[实用新型]人造金刚石超高压液压机工作油缸

说明书

本实用新型涉及一种超高压往复油缸，特别是用于合成人造金刚石的超高压铰链式六面顶液压机上的工作油缸，该油缸由缸筒、活塞和缸盖组成，而缸筒又以其外圆与液压机上的铰链梁相连接。油缸的后腔充以超高压液压油（通常达1300～1500Kgf／cm²），活塞则以近千吨的轴向压力压向置于液压机中心位置处的人造金刚石坯料，在高压高温下，金刚石晶体在坯料中长成。

据了解，国内各厂家从六十年代起就使用超高压铰链式六面顶液压机生产人造金刚石，其结构至今未有改变。该液压机的六个铰链梁相互铰合，组成一个整体，铰链梁上制有通孔，六个工作油缸的缸筒外圆与该通孔相配合，缸筒前端制有法兰，该法兰压在铰链梁的前端面上，借以承受全部轴向压力。由于是超高压，缸筒又是单独承受超高压液压油的压力，出于安全考虑，故对材料的强度要求极高，通常都使用34CrNi3MoA（系军工部门用来制造炮筒的材料，俗称“炮钢”）制造。由于我国缺乏铬和镍资源，此钢价格昂贵，且订货困难，又由于该钢材要求锻造比较高，所以锻造工艺、热处理工艺相当复杂。再有，为防止工作时应力集中，抵不住超高压力而产生缸筒底部破裂（俗称“掉底”），造成设备人身事故，故缸筒内腔底部制成球状，且表面粗糙度要求较高，并不允许有划痕等易造成应力集中的任何缺陷，所以加工工艺也很复杂，加工困难，致使设备制造成本高昂（约每台二十余万元），即使如此，其安全性能也不敢保险，曾发生过“掉底”事件，只能严加防范而已。再说，六个铰链梁由于制出大口径通孔，整机刚性差，工作中变形大，影响金刚石的合成质量。另外，由于工作时工作油缸的活塞不允许转动，所以在缸筒的前端面上固定了导向键，其与活塞前部外圆柱上的轴向导向槽相配合，这就导至活塞往复运动时，圆柱密封面不完整，而使油缸前腔泄漏加剧及防尘效果不佳。

本实用新型的目的是，通过改进缸筒结构，提高铰链梁和缸筒的承载能力，在提高安全可靠性的同时，降低对材料的要求，从而较大幅度地降低制造成本。另外，设法提高密封性能，减少泄漏。

其解决方案是：将铰链梁上与缸筒外圆紧密配合的孔制成盲孔，并使盲孔的底部抵住缸筒的后端面。这样一来，六个铰链梁本身的刚性明显提高了，这对提高整机刚性和金刚石的合成质量是十分有利的。与此同时，由于缸筒的外圆和后端面均被铰链梁所包围，缸筒和铰链梁结成一体，共同承担腔内超高压液压油的压力，而工作时的轴向压力则由刚性很强的铰链梁盲孔底部承担，从而使工作油缸各部受力状态明显改善，安全性能明显提高。为了进一步提高其安全可靠性，本实用新型又进行了进一步的改进，即可在缸筒前端仍制出法兰，但该法兰后端面与铰链梁前端面并不接触，二者之间保持一微小距离（这样做工艺简单），一旦铰链梁盲孔底部开裂或变形，缸筒后移，则该法兰将与铰链梁前端面接触，承担起一部份或全部轴向压力，制止事故的发生。如此，缸筒本身的负载减轻了，对材料强度的依赖程度降低了，就可甩掉34CrNi3MoA钢，改用我国市场上货源充足，价格便宜的普通低合金钢制造缸筒，缸筒内腔底部也就无需制成球状，而可改成其它易于加工的形状（例如制成平底）了，于是材料的锻造工艺、热处理工艺以及机加工工艺都变得简单多了，设备制造成本可大幅度下降（可下降1／5以上），不仅如此，由于故障率降低了，仃机损失、维修费用和备件成本也减少了，经济性明显改善。此外，为了解决上述的油缸前腔泄漏和防尘效果不佳问题，可将上述活塞前部外导向改为油缸后腔内导向。具体做法是：将活塞后端面制出盲孔，孔端固定一个导向键（最好是一个花键套），在缸筒内腔底部固定一个导向柱，其上制出轴向导向槽（最好制成花键），该导向槽与导向键相配合即可。

附图描述了本实用新型的实施例：

图1是目前公知超高压铰链式六面顶液压机外观及工作油缸结构图。

图2是本实用新型工作油缸的结构图。其中（1）为铰链梁、（2）为活塞、（3）为缸筒，其外圆和后端面均被铰链梁（1）所包围，（4）为缸盖、（6）为固定在活塞（2）后端面的导向键，其与固定在缸筒（3）内腔底部的导向柱（5）上的轴向导向槽相配合。

由于其结构并不复杂，作用原理也在上面讲清楚了，这里不再累述。