水刀设备用双动超高压增压器自动换向机构

在水刀设备中超高压增压器是其关键部件，是决定水刀水流速度、保障切割正常进行的关键部件。为了保证获得满意的出水压力，维持其正常工作，增压器必须频繁换向，换向频率为1次/秒，其换向是通过换向机构进行控制的。换向机构一般采用双动感应式自动换向，当缸体中的活塞满行程时，换向机构自动感应，控制换向阀动作，达到换向的目的。2004年12月前已有的换向机构主要由传感器、弹簧、顶杆等关键部件组成，传感器与控制电路相连，控制电路控制换向阀动作，其中弹簧安装在密闭的腔体中，受力较大（承受油压），弹簧寿命不长，顶杆长时间受冲击，易损坏；此外，换向机构还存在动密封，而换向频率为1次/秒，密封件易损坏，发生漏油等故障，故障率高，且维修不便。^[1]

《水刀设备用双动超高压增压器自动换向机构》的目的是设计一种换向可靠、顶杆不会因受力弯曲、无动密封部件的水刀设备用双动超高压增压器自动换向机构。^[1]

《水刀设备用双动超高压增压器自动换向机构》其特征是主要由传感器12、磁钢8、弹簧4、5、顶杆1组成，传感器12安装在传感器座11中，磁钢8固定在磁钢座7中，磁钢座7套装在与传感器座11相连的导向座13中，磁钢座7可在导向座13中移动，磁钢座7与螺钉3的一端固定相连，螺钉3的另一端位于传动块2中的导向孔15并能在其中移动，顶杆1与传动块2正对油缸活塞的一端固定相连，弹簧4、5安装在传感器座11 和传动块2之间。^[1]

该实用新型还采取了以下技术措施：传感器12为霍尔传感器。

弹簧4套装在螺钉3和磁钢座7上，其一端与传动块2的端面相抵，另一端与导向座13的端面相抵，弹簧5套装在螺钉3上并位于弹簧4之中，其一端与传动块2相抵，另一端与磁钢座7的端面相抵。

螺钉3与磁钢座7螺接，以便于调整磁钢8与传感器12之间的感应距离，在螺钉3上螺接有使螺钉3与磁钢座7保持连接位置的锁紧螺母6。

导向座13的外侧设有安装O型密封圈9和橡胶垫10的环形凹槽。磁钢8、磁钢座7、螺钉3、弹簧4、5、传动块2安装在安装腔体14中，传感器座11安装在安装腔体14外，与传感器座11相连的导向座13伸入安装腔体14中，顶杆1通过设在安装腔体14上的略大于顶杆1外径、便于压力油进入安装腔体中使顶杆1两端压力一致且弹簧5不承受油压的顶杆安装孔伸入安装腔体14中。^[1]

1、弹簧寿命长，顶杆不会受力弯曲。因为液压油可以从顶杆安装小孔的缝隙中进入换向机构的安装腔体，使得顶杆两端的压力一致，换向弹簧不承受油压，因而可以做得较软，延长了弹簧的寿命，另外，由于顶杆的受力也很小，避免了因长期受力而弯曲。

2、采用霍尔传感器，只对磁场有感应，这样，采用低碳不锈钢制作传感器座（不会被磁化，因而不会发生误检现象），可以将传感器置于换向机构腔体之外，磁钢置于腔体之内，这样就避免了因为磁钢要伸出腔体外而引起的动密封问题，延长了密封件的使用寿命。

3、换向准确可靠。永磁体的磁性非常稳定，并且传感器座用铜材或低碳不锈钢等非磁性材料制成，不会发生磁化，因此感应效果稳定可靠。

4、制造、装配容易。该换向机构无动密封部件，对表面粗糙度要求不高，由于有弹簧的缓冲作用，对所有零件在长度方向上的尺寸精度要求也不高。

5、维修方便。拆卸时只需要将传感器座打开，就可以将换向部件全部取出而无需将油缸与缸盖拆开。^[1]

图1是《水刀设备用双动超高压增压器自动换向机构》的结构示意图。

图2是该实用新型在缸盖上的安装位置的半剖立体结构示意图。

图3是与图2相配的侧视安装结构示意图。

1、《水刀设备用双动超高压增压器自动换向机构》其特征是主要由传感器（12）、磁钢（8）、弹簧（4）、（5）、顶杆（1）组成，传感器（12）安装在传感器座（11）中，磁钢（8）固定在磁钢座（7）中，磁钢座（7）套装在与传感器座（11）相连的导向座（13）中，磁钢座（7）与螺钉（3）的一端固定相连，螺钉（3）的另一端位于传动块（2）中的导向孔（15）并能在其中移动，顶杆（1）与传动块（2）正对油缸活塞的一端固定相连，弹簧（4）、（5）安装在传感器座（11）和传动块（2）之间。

2、根据权利要求1所述的水刀设备用双动超高压增压器自动换向机构，其特征是所述的传感器（12）为霍尔传感器。

3、根据权利要求1所述的水刀设备用双动超高压增压器自动换向机构，其特征是弹簧（4）套装在螺钉（3）和磁钢座（7）上，其一端与传动块（2）的端面相抵，另一端与导向座（13）的端面相抵，弹簧（5）套装在螺钉（3）上并位于弹簧（4）之中，其一端与传动块（2）相抵，另一端与磁钢座（7）的端面相抵。

4、根据权利要求1所述的水刀设备用双动超高压增压器自动换向机构，其特征是螺钉（3）与磁钢座（7）螺接，在螺钉（3）上螺接有使螺钉（3）与磁钢座（7）保持连接位置的锁紧螺母（6）。

5、根据权利要求1所述的水刀设备用双动超高压增压器自动换向机构，其特征是导向座（13）的外侧设有安装O型密封圈（9）和橡胶垫（10）的环形凹槽。

6、根据权利要求1所述的水刀设备用双动超高压增压器自动换向机构，其特征是磁钢（8）、磁钢座（7）、螺钉（3）、弹簧（4）、（5）、传动块（2）安装在安装腔体（14）中，传感器座（11）安装在安装腔体（14）外，与传感器座（11）相连的导向座（13）伸入安装腔体（14）中，顶杆（1）通过设在安装腔体（14）上的略大于顶杆（1）外径、便于压力油进入安装腔体中使顶杆（1）两端压力一致且弹簧（5）不承受油压的顶杆安装孔伸入安装腔体（14）中。^[1]

如图1、2、3所示。

《水刀设备用双动超高压增压器自动换向机构》包括密闭的安装腔体14，安装腔体14位于增压器缸盖上，主要由传感器12（为霍尔传感器）、磁钢8、弹簧4、5、顶杆1组成，传感器12安装在传感器座11中并与换向器控制电路相连，换向器控制电路可采用与2004年12月前已有技术相同的控制电路。磁钢8、磁钢座7、螺钉3、弹簧4、5、传动块2均安装在安装腔体14中，传感器座11安装在安装腔体14外，与传感器座11相连的导向座13伸入安装腔体14中。磁钢8固定在磁钢座7中，磁钢座7套装在与传感器座11相连的导向座13中，导向座13伸入安装腔体14之中，磁钢座7与螺钉3的一端固定相连，螺钉3带凸台16的另一端位于传动块2中的导向孔15并能在其中移动，顶杆1与传动块2正对油缸活塞的一端固定相连，弹簧4套装在螺钉3和磁钢座7上，其一端与传动块2的端面相抵，另一端与导向座13的端面相抵，弹簧5套装在螺钉3上并位于弹簧4之中，其一端与传动块2相抵，另一端与磁钢座7的端面相抵。螺钉3与磁钢座7螺接，以便于调整磁钢8与传感器12之间的感应距离，在螺钉3上螺接有使螺钉3与磁钢座7保持连接位置的锁紧螺母6。在导向座13的外侧还设有安装O型密封圈9和橡胶垫10的环形凹槽。

该实施例的顶杆1通过设在安装腔体14上的略大于顶杆1外径的顶杆安装孔伸入安装腔体14中，便于压力油进入安装腔体中使顶杆1两端压力一致且弹簧5不承受油压。

该实用新型的工作过程为：该实用新型被安装在缸盖之中的，霍尔传感器12被封装在传感器座11之中，磁钢8被固定在磁钢座7之中，在弹簧4的作用下，顶杆1处于伸长位置，传感器12与磁钢8距离最远，传感器12不能探测到磁钢8，不发出换向信号，油缸中的活塞按原方向运动，活塞继续运动，当行程结束时，活塞将顶杆1顶入缸盖之中，顶杆1推动传动块2，此时弹簧5压缩产生的弹力，推动固定于螺钉3上的磁钢座7向左靠近传感器12的方向运动，紧定螺母6的作用是紧固磁钢座7，防止它发生位移或脱落，当磁钢8移动到与传感器相距6毫米左右时，传感器12将会检测到磁钢8并发出换向信号，驱动换向阀改变液压油流向，达到换向的目的。由于从发生感应到换向完成有一定的延时，使得活塞仍会向前运行一段，当磁钢座7与传感器座11发生接触后仍向前推时，弹簧5被压缩，此时，顶杆1的压力大于弹簧5推动磁钢座7移动所需的力，就使得螺钉3被迫沿传动块2中的导向孔15向右移动，使得顶杆1仍有向前的余地，不会发生硬接触导致顶杆1被顶弯，这样就保证了换向机构的安全。O型圈9橡胶垫10安装在传感器座的环槽中作为密封件，防止缸体中的油泄漏。^[1]

2007年，《水刀设备用双动超高压增压器自动换向机构》获得第五届江苏省项目奖优秀奖。^[3]