专利名称：一种自蔓延高温合成技术的夹具式离心机结构的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种自蔓延高温合成技术的夹具式离心机结构，该离心机结构主要用于有金属陶瓷内衬复合钢管的制备。
现有技术中，根据钢管夹持方式的不同，目前使用的SHS离心机基本上可分为型筒结构夹持式和三爪卡盘夹持式。型筒结构夹持式，当钢管外径和长度变化时，必须相应改变型筒和夹头等部件，操作极不方便。弹簧虽然能起到卡固作用，但在一定程度上限制了钢管受热时轴向的热膨胀位移；此外，由于钢管在型筒内部，点火不方便。三爪卡盘夹持式，钢管一端用三爪卡盘夹持，另一端由夹持支架支撑，改进了原先只有三爪卡盘夹持另一端自由的结构，但钢管即使在涂覆前装夹得很紧，也容易由于反应后钢管径向尺寸收缩而卡不紧，甚至飞出来，存在钢管自由端径向跳动比较大的问题，而且由于保留三爪卡盘夹持，最终不能解决钢管涂覆前后热胀冷缩造成三爪夹不紧的问题；另外夹持支架采用上调、下调丝杆调节，因钢管卸装夹紧心室存在误差，每次调节丝杆不方便，工作效率低。上述两种方式因结构限制，只适用于生产长度在3m以内的较短的陶瓷复合钢管，生产效率低且存在陶瓷脱壳和开裂等现象。
发明内容
本实用新型的目的是设计一种结构简单、钢管旋转平稳、装卸操作方便的能制备长的陶瓷内衬复合钢管的夹具式SHS离心机结构，主要是其中的夹持结构。
SHS离心机主要由三部分组成离心机主机、钢管夹具及点火装置。离心机主机与钢管夹具的结构外形见
图1～5，其特点是钢管夹具部件是装配在钢管外的夹具和端盖组成，夹具是由内楔环和外楔环组成，内楔环是由2～4只等分圆环组成，环的外圆轴向呈锥形斜面。外楔环是一整环，其内圆轴向与内楔环呈同样锥形斜面，内外楔环楔和时锥面相反，利于楔合。图4右半部分为内、外楔环分开的零部件示意图，双头螺栓通过穿过内、外楔环固定它们，外楔环一侧有一凸缘，起到旋转时防止钢管轴向窜动的作用。双头螺栓穿过内、外楔环，通过螺栓的拧紧力和内、外楔环斜面的作用，使内楔环向里收紧，牢牢夹住钢管；图4左半部分为内、外楔环合拢装配后的示意图，两端装上端盖后即可加入铝热剂进行SHS反应。
本实用新型的内、外楔环的材料可以是碳钢、合金钢和浇铸钢。
若将上述夹具钢管作为套管，将被涂覆金属陶瓷的小口径钢管用支撑环支撑置于套管内，支撑环的数量根据需要而定，外层套管钢管的夹具的装配方式与上述相同，支撑环间以拉筯进行定位与固定。里层钢管装上端盖进行SHS反应。套管夹具的内、外楔环的斜面形式保证了在装配后夹具除能夹紧钢管的同时，也保证了钢管与内、外楔环的同心度，外楔环与飞轮外圆均经过机床金加工，旋转精度高，可以轻松达到较高转速且振动幅度小，使在钢管内壁能涂覆一层厚度十分均匀的、高质量的金属陶瓷层。该种结构可称这为套管式夹具，十分适合制备大长度、小直径的钢管。
支撑环的数量可根据钢管长度而定，一般以4-10个为宜。
内楔环若制成2～3只圆环等分环，则使操作更为方便。
外楔环上有一凸缘，防止钢管旋转时轴向窜动。
本夹具式离心机结构，可用于制备金属陶瓷内衬复合钢管，其金属陶瓷是TiB2、Al2O3、TiB2/Al2O3以及它们的复合材料。
本实用新型改进了SHS离心机的夹具结构，离心机主机与点火装置采用现有技术的装置，根据本实用新型夹具制作长钢管的特点，可选择合适的离心机和点火装置。
本实用新型通过改进SHS离心机的夹具结构，获得良好的生产效果。由于夹具结构简单，因此装拆简便，生产效率高，宜制备大直径的钢管如φ426mm、φ508mm等，且生产的钢管长度可达5m；夹具套管式结构是在夹具式结构的基础上内部增加了多个支撑环，解决了制备长度与直径比大的钢管，特别适合于制备小直径钢管，如φ45mm、φ57mm等。
因此，在用SHS技术制备钢管较长的大管径及极端小管径的金属陶瓷复合钢管时，用本实用新型开发设计的改进型夹具式离心机尤为适用；这种新型结构具有的优点主要有(1)结构简单，设备成本投入少；(2)运行平稳，反应生成的内衬陶瓷层厚度均匀且不易和开裂；(3)操作简单，装卸夹具速度快，规模化生产效率高；(4)设备运行安全可靠，维护简单。该机已成功地制备外径25～1000mm，长度100～5000mm的金属陶瓷内衬复合钢管系列产品。
φ219钢管夹具内楔环采用φ245×16的钢管与20mm钢板割成的圆环组焊后金加工制作而成，内楔环宽为200mm，外楔环采用φ350×φ200圆环锻坯金加工制作而成，外楔环宽为190。内外楔环有一配合的斜度为1∶20的斜面，并各有一凸缘，凸缘在靠斜面处直径大的一端，在外楔环的环体和内楔环的凸缘上沿圆周方向均等地钻有6只φ16光孔安装M14双头螺栓进行定位和固定。将4m长的φ219钢管在靠两端800mm处各安装一套内外楔环，内装供SHS反应所需的金属陶瓷配混料，两端套上端盖即可进行SHS合成反应。
上述两例中离心机、点火装置及其余部件制作时，采用现有技术中的如下方式离心机机身主要由支座和飞轮组成，考虑要制备大口径金属陶瓷内衬复合钢管，支座和飞轮应能承重和减少钢管夹具旋转时可能引起的震动，实例中增大了底座和支座的厚度，并选用灰口铸铁制作，以保证设备具有良好的吸振性和稳定性。飞轮使用大直径，选用铸钢制作，以保证具有运转平稳性和抗冲击性能。
在铝热剂局部点火引发SHS反应后，反应便能自动地在铝热剂中自蔓延；点火方式很多，有燃烧波点火、激光诱导点火、加热气体点火、火花点火、化学(自燃式)点火、电热爆炸点火、微波能点火和线性加热点火等。国内目前比较普遍的点火方式主要有氧-乙炔火焰点火、电极电弧点火和钨丝加热点火。相比较而言，采用钨丝加热点火，可以远距离操作，安全可靠，故夹具式SHS离心机的点火方式采用的是钨丝加热点火。
本实用新型的传动与调速机构采用常用的皮带轮传动将电机转动传到飞轮，皮带传动的特点是结构简单，可以过载保护，维护方便，环境要求低。由于金属陶瓷内衬复合钢管涂覆过程中，可能有飞溅，或皮带传动过程中，会断裂、脱落伤人，因此本实施例中有防护罩。
调速机构为交流三相异步电动机与电磁调速电动机组合，交流三相异步电动机结构简单，坚固耐用，工作可靠，价格低廉，考虑工作环境较差，灰尘或飞溅可能进入电动机机身，因此本实施例中电动机采用封闭式结构。电动机的与离心力、管径、壁厚等因素有关，其他参数恒定时，电机功率随离心力的增大而增大；当离心力恒定时，电机功率随管径、壁厚、管长的增大而增大。交流三相异步电动机与电磁调速电动机组合实现转速的无级调节，降低了离心机的启动功率，减小在启动过程中的电流冲击，也保证了装置运行的安全性。
权利要求1.一种自蔓延高温合成技术的夹具式离心机结构，主要由离心机主机、钢管夹具部件及点火装置组成，其特征是钢管夹具部件是装配在钢管外的夹具和端盖组成，夹具是由内楔环和外楔环组成，内楔环是2～4只圆环的等分环组成，环的外圆轴向呈锥形斜面；外楔环是一整环，其内圆轴向与内楔环呈同样锥形斜面，内、外楔环是用双头螺栓固定。
2.根据权利要求1所述的自蔓延高温合成技术的夹具式离心机结构，其特征是小口径钢管需用夹具和套管，待涂覆金属陶瓷的钢管位于套管内是用支撑环支撑，支撑环间是拉筯定位固定。
3.根据权利要求2所述的自蔓延高温合成技术的夹具式离心机结构，其特征是支撑环是4～10个。
4.根据权利要求1所述的自蔓延高温合成技术的夹具式离心机结构，其特征是内楔环是2～3只圆环的等分环组成。
5.根据权利要求1所述的自蔓延高温合成技术的夹具式离心机结构，其特征是外楔环上有一凸缘。
专利摘要本实用新型是一种自蔓延高温合成技术的夹具式离心机结构。自蔓延高温合成技术(Self－propagating high－temperature synthesis)简称SHS,其主要装置是SHS铝热－离心浇铸机。现有技术的该装置存在对不同口径钢管的生产长度上有严格限制。本实用新型改进了离心浇铸机的夹具部件,利用内楔环、外楔环的楔合作为夹具,内楔环是两只半圆环或3只等分圆环,外楔环是一整环,内外楔环用双头螺栓固定,夹住钢管;若将该钢管作为套管,内是待涂覆金属陶瓷的小口径钢管,其用支撑环支撑在套管内,可使制备钢管的长度增加。用本实用新型的夹具能制得的陶瓷复合钢管长度增加,尤其可用于长度口径比大的陶瓷复合钢管的制作,而且拆装方便,运转平稳。
文档编号B04B7/00GK2507565SQ01254769
公开日2002年8月28日 申请日期2001年11月16日 优先权日2001年11月16日
发明者杨振国, 梅彤 申请人:复旦大学