一种可变量三柱塞超高压泵的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种可变量三柱塞超高压泵，它由曲轴、连杆、滑块、变量油缸、高压缸及外置液压源、液压蓄能器和气囊等组成。变量油缸为单杆活塞缸，缸体可相对于活塞运动，缸体与高压柱塞相联，高压柱塞与高压缸体柱塞孔形成密闭容积，配合单向阀形成可变量容积式泵。当三柱塞超高压泵的输出压力低于调定压力时，与变量油缸相联的高压柱塞行程达到最大，高压缸排量也达到最大；当三柱塞超高压泵的输出压力升高，变量油缸的缸体相对活塞运动缩回，高压柱塞在高压缸中的行程缩短，排量相应减小；反之，高压柱塞在高压缸中的行程增加，排量相应增大，从而保证输出流量与工作所需流量匹配，实现自动恒功率变量。
【专利说明】一种可变量三柱塞超高压泵
【技术领域】
[0001]本发明涉及超高压泵【技术领域】，特别涉及一种可变量三柱塞超高压泵，可用于超高压增压系统、高压水射流系统、高压流体传动与高压测试系统等。
【背景技术】
[0002]水射流技术是用高压或超高压泵将普通水介质增压至300?420MPa，然后通过一个直径0.10?0.25mm的喷嘴，以2_3倍音速喷出，从而形成高速、高能、高穿透力水束，即高速水射流，可用于材料切割或工业清洗，由于其独特的优势，在机械制造、航空航天、汽车、军工和陶瓷等领域得到广泛应用。
[0003]高压泵或超高压泵是水射流系统的关键部件，可谓其心脏。目前在水射流技术中广泛应用的超高压泵有两种类型:一种是液压驱动增压缸；另一种是直接驱动的三柱塞超高压泵。液压驱动增压缸利用大的活塞作用面积和小的柱塞作用面积比(增压比)实现增压，将液压输入压力提高若干倍输出超高压水压力，压力可达420MPa，甚至更高。增压缸的输出压力与液压输入压力成正比，因此，通过调整液压系统的输入压力，就可改变增压缸的输出压力。液压系统采用恒功率变量泵就可实现增压缸输出流量与所需工作流量的自动匹配，达到恒功率自动变量目的。对于直接驱动的三柱塞超高压泵，因其排量仅与柱塞行程和直径有关，结构上属于非变量泵，当采用普通三相交流电动机驱动时，若输出流量大于所需流量时，多余流量从系统溢流阀溢流，产生很大的功率损失。所以，通常采用交流电动机变频调速的方式来达到恒功率变量的目的，即当三柱塞超高压泵输出流量大于所需工作流量时，系统压力升高，输出功率增加，变频调速系统控制电动机转速降低，三柱塞超高压泵输出流量随之下降，反之亦然。这样就可保证系统的输出流量自动与所需工作流量匹配。但这种方式存在的问题是需要增加一套变频调速系统，不但使系统复杂、成本大大增加，而且压力调节存在一定的滞后。
[0004]针对上述问题，本发明根据液压变量泵的原理，发明一种可变量三柱塞超高压泵。这种可变量三柱塞超高压泵通过改变柱塞行程来进行排量调节，实现变量泵功能，不仅结构紧凑，工作可靠，而且调节方便，成本低。可广泛用于超高压水射流系统、超高压流体传动与高压测试系统等，具有很高的实用价值。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是:为了解决目前广泛使用的三柱塞超高压泵不能变量的问题，本发明提供了一种可变量三柱塞超高压泵，应用可变量三柱塞超高压泵能可靠、方便、高效地实现恒功率自动变量。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:一种可变量三柱塞超高压泵，它由曲轴(I)、连杆(2)、滑块(3)、变量油缸(4)和高压缸(7)组成。变量油缸(4)的活塞(5)通过活塞杆与滑块(3)相联，与变量油缸(4)的缸体相联的高压柱塞(6)伸入高压缸(7)的柱塞孔内，与高压缸形成密闭容积(8 )，配合单向阀(9 )、( 1 )形成可变量容积式泵。
[0007]上述的可变量三柱塞超高压泵，变量油缸(4)为单杆活塞缸，缸体可相对于活塞
(5)运动，缸体与高压柱塞(6)相联，变量油缸(4)上有两个接口，分别与无杆腔(18)和有杆腔(19)相通。
[0008]上述的可变量三柱塞超高压泵，外置有液压源(14)、液压蓄能器(12)和气囊(11)，液压蓄能器(12)和安全阀(13)与液压源(14)并联，液压源(14)经单向阀(20)、单向阀(16)、顺序阀(15)与变量油缸(4)无杆腔(18)连通，变量油缸(4)的有杆腔(19)经节流阀(17)与气囊(11)相连，液压源(14)用于首次运行时对变量油缸(4)无杆腔(18)及液压蓄能器(12)充油，安全阀(13)使液压蓄能器(12)维持恒压，顺序阀(15)起调压作用，气囊
(11)和节流阀(17)对变量油缸(4)的相对运动起缓冲作用。
[0009]原动机带动曲轴(I)旋转运动，连杆(2)通过十字头带动滑块(3)、活塞(5)、变量油缸(4)的缸体及高压柱塞(6)往复运动，使密闭容积(8)周期性增大、缩小，当密闭容积
(8)增大时，经单向阀(10)吸水(或其它流体介质)，当密闭容积(8)缩小时，从单向阀(9)压出水(或其它流体介质)，三柱塞超高压泵的三个柱塞交替作用，便可连续排出超高压水(或其它流体介质)。
[0010]当三柱塞超高压泵的输出压力较低时，液压蓄能器(12)中的压力油经单向阀
(16)进入变量油缸(4)无杆腔(18)，迫使变量油缸(4)缸体完全伸出，顺序阀(15)和单向阀(16)将变量油缸(4)无杆腔(18)内的油液封闭，此时，与变量油缸(4)相联的高压柱塞
(6)行程达到最大，高压缸排量也达到最大，因此三柱塞超高压泵以最大输出流量运行，当三柱塞超高压泵的输出压力升高，则变量油缸(4)无杆腔(18)内压力也随之升高，当达到顺序阀(15)的调定压力时，顺序阀(15)打开，变量油缸(4)无杆腔(18)的油液经顺序阀
(15)压入液压蓄能器(12)，变量油缸(4)的缸体相对活塞(5)运动缩回，高压柱塞(6)在高压缸(7)中的行程缩短，排出的水(或其它流体介质)量相应减小，反之，柱塞(6)在高压缸
(7)中的行程增加，排出的水(或其它流体介质)量相应增大，从而保证输出流量与工作所需流量匹配，实现自动恒功率变量，调节顺序阀(15)的设定压力，可以获得不同的变量特性。
[0011]本发明与现有技术相比，具有以下显著优点:
1、在传统往复式三柱塞泵基础上，通过结构上的改进，在滑块与高压柱塞之间增加变量油缸装置，该装置可以感知高压缸的输出压力，通过外置液压回路使变量油缸产生相对运动来改变高压缸柱塞的行程，实现恒功率变量。
[0012]2、结构简单、紧凑，工作可靠，调节方便，成本低。可广泛用于超高压增压系统、高压水射流系统、高压流体传动与高压测试系统等，具有很高的实用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是可变量二柱塞超闻压栗的工作原理不意图。
【具体实施方式】
[0014]参见图1所示，可变量三柱塞超高压泵，它由曲轴(I)、连杆(2)、滑块(3)、变量油缸(4)、和高压缸(7 )组成。变量油缸(4)的活塞(5 )通过活塞杆与滑块(3 )相联，与变量油缸(4)相联的柱塞(6)伸入高压缸(7)柱塞孔内，与高压缸形成密闭容积(8)，配合单向阀
(9),(10)形成可变量容积式泵。
[0015]初始状态下，气囊(11)充有压缩气体，液压源(14)的压力油经单向阀(20)对液压蓄能器(12)充油，同时经单向阀(16)进入变量油缸(4)无杆腔(18)，由于变量油缸(4)无杆腔(18)的液压油压力和有效作用面积均大于变量油缸(4)有杆腔(19)的气体压力和有效作用面积，因此，变量油缸(4)缸体相对于活塞(5)运动并完全伸出，当高压缸输出压力较小时，顺序阀(15)和单向阀(16)将变量油缸(4)无杆腔(18)内的油液封闭，此时，与变量油缸(4)相联的高压柱塞(6)行程为最大。
[0016]原动机带动曲轴(I)旋转运动，连杆(2)通过十字头带动滑块(3)、活塞(5)、变量油缸(4)的缸体及高压柱塞(6)往复运动，使密闭容积(8)周期性增大、缩小，当密闭容积
(8)增大时，经单向阀(10)吸水(或其它流体介质)，当密闭容积(8)缩小时，从单向阀(9)压出水(或其它流体介质)，三柱塞超高压泵的三个柱塞交替作用，便可连续排出超高压水(或其它流体介质)，此时，与变量油缸(4)相联的高压柱塞(6)行程达到最大，高压缸排量也达到最大，因此三柱塞超高压泵以最大输出流量运行。
[0017]当三柱塞超高压泵的输出压力升高，则变量油缸(4)无杆腔(18)内压力也随之升高，当达到顺序阀(15)的调定压力时，顺序阀(15)打开，变量油缸(4)无杆腔(18)的油液经顺序阀(15)压入液压蓄能器(12)，变量油缸(4)的缸体相对活塞(5)运动缩回，高压柱塞(6 )在高压缸(7 )中的行程缩短，排出的水(或其它流体介质)量相应减小，反之，柱塞(6 )在高压缸(7)中的行程增加，排出的水(或其它流体介质)量相应增大，从而保证输出流量与工作所需流量匹配，实现自动恒功率变量，调节顺序阀(15)的设定压力，可以获得不同的变量特性。
[0018]液压源(14)只需首次运行时对液压蓄能器(12)和变量油缸(4)无杆腔(18)充油，以后运行过程中变量油缸的相对运动所需压力油则由液压蓄能器(12)提供，安全阀(13)使液压蓄能器(12)维持恒压，顺序阀(15)起调压作用，气囊(11)和节流阀(17)对变量油缸(4)的相对运动起缓冲作用。
[0019]上述实施例是对本发明的上述内容作进一步说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
【权利要求】
1.一种可变量三柱塞超高压泵，它由曲轴(I)、连杆(2)、滑块(3)、变量油缸(4)、和高压缸(7)组成，变量油缸(4)的活塞(5)通过活塞杆与滑块(3)相联，与变量油缸(4)的缸体相联的高压柱塞(6)伸入高压缸(7)柱塞孔内，与高压缸形成密闭容积(8)，配合单向阀(9),(10)形成可变量容积式泵。
2.如权利要求1所述的可变量三柱塞超高压泵，其特征在于:变量油缸(4)为单杆活塞缸，缸体可相对于活塞(5)运动，变量油缸(4)上有两个接口，分别与无杆腔(18)和有杆腔(19)相通。
3.如权利要求1所述的可变量三柱塞超高压泵，其特征在于:外置有液压源(14)、液压蓄能器(12)和气囊(11)，液压蓄能器(12)和安全阀(13)与液压源(14)并联，液压源(14)经单向阀(20)、单向阀(16)、顺序阀(15)与变量油缸(4)无杆腔(18)连通，变量油缸(4)的有杆腔(19)经节流阀(17)与气囊(11)相连。
【文档编号】F04B49/12GK104358681SQ201410567007
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】雷玉勇, 陈玄, 蒋代君, 刘克福, 张恕远 申请人:西华大学