[实用新型]一种多层交错剖分式高压装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多层交错剖分式高压装置，具体而言，涉及一种合成金刚石、立方碳化硼及其制品等超硬材料和“常压”下无法制备的新材料的合成制备装置，属于高压技术领域。

背景技术

目前的超高压装置主要有六面顶装置和两面顶装置。六面顶装置的多缸同步性较差，行程短，腔体小，不易获得较高腔体压力；两面顶装置能够准确地对压力与温度进行控制，主要生产宝石级金刚石等制品。根据施加预紧力的对象不同，两面顶装置可分为年轮式、缠绕式和楔形块式，其中年轮式是通过多层钢环的过盈配合产生预应力以增加装置的强度和刚度，但所产生的预紧力有限；缠绕式是通过高强度薄钢带或钢丝按一定的张力进行缠绕，其预紧力大，结构紧凑，但其预紧力仍有一定限度。楔形块式两面顶装置利用“未裂先分”原则，仅对内部压缸进行剖分，以减小压缸在周向上的拉应力，但是会相应增加外层钢环的负担，并且外部钢环受力不均匀，在剖分面处容易产生应力集中。采用多层交错剖分式高压装置可以逐渐减小各层的周向应力，特别是能降低固定环上的周向应力，使装置受力更加均匀，同时，还可以增加腔体体积。另外，对剖分块的结合面进行适当处理后还能降低应力集中问题，进一步增加装置的使用寿命。此外，所述多层交错剖分式高压装置还可以用于需要较大内压力的塑性加工中。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、腔体大、承压能力强、寿命高的超高压装置，可广泛应用于高温高压条件下的新型材料的合成与塑性加工中。

本实用新型的技术方案结合附图说明如下：

本实用新型提供一种多层交错剖分式高压装置，其包括剖分块2、固定环3以及压头、液压缸和机架，所述剖分块2分为多层，各层剖分块2之间交错布置。所述剖分块2的剖分面是平面或曲面，所述固定环3与所述剖分块2之间以及所述剖分块2的层与层之间的接合面紧密配合。

根据所述构成方式，能够显著减小内层的环向受力，腔体1内的径向压力通过剖分块2传递给外部固定环3，由于内部各层剖分块2之间逐层限制，使载荷在传递的过程中逐渐衰减，避免外层固定环3承受压力过大而产生破坏失效。所述剖分块的剖分面为曲面时，可以增加同一层剖分块2之间的相互限制，进一步衰减径向力的传递，增加外部固定环3的承载能力。

此外，所述各层剖分块2的径向厚度相同或不同。

根据所述构成方式，各层剖分块2在传递和衰减腔体1内压力时可以根据剖分块2位置不同设计适当厚度，使各层剖分块2具有相近的承载能力，从而使装置受力更加均匀合理。

此外，所述剖分块2内层的数目等于或多于外层的数目。

根据所述构成方式，使内层剖分块2数目等于或多于外层剖分块2数目，腔体1内的压力在经过各层剖分块2传递过程中能够适当地衰减，进一步减小外层固定环3的环向应力，有利于承受更高的压力。增加最内层剖分块2数目有利于降低腔体1内壁的环向应力，减少外层剖分块2数目有利于降低固定环3的周向应力。

此外，所述固定环3与所述剖分块2之间以及所述剖分块2的层与层之间的接合面为圆柱面、双曲面、抛物面或其它组合曲面。

根据所述构成方式，使应力集中区域增加厚度，并钝化锐角，避免其在外层剖分块2内壁或固定环3内壁产生过渡的应力集中。

此外，所述固定环3为单层或多层筒体式，所述固定环3为多层筒体式时层与层之间过盈配合。

根据所述构成方式，使固定环3内壁出现装配压应力，使压力在传递过程中首先克服固定环3内壁的压应力，增大装置的承载能力，并减少固定环3内壁应力。

此外，所述剖分块2最外层或固定环3使用钢带或钢丝缠绕固定并预紧。

根据所述构成方式，对固定环3施加更大的预紧力，增大装置的承压能力，并减少固定环3内壁应力。

此外，所述各层剖分块2的高度从内到外阶梯式逐层增加，或连续过渡式增加。

根据所述构成方式，各层高度从内到外逐渐增加，不但可以避免内层剖分块2轴向应力的增加，还可以增大固定环3的支撑面积，从而相应地增加装置的承载能力。

此外，所述压头是整体式锥体或组合式锥体。

根据所述构成方式，所述压头在轴向对腔体1施压，也可以对腔体1和剖分块2同时施压，使剖分块2组合体处于三向受压状态，减小剖分块2的周向拉力，提高剖分块2组合体的承压能力，同时还能保证在腔体1内产生高压。

此外，所述各层剖分块2的材质不同，靠近腔体的内层剖分块2为高硬度材料(硬质合金、立方氮化硼、金刚石或陶瓷材料)，靠近固定环的外层剖分块2为合金钢或普通碳钢，所述固定环3材质为合金钢或普通碳钢。