专利名称：一种陶瓷辊棒等静压成形工艺及其专用气等静压设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种等静压工艺，尤其涉及一种陶瓷辊棒等静压成形工艺。本发明还
涉及一种专用于上述陶瓷辊棒等静压成形工艺中对工件施加均匀的静态的高压的气等静 压设备。
背景技术：
现有的陶瓷辊棒等静压成型方法一般是通过挤管机把坯料挤压到金属管上，然后 套上耐油橡胶套，密封两端，经加压、卸压脱模而成，其煅烧成品不易变形，密度均匀，收縮 性小，成品抗弯强度高。 目前陶瓷辊棒的等静压工艺中均使用液压油作为压力介质，随着现代社会资源紧 缺不断加剧，常用的液压油料也不例外，使液压油料价格不断攀升，使得陶瓷辊棒生产成本 增加。取出陶瓷辊棒工件的过程必然粘带部分液压油出来，造成介质损耗的同时也造成周 遭环境的污染，影响工人的工作条件以及厂房地面的清洁。使用过的液压油需要回收并经 过专门的过滤设备进行过滤才可以继续循环使用，否则容易造成液压油路的堵塞，而回收、 过滤等环节都会造成液压油损耗，同时也需要增加设备和回收过滤的生产成本。液压油具 有一定的腐蚀性，一旦渗入陶瓷辊棒中，将会对陶瓷辊棒造成破坏，形成次品、废品，因此还 需要专门的耐油橡胶套。另外地球的水资源也比较紧缺，为了节约液压油和水，我们需要寻 找更加廉价的物料作为等静压介质。使用液压油等液体介质需要提供储存空间以及过滤装 置才可以回收循环使用。 目前的等静压设备使用液压油作为介质，相对于空气而言，液压油是比较容易实 现密封的介质，现有设备无法满足高压空气密封的性能要求，无法将空气介质直接代替液 压油使用在现有设备。
发明内容
针对现有技术不足，本发明要解决的技术问题是提供一种介质资源丰富成本低的 工艺过程环保的陶瓷辊棒等静压成形工艺。 本发明还提供一种介质资源丰富成本低的工艺过程环保的气等静压设备。 为了克服现有工艺流程技术不足，本发明采用的技术方案是一种陶瓷辊棒等静
压成形工艺，将套设于刚性管体内模的管形胚体外再套上气密性橡胶外膜，将其整体作为
工件置于高压釜内利用压縮空气作为压力介质对工件施加静态的高压，然后卸压脱模将管
形胚体置入窑炉煅烧。 为了克服现有设备技术的不足，本发明采用的技术方案是一种专用于上述陶瓷 辊棒等静压成形工艺的气等静压设备，用于对所述工件施加均匀的静态的高气压，所述气 等静压设备包括机架、两端开口的圆管状的用于容纳高压空气以及工件的等压缸、设置于 机架并分别塞于所述等压缸的两端开口处形成封闭静压腔的固定塞头和活动塞头，所述固 定塞头、活动塞头与等压缸之间均设有液体密封件和空气密封件，所述液体密封件与所述空气密封件之间设有充液环腔。 作为上述方案的改进，所述气等静压设备还包括具有气压腔和液压腔的液体与空 气压力平衡器，所述气压腔与所述超高压气管连通，所述液压腔与所述充液环腔通过高压 管道连通。 作为上述方案的改进，所述静压缸的长度^ 4米 作为上述方案的改进，所述静压缸的长度为4 7米(含端值)。 作为上述方案的改进，所述静压缸的长度为6 7米(含端值)。 作为上述方案的改进，所述的气等静压设备还包括移动油缸和提升油缸，移动油
缸的活动端与所述等压缸连接，提升油缸的活动端与所述等压缸连接。 作为上述方案的改进，所述高压空气供应系统包括增压器以及通过高压气管依次 连接的空气压縮机、冷冻脱水机、气流单向阀，所述气流单向阀与所述静压腔通过超高压气 管连接，所述增压器的输出端与超高压气管连接。 作为上述方案的改进，所述超高压气管与所述静压腔的接口设置于所述固定塞 头，所述高压气管部分设置于所述固定塞头内部。 作为上述方案的改进，所述气等静压设备还包括通过液压管依次连接的储水箱、
次级液泵、液压单向阀，所述液压单向阀与所述充液环腔通过高压管道连接。 作为上述方案的改进，所述气等静压设备还包括液压系统，所述液压系统包括液
压站、设置于所述机架的用于控制活动塞头伸縮的塞头液压油缸，所述液压站与所述塞头
液压油缸通过液压油管连接，所述液压站与所述增压器的油缸通过液压油管连接，所述液
压站与所述气流单向阀的液压控制接口通过液压油管连接。 本发明的有益效果是在等静压过程中使用空气代替液压油作为压力介质，由于 空气资源丰富使得介质本身成本降低从而降低了生产成本；空气作为压力介质还可以使得 厂房保持清洁，减少生产过程对环境造成的污染；空气作为介质无需回收即可循环利用，节 省了过滤设备，只需要空气增压装置就可以完成提高高压压縮空气；空气的流动性比液压 油更好，因此其更容易从静压缸中流出，更好地避免了杂质堵塞液压管道。使用空气作为压 力介质，不需要专用的耐油橡胶套，进一步降低生产成本。 等压缸与塞头之间设置液体密封件和空气密封件，液体密封件与空气密封件之间 形成环槽式空腔，在此空腔注入水或其他液体，再与静压腔内的空气同时加压，利用高压液 体对高压空气进行密封，只要连接处的液体不泄露，则空气就不会穿过液体发生泄露，实现 了高压压縮空气的密封，保证了空气作为介质进行等静压工艺得以实现。
图1为本发明的气等静压设备的整体构造示意图；
图2为固定塞头与等压缸的密封结构示意图。
具体实施例方式
下面对本发明的实施方式进行具体描述。 —种陶瓷辊棒等静压成形工艺，将套设于刚性管体内模的管形胚体外再套上气密 性橡胶外膜，将其整体作为工件置于高压釜内利用压縮空气作为压力介质对工件施加静态的高压，然后卸压脱模将管形胚体置入窑炉煅烧。 在等静压过程中使用空气代替液压油作为压力介质，由于空气资源丰富使得介质 本身成本降低从而降低了生产成本；空气作为压力介质还可以使得厂房保持清洁，减少生 产过程对环境造成的污染；空气作为介质无需回收即可循环利用，节省了过滤设备，只需要 空气增压装置就可以完成提高高压压縮空气；空气的流动性比液压油更好，因此其更容易 从静压缸中流出，更好地避免了杂质堵塞液压管道。使用空气作为压力介质，不需要专用的 耐油橡胶套，进一步降低生产成本。 图1所示为本发明一种专用于上述陶瓷辊棒等静压成形工艺的气等静压设备，用 于对所述工件施加均匀的静态的高气压，即施加高等静压，所述气等静压设备包括机架10、 两端开口的圆管状的用于容纳高压空气以及工件的等压缸12、设置于机架10并分别塞于 所述静压缸12的两端开口处的固定塞头15和活动塞头16。静压缸12及其两端的固定塞 头15、活动塞头16包围形成封闭的静压腔，静压腔用于容纳高压空气以及工件，在加压保 压过程中，高压空气对工件施加均匀的静态的高压，即高等静压；高压空气供应系统与所述 静压腔连通并提供高强度的压力空气。其中空气可以是空气等。 参考图2所示，固定塞头15与等压缸12之间设有液体密封件62和空气密封件64， 所述液体密封件62与所述空气密封件64之间设有充液环腔66。等压缸12与塞头之间设 置液体密封件62和空气密封件64，液体密封件62与空气密封件64之间形成环槽式空腔即 充液环腔，在此空腔注入水或其他液体，再与静压腔12内的空气同步加压，利用高压液体 对高压空气进行密封，只要连接处的液体不泄露，则空气就不会穿过液体发生泄露。活动塞 头16的密封可以参考固定塞头的密封形式进行密封。其他需要进行高压气密封的位置都 可以参考固定塞头的密封形式进行密封。充液环腔66内可以注入高压的水或者液压油。
其中，为了适合目前的陶瓷辊棒的长度要求而不浪费设备空间，目前的陶瓷辊棒 的长度在4米到7米范围内的使用量较大。因此，静压缸12的长度应该取其值为4米或 4米以上，静压缸12的较理想的长度为4 7m(含端值)，更理想的静压缸12长度为6 7m(含端值)。 更佳地，气等静压设备还包括具有气压腔58和液压腔59的液体与空气压力平衡 器55，气压腔58与超高压气管30连通，液压腔59与充液环腔66通过高压管道68连通。 设置液体与空气压力平衡器55可以使得充液环腔66内的液压与静压腔内的气压相等，避 免因空气压力过大时由于压力差使得环腔内的液体受到压縮而縮小体积而形成漏气的通 道。如果不设置该液体与空气压力平衡器55，则需要对静压腔内的空气和充液环腔66内的 液体同步增压，并且需要保证充液环腔66内充满液体，否则不能保证对静压腔内的高压空 气的密封。 更佳地，所述的气等静压设备还包括活动端与所述静压缸12连接的用于驱使静 压缸沿其轴向移动的移动油缸19、活动端与所述静压缸12连接的用于升降静压缸的提升 油缸18。 在等压缸12内放置工件后，利用提升油缸18将等压缸调至固定塞头对应的位置， 然后使用移动油缸19将等压缸12的一端套于固定塞头15，然后将活动塞头16塞于等压 缸12的另一端，形成封闭的静压腔，在静压腔内通过增压器注入高压空气施加各处强度相 等的高强度的静压力，使工件受到一定压力的均匀挤压，提高工件的致密性。
施加压力并经保压后进行卸压，卸压时打开阀门，高压空气外泄直到接近常压，打 开活动塞头16，移动等压缸12使其离开固定塞头15，将等压缸12提升至工作台，然后将套 有橡胶套的工件从等压缸12内取出。使用空气作为压力介质，由于空气是可以随意抽取， 无需付费，用空气代替水或液压油等液体，取出工件时不像液体介质有大部分的液压油从 等压缸两端的开口处流出，避免了外泄的液压油或水需要经过过滤然后重新利用的过程， 降低了过程的成本。 更佳地，气等静压设备还包括高压空气供应系统，所述高压空气供应系统包括增 压器33以及通过高压气管22依次连接的空气压縮机50、冷冻脱水机52、气流单向阀28， 所述气流单向阀28与所述静压腔通过超高压气管30连接，所述增压器33的输出端与该超 高压气管30连接。等压缸12内的静压腔封闭后，增压器33的工作腔与超高压气管30连 通，由于气流单向阀28的作用，超高压气管30、静压腔以及增压器33的工作腔形成超高压 空气区，增压器33启动，增加高压空气的压力，使得高压空气具有超高压力，不断增加静压 腔内的气压。增压器33的输出端是高压空气的输出端，也是增压器33的工作接口。
次级液体泵26从储液箱内抽取液压油或者水并将其泵入连通的超高压液体管道 68、充液环腔66、液对气压力平衡器55的液压腔59内。由于单向阀29的作用，超高压液体 管道68、充液环腔66、空气压力平衡器55的液压腔59内形成超高压液体区，增压器33启 动，增加高压空气的压力，通过空气压力平衡器55的气压腔58与液压腔59之间的活塞，使 得空气压力平衡器55的液压腔59内常压液压油或水具有超高压力。增压器33的输出端 是高压空气的输出端，也是增压器33的工作接口。 对工件施加高等静压的过程中，充液环腔66始终与超高压液体管道连通，在单向 阀29的作用下形成单独封闭区域。 更佳地，超高压气管30与静压腔的接口设置于所述固定塞头15，超高压气管30部 分设置于固定塞头15内部，也可以是在固定塞头15内开设流道作为超高压气管30的一部 分。活动塞头16以及等压缸12都是可以移动的，需要频繁移动，设置于固定塞头15就可 以使得超高压空气管道30相对固定，而不至于频繁移动对管道造成损坏。
更佳地，气等静压设备还包括通过液压管依次连接的储水箱25、次级液泵26、液 压单向阀29，液压单向阀29与充液环腔66通过高压管道68连接。设备工作过程中，会产 生小部分的液体流失，需要对高压液体区即充液环腔66、高压管道68、液体与空气压力平 衡器55的液压腔59组成的容纳高压液体的区域进行液体补充。此时就需要使用次级液泵 26将储水箱25内的液体经过液压单向阀29泵进高压液体区。当静压腔卸压后，高压液体 区的液体也在平衡器的作用下产生卸压，变为常压液体。 更佳地，所述气等静压设备还包括液压系统，所述液压系统包括液压站38、设置于 所述机架10的用于控制活动塞头伸縮的塞头液压油缸36，所述液压站38与所述塞头液压 油缸36通过液压油管39连接。 更佳地，液压站38与增压器33的油缸通过液压油管39连接，液压站38与气流单 向阀28的液压控制接口通过液压油管39连接。 其中液压站38用于提供液压动力推动塞头液压油缸36，以及驱动增压器33的油 缸工作，并控制气流单向阀28及液压单向阀29的动作。 以上所揭露的仅为本发明的优选实施 而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围'
权利要求
一种陶瓷辊棒等静压成形工艺，将套设于刚性管体内模的管形胚体外再套上气密性橡胶外膜，将其整体作为工件置于高压釜内利用压缩空气作为压力介质对工件施加静态的高压，然后卸压脱模将管形胚体置入窑炉煅烧。
2. —种专用于权利要求1所述的陶瓷辊棒等静压成形工艺的气等静压设备，用于对所 述工件施加均匀的静态的高气压，其特征在于所述气等静压设备包括机架、两端开口的圆 管状的用于容纳高压空气以及工件的等压缸、设置于机架并分别塞于所述等压缸的两端开 口处形成封闭静压腔的固定塞头和活动塞头，所述固定塞头、活动塞头与等压缸之间均设 有液体密封件和空气密封件，所述液体密封件与所述空气密封件之间设有充液环腔。
3. 如权利要求2所述的气等静压设备，其特征在于所述气等静压设备还包括具有气 压腔和液压腔的液体与空气压力平衡器，所述气压腔与所述超高压气管连通，所述液压腔 与所述充液环腔通过高压管道连通。
4. 如权利要求2所述的气等静压设备，其特征在于所述气等静压设备还包括移动油 缸和提升油缸，移动油缸的活动端与所述等压缸连接，提升油缸的活动端与所述等压缸连 接。
5. 如权利要求2所述的气等静压设备，其特征在于所述气等静压设备还包括与所述 静压腔连通的高压空气供应系统，所述高压空气供应系统包括增压器以及通过高压气管依 次连接的空气压縮机、冷冻脱水机、气流单向阀，所述气流单向阀与所述静压腔通过超高压 气管连接，所述增压器的输出端与超高压气管连接。
6. 如权利要求5所述的气等静压设备，其特征在于所述超高压气管与所述静压腔的 接口设置于所述固定塞头，所述高压气管部分设置于所述固定塞头内部。
7. 如权利要求2或3所述的气等静压设备，其特征在于所述气等静压设备还包括通过液压管依次连接的储水箱、次级液泵、液压单向阀，所述液压单向阀与所述充液环腔通过 高压管道连接。
8. 如权利要求2所述的气等静压设备，其特征在于所述气等静压设备还包括液压系 统，所述液压系统包括液压站、设置于所述机架的用于控制活动塞头伸縮的塞头液压油缸， 所述液压站与所述塞头液压油缸通过液压油管连接。
9. 如权利要求5所述的气等静压设备，其特征在于所述气等静压设备还包括液压系 统，所述液压系统包括液压站、设置于所述机架的用于控制活动塞头伸縮的塞头液压油缸， 所述液压站与所述塞头液压油缸通过液压油管连接，所述液压站与所述增压器的油缸通过 液压油管连接，所述液压站与所述气流单向阀的液压控制接口通过液压油管连接。
10. 根据权利要求6所述的陶瓷辊棒专用卧式高等静压设备，其特征在于所述高压釜的长度为4 7米。
全文摘要
本发明公开了一种陶瓷辊棒等静压成形工艺，将套设于刚性管体内模的管形胚体外再套上橡胶外膜，将其整体作为工件置于高压釜内利用压缩空气作为压力介质对工件施加静态的高压，然后卸压脱模将管形胚体置入窑炉煅烧。采用廉价介质降低了生产成本；空气作为压力介质保持厂房清洁，避免环境的污染，无需回收即可循环利用，节省了过滤设备，不需要专用的耐油橡胶套，进一步降低生产成本。本发明还公开了一种专用于上述陶瓷辊棒等静压成形工艺的气等静压设备，使用充液环腔实现高压压缩空气的密封，保证空气介质的等静压工艺得以实现。
文档编号B28B3/20GK101708625SQ20091021373
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者冯斌, 周天虹, 张脉官, 杨华亮, 王志良 申请人:佛山市南海金刚新材料有限公司;佛山市陶瓷研究所有限公司