超高壓泵的分類及其工作原理

　　隨著液壓、氣動技術的發(fā)展，輸出壓力150 MPa甚至420 MPa的超高壓泵在高壓水射流技術、高壓注漿、高壓試壓泵等領域得到越來越廣泛的應用。超高壓泵包括直驅式(三柱塞)超高壓泵、液驅超高壓泵和氣驅超高壓泵等。下面簡要介紹這3種超高壓泵的結構和工作原理。

　　1.直驅式超高壓泵

　　直驅式三柱塞超高壓泵由機架、曲軸、連桿、十字頭、大小皮帶輪(圖中未畫出)等構成。電動機通過皮帶傳動使曲軸旋轉，通過曲軸連桿機構帶動柱塞在泵體的柱塞孔內做往復運動，實現(xiàn)吸、排水。當柱塞桿處于吸水行程時，柱塞腔容積增大，單向閥關閉，單向閥打開，低壓水進入泵體內，完成吸水過程；當柱塞桿處于壓水行程時，柱塞腔容積減少，單向閥打開，單向閥關閉，水被加壓進入蓄能器，經(jīng)高壓管進入噴射頭作業(yè)。單向閥的動作起到了控制高壓水往一個方向流動的作用，即配流作用。曲軸的個曲軸頸在曲軸上沿圓周方向的相位相差120°，故曲軸旋轉時，3個柱塞交替進行吸水和排水。排出的水進入蓄能器，蓄能器的作用是消除壓力脈動，即起穩(wěn)壓、穩(wěn)流的作用。

　　2.液驅超高壓泵

　　液驅超高壓泵由液壓油回路和高壓水回路組成。其工作原理為液壓油回路中，液壓泵由電動機驅動工作，經(jīng)過濾器從油箱中吸油，液壓泵輸出的壓力油經(jīng)節(jié)流閥、三位四通電磁換向閥左位進入增壓缸左活塞腔，同時增壓缸右活塞腔的液壓油液經(jīng)換向閥左位回油箱，則增壓缸活塞在壓力油作用下右行，此時增壓缸的柱塞對柱塞腔右側的水介質進行增壓。

　　超高壓水經(jīng)單向閥、超高壓蓄能器從噴嘴噴出，形成高壓水射流；與此同時，水箱內的水介質在壓力作用下經(jīng)由單向閥注入增壓缸左側的柱塞腔內。當活塞右行至行程終點時，霍爾接近開關發(fā)出電信號，電磁換向閥換向，增壓缸活塞反向(向左)運動，并對左側柱塞腔內的水介質進行增壓，高壓水經(jīng)單向閥進入超高壓蓄能器并從噴嘴噴出；同時水箱內的水介質經(jīng)由單向閥注入增壓缸右側的柱塞腔內。如此往復，則可形成連續(xù)高壓水射流。如果三位四通電磁換向閥處于中位(閥芯堵住進出油口)，此時增壓缸活塞停止運動，液壓泵輸出的全部液壓油經(jīng)換向閥中位流回油箱。

　　3.氣驅超高壓泵

　　氣驅超高壓泵由氣驅低壓回路和流體高壓回路兩部分組成。在大活塞上施加壓縮空氣壓力，活塞桿運動，從而在小活塞腔產生一個高壓(流體介質的壓力)輸出。

　　具體工作過程如下：二位四通的氣控換向閥切換壓縮空氣的進氣方向，從而控制大活塞的運動方向。氣控換向閥的閥芯換向由左右兩端的行程閥來控制。當壓縮空氣經(jīng)換向閥的右位進人大活塞的左腔，其右腔的空氣經(jīng)換向閥右位從消聲器排出，大活塞右移，右端的小活塞2對流體介質進行增壓，此時右端單向閥關閉、單向閥打開，輸出高壓流體介質。低壓流體介質打開單向閥進入左端小活塞腔。當大活塞右移到行程端點時，碰到右端的行程閥，該行程閥控制氣路使換向閥換向，換向閥換到左位工作，壓縮空氣進入大活塞的右腔，且大活塞左腔的空氣經(jīng)換向閥左位從消聲器排出，大活塞左移，左端的小活塞增壓輸出高壓流體介質，此時低壓流體介質打開單向閥，進入右端小活塞腔。當大活塞左移到端點時，碰到左端的行程閥，控制氣路使換向閥換向，換為右位工作，如此循環(huán)往復并連續(xù)不斷地給系統(tǒng)輸出高壓流體介質。輸出高壓的壓力與大、小活塞的面積比(增壓比)有關，同時還與驅動空氣的壓力有關。當工作流體部分和驅動氣體部分之間的壓力在活塞上達到平衡時，增壓器會停止運行，不再消耗空氣。當輸出流體的壓力下降或空氣壓力增加時，增壓器會自動啟動運行，直至達到新的壓力平衡后自動停止。