为了形成一个超声速(600~900m/s)的流体连续工况,必须在执行机构(如喷嘴)创造出300~400MPa的超高压条件,双作用式增压器正是将相对低压的液压压力转变成超高压水压的设备。图4-17为双作用式(对置式)超高压增压器系统图。

超高压增压器是一种强制流体的正排量泵,其输人能量通过活塞、柱塞机构由工作流体转变成系统流体。工作流体如液压油,在压力下进入动力缸,推动液压活塞自上死点向下死点运动。与此同时,与之相连接的柱塞使系统液体如高压缸内的水增压。水压与油压之比同液压活塞面积与高压柱塞面积之比一致,这就是所谓的“增压”或“倍加"。
也就是说,水压的增加是通过作用于大面积活塞上的低压油与作用在小面积上的高压水之间的力平衡实现的。其面积比(增压比)决定了最大油压下的最大排出压力,此时水流量为零。由于增压器只是转换固定功率的变换器,因此其输出流量随压力的增加而减少,其梯度同压力增加值相同。
增压器的最简单型式是单作用式,即它有一个液压活塞和与之相联的柱塞。系统流体经过低压进水阀进入高压腔,再在很高压力工况下经出水阀排出高压腔,两者压力比也就是增压器的增压比。这种单作用增压器在其每次往复运动中包括各自分开的排出行程和吸入行程,因此其动力形成是非连续的。为了改进输出动力的连续性,在液压活塞的另一端再连接第二个柱塞,这就形成了双作用增压器。(见图4-18)。凭借这两个反向柱塞,当一个处于吸入行程时，另一个正好是排出行程，这样便在每次往复运动周期中形成了两次排出行程。在增压器中,排出动力的连续性以压力的波动或脉动所表现。

由于种种因素,尽管有了两个柱塞,双作用式增压器仍然在高压工况下表现出排出压力的脉动。因素之一是当液压油自液压活塞的一侧换向到另一侧时,柱塞联动运行的反向引起了死点现象;另一因素是系统流体的初始增压没有在排出压力反映。柱塞运动的死点效应可以通过非常灵敏的止回阀和油换向阀极大地限制,油换向阀的极度灵敏可以使进入增压器的油液保持连续。系统流体的初始增压却不能避免。只能指望在流体压力达到平衡后,排出止回阀迅速打开,由此尽量缩短系统流体的增压时间。
在超高压系统中,由于高压发生装置的行程是固定的,因此,必然存在一个换向过程,在换向的瞬间,两侧高压缸体及低压单向阀中高压水流道的承压情况将产生由零至工作压力(例如300MPa)或者由工作压力到零的压力变化过程,而增压器换向时间一般为1s左右,具有这种大压力波动引起的高压水射流是不具实际应用价值的,为提高超高压水射流的切割效能,必须设法缓解乃至消除这种压力波动。因此通常在超高压系统中我们引入超高压蓄能器装置,该装置是一个容积为1.5L左右的储水筒体,将其串联在高压水路中。与通常采用惰性气体或氮气作为蓄能缓冲介质的油压蓄能器不同的是,超高压蓄能器采用超高压水本身作为储能介质。由于水切割机用增压器流量一般不大于(2~3L/min),故采用超高压蓄能器可以很好地缓解超高压水的压力波动,实践证明,超高压蓄能器装置可以将超高压水的压力波动控制在5%左右,所以高压单向阀体以及超高压蓄能器承受的交变应力较小,通常可以按恒压情形来处理。这样,在增压器系统中,高压缸和低压单向阀体成为主要承受交变应力的零件,其寿命与其他零件相比要短得多,这种大幅度交变应力的频率在1Hz左右,所以超高压零件的失效通常可认为是低周疲劳破坏情形。通常裂纹由材料表面的微观缺陷开始,一旦裂纹形成,将会快速扩展,直至零件失效。
增压器是一种定量的置换泵,因此必须设法排放多余的高压水。
实现低压控制高压,通常采用流量可调的压力补偿泵来供应进入增压器的液压油。该泵控制的流量与给定尺寸的喷嘴产生所要求排出压力的流量指标相匹配,因此没有多余的流量产生。另外,这种液压泵提供了一种自动补偿喷嘴磨损的方法,如同给定压力下增加工作流量一样。
当然,这种补偿受泵最大流量的限制。再者,如果喷嘴被堵塞,液压泵立即处于零流量状态,从而保护系统不会超压。如果不这样,而如同高压泵依靠溢流阀来突然释放400MPa左右的流体会因溢流的高速度(同喷嘴流速接近)而损坏阀本身。
图4-19所示为6台增压器并联共用一个旋转控制阀的系统。
它解决了一台液压泵依次供应并控制数台增压器动力端油压的问题当给定扭矩驱动呈“工”字形的旋转阀旋转时,阀板上片的孔依次进油,下片的孔依次出油,以此实现多油缸活塞有规律的往复运动。该液压泵活塞一侧为油,驱动活塞排程;一侧为气,驱动活塞吸程。液压泵功率为30kW,旋转阀最大转速150r/min,活塞直径30mm,柱塞直径8mm,面积比为14 :1,油压35MPa,水压则为420MPa,压缩氮气压力为10MPa,这样,连续的油压和水压基本消除了排出段的压力脉动。

图4-20是一种典型增压器的通用产品结构,1~7是高压单向阀部件,8~15是低压单向阀部件,16是高压缸, 17~20是高压密封组件,21~38是换向机构,39~42是低压密封部件,43~49是活塞一活塞杆部件,51是低压缸体。

    无锡市长江通用机械厂是制造高压柱塞泵的专业厂，通过多年的辛勤耕耘与经验积累，依靠高素质的员工队伍，精良的加工设备，齐全的检测手段，以及ISO9001质量保证体系，向各行各业提供了大量性能优越的高压柱塞泵，为各企业做出了卓越的贡献，创造了良好的效益。无锡长江高压柱塞泵主要产品： 超高压柱塞泵：能输送水、乳化液、油及各种化工流体，可适应各化工流程和行业的需要。且所有型号的高压住塞泵可根据客户要求，可选择地组装设备及附件，如单向阀蓄能器，循环阀，变频调速，驱动与传动形式等。超高压清洗机：即能满足常规清洗作业，还可适应化学高压作业。所有型号的泵可根据清洗工艺的要求和必要，选择地组装成不同形式的高压水喷射系统。可以是柴油机驱动或电动机驱动、移动式或固定式、手控操作或脚控操作等等。