一種可變量三柱塞超高壓泵的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種可變量三柱塞超高壓泵，它由曲軸、連桿、滑塊、變量油缸、高壓缸及外置液壓源、液壓蓄能器和氣囊等組成。變量油缸為單桿活塞缸，缸體可相對于活塞運動，缸體與高壓柱塞相聯(lián)，高壓柱塞與高壓缸體柱塞孔形成密閉容積，配合單向閥形成可變量容積式泵。當三柱塞超高壓泵的輸出壓力低于調定壓力時，變量油缸缸體在壓力油作用下完全伸出，與變量油缸相聯(lián)的高壓柱塞行程達到最大，高壓缸排量也達到最大，此時三柱塞超高壓泵以最大輸出流量運行；當三柱塞超高壓泵的輸出壓力升高，則變量油缸無桿腔內(nèi)壓力也隨之升高，達到順序閥的調定壓力時，順序閥打開，變量油缸無桿腔內(nèi)油液經(jīng)順序閥壓入液壓蓄能器，變量油缸的缸體相對活塞運動縮回，高壓柱塞在高壓缸中的行程縮短，排量相應減?。环粗?，高壓柱塞在高壓缸中的行程增加，排量相應增大，從而保證輸出流量與工作所需流量匹配，實現(xiàn)自動恒功率變量。這種可變量三柱塞超高壓泵結構緊湊，工作可靠，而且調節(jié)方便，成本低?？蓮V泛用于超高壓增壓系統(tǒng)、高壓水射流系統(tǒng)、高壓流體傳動與高壓測試系統(tǒng)等。
【專利說明】一種可變量三柱塞超高壓泵
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及超高壓泵【技術領域】，特別涉及一種可變量三柱塞超高壓泵，可用于超高壓增壓系統(tǒng)、高壓水射流系統(tǒng)、高壓流體傳動與高壓測試系統(tǒng)等。
【背景技術】
[0002]水射流技術是用高壓或超高壓泵將普通水介質增壓至300?420MPa，然后通過一個直徑0.10?0.25mm的噴嘴，以2_3倍音速噴出，從而形成高速、高能、高穿透力水束，即高速水射流，可用于材料切割或工業(yè)清洗，由于其獨特的優(yōu)勢，在機械制造、航空航天、汽車、軍工和陶瓷等領域得到廣泛應用。
[0003]高壓泵或超高壓泵是水射流系統(tǒng)的關鍵部件，可謂其心臟。目前在水射流技術中廣泛應用的超高壓泵有兩種類型:一種是液壓驅動增壓缸；另一種是直接驅動的三柱塞超高壓泵。液壓驅動增壓缸利用大的活塞作用面積和小的柱塞作用面積比(增壓比)實現(xiàn)增壓，將液壓輸入壓力提高若干倍輸出超高壓水壓力，壓力可達420MPa，甚至更高。增壓缸的輸出壓力與液壓輸入壓力成正比，因此，通過調整液壓系統(tǒng)的輸入壓力，就可改變增壓缸的輸出壓力。液壓系統(tǒng)采用恒功率變量泵就可實現(xiàn)增壓缸輸出流量與所需工作流量的自動匹配，達到恒功率自動變量目的。對于直接驅動的三柱塞超高壓泵，因其排量僅與柱塞行程和直徑有關，結構上屬于非變量泵，當采用普通三相交流電動機驅動時，若輸出流量大于所需流量時，多余流量從系統(tǒng)溢流閥溢流，產(chǎn)生很大的功率損失。所以，通常采用交流電動機變頻調速的方式來達到恒功率變量的目的，即當三柱塞超高壓泵輸出流量大于所需工作流量時，系統(tǒng)壓力升高，輸出功率增加，變頻調速系統(tǒng)控制電動機轉速降低，三柱塞超高壓泵輸出流量隨之下降，反之亦然。這樣就可保證系統(tǒng)的輸出流量自動與所需工作流量匹配。但這種方式存在的問題是需要增加一套變頻調速系統(tǒng)，不但使系統(tǒng)復雜、成本大大增加，而且壓力調節(jié)存在一定的滯后。
[0004]針對上述問題，本實用新型根據(jù)液壓變量泵的原理，提出一種可變量三柱塞超高壓泵。這種可變量三柱塞超高壓泵通過改變柱塞行程來進行排量調節(jié)，實現(xiàn)變量泵功能，不僅結構緊湊，工作可靠，而且調節(jié)方便，成本低?？蓮V泛用于超高壓水射流系統(tǒng)、超高壓流體傳動與高壓測試系統(tǒng)等，具有很高的實用價值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是:為了解決目前廣泛使用的三柱塞超高壓泵不能變量的問題，提供了一種可變量三柱塞超高壓泵，應用可變量三柱塞超高壓泵能可靠、方便、高效地實現(xiàn)恒功率自動變量。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術方案:一種可變量三柱塞超高壓泵，它由曲軸(I)、連桿(2)、滑塊(3)、變量油缸(4)和高壓缸(7)組成。變量油缸(4)的活塞(5)通過活塞桿與滑塊(3)相聯(lián)，與變量油缸(4)的缸體相聯(lián)的高壓柱塞(6)伸入高壓缸(7)的柱塞孔內(nèi)，與高壓缸形成密閉容積(8)，配合單向閥(9)、(10)形成可變量容積式泵。
[0007]上述的可變量三柱塞超高壓泵，變量油缸(4)為單桿活塞缸，缸體可相對于活塞
(5)運動，缸體與高壓柱塞(6)相聯(lián)，變量油缸(4)上有兩個接口，分別與無桿腔(18)和有桿腔(19)相通。
[0008]上述的可變量三柱塞超高壓泵，外置有液壓源(14)、液壓蓄能器(12)和氣囊(11)，液壓蓄能器(12)和安全閥(13)與液壓源(14)并聯(lián)，液壓源(14)經(jīng)單向閥(20)、單向閥(16)、順序閥(15)與變量油缸(4)無桿腔(18)連通，變量油缸(4)的有桿腔(19)經(jīng)節(jié)流閥(17)與氣囊(11)相連，液壓源(14)用于首次運行時對變量油缸(4)無桿腔(18)及液壓蓄能器(12)充油，安全閥(13)使液壓蓄能器(12)維持恒壓，順序閥(15)起調壓作用，氣囊
(11)和節(jié)流閥(17)對變量油缸(4)的相對運動起緩沖作用。
[0009]原動機帶動曲軸(I)旋轉運動，連桿(2 )通過十字頭帶動滑塊(3 )、活塞(5 )、變量油缸(4)的缸體及高壓柱塞(6)往復運動，使密閉容積(8)周期性增大、縮小，當密閉容積
(8)增大時，經(jīng)單向閥(10)吸水(或其它流體介質)，當密閉容積(8)縮小時，從單向閥(9)壓出水(或其它流體介質)，三柱塞超高壓泵的三個柱塞交替作用，便可連續(xù)排出超高壓水(或其它流體介質)。
[0010]當三柱塞超高壓泵的輸出壓力較低時，液壓蓄能器(12)中的壓力油經(jīng)單向閥
(16)進入變量油缸(4)無桿腔(18)，迫使變量油缸(4)缸體完全伸出，順序閥(15)和單向閥(16)將變量油缸(4)無桿腔(18)內(nèi)的油液封閉，此時，與變量油缸(4)相聯(lián)的高壓柱塞
(6)行程達到最大，高壓缸排量也達到最大，因此三柱塞超高壓泵以最大輸出流量運行，當三柱塞超高壓泵的輸出壓力升高，則變量油缸(4)無桿腔(18)內(nèi)壓力也隨之升高，當達到順序閥(15)的調定壓力時，順序閥(15)打開，變量油缸(4)無桿腔(18)的油液經(jīng)順序閥
(15)壓入液壓蓄能器(12)，變量油缸(4)的缸體相對活塞(5)運動縮回，高壓柱塞(6)在高壓缸(7)中的行程縮短，排出的水(或其它流體介質)量相應減小，反之，柱塞(6)在高壓缸
(7)中的行程增加，排出的水(或其它流體介質)量相應增大，從而保證輸出流量與工作所需流量匹配，實現(xiàn)自動恒功率變量，調節(jié)順序閥(15)的設定壓力，可以獲得不同的變量特性。
[0011]本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下顯著優(yōu)點:
[0012]1、在傳統(tǒng)往復式三柱塞泵基礎上，通過結構上的改進，在滑塊與高壓柱塞之間增加變量油缸裝置，該裝置可以感知高壓缸的輸出壓力，通過外置液壓回路使變量油缸產(chǎn)生相對運動來改變高壓缸柱塞的行程，實現(xiàn)恒功率變量。
[0013]2、結構簡單、緊湊，工作可靠，調節(jié)方便，成本低?？蓮V泛用于超高壓增壓系統(tǒng)、高壓水射流系統(tǒng)、高壓流體傳動與高壓測試系統(tǒng)等，具有很高的實用價值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是可變量二柱塞超尚壓栗的工作原理不意圖。
【具體實施方式】
[0015]參見圖1所示，可變量三柱塞超高壓泵，它由曲軸(I)、連桿(2)、滑塊(3)、變量油缸(4)、和高壓缸(7 )組成。變量油缸(4)的活塞(5 )通過活塞桿與滑塊(3 )相聯(lián)，與變量油缸(4)相聯(lián)的柱塞(6)伸入高壓缸(7)柱塞孔內(nèi)，與高壓缸形成密閉容積(8)，配合單向閥
(9),(10)形成可變量容積式泵。
[0016]初始狀態(tài)下，氣囊(11)充有壓縮氣體，液壓源(14)的壓力油經(jīng)單向閥(20)對液壓蓄能器(12)充油，同時經(jīng)單向閥(16)進入變量油缸(4)無桿腔(18)，由于變量油缸(4)無桿腔(18)的液壓油壓力和有效作用面積均大于變量油缸(4)有桿腔(19)的氣體壓力和有效作用面積，因此，變量油缸(4)缸體相對于活塞(5)運動并完全伸出，當高壓缸輸出壓力較小時，順序閥(15)和單向閥(16)將變量油缸(4)無桿腔(18)內(nèi)的油液封閉，此時，與變量油缸(4)相聯(lián)的高壓柱塞(6)行程為最大。
[0017]原動機帶動曲軸(I)旋轉運動，連桿(2 )通過十字頭帶動滑塊(3 )、活塞(5 )、變量油缸(4)的缸體及高壓柱塞(6)往復運動，使密閉容積(8)周期性增大、縮小，當密閉容積
(8)增大時，經(jīng)單向閥(10)吸水(或其它流體介質)，當密閉容積(8)縮小時，從單向閥(9)壓出水(或其它流體介質)，三柱塞超高壓泵的三個柱塞交替作用，便可連續(xù)排出超高壓水(或其它流體介質)，此時，與變量油缸(4)相聯(lián)的高壓柱塞(6)行程達到最大，高壓缸排量也達到最大，因此三柱塞超高壓泵以最大輸出流量運行。
[0018]當三柱塞超高壓泵的輸出壓力升高，則變量油缸(4)無桿腔(18)內(nèi)壓力也隨之升高，當達到順序閥(15)的調定壓力時，順序閥(15)打開，變量油缸(4)無桿腔(18)的油液經(jīng)順序閥(15)壓入液壓蓄能器(12)，變量油缸(4)的缸體相對活塞(5)運動縮回，高壓柱塞(6)在高壓缸(7)中的行程縮短，排出的水(或其它流體介質)量相應減小，反之，柱塞(6)在高壓缸(7)中的行程增加，排出的水(或其它流體介質)量相應增大，從而保證輸出流量與工作所需流量匹配，實現(xiàn)自動恒功率變量，調節(jié)順序閥(15)的設定壓力，可以獲得不同的變量特性。
[0019]液壓源(14)只需首次運行時對液壓蓄能器(12)和變量油缸(4)無桿腔(18)充油，以后運行過程中變量油缸的相對運動所需壓力油則由液壓蓄能器(12)提供，安全閥(13)使液壓蓄能器(12)維持恒壓，順序閥(15)起調壓作用，氣囊(11)和節(jié)流閥(17)對變量油缸(4)的相對運動起緩沖作用。
[0020]上述實施例是對本實用新型的上述內(nèi)容作進一步說明，但不應將此理解為本實用新型上述主題的范圍僅限于上述實施例。凡基于上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術均屬于本實用新型的范圍。
【權利要求】
1.一種可變量三柱塞超高壓泵，它由曲軸(I)、連桿(2)、滑塊(3)、變量油缸(4)、和高壓缸(7)組成，變量油缸(4)的活塞(5)通過活塞桿與滑塊(3)相聯(lián)，與變量油缸(4)的缸體相聯(lián)的高壓柱塞(6)伸入高壓缸(7)柱塞孔內(nèi)，與高壓缸形成密閉容積(8)，配合單向閥(9),(10)形成可變量容積式泵。
2.如權利要求1所述的可變量三柱塞超高壓泵，其特征在于:變量油缸(4)為單桿活塞缸，缸體可相對于活塞(5)運動，變量油缸(4)上有兩個接口，分別與無桿腔(18)和有桿腔(19)相通。
3.如權利要求1所述的可變量三柱塞超高壓泵，其特征在于:外置有液壓源(14)、液壓蓄能器(12)和氣囊(11)，液壓蓄能器(12)和安全閥(13)與液壓源(14)并聯(lián)，液壓源(14)經(jīng)單向閥(20 )、單向閥(16 )、順序閥(15 )與變量油缸(4)無桿腔(18 )連通，變量油缸(4)的有桿腔(19)經(jīng)節(jié)流閥(17)與氣囊(11)相連。
【文檔編號】F04B49/12GK204186569SQ201420613558
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月23日 優(yōu)先權日:2014年10月23日
【發(fā)明者】陳玄, 雷玉勇, 楊涵, 陶歡, 張麗, 唐煉 申請人:西華大學