超高压泵的分类及其工作原理

　　随着液压、气动技术的发展，输出压力150 MPa甚至420 MPa的超高压泵在高压水射流技术、高压注浆、高压试压泵等领域得到越来越广泛的应用。超高压泵包括直驱式(三柱塞)超高压泵、液驱超高压泵和气驱超高压泵等。下面简要介绍这3种超高压泵的结构和工作原理。

　　1.直驱式超高压泵

　　直驱式三柱塞超高压泵由机架、曲轴、连杆、十字头、大小皮带轮(图中未画出)等构成。电动机通过皮带传动使曲轴旋转，通过曲轴连杆机构带动柱塞在泵体的柱塞孔内做往复运动，实现吸、排水。当柱塞杆处于吸水行程时，柱塞腔容积增大，单向阀关闭，单向阀打开，低压水进入泵体内，完成吸水过程；当柱塞杆处于压水行程时，柱塞腔容积减少，单向阀打开，单向阀关闭，水被加压进入蓄能器，经高压管进入喷射头作业。单向阀的动作起到了控制高压水往一个方向流动的作用，即配流作用。曲轴的个曲轴颈在曲轴上沿圆周方向的相位相差120°，故曲轴旋转时，3个柱塞交替进行吸水和排水。排出的水进入蓄能器，蓄能器的作用是消除压力脉动，即起稳压、稳流的作用。

　　2.液驱超高压泵

　　液驱超高压泵由液压油回路和高压水回路组成。其工作原理为液压油回路中，液压泵由电动机驱动工作，经过滤器从油箱中吸油，液压泵输出的压力油经节流阀、三位四通电磁换向阀左位进入增压缸左活塞腔，同时增压缸右活塞腔的液压油液经换向阀左位回油箱，则增压缸活塞在压力油作用下右行，此时增压缸的柱塞对柱塞腔右侧的水介质进行增压。

　　超高压水经单向阀、超高压蓄能器从喷嘴喷出，形成高压水射流；与此同时，水箱内的水介质在压力作用下经由单向阀注入增压缸左侧的柱塞腔内。当活塞右行至行程终点时，霍尔接近开关发出电信号，电磁换向阀换向，增压缸活塞反向(向左)运动，并对左侧柱塞腔内的水介质进行增压，高压水经单向阀进入超高压蓄能器并从喷嘴喷出；同时水箱内的水介质经由单向阀注入增压缸右侧的柱塞腔内。如此往复，则可形成连续高压水射流。如果三位四通电磁换向阀处于中位(阀芯堵住进出油口)，此时增压缸活塞停止运动，液压泵输出的全部液压油经换向阀中位流回油箱。

　　3.气驱超高压泵

　　气驱超高压泵由气驱低压回路和流体高压回路两部分组成。在大活塞上施加压缩空气压力，活塞杆运动，从而在小活塞腔产生一个高压(流体介质的压力)输出。

　　具体工作过程如下：二位四通的气控换向阀切换压缩空气的进气方向，从而控制大活塞的运动方向。气控换向阀的阀芯换向由左右两端的行程阀来控制。当压缩空气经换向阀的右位进人大活塞的左腔，其右腔的空气经换向阀右位从消声器排出，大活塞右移，右端的小活塞2对流体介质进行增压，此时右端单向阀关闭、单向阀打开，输出高压流体介质。低压流体介质打开单向阀进入左端小活塞腔。当大活塞右移到行程端点时，碰到右端的行程阀，该行程阀控制气路使换向阀换向，换向阀换到左位工作，压缩空气进入大活塞的右腔，且大活塞左腔的空气经换向阀左位从消声器排出，大活塞左移，左端的小活塞增压输出高压流体介质，此时低压流体介质打开单向阀，进入右端小活塞腔。当大活塞左移到端点时，碰到左端的行程阀，控制气路使换向阀换向，换为右位工作，如此循环往复并连续不断地给系统输出高压流体介质。输出高压的压力与大、小活塞的面积比(增压比)有关，同时还与驱动空气的压力有关。当工作流体部分和驱动气体部分之间的压力在活塞上达到平衡时，增压器会停止运行，不再消耗空气。当输出流体的压力下降或空气压力增加时，增压器会自动启动运行，直至达到新的压力平衡后自动停止。