本實(shí)用新型涉及水刀切割機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種為水刀切割機(jī)提供動(dòng)力的變頻調(diào)壓直驅(qū)泵。

背景技術(shù)：

目前，市面上使用的水刀采用雙向柱塞泵作為動(dòng)力源。雙向柱塞泵通過(guò)油壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，然后將水從其兩側(cè)壓出；因?yàn)閴撼龅乃畨毫τ休^大波動(dòng)，需要配備一個(gè)儲(chǔ)能器，從雙向柱塞泵兩側(cè)輸出的水需進(jìn)入儲(chǔ)能器，通過(guò)其對(duì)水壓的波動(dòng)進(jìn)行緩解，以穩(wěn)定從水刀噴嘴噴出的水的水壓。然而，儲(chǔ)能器內(nèi)部壓力大，且壓力波動(dòng)較大，容易出現(xiàn)爆炸的危險(xiǎn)。使用的儲(chǔ)能器為了能承受高壓，對(duì)其材料和結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格，花費(fèi)的成本較高。雙向柱塞泵需要通過(guò)油泵將高壓油注入其中才能驅(qū)動(dòng)，其中，油泵和高壓油管路部分的零部件數(shù)量多，耗費(fèi)的設(shè)備成本較高，而且高壓油在做功的過(guò)程中也會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)一定的能耗，從而使雙向柱塞泵的工作效率較低。因此，需要設(shè)計(jì)一種無(wú)需油壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)、零部件數(shù)量少、結(jié)構(gòu)緊湊且壓力波動(dòng)小的水刀動(dòng)力源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種變頻調(diào)壓直驅(qū)泵，其輸出的水壓壓力穩(wěn)定，無(wú)需安裝儲(chǔ)能器，使用更安全，成本更低；通過(guò)調(diào)節(jié)曲軸的轉(zhuǎn)速能調(diào)節(jié)輸出的水壓，從而調(diào)節(jié)水刀噴嘴壓力大小，以切割不同的材料。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種變頻調(diào)壓直驅(qū)泵，包括同軸布置的柱塞桿和活塞，所述柱塞桿的一端與所述活塞連接；它還包括缸體，所述缸體內(nèi)部設(shè)有曲軸，所述曲軸的一端連接有變頻驅(qū)動(dòng)裝置；曲軸與活塞之間鉸接有活塞連桿；所述活塞位于缸體內(nèi)，柱塞桿的另一端設(shè)有與其相適配、通過(guò)柱塞桿的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)輸出高壓水的增壓結(jié)構(gòu)；所述活塞連桿、活塞和柱塞桿的數(shù)量為至少三組，所述曲軸包括主軸頸和分別與各活塞連桿鉸接的至少三個(gè)連桿頸，所述各連桿頸沿曲軸的軸向間隔布置且沿其徑向均布。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述變頻驅(qū)動(dòng)裝置包括相互連接的變頻器與三相異步電機(jī)，所述三相異步電機(jī)的輸出端與所述曲軸的一端連接。

作為本實(shí)用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述變頻驅(qū)動(dòng)裝置包括伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)的輸出端與所述曲軸的一端連接。

作為本實(shí)用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述增壓結(jié)構(gòu)包括與所述缸體依次連接的高壓缸和儲(chǔ)能塊，所述高壓缸內(nèi)設(shè)有與所述柱塞桿同軸布置的導(dǎo)向孔，柱塞桿的一端伸入至所述導(dǎo)向孔內(nèi)，所述儲(chǔ)能塊內(nèi)設(shè)有一端與導(dǎo)向孔連通的增壓通孔，儲(chǔ)能塊的側(cè)壁與所述增壓通孔之間連接有進(jìn)水通道，所述進(jìn)水通道和增壓通孔之間設(shè)有進(jìn)水閥，增壓通孔的另一端為出水端并設(shè)有出水閥。

作為本實(shí)用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述進(jìn)水閥為隨所述柱塞桿一端遠(yuǎn)離所述增壓通孔即打開(kāi)、靠近增壓通孔即關(guān)閉的結(jié)構(gòu)，所述出水閥為隨柱塞桿一端遠(yuǎn)離所述增壓通孔即關(guān)閉、靠近增壓通孔即打開(kāi)的結(jié)構(gòu)。

作為本實(shí)用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，在所述缸體與所述高壓缸之間連接有連接塊，所述柱塞桿穿過(guò)所述連接塊；儲(chǔ)能塊與連接塊之間通過(guò)螺桿連接，所述螺桿的兩端分別位于儲(chǔ)能塊與連接塊上靠近邊緣處。

作為本實(shí)用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述儲(chǔ)能塊上的增壓通孔的出水端連接有內(nèi)部設(shè)有空腔的集流塊，所述集流塊上設(shè)有出水口。

作為本實(shí)用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述缸體內(nèi)設(shè)有曲軸腔和活塞腔，所述曲軸和活塞分別位于所述曲軸腔和活塞腔內(nèi)，曲軸腔的一側(cè)設(shè)有缸蓋，所述缸蓋壓緊固定于缸體的端面上。

有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的變頻調(diào)壓直驅(qū)泵有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、由于直驅(qū)泵無(wú)需油壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，避免了使用油壓系統(tǒng)帶來(lái)的較高的能耗，系統(tǒng)能耗能減少一倍以上，從而使系統(tǒng)效率得到大幅度的提升；其零部件數(shù)量更少、結(jié)構(gòu)更緊湊，制作成本明顯降低；

2、柱塞桿通過(guò)曲軸帶動(dòng)作往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其一端與增壓結(jié)構(gòu)配合能對(duì)水輪流做功產(chǎn)生高壓水；由于柱塞桿的數(shù)量為至少三根，系統(tǒng)運(yùn)行更平穩(wěn)，輸出的水壓壓力穩(wěn)定，無(wú)需安裝儲(chǔ)能器，使用更安全，成本更低；通過(guò)變頻驅(qū)動(dòng)裝置能調(diào)節(jié)曲軸的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)輸出的水壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)水刀噴嘴壓力大小的目的，以切割不同厚度或不同材質(zhì)的材料；

3、變頻驅(qū)動(dòng)裝置包括三相異步電機(jī)和伺服電機(jī)，相對(duì)于雙向柱塞泵較慢的運(yùn)行速度，其較高的轉(zhuǎn)速能夠使加壓后的水壓波動(dòng)更小，用水刀噴嘴切割材料時(shí)更平穩(wěn)；

4、儲(chǔ)能塊內(nèi)設(shè)有增壓通孔，柱塞桿的一端伸入至增壓通孔內(nèi)；儲(chǔ)能塊上還設(shè)有與增壓通孔的側(cè)壁連通的進(jìn)水通道；當(dāng)柱塞桿上位于增壓通孔的一端向外側(cè)移動(dòng)時(shí)，其造成的負(fù)壓將水從進(jìn)水通道吸入，當(dāng)該端柱塞桿向增壓通孔內(nèi)移動(dòng)時(shí)，其對(duì)增壓通孔內(nèi)的水進(jìn)行壓縮，從而輸出高壓水，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠；

5、儲(chǔ)能塊與連接塊之間通過(guò)螺桿連接，螺桿的兩端分別位于儲(chǔ)能塊與連接塊上靠近邊緣處，盡可能保證儲(chǔ)能塊與連接塊之間的同軸度，大幅降低柱塞桿在快速移動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)斷裂的幾率；

6、集流塊能夠?qū)⒂筛髦麠U加壓后的水集中在一個(gè)空腔內(nèi)，進(jìn)一步降低水壓的波動(dòng)，使從水刀噴嘴射出的水壓壓力更穩(wěn)定，確保切割效果良好；

7、缸體上設(shè)有缸蓋，打開(kāi)缸蓋即可對(duì)缸體內(nèi)的零部件進(jìn)行維護(hù)，方便添加潤(rùn)滑油。

通過(guò)以下的描述并結(jié)合附圖，本實(shí)用新型將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本實(shí)用新型的實(shí)施例。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為通過(guò)三相異步電機(jī)和變頻器實(shí)現(xiàn)變頻的變頻調(diào)壓直驅(qū)泵的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2為柱塞桿通過(guò)曲軸聯(lián)動(dòng)增壓的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖3為儲(chǔ)能塊的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為通過(guò)伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻的變頻調(diào)壓直驅(qū)泵的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖中，1、缸體；11、曲軸腔；12、活塞腔；2、曲軸；3、活塞連桿；4、活塞；5、連接塊；6、柱塞桿；7、儲(chǔ)能塊；71、增壓通孔；72、進(jìn)水通道；73、安裝通孔；8、螺桿；9、進(jìn)水管；10、螺母；13、集流塊；131、出水口；14、缸蓋；15、三相異步電機(jī)；16、變頻器；17、伺服電機(jī)；18、高壓缸；19、進(jìn)水閥；20、出水閥。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。

實(shí)施例1

本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式如圖1和圖2所示，一種變頻調(diào)壓直驅(qū)泵，包括同軸布置的柱塞桿6和活塞4。柱塞桿6的一端與活塞4連接。它還包括缸體1，缸體1內(nèi)部設(shè)有曲軸2。曲軸2的一端連接有變頻驅(qū)動(dòng)裝置。曲軸2與活塞之間鉸接有活塞連桿3?；钊?位于缸體1內(nèi)。柱塞桿6的另一端設(shè)有與其相適配、通過(guò)柱塞桿6的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)輸出高壓水的增壓結(jié)構(gòu)。

活塞連桿3、活塞4和柱塞桿6的數(shù)量為至少三組。本實(shí)施例中，活塞連桿3、活塞4和柱塞桿6的數(shù)量為三組。曲軸2包括主軸頸和分別與各活塞連桿3鉸接的三個(gè)連桿頸。各連桿頸沿曲軸2的軸向間隔布置且沿其徑向均布，工作時(shí)，三根柱塞桿6能夠輪流做功。

柱塞桿6通過(guò)曲軸2帶動(dòng)作往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其一端與增壓結(jié)構(gòu)配合能對(duì)水輪流做功產(chǎn)生高壓水。由于柱塞桿6的數(shù)量為至少三根，系統(tǒng)運(yùn)行更平穩(wěn)，輸出的水壓壓力穩(wěn)定，無(wú)需如雙向柱塞泵那樣安裝儲(chǔ)能器，使用更安全，成本更低；通過(guò)變頻驅(qū)動(dòng)裝置能調(diào)節(jié)曲軸2的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)輸出的水壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)水刀噴嘴壓力大小的目的，以切割不同厚度或不同材質(zhì)的材料。

缸體1內(nèi)設(shè)有曲軸腔11和活塞腔12。曲軸2和活塞4分別位于曲軸腔11和活塞腔12內(nèi)。曲軸腔11的一側(cè)設(shè)有缸蓋14，缸蓋14通過(guò)螺栓壓緊固定于缸體1的端面上。打開(kāi)缸蓋14即可對(duì)缸體1內(nèi)的零部件進(jìn)行維護(hù)，方便添加潤(rùn)滑油。

變頻驅(qū)動(dòng)裝置包括相互連接的變頻器16與三相異步電機(jī)15。三相異步電機(jī)15的輸出端與曲軸2的一端連接。工作時(shí)，通過(guò)變頻器16控制三相異步電機(jī)15的轉(zhuǎn)速，從而控制柱塞桿6的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)周期，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出水壓大小的調(diào)節(jié)。

如圖2所示，增壓結(jié)構(gòu)包括與缸體1依次連接的高壓缸18和儲(chǔ)能塊7，高壓缸18內(nèi)設(shè)有與柱塞桿6同軸布置的導(dǎo)向孔181。柱塞桿6的一端伸入至導(dǎo)向孔181內(nèi)。儲(chǔ)能塊7內(nèi)設(shè)有一端與導(dǎo)向孔181連通的增壓通孔71，柱塞桿6的一端位于增壓通孔71的一側(cè)。增壓通孔71與柱塞桿6同軸布置，增壓通孔71上與導(dǎo)向孔181位置相反的一端為出水端。儲(chǔ)能塊7的側(cè)壁與增壓通孔71之間連接有進(jìn)水通道72。進(jìn)水通道72和增壓通孔71之間設(shè)有進(jìn)水閥19，增壓通孔71的出水端設(shè)有出水閥20。

當(dāng)柱塞桿6一端遠(yuǎn)離增壓通孔71時(shí)，進(jìn)水閥19打開(kāi)，出水閥20關(guān)閉，增壓通孔71內(nèi)形成的負(fù)壓將水從進(jìn)水通道72吸入。當(dāng)柱塞桿6一端靠近增壓通孔71時(shí)，進(jìn)水閥19關(guān)閉，出水閥20打開(kāi)，柱塞桿6一端對(duì)增壓通孔71內(nèi)的水進(jìn)行壓縮，使增壓通孔71的出水端輸出高壓水，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠。柱塞桿6對(duì)增壓通孔71內(nèi)的水進(jìn)行壓縮時(shí)，進(jìn)水閥19關(guān)閉能防止高壓水從進(jìn)水通道72泄露出去，避免壓力損失。

若只使用一個(gè)儲(chǔ)能塊7，當(dāng)儲(chǔ)能塊7因安裝問(wèn)題或使用時(shí)間過(guò)久而導(dǎo)致位置出現(xiàn)偏差，容易出現(xiàn)所有柱塞桿6均斷裂的情況。因此，儲(chǔ)能塊7的數(shù)量與柱塞桿6的數(shù)量對(duì)應(yīng)，當(dāng)其中一個(gè)儲(chǔ)能塊7出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，其不會(huì)影響其它儲(chǔ)能塊7的正常運(yùn)行。本實(shí)施例中，儲(chǔ)能塊7的數(shù)量為三個(gè)。

在缸體1與高壓缸18之間連接有連接塊5。連接塊5用于封住缸體1上設(shè)有活塞腔12的一側(cè)。柱塞桿6穿過(guò)連接塊5。儲(chǔ)能塊7與連接塊5之間通過(guò)螺桿8連接，螺桿8的兩端分別位于儲(chǔ)能塊7與連接塊5上靠近邊緣處。儲(chǔ)能塊7的邊緣處設(shè)有多個(gè)安裝通孔73。螺桿8的一端與連接塊5連接，另一端穿過(guò)儲(chǔ)能塊7上的安裝通孔73并與螺母10連接，螺母10將儲(chǔ)能塊7朝連接塊5的方向壓緊。該種連接結(jié)構(gòu)能盡可能保證儲(chǔ)能塊7與連接塊5之間的同軸度，大幅降低柱塞桿6在快速移動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)斷裂的幾率。

三個(gè)儲(chǔ)能塊7上的增壓通孔71的出水端均連接至一個(gè)集流塊13上。集流塊13內(nèi)設(shè)有空腔。集流塊13上設(shè)有出水口131，出水口131用于與水刀噴嘴連接。集流塊13能夠?qū)⒂筛髦麠U6加壓后的水集中在一個(gè)空腔內(nèi)，進(jìn)一步降低水壓的波動(dòng)，使從水刀噴嘴射出的水壓壓力更穩(wěn)定，確保切割效果良好。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1的不同之處在于，變頻驅(qū)動(dòng)裝置包括伺服電機(jī)17，伺服電機(jī)17的輸出端與曲軸2的一端連接，如圖4所示。工作時(shí)，直接調(diào)節(jié)伺服電機(jī)17的轉(zhuǎn)速，從而控制柱塞桿6的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)周期，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出水壓大小的調(diào)節(jié)。

以上結(jié)合最佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但本實(shí)用新型并不局限于以上揭示的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本實(shí)用新型的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。