[发明专利]垂直与旋转复合加压式多砧压机

说明书

技术领域

本发明公开了一种垂直与旋转复合加压式多砧压机，涉及金刚石和立方氮化硼等超硬材料及其制品高压制备装置，属于高压物理学领域。

背景技术

高压装置作为研究“高压”对物质的晶体结构、相变、状态方程及物理性质等影响的必备工具，其研究是探索金刚石、立方氮化硼及其制品等新型超硬材料和“常压”下无法制备的新材料的基础，其广泛被应用于高压物理学、地球物理学、材料学以及高压生物学等基础科学研究领域。传统的高压装置均不具备旋转加压功能，不能够实现材料在高剪切力作用下合成，这造成极具观赏和研究价值的粉色钻石(金刚石)一直以来难以人工合成；此外，旋转加压功能的缺失，限制了新材料和新现象的发现。为解决现有高压装置不具有旋转加压功能的难题，实现材料在高剪切力作用下合成，一定程度上与传统高压装置优势互补，满足高压物理学、地球物理学、材料学以及高压生物学对旋转加压下物质体系研究需求，发明人设计了垂直与旋转复合加压式多砧压机，此方面工作未见报道。

发明内容

本发明的目的在于解决现有高压装置不具有旋转加压功能的难题，从而满足高压物理学、地球物理学、材料学以及高压生物学对旋转加压下物质体系研究需求问题。本发明的垂直与旋转复合加压式多砧压机能够实现垂直加压、旋转加压以及垂直与旋转复合加压功能，能够使传压介质块内样品获得几十万个大气压，一定程度上与传统高压装置优势互补，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。

本发明的上述目的提供以下技术方案实现，结合附图说明如下：

一种垂直与旋转复合加压式多砧压机，由顶砧装置、加压装置、侧向支撑装置、冷却装置、控制系统及机架组成，所述顶砧装置1为2个，砧面对置，且同轴布置，所述侧向支撑装置4布置在顶砧装置1中间，所述加压装置同轴布置在顶砧装置1的后端，用于对顶砧装置1进行垂直、旋转或同时加压，所述顶砧装置1由砧头、预紧钢环和垫块组成，砧头与预紧钢环过盈配合，垫块滑配合装入预紧钢环内部并位于砧头正下方；所述侧向支撑装置采用整体或分体结构，位于顶砧装置1轴线中心并固定在机架5上，所述冷却装置由通水环和水箱组成，用于压机的散热；所述控制系统用于对多砧压机的顶砧运动轨迹的控制实现传压介质块内样品获得高压。

所述加压装置采用垂直加压装置2，所述垂直加压装置2由液压缸、活塞和液压泵站组成，通过提供的液压力对顶砧装置1垂直加压。

所述加压装置采用旋转加压装置3，旋转加压装置3由电机、螺杆和齿轮组成，通过电机连接齿轮带动螺杆转动对顶砧装置1旋转加压。

所述整体式的侧向支撑装置4由多级变内径的过盈或滑配合组装的钢环组成，通过四个支撑住6固定，传压介质块个数为1个，位于侧向支撑装置4的多级钢环腔体内；

所述侧向支撑装置4的内部钢环在轴向内径由大变小，中心为一恒定值。

所述分体式的侧向支撑装置4有四个支撑体7组成，支撑体7底部与活塞和液压缸相联接，活塞和液压缸固定在机架5上。

所述支撑体7由支撑头、预紧钢环和垫块组成，支撑头顶部为带有凹形支撑面的棱台结构，底部为带倒角的圆柱体，顶部和底部之间由对称的扇形大斜面过度，支撑头与预紧钢环过盈配合，垫块滑配合装入预紧钢环内部并位于砧头正下方。

所述冷却装置的通水环位于外围预紧钢环9外表面，为单通道或多通道的冷却水通道10。

所述控制系统由工控计算机和控制软件组成。

所述机架5采用四柱式或龙门式结构。

本发明的技术效果：

本发明的垂直与旋转复合加压式多砧压机，通过垂直加压装置提供的液压力可以实现垂直加压；通过旋转加压装置的电机连接齿轮带动螺杆转动实现顶砧装置旋转加压；通过冷却装置实现压机的散热；通过控制系统对多砧压机的顶砧装置运动轨迹控制实现传压介质块内样品获得几十万个大气压；从而解决现有高压装置不具有旋转加压功能的难题，实现材料在高剪切力作用下合成，一定程度上与传统高压装置优势互补，满足高压物理学、地球物理学、材料学以及高压生物学对旋转加压下物质体系研究需求，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。本发明的垂直与旋转复合加压式多砧压机投入较少，操作比较简单，压力传递快且效率高。

附图说明

图1是侧向支撑装置固定在机架上的垂直与旋转复合加压式多砧压机结构示意图。

图2是侧向支撑装置由四个支撑住固定的旋转加压式多砧压机结构示意图，其中：

图2(a)是压机结构三维视图；