六面顶压机合成腔内径向温度测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种温度测量装置，具体涉及一种六面顶压机合成腔内径向温度测量装置。
【背景技术】
[0002]六面顶压机是通过液压系统控制，推动六个活塞同时推动六个硬质合金顶锤从上、下、左、右、前和后六个方向对合成块施加压力，在合成块内部产生高压的设备，其中六个顶锤的锤面通常为正方形，由此合成称一个正方体的高压腔，所以合成块也通常为正方体。
[0003]合成块主要包括传压介质和合成腔体:
[0004]传压介质通常是与顶锤直接接触的一种固态物质，通常为叶腊石，在超高压组装中也可以有氧化镁、氧化锆等。外部传压介质为与顶锤锤面尺寸相匹配的正方体，中间为放置合成腔体各组装件的中空圆柱腔体。
[0005]传压介质的主要作用体现在以下几方面:
[0006]1、传压:将顶锤施加的压力均匀的传递到合成腔体中，要求传压介质本身具有一定的流动性且体积变化比小；
[0007]2、密封:在超压过程中，会从六个锤面交会的缝隙处也就是合成块的十二条棱边处形成致密的密封边，以密封处腔体内的物质不会从缝隙处挤出，同时密封住合成腔内的压力，所以传压介质还需要具有一定的内摩擦系数；
[0008]3、绝缘:在通电加热的时候保证电流只从加热顶锤通过合金堵头对腔体形成加热电流，要求传压介质具有良好的绝缘性能；
[0009]4、保温:在加热过程中，会产生500°C?1800°C的温度，要求传压介质必须兼具一定的保温性能。
[0010]合成腔体是指除了外部传压介质叶腊石之外的其他组装件，由很多层不同的材料组成。从外到内依次分为:外陶瓷管、加热管、内盐管或其他传压介质管、由金属或其他惰性材料构成的合成腔体以及合成腔体内的合成材料。从上到下为上下对称的合金堵头、导电圆片。
[0011]在现有技术中，通常采用恒功率或恒电流的方式来控制加热，但是在高温高压过程中，物料的性能、结构是在不断的变化，尤其是加热元件的电阻也在不断变化，无法保证腔体内温度场的稳定，尤其是在较大腔体(>15mm)，腔体从轴向和径向都存在着温度梯度，这会严重影响合成材料的质量和产量。目前已有很好的方法对腔体沿轴向不同位置的温度进行测量，但是还没有办法对腔体沿径向不同位置的温度进行准确测量，摸不清腔体内的温度分布情况，就无法对组装进行改进合成出高质量的产品。当然也有一些通过在顶锤表面或周边装测温传感器，采用数学模拟的方法对合成腔体内的温度进行计算，但是经模拟计算的结果误差大，过程复杂，且设施成本高，难以应用到实际生产中。所以我们需要了解物质在高温高压下的变化规律，合理控制合成腔体内的温度分布，就需要直接测量合成腔体内沿轴向和径向不同位置处的温度。
【实用新型内容】
[0012]本实用新型为了解决上述问题，采用的技术方案为:一种六面顶压机合成腔内径向温度测量装置，包括六个方向上的顶锤和顶锤合围后所形成的高压腔体，在腔体内部设有叶腊石合成块，所述的叶腊石合成块的外部为传压介质，由外向内依次为上下两端的合金堵头和外陶瓷管、加热管和内盐管，在内盐管的中部设有合成腔体;合成腔体的上下两端连有穿过内盐管和合金堵头的热电偶陶瓷管，在热电偶陶瓷管的中部设有热电偶丝，热电偶丝分别连接在合成腔体的上下两端;所述的热电偶丝的上下两端分别连接热电偶正极和热电偶负极。
[0013]进一步，所述的合金堵头表面开有相向的两个圆弧形槽，用于将热电偶陶瓷管引出。
[0014]进一步，所述的热电偶丝在靠近合成腔体的部分设有将热电偶丝焊接成球状的测量端。
[0015]进一步，所述的合金堵头的开槽处设有45度倒角。
[0016]进一步，所述的合金堵头内的热电偶丝由聚四氟乙烯管封装。
[0017]本实用新型产生的有益效果是:
[0018]1、热电偶位于腔体内部，可对腔体沿轴向和径向不同位置的温度进行准确测量，指导对组装件进行适时的改进，可以提高合成材料的产量和质量；
[0019]2、热电偶丝直接从三个相邻顶锤之间的密封边处引出，不会对加热管穿孔影响腔体温度的稳定，热电偶丝丝径为0.20?0.30mm，而顶锤间的密封边根部尺寸至少为3mm以上，最薄处密封边为1.5mm以上，所以说热电偶丝从密封边处引出不会对密封边造成明显的影响；
[0020]3、根据热电偶的测温原理，热电偶分为测量端和参考端，其中测量端为将两根热电偶丝焊接成球状的测温点，而参考端为分别与温度记录仪连接的接点。要求参考端的温度为零度，最高不高于常温25°C。本实用新型将热电偶丝从密封边处引出，与现有技术中将热电偶参考端直接与顶锤连接相比，避免了参考端温度变化对测温结果的影响，而且本实用新型热电偶的参考端也可以经过一些改进将其置于0°C的环境下，提高测温结果的精准性。
[0021]4、其中堵头为硬质合金堵头，即可增加腔体的压力，使腔体的压力最高可以达到SGPa甚至更高，也可以避免压断热电偶丝。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的剖视图；
[0023]图2为本实用新型的电路图；
[0024]图3为本实用新型中合金堵头的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0026]本实用新型的结构如图1所示，其主体结构为由液压系统控制的六个顶锤I，六个顶锤I的横截面均为梯形，经合围后形成一个高压合成腔体，高压合成腔体内部为叶腊石高温高压合成块。叶腊石高温高压合成块由多个部分组成，最外围的是叶腊石传压介质6，在叶腊石传压介质6的中部的上下两端设有合金堵头2，在上下两个合金堵头2之间分别为外侧的外陶瓷管7，内侧的内盐管9以及在外陶瓷管7和内盐管9之间的加热管8。在合金堵头2和内盐管9之间设有加热管8的导电圆片3。内盐管9的中部为装合成材料的合成腔体10。热电偶陶瓷管4穿过内盐管9和合金堵头2，用于引出设置在其内部的热电偶丝11。热电偶丝11的测量端5为用热电偶丝焊成的球状，且设置在合成腔体10顶部，用于测量腔体内不同位置的温度。其中热电偶丝11的直径为0.20-0.30mm，其中电热偶陶瓷管4的外径为1.5mm，内径为0.25-0.35_。当顶锤I对合成块施加压力时，合成块上下端的合金堵头2与相对的两个加热顶锤接触，即可对腔体施加电压进行加热。热电偶丝11从轴向通过合金堵头2插入合成腔体的内部，可置于腔体内任意位置，尤其是可同时测量合成腔内沿径向不同位置的温度。两条电热偶丝11分别连接热电偶正极13和热电偶负极12。
[0027]如图2所示，其中热电偶丝11由三个相邻顶锤的密封边引出与温度记录仪相连接，不会对腔体的加热元件造成破坏，保持腔体温度稳定。
[0028]本实用新型的创新点在于，将电热偶陶瓷管4中热电偶丝11引出合金堵头2的设计，如图3所示。在合金堵头2中心或其他位置处穿孔将电热偶陶瓷管4引出，位置视测温腔体具体位置处的温度而定，并在合金堵头2的表面相向开两个槽，以便将热电偶丝11引到顶锤I之间的密封边处。在合金堵头2表面开槽处，设计一个45°的弧度倒角，这样在高温高压过程中，避免热电偶丝被压断。在轴向的热电偶丝由陶瓷管封装，而槽中的热电偶丝由聚四氟乙烯管封装，其中聚四氟乙烯管的外径为1.0mm，内径为0.35mm;其中圆弧形槽的直径为2.0mm，高度为1.0mm。
【主权项】
1.一种六面顶压机合成腔内径向温度测量装置，包括六个方向上的顶锤和顶锤合围后所形成的高压腔体，在腔体内部设有叶腊石合成块，所述的叶腊石合成块的外部为传压介质，由外向内依次为上下两端的合金堵头和外陶瓷管、加热管和内盐管，在内盐管的中部设有合成腔体;其特征在于:合成腔体的上下两端连有穿过内盐管和合金堵头的热电偶陶瓷管，在热电偶陶瓷管的中部设有热电偶丝，热电偶丝分别连接在合成腔体的上下两端;所述的热电偶丝的上下两端分别连接热电偶正极和热电偶负极。2.根据权利要求1所述的一种六面顶压机合成腔内径向温度测量装置，其特征在于:合金堵头表面开有相向的两个圆弧形槽，用于将热电偶陶瓷管引出。3.根据权利要求1所述的一种六面顶压机合成腔内径向温度测量装置，其特征在于:所述的热电偶丝在靠近合成腔体的部分设有将热电偶丝焊接成球状的测量端。4.根据权利要求1所述的一种六面顶压机合成腔内径向温度测量装置，其特征在于:所述的合金堵头的开槽处设有45度倒角。5.根据权利要求1所述的一种六面顶压机合成腔内径向温度测量装置，其特征在于:所述的合金堵头内的热电偶丝由聚四氟乙烯管封装。
【专利摘要】本实用新型公开了一种六面顶压机合成腔内径向温度测量装置，包括六个方向上的顶锤和顶锤合围后所形成的高压腔体，在腔体内部设有叶腊石合成块，所述的叶腊石合成块的外部为传压介质，由外向内依次为上下两端的合金堵头和外陶瓷管、加热管和内盐管，在内盐管的中部设有合成腔体；合成腔体的上下两端连有穿过内盐管和合金堵头的热电偶陶瓷管，在热电偶陶瓷管的中部设有热电偶丝，热电偶丝分别连接在合成腔体的上下两端；所述的热电偶丝的上下两端分别连接热电偶正极和热电偶负极。本实用新型能够有效测量高温高压合成腔体内的温度分布，便于技术人员控制合成腔体内的温度。
【IPC分类】G01K7/02, B01J3/06
【公开号】CN205262628
【申请号】CN201521090616
【发明人】陈金兰, 李思成, 屈继来, 方海江
【申请人】河南四方达超硬材料股份有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月24日