[實(shí)用新型]一種多層多面球剖分式高壓裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220613617.7
• 申請(qǐng)日: 2012-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN203018052U
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李明哲;劉志衛(wèi);韓奇鋼;付文智;蔡中義;王伯龍;楊云飛
• 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多面球剖分式高壓裝置，具體而言，涉及一種合成金剛石、立方氮化硼及其制品等超硬材料和“常壓”下無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。六面頂裝置腔體為六面體，每一個(gè)面都有一個(gè)頂錘施加壓力，其多缸同步性差，行程短，腔體小，且壓頭之間存在相互擠壓，不易長時(shí)間形成穩(wěn)定的高壓高溫條件；兩面頂裝置腔體為圓柱形，通過對(duì)內(nèi)部缸體和外部鋼環(huán)施加預(yù)緊力增加缸體內(nèi)壁的強(qiáng)度，但所產(chǎn)生的預(yù)緊力有限。B.C.Von?Platen曾實(shí)用新型了兩層的球形增壓容器，每層由6個(gè)球瓣組成，內(nèi)層球瓣所組成的腔體為立方體，并在組合球體外增加一液壓腔體，通過對(duì)組合球體表面施加壓力使球瓣收縮產(chǎn)生增壓效果，但是由于密封和應(yīng)力集中問題，其壓力并不能很高，而且在增壓過程中有振動(dòng)現(xiàn)象。Naoto?Kawai把兩個(gè)分塊的對(duì)頂圓錐體組合成一個(gè)球形腔體，且兩個(gè)組合錐體分別套在由壓力機(jī)控制的頂砧內(nèi)，通過錐面配合使組合錐體收縮增壓，但是在對(duì)頂面處容易產(chǎn)生彎曲應(yīng)力而失效，并且頂砧在內(nèi)壁處也因具有過大的周向應(yīng)力和應(yīng)力集中而很容易破壞。本實(shí)用新型的多層多面球剖分式高壓裝置采用多層組合球，利用高溫時(shí)物體的膨脹或通過壓力機(jī)壓頭提高腔體壓力，運(yùn)用“未裂先分”的原理降低腔體內(nèi)壁的切向應(yīng)力，并且通過各層之間的相互限制，逐漸減小各層的切向應(yīng)力，能顯著降低最外層殼體上的周向應(yīng)力，使裝置受力更加均勻，并增加腔體容積。所述多層多面球剖分式高壓裝置還能用于需要較大內(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)簡單、腔體容積大、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)方案說明如下：

本實(shí)用新型提供一種多層多面球剖分式高壓裝置，包括多面球剖分塊、殼體和緊固件；所述多面球剖分塊分為多層，相鄰兩層剖分塊的剖分線相互錯(cuò)開；最內(nèi)層多面球剖分塊組合構(gòu)成的腔體為球形或多面體，所述腔體內(nèi)放置被合成物體，并放置葉臘石等傳壓與密封介質(zhì)；所述多面球剖分塊多層組合后由半球形殼體對(duì)接并固定；所述半球形殼體通過所述緊固件連接在一起。

根據(jù)所述構(gòu)成方式，相鄰層之間的剖分塊相互錯(cuò)開，使層與層之間相互限制，因此切向拉應(yīng)力和徑向壓力可以在傳遞過程中逐層衰減，使到達(dá)外層的壓力足夠小，且可以用螺紋連接而不被破壞。

此外，所述多面球剖分塊各層的數(shù)量相同或不同。剖分塊數(shù)量多，能夠降低剖分塊的拉應(yīng)力，各層采用適當(dāng)?shù)膲K數(shù)組合能夠使剖分塊和殼體受力均勻，實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，承受更高的腔體壓力。所述多面球剖分塊的各層數(shù)量從內(nèi)到外可以由多變少，例如，其各層剖分塊組合數(shù)為20-12、32-30、32-12、60-32、60-32-30或60-32-12，組合數(shù)還可以為12-8、12-6或8-6，或者其中任意一種的循環(huán)式組合。另外，靠近外層可以采用一層或多層半球形殼體，當(dāng)半球形殼體為多層時(shí)，相鄰層殼體的剖分線也相互錯(cuò)開。

根據(jù)所述構(gòu)成方式，使相鄰層剖分塊的剖分線相互錯(cuò)開，或者同時(shí)使多面球剖分塊的數(shù)目從內(nèi)到外逐漸減少，從而使腔體內(nèi)的壓力適當(dāng)衰減，降低殼體的應(yīng)力，而采用循環(huán)式組合能夠?qū)崿F(xiàn)更多層的多面球剖分塊的裝配，從而使裝置承受更高的腔體壓力。

此外，所述多面球剖分塊各層的徑向厚度可以不同。

根據(jù)所述構(gòu)成方式，各層多面球剖分塊在傳遞和衰減腔體內(nèi)壓力時(shí)，可以根據(jù)各層多面球剖分塊位置和多面球剖分塊配合面面積不同，設(shè)計(jì)適當(dāng)厚度，使各層多面球剖分塊具有適當(dāng)?shù)某袎耗芰Γ瑥亩寡b置受力更加均勻合理。

此外，在所述腔體內(nèi)還放置加熱單元或炸藥。

根據(jù)所述構(gòu)成方式，通過對(duì)腔體內(nèi)物質(zhì)加熱使其膨脹或產(chǎn)生相變，從而產(chǎn)生高溫與高壓；或者通過爆炸的方式來產(chǎn)生腔體內(nèi)的高溫與高壓。

此外，在所述的多層多面球剖分式高壓裝置中還設(shè)置一個(gè)或兩個(gè)對(duì)頂?shù)腻F形孔，并且采用與錐形孔對(duì)應(yīng)的壓頭施加壓力；所加工的錐形孔的形狀為錐面、拋物面、雙曲面或組合曲面。

根據(jù)所述構(gòu)成方式，通過壓頭擠壓腔體內(nèi)物質(zhì)，增大腔體內(nèi)壓力；當(dāng)錐形孔的錐面類似于拋物面、雙曲面或組合曲面時(shí)，能夠增大與錐形孔配合的壓頭的支撐面積，進(jìn)而增加壓頭的強(qiáng)度和剛度。

此外，在所述多面球剖分塊的層與層之間，或多面球剖分塊與半球形殼體之間適當(dāng)設(shè)置冷卻器，并連接冷卻管。