[发明专利]水切割机及其射流生成装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种水切割机及其射流生成装置，尤其是一种超大流量超高压水切割机及其射流生成装置。

背景技术

现有的水切割机均设置有射流生成装置，而现有的超高压水射流生成装置，主要分为二柱塞高压水射流生成装置和三柱塞高压水射流生成装置两种。

二柱塞高压水射流生成装置如图7A所示，其工作原理是采用液压系统推动两条柱塞杆分别在两个液压缸内作直线往复运动，对水进行压缩后通过一个直径只有0.22-0.35mm的喷嘴射出，从而产生一条高速运动的水射流。

该二柱塞高压水射流生成装置的性能指标如下：电机功率：37Kw；柱塞杆直径：22.2mm；柱塞杆行程：102mm；柱塞杆往复运动次数：50次/min；流量：3.7升/min；最高压力：55000psi。而该二柱塞高压水射流生成装置的射流压力波动高于30％，效率非常低。

目前世界上仍在使用的超高压水切割机95％以上均采用液压系统驱动二柱塞高压水射流生成装置。由于二柱塞高压水射流生成装置要达到55000psi的压力及每分钟3升的流量，必须采用功率30kw以上的电机来驱动大功率的射流生成装置，能耗非常高。据保守统计全世界正在使用的这种二柱塞高压水射流生成装置的水切割机数量达到10万台以上，我国便占了其中二分之一以上的数量，因此这种能源的浪费巨大。同时这种二柱塞高压水射流生成装置产生的高压水压力波动很大，需要通过高压蓄能器来调节高压水的压力波动，经常发生高压蓄能器爆炸的伤人事故，安全隐患很严重。

三柱塞高压水射流生成装置如图7B所示其工作原理是采用电机直接驱动曲轴连杆机构，使三柱塞杆分别在三个液压缸内作直线往复运动。三柱塞杆对常压水进行压缩后，通过一个直径只有0.26-0.35mm的喷嘴射出，从而产生一条高速运动的水射流，三柱塞高压水射流生成装置又称直驱式三柱塞高压水射流生成装置。

这种三柱塞高压水射流生成装置的性能指标如下：电机功率：22Kw；柱塞杆直径：8mm；柱塞杆行程：40mm；柱塞杆往复运动次数750次/min；流量：3.7升/min；最高压力：55000psi。该曲轴式三柱塞高压水射流生成装置的高压水射流压力波动5％，但射流流量较小，局限在3.7升/min以内，效率比二柱塞高压水射流生成装置提高40％左右。

由此可知，直驱式三柱塞高压水射流生成装置的工作效率和能耗均优于二柱塞高压水射流生成装置。但现有的直驱式三柱塞高压水射流生成装置的体积比较小，柱塞杆很细(直径8mm)行程很短(40mm)，为了达到55000psi的压力和每分钟3.7升的流量，柱塞杆往复运动的次数必须达到每分钟750次，因此，直驱式三柱塞高压水射流生成装置对柱塞杆的硬度、耐磨度及柱塞杆上面的高压密封圈的材料要求很高，制造难度大，且设备使用、维护成本较高。

发明内容

为了使得射流生成装置具有更大流量和更高压力，与此同时又能够显著节能，本发明提供了一种显著节能的大流量超高压水射流生成装置以及具有该射流生成装置的超高压超大流量水切割机。

为实现该目的，本发明提供了一种射流生成装置，其包括：机架；驱动装置，其设置在机架上；做功轮，其设置在机架上并在驱动装置的驱动下旋转；以及增压组件；其中，该增压组件包括摇臂、连杆、推杆以及增压部分；摇臂设置在做功轮上并随做功轮旋转，其通过连杆带动推杆运动，该推杆与增压部分的柱塞杆相连，以带动柱塞杆运动；该增压部分设置有输出口，用于输出射流。

优选地，该增压组件还包括直线导轨，该直线导轨设置在机架上，以使得推杆沿着该直线导轨做往复直线运动。

优选地，该射流生成装置还包括主动轮、传动轮和从动轮，主动轮设置在机架上并由驱动装置所驱动下旋转，传动轮和从动轮设置主动轮上并随主动轮绕着第一传动轴旋转，用以带动做功轮绕着第二传动轴旋转；该驱动装置包括电机和减速器；该增压组件还包括做功杠杆，该做功杠杆一端连接在该连杆的一端，该做功杠杆的另一端铰接到机架上，推杆一端设置在该做功杠杆上，该连杆的另一端连接到摇臂上。

优选地，该增压部分包括左增压缸和右增压缸，且柱塞杆包括左柱塞杆和右柱塞杆，该左柱塞杆和右柱塞杆分别设置在左增压缸和右增压缸中，且均与推杆相连，以随推杆运动，实现左增压缸和右增压缸的增压。