本发明涉及超高压合成领域，尤其涉及一种四面体压机，包括四面体基体、以及与四面体基体连接的底座，该四面体基体通过将空心正四面体的四个顶角截断而形成，其中正四面体顶角的截面为四个相同的正三角形平面，在四个正三角形平面的中心部位均设置有连通其空心部分的通道孔，在四面体基体的其余四个面的中心部位均设置有连通其空心部分的液压缸法兰孔，在四个液压缸法兰孔内通过法兰安装有四个液压缸，四个液压缸均通过垫块与四个顶锤连接，四个顶锤在四面体基体内部形成对接，具有体积小，制造成本低，使用寿命长，操作更安全，维护成本低的优点。
1.一种四面体压机，包括四面体基体(1)、以及与四面体基体(1)连接的底座(2)，其特征在于：该四面体基体(1)通过将空心正四面体的四个顶角截断而形成，其中正四面体顶角的截面为四个相同的正三角形平面(1-5)，在四个正三角形平面(1-5)的中心部位均设置有连通其空心部分的通道孔(1-6)，在四面体基体(1)的其余四个面的中心部位均设置有连通其空心部分的液压缸法兰孔(1-2)，在四个液压缸法兰孔(1-2)内通过法兰(3)安装有四个液压缸(4)，四个液压缸(4)均通过垫块(5)与四个顶锤(6)连接，四个顶锤(6)在四面体基体(1)内部形成对接，所述的法兰(3)由两个半圆形的半法兰(3-2)组成，在半法兰(3-2)一面的内圆设置有突出法兰(3)的台阶(3-3)，该台阶(3-3)对应的半法兰(3-2)的另一面设置有安装螺钉的螺纹孔(3-4)，法兰(3)通过穿进该螺纹孔(3-4)的螺钉与液压缸(4)连接，该台阶(3-3)周围的半法兰(3-2)上设置有安装螺栓的螺纹孔(3-4)，所述的液压缸法兰孔(1-2)靠近四面体基体(1)空心部分的外边缘设置有带沉孔(1-4)的台阶(1-3)，台阶(1-3)通过穿透螺纹孔(3-4)和沉孔(1-4)的螺栓与法兰(3)连接，所述的液压缸(4)分为低压缸(4-1)和高压缸(4-3)两部分，在低压缸(4-1)底部设置有油孔(4-18)，在低压缸(4-1)内部安装有低压活塞(4-2)，低压活塞(4-2)下部与低压缸(4-1)之间设置有低压腔(4-10)，在高压缸(4-3)底部设置有增压孔(4-12)，增压孔(4-12)上部与高压缸(4-3)之间形成高压腔(4-11)，在增压孔(4-12)侧面的高压缸(4-3)上设置有油孔(4-17)和密封槽(4-13)，在高压缸(4-3)内部安装有高压活塞(4-4)，高压活塞(4-4)顶部通过垫块(5)与顶锤(6)连接，同时，高压活塞(4-4)上部与高压缸(4-3)之间设置有高压缸上腔(4-16)，在高压缸上腔(4-16)内部套装有起密封作用的导向套(4-5)，该导向套(4-5)上设置有与高压缸上腔(4-16)相通的油孔(4-19)，高压缸(4-3)通过螺栓(4-6)与低压缸(4-2)对接，所述的安装在低压缸(4-1)内的低压活塞(4-2)由低压活塞杆(4-7)和低压活塞头(4-8)组成，低压活塞杆(4-7)和低压活塞头(4-8)之间通过螺钉(4-9)连接，该低压活塞杆(4-7)在高压缸(4-3)底部的增压孔(4-12)内做上下往复运动，在高压缸(4-3)底部设置有与低压缸(4-2)形成定位的定位台(4-14)，套装在高压缸上腔(4-16)内的向套(4-5)边缘设置有突起(4-20)，该突起(4-20)通过螺钉(4-15)与高压缸(4-3)连接。
四面体压机
技术领域
[0001] 本发明涉及超高压合成领域，尤其涉及一种四面体压机。
背景技术
[0002] 目前，在超高压合成领域中普遍使用六面顶铰链式压机，在该领域中，随着合成腔体不断扩大，要求六面顶压机的承载能力不断加大，但普遍使用六面顶铰链式压机存在着如下缺陷：体积庞大、设备制造成本高、使用寿命短、使用维护成本高等缺陷。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于改变现有技术的不足而提供一种体积小，制造成本低，使用寿命长，操作更安全，维护成本低的高性价比的四面体压机。
[0004] 本发明的技术方案是这样实现的：包括四面体基体、以及与四面体基体连接的底座，该四面体基体通过将空心正四面体的四个顶角截断而形成，其中正四面体顶角的截面为四个相同的正三角形平面，在四个正三角形平面的中心部位均设置有连通其空心部分的通道孔，在四面体基体的其余四个面的中心部位均设置有连通其空心部分的液压缸法兰孔，在四个油缸法兰孔内通过法兰安装有四个液压缸，四个液压缸均通过垫块与四个顶锤连接，四个顶锤在四面体基体内部形成对接。
[0005] 所述的四面体基体的棱边采用圆弧形，所述的空心正四面体的棱长为2000mm-2500mm，所述的四个正三角形平面的内切圆直径均为700mm-800mm，所述的油缸法兰孔的直径为800mm-900mm。
[0006] 所述的法兰由两个半圆形的半法兰组成，在半法兰一面的内圆设置有突出法兰的台阶，该台阶对应的半法兰的另一面设置有安装螺钉的螺纹孔，法兰通过穿进该螺纹孔的螺钉与液压缸连接，该台阶周围的半法兰上设置有安装螺栓的螺纹孔，所述的油缸法兰孔靠近四面体基体空心部分的外边缘设置有带沉孔的台阶，台阶通过穿透螺纹孔和沉孔的螺栓与法兰连接。
[0007] 所述的液压缸分为低压缸和高压缸两部分，在低压缸底部设置有油孔，在低压缸内部安装有低压活塞，低压活塞下部与低压缸之间设置有低压腔，在高压缸底部设置有增压孔，增压孔上部与高压缸之间形成高压腔，在增压孔侧面的高压缸上设置有油孔和密封槽，在高压缸内部安装有高压活塞，高压活塞顶部通过垫块与顶锤连接，同时，高压活塞上部与高压缸之间设置有高压缸上腔，在高压缸上腔内部套装有起密封作用的向套，该向套上设置有与高压缸上腔相通的油孔，高压缸通过螺栓与低压缸对接。
[0008] 所述的安装在低压缸内的低压活塞由低压活塞杆和低压活塞头组成，低压活塞杆和低压活塞头之间通过螺钉连接，该低压活塞杆在高压缸底部的增压孔内做上下往复运动，在高压缸底部设置有与低压缸形成定位的定位台，套装在高压缸上腔内的向套边缘设置有突起，该突起通过螺钉与高压缸连接。
[0009] 所述的四个顶锤均为圆柱体，顶锤一端以其中心线为轴线设置有三个斜面，三个斜面与顶锤中心线的夹角均为50°-60°，在三个斜面形成的断面上以顶锤中心线为轴线设置有四分之一球面的凹球面，凹球面与三个斜面相交为三条边缘线，在三个斜面上低于三条边缘线位置设置有与斜面成5°-10°夹角的三个小斜面，四个带有凹球面的顶锤以凹球面的球心为中心形成对接。
[0010] 四个顶锤的对接面之间的间隙为4mm-5mm，在四个顶锤的对接面之间设置有密封线，顶锤外部套装有钢环，该钢环一端设置有与三个小斜面重合的三个弧形斜面。
[0011] 所述的四面体基体通过螺栓固定安装在底座上，底座通过地脚螺栓固定在地面上。
[0012] 本发明具有如下优点：打破了传统以铰链梁为主体的结构，克服了随着合成腔体的增大，压机体积越来越庞大的弊端。实现在体积不加大的情况下，实现大腔体合成。以四面体为基体的结构形式，减少了影响合成压力不稳定的外在因素，使合成压力更加稳定，有利于金刚石的合成。四面体结构，使整机受力简单，与传统的铰链梁相比，大大降低了合成腔体受力不均匀的几率。液压缸与结构基体相分离，与传统的铰链梁液压缸相比，降低了维护成本。油缸采用带增压器的分离式油缸，由低压缸和高压缸两部分组成，与传统的由单一增压器相比，有合成压力更加稳定，压力不容易泄露等优点。完全封闭的结构形式，增加了压机的安全性和可靠性，延长使用寿命。四面体的外在结构，使整机更加紧凑，便于工厂安装布局。
附图说明
[0013] 图1是本发明的结构示意图。
[0014] 图2是四面体基体的结构示意图。
[0015] 图3是四面体基体剖视图。
[0016] 图4是法兰的结构示意图。
[0017] 图5是法兰的局部结构示意图。
[0018] 图6是液压缸的结构示意图。
[0019] 图7是顶锤的结构俯视图。
[0020] 图8是顶锤的结构主视图。
具体实施方式
[0021] 如图1、2、3所示，本发明包括四面体基体1、以及与四面体基体1连接的底座2，该四面体基体1通过将空心正四面体的四个顶角截断而形成，其中正四面体顶角的截面为四个相同的正三角形平面1-5，在四个正三角形平面1-5的中心部位均设置有连通其空心部分的通道孔1-6，在四面体基体1的其余四个面的中心部位均设置有连通其空心部分的液压缸法兰孔1-2，在四个油缸法兰孔1-2内通过法兰3安装有四个液压缸4，四个液压缸4均通过垫块5与四个顶锤6连接，四个顶锤6在四面体基体1内部形成对接。
[0022] 所述的四面体基体1的棱边采用圆弧形，所述的空心正四面体的棱长为2000mm-2500mm，所述的四个正三角形平面1-5的内切圆直径均为700mm-800mm，所述的油缸法兰孔1-2的直径为800mm-900mm。
[0023] 如图4、5所示，所述的法兰3由两个半圆形的半法兰3-2组成，在半法兰3-2一面的内圆设置有突出法兰3的台阶3-3，该台阶3-3对应的半法兰3-2的另一面设置有安装螺钉的螺纹孔3-4，法兰3通过穿进该螺纹孔3-4的螺钉与液压缸4连接，该台阶3-3周围的半法兰3-2上设置有安装螺栓的螺纹孔3-4，所述的油缸法兰孔1-2靠近四面体基体1空心部分的外边缘设置有带沉孔1-4的台阶1-3，台阶1-3通过穿透螺纹孔3-4和沉孔1-4的螺栓与法兰3连接。
[0024] 如图6所示，所述的液压缸4分为低压缸4-1和高压缸4-3两部分，在低压缸4-1底部设置有油孔4-18，在低压缸4-1内部安装有低压活塞4-2，低压活塞4-2下部与低压缸4-1之间设置有低压腔4-10，在高压缸4-3底部设置有增压孔4-12，增压孔4-12上部与高压缸4-3之间形成高压腔4-11，在增压孔4-12侧面的高压缸4-3上设置有油孔4-17和密封槽4-13，在高压缸4-3内部安装有高压活塞4-4，高压活塞4-4顶部通过垫块5与顶锤
6连接，同时，高压活塞4-4上部与高压缸4-3之间设置有高压缸上腔4-16，在高压缸上腔
4-16内部套装有起密封作用的向套4-5，该向套4-5上设置有与高压缸上腔4-16相通的油孔4-19，高压缸4-3通过螺栓4-6与低压缸4-2对接。
[0025] 所述的安装在低压缸4-1内的低压活塞4-2由低压活塞杆4-7和低压活塞头4-8组成，低压活塞杆4-7和低压活塞头4-8之间通过螺钉4-9连接，该低压活塞杆4-7在高压缸4-3底部的增压孔4-12内做上下往复运动，在高压缸4-3底部设置有与低压缸4-2形成定位的定位台4-14，套装在高压缸上腔4-16内的向套4-5边缘设置有突起4-20，该突起4-20通过螺钉4-15与高压缸4-3连接。
[0026] 如图7、8所示，所述的四个顶锤6均为圆柱体，顶锤6一端以其中心线为轴线设置有三个斜面6-2，三个斜面6-2与顶锤6中心线的夹角均为50°-60°，在三个斜面6-2形成的断面上以顶锤6中心线为轴线设置有四分之一球面的凹球面6-3，凹球面6-3与三个斜面6-2相交为三条边缘线6-4，在三个斜面6-2上低于三条边缘线6-4位置设置有与斜面6-2成5°-10°夹角的三个小斜面6-5，四个带有凹球面6-3的顶锤6以凹球面6-3的球心为中心形成对接。
[0027] 四个顶锤6的对接面之间的间隙为4mm-5mm，在四个顶锤6的对接面之间设置有密封线，顶锤6外部套装有钢环6-6，该钢环6-6一端设置有与三个小斜面6-5重合的三个弧形斜面6-7。
[0028] 所述的四面体基体1通过螺栓7固定安装在底座2上，底座2通过地脚螺栓8固定在地面上。
[0029] 本发明的设计原理：在超高压合成装备中，基本原理就是，在几个相互平衡的力共同作用于一点的情况下，形成一个高压腔体。而设计的关键是如何将几个力的反作用力作用在一个固定的结构上，并能形成一个平衡力系，且此结构能承受较大的力(比如，传统六面顶的六个铰链梁相互连接所形成的结构)。本发明的设计原理是根据正四面体的中心对称性，正四面体四条高线交于一点，此点为四面体的中心点，沿四条高线作用相等的力F，则可形成一个平衡力系，如图1所示，在四个力的交点处形成一个高压腔体。
