[發明專利]垂直與旋轉復合加壓式多砧壓機

有效

• 申請號: 201210590703.5
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103028348A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 韓奇鋼;劉純國;李明哲;陳亞東;張強
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B01J3/06
• 分類號: B01J3/06
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 朱世林;王壽珍

技術領域

本發明公開了一種垂直與旋轉復合加壓式多砧壓機，涉及金剛石和立方氮化硼等超硬材料及其制品高壓制備裝置，屬于高壓物理學領域。

背景技術

高壓裝置作為研究“高壓”對物質的晶體結構、相變、狀態方程及物理性質等影響的必備工具，其研究是探索金剛石、立方氮化硼及其制品等新型超硬材料和“常壓”下無法制備的新材料的基礎，其廣泛被應用于高壓物理學、地球物理學、材料學以及高壓生物學等基礎科學研究領域。傳統的高壓裝置均不具備旋轉加壓功能，不能夠實現材料在高剪切力作用下合成，這造成極具觀賞和研究價值的粉色鉆石(金剛石)一直以來難以人工合成；此外，旋轉加壓功能的缺失，限制了新材料和新現象的發現。為解決現有高壓裝置不具有旋轉加壓功能的難題，實現材料在高剪切力作用下合成，一定程度上與傳統高壓裝置優勢互補，滿足高壓物理學、地球物理學、材料學以及高壓生物學對旋轉加壓下物質體系研究需求，發明人設計了垂直與旋轉復合加壓式多砧壓機，此方面工作未見報道。

發明內容

本發明的目的在于解決現有高壓裝置不具有旋轉加壓功能的難題，從而滿足高壓物理學、地球物理學、材料學以及高壓生物學對旋轉加壓下物質體系研究需求問題。本發明的垂直與旋轉復合加壓式多砧壓機能夠實現垂直加壓、旋轉加壓以及垂直與旋轉復合加壓功能，能夠使傳壓介質塊內樣品獲得幾十萬個大氣壓，一定程度上與傳統高壓裝置優勢互補，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科學的發展。

本發明的上述目的提供以下技術方案實現，結合附圖說明如下：

一種垂直與旋轉復合加壓式多砧壓機，由頂砧裝置、加壓裝置、側向支撐裝置、冷卻裝置、控制系統及機架組成，所述頂砧裝置1為2個，砧面對置，且同軸布置，所述側向支撐裝置4布置在頂砧裝置1中間，所述加壓裝置同軸布置在頂砧裝置1的后端，用于對頂砧裝置1進行垂直、旋轉或同時加壓，所述頂砧裝置1由砧頭、預緊鋼環和墊塊組成，砧頭與預緊鋼環過盈配合，墊塊滑配合裝入預緊鋼環內部并位于砧頭正下方；所述側向支撐裝置采用整體或分體結構，位于頂砧裝置1軸線中心并固定在機架5上，所述冷卻裝置由通水環和水箱組成，用于壓機的散熱；所述控制系統用于對多砧壓機的頂砧運動軌跡的控制實現傳壓介質塊內樣品獲得高壓。

所述加壓裝置采用垂直加壓裝置2，所述垂直加壓裝置2由液壓缸、活塞和液壓泵站組成，通過提供的液壓力對頂砧裝置1垂直加壓。

所述加壓裝置采用旋轉加壓裝置3，旋轉加壓裝置3由電機、螺桿和齒輪組成，通過電機連接齒輪帶動螺桿轉動對頂砧裝置1旋轉加壓。

所述整體式的側向支撐裝置4由多級變內徑的過盈或滑配合組裝的鋼環組成，通過四個支撐住6固定，傳壓介質塊個數為1個，位于側向支撐裝置4的多級鋼環腔體內；

所述側向支撐裝置4的內部鋼環在軸向內徑由大變小，中心為一恒定值。

所述分體式的側向支撐裝置4有四個支撐體7組成，支撐體7底部與活塞和液壓缸相聯接，活塞和液壓缸固定在機架5上。

所述支撐體7由支撐頭、預緊鋼環和墊塊組成，支撐頭頂部為帶有凹形支撐面的棱臺結構，底部為帶倒角的圓柱體，頂部和底部之間由對稱的扇形大斜面過度，支撐頭與預緊鋼環過盈配合，墊塊滑配合裝入預緊鋼環內部并位于砧頭正下方。

所述冷卻裝置的通水環位于外圍預緊鋼環9外表面，為單通道或多通道的冷卻水通道10。

所述控制系統由工控計算機和控制軟件組成。

所述機架5采用四柱式或龍門式結構。

本發明的技術效果：

本發明的垂直與旋轉復合加壓式多砧壓機，通過垂直加壓裝置提供的液壓力可以實現垂直加壓；通過旋轉加壓裝置的電機連接齒輪帶動螺桿轉動實現頂砧裝置旋轉加壓；通過冷卻裝置實現壓機的散熱；通過控制系統對多砧壓機的頂砧裝置運動軌跡控制實現傳壓介質塊內樣品獲得幾十萬個大氣壓；從而解決現有高壓裝置不具有旋轉加壓功能的難題，實現材料在高剪切力作用下合成，一定程度上與傳統高壓裝置優勢互補，滿足高壓物理學、地球物理學、材料學以及高壓生物學對旋轉加壓下物質體系研究需求，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科學的發展。本發明的垂直與旋轉復合加壓式多砧壓機投入較少，操作比較簡單，壓力傳遞快且效率高。

附圖說明

圖1是側向支撐裝置固定在機架上的垂直與旋轉復合加壓式多砧壓機結構示意圖。

圖2是側向支撐裝置由四個支撐住固定的旋轉加壓式多砧壓機結構示意圖，其中：

圖2(a)是壓機結構三維視圖；