用于超高压工具的液压增压器.pdf

本发明属于液压设备领域，特别是用于超高压工具的液压增压器(8)。所述液压增压器(8)采用增压缸(3)、换向阀(1)和液控单向阀(2)组成增压回路；增压缸(3)内设有增压缸活塞，增压缸活塞将增压缸隔为无杆腔、有杆腔和增压腔；增压缸无杆腔的端盖上设置顶杆(4)；增压缸活塞是一个中空的部件，在中空内设有单向阀(5)、中心孔(7)和增压腔，单向阀(5)的入口端位于与顶杆(4)正对的位置，当该活塞全部退回时，顶杆会碰触单向阀(5)使其导通，单向阀(5)的出口端通过中心孔(7)与增压腔连通；增压缸(3)有杆腔油路上设有液控单向阀(2)。本发明的液压增压器结构紧凑、各阀与增压缸之间节省了管路连接，减少了系统泄漏，具有安装方便、成本低、工作稳定、寿命高、工效高、抗温度变化和环境污染能力强、维护方便等优点。适合于建筑施工工地长期露天使用。

1.  一种超高压工具的液压增压器(8)，其采用增压缸(3)、换向阀(1)和液控单向阀(2)组成增压回路；
其特征在于：增压缸(3)内设有增压缸活塞，增压缸活塞将增压缸隔为无杆腔、有杆腔和增压腔；
增压缸无杆腔的端盖上设置顶杆(4)；
增压缸活塞是一个中空的部件，在中空内设有单向阀(5)、中心孔(7)和增压腔，单向阀(5)的入口端位于与顶杆(4)正对的位置，当该活塞全部退回时，顶杆会碰触单向阀(5)使其导通，单向阀(5)的出口端通过中心孔(7)与增压腔连通；
增压缸(3)有杆腔油路上设有液控单向阀(2)。

2.  根据权利要求1所述的超高压工具的液压增压器(8)，其特征在于：所述增压器(8)的输出端与工作缸(6)连接，换向阀(1)的右位出口与工作缸有杆腔连通，换向阀(1)的右位出口还通过液控单向阀(2)与增压缸有杆腔连通；换向阀(1)的左位出口与增压缸无杆腔连通，增压缸无杆腔通过单向阀(5)、中心孔(7)和增压腔与工作缸无杆腔连通。

3.  如权利要求1或2所述的超高压工具的液压增压器(8)，其特征在于：当工作缸(6)已退回到位而增压缸(3)还未退回到位时，油泵油液经液控单向阀(2)继续向增压缸有杆腔供油，使其继续左退，直至消除回位误差。

4.  如权利要求1或2所述的超高压工具的液压增压器(8)，其特征在于：当增压缸活塞先退回到位而工作缸活塞还未退回到位时，增压缸内部单向阀(5)被顶杆(4)顶开，工作缸无杆腔的回油经中心孔(7)、单向阀(5)、换向阀(1)继续回油，直至工作缸活塞退回到位为止。

5.  如权利要求1或2所述的超高压工具的液压增压器(8)，其特征在于：所述增压缸的增压比为P₂/P₁＝6.5，其中P1为油泵供油压力；P2为增压缸输出压力。

6.  如权利要求1或2所述的超高压工具的液压增压器(8)，其特征在于：所述换向阀(1)的中位能够实现油泵低压卸荷。

7.  一种液压超高压系统，其包括如权利要求1—6其中之一所述的液压增压器(8)，其特征在于，所述增压器(8)中换向阀(1)与液控单向阀(2)与增压缸(3)采用叠加式安装，增压器(8)的A、B、C、D四个油口分别连接油泵、油箱及工作缸有杆腔和无杆腔。

用于超高压工具的液压增压器
技术领域
本发明属于液压设备领域，特别是用于超高压工具的液压增压器。
背景技术
在目前使用的钢材剪断、挤压连接和扩张器等超高压工具的液压系统中，通常采用超高压油泵作为设备动力源。
超高压油泵是将电动机(或其它原动机)输出的机械能转换成液体超高压压力能(80～100MPa)的转化装置。超高压油泵具有体积小、重量轻、输出力大等优点，适合用来作为超高压工具的液压动力源。但是，在实际使用中，也发现超高压油泵存在一些问题：
1)超高压油泵自身流量较小，在超高压工况下的内泄漏将很大程度影响到泵的容积效率，过大的泄漏还会使油泵失效。
2)超高压油泵的柱塞和柱塞缸等运动副之间采用的是“间隙密封”，其间隙小、加工精度高，但对油液的清洁度和温度的要求也很高，即该油泵抗污染能力较差。颗粒性杂质将加大运动副磨损，甚至造成“机械卡死”。油温过高，引起油液粘度下降也会加大泄漏。
3)由于该类设备长期在露天工地使用，粉尘高、温度变化大，环境恶劣，又是长时间连续工作，更加降低了超高压油泵的使用寿命。
4)由于一般超高压油泵的输出流量较小，当液压工具需要“低压快进”和“高压工进”两种工况切换时，该油泵的输出流量限制了“快进”速度，造成设备使用效率降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种由液压常规压力(<31.5MPa)原件组成的超高压工具使用的液压增压器。该液压增压器能够克服现有超高压油泵泄漏大、抗污染能力差、使用寿命低、使用效率低的缺陷。
作为本发明一种方式的超高压工具的液压增压器，其采用增压缸、换向阀和液控单向阀组成增压回路；其中，增压缸内设有增压缸活塞，增压缸活塞将增压缸隔为无杆腔、有杆腔和增压腔；增压缸无杆腔的端盖上设置顶杆；增压缸活塞是一个中空的部件，在中空内设有单向阀、中心孔，并与增压腔连通，单向阀的入口端位于与顶杆正对的位置，当该活塞全部退回时，顶杆会碰触单向阀使其导通，单向阀的出口端通过中心孔与增压腔连通；增压缸有杆腔油路上设有液控单向阀。
在本发明的一种方式的液压增压器中，增压器的输出端与工作缸连接，换向阀的右位出口与工作缸有杆腔连通，换向阀的右位出口还通过液控单向阀与增压缸有杆腔连通；换向阀的左位出口与增压缸无杆腔连通，增压缸无杆腔通过单向阀、中心孔和增压腔与工作缸无杆腔连通。
在本发明的一种方式的液压增压器中，当工作缸已退回到位而增压缸还未退回到位时，油泵油液经液控单向阀继续向增压缸有杆腔供油，使其继续左退，直至消除回位误差。
在本发明的一种方式的液压增压器中，当增压缸活塞先退回到位而工作缸活塞还未退回到位时，增压缸内部单向阀被顶杆顶开，工作缸无杆腔的回油经中心孔、单向阀、换向阀继续回油，直至工作缸活塞退回到位为止。
在本发明的一种方式的液压增压器中，增压缸的增压比为P₂/P₁＝6.5，其中P1为油泵供油压力；P2为增压缸输出压力。
在本发明的一种方式的液压增压器中，换向阀的中位能够实现油泵低压卸荷。
作为本发明一种方式的液压超高压系统，其包括上述方式之一的液压增压器，其中，增压器中换向阀与液控单向阀与增压缸采用叠加式安装，增压器的A、B、C、D四个油口分别连接油泵、油箱及工作缸有杆腔和无杆腔。
本发明的积极效果如下：本发明的用于超高压工具的液压增压器利用常规压力液压元件抗污染力强、使用寿命长等优点，彻底解决了超高压元件对使用环境要求苛刻和对油液清洁度要求高的缺陷，极大提高了超高压工具使用的可靠性，延长了使用寿命。同时，利用常规压力油泵输出流量较大的优点还可方便地实现设备执行元件的“低压快进”，并且能够满足工作压缸的“低压快进(夹紧工件)”和“高压工进(剪断工件)”两种工况的自动转换，有效地提高了工作效率。
附图说明
在下面的说明中采用的方位术语都是相对于常规的阅读附图的方向而言的。
图1是本发明的优选实施例的结构示意图
图中：
1 换向阀         2 液控单向阀    3 增压缸
4 顶杆           5 单向阀        6 工作缸
7 中心孔              8 增压器
P1 常压腔
P2 增压腔
A__接油泵
B__接油箱
C__接工作缸有杆腔
D__接工作缸无杆腔
具体实施方式
如图1所示，本发明的增压器8采用增压缸3与常规压力元件换向阀1、液控单向阀2组成增压回路。增压缸3内设有增压缸活塞，增压缸活塞将增压缸隔为无杆腔、有杆腔和增压腔。增压缸无杆腔的端盖上设置顶杆4。增压缸活塞是一个中空的部件，在中空内设有单向阀5、中心孔7，并与增压腔P2连通，单向阀5的入口端位于与顶杆4正对的位置，当该活塞全部退回时，顶杆会碰触单向阀5使其导通，单向阀5的出口端通过中心孔7与增压腔P2连通。增压缸3有杆腔油路上设有液控单向阀2。
另外，增压器8的输出端与工作缸6连接，换向阀1的右位出口与工作缸有杆腔连通，换向阀1的右位出口还通过液控单向阀2与增压缸有杆腔连通；换向阀1的左位出口与增压缸无杆腔连通，增压缸无杆腔通过单向阀5、中心孔7和增压腔P2与工作缸无杆腔连通。
工作过程：当换向阀1左位接入系统时，油液进入增压缸无杆腔(即常压腔P1)，经单向阀5和中心孔7直接进入工作缸6无杆腔，推动工作缸活塞杆伸出，夹紧工件。此时，由于液控单向阀2的控制油路处于低压，液控单向阀2反向截止，增压缸的回油路被切断，使增压缸活塞保持不动，油泵的输出油液经中心孔7全部进入工作缸6，使其活塞快速伸出，实现“低压快进”；当完成“夹紧”工况后，由于负载阻力增大，系统压力升高，液控单向阀2控制油路压力也随之升高，液控单向阀2反向开启，增压缸有杆腔回油路接通油箱，增压缸活塞向右移动，单向阀5在让过顶杆4后在增压腔P2高压作用下自动关闭。增压腔P2中的油液被增压，并推动工作缸活塞以低速超高压继续前行，自动实现“超高压工进”工况。增压缸增压腔P2部分在每一个行程所排出的超高压油液流量应能满足工作缸“超高压工进”所需流量。
“工进”工况完成后，换向阀1换向，右位接入系统，油泵输出的油液可同时进入工作缸6有杆腔和经液控单向阀2进入增压缸有杆腔。此时增压缸活塞快速退回，而工作缸活塞在退回过程中将无杆腔油液输回到增压缸增压腔P2中，使其充满，循环使用。
全部工作完成后，可将换向阀1置于中位。利用换向阀中位机能实现油泵低压卸荷，既可节省功率消耗，又减少油液发热。
泄漏补偿功能：当增压缸增压腔P2部分与工作缸无杆腔之间产生泄漏油液不足时，有可能造成增压缸活塞回位误差，即工作缸已退回到位而增压缸还未退到左端。此时，本系统可以让油泵油液经液控单向阀2继续向增压缸有杆腔供油，使其继续左退，直至消除回位误差。
当出现工作缸回位误差，即增压缸活塞先退回到位而工作缸活塞还未退回到位时，此时由于增压缸3内部单向阀5已被顶杆4顶开，工作缸无杆腔的回油可经中心孔7、单向阀5、换向阀1继续回油，直至其工作缸活塞退回到位为止。
由此可以看出，经过一个循环往复，本系统油路可以自动消除增压缸和工作缸的回位误差，不需再另外加设补油装置。
本增压器8中换向阀1与液控单向阀2与增压缸3采用叠加式安装，增压器8的A、B、C、D四个油口分别连接油泵、油箱及工作缸有杆腔和无杆腔，方便组成液压超高压系统。
另外，本增压器中增压缸的增压比：
P 2 P 1 = D 2 d 2 = 125 2 50 2 = 6.25 ]]>
式中：P1__油泵供油压力；P2___增压缸输出压力；D__增压缸活塞直径mm；d__增压头直径mm
当油泵供油压力P1＝16Mpa时，增压缸输出压力P2＝100Mpa；
增压器单次往复输出流量

式中l__增压缸活塞行程mm；d__增压头直径mm。
本发明的增压器结构紧凑、各阀与增压缸之间节省了管路连接，减少了系统泄漏，具有安装方便、成本低、工作稳定、寿命高、工效高、抗温度变化和环境污染能力强、维护方便等优点。适合于建筑施工工地长期露天使用。