《電子技術應用》
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淺談CONTRINEX高壓開關在水射流行業的應用

2010-11-19
來源:中國自動化網

1、概述
  科瑞CONTRINEX工業電子系瑞士著名企業,專業致力于傳感器的開發、生產與銷售,主要產品范圍有接近開關、光電開關、超聲波開關、激光光電開關、旋轉編碼器、電容開關、識別系統、安全產品等等。
2、CONTRINEX特色產品
  科瑞CONTRINEX的接近開關具有小型化、遠距離、抗沖擊、耐高低溫、防水、耐高壓、模擬量輸出等特點;在這里我們主要談談耐高壓開關在水射流行業的應用。
3、CONTRINEX高壓開關產品
  耐高壓開關的主要問題在于耐壓,感應面就必須有厚面罩(通常是磁質的)。但面罩的厚度又降低了產品的檢測距離,因此有效檢測距離很短,有時甚至沒有。因此,市場上某些產品在承受高壓的那一面安裝一個震蕩線圈,這樣感應面部分由塑料制成,但這樣在某些工作環境中就不能保證工作的穩定性(液壓油,高溫,循環壓力等等)。




  相比之下,CONTRINEX高壓開關產品結構完全不同,完全不會出現類似問題。CONTRINEX高壓開關采用Condist技術,把電子元件塞入厚厚的感應面外殼內,使得產品不需采用任何輔助設備和其他方法,即使安裝了厚厚的磁質外殼也能達到長檢測距離的效果。由于整個電子組件(鐵心和線圈)安裝在不受壓的那一面,有效檢測距離遠遠超過所需要的。
  CONTRINEX高壓開關的優勢在于:多種安裝尺寸,耐壓高達500BAR,抗沖擊不銹鋼外殼,防護等級為IP68,可浸在油內環境中工作,有效檢測距離可達3MM。
  CONTRINEX高壓開關外殼采用熱縮技術,壓緊磁盤,無需采取額外的密封措施,就能達到很好的密封效果。因此也適用于動態高壓環境中,尤其在水射流行業中可以很好地使用。
4、水射流起源
  “水滴石穿”體現了在人們眼中秉性柔弱的水本身潛在的永恒威力,然而,隨著科學技術的不斷發現,人們給水滴賦予了比自由落體更大的神奇打擊能量;使漫長的滴水穿石現象在瞬間可以完成,那就是水射流。作為一項獨立而完整的加工技術,高壓水射流(WJ)、磨料水射流(AWJ)的產生卻是最近三十年的事,利用高壓水為人們的生產服務始于十九世紀七十年代左右,主要用來開采金礦,剝落樹皮。直到二戰期間,飛機運行中“雨蝕”使雷達艙破壞這一現象啟發了人們思維。直到本世紀五十年代,高壓水射流切割的可能性才源于蘇聯,但第一項切割技術專利卻在美國產生,即1968年由美國密蘇里大學林學教授諾曼•弗蘭茲博士獲得。在最近十多年里,水射流(WJ、AWJ)切割技術和設備有了長足進步,其應用遍及工業生產和人們生活各個方面。許多大學、公司和工廠競相研究開發,新思維、新理論、新技術不斷涌現,形成了一種你追我趕的勢頭。目前已有3000多套水射流切割設備在數十個國家幾十個行業應用,尤其是在航空航天、艦船、軍工、核能等高、尖、難技術上更顯優勢,已可切割500余種材料,其設備年增長率超過20%。
5、水射流的原理
  高壓水射流基本原理歸之為:運用液體增壓原理,通過特定的裝置(增壓口或高壓泵),將動力源(電動機)的機械能轉換成壓力能,具有巨大壓力能的水在通過小孔噴嘴(又一換能裝置),再將壓力能轉變成動能,從而形成高速射流(WJ)。因而又常叫高速水射流。高壓水射流系統見圖1,


  主要由增壓系統、供水系統、增壓恒壓系統、噴嘴管路系統、數控工作臺系統、集水系統及水循環處理系統等構成。油壓系統低壓油(10~30MPa)推動大活塞往復來回移動,其方向由換向閥自動控制。供水系統先對水進行凈化處理,并加入防銹添加劑等,然后由供水泵打出低壓水從單向閥進入高壓缸。增壓恒壓系統包括增壓器和蓄能器兩部分,增壓比即大活塞與小活塞面積之比,通常為10:1~25:1,由此,增壓器輸出高壓水壓力可達100MPa~750MPa。由于水在400Mpa時其壓縮率達12%,因而活塞桿在走過其整個行程八分之一后才會有高壓水輸出。活塞到達行程終端時,換向閥自動使油路改變方向(圖中虛線箭頭所示),進而推動大活塞反向行進,此時高壓水在另端輸出。如果將此高壓水直接送到噴嘴,那么噴嘴出來的射流壓力將會是脈動的;而且這對管路系統產生周期性振蕩,為獲得穩定的高壓水射流,常在增壓器和噴嘴回路之間設置一蓄能(恒壓)器,消除水壓脈動,達到恒壓之目的;若水的壓力能超過材料的破壞強度時,既可切斷材料,達到去除材料的加工的目的。

  
這就是傳統的應用; 活塞的檢測要靠換向閥等15個零部件組成;有一處出問題就癱瘓了,維修很不方便。如今,CONTRINEX高壓開關可以通過固定在高壓缸壁上;浸在油里直接檢測活塞位置;效果非常好;維修方便;成本降低;一開始就得到了廣泛的推廣與應用。
6、CONTRINEX高壓開關產品在水射流行業的展望
  高壓水射流切割是利用具有很高動能的高速射流進行的(有時又稱為高速水射流加工),與激光、離子束、電子束一樣是屬于高能束加工范疇。目前已在以下行業獲得成功應用:汽車制造與修理、航空航天、機械加工、國防、軍工、兵器、電子電力、石油、采礦、輕工、建筑建材、核工業、化工、船舶、食品、醫療、林業、農業、市政工程等方面。CONTRINEX高壓開關已應用在上海高射激流、淮安流體設備、寧波順馬清洗機、上海港機等等,深得客戶的好評。我們相信,憑借我們的技術創新與新技術應用,CONTRINEX高壓開關在水射流行業將會得到更深更廣的應用。

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