[发明专利]自适应变间隙密封超高压水增压器

说明书

本发明公开一种自适应变间隙密封超高压水增压器，它包括低压缸体，所述低压缸体两端的端口上均设置有中空的导向套，所述低压缸体内设置有来回滑动的低压缸活塞，所述低压缸活塞两端面的中心位置对称设置有高压柱塞；所述高压变形柱塞穿过导向套并伸出，所述高压柱塞另一端开设有圆筒形柱状腔体，所述高压柱塞外部套有高压缸体，所述高压缸体一端插入导向套外表面上凹槽内；所述高压缸体另一端设置有中空且顶端开口的高压缸端盖。本发明具有低摩擦、高频响、长寿命、能自适应变间隙密封的特点；进一步提升超高压水增压器的增压能力和压力稳定性，使最大工作压力达800MP以上，压力波动率控制在5％内。

技术领域

本发明涉及增压器，具体涉及一种自适应变间隙密封超高压水增压器。

背景技术

为适应市场需要，钢铁行业开发生产了NM450、WHF1300D/R、Q960等大批量高强钢新产品。该类钢种具有很高的硬度和抗拉强度(σb＞1200MPa)，传统的加工方式难以加工制作检验试样，一般采用水切割方式进行加工。超高压水增压器是水切割设备的动力核心部件，其工作原理是使用电磁换向阀控制受压截面积不同的柱塞往复运动而实现连续增压，且增压压力越大切割效率越高，压力越稳定。

超高压水增压器往复运动柱塞的动密封一般采用接触式密封或间隙密封结构形式。增压器采用接触式动密封，因工作介质水的黏度低、润滑性差，在100～400MPa超高压力下高速运动的柱塞易烧损密封圈，且摩擦副阻力会影响运动部件的响应特性，超高压状态下接触式密封件存在摩擦阻力大、耐磨寿命低、响应慢、易烧损等问题。间隙密封是依靠缸筒衬套和柱塞相对运动副之间的微小配合间隙形成节流压降来实现密封，间隙密封效果主要取决于间隙量大小、间隙长度及间隙两端的压差等因素，具有摩擦力小、频率响应高、稳定性好等优点，但超高压力下间隙密封装配结构加工精度要求高，且恒间隙密封的泄漏量会随着工作压力的升高而增大，增压容积效率变低，采用恒间隙密封增压压力和容积效率受限。受密封技术限制，现有水切割超高压水增压器工作压力一般在400MPa以内，且压力波动率在10％左右，压力波动大。

因此，超高压密封技术制约了增压器增压能力的进一步提升，影响高强钢试样切割效率及切割质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种自适应变间隙密封超高压水增压器，该增压器具有低摩擦、高频响、长寿命、能自适应变间隙密封的特点；解决接触式密封元件在超高压状态下高速往复运动的烧损问题，并有效控制泄漏量，保持超高压状态下较高的容积效率，进一步提升超高压水增压器的增压能力和压力稳定性，使最大工作压力达800MP以上，压力波动率控制在5％，解决超高强钢试样加工难题。

为实现上述目的，本发明所设计一种自适应变间隙密封超高压水增压器，它包括低压缸体，所述低压缸体两端的端口上均设置有中空的导向套，所述低压缸体内设置有来回滑动的低压缸活塞，所述低压缸活塞两端面的中心位置对称设置有高压柱塞；所述高压柱塞穿过导向套并伸出，所述导向套内部上对称开设有上支承油腔和下支承油腔，所述上支承油腔和下支承油腔的腔壁上分别设置有上油口和下油口，所述上油口和下油口通过管线与圆台形滑阀反馈节流器两端的圆台形滑阀出油口连通；所述高压柱塞另一端开设有圆筒形柱状腔体，所述圆筒形柱状腔体的腔体外壁受内外压力差作用后会变形成弧形；所述高压柱塞外部套有高压缸体，所述高压缸体内壁上设有衬套，所述衬套与高压柱塞之间预留有密封节流间隙，所述高压缸体一端插入导向套外表面上凹槽内；所述高压缸体另一端设置有中空且顶端开口的高压缸端盖，所述高压缸端盖顶部开口处连接有进出水管，所述进出水管分别连接有进水管和出水管。