專利名稱：恒定超高液壓發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與壓力發(fā)生裝置有關(guān)，尤其與發(fā)生恒定超高液壓的裝置有關(guān)。
在金屬材料的高壓成形及各種高壓實驗中都需要使用超高液壓發(fā)生裝置。產(chǎn)生高液壓的基本方法是對密封容器中的液體壓力介質(zhì)施以強(qiáng)大的作用力?；钊?筒體式結(jié)構(gòu)為高靜液壓發(fā)生裝置中最主要的形式。

圖1中表示的是一種將高壓筒體下端封閉，活塞桿向下運(yùn)動壓縮液體產(chǎn)生高壓的裝置，通過控制加入高壓筒體的液體量及活塞桿的行程控制壓力。這種裝置的不足之處是1.活塞桿的行程受到液體壓縮性限制，2.在活塞桿的運(yùn)動過程中，液壓不是恒定的，而是變化的。圖2中表示的是另一種結(jié)構(gòu)的高壓發(fā)生裝置，在高壓筒體下端安置一個頂桿，下頂桿受專門的液壓裝置控制產(chǎn)生背壓，活塞桿向下運(yùn)動壓縮液體產(chǎn)生高液壓，當(dāng)高壓筒內(nèi)壓力達(dá)到背壓值時，下頂桿可以向下移動，使活塞桿能在恒壓下得到一定的行程，壓力的控制靠調(diào)節(jié)背壓完成。這種裝置需要配備專門的液壓裝置，在通用液壓機(jī)上難以實現(xiàn)，技術(shù)復(fù)雜。
本發(fā)明的目的是要設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、在通用液壓機(jī)上即可實現(xiàn)的、可以在長距工作行程中得到恒定超高液壓的超高壓發(fā)生裝置。
本發(fā)明設(shè)計的恒定超高液壓發(fā)生裝置由高壓筒、活塞桿、安裝在高壓筒下端的高壓模座、安裝在高壓模座內(nèi)腔的高壓模塊組成。高壓模塊的中心有小直徑通孔，一般為0.01-0.4毫米。
為防止高壓模塊的小直徑通孔被液體介質(zhì)中的雜質(zhì)堵塞，在高壓模塊的上部入口處設(shè)有過濾裝置。
為了便于裝配及密封，在高壓模塊的下部設(shè)有頂桿和墊片。
本發(fā)明設(shè)計的恒定超高液壓發(fā)生裝置，在活塞桿向下運(yùn)動過程中可以在長距工作行程中得到恒定超高液壓，最大壓力可達(dá)1000MPa。利用控制高壓模塊上小孔的孔徑可控制穩(wěn)定液壓的大小，發(fā)生裝置不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且在通用液壓機(jī)上即可實現(xiàn)，無需專門的設(shè)備。
圖1是已有的一種高壓發(fā)生裝置。
圖2是另一種已有的高壓發(fā)生裝置。
圖3是本發(fā)明設(shè)計的恒定超高液壓發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖4 為YCY14-1B壓力補(bǔ)償泵變量特性曲線。其中縱座標(biāo)為流量(%)、橫座標(biāo)為壓力(Kg/cm2)。
圖5為控制的壓力和小孔孔徑的理論關(guān)系曲線。其中縱座標(biāo)為壓力(MPa)，橫座標(biāo)為小孔直徑(mm)。
圖6為壓力生成過程。其中縱座標(biāo)為壓力(MPa)。橫座標(biāo)為時間(秒)。
圖7是壓力建立與活塞桿行程的關(guān)系圖，其中橫座標(biāo)為活塞行程(mm)，縱座標(biāo)為壓力(MPa)。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式及其效果作進(jìn)一步描述。
圖3是本發(fā)明設(shè)計的恒定超高滾壓發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)圖。它由高壓筒1、活塞桿2、安裝在高壓筒1下端的高壓模座3、安裝在高壓模座3內(nèi)腔的高壓模塊4組成。活塞桿2位于高壓筒1的上端，可以沿著高壓筒1的內(nèi)壁作上下運(yùn)動。高壓模座3固定安裝在高壓筒1的下端，在高壓模座3內(nèi)腔裝有高壓模塊4，高壓模塊4的中央有小直徑的通孔，在由活塞桿2的下端面、高壓筒1的內(nèi)壁和高壓模座3和高壓模塊4的上端面組成的空間內(nèi)盛裝液體介質(zhì)。在活塞桿、高壓模座與高壓筒的配合端上還有密封件。當(dāng)活塞桿2往下運(yùn)動時，液體由高壓模塊的小孔的進(jìn)口端進(jìn)入小孔內(nèi)，然后由出口射出。液體在小孔中均勻流動過程中，受到孔壁的摩擦以及內(nèi)摩擦產(chǎn)生流動阻力而會產(chǎn)生沿程壓力損失，由細(xì)長小孔能量損失方程和液體均勻流動方程可知。當(dāng)小孔出口與大氣相通及小孔長度一定時，小孔的直徑大小強(qiáng)烈地影響小孔的進(jìn)口壓力。當(dāng)小孔直徑足夠小時，就可獲得很高的進(jìn)口壓力，不同的孔徑可以得到不同的壓力。通過小孔可以排出多余的液體以保持恒定的液壓。
所設(shè)計的超高液壓發(fā)生裝置安裝在液壓機(jī)上使用，活塞桿與液壓機(jī)的動橫梁相連，所以高壓腔里液體的流量和壓力與液壓機(jī)主缸中的流量和壓力存在相互轉(zhuǎn)換關(guān)系，根據(jù)這種關(guān)系以及液壓機(jī)的泵的變量特性就可以計算出設(shè)定壓力下的小孔直徑。
例如在YA32-200四柱萬能液壓機(jī)上進(jìn)行高壓發(fā)生實驗。液壓泵為YCY14-1B壓力補(bǔ)償變量泵，液壓機(jī)主缸直徑320毫米。高壓發(fā)生裝置中的活塞桿直徑及高壓筒內(nèi)徑為50毫米，活塞桿長178毫米，高壓筒高300毫米。液體介質(zhì)蓖麻油，小孔長度為1毫米。液壓泵的變量特性曲線見圖4。根據(jù)變量特性曲線及流量和壓力的轉(zhuǎn)換關(guān)系得出高壓腔壓力與小孔直徑的壓力(P)和孔徑(d)的理論曲線，見圖5。根據(jù)此曲線，制取了三種不同孔徑的高壓模塊，用這三種高壓模塊分別置于高壓發(fā)生裝置中，活塞桿按裝在液壓機(jī)的動橫梁上，在液壓機(jī)推動下活塞桿向下運(yùn)動時，就可在高壓腔內(nèi)獲得由小孔直徑?jīng)Q定的壓力，如表1所示，隨著活塞桿的移動，多余液體經(jīng)小孔排出以保持恒定的液壓。表1中給出的數(shù)據(jù)說明高壓實驗結(jié)果基本與理論推導(dǎo)所得的理論曲線相一致，因此可以根據(jù)該理論曲線選取小孔直徑，實現(xiàn)對高壓腔壓力的控制。
表1
<p>試驗表明，小孔壓力生成分為三個階段(如圖6所示)，即壓力建立的t1段，壓力穩(wěn)定的t2段和壓力降低的t3段。
在t1段，液體在壓力作用下發(fā)生彈性收縮，使通過小孔的流量Q不是恒定值，而是呈逐漸增長的趨勢。當(dāng)液體收縮產(chǎn)生的彈性力與外力平衡時，流量就保持恒定，高壓腔的壓力也保持恒定，以而進(jìn)入t2段，所以壓力的建立過程，就是液體被壓縮的過程，而t3段則是在活塞桿停止運(yùn)動時，壓縮液體通過小孔釋放能量的過程，因小孔直徑很小以及介質(zhì)油粘度較大，所以當(dāng)活塞桿停止運(yùn)動時，高壓腔內(nèi)能保持一定的壓力。一般P＜100MPa。
圖7是壓力建立與活塞桿行程的關(guān)系，由圖知，P-S曲線可以分為兩端，即建立壓力的S1段和穩(wěn)定壓力的S2段。三種不同孔徑的小孔高壓生成實驗表明，在活塞桿178mm的全部行程中，建立穩(wěn)定壓力需要的行程≤100mm，即在高壓腔內(nèi)可以獲得約78mm的穩(wěn)定高液壓行程。
為了防止高壓模塊的小直徑通孔被液體介質(zhì)中的雜質(zhì)堵塞，在高壓模塊的上部入口處設(shè)有過濾裝置。過濾裝置包括支承架5、過濾網(wǎng)6及壓環(huán)7。過濾網(wǎng)6安置在支承架5上，支承架5放在位于高壓模塊4上方的高壓模座內(nèi)，用壓環(huán)7使過濾網(wǎng)6定位，過濾網(wǎng)一般可選用200目的銅網(wǎng)(網(wǎng)眼直徑0.074毫米)。
為了便于裝配及密封，在高壓模塊4的下部設(shè)有頂桿8和墊片9。
高壓模塊應(yīng)選用強(qiáng)度和耐磨性很好的BN工程陶瓷和WC硬質(zhì)合金制成，采用激光加工成形法或帶芯模壓成形法制造小孔。
本發(fā)明的恒定超高液壓發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)特別簡單，在普通的液壓機(jī)上即可實現(xiàn)，通過控制高壓模塊上的小孔直徑即可得到不同的恒定高液壓值，使用該裝置在高壓腔內(nèi)能得到高達(dá)1000MPa的恒定超高液壓。該恒定超高液壓發(fā)生裝置特別適合在脆性及難變形材料的加工如高壓模鍛及材料高壓特性研究等方面的應(yīng)用，如高壓拉伸、高壓壓縮等。
權(quán)利要求
1.一種恒定超高液壓發(fā)生裝置，它包括高壓筒、活塞桿、安裝在高壓筒下端的高壓模座，其特征是所說的裝置還包括安裝在高壓模座內(nèi)腔的高壓模塊，所說的高壓模塊的中心有小直徑通孔，所說的直徑在0.01-0.4毫米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的恒定超高液壓發(fā)生裝置，其特征是在所說的高壓模塊的上部入口處還設(shè)有過濾裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所說的恒定超高液壓發(fā)生裝置，其特征是在所說的高壓模塊的下部設(shè)有頂桿和墊片。
全文摘要
本發(fā)明與超高液壓發(fā)生裝置有關(guān)，它由高壓筒、活塞桿、安裝在高壓筒下端的高壓模座、安裝在高壓模座內(nèi)腔的高壓模塊組成。高壓模塊的中心有小直徑的通孔，在活塞桿運(yùn)動過程中，可在高壓腔內(nèi)得到恒定高液壓，通過控制高壓模塊上小孔的孔徑可控制液壓的大小，最大的壓力可達(dá)1000MPa。本發(fā)明的裝置不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且在通用液壓機(jī)上即可實現(xiàn)。
文檔編號B30B12/00GK1082487SQ92108958
公開日1994年2月23日 申請日期1992年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月5日
發(fā)明者劉兵, 金其堅 申請人:北京有色金屬研究總院