本技術(shù)涉及水導(dǎo)激光加工，具體而言涉及一種用于水導(dǎo)激光高壓水束的分段式水壓調(diào)節(jié)裝置。

背景技術(shù)：

1、水導(dǎo)激光加工是一種將激光耦合到高壓水束中，由激光耦合水束進(jìn)行加工的技術(shù)，通過(guò)激光與水束耦合的加工方法會(huì)產(chǎn)生平行于切口斷面的切縫，其不僅可以保證精密的加工精度，而且還可以確保加工區(qū)域保證冷卻和干凈，同時(shí)在加工過(guò)程中無(wú)需進(jìn)行激光聚焦和距離控制，能夠適用于各種厚度范圍、難加工材料的加工，同時(shí)還不會(huì)產(chǎn)生熱影響區(qū)和微裂紋等缺陷，滿足復(fù)雜和精密的加工需求。

2、高壓水束的產(chǎn)生以及壓力穩(wěn)定性，對(duì)水導(dǎo)激光加工技術(shù)中的光水耦合有重要影響。目前高壓水束的產(chǎn)生，主要由氣液增壓方式完成，例如通過(guò)氣液增壓泵進(jìn)行增壓。氣液增壓泵為柱塞結(jié)構(gòu)，有固定的增壓比，理論上來(lái)說(shuō)，通入合適氣壓的驅(qū)動(dòng)氣可以得到與之對(duì)應(yīng)的水壓。但由于空氣的可壓縮性和柱塞的換向影響，增壓泵很難輸出與理論匹配的壓力穩(wěn)定的高壓水束射流，例如在需求的水壓大于20mpa時(shí)，波動(dòng)大于±0.5mpa；水壓小于20mpa時(shí)，波動(dòng)遠(yuǎn)大于±5mpa，無(wú)法滿足水導(dǎo)激光的水壓穩(wěn)定性要求，且需要不同水壓時(shí)需要手動(dòng)調(diào)節(jié)出合適的驅(qū)動(dòng)氣壓。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型目的在于提供一種用于水導(dǎo)激光高壓水束的分段式水壓調(diào)節(jié)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制產(chǎn)生穩(wěn)定的高壓水束輸出，并且滿足水壓的穩(wěn)定性要求，控制在±0.5mpa以內(nèi)，滿足水導(dǎo)激光高精度加工的要求，提高水導(dǎo)激光加工的精度和效率。

2、根據(jù)本實(shí)用新型目的的第一方面，提出一種用于水導(dǎo)激光高壓水束的分段式水壓調(diào)節(jié)裝置，包括：

3、氣源輸入端，用于通入氣體；

4、與所述氣源輸入端連通的第一氣路，所述第一氣路依次設(shè)置有第一調(diào)壓閥、第一電磁閥，以及并聯(lián)地接入第一電磁閥的輸出端的第一氣動(dòng)閥與第二氣動(dòng)閥；

5、與所述氣源輸入端連通的多個(gè)進(jìn)氣支路，多個(gè)進(jìn)氣支路之間相互獨(dú)立并且并聯(lián)地分布；每一路進(jìn)氣支路均包括依次連接的進(jìn)氣調(diào)壓閥以及進(jìn)氣電磁閥，進(jìn)氣電磁閥的輸出端接入氣液增壓泵的氣路輸入；

6、水源輸入端，用于通入水介質(zhì)；所述水源輸入端經(jīng)由進(jìn)水管路以及所述第一氣動(dòng)閥接入所述氣液增壓泵的水路輸入；所述第一氣動(dòng)閥為常開(kāi)型氣動(dòng)閥，作為水路輸入開(kāi)關(guān)閥；

7、與所述氣液增壓泵的出水管路連通的氣控減壓閥，用于將經(jīng)過(guò)氣液增壓泵增壓后獲得的高壓水束輸出；

8、控制器，被設(shè)置用于控制回路水壓調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)行；

9、其中，在所述氣液增壓泵的出水管路中設(shè)置有位于氣控減壓閥之前的第一壓力傳感器，被設(shè)置用于檢測(cè)經(jīng)所述氣液增壓泵增壓輸出的高壓水束的第一壓力值px1；

10、在所述氣控減壓閥的輸出管路中設(shè)置的第二壓力傳感器，用于檢測(cè)經(jīng)氣控減壓閥減壓調(diào)控輸出的高壓水束的第二壓力值px2；

11、所述氣控減壓閥與氣源輸入端之間設(shè)置有氣壓調(diào)控裝置；

12、所述控制器被設(shè)置成基于光水耦合的需求水束壓力px0，選通所述多個(gè)進(jìn)氣支路中一者，并且根據(jù)所述第一壓力值px1與第二壓力值px2的差值，控制所述氣壓調(diào)控裝置的進(jìn)氣以用于調(diào)控所述氣控減壓閥輸出的高壓水束的壓力，使得檢測(cè)到的第二壓力值px2達(dá)到需求水束壓力px0并在預(yù)設(shè)的允許波動(dòng)范圍內(nèi)。

13、作為可選的實(shí)施方式，所述多個(gè)進(jìn)氣支路中，每一個(gè)進(jìn)氣支路中的進(jìn)氣調(diào)壓閥被設(shè)置成通過(guò)預(yù)先配置工作壓力值以設(shè)置第i個(gè)進(jìn)氣支路的驅(qū)動(dòng)氣壓pi；

14、基于所述驅(qū)動(dòng)氣壓pi與氣液增壓泵的增壓比n確定第個(gè)進(jìn)氣支路的進(jìn)氣電磁閥的壓力梯度范圍，以通過(guò)不同進(jìn)氣支路中的將氣液增壓泵的輸出水壓分成多個(gè)壓力段，并且多個(gè)壓力段之間形成梯度連續(xù)變化。

15、作為可選的實(shí)施方式，所述控制器被設(shè)置成基于光水耦合的需求水束壓力px落入對(duì)應(yīng)的一個(gè)壓力段范圍內(nèi)，則選通對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣支路。

16、作為可選的實(shí)施方式，在多個(gè)進(jìn)氣支路中，所述進(jìn)氣調(diào)壓閥的工作壓力值以預(yù)設(shè)差值的梯度增加。

17、作為可選的實(shí)施方式，在每一個(gè)進(jìn)氣支路中，第個(gè)進(jìn)氣調(diào)壓閥的工作壓力值p，驅(qū)動(dòng)氣壓pi以及所對(duì)應(yīng)壓力段的壓力上限值pmax、下限值pmn滿滿足：

18、pmax?=?n*pi

19、pmn?=?n*pi-1

20、p=(1+λ)*pi

21、其中，λ表示波動(dòng)系數(shù)。

22、作為可選的實(shí)施方式，所述氣壓調(diào)控裝置被設(shè)置成通過(guò)調(diào)壓管路接入在所述氣控減壓閥與氣源輸入端之間；

23、所述氣壓調(diào)控裝置包括至少一個(gè)電氣比例閥，被設(shè)置成由所述控制系統(tǒng)控制其開(kāi)度比例以調(diào)節(jié)對(duì)氣控減壓閥的作用氣壓，使得經(jīng)由所述第二壓力傳感器檢測(cè)的第二壓力值px2達(dá)到降低到所述需求水束壓力px0。

24、作為可選的實(shí)施方式，在所述氣壓調(diào)控裝置的調(diào)壓作用下，所述氣液增壓泵增壓輸出的高壓水束高于需求水束壓力px0的壓力從氣控減壓閥的泄水口以水排出。

25、作為可選的實(shí)施方式，所述第二氣動(dòng)閥為常閉型氣動(dòng)閥，接入在所述氣控減壓閥的輸入端與氣液增壓泵的增壓輸出端之間。

26、作為可選的實(shí)施方式，所述氣液增壓泵的增壓輸出端與所述氣控減壓閥之間還設(shè)置有蓄能器。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提出的用于水導(dǎo)激光高壓水束的分段式水壓調(diào)節(jié)裝置的顯著優(yōu)點(diǎn)在于：

28、1、本實(shí)用新型的用于水導(dǎo)激光高壓水束的分段式水壓調(diào)節(jié)裝置設(shè)置多級(jí)梯度連續(xù)的不同驅(qū)動(dòng)水壓區(qū)間，根據(jù)設(shè)定水壓匹配不同水壓區(qū)間的驅(qū)動(dòng)水壓選通使用，有利于降低減壓閥兩端的壓力差，提高減壓閥的使用壽命；同時(shí)會(huì)減少泄水口水的排出，提高了水的利用率；

29、2、本實(shí)用新型提出的用于水導(dǎo)激光高壓水束的分段式水壓調(diào)節(jié)裝置利用了增壓泵相對(duì)穩(wěn)定段多段水壓輸出，結(jié)合水壓的實(shí)時(shí)反饋與氣壓調(diào)控卸壓以及消能緩沖，生成穩(wěn)定的高壓水束輸出，并且能夠控制水壓波動(dòng)范圍在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，如控制在±0.5mpa以內(nèi)，滿足水導(dǎo)激光高精度加工的要求，提高加工效率和精度；

30、3、水導(dǎo)激光耦合水束的高壓水束的生成以及調(diào)節(jié)由自動(dòng)控制系統(tǒng)完成，調(diào)控以及穩(wěn)定性好，控制過(guò)程快捷方便、靈敏準(zhǔn)確。

31、應(yīng)當(dāng)理解，前述構(gòu)思以及在下面更加詳細(xì)地描述的額外構(gòu)思的所有組合只要在這樣的構(gòu)思不相互矛盾的情況下都可以被視為本公開(kāi)的實(shí)用新型主題的一部分。另外，所要求保護(hù)的主題的所有組合都被視為本公開(kāi)的實(shí)用新型主題的一部分。

32、結(jié)合附圖從下面的描述中可以更加全面地理解本實(shí)用新型教導(dǎo)的前述和其他方面、實(shí)施例和特征。本實(shí)用新型的其他附加方面例如示例性實(shí)施方式的特征和/或有益效果將在下面的描述中顯見(jiàn)，或通過(guò)根據(jù)本實(shí)用新型教導(dǎo)的具體實(shí)施方式的實(shí)踐中得知。

技術(shù)特征：

1.一種用于水導(dǎo)激光高壓水束的分段式水壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水導(dǎo)激光高壓水束的分段式水壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述多個(gè)進(jìn)氣支路中，每一個(gè)進(jìn)氣支路中的進(jìn)氣調(diào)壓閥被設(shè)置成通過(guò)預(yù)先配置工作壓力值以設(shè)置第i個(gè)進(jìn)氣支路的驅(qū)動(dòng)氣壓pi；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水導(dǎo)激光高壓水束的分段式水壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述控制器（1000）被設(shè)置成基于光水耦合的需求水束壓力px0落入對(duì)應(yīng)的一個(gè)壓力段范圍內(nèi)，則選通對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣支路。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水導(dǎo)激光高壓水束的分段式水壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，在多個(gè)進(jìn)氣支路中，所述進(jìn)氣調(diào)壓閥的工作壓力值以預(yù)設(shè)差值的梯度增加。

5.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水導(dǎo)激光高壓水束的分段式水壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，在每一個(gè)進(jìn)氣支路中，第i個(gè)進(jìn)氣調(diào)壓閥的工作壓力值p，驅(qū)動(dòng)氣壓pi以及所對(duì)應(yīng)壓力段的壓力上限值pmax、下限值pmin滿滿足：

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的用于水導(dǎo)激光高壓水束的分段式水壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述氣壓調(diào)控裝置（500）被設(shè)置成通過(guò)調(diào)壓管路接入在所述氣控減壓閥（400）與氣源輸入端（100）之間；

7.?根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于水導(dǎo)激光高壓水束的分段式水壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，在所述氣壓調(diào)控裝置（500）的調(diào)壓作用下，所述氣液增壓泵（300）增壓輸出的高壓水束高于需求水束壓力px0的壓力δp從氣控減壓閥（400）的泄水口以水排出，δp?=?px1-px2。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水導(dǎo)激光高壓水束的分段式水壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述第二氣動(dòng)閥（114）為常閉型氣動(dòng)閥，接入在所述氣控減壓閥（400）的輸入端與氣液增壓泵（300）的增壓輸出端之間。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水導(dǎo)激光高壓水束的分段式水壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述氣液增壓泵（300）的增壓輸出端與所述氣控減壓閥（400）之間還設(shè)置有蓄能器（600）。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提供一種用于水導(dǎo)激光高壓水束的分段式水壓調(diào)節(jié)裝置，包括氣源輸入端、水源輸入端、氣液增壓泵、氣控減壓閥、氣壓調(diào)控裝置、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器以及控制器。本技術(shù)通過(guò)設(shè)置多級(jí)梯度連續(xù)的不同驅(qū)動(dòng)水壓區(qū)間，根據(jù)設(shè)定水壓匹配不同水壓區(qū)間的驅(qū)動(dòng)水壓選通使用，有利于降低減壓閥兩端的壓力差，提高減壓閥的使用壽命，減少泄水口水的排出，提高了水的利用率；通過(guò)利用增壓泵相對(duì)穩(wěn)定段多段水壓輸出，結(jié)合水壓的實(shí)時(shí)反饋與氣壓調(diào)控卸壓以及消能緩沖，生成穩(wěn)定的高壓水束輸出，并且能夠控制水壓波動(dòng)范圍在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，如控制在±0.5MPa以內(nèi)，滿足水導(dǎo)激光高精度加工的要求，提高加工效率和精度。

技術(shù)研發(fā)人員：邢飛,劉錦山,陸鑫,劉寶順,楊紀(jì)村,鎖紅波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京中科煜宸激光技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20231230
技術(shù)公布日：2024/12/19