一種六面頂壓機組合式機架的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種六面頂壓機組合式機架，屬于超硬材料合成裝備領(lǐng)域。本發(fā)明能夠解決鉸鏈式六面頂壓機的“機架重量大、結(jié)構(gòu)復雜、鍛造加工成本高”等問題。該組合式機架由組合式柱桶、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4組，分別位于壓機腔體中心的四周；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)成六面頂壓機的組合式機架。組合式機架與液壓缸、活塞、頂錘等關(guān)鍵部件裝配后，構(gòu)成六面頂壓機；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】一種六面頂壓機組合式機架

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種六面頂壓機組合式機架，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，鉸鏈式六面頂壓機的裝機數(shù)量為5000-6000臺；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。為適應鉸鏈式六面頂壓機腔體大型化的發(fā)展趨勢，鉸鏈式六面頂壓機的“機架重量大、結(jié)構(gòu)復雜、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)。為解決鉸鏈式六面頂壓機長期存在的“機架重量大、結(jié)構(gòu)復雜、鍛造加工成本高”等瓶頸問題，發(fā)明人設計了六面頂壓機組合式機架，此方面工作未見報道。


【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:2012 I 0006204.7)、垂直與旋轉(zhuǎn)復合加壓式多砧壓機(專利號:2012 I 0590703.5)、大腔體多頂砧式超高壓裝置(專利號: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式六面頂壓機長期存在的“機架重量大、結(jié)構(gòu)復雜、鍛造加工成本高”等瓶頸問題，從而滿足高壓物理學、地球物理學、材料學以及高壓生物學領(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)成六面頂壓機并實現(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]為了解決鉸鏈式六面頂壓機長期存在的“機架重量大、結(jié)構(gòu)復雜、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現(xiàn)的，結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】如下:
[0005]一種六面頂壓機組合式機架，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4組，分別位于壓機腔體中心的四周；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)成六面頂壓機的組合式機架。
[0006]所述的側(cè)向圍板(4)帶有變徑護套固定座(8);所述組合式柱桶通過變徑護套固定座(8)裝在圍板的兩側(cè)，變徑護套固定座(8)中的變徑護套部分包裹兜底(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)明要保護的方案實施事實表明:本發(fā)明的六面頂壓機組合式機架，通過組合式柱桶、軸向圍板、側(cè)向圍板對傳統(tǒng)復雜結(jié)構(gòu)的大質(zhì)量鉸鏈梁的替代，能夠降低六面頂機架重量20-30%、減少鍛造模具成本60-80%。此外，新方案大幅度地降低機架的結(jié)構(gòu)復雜程度，節(jié)省加工成本30-50%。組合式機架與液壓缸、活塞、頂錘等關(guān)鍵部件裝配后，構(gòu)成六面頂液壓機；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、地球物理學、材料學以及高壓生物學對高壓高溫環(huán)境下物質(zhì)體系的研宄需求，進一步促進高壓物理學、地球物理學、材料學以及高壓生物學等基礎(chǔ)科學的發(fā)展。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖la-c是組合式機架裝配的六面頂壓機結(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架結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0017]圖2a_c是帶有變徑護套固定座的圍板裝配的組合式機架六面頂壓機結(jié)構(gòu)三維視圖，其中:
[0018]圖2a是帶有變徑護套固定座的側(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架六面頂壓機結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0021]圖3a_b是帶有加固板的組合式機架六面頂壓機結(jié)構(gòu)三維視圖，其中:
[0022]圖3a是單加固板的組合式機架六面頂壓機結(jié)構(gòu)三維視圖；
[0023]圖3b是雙加固板的組合式機架六面頂壓機結(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架六面頂壓機結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0030]圖6是帶柵板的組合式機架六面頂壓機結(jié)構(gòu)三維視圖。
[0031]圖7是添加纏繞式固定板的組合式機架六面頂壓機結(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

【具體實施方式】
[0033]以下結(jié)合附圖所示實施例進一部說明本發(fā)明的具體內(nèi)容及其實施方式。
[0034]本發(fā)明的六面頂壓機組合式機架，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4組，分別位于壓機腔體中心的四周；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)成六面頂壓機的組合式機架。
[0035]所述的側(cè)向圍板4可以帶有變徑護套固定座8，變徑護套固定座(8)中的變徑護套部分包裹兜底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。當然，頂部圍板5和底部圍板6也可以帶有變徑護套固定座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的添加有利于進一步增加六面頂壓機機架的結(jié)構(gòu)強度，其數(shù)量可以是一個，也可以是多個。
[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)有利于降低設備關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)復雜程度、加工難度及提高材料利用率。為進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。為增加六面頂壓機組合式側(cè)向圍板11的強度，所述的柵板13可以由纏繞式固定板14加固。通過實施本發(fā)明保護的組合式機架技術(shù)方案，組合式機架六面頂壓機可以應用于大腔體、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式六面頂壓機的替代，促進六面頂壓機裝備制造技術(shù)水平。
[0038]圖la-c是組合式機架裝配的六面頂壓機結(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4組，分別位于壓機腔體中心的四周；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)成六面頂壓機的組合式機架。組合式機架與液壓缸1、活塞、頂錘等關(guān)鍵部件裝配后，構(gòu)成六面頂壓機；其能夠從xyz三個方向同時對樣品施加壓力，獲得超硬材料高壓合成所需的高溫高壓條件。
[0039]圖2a_c是帶有變徑護套固定座的圍板裝配的組合式機架六面頂壓機結(jié)構(gòu)三維視圖，其中:圖2a是帶有變徑護套固定座的側(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架六面頂壓機結(jié)構(gòu)三維視圖。變徑護套固定座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，變徑護套能夠為液壓缸1、兜底3和箍環(huán)2提供側(cè)向預緊力，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)強度，從而增加六面頂壓機可承受的液壓極限。當然，頂部圍板和底部圍板也可以帶有變徑護套固定座。
[0040]圖3a_b是帶有加固板的組合式機架六面頂壓機結(jié)構(gòu)三維視圖，其中:圖3a是單加固板的組合式機架六面頂壓機結(jié)構(gòu)三維視圖；圖3b是雙加固板的組合式機架六面頂壓機結(jié)構(gòu)三維視圖。加固板9的添加有利于進一步增加六面頂壓機機架的結(jié)構(gòu)強度，其數(shù)量可以是一個，也可以是多個。
[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)成六面頂壓機的組合式機架。組合式圍板結(jié)構(gòu)有利于降低設備關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)復雜程度、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架六面頂壓機結(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)復雜程度，從而節(jié)省設備成本。
[0043]圖6是帶柵板的組合式機架六面頂壓機結(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，增加六面頂壓機組合式側(cè)向圍板12的強度。
[0044]圖7是添加纏繞式固定板的組合式機架六面頂壓機結(jié)構(gòu)三維視圖。柵板13由纏繞式固定板14加固時，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的添加可以進一步增加六面頂壓機的組合式機架結(jié)構(gòu)強度。
[0045]下面舉例說明組合式機架裝配的六面頂壓機的裝配及工作過程:
[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)件的強度)。最后，將各部件進行裝配，構(gòu)成六面頂壓機；從而實現(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)明的組合式機架六面頂壓機通過工控計算機和位移傳感器對六個活塞運動軌跡的控制，可以實現(xiàn)xyz三個方向同時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】
1.一種六面頂壓機組合式機架，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4組，分別位于壓機腔體中心的四周；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)成六面頂壓機的組合式機架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六面頂壓機組合式機架，其特征在于: 所述的側(cè)向圍板(4)帶有變徑護套固定座(8);所述組合式柱桶通過變徑護套固定座(8)裝在圍板的兩側(cè)，變徑護套固定座(8)中的變徑護套部分包裹兜底(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組合式機架，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組合式機架，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組合式機架，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組合式機架，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】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