Мультиплікатор для різання струменем рідини

Изобретение относится к конструкциям агрегатов для создания высоконапорных стр уй жидкости и может быть использовано в установках для резки и раскроя металлических и неметаллических материалов в различных отраслях горнодобывающей промышленности, в металлообработке и т.д. В настоящее время проведение подобных работ сопряжено со значительными. затратами энергетических ресурсов, причем уровень применяемой техники не обеспечивает высокую эффективность (КПД, стабильные гидродинамические параметры) использования энергоносителей для получения непрерывной высоконапорной струи. Известен мультипликатор двустороннего действия для получения высоконапорных стр уй жидкости (см. Hegland Donald E. Supersonic water stachesthrough material, "Aut", Ns 8, 1975), имеющий основной гидроцилиндр с камерой низкого давления и штоками-плунжерами. Камера сообщена посредством гидрораспределителя с источником питания и сливом, Для обеспечения непрерывности высоконапорной струи жидкости в момент реверса поршня цилиндра низкого давления в системе высокого давления имеется дополнительная емкость -ресивер, объем которого необходимо увеличивать с ростом расхода рабочей жидкости через сопло, т.е. с повышением производительности установки. При этом значительно снижается КПД установки из-за увеличения расхода энергии на сжатие до рабочего давления значительного "вредного" объема дополнительного ресивера, не участвующего непосредственно в процессе резки струей жидкости. Кроме этого ужесточаются усло вия работы гидрорезной установки с точки зрения техники безопасности. Таким образом, применение подобного устройства не обеспечило требуемой эффективности процесса резки различных видов материалов, особенно в условиях а втономного использования установки. Известен, выбранный в качестве прототипа, мультипликатор для резки струей жидкости (см. авторское свидетельство СССР, № 1690445, МКИ5 F 15 В 3/00), содержащий гидроцилиндр с основной камерой низкого давления, сообщенной через гидрораспределитель с источником питания и сливом, расположенные соосно основной две дополнительные камеры низкого давления, установленный в основной камере поршень со штоками - плунжерами, в камерах высокого давления, выполненных в дополнительных поршнях, установленных в дополнительных камерах. Камеры высокого давления через систему обратных клапанов сообщены с источником питания и сливом. В отличие от заявленного устройства камеры низкого давления соединены через систему oбратных клапанов с источником питания и сливом, и задано условие выбора кеэффициента мультипликации. Вследствие того, что камеры низкого давления связаны с источником питания, имеющим определенное давление, системой обратных клапанов, перемещение в крайнее положение цилиндров высокого давления происходит только при коэффициенте мультипликации К2 дополнительных камер низкого давления относительно камер высокого давления близким к значению 0,860,9 K1, где K 1 - коэффициент мультипликации мультипликатора. Это объясняется тем, что в момент страгивания цилиндра высокого давления коэффициент трения значительно выше, чем при движении его, поэтому результирующи х усилий в цилиндре высокого давления и дополнительном цилиндре недостаточно при K2>0,9K1. Это отрицательно сказывается на динамической характеристике мультипликатора, в частности, на равномерность напорной характеристики, а, следовательно, и на усилие резания рабочей струей. В основу изобретения поставлена задача в мультипликаторе для резки струей жидкости путем изменения характера соединения камер низкого давления с источником питания, введения пневмо-гидроаккумуляторов с дополнительными регулирующими элементами обеспечить равномерность напорной характеристики, что приведет к повышению усилия резания. Поставленная задача решается тем, что в мультиплектора для резки струей жидкости, содержащем гидроцилиндр с основной камерой низкого давления, сообщенный через гидрораспределитель с источником питания и сливом, расположенные соосно основной две дополнительные камеры низкого давления, установленный в основной камере поршень со штоками - плунжерами, размещенными в камере высокого давления, выполненными в дополнительных поршнях, установленных в дополнительных камерах, при этом камеры высокого давления через систему обратных клапанов сообщены с источником питания и соплом, согласно изобретению, каждая дополнительная камера низкого давления сообщена через параллельно расположенные обратный клапан и регулируемый дроссель с пневмогидроаккумулятором, при этом эффективная площадь штока плунжера Sш и дополнительного поршня Sд.п. связаны соотношением: где Рн - номинальное рабочее давление в камере высокого давления; Рзар - давление зарядки пневмогидро-аккумулятора. Сообщение камер низкого давления через соответствующие обратные клапаны и регулируемые дроссели с пневмогидроаккумулятором с обеспечением выполнения указанного выше соотношения приводит к тому, что при любом положении поршня основного гидроцилиндра и жестко связанных с ним штоков - плунжеров результирующи х усилий давлений в цилиндре высокого давления и дополнительном цилиндре достаточно для обеспечения равномерной напарной характеристики (рабочее давление, постоянный расход) рабочей струи. Это приводит к повышению усилия резания. Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен заявленный мультипликатор для резки струей жидкости (продольный разрез). Мультипликатор содержит основной цилиндр 1 с поршнем 2, два дополнительных поршня 3 и 4, два штока - плунжера 5 и 6, жестко соединенных с поршнем 2, два дополнительных цилиндра низкого давления 7 и 8. Полости А цилиндра 2 соединены с гидроприводной магистралью 9 через гидрораспределитель 10, камеры Б дополнительных цилиндров 7 и 8 постоянно соединены через соответствующие обратные клапаны 11 и 12 и регулируемые дроссели 13 и 14 с пневмогидроаккумулятором 15, поршневые камеры высокого давления В соединены системой обратных клапанов 16 с магистралью подачи рабочей жидкости и соплом 17, Параметры и геометрические размеры элементов, узлов и коммуникаций мультипликатора связаны соотношением: где Рн - номинальное рабочее давление в камере высокого давления; Рзар - давление зарядки пневмогидро-аккумулятора, Мультипликатор работает следующим образом. По магистрали 9 жидкость через гидрораспределитель 10 поступает в левую полость А цилиндра 1 (в положении приведенном на чертеже). Поршень 2 с жестко соединенными плунжерами 5 и 6 перемещается вправо, вытесняя плунжером 5 из правой поршневой камеры высокого давления В поршня 3 через систему обратных клапанов 16 и сопло 17 рабочую жидкость, при этом одновременно перемещается в крайнее правое положение поршень 3 со скоростью, определяемой настройкой дросселя 14, а давление в пневмогидроаккумуляторе 15 возрастает до величины, при которой усилие на поршень 3 не превысит величины Рн * Sш- Одновременно осуществляется закачка рабочей жидкости в левую камеру высокого давления В. При достижении поршнем 2 крайнего правого положения поступает команда на механизм 10 и происходит реверсирования поршня 2. Время реверса определяется временем переключения гидрораспределителя 10. В момент остановки поршня 2 поршень 3 под действием гидростатического давления в правой камере низкого давления Б, связанной с пневмогидроаккумулятором 17, начинает двигаться влево, поддерживая рабочее давление в правой камере В, а так же скорость истечения рабочей жидкости через сопло. При движении поршня 2 влево рабочая жидкость вытесняется из камеры левого поршня 4 через систему клапанов 16 и сопло 17, при этом скорость поршня 4 задается настройкой дросселя 13 и характеристикой клапана 11, а давление в пневмогидроакку-муляторе возрастает до величины, при которой усилие на поршень 4 не превысит Рн • Sш. Одновременно осуществляется зарядка рабочей жидкости в правую камеру высокого давления В. При достижением поршнем 2 крайнего левого положения поступает команда на переключение гидрораспределителя 10 и происходит реверсирование поршня 2. В момент остановки поршня 2 поршень 4 под действием гидростатического давления в левой камере низкого давления Б, связанной с пневмогидроаккумулятором, начинает движение вправо, поддерживая рабочее давление в левой камере В, и скорость истечения струи из сопла. После начала движения поршня 2 вправо цикл повторяется. Таким образом, в заявленном мультипликаторе в крайних положениях поршня основного цилиндра (в момент реверса) происходит передача цилиндрам высокого давления энергии от пневмогидроаккумулятоа, что обеспечивает поддержание неизменного уровня давления рабочей жидкости и скорости истечения через сопло, что определяет существенное повышение эффективности гидрорезки различных материалов.