[實(shí)用新型]一種多層交錯(cuò)剖分式高壓裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220511149.2
• 申請(qǐng)日: 2012-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN202803207U
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李明哲;劉志衛(wèi);韓奇鋼;付文智
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J3/06
• 分類號(hào): B01J3/06
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 朱世林;王壽珍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種多層交錯(cuò)剖分式高壓裝置，具體而言，涉及一種合成金剛石、立方碳化硼及其制品等超硬材料和“常壓”下無(wú)法制備的新材料的合成制備裝置，屬于高壓技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前的超高壓裝置主要有六面頂裝置和兩面頂裝置。六面頂裝置的多缸同步性較差，行程短，腔體小，不易獲得較高腔體壓力；兩面頂裝置能夠準(zhǔn)確地對(duì)壓力與溫度進(jìn)行控制，主要生產(chǎn)寶石級(jí)金剛石等制品。根據(jù)施加預(yù)緊力的對(duì)象不同，兩面頂裝置可分為年輪式、纏繞式和楔形塊式，其中年輪式是通過(guò)多層鋼環(huán)的過(guò)盈配合產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力以增加裝置的強(qiáng)度和剛度，但所產(chǎn)生的預(yù)緊力有限；纏繞式是通過(guò)高強(qiáng)度薄鋼帶或鋼絲按一定的張力進(jìn)行纏繞，其預(yù)緊力大，結(jié)構(gòu)緊湊，但其預(yù)緊力仍有一定限度。楔形塊式兩面頂裝置利用“未裂先分”原則，僅對(duì)內(nèi)部壓缸進(jìn)行剖分，以減小壓缸在周向上的拉應(yīng)力，但是會(huì)相應(yīng)增加外層鋼環(huán)的負(fù)擔(dān)，并且外部鋼環(huán)受力不均勻，在剖分面處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。采用多層交錯(cuò)剖分式高壓裝置可以逐漸減小各層的周向應(yīng)力，特別是能降低固定環(huán)上的周向應(yīng)力，使裝置受力更加均勻，同時(shí)，還可以增加腔體體積。另外，對(duì)剖分塊的結(jié)合面進(jìn)行適當(dāng)處理后還能降低應(yīng)力集中問(wèn)題，進(jìn)一步增加裝置的使用壽命。此外，所述多層交錯(cuò)剖分式高壓裝置還可以用于需要較大內(nèi)壓力的塑性加工中。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、腔體大、承壓能力強(qiáng)、壽命高的超高壓裝置，可廣泛應(yīng)用于高溫高壓條件下的新型材料的合成與塑性加工中。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案結(jié)合附圖說(shuō)明如下：

本實(shí)用新型提供一種多層交錯(cuò)剖分式高壓裝置，其包括剖分塊2、固定環(huán)3以及壓頭、液壓缸和機(jī)架，所述剖分塊2分為多層，各層剖分塊2之間交錯(cuò)布置。所述剖分塊2的剖分面是平面或曲面，所述固定環(huán)3與所述剖分塊2之間以及所述剖分塊2的層與層之間的接合面緊密配合。

根據(jù)所述構(gòu)成方式，能夠顯著減小內(nèi)層的環(huán)向受力，腔體1內(nèi)的徑向壓力通過(guò)剖分塊2傳遞給外部固定環(huán)3，由于內(nèi)部各層剖分塊2之間逐層限制，使載荷在傳遞的過(guò)程中逐漸衰減，避免外層固定環(huán)3承受壓力過(guò)大而產(chǎn)生破壞失效。所述剖分塊的剖分面為曲面時(shí)，可以增加同一層剖分塊2之間的相互限制，進(jìn)一步衰減徑向力的傳遞，增加外部固定環(huán)3的承載能力。

此外，所述各層剖分塊2的徑向厚度相同或不同。

根據(jù)所述構(gòu)成方式，各層剖分塊2在傳遞和衰減腔體1內(nèi)壓力時(shí)可以根據(jù)剖分塊2位置不同設(shè)計(jì)適當(dāng)厚度，使各層剖分塊2具有相近的承載能力，從而使裝置受力更加均勻合理。

此外，所述剖分塊2內(nèi)層的數(shù)目等于或多于外層的數(shù)目。

根據(jù)所述構(gòu)成方式，使內(nèi)層剖分塊2數(shù)目等于或多于外層剖分塊2數(shù)目，腔體1內(nèi)的壓力在經(jīng)過(guò)各層剖分塊2傳遞過(guò)程中能夠適當(dāng)?shù)厮p，進(jìn)一步減小外層固定環(huán)3的環(huán)向應(yīng)力，有利于承受更高的壓力。增加最內(nèi)層剖分塊2數(shù)目有利于降低腔體1內(nèi)壁的環(huán)向應(yīng)力，減少外層剖分塊2數(shù)目有利于降低固定環(huán)3的周向應(yīng)力。

此外，所述固定環(huán)3與所述剖分塊2之間以及所述剖分塊2的層與層之間的接合面為圓柱面、雙曲面、拋物面或其它組合曲面。

根據(jù)所述構(gòu)成方式，使應(yīng)力集中區(qū)域增加厚度，并鈍化銳角，避免其在外層剖分塊2內(nèi)壁或固定環(huán)3內(nèi)壁產(chǎn)生過(guò)渡的應(yīng)力集中。

此外，所述固定環(huán)3為單層或多層筒體式，所述固定環(huán)3為多層筒體式時(shí)層與層之間過(guò)盈配合。

根據(jù)所述構(gòu)成方式，使固定環(huán)3內(nèi)壁出現(xiàn)裝配壓應(yīng)力，使壓力在傳遞過(guò)程中首先克服固定環(huán)3內(nèi)壁的壓應(yīng)力，增大裝置的承載能力，并減少固定環(huán)3內(nèi)壁應(yīng)力。

此外，所述剖分塊2最外層或固定環(huán)3使用鋼帶或鋼絲纏繞固定并預(yù)緊。

根據(jù)所述構(gòu)成方式，對(duì)固定環(huán)3施加更大的預(yù)緊力，增大裝置的承壓能力，并減少固定環(huán)3內(nèi)壁應(yīng)力。

此外，所述各層剖分塊2的高度從內(nèi)到外階梯式逐層增加，或連續(xù)過(guò)渡式增加。

根據(jù)所述構(gòu)成方式，各層高度從內(nèi)到外逐漸增加，不但可以避免內(nèi)層剖分塊2軸向應(yīng)力的增加，還可以增大固定環(huán)3的支撐面積，從而相應(yīng)地增加裝置的承載能力。

此外，所述壓頭是整體式錐體或組合式錐體。

根據(jù)所述構(gòu)成方式，所述壓頭在軸向?qū)η惑w1施壓，也可以對(duì)腔體1和剖分塊2同時(shí)施壓，使剖分塊2組合體處于三向受壓狀態(tài)，減小剖分塊2的周向拉力，提高剖分塊2組合體的承壓能力，同時(shí)還能保證在腔體1內(nèi)產(chǎn)生高壓。

此外，所述各層剖分塊2的材質(zhì)不同，靠近腔體的內(nèi)層剖分塊2為高硬度材料(硬質(zhì)合金、立方氮化硼、金剛石或陶瓷材料)，靠近固定環(huán)的外層剖分塊2為合金鋼或普通碳鋼，所述固定環(huán)3材質(zhì)為合金鋼或普通碳鋼。