專利名稱：一種工業(yè)鉆石合成裝置及合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于本發(fā)明屬于電加熱自動(dòng)控制領(lǐng)域，是一種精確控制工業(yè)鉆石合成溫度的合成裝置及合成方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)鉆石的合成過(guò)程中，工業(yè)鉆石是在一定的壓力、溫度條件下生長(zhǎng)的，壓力通過(guò)擠壓合成塊產(chǎn)生高壓，溫度通過(guò)給合成塊中合成腔內(nèi)的碳管通電產(chǎn)生高溫。在工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，主要是通過(guò)控制合成壓力和合成腔溫度，從而控制工業(yè)鉆石的合成質(zhì)量。由于工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，原材料的波動(dòng)以及周圍環(huán)境的改變，影響著合成壓力以及合成腔里面的溫度。在合成過(guò)程中，要想使合成質(zhì)量進(jìn)一步的穩(wěn)定，只有通過(guò)進(jìn)一步的控制合成壓力和合成腔里面的溫度，才能保證質(zhì)量的穩(wěn)定性。然而由于合成腔里面的溫度高達(dá)130(Γ1500度， 只有通過(guò)鉬銠合金電阻絲測(cè)量，但鉬銠合金電阻絲價(jià)格昂貴不能重復(fù)測(cè)量，不能適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)。目前在的工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，主要是通過(guò)上一次的合成效果來(lái)調(diào)節(jié)本次的合成溫度和壓力，這樣只能對(duì)合成條件進(jìn)行一個(gè)大致的調(diào)節(jié)。如果在合成過(guò)程未結(jié)束前就能夠通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的方法判斷出合成腔里面的溫度高低，從而對(duì)合成溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，則能使合成質(zhì)量得到大幅度的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠精確地自動(dòng)控制工業(yè)鉆石合成溫度，操作簡(jiǎn)便，性能可靠的工業(yè)鉆石合成裝置及合成方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采取的技術(shù)方案是一種工業(yè)鉆石合成裝置，包括工業(yè)鉆石合成壓機(jī)和電加熱系統(tǒng)，其中，電加熱系統(tǒng)連接有PLC可編程控制器和電流互感器，PLC 可編程控制器設(shè)有合成溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，電流互感器設(shè)置在電加熱系統(tǒng)的功率輸出端， PLC可編程控制器的指令信號(hào)輸出端通過(guò)信號(hào)傳輸線與電加熱系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu)連接。所述PLC可編程控制器設(shè)有加熱信息顯示操作界面。—種工業(yè)鉆石合成方法，是按以下步驟進(jìn)行
1)確定標(biāo)準(zhǔn)電流差值對(duì)一批工業(yè)鉆石合成原料取樣，按照合成工藝進(jìn)行人工操作試驗(yàn)，在電加熱系統(tǒng)輸出功率達(dá)到合成工藝設(shè)定的功率，進(jìn)行中停的時(shí)間內(nèi)設(shè)定兩個(gè)加熱工藝時(shí)間點(diǎn)，當(dāng)試得最佳合成溫度時(shí)，檢測(cè)記錄兩工藝時(shí)間點(diǎn)的電流差值，并將該差值設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)電流差值輸入PLC可編程控制器的合成溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)；
2)合成工業(yè)鉆石按照常規(guī)方法完成準(zhǔn)備工作后，啟動(dòng)所述電加熱系統(tǒng)和PLC可編程控制器的合成溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，即自動(dòng)完成超硬材料的合成。在工業(yè)鉆石合成過(guò)程中，由于碳管在高壓環(huán)境下電阻隨著溫度的變化而變化，從工藝時(shí)間點(diǎn)a到工藝時(shí)間點(diǎn)b，在工藝確定和溫度穩(wěn)定的條件下，電流的變化量基本上是一個(gè)定值，如果合成腔里面的溫度發(fā)生了較大的變化，電流的變化量也隨之發(fā)生變化，本發(fā)明利用這一原理，在各個(gè)合成壓機(jī)上，在溫度合適的條件下，從工藝時(shí)間點(diǎn)a到工藝時(shí)間點(diǎn)b， 試驗(yàn)找出電流的變化量，并把這一變化量在原材料不變的前提下做為壓機(jī)的電流變化基準(zhǔn) I，然后在以后各次的合成中，用從工藝時(shí)間點(diǎn)a到工藝時(shí)間點(diǎn)b電流的實(shí)時(shí)變化量與I進(jìn)行對(duì)比，然后再根據(jù)對(duì)比的差值對(duì)當(dāng)前合成腔里面的溫度通過(guò)調(diào)整加熱系統(tǒng)輸出功率進(jìn)行調(diào)整。該方法不用等到合成結(jié)束就能夠?qū)铣汕焕锩娴臏囟茸龀鲆粋€(gè)判斷，并能及時(shí)的進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明的工業(yè)鉆石合成裝置及合成方法適用于工業(yè)鉆石的工業(yè)化大規(guī)模合成，通過(guò)PLC可編程控制器及合成溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)鉆石加熱合成的完全自動(dòng)化，而且使合成更加操作簡(jiǎn)便，合成質(zhì)量的可靠性、合成效率以及經(jīng)濟(jì)效益大幅度提高。


圖1是本發(fā)明工業(yè)鉆石合成裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中加熱信息顯示操作界面示意圖。
具體實(shí)施例方式參看圖1，本發(fā)明的工業(yè)鉆石合成裝置，由工業(yè)鉆石合成壓機(jī)1和電加熱系統(tǒng)2組成，其中，電加熱系統(tǒng)2連接有PLC可編程控制器3和電流互感器5，電流互感器5設(shè)置在電加熱系統(tǒng)2的功率輸出端，用于采集電加熱系統(tǒng)2輸出的電流信號(hào)，并傳輸給PLC可編程控制器3。PLC可編程控制器3的指令信號(hào)輸出端通過(guò)信號(hào)傳輸線與電加熱系統(tǒng)2的控制機(jī)構(gòu)連接。PLC可編程控制器3內(nèi)設(shè)有合成溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，用于根據(jù)設(shè)定的合成工藝對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行邏輯處理，并對(duì)電加熱系統(tǒng)2的控制機(jī)構(gòu)發(fā)送調(diào)節(jié)控制信號(hào)，PLC可編程控制器3設(shè)有加熱信息顯示操作界面4，用于顯示電加熱系統(tǒng)2輸出電流的實(shí)時(shí)變化以及輸出電流和功率的調(diào)整控制值。參看圖2，是加熱信息顯示操作界面4的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中按鈕a、b為根據(jù)工藝而設(shè)定的兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)，I為經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定的時(shí)間點(diǎn)a、b的標(biāo)準(zhǔn)電流差值，c、d分別為工藝時(shí)間點(diǎn)a、b的實(shí)時(shí)電流值，e為根據(jù)工藝時(shí)間點(diǎn)a、b的實(shí)時(shí)電流值計(jì)算得出的實(shí)時(shí)電流差值， r、s分別為電流差值與標(biāo)準(zhǔn)電流差值比較得出的正負(fù)差值，t、ν分別為根據(jù)r、s顯示電流差值對(duì)電加熱系統(tǒng)輸出功率的應(yīng)調(diào)整值，f為根據(jù)設(shè)定的I值與e比較后的自動(dòng)調(diào)節(jié)量，P 為此程序的啟用取消按鈕。一種工業(yè)鉆石合成方法，是按以下步驟進(jìn)行
1)確定標(biāo)準(zhǔn)電流差值對(duì)一批工業(yè)鉆石合成原料取樣，按照合成工藝進(jìn)行人工操作試驗(yàn)，在電加熱系統(tǒng)輸出功率達(dá)到合成工藝設(shè)定的功率，進(jìn)行中停的時(shí)間內(nèi)設(shè)定兩個(gè)加熱工藝時(shí)間點(diǎn)，當(dāng)試得最佳合成溫度時(shí)，檢測(cè)記錄兩工藝時(shí)間點(diǎn)的電流差值，并將該差值設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)電流差值輸入PLC可編程控制器的合成溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)；
2)合成工業(yè)鉆石按照常規(guī)方法完成工業(yè)鉆石合成工位的準(zhǔn)備工作后，點(diǎn)按合成溫度自動(dòng)控制程序啟動(dòng)按鈕P，即由合成溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)合成加熱溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)，直至完成工業(yè)鉆石的合成。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)覆蓋在本發(fā)明的保護(hù)要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)鉆石合成裝置及合成方法，包括工業(yè)鉆石合成壓機(jī)和電加熱系統(tǒng)，其特征在于電加熱系統(tǒng)連接有PLC可編程控制器和電流互感器，PLC可編程控制器設(shè)有合成溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，電流互感器設(shè)置在電加熱系統(tǒng)的功率輸出端，PLC可編程控制器的指令信號(hào)輸出端通過(guò)信號(hào)傳輸線與電加熱系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)鉆石合成裝置及合成方法，其特征在于所述PLC可編程控制器設(shè)有加熱信息顯示操作界面。
3.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述工業(yè)鉆石合成裝置進(jìn)行工業(yè)鉆石合成的方法，其特征在于它是按以下步驟進(jìn)行1)確定標(biāo)準(zhǔn)電流差值對(duì)一批工業(yè)鉆石合成原料取樣，按照合成工藝進(jìn)行人工操作試驗(yàn)，在電加熱系統(tǒng)輸出功率達(dá)到合成工藝設(shè)定的功率，進(jìn)行中停的時(shí)間內(nèi)設(shè)定兩個(gè)加熱工藝時(shí)間點(diǎn)，當(dāng)試得最佳合成溫度時(shí)，檢測(cè)記錄兩工藝時(shí)間點(diǎn)的電流差值，并將該差值設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)電流差值輸入PLC可編程控制器的合成溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)；2)合成工業(yè)鉆石按照常規(guī)方法完成準(zhǔn)備工作后，啟動(dòng)所述電加熱系統(tǒng)和PLC可編程控制器的合成溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，即自動(dòng)完成超硬材料的合成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種工業(yè)鉆石合成裝置，包括工業(yè)鉆石合成壓機(jī)和電加熱系統(tǒng)，其特征在于電加熱系統(tǒng)連接有PLC可編程控制器和電流互感器，PLC可編程控制器設(shè)有合成溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，電流互感器設(shè)置在電加熱系統(tǒng)的功率輸出端，PLC可編程控制器的指令信號(hào)輸出端通過(guò)信號(hào)傳輸線與電加熱系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu)連接。同時(shí)，利用加熱電流與加熱溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)合成溫度進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)鉆石加熱合成的完全自動(dòng)化，而且使合成更加操作簡(jiǎn)便，合成質(zhì)量的可靠性、合成效率以及經(jīng)濟(jì)效益大幅度提高。
文檔編號(hào)B01J3/06GK102350268SQ20111018262
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者劉福軍, 劉鑫, 張帥, 趙海軍 申請(qǐng)人:中南鉆石股份有限公司