一种六面顶压机组合式机架

摘要

本发明公开了一种六面顶压机组合式机架，属于超硬材料合成装备领域。本发明能够解决铰链式六面顶压机的“机架重量大、结构复杂、锻造加工成本高”等问题。该组合式机架由组合式柱桶、轴向围板、侧向围板及销轴组成。所述的组合式柱桶由兜底和箍环组成，位于围板两侧；所述轴向围板由1组顶部围板和1组底部围板组成；所述的侧向围板共计4组，分别位于压机腔体中心的四周；所述轴向围板和侧向围板分别采用整体结构或组合式结构，轴向围板和侧向围板通过销轴联接，构成六面顶压机的组合式机架。组合式机架与液压缸、活塞、顶锤等关键部件装配后，构成六面顶压机；其能够实现对六面体腔体的加压与加温，获得超硬材料高压合成所需的高温高压条件。

权利要求

1.一种六面顶压机组合式机架，主要由组合式柱桶、轴向围板、侧向围板(4)及销轴(7)组成，其特征在于：所述的组合式柱桶由兜底(3)和箍环(2)组成，位于围板两侧；所述轴向围板由1组顶部围板(5)和1组底部围板(6)组成；所述的侧向围板(4)共计4组，分别位于压机腔体中心的四周；所述轴向围板和侧向围板(4)分别采用整体结构或组合式结构，轴向围板和侧向围板(4)通过销轴(7)联接，构成六面顶压机的组合式机架；

所述的侧向围板(4)带有变径护套固定座(8)；所述组合式柱桶通过变径护套固定座(8)装在围板的两侧，变径护套固定座(8)中的变径护套部分包裹兜底(3)与箍环(2)。

2.根据权利要求1所述的一种六面顶压机组合式机架，其特征在于：所述的侧向围板(4)之间添加加固板(9)。

3.根据权利要求1所述的一种六面顶压机组合式机架，其特征在于：所述的轴向围板和侧向围板(4)通过连接板(12)联接，连接板(12)与围板之间通过销轴(7)联接。

说明书

一种六面顶压机组合式机架

技术领域

[0001] 本发明公开了一种六面顶压机组合式机架，涉及金刚石和立方氮化硼等超硬材料及其制品高压合成技术，属于超硬材料合成装备领域。

背景技术

[0002] 现今，铰链式六面顶压机的装机数量为5000-6000台；其作为超硬材料行业普遍使用的合成装备，技术水平直接制约着超硬材料行业的发展。为适应铰链式六面顶压机腔体大型化的发展趋势，铰链式六面顶压机的“机架重量大、结构复杂、锻造加工成本高”等瓶颈问题急需攻关；相关问题极大地限制了人们对新材料和新现象的发现。为解决铰链式六面顶压机长期存在的“机架重量大、结构复杂、锻造加工成本高”等瓶颈问题，发明人设计了六面顶压机组合式机架，此方面工作未见报道。

发明内容

[0003] 针对六面顶高压技术存在的极限腔体压力低、旋转加压空白、铰链梁易于破损等瓶颈问题，发明人前期开展了六面顶多级增压装置(专利号：2012 1 0006204.7)、垂直与旋转复合加压式多砧压机(专利号：2012 1 0590703.5)、大腔体多顶砧式超高压装置(专利号：2013 2 0150267.x)等研究工作，为顶砧寿命短、极限腔体压力值低、铰链梁易于破损等瓶颈问题的解决提供了技术方案。本发明的目的在于解决铰链式六面顶压机长期存在的“机架重量大、结构复杂、锻造加工成本高”等瓶颈问题，从而满足高压物理学、地球物理学、材料学以及高压生物学领域对大腔体六面顶超高压技术的迫切需求。本发明通过与液压缸、活塞、顶锤等关键部件装配，能够构成六面顶压机并实现对六面体腔体的加压与加温，从而获得超硬材料高压合成所需的高温高压条件。

[0004] 为了解决铰链式六面顶压机长期存在的“机架重量大、结构复杂、锻造加工成本高”等若干瓶颈问题，本发明的上述目的是这样实现的，结合附图说明如下：

[0005] 一种六面顶压机组合式机架，主要由组合式柱桶、轴向围板、侧向围板(4)及销轴(7)组成，所述的组合式柱桶由兜底(3)和箍环(2)组成，位于围板两侧；所述轴向围板由1组顶部围板(5)和1组底部围板(6)组成；所述的侧向围板(4)共计4组，分别位于压机腔体中心的四周；所述轴向围板和侧向围板(4)分别采用整体结构或组合式结构，轴向围板和侧向围板(4)通过销轴(7)联接，构成六面顶压机的组合式机架。

[0006] 所述的侧向围板(4)带有变径护套固定座(8)；所述组合式柱桶通过变径护套固定座(8)装在围板的两侧，变径护套固定座(8)中的变径护套部分包裹兜底(3)与箍环(2)。

[0007] 所述的侧向围板(4)之间添加加固板(9)。

[0008] 所述的轴向围板和侧向围板(4)通过连接板(12)联接，连接板(12)与围板之间通过销轴(7)联接。

[0009] 所述的轴向围板和侧向围板(4)通过栅板(13)联接，栅板(13)与围板之间通过销轴(7)联接。

[0010] 所述的栅板(13)由缠绕式固定板(14)加固。

[0011] 本发明的技术效果：

[0012] 本发明要保护的方案实施事实表明：本发明的六面顶压机组合式机架，通过组合式柱桶、轴向围板、侧向围板对传统复杂结构的大质量铰链梁的替代，能够降低六面顶机架重量20-30％、减少锻造模具成本60-80％。此外，新方案大幅度地降低机架的结构复杂程度，节省加工成本30-50％。组合式机架与液压缸、活塞、顶锤等关键部件装配后，构成六面顶液压机；其能够实现对六面体腔体的加压与加温，获得超硬材料高压合成所需的高温高压条件；从而满足高压物理学、地球物理学、材料学以及高压生物学对高压高温环境下物质体系的研究需求，进一步促进高压物理学、地球物理学、材料学以及高压生物学等基础科学的发展。

附图说明

[0013] 图1a-c是组合式机架装配的六面顶压机结构示意图，其中：

[0014] 图1a是组合式柱桶与液压缸装配后的结构三维视图；

[0015] 图1b是组合式柱桶、侧向围板与液压缸装配后的结构三维视图；

[0016] 图1c是装配后的组合式机架结构三维视图。

[0017] 图2a-c是带有变径护套固定座的围板装配的组合式机架六面顶压机结构三维视图，其中：

[0018] 图2a是带有变径护套固定座的侧向围板结构三维视图；

[0019] 图2b是带有变径护套固定座的侧向围板与组合式柱桶装配后的结构三维视图；

[0020] 图2c是装配后的组合式机架六面顶压机结构三维视图。

[0021] 图3a-b是带有加固板的组合式机架六面顶压机结构三维视图，其中：

[0022] 图3a是单加固板的组合式机架六面顶压机结构三维视图；

[0023] 图3b是双加固板的组合式机架六面顶压机结构三维视图。

[0024] 图4a-d是组合围板结构三维视图，其中：

[0025] 图4a是组合式轴向围板结构三维视图；

[0026] 图4b是组合式轴向围板与组合式柱桶、液压缸装配后的结构三维视图；

[0027] 图4c是组合式侧向围板结构三维视图；

[0028] 图4d是组合式侧向围板与组合式柱桶、液压缸装配后的结构三维视图。

[0029] 图5是带连接板的组合式机架六面顶压机结构三维视图。

[0030] 图6是带栅板的组合式机架六面顶压机结构三维视图。

[0031] 图7是添加缠绕式固定板的组合式机架六面顶压机结构三维视图。

[0032] 其中：1.液压缸，2.箍环，3.兜底，4.侧向围板，5.顶部围板，6.底部围板，7.销轴，8.变径护套固定座，9.加固板，10.组合式轴向围板，11.组合式侧向围板，12.连接板，13.栅板，14.缠绕式固定板

具体实施方式

[0033] 以下结合附图所示实施例进一部说明本发明的具体内容及其实施方式。

[0034] 本发明的六面顶压机组合式机架，主要由组合式柱桶、轴向围板、侧向围板4及销轴7组成。所述的组合式柱桶由兜底3和箍环2组成，位于围板两侧；所述轴向围板由1组顶部围板5和1组底部围板6组成；所述的侧向围板4共计4组，分别位于压机腔体中心的四周；所述轴向围板和侧向围板(4)分别采用整体结构或组合式结构，轴向围板和侧向围板4通过销轴7联接，构成六面顶压机的组合式机架。

[0035] 所述的侧向围板4可以带有变径护套固定座8，变径护套固定座(8)中的变径护套部分包裹兜底3与箍环2；其装配关系可以为过盈配合，也可以为螺纹联接。当然，顶部围板5和底部围板6也可以带有变径护套固定座8。

[0036] 所述的侧向围板4之间可以添加加固板9；加固板9的添加有利于进一步增加六面顶压机机架的结构强度，其数量可以是一个，也可以是多个。

[0037] 所述的轴向围板和侧向围板4可以为组合式结构；组合式结构有利于降低设备关键部件的结构复杂程度、加工难度及提高材料利用率。为进一步降低轴向围板和侧向围板4的重量及关键部件的结构复杂程度，所述的轴向围板和侧向围板4可以通过连接板12联接，连接板12与围板之间通过销轴7联接。不仅所述的轴向围板和一体侧向围板可以通过栅板13联接，所述的轴向围板和组合式侧向围板11也可以通过栅板13联接，栅板13与围板之间通过销轴7联接。为增加六面顶压机组合式侧向围板11的强度，所述的栅板13可以由缠绕式固定板14加固。通过实施本发明保护的组合式机架技术方案，组合式机架六面顶压机可以应用于大腔体、超高压的工作条件，能够实现对高成本锻压工艺制造的大吨位铰链式六面顶压机的替代，促进六面顶压机装备制造技术水平。

[0038] 图1a-c是组合式机架装配的六面顶压机结构示意图，其中：图1a是组合式柱桶与液压缸装配后的结构三维视图；图1b是组合式柱桶、侧向围板与液压缸装配后的结构三维视图；图1c是装配后的组合式机架结构三维视图。所述的组合式柱桶由兜底3和箍环2组成，位于围板两侧；所述轴向围板由1组顶部围板5和1组底部围板6组成；所述的侧向围板4共计4组，分别位于压机腔体中心的四周；所述轴向围板和侧向围板(4)分别采用整体结构或组合式结构，轴向围板和侧向围板4通过销轴7联接，构成六面顶压机的组合式机架。组合式机架与液压缸1、活塞、顶锤等关键部件装配后，构成六面顶压机；其能够从xyz三个方向同时对样品施加压力，获得超硬材料高压合成所需的高温高压条件。

[0039] 图2a-c是带有变径护套固定座的围板装配的组合式机架六面顶压机结构三维视图，其中：图2a是带有变径护套固定座的侧向围板结构三维视图；图2b是带有变径护套固定座的侧向围板与组合式柱桶装配后的结构三维视图；图2c是装配后的组合式机架六面顶压机结构三维视图。变径护套固定座8与兜底3、箍环2的装配关系可以为过盈配合，也可以为螺纹联接。采用过盈装配时，变径护套能够为液压缸1、兜底3和箍环2提供侧向预紧力，可以一定程度上提高液压缸1、兜底3和箍环2的结构强度，从而增加六面顶压机可承受的液压极限。当然，顶部围板和底部围板也可以带有变径护套固定座。

[0040] 图3a-b是带有加固板的组合式机架六面顶压机结构三维视图，其中：图3a是单加固板的组合式机架六面顶压机结构三维视图；图3b是双加固板的组合式机架六面顶压机结构三维视图。加固板9的添加有利于进一步增加六面顶压机机架的结构强度，其数量可以是一个，也可以是多个。

[0041] 图4a-d是组合围板结构三维视图，其中：图4a是组合式轴向围板结构三维视图；图4b是组合式轴向围板与组合式柱桶、液压缸装配后的结构三维视图；图4c是组合式侧向围板结构三维视图；图4d是组合式侧向围板与组合式柱桶、液压缸装配后的结构三维视图。组合式轴向围板10和组合式侧向围板11通过销轴7联接，构成六面顶压机的组合式机架。组合式围板结构有利于降低设备关键部件的结构复杂程度、加工难度及提高材料利用率。

[0042] 图5是带连接板的组合式机架六面顶压机结构三维视图。连接板12与轴向围板和侧向围板4通过销轴7联接。连接板12的添加能够降低轴向围板和侧向围板4的重量及关键部件的结构复杂程度，从而节省设备成本。

[0043] 图6是带栅板的组合式机架六面顶压机结构三维视图。栅板13与轴向围板和侧向围板4之间通过销轴7联接。栅板13的添加能够固定组合式侧向围板12，增加六面顶压机组合式侧向围板12的强度。

[0044] 图7是添加缠绕式固定板的组合式机架六面顶压机结构三维视图。栅板13由缠绕式固定板14加固时，其联接关系可以为螺栓联接，也可以焊接。缠绕式固定板14的添加可以进一步增加六面顶压机的组合式机架结构强度。

[0045] 下面举例说明组合式机架装配的六面顶压机的装配及工作过程：

[0046] 首先，依据确立的高压腔体的尺寸、极限腔体压力值等参数，选择液压缸的尺寸。然后，根据液压缸的相关参数，确立组合式柱桶、轴向围板、侧向围板及销轴等组合式机架各关键部件的几何参数及材质(材质绝定结构件的强度)。最后，将各部件进行装配，构成六面顶压机；从而实现对六面体腔体的加压与加温，获得超硬材料高压合成所需的高温高压条件。本发明的组合式机架六面顶压机通过工控计算机和位移传感器对六个活塞运动轨迹的控制，可以实现xyz三个方向同时对样品施加压力及加压过程的精确控制，使样品腔获得超高压环境；通过在大垫块上施加低电压及在高压腔体内添加石墨管等加热炉，能够实现低电压大电流加热，使样品腔获得高温环境。