专利名称：恒定超高液压发生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型与压力发生装置有关，尤其与发生恒定超高液压的装置有关。
在金属材料的高压成形及各种高压实验中都需要使用超高液压发生装置，产生高液压的基本方法是对密封容器中的液体压力介质施以强大的作用力。活塞－筒体式结构为高静液压发生装置中最主要的形式。
图1中表示的是一种将高压筒体下端封闭，活塞杆向下运动压缩液体产生高压的装置，通过控制加入高压筒体的液体量及活塞杆的行程控制压力。这种装置的不足之处是1.活塞杆的行程受到液体压缩性限制，2.在活塞杆的运动过程中，液压不是恒定的，而是变化的。图2中表示的是另一种结构的高压发生装置，在高压筒体下端安置一个顶杆，下顶杆受专门的液压装置控制产生背压，活塞杆向下运动压缩液体产生高液压，当高压筒内压力达到背压值时，下顶杆可以向下移动，使活塞杆能在恒压下得到一定的行程，压力的控制靠调节背压完成。这种装置需要配备专门的液压装置，在通用液压机上难以实现，技术复杂。
本实用新型的目的是要设计一种结构简单、在通用液压机上即可实现的、可以在长距工作行程中得到恒定超高液压的超高压发生装置。
本实用新型设计的恒定超高液压发生装置由高压筒、活塞杆、安装在高压筒下端的高压模座、安装在高压模座内腔的高压模块组成。高压模块的中心有小直径通孔，一般为0.01－0.4毫米。
为防止高压模块的小直径通孔被液体介质中的杂质堵塞；在高压模块的上部入口处设有过滤装置。
为了便于装配及密封，在高压模块的下部设有顶杆和垫片。
本实用新型设计的恒定超高液压发生装置，在活塞杆向下运动过程中可以在长距工作行程中得到恒定超高液压，最大压力可达1000MPa。利用控制高压模块上小孔的孔径可控制稳定液压的大小，发生装置不仅结构简单，而且在通用液压机上即可实现，无需专门的设备。
图1是已有的一种高压发生装置。
图2是另一种已有的高压发生装置。
图3是本实用新型设计的恒定超高液压发生装置的结构图。
图4为YCY14－1B压力补偿泵变量特性曲线，其中纵座标为流量(％)、横座标为压力(Kg／cm2)。
图5为控制的压力和小孔孔径的理论关系曲线，其中纵座标为压力(MPa)，横座标为小孔直径(mm)。
图6为压力生成过程。其中纵座标为压力(Mpa)，横座标为时间(秒)。
图7是压力建立与活塞杆行程的关系图，其中横座标为活塞行程(mm)，纵座标为压力(Mpa)。
下面将结合附图对本实用新型的实施方式及其效果作进一步描述。
图3是本实用新型设计的恒定超高液压发生装置的结构图。它由高压筒1、活塞杆2、安装在高压筒1下端的高压模座3、安装在高压模座3内腔的高压模块4组成。活塞杆2位于高压筒1的上端，可以沿着高压筒1的内壁作上下运动。高压模座3固定安装在高压筒1的下端，在高压模座3内腔装有高压模块4，高压模块4的中央有小直径的通孔，在由活塞杆2的下端面、高压筒1的内壁和高压模座3和高压模块4的上端面组成的空间内盛装液体介质。在活塞杆、高压模座与高压筒的配合端上还有密封件，当活塞杆2往下运动时，液体由高压模块的小孔的进口端进入小孔内，然后由出口射出。液体在小孔中均匀流动过程中，受到孔壁的摩擦以及内摩擦产生流动阻力而会产生沿程压力损失，由细长小孔能量损失方程和液体均匀流动方程可知。当小孔出口与大气相通及小孔长度一定时，小孔的直径大小强烈地影响小孔的进口压力。当小孔直径足够小时，就可获得很高的进口压力，不同的孔径可以得到不同的压力，通过小孔可以排出多余的液体以保持恒定的液压。
所设计的超高液压发生装置安装在液压机上使用，活塞杆与液压机的动横梁相连，所以高压腔里液体的流量和压力与液压机主缸中的流量和压力存在相互转换关系，根据这种关系以及液压机的泵的变量特性就可以计算出设定压力下的小孔直径。
例如在YA32－200四柱万能液压机上进行高压发生实验。液压泵为YCY14－1B压力补偿变量泵，液压机主缸直径320毫米。高压发生装置中的活塞杆直径及高压筒内径为50毫米，活塞杆长178毫米，高压筒高300毫米。液体介质蓖麻油，小孔长度为1毫米。液压泵的变量特性曲线见图4。根据变量特性曲线及流量和压力的转换关系得出高压腔压力与小孔直径的压力(P)和孔径(d)的理论曲线，见图5。根据此曲线，制取了三种不同孔径的高压模块，用这三种高压模块分别置于高压发生装置中，活塞杆按装在液压机的动横梁上，在液压机推动下活塞杆向下运动时，就可在高压腔内获得由小孔直径决定的压力，如表1所示，随着活塞杆的移动，多余液体经小孔排出以保持恒定的液压。表1中给出的数据说明高压实验结果基本与理论推导所得的理论曲线相一致，因此可以根据该理论曲线选取小孔直径，实现对高压腔压力的控制。
表1
试验表明，小孔压力生成分为三个阶段(如图6所示)，即压力建立的t1段，压力稳定的t2段和压力降低的t3段。
在t1段，液体在压力作用下发生弹性收缩，使通过小孔的流量Q不是恒定值，而是呈逐渐增长的趋势。当液体收缩产生的弹性力与外力平衡时，流量就保持恒定，高压腔的压力也保持恒定，以而进入t2段，所以压力的建立过程，就是液体被压缩的过程，而t3段则是在活塞杆停止运动时，压缩液体通过小孔释放能量的过程，因小孔直径很小以及介质油粘度较大，所以当活塞杆停止运动时，高压腔内能保持一定的压力，一般P<100MPa。
图7是压力建立与活塞杆行程的关系，由图知，P－S曲线可以分为两端，即建立压力的S1段和稳定压力的S2段。三种不同孔径的小孔高压生成实验表明，在活塞杆178mm的全部行程中，建立稳定压力需要的行程≤100mm，即在高压腔内可以获得约78mm的稳定高液压行程。
为了防止高压模块的小直径通孔被液体介质中的杂质堵塞，在高压模块的上部入口处设有过滤装置。过滤装置包括支承架5、过滤网6及压环7。过滤网6安置在支承架5上，支承架5放在位于高压模块4上方的高压模座内，用压环7使过滤网6定位，过滤网一般可选用200目的铜网(网眼直径0.074毫米)。
为了便于装配及密封，在高压模块4的下部设有顶杆8和垫片9。
高压模块应选用强度和耐磨性很好的BN工程陶瓷和WC硬质合金制成，采用激光加工成形法或带芯模压成形法制造小孔。
本实用新型的恒定超高液压发生装置结构特别简单，在普通的液压机上即可实现，通过控制高压模块上的小孔直径即可得到不同的恒定高液压值，使用该装置在高压腔内能得到高达1000MPa的恒定超高液压。该恒定超高液压发生装置特别适合在脆性及难变形材料的加工如高压模锻及材料高压特性研究等方面的应用，如高压拉伸、高压压缩等。
权利要求1.一种恒定超高液压发生装置，它包括高压筒、活塞杆、安装在高压筒下端的高压模座，其特征是所说的装置还包括安装在高压模座内腔的高压模块，所说的高压模块的中心有小直径通孔，所说的直径在0.01-0.4毫米。
2.根据权利要求1所说的恒定超高液压发生装置，其特征是在所说的高压模块的上部入口处还设有过滤装置。
3.根据权利要求1或2所说的恒定超高液压发生装置，其特征是在所说的高压模块的下部设有顶杆和垫片。
专利摘要本实用新型与超高液压发生装置有关。它由高压筒、活塞杆、安装在高压筒下端的高压模座、安装在高压模座内腔的高压模块组成。高压模块的中心有小直径的通孔，在活塞杆运动过程中，可在高压腔内得到恒定高液压，通过控制高压模块上小孔的孔径可控制液压的大小，最大的压力可达1000MPa。本实用新型的装置不仅结构简单，而且在通用液压机上即可实现。
文档编号B01J3/06GK2127888SQ9222929
公开日1993年3月10日 申请日期1992年8月5日 优先权日1992年8月5日
发明者刘兵, 金其坚 申请人:北京有色金属研究总院