Как выбрать подходящее абразивоструйное сопло

ЧТО УЧИТЫВАТЬ ПРИ ВЫБОРЕ СОПЛА ДЛЯ АБРАЗИВНОЙ ОЧИСТКИ

При выборе сопла необходимо найти баланс, который начинается с вашего воздушного компрессора. После того как вы поймете, как размер вашего компрессора влияет на возможности производительности, вы можете рассмотреть размер сопла. При выборе сопла со слишком маленьким отверстием, часть эффективности абразивоструйной обработки останется неиспользованной. Если отверстие будет слишком большим, то вам не хватит давления для продуктивной абразивоструйной обработки. 

Далее идет форма сопла. Две основные формы сопла: прямоструйное и Вентури, с несколькими размерами и вариациями рельефа. Наконец, вы можете рассмотреть материал , из которого выполнено сопло. В частности, материал, из которого изготовлена футеровка внутри отверстия. Три основных фактора при выборе идеального материала отверстия сопла – долговечность, ударопрочность и цена.

 

Воздушный компрессор

Правильный выбор сопла может существенно повлиять на рентабельность как небольших, так и крупных работ по абразивной очистке, и начинается он с вашего воздушного компрессора.

 

Ротационный компрессор

  1. Втягивает более 5 кубических метров воздуха в минуту при атмосферном давлении.
  2. Сжимает воздух до меньшего объема при высоком давлении.
  3. Сопло сжимает воздух до еще меньшего объема (3/8" - 3/4" внутреннего диаметра) при очень высоком давлении.
rotary-air-compressor.jpg

Чем больше объем воздуха вы можете сжимать в минуту, тем выше давление, создаваемое соплом. Это повышает производительность в двух направлениях:

  • Высокое давление увеличивает скорость абразивных частиц, передавая больше кинетической энергии при ударе, создавая более глубокий анкерный рельеф. Это позволяет использовать более мелкозернистый абразив, который производит больше ударов на объем.
  • Более высокий объемный расход воздуха позволяет использовать сопло с большим диаметром отверстия, что дает возможность наносить больше абразива на целевой объект.

Если предположить, что в вашем распоряжении будет неограниченная мощность воздушного компрессора, вам будет необходимо выбрать сопло с отверстием, достаточно малым, чтобы поддерживать продуктивное давление воздуха для любого объема, который может обеспечивать ваш компрессор.

 

Размер сопла

Для гидроабразивной обработки наиболее часто используемые размеры отверстий сопел варьируются от 3/8" внутреннего диаметра до 3/4", увеличиваясь с шагом в 1/16". Сопло 3/8" достаточно сужено для создания эффективного давления абразивной струи при использовании компрессора 185 куб. футов/мин. Сопло 1/2" достаточно для создания эффективного давления абразивной струи при использовании компрессора 375 куб. футов/мин.

Важно отметить, что когда вы удваиваете диаметр отверстия, вы четырехкратно увеличиваете размер отверстия и объем воздуха и абразива, который может проходить через сопло.

Чтобы найти оптимальное сопло, определите, какое давление сопла (в фунтах на кв. дюйм) необходимо поддерживать для продуктивной абразивоструйной обработки, и какой объем воздуха может подаваться вашим компрессором в минуту (в куб. футах/мин), затем ознакомьтесь со следующей таблицей, чтобы подобрать размер отверстия сопла, отвечающего этим параметрам.

 

Объемная производительность (в куб. футах/мин), необходимая для давления, на сопло

Имейте в виду, что в зависимости от состояния и конфигурации вашего оборудования, ваш компрессор будет производить меньшее давление на сопло, чем указано в таблице.

Диаметр отверстия Давление сопла      

 

 

Минимум

куб. футов/мин

Обязательно

Размер сопла

 

дюймов мм 50 60 70 80 90 100 125
№ 6 3/8" 9.5 110 124 145 160 175 200 275
#7 7/16" 11 150 170 200 215 240 255 315
#8 1/2" 12.7 200 225 250 275 300 340 430
№ 9 5/8" 16 300 350 400 450 500 550 700
№ 10 3/4" 19 430 500 575 650 700 800 1100

 

 

Абразивные материалы с течением времени создают давление абразивной струи

Сопла подвергаются износу. Проходя через сопло, абразив изнашивает футеровку, увеличивая отверстие. Изношенное сопло требует большего объема в минуту для поддержания целевого давления.

Например, если вы приобрели сопло № 8 (1/2"), чтобы получить 100 фунтов на кв. дюйм с компрессором 375 куб. футов/мин, после того, как произойдет износ его диаметра 1/8" до следующего размера сопла (№ 9 – 5/8"), вам'повезет, если будет поддерживаться давление 65 фунтов на кв. дюйм с помощью того же компрессора (на линии № 9 значение компрессора 375 куб. футов/мин падает между 350 и 400 куб. футов/мин, поэтому вы можете поддерживать только 65 фунтов на кв. дюйм), поскольку объема воздуха, проходящего через увеличенное отверстие, было бы недостаточно для поддержания давления.

Тем не менее, если вы приобрели сопло № 7 (7/16"), все еще используя компрессор 375 и желая получить 100 фунтов на кв. дюйм, как только будет иметь место износ до следующего увеличивающегося размера (№ 8 – 1/2"), вы' все еще можете достичь 100 фунтов на кв. дюйм, но при этом вам' придется пожертвовать некоторой производительностью в отношении срока службы сопла' (по сравнению с соплом № 8 (1/2")), поскольку количество воздуха и абразива, которое могло бы пройти через отверстие при 100 фунтах на кв. дюйм было бы меньше, чем то, которое мог бы обеспечивать ваш компрессор.

Давление может значительно снизиться между компрессором и соплом, до одного фунта на кв. дюйм на 50' шланга (1" внутреннего диаметра). Кроме того, давление будет падать с каждым изгибом шланга или изменением его направления: лучше всего выбрать наиболее короткую и прямую конфигурацию шланга. Кроме того, если в шланге имеются негерметично установленные соединительные муфты или утечки, то падение давления может быть абсолютным.

Размер отверстия сопла влияет не только на объем и давление, но и на размер рельефа абразивоструйной обработки. Для каждого увеличения размера сопла следует ожидать до 10 % увеличения размера рельефа абразивоструйной обработки. Но здесь речь идет о форме сопла, а не о размере отверстия, что больше всего влияет на размер рельефа абразивоструйной обработки.

 

Форма сопла

Сопла бывают двух основных форм: прямоструйное и Вентури, с несколькими вариантами сопел Вентури.

 

Прямоструйное

straight-bore.jpg

По мере поступления сжатого воздуха в сходящийся (левый) конец прямоструйного сопла происходит его ускорение, что приводит к ускорению взвешенных в потоке абразивных частиц. Частицы выходят из потока плотным потоком и при ударе образуют узкий, концентрированный рельеф абразивоструйной обработки.

 

Длинное Вентури

Тестовое изображение Alt Текст

Рельеф абразивоструйной обработки: 3" на расстоянии 18" .
Производительность: 4,5/5

Сопла Вентури имеют сходящийся впуск и расходящийся выпуск. Данная форма предназначена для создания эффекта, который значительно ускоряет воздушный поток и частицы – однако, здесь речь не идет об эффекте Вентури.

Эффект Вентури заключается в наблюдении, что когда поток воздуха ускоряется при прохождении через сужение, имеет место соответствующее падение давления.

Это не является ключевым принципом при работе с соплом Вентури". Технически эти сопла являются соплами Лаваля, имеющими ту же конструкцию, что и выпускные реактивные сопла. Быстрое ускорение потока воздуха и частиц в сопле Лаваля обусловлено эффектом, который возникает, когда поток становится выше скорости звука.

Помимо огромного ускорения, изогнутая форма расходящегося конца расширяет поток, создавая более широкий рельеф абразивоструйной обработки и более равномерное распределение частиц, чем при использовании сопла со стандартным отверстием.

Длинные сопла Вентури обеспечивают до 40 % более высокую производительность и расходуют меньше абразива по сравнению с прямоструйными соплами.

 

Двойное Вентури

double-venturi.jpg

Рельеф абразивоструйной обработки: 3" на расстоянии 18" .
Производительность: 4/5

Двойное сопло Вентури – это сопло Лаваля со сверхшироким выпускным отверстием и отверстиями на расходящемся конце.

Согласно эффекту Вентури, при увеличении скорости потока давление падает, создавая вакуум между ударной волной и горловиной, снижая скорость абразива. С помощью двойного сопла Вентури атмосферный воздух всасывается через отверстия в зону низкого давления, расширяя поток воздуха для обеспечения более широкого рельефа абразивоструйной обработки.

 

Широкая горловина

wide-throat.jpg

Рельеф абразивоструйной обработки: 3" на расстоянии 18" .
Производительность: 5/5

Сопла с широкой горловиной — это сопла Лаваля с широкой горловиной и дополнительным сверхшироким (1/4") сходящимся участком. При использовании в сочетании со шлангом с подходящим внутренним диаметром (и с соответствующим увеличением объема воздуха), сопло с широкой горловиной может повысить производительность до 15 % по сравнению с длинным соплом Вентури.

 

Сверхвысокая производительность

xl-performance.jpg

Рельеф абразивоструйной обработки: 5" на расстоянии 48" .
Производительность: 3/5

Такие сверхдлинные сопла ускоряют частицы на большем расстоянии, достигая более высоких скоростей на выпуске, позволяя оператору абразивоструйной установки стоять дальше от обрабатываемой поверхности, обеспечивая более широкий рельеф абразивоструйной обработки и более высокую производительность.

 

Материал сопла

Третьим фактором при выборе сопла является состав футеровки внутри отверстия. Более твердые материалы будут более износостойкими, но при этом более дорогими для замены и склонными к растрескиванию при небрежном обращении. Существует три основных типа карбидных сопел.

 

Карбид вольфрама

Надежность: 1/5
Ударопрочность: 5/5
Цена: низкая

Это наименее прочное из карбидных сопел, но при этом относительно дешевое и устойчивое к ударам. Подходит для шлаковых, стеклянных и минеральных абразивов.

 

Карбид кремния

Надежность: 1/5
Ударопрочность: 5/5
Цена: низкая

Ударопрочный и долговечный, как карбид вольфрама, но при этом более легкий. Оказывает меньшую нагрузку на оператора.

 

Карбид бора

Надежность: 3/5
Ударопрочность: 1/5
Цена: высокая

Чрезвычайно твердый и прочный, но при этом хрупкий. Срок службы в десять раз выше по сравнению с карбидом вольфрама.

 

Композитный карбид

Надежность: 5/5
Ударопрочность: 3/5 
Цена: высокая

Некоторые производители выпускают собственные композитные карбидные сопла, которые по твердости даже превосходят насадки из карбида бора.

Сопла не дешевы в замене. Одним из преимуществ гидроабразивной обработки является то, что продолжительность работы ваших сопел будет в 3 раза дольше, чем у сопла для сухой абразивной обработки, так как частицы заключаются в смазывающуюся водяную рубашку, что снижает трение между абразивом и футеровкой сопла.

Еще одним важным преимуществом является то, что оператор гидроабразивной установки имеет отличный контроль над производительностью подачи абразива. При пескоструйной обработке сложнее выполнять регулировку, и ее диапазон меньше. Переход с сопла № 6 на сопло № 8 с помощью пескоструйной установки почти в два раза увеличит количество потребляемого абразива.

Исследования показали, что производительность абразивоструйной обработки постепенно возрастает с увеличением скорости подачи абразива до критического значения, после чего производительность поддерживается на постоянном уровне. Таким образом, после того, как эта величина будет превышена, потребление большего количества материала фактически снижает скорость частиц, приводит к расходу абразива и снижению эффективности.

Поскольку оператор гидроабразивной обработки может с легкостью регулировать расход абразива, чтобы найти это критическое значение, он может достичь оптимальной производительности при более низком давлении, чем при сухой абразивной обработке.

 

Заключительные выводы

Большое количество воздуха и большие сопла приводят к более высоким объемам производительности, но ускорение частиц и размер рельефа абразивоструйной обработки определяется формой отверстия сопла.

Чтобы максимально увеличить производительность, выбирайте наибольшее отверстие сопла, которое ваш компрессор будет поддерживать при давлении, которое будет продуктивным, учитывая характеристики поверхности и спецификации задачи, в то же время принимая во внимание, что давление будет значительно снижаться по мере износа сопла до большего диаметра. Поиск «золотой середины», в рамках которой сопло может оставаться продуктивным в течение всего срока службы, является ключом к получению максимальной отдачи от сопла.

 

Связаться со специалистом

Укажите значение
Выберите
Укажите значение
Укажите значение
Выберите
Укажите значение
Укажите значение

Связаться со специалистом по абразивоструйному оборудованию

Укажите значение
Выберите
Укажите значение
Укажите значение
Выберите
Укажите значение
Укажите значение
Graco