一種六面頂壓機(jī)組合式機(jī)架的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種六面頂壓機(jī)組合式機(jī)架，屬于超硬材料合成裝備領(lǐng)域。本發(fā)明能夠解決鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C(jī)的“機(jī)架重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、鍛造加工成本高”等問題。該組合式機(jī)架由組合式柱桶、軸向圍板、側(cè)向圍板及銷軸組成。所述的組合式柱桶由兜底和箍環(huán)組成，位于圍板兩側(cè)；所述軸向圍板由1組頂部圍板和1組底部圍板組成；所述的側(cè)向圍板共計(jì)4組，分別位于壓機(jī)腔體中心的四周；所述軸向圍板和側(cè)向圍板分別采用整體結(jié)構(gòu)或組合式結(jié)構(gòu)，軸向圍板和側(cè)向圍板通過銷軸聯(lián)接，構(gòu)成六面頂壓機(jī)的組合式機(jī)架。組合式機(jī)架與液壓缸、活塞、頂錘等關(guān)鍵部件裝配后，構(gòu)成六面頂壓機(jī)；其能夠?qū)崿F(xiàn)對六面體腔體的加壓與加溫，獲得超硬材料高壓合成所需的高溫高壓條件。
【專利說明】一種六面頂壓機(jī)組合式機(jī)架

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種六面頂壓機(jī)組合式機(jī)架，涉及金剛石和立方氮化硼等超硬材料及其制品高壓合成技術(shù)，屬于超硬材料合成裝備領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今，鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C(jī)的裝機(jī)數(shù)量為5000-6000臺(tái)；其作為超硬材料行業(yè)普遍使用的合成裝備，技術(shù)水平直接制約著超硬材料行業(yè)的發(fā)展。為適應(yīng)鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C(jī)腔體大型化的發(fā)展趨勢，鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C(jī)的“機(jī)架重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、鍛造加工成本高”等瓶頸問題急需攻關(guān)；相關(guān)問題極大地限制了人們對新材料和新現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。為解決鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C(jī)長期存在的“機(jī)架重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、鍛造加工成本高”等瓶頸問題，發(fā)明人設(shè)計(jì)了六面頂壓機(jī)組合式機(jī)架，此方面工作未見報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對六面頂高壓技術(shù)存在的極限腔體壓力低、旋轉(zhuǎn)加壓空白、鉸鏈梁易于破損等瓶頸問題，發(fā)明人前期開展了六面頂多級增壓裝置(專利號(hào):2012 I 0006204.7)、垂直與旋轉(zhuǎn)復(fù)合加壓式多砧壓機(jī)(專利號(hào):2012 I 0590703.5)、大腔體多頂砧式超高壓裝置(專利號(hào):2013 2 0150267.X)等研宄工作，為頂砧壽命短、極限腔體壓力值低、鉸鏈梁易于破損等瓶頸問題的解決提供了技術(shù)方案。本發(fā)明的目的在于解決鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C(jī)長期存在的“機(jī)架重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、鍛造加工成本高”等瓶頸問題，從而滿足高壓物理學(xué)、地球物理學(xué)、材料學(xué)以及高壓生物學(xué)領(lǐng)域?qū)Υ笄惑w六面頂超高壓技術(shù)的迫切需求。本發(fā)明通過與液壓缸、活塞、頂錘等關(guān)鍵部件裝配，能夠構(gòu)成六面頂壓機(jī)并實(shí)現(xiàn)對六面體腔體的加壓與加溫，從而獲得超硬材料高壓合成所需的高溫高壓條件。
[0004]為了解決鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C(jī)長期存在的“機(jī)架重量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、鍛造加工成本高”等若干瓶頸問題，本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】如下:
[0005]一種六面頂壓機(jī)組合式機(jī)架，主要由組合式柱桶、軸向圍板、側(cè)向圍板(4)及銷軸(7)組成，所述的組合式柱桶由兜底(3)和箍環(huán)(2)組成，位于圍板兩側(cè)；所述軸向圍板由I組頂部圍板(5)和I組底部圍板(6)組成；所述的側(cè)向圍板⑷共計(jì)4組，分別位于壓機(jī)腔體中心的四周；所述軸向圍板和側(cè)向圍板(4)分別采用整體結(jié)構(gòu)或組合式結(jié)構(gòu)，軸向圍板和側(cè)向圍板(4)通過銷軸(7)聯(lián)接，構(gòu)成六面頂壓機(jī)的組合式機(jī)架。
[0006]所述的側(cè)向圍板(4)帶有變徑護(hù)套固定座(8);所述組合式柱桶通過變徑護(hù)套固定座(8)裝在圍板的兩側(cè)，變徑護(hù)套固定座(8)中的變徑護(hù)套部分包裹兜底(3)與箍環(huán)⑵。
[0007]所述的側(cè)向圍板⑷之間添加加固板(9)。
[0008]所述的軸向圍板和側(cè)向圍板⑷通過連接板(12)聯(lián)接，連接板(12)與圍板之間通過銷軸(7)聯(lián)接。
[0009]所述的軸向圍板和側(cè)向圍板⑷通過柵板(13)聯(lián)接，柵板(13)與圍板之間通過銷軸(7)聯(lián)接。
[0010]所述的柵板(13)由纏繞式固定板(14)加固。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)效果:
[0012]本發(fā)明要保護(hù)的方案實(shí)施事實(shí)表明:本發(fā)明的六面頂壓機(jī)組合式機(jī)架，通過組合式柱桶、軸向圍板、側(cè)向圍板對傳統(tǒng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的大質(zhì)量鉸鏈梁的替代，能夠降低六面頂機(jī)架重量20-30%、減少鍛造模具成本60-80%。此外，新方案大幅度地降低機(jī)架的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，節(jié)省加工成本30-50%。組合式機(jī)架與液壓缸、活塞、頂錘等關(guān)鍵部件裝配后，構(gòu)成六面頂液壓機(jī)；其能夠?qū)崿F(xiàn)對六面體腔體的加壓與加溫，獲得超硬材料高壓合成所需的高溫高壓條件；從而滿足高壓物理學(xué)、地球物理學(xué)、材料學(xué)以及高壓生物學(xué)對高壓高溫環(huán)境下物質(zhì)體系的研宄需求，進(jìn)一步促進(jìn)高壓物理學(xué)、地球物理學(xué)、材料學(xué)以及高壓生物學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖la-c是組合式機(jī)架裝配的六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，其中:
[0014]圖1a是組合式柱桶與液壓缸裝配后的結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0015]圖1b是組合式柱桶、側(cè)向圍板與液壓缸裝配后的結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0016]圖1c是裝配后的組合式機(jī)架結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0017]圖2a_c是帶有變徑護(hù)套固定座的圍板裝配的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖，其中:
[0018]圖2a是帶有變徑護(hù)套固定座的側(cè)向圍板結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0019]圖2b是帶有變徑護(hù)套固定座的側(cè)向圍板與組合式柱桶裝配后的結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0020]圖2c是裝配后的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0021]圖3a_b是帶有加固板的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖，其中:
[0022]圖3a是單加固板的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0023]圖3b是雙加固板的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0024]圖4a_d是組合圍板結(jié)構(gòu)三維視圖，其中:
[0025]圖4a是組合式軸向圍板結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0026]圖4b是組合式軸向圍板與組合式柱桶、液壓缸裝配后的結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0027]圖4c是組合式側(cè)向圍板結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0028]圖4d是組合式側(cè)向圍板與組合式柱桶、液壓缸裝配后的結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0029]圖5是帶連接板的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0030]圖6是帶柵板的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0031]圖7是添加纏繞式固定板的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0032]其中:1.液壓缸，2.箍環(huán)，3.兜底，4.側(cè)向圍板，5.頂部圍板，6.底部圍板，7.銷軸，8.變徑護(hù)套固定座，9.加固板，10.組合式軸向圍板，11.組合式側(cè)向圍板，12.連接板，13.柵板，14.纏繞式固定板

【具體實(shí)施方式】
[0033]以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例進(jìn)一部說明本發(fā)明的具體內(nèi)容及其實(shí)施方式。
[0034]本發(fā)明的六面頂壓機(jī)組合式機(jī)架，主要由組合式柱桶、軸向圍板、側(cè)向圍板4及銷軸7組成。所述的組合式柱桶由兜底3和箍環(huán)2組成，位于圍板兩側(cè)；所述軸向圍板由I組頂部圍板5和I組底部圍板6組成；所述的側(cè)向圍板4共計(jì)4組，分別位于壓機(jī)腔體中心的四周；所述軸向圍板和側(cè)向圍板(4)分別采用整體結(jié)構(gòu)或組合式結(jié)構(gòu)，軸向圍板和側(cè)向圍板4通過銷軸7聯(lián)接，構(gòu)成六面頂壓機(jī)的組合式機(jī)架。
[0035]所述的側(cè)向圍板4可以帶有變徑護(hù)套固定座8，變徑護(hù)套固定座(8)中的變徑護(hù)套部分包裹兜底3與箍環(huán)2 ;其裝配關(guān)系可以為過盈配合，也可以為螺紋聯(lián)接。當(dāng)然，頂部圍板5和底部圍板6也可以帶有變徑護(hù)套固定座8。
[0036]所述的側(cè)向圍板4之間可以添加加固板9 ;加固板9的添加有利于進(jìn)一步增加六面頂壓機(jī)機(jī)架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，其數(shù)量可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)。
[0037]所述的軸向圍板和側(cè)向圍板4可以為組合式結(jié)構(gòu)；組合式結(jié)構(gòu)有利于降低設(shè)備關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、加工難度及提高材料利用率。為進(jìn)一步降低軸向圍板和側(cè)向圍板4的重量及關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，所述的軸向圍板和側(cè)向圍板4可以通過連接板12聯(lián)接，連接板12與圍板之間通過銷軸7聯(lián)接。不僅所述的軸向圍板和一體側(cè)向圍板可以通過柵板13聯(lián)接，所述的軸向圍板和組合式側(cè)向圍板11也可以通過柵板13聯(lián)接，柵板13與圍板之間通過銷軸7聯(lián)接。為增加六面頂壓機(jī)組合式側(cè)向圍板11的強(qiáng)度，所述的柵板13可以由纏繞式固定板14加固。通過實(shí)施本發(fā)明保護(hù)的組合式機(jī)架技術(shù)方案，組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)可以應(yīng)用于大腔體、超高壓的工作條件，能夠?qū)崿F(xiàn)對高成本鍛壓工藝制造的大噸位鉸鏈?zhǔn)搅骓攭簷C(jī)的替代，促進(jìn)六面頂壓機(jī)裝備制造技術(shù)水平。
[0038]圖la-c是組合式機(jī)架裝配的六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，其中:圖1a是組合式柱桶與液壓缸裝配后的結(jié)構(gòu)三維視圖；圖1b是組合式柱桶、側(cè)向圍板與液壓缸裝配后的結(jié)構(gòu)三維視圖；圖1c是裝配后的組合式機(jī)架結(jié)構(gòu)三維視圖。所述的組合式柱桶由兜底3和箍環(huán)2組成，位于圍板兩側(cè)；所述軸向圍板由I組頂部圍板5和I組底部圍板6組成；所述的側(cè)向圍板4共計(jì)4組，分別位于壓機(jī)腔體中心的四周；所述軸向圍板和側(cè)向圍板(4)分別采用整體結(jié)構(gòu)或組合式結(jié)構(gòu)，軸向圍板和側(cè)向圍板4通過銷軸7聯(lián)接，構(gòu)成六面頂壓機(jī)的組合式機(jī)架。組合式機(jī)架與液壓缸1、活塞、頂錘等關(guān)鍵部件裝配后，構(gòu)成六面頂壓機(jī)；其能夠從xyz三個(gè)方向同時(shí)對樣品施加壓力，獲得超硬材料高壓合成所需的高溫高壓條件。
[0039]圖2a_c是帶有變徑護(hù)套固定座的圍板裝配的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖，其中:圖2a是帶有變徑護(hù)套固定座的側(cè)向圍板結(jié)構(gòu)三維視圖；圖2b是帶有變徑護(hù)套固定座的側(cè)向圍板與組合式柱桶裝配后的結(jié)構(gòu)三維視圖；圖2c是裝配后的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖。變徑護(hù)套固定座8與兜底3、箍環(huán)2的裝配關(guān)系可以為過盈配合，也可以為螺紋聯(lián)接。采用過盈裝配時(shí)，變徑護(hù)套能夠?yàn)橐簤焊?、兜底3和箍環(huán)2提供側(cè)向預(yù)緊力，可以一定程度上提高液壓缸1、兜底3和箍環(huán)2的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，從而增加六面頂壓機(jī)可承受的液壓極限。當(dāng)然，頂部圍板和底部圍板也可以帶有變徑護(hù)套固定座。
[0040]圖3a_b是帶有加固板的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖，其中:圖3a是單加固板的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖；圖3b是雙加固板的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖。加固板9的添加有利于進(jìn)一步增加六面頂壓機(jī)機(jī)架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，其數(shù)量可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)。
[0041]圖4a_d是組合圍板結(jié)構(gòu)三維視圖，其中:圖4a是組合式軸向圍板結(jié)構(gòu)三維視圖；圖4b是組合式軸向圍板與組合式柱桶、液壓缸裝配后的結(jié)構(gòu)三維視圖；圖4c是組合式側(cè)向圍板結(jié)構(gòu)三維視圖；圖4d是組合式側(cè)向圍板與組合式柱桶、液壓缸裝配后的結(jié)構(gòu)三維視圖。組合式軸向圍板10和組合式側(cè)向圍板11通過銷軸7聯(lián)接，構(gòu)成六面頂壓機(jī)的組合式機(jī)架。組合式圍板結(jié)構(gòu)有利于降低設(shè)備關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、加工難度及提高材料利用率。
[0042]圖5是帶連接板的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖。連接板12與軸向圍板和側(cè)向圍板4通過銷軸7聯(lián)接。連接板12的添加能夠降低軸向圍板和側(cè)向圍板4的重量及關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，從而節(jié)省設(shè)備成本。
[0043]圖6是帶柵板的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖。柵板13與軸向圍板和側(cè)向圍板4之間通過銷軸7聯(lián)接。柵板13的添加能夠固定組合式側(cè)向圍板12，增加六面頂壓機(jī)組合式側(cè)向圍板12的強(qiáng)度。
[0044]圖7是添加纏繞式固定板的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖。柵板13由纏繞式固定板14加固時(shí)，其聯(lián)接關(guān)系可以為螺栓聯(lián)接，也可以焊接。纏繞式固定板14的添加可以進(jìn)一步增加六面頂壓機(jī)的組合式機(jī)架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
[0045]下面舉例說明組合式機(jī)架裝配的六面頂壓機(jī)的裝配及工作過程:
[0046]首先，依據(jù)確立的高壓腔體的尺寸、極限腔體壓力值等參數(shù)，選擇液壓缸的尺寸。然后，根據(jù)液壓缸的相關(guān)參數(shù)，確立組合式柱桶、軸向圍板、側(cè)向圍板及銷軸等組合式機(jī)架各關(guān)鍵部件的幾何參數(shù)及材質(zhì)(材質(zhì)絕定結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度)。最后，將各部件進(jìn)行裝配，構(gòu)成六面頂壓機(jī)；從而實(shí)現(xiàn)對六面體腔體的加壓與加溫，獲得超硬材料高壓合成所需的高溫高壓條件。本發(fā)明的組合式機(jī)架六面頂壓機(jī)通過工控計(jì)算機(jī)和位移傳感器對六個(gè)活塞運(yùn)動(dòng)軌跡的控制，可以實(shí)現(xiàn)xyz三個(gè)方向同時(shí)對樣品施加壓力及加壓過程的精確控制，使樣品腔獲得超高壓環(huán)境；通過在大墊塊上施加低電壓及在高壓腔體內(nèi)添加石墨管等加熱爐，能夠?qū)崿F(xiàn)低電壓大電流加熱，使樣品腔獲得高溫環(huán)境。
【權(quán)利要求】
1.一種六面頂壓機(jī)組合式機(jī)架，主要由組合式柱桶、軸向圍板、側(cè)向圍板(4)及銷軸(7)組成，其特征在于: 所述的組合式柱桶由兜底(3)和箍環(huán)(2)組成，位于圍板兩側(cè)；所述軸向圍板由I組頂部圍板(5)和I組底部圍板(6)組成；所述的側(cè)向圍板⑷共計(jì)4組，分別位于壓機(jī)腔體中心的四周；所述軸向圍板和側(cè)向圍板(4)分別采用整體結(jié)構(gòu)或組合式結(jié)構(gòu)，軸向圍板和側(cè)向圍板(4)通過銷軸(7)聯(lián)接，構(gòu)成六面頂壓機(jī)的組合式機(jī)架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六面頂壓機(jī)組合式機(jī)架，其特征在于: 所述的側(cè)向圍板(4)帶有變徑護(hù)套固定座(8);所述組合式柱桶通過變徑護(hù)套固定座(8)裝在圍板的兩側(cè)，變徑護(hù)套固定座(8)中的變徑護(hù)套部分包裹兜底(3)與箍環(huán)(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種六面頂壓機(jī)組合式機(jī)架，其特征在于: 所述的側(cè)向圍板⑷之間添加加固板(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種六面頂壓機(jī)組合式機(jī)架，其特征在于: 所述的軸向圍板和側(cè)向圍板⑷通過連接板(12)聯(lián)接，連接板(12)與圍板之間通過銷軸(7)聯(lián)接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種六面頂壓機(jī)組合式機(jī)架，其特征在于: 所述的軸向圍板和側(cè)向圍板(4)通過柵板(13)聯(lián)接，柵板(13)與圍板之間通過銷軸(7)聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種六面頂壓機(jī)組合式機(jī)架，其特征在于: 所述的柵板(13)由纏繞式固定板(14)加固。
【文檔編號(hào)】B01J3/06GK104492344SQ201510007712
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月7日
【發(fā)明者】韓奇鋼, 班慶初 申請人:吉林大學(xué)