專利名稱：熱脹冷縮產(chǎn)生壓力的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種熱脹冷縮產(chǎn)生壓力的裝置，屬于設(shè)計(jì)制造高壓和超高壓裝置的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有產(chǎn)生高壓的裝置主要有工程上使用的六面頂和兩面頂設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)室研究用的壓砧。目前關(guān)于采用六面頂和兩面頂設(shè)備的研究有六面頂人造金剛石液壓機(jī)實(shí)用新型工作缸，專利號(hào)03249851.9，由缸筒1和缸底4組成，其特征在于缸底4內(nèi)端軸臺(tái)配裝在缸筒1底端口上，缸筒1底端口是與缸筒1內(nèi)腔中心線同軸的直通腔口，缸底4內(nèi)端頭軸臺(tái)與缸筒1底端口內(nèi)壁形成的密封件容置腔中依次配裝著至少三層密封環(huán)墊，壓環(huán)2封壓著密封件容置腔固裝在缸底4的內(nèi)端面上；一種新型的壓力和超高壓力的產(chǎn)生方法和裝置，專利申請(qǐng)?zhí)?00510128068.9，其原理是相變物質(zhì)發(fā)生相變后，相變生成物體積增大而擠壓相變物質(zhì)產(chǎn)生壓力和超高壓，相變物質(zhì)發(fā)生相變時(shí)壓力容器內(nèi)部是密閉空間，通過(guò)相變控制裝置來(lái)控制相變的進(jìn)行和終止，該發(fā)明的壓力生成單元由相變控制裝置、相變生成物、控制閥門、連接管道、相變物質(zhì)、壓力容器組成，壓力生成單元之間有串聯(lián)的、并聯(lián)的、混合聯(lián)接的方式，壓力容器本身的強(qiáng)度和剛度要達(dá)到設(shè)計(jì)要求。關(guān)于壓砧方案的設(shè)備研究有Ji-an Xu，Ho-kwangMao，Russell J.Hemley and Earl Hines.Large volume high-pressure cell with supported moissaniteanvils，REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS，75(2004)1034-1038。六面頂、兩面頂和壓砧等設(shè)備的基本原理均是通過(guò)外界作功，使型腔內(nèi)部產(chǎn)生高壓，其中六面頂和兩面頂設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是型腔較大，可滿足Ф30毫米～Ф50毫米腔體合成工藝的要求，適用于工業(yè)生產(chǎn)，但設(shè)備體積龐大，自重達(dá)幾十噸，且產(chǎn)生的壓力較小，一般只有～10GPa；壓砧產(chǎn)生的壓力可大于100GPa，裝置較小，但其缺點(diǎn)是型腔體積極小，僅為10-4mm3數(shù)量級(jí)。綜上所述，現(xiàn)有設(shè)備高壓的產(chǎn)生原理決定了型腔體積和高壓兩者不能兼顧，因此利用目前的高壓設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)cm3數(shù)量級(jí)、10GPa以上的高壓環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種產(chǎn)生高壓和超高壓的新原理，根據(jù)此原理設(shè)計(jì)新的高壓和超高壓產(chǎn)生裝置，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，在完全不依賴外界作功的情況下，利用材料固有的熱脹冷縮屬性實(shí)現(xiàn)大型腔的高壓和超高壓環(huán)境。其技術(shù)方案為一種熱脹冷縮產(chǎn)生壓力的裝置，其特征在于包括外模具和過(guò)盈配合套裝在外模具中的內(nèi)模具，在內(nèi)模具中心設(shè)計(jì)一貫穿的孔，孔的兩端封閉在外模具內(nèi)。
所述的熱脹冷縮產(chǎn)生壓力的裝置，內(nèi)模具為圓柱體，圓孔位于內(nèi)模具軸線的中心位置且垂直于軸線。
所述的熱脹冷縮產(chǎn)生壓力的裝置，內(nèi)模具為棱柱體，孔的軸線垂直于內(nèi)模具的軸線。
本發(fā)明的工作原理為被研究材料過(guò)盈配合安裝在孔內(nèi)而位于整個(gè)裝置的中心，完全不依賴外界作功，而是利用不同材料熱脹冷縮系數(shù)的差異，讓熱膨脹系數(shù)小的材料緊密包裹(過(guò)盈配合)熱膨脹系數(shù)大的材料，在整體受熱時(shí)，被研究材料在溫度升高時(shí)因不能自由膨脹而承受壓力，溫度越高，被研究材料受到的壓力也越大，與此同時(shí)內(nèi)、外模具則受拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)內(nèi)、外模具材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，內(nèi)、外模具將發(fā)生開裂。當(dāng)被研究材料的尺寸確定后，加熱溫度越高其產(chǎn)生的熱膨脹也越大，由于受熱膨脹時(shí)被研究材料與模具之間的作用力等于反作用力，在型腔內(nèi)表面積一定的情況下，增加內(nèi)、外模具的尺寸，增大其截面面積能夠有效地提高型腔內(nèi)部的壓力。這樣利用材料固有的熱脹冷縮屬性，實(shí)現(xiàn)了型腔內(nèi)部的高壓和超高壓條件，解決了目前高壓和超高壓設(shè)備型腔體積較小的問題，實(shí)現(xiàn)在cm3數(shù)量級(jí)型腔體積內(nèi)達(dá)到10GPa以上的高壓環(huán)境。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，體積小巧，所用材料價(jià)格低廉，易于機(jī)加工，且整套裝置容易裝配；2、大大降低了高壓和超高壓裝置的制造成本，更適于實(shí)驗(yàn)室研究高壓對(duì)材料組織結(jié)構(gòu)的影響。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示實(shí)施例安裝被研究材料后通過(guò)內(nèi)模具軸心的A-A縱向剖面圖；圖3是圖1所示實(shí)施例安裝被研究材料后通過(guò)孔軸心的B-B橫向剖面圖。
具體實(shí)施例方式
1、外模具 2、內(nèi)模具 3、孔 4、被研究材料在圖1～3所示的實(shí)施例中外模具1的橫截面呈圓環(huán)型，內(nèi)模具2為一圓柱體，在其半高處垂直于圓柱體軸線的位置加工圓孔3，圓柱形的被研究材料4過(guò)盈配合安裝在圓孔3內(nèi)，其兩端與內(nèi)模具2的圓柱體弧度相吻合安裝后構(gòu)成一完整的圓柱體。該圓柱體過(guò)盈配合套裝在外模具1內(nèi)，此時(shí)圓孔3的兩端封閉在外模具1內(nèi)，且其兩端與外模具1的內(nèi)表面完全吻合。這樣被研究材料4就完全被限制在內(nèi)模具2和外模具1內(nèi)，加熱時(shí)其徑向的膨脹將受到內(nèi)模具2的限制，其軸向的膨脹將受到外模具1的限制。
根據(jù)需要，內(nèi)模具2也可以做成棱柱體，與其過(guò)盈配合的外模具1的內(nèi)孔也呈相應(yīng)的棱柱型。
權(quán)利要求
1.一種熱脹冷縮產(chǎn)生壓力的裝置，其特征在于包括外模具(1)和過(guò)盈配合套裝在外模具(1)中的內(nèi)模具(2)，在內(nèi)模具(2)中心設(shè)計(jì)一貫穿的孔(3)，孔(3)的兩端封閉在外模具(1)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱脹冷縮產(chǎn)生壓力的裝置，其特征在于內(nèi)模具(2)為圓柱體，孔(3)的軸線垂直于內(nèi)模具(2)的軸線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱脹冷縮產(chǎn)生壓力的裝置，其特征在于內(nèi)模具(2)為棱柱體，孔(3)的軸線垂直于內(nèi)模具(2)的軸線。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱脹冷縮產(chǎn)生壓力的裝置，其特征在于使用外模具和過(guò)盈配合套裝在外模具中的內(nèi)模具，在內(nèi)模具中心設(shè)計(jì)一貫穿的孔，孔的兩端封閉在外模具內(nèi)。工作時(shí)被研究材料過(guò)盈配合安裝在孔內(nèi)而位于整個(gè)裝置中心，利用不同材料熱脹冷縮系數(shù)的差異，讓熱膨脹系數(shù)小的材料緊密包裹(過(guò)盈配合)熱膨脹系數(shù)大的材料，這樣在整體受熱時(shí)，被研究材料因不能自由膨脹而承受壓力，溫度越高，被研究材料受到的壓力也越大，完全不依賴外界做功產(chǎn)生壓力，解決了目前高壓和超高壓設(shè)備型腔體積較小的問題，實(shí)現(xiàn)在cm
文檔編號(hào)B30B13/00GK1994727SQ20061016621
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月16日
發(fā)明者韓明, 尹文紅, 姜學(xué)波, 孔芳芳 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)