Il principio di funzionamento delle apparecchiature di pulizia diesel ad alta-pressione prevede un preciso processo di conversione dell'energia e dinamica dei fluidi. Il suo scopo principale è convertire in modo efficiente l'energia chimica del carburante diesel nell'energia cinetica del getto d'acqua ad alta-pressione necessario per la pulizia.
1. Fase di conversione della fonte di alimentazione
L'apparecchiatura utilizza un motore diesel come fonte di alimentazione iniziale, generando energia termica attraverso la combustione del gasolio. All'interno del cilindro del motore, il gasolio si mescola con l'aria e viene compresso e acceso, azionando il pistone con un movimento alternativo lineare. Questo movimento viene convertito nel movimento rotatorio dell'albero motore tramite un meccanismo a biella, ottenendo la conversione iniziale dell'energia chimica in energia meccanica. I parametri chiave in questa fase includono la velocità del motore (normalmente controllata tra 1.500 e 3.000 giri/min) e la potenza erogata (da 5 a 50 kW a seconda del modello dell'attrezzatura), che influiscono direttamente sulla successiva capacità di pressurizzazione.
2. Fase di pressurizzazione della pompa ad alta-pressione
La potenza di rotazione dell'albero motore viene trasmessa alla pompa ad alta-pressione tramite un dispositivo di trasmissione (principalmente trasmissione a cinghia o a ingranaggi). Questa pompa utilizza una struttura del tipo a stantuffo-, ottenendo la pressurizzazione del fluido attraverso il movimento alternativo dello stantuffo all'interno della camera della pompa. Quando lo stantuffo si sposta verso l'alto, il volume della camera della pompa diminuisce e il carburante diesel viene compresso a una pressione di diverse centinaia di MPa (tipicamente 200-500 MPa). Quando lo stantuffo si sposta verso il basso, il nuovo carburante viene aspirato attraverso una valvola unidirezionale. Questo processo richiede un controllo rigoroso della corsa dello stantuffo (tipicamente 20-50 mm) e della frequenza di movimento per garantire la stabilità della pressione.
3. Fase di conversione fluidodinamica
Il carburante diesel pressurizzato viene erogato al sistema di ugelli di spruzzatura attraverso una speciale tubazione ad alta-pressione (pressione nominale generalmente maggiore o uguale a 600 MPa). All'ugello, il fluido subisce una seconda conversione energetica: quando il gasolio passa attraverso un ugello in ceramica o lega dura con un diametro dell'orifizio di 0,1-0,5 mm, secondo l'equazione di Bernoulli, la velocità del flusso aumenta bruscamente fino a 300-600 m/s, convertendo l'energia di pressione in energia cinetica, formando un getto d'acqua supersonico con potente impatto (il numero di Mach può raggiungere 1,5-2,5).
4. Fasi di raggiungimento dell'efficienza della pulizia
Quando il getto ad alta-velocità agisce sulla superficie da pulire, si generano tre meccanismi di pulizia:
Impatto meccanico: rimuove direttamente lo strato di sporco (la pressione dell'impatto può raggiungere 500-1000 bar)
Effetto Cavitazione: Onde d'urto secondarie generate dal collasso delle microbolle formatesi sul bordo del getto
Penetrazione: l'acqua ad alta-pressione penetra nelle micro-fessure per rimuovere lo sporco-profondamente depositato.