HUANG

超高压水刀的基本技术既简单又极为复杂。当水被加压至60,000 PSI（或以上）并且从一小开孔通过时， 它可切割各种软质材料包括食品， 纸张， 纸尿片，橡胶及泡棉。 而当少量的砂如石榴砂被加入水射流中与其混合时， 所产生之加砂水射流， 实际上可切割任何硬质材料包括金属， 复合材料， 石材及玻璃。 超高压水刀也可使用于各种不同的工业表面处理应用如船身清洗及汽车喷漆设备清洗。

基本技术既简单又复杂。在最基本的情况下，水从泵流过，经过管道，然后从切割刀头流出。其说明、操作和维护都很简单。但是，这一过程包含非常复杂的材料技术和设计。为了生成和控制 60000 psi 的水压，需要书本上没有的科学技术。在这种压力下，如果设计不当，微小的泄漏有可能对工件造成永久的侵蚀性损害。幸运的是，水刀制造商采用了复杂的材料技术和先进工程设计。用户只需了解基本的水刀操作知识即可。

从本质上讲，有两类水刀：

（1）纯水水刀和

（2）加砂水刀。

设备设计为只能使用纯水水刀、只能使用加砂水刀、或二者均可。无论何种形式，必须首先对水加压。

泵

泵是水刀系统的核心成员。对水进行加压并连续输出水流，从而让切割刀头把高压水变为超音速水射流。水刀应用可以采用两种泵－增压泵和直接驱动泵。

超高压直接驱动泵

直接驱动泵的工作方式与在喷漆前冲洗房屋或甲板时所用的低压“压力清洗器”一样。它是一种直接由电机驱动三个活塞产生运动的三级泵。因为其简单可靠，这些泵得到了水刀工业的认可。到本文发稿时为止，直接驱动泵能够提供的最大连续工作压力比增压泵低 10% 到 25%（直接驱动泵为 20K 到 50K 、增压泵为 40 K 到 60K ）。

直接驱动泵也是一种相对新型的高压泵

(上世纪八十年代后期开始上市）

尽管直接驱动泵被用于某些工业应用，目前绝大多数用于水刀的超高压泵还是增压泵。

超高压增压泵

普通增压泵中有两种流体管路，水管和液压管。

水管管路包括入口水过滤器、升压泵、增压器和减震器。用入口水过滤系统过滤普通自来水－通常包括一个 1 微米滤筒和一个 0.45 微米滤筒。然后把过滤后的水输送给升压泵，入口水压在此大约是 90psi－保证增压器一定不能缺水。之后把过滤后的水输送给增压泵，压力升高至 60000 psi。在水离开泵并通过管道输送给切割刀头之前，会首先流经减震器。这个大容器缓冲了压力波动，确保输送给切割刀头的水稳定、连贯。如果没有减震器，将能够看到并听到水流脉动，在被切割材料上留下印记。

液压管路包括电机（25 到 200HP）、液压泵、油箱、歧管以及活塞/柱塞。由电机驱动液压泵。液压帮浦从油箱吸油，并把压力升高至 3000 psi。高压油被输送给歧管，由歧管阀门产生增压器的冲程动作（通过把液压油输送给柱塞/活塞组件的一侧或另一侧）。增压泵是一种往复式帮浦，即柱塞/活塞组件来回往复运动，当低压水充满一侧时，在增压泵的另外一侧输出高压水。液压油在返回油箱的过程中得到冷却。

水刀

典型的增压泵装置。本装置设计为独立式，而非整合到运动设备中。

增压泵体现了先进的帮浦技术。正如水管路的说明所描述的那样，增压泵把过滤后的自来水加压到 60000 psi。利用的是“增压原理”。

液压油被加压至 3000 psi（举例）。由液压油推动活塞。柱塞的表面面积比推水一侧的活塞面积小 20 倍。因此，3000 psi 的油压就被增压 20 倍，产生 60000 psi水压。“增压原理”改变压力方程中的面积变量，从而增强或增加压力。

压力 = 力/面积

如果力 =20、面积=20， 那么压力 =1。如果保持力不变而大幅减少面积，则压力将升高。例如，把面积从 20 降到 1，压力将从 1 增至 20。在下列示意图中，小箭头表示 3000 psi 的油压，它推动的活塞面积是柱塞表面面积的 20倍。因而增压比是 20：1。

增压器原理

在下列说明中用圆圈圈出了活塞和柱塞。活塞带有小箭头，表示向左移动。两个水柱塞从活塞的两侧延伸出去。高压水从左侧流出，而低压水从右侧注入。在行程的终点，活塞/柱塞组件的次序被颠倒。

超高压增压器

复杂的止回阀保证低压和高压水只向一个方向流动。容纳柱塞和活塞系统的高压油缸和端盖经过特殊设计，足以承受巨大的力和持久的疲劳。