一種可變量三柱塞超高壓泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明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(duì)于活塞運(yùn)動(dòng)，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(dāng)三柱塞超高壓泵的輸出壓力低于調(diào)定壓力時(shí)，與變量油缸相聯(lián)的高壓柱塞行程達(dá)到最大，高壓缸排量也達(dá)到最大；當(dāng)三柱塞超高壓泵的輸出壓力升高，變量油缸的缸體相對(duì)活塞運(yùn)動(dòng)縮回，高壓柱塞在高壓缸中的行程縮短，排量相應(yīng)減??；反之，高壓柱塞在高壓缸中的行程增加，排量相應(yīng)增大，從而保證輸出流量與工作所需流量匹配，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒功率變量。
【專利說(shuō)明】一種可變量三柱塞超高壓泵

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超高壓泵【技術(shù)領(lǐng)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(dòng)與高壓測(cè)試系統(tǒng)等。

【背景技術(shù)】
[0002]水射流技術(shù)是用高壓或超高壓泵將普通水介質(zhì)增壓至300?420MPa，然后通過(guò)一個(gè)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在機(jī)械制造、航空航天、汽車、軍工和陶瓷等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0003]高壓泵或超高壓泵是水射流系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，可謂其心臟。目前在水射流技術(shù)中廣泛應(yīng)用的超高壓泵有兩種類型:一種是液壓驅(qū)動(dòng)增壓缸；另一種是直接驅(qū)動(dòng)的三柱塞超高壓泵。液壓驅(qū)動(dòng)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(shí)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(dá)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(guò)調(diào)整液壓系統(tǒng)的輸入壓力，就可改變?cè)鰤焊椎妮敵鰤毫?。液壓系統(tǒng)采用恒功率變量泵就可實(shí)現(xiàn)增壓缸輸出流量與所需工作流量的自動(dòng)匹配，達(dá)到恒功率自動(dòng)變量目的。對(duì)于直接驅(qū)動(dòng)的三柱塞超高壓泵，因其排量?jī)H與柱塞行程和直徑有關(guān)，結(jié)構(gòu)上屬于非變量泵，當(dāng)采用普通三相交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，若輸出流量大于所需流量時(shí)，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(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的方式來(lái)達(dá)到恒功率變量的目的，即當(dāng)三柱塞超高壓泵輸出流量大于所需工作流量時(shí)，系統(tǒng)壓力升高，輸出功率增加，變頻調(diào)速系統(tǒng)控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)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(dòng)與所需工作流量匹配。但這種方式存在的問(wèn)題是需要增加一套變頻調(diào)速系統(tǒng)，不但使系統(tǒng)復(fù)雜、成本大大增加，而且壓力調(diào)節(jié)存在一定的滯后。
[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明根據(jù)液壓變量泵的原理，發(fā)明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(guò)改變柱塞行程來(lái)進(jìn)行排量調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)變量泵功能，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，而且調(diào)節(jié)方便，成本低。可廣泛用于超高壓水射流系統(tǒng)、超高壓流體傳動(dòng)與高壓測(cè)試系統(tǒng)等，具有很高的實(shí)用價(jià)值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:為了解決目前廣泛使用的三柱塞超高壓泵不能變量的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種可變量三柱塞超高壓泵，應(yīng)用可變量三柱塞超高壓泵能可靠、方便、高效地實(shí)現(xiàn)恒功率自動(dòng)變量。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)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(guò)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 )、( 1 )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(duì)于活塞
(5)運(yùn)動(dòng)，缸體與高壓柱塞(6)相聯(lián)，變量油缸(4)上有兩個(gè)接口，分別與無(wú)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(wú)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(yùn)行時(shí)對(duì)變量油缸(4)無(wú)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(diào)壓作用，氣囊
(11)和節(jié)流閥(17)對(duì)變量油缸(4)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)起緩沖作用。
[0009]原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲軸(I)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，連桿(2)通過(guò)十字頭帶動(dòng)滑塊(3)、活塞(5)、變量油缸(4)的缸體及高壓柱塞(6)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使密閉容積(8)周期性增大、縮小，當(dāng)密閉容積
(8)增大時(shí)，經(jīng)單向閥(10)吸水(或其它流體介質(zhì))，當(dāng)密閉容積(8)縮小時(shí)，從單向閥(9)壓出水(或其它流體介質(zhì))，三柱塞超高壓泵的三個(gè)柱塞交替作用，便可連續(xù)排出超高壓水(或其它流體介質(zhì))。
[0010]當(dāng)三柱塞超高壓泵的輸出壓力較低時(shí)，液壓蓄能器(12)中的壓力油經(jīng)單向閥
(16)進(jìn)入變量油缸(4)無(wú)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(wú)桿腔(18)內(nèi)的油液封閉，此時(shí)，與變量油缸(4)相聯(lián)的高壓柱塞
(6)行程達(dá)到最大，高壓缸排量也達(dá)到最大，因此三柱塞超高壓泵以最大輸出流量運(yùn)行，當(dāng)三柱塞超高壓泵的輸出壓力升高，則變量油缸(4)無(wú)桿腔(18)內(nèi)壓力也隨之升高，當(dāng)達(dá)到順序閥(15)的調(diào)定壓力時(shí)，順序閥(15)打開(kāi)，變量油缸(4)無(wú)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(duì)活塞(5)運(yùn)動(dòng)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(zhì))量相應(yīng)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(zhì))量相應(yīng)增大，從而保證輸出流量與工作所需流量匹配，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒功率變量，調(diào)節(jié)順序閥(15)的設(shè)定壓力，可以獲得不同的變量特性。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):
1、在傳統(tǒng)往復(fù)式三柱塞泵基礎(chǔ)上，通過(guò)結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，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(guò)外置液壓回路使變量油缸產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)改變高壓缸柱塞的行程，實(shí)現(xiàn)恒功率變量。
[0012]2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，工作可靠，調(diào)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(dòng)與高壓測(cè)試系統(tǒng)等，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是可變量二柱塞超聞壓栗的工作原理不意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]參見(jiàn)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(guò)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。
[0015]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(duì)液壓蓄能器(12)充油，同時(shí)經(jīng)單向閥(16)進(jìn)入變量油缸(4)無(wú)桿腔(18)，由于變量油缸(4)無(wú)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(duì)于活塞(5)運(yùn)動(dòng)并完全伸出，當(dāng)高壓缸輸出壓力較小時(shí)，順序閥(15)和單向閥(16)將變量油缸(4)無(wú)桿腔(18)內(nèi)的油液封閉，此時(shí)，與變量油缸(4)相聯(lián)的高壓柱塞(6)行程為最大。
[0016]原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)曲軸(I)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，連桿(2)通過(guò)十字頭帶動(dòng)滑塊(3)、活塞(5)、變量油缸(4)的缸體及高壓柱塞(6)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使密閉容積(8)周期性增大、縮小，當(dāng)密閉容積
(8)增大時(shí)，經(jīng)單向閥(10)吸水(或其它流體介質(zhì))，當(dāng)密閉容積(8)縮小時(shí)，從單向閥(9)壓出水(或其它流體介質(zhì))，三柱塞超高壓泵的三個(gè)柱塞交替作用，便可連續(xù)排出超高壓水(或其它流體介質(zhì))，此時(shí)，與變量油缸(4)相聯(lián)的高壓柱塞(6)行程達(dá)到最大，高壓缸排量也達(dá)到最大，因此三柱塞超高壓泵以最大輸出流量運(yùn)行。
[0017]當(dāng)三柱塞超高壓泵的輸出壓力升高，則變量油缸(4)無(wú)桿腔(18)內(nèi)壓力也隨之升高，當(dāng)達(dá)到順序閥(15)的調(diào)定壓力時(shí)，順序閥(15)打開(kāi)，變量油缸(4)無(wú)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(duì)活塞(5)運(yùn)動(dòng)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(zhì))量相應(yīng)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(zhì))量相應(yīng)增大，從而保證輸出流量與工作所需流量匹配，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒功率變量，調(diào)節(jié)順序閥(15)的設(shè)定壓力，可以獲得不同的變量特性。
[0018]液壓源(14)只需首次運(yùn)行時(shí)對(duì)液壓蓄能器(12)和變量油缸(4)無(wú)桿腔(18)充油，以后運(yùn)行過(guò)程中變量油缸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(diào)壓作用，氣囊(11)和節(jié)流閥(17)對(duì)變量油缸(4)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)起緩沖作用。
[0019]上述實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于上述實(shí)施例。凡基于上述內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
【權(quán)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(guò)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(quán)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(duì)于活塞(5)運(yùn)動(dòng)，變量油缸(4)上有兩個(gè)接口，分別與無(wú)桿腔(18)和有桿腔(19)相通。
3.如權(quán)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(wú)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(hào)】F04B49/12GK104358681SQ201410567007
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月23日
【發(fā)明者】雷玉勇, 陳玄, 蔣代君, 劉克福, 張恕遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:西華大學(xué)