegancko i bez-

b³êdnie!

Prze³om w budowie tych

urz¹dzeñ spowodowa³a technika

komputerowa. Umo¿liwi³a wycina-

nie kszta³tek na podstawie rysun-

ku, zapisanego w którymœ z prog-

ramów graficznych – najczêœciej

w AutoCadzie. Po konwersji zapisu

na format programu z grupy Cam –

np. Unigraphics, mo¿na by³o wyci-

naæ „pod komend¹” komputera, a to oznacza³o precyz-

jê, dowolnoœæ kszta³tu i wysoki uzysk z powierzchni

pó³fabrykatu.

Typowe stanowisko do ciêcia wod¹ przedstawia

. Zewnêtrznie jest bardzo podobne do stanowiska

dla ciêcia palnikiem tlenowo-acetylenowym. Ró¿nica

tkwi w organie roboczym.

Sercem hydrojetu jest zespó³ pompuj¹cy wodê

pod bardzo wysokim ciœnieniem, a organem wykonaw-

czym dysza robocza. Z t¹ dysz¹ by³ zawsze k³opot: jeœli

mia³a doprowadzaæ wodê do przestrzeni ciêcia, to

przecie¿ sama te¿ podlega³a „obróbce” i zu¿ywa³a siê

nia wody o znacznie wy¿szym ciœnieniu, siêgaj¹cym

250–300 MPa do ró¿nych zastosowañ technologicznych.

Trzeba tu przypomnieæ, ¿e ciœnienie na poziomie

250–300 MPa – to ciœnienie gazów prochowych w lufie

armatniej po odpaleniu ³adunku miotaj¹cego!

Ka¿dy nieoczekiwany wytrysk wody przez jak¹-

kolwiek nieszczelnoœæ móg³ powa¿nie zraniæ obs³ugê!

Mimo to próby i doœwiadczenia trwa³y i w latach 70.

pojawi³y siê ju¿ pierwsze profesjonalne urz¹dzenia

do ciêcia wod¹. Pocz¹tkowo pracowa³y na czystej wo-

dzie, dodatkowo oczyszczanej, demineralizowanej

i filtrowanej, ¿eby pozbyæ siê osadów, zatykaj¹cych

dyszê robocz¹ i uszka-

dzaj¹cych pompy.

Szybko okaza³o siê, ¿e

hydrojet – bo taka

nazwa upowszechni³a

siê praktycznie na ca-

³ym œwiecie (czasami

waterjet) – to idealne

urz¹dzenie do ciêcia

materia³ów, takich jak

g¹bki, tkaniny, wielo-

warstwowe sklejki

i laminaty.

Proszê sobie

wyobraziæ problem

wycinania kr¹¿ków

o œrednicy np. 40 mm,

z otworami 16 mm,

z dywanika mikropo-

rowatej gumy o gru-

boœci 12 mm. Ka¿dy

powie: co to za prob-

lem! Zrobimy wykroj-

nik no¿owy i po k³opo-

cie ! Otó¿ nie! Gu-

ma, zanim da siê

przeci¹æ, odkszta³ci

siê pod naciskiem no-

¿y tak, ¿e po wyciêciu

kr¹¿ka uzyskamy jakiœ

dziwaczny twór, ni-

czym nieprzypomina-

j¹cy tego, co chcieliœ-

my osi¹gn¹æ !

3

5

4

1

2

37

15898548.020.png

15898548.021.png

15898548.022.png

15898548.023.png

15898548.024.png

15898548.025.png

15898548.026.png

15898548.027.png

15898548.028.png

15898548.029.png

15898548.030.png

15898548.031.png

15898548.032.png

15898548.033.png

15898548.034.png

15898548.035.png

15898548.036.png

15898548.037.png

15898548.038.png

15898548.039.png

15898548.040.png

15898548.041.png

15898548.042.png

15898548.043.png

15898548.044.png

15898548.045.png

jak to działa

doœæ szybko. Powodowa³o to rozkalibrowanie otworu

i spadek ciœnienia wody w samej dyszy.

Wysi³ki konstruktorów posz³y w dwóch kierun-

kach: jeden – to zastosowanie ultratwardych materia-

³ów, takich jak wêgliki spiekane, syntetyczne i natural-

ne kamienie typu rubin, borazon, syntetyczny szafir itp.

Drugi kierunek to taka konstrukcja dyszy, która poz-

wala na szybk¹ wymianê zmniejszonej do

minimum, a wiêc taniej wk³adki kalib-

rowanej.

Jest to ta sama „ideolo-

gia”, jaka towarzyszy³a wyna-

lezieniu ¿yletki, skalpela

z wymiennymi ostrzami,

popularnych dziœ no¿y-

ków z wysuwanymi i ³at-

wo wymienialnymi os-

trzami itp. Oczywiœcie

wk³adka ta jest wyko-

nywana z bardzo twar-

dych materia³ów, co

w sumie daje ju¿ bar-

dzo dobry okres jej

trwa³oœci, a ³atwoœæ

wymiany redukuje

przestoje urz¹dzenia do

dwóch, trzech minut. Ty-

pow¹ dyszê do ciêcia czys-

t¹ wod¹ przedstawia .

Z pozoru banalne rozwi¹zanie,

ale ju¿ w tej dyszy zastosowano

wymienn¹ wk³adkê z kamienia syn-

tetycznego.

W latach 80. zaczêto próby z wpro-

wadzaniem do strumienia wody proszków œcier-

nych, co umo¿liwi³o ciêcie takich materia³ów jak:

wszelkie minera³y, szk³o, kryszta³y, hartowana stal i po-

dobne. Oczywiœcie natychmiast spowodowa³o to nasi-

lenie problemów z dysz¹, podaj¹c¹ strumieñ wody

z zawiesin¹ proszków œciernych .

Próby trwaj¹ nadal, polegaj¹ m.in. na zawirowa-

niu strumienia z zawiesin¹ i podawaniu go w otoczce

czystej wody, co w wysokim stopniu zmniejszy³oby zu-

¿ycie dyszy.

W jaki sposób uzyskuje siê takie ciœnienia, jakie

s¹ potrzebne w tej technologii? Istnieje wiele rozwi¹-

zañ, ale na ogó³ s¹ to pompy t³okowe lub nurnikowe.

Nie jest tu potrzebny zbyt du¿y wydatek objêtoœciowy

pomp, bo œrednica otworów dysz waha siê w granicach

0,2–0,5 mm i mimo bardzo wysokiego ciœnienia i du¿ej

prêdkoœci wyp³ywu potrzebna do pracy iloœæ wody

mieœci siê w rozs¹dnych granicach.

Bardzo czêstym rozwi¹zaniem jest tzw. multipli-

kator ciœnienia . Do cylindra o du¿ej œrednicy podaje

siê wodê pod ciœnieniem np. 5 MPa z pompy wirnikowej.

Na tym samym t³oczysku zmontowany jest

t³ok o œrednicy du¿o mniejszej i odpo-

wiedni cylinder. Je¿eli np. œrednica

pierwszego cylindra wynosi 100

mm, a tego drugiego 20 mm,

to stosunek ciœnienia uzys-

kanego w ma³ym cylin-

drze do ciœnienia w du-

¿ym równy bêdzie sto-

sunkowi powierzchni

przekroju obu cylin-

drów, a inaczej –

kwadratowi œred-

nic. W naszym

przyk³adzie wynie-

sie to: 100 : 20 = 5,

a ¿e 5 2 = 25, zatem

ciœnienie w ma³ym

cylindrze wzroœnie

25 razy. Jeœli du¿y

cylinder zasilany jest

wod¹ pod ciœnieniem

5 MPa, to w ma³ym ma-

my ciœnienie: 25×5 = 125

MPa. A wiêc ju¿ nieŸle!

Oczywiœcie te dwa cylin-

dry obs³uguje system zaworów, ale

one, aczkolwiek bardzo wa¿ne, nie pod-

nosz¹ ju¿ ciœnienia. Kaskada takich multiplika-

torów pozwala ³atwo uzyskaæ ciœnienie pot-

rzebne do w³aœciwej pracy hydrojeta.

Co mo¿na dziœ wycinaæ za pomoc¹ hydrojetu?

Bardzo du¿o! Od puszystych pianogum, laminatów, do

p³yt hartowanej stali o gruboœci nawet do 200 mm. Tnie

siê p³yty granitu, marmuru, szk³a itp. Wykonanie po-

sadzki z p³ytek sk³adanych w esy-floresy to dziœ ¿aden

problem . Trzeba dodaæ, ¿e pojawi³y siê te urz¹dzenia

w wersji 3D, a tak¿e 5D, co oznacza, ¿e hydrojetem

mo¿na „rzeŸbiæ” struktury przestrzenne. A wszystko to

elegancko, cicho – nie licz¹c szumu wody – bez zmian

strukturalnych w materiale, bez nadpaleñ.

Proces ulepszania hydrojetu trwa! Ciekawe bêd¹

rozwi¹zania tych maszyn za np. 50 lat!

6

4

7

5

7

6

38

15898548.046.png

15898548.047.png

15898548.048.png

15898548.049.png

15898548.050.png

15898548.052.png

15898548.053.png

15898548.054.png

15898548.055.png

15898548.056.png

15898548.057.png

15898548.058.png

15898548.059.png

15898548.060.png

15898548.061.png

15898548.063.png

15898548.064.png

15898548.065.png

15898548.066.png

15898548.067.png

15898548.068.png

15898548.069.png

15898548.070.png

15898548.071.png

15898548.072.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Pomiar prędkości statków – log.pdf (1896 KB)
Pralka automatyczna.pdf (262 KB)
Prostowody.pdf (4410 KB)
Przekładnie falowe.pdf (216 KB)
Rury cieplne.pdf (650 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin