[发明专利]压力套筒

说明书

技术领域

本公开一般涉及一种用于产生压力的套筒组件，特别但不唯一地用于超高压的压机。

背景技术

美国专利号6,336,802公开了一种整体压机框架和具有内部强化的整体套筒。套筒主体包括第一腔室，第二高压腔室和连接柱状通道。安装在套筒主体的第一高压腔室内部的是插头和内部流体增压器活塞，其柱塞被插入到柱状通道中。在压机循环的正常操作中，来自外部泵源的增压流体经由入口进入第一腔室中，向前推进内部流体增压器活塞。活塞的向前运动作用于第二高压腔室内的流体并向前推动砧/活塞。当砧/活塞与典型的反应室接触时，来自外部泵源的流体压力在第一腔室内增大，导致在砧/活塞后面的第二腔室内形成放大的流体压力。然后砧/活塞起到作用在其上的增压流体的机械增压器的作用，在砧表面处产生超高压力。

需要更加紧凑的超高压产生器套筒，优选地具有降低的液压流体损失风险。如本文所用，超高压力至少约为1GPa。

发明内容

从第一个方面来看，提供了一种(用于产生压力的)套筒组件，特别但不唯一地用于产生超高压力，包括用于容纳液压流体的腔室、增压器元件和活塞，所述增压器元件能够在腔室内往复运动并响应于作用在增压器元件上的驱动装置而移动液压流体，所述活塞能够在腔室内往复运动并响应于液压流体压力的变化而可被移动；套筒组件被配置为使得当响应于由驱动装置施加在增压器上的第一力而使流体压力增加时，液压流体将在活塞上产生第二力，所述第二力大于所述第一力；液压流体基本上被保存在套筒组件中(基本上无液压流体进入或离开套筒组件)。第二力与第一力的比例根据已知流体力学(液压)原理，将取决于腔室内活塞和增压器杆的配置。

通过本公开，设想了用于套筒组件的各种配置和组合，其中下面为非限定的、非穷举的实施例。

套筒组件可包括壳体。套筒组件可包括用于容纳液压流体的腔室、能够在腔室中往复运动的增压器杆、活塞和用于驱动增压器杆进入腔室中和将其从腔室退出的机电驱动装置。

增压器元件可在近端处与腔室外面的柱塞连接，柱塞与驱动装置联接。

驱动装置可包括与具有纵向轴的螺纹梁联接的伺服电机，所述梁的位置相对于壳体基本上固定；伺服电机和梁被配置为使得可通过伺服电机可选择地驱动梁围绕其纵轴的转动；通过协同螺纹机构，增压器元件被可驱动地连接至螺纹梁，使得梁的转动会导致纵向力经由螺纹机构被施加至增压器元件。

增压器元件可以为长形元件，比如杆，其可以是圆柱形。增压器元件可以在近端处被连接至柱塞，所述柱塞被联接至驱动装置，其可包括机电装置。在一些实施例的配置中，驱动装置可包括伺服电机，比如步进电机。伺服电机可被联接至螺纹梁，或至少一对螺纹梁，其位置相对于套筒组件的壳体固定。伺服电机和梁可被配置为使得可通过伺服电机可选择地驱动梁围绕其纵轴的转动。伺服电机和梁可被连接至壳体。通过协同螺纹机构可将柱塞联接至梁，使得经由螺纹机构，梁的转动会导致纵向力被施加到柱塞上。因此柱塞可以响应于梁的转动而沿着纵向轴的任一方向移动。也就是说，所驱动的梁的转动可以转化为柱塞上的纵向力，假设其纵向位移不被阻止，其可以导致柱塞的纵向位移。柱塞的纵向位移可导致增压器元件的纵向位移，并导致位于腔室内的增压器元件远端的纵向位移。因此通过伺服电机的作用可将第一力施加在增压器元件上。驱动装置可包括至少两个或三个螺纹梁，柱塞将与该螺纹梁联接。该螺纹梁有可能使驱动装置更加有效和稳定。

壳体可包括用于增压器元件的导向孔，该导向孔将腔室与壳体的外部连接；位于导向孔中的增压器元件被配置有位于壳体外部的近端和位于壳体内部的远端；套筒组件包括针对壳体和增压器元件配置的密封装置，使得当增压器元件能够在导向孔中往复运动时可基本上避免液压流体从腔室中泄漏。

活塞可具有位于腔室内部的近端，当将活塞完全插入到壳体中时，活塞近端紧靠由腔室内表面限定的机座。

活塞可具有位于腔室内部的近端和相对的远端，活塞包括在近端中的接收器孔，用于容纳靠近增压器元件远端的增压器元件的一部分。

壳体可包括用于增压器元件的导向孔，且活塞包括在活塞近端中的接收器孔，其用于容纳靠近增压器元件远端的增压器元件的一部分，导向孔和接收器孔基本上对齐，使得增压器元件能够从导向孔伸出并进入到接收器孔中。

接收器孔和导向孔可相互连通，并且当将活塞完全插入到腔室内时，腔室内基本上所有的液压流体可被包含在由导向孔和接收器孔限定的体积中。