CN104066571A - 调节组件、包括该调节组件的负载组件、包括该负载组件的按压系统和适配负载组件的方法 - Google Patents
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Abstract
一种调节组件,包括平台(110),其可移动地联接至基底(120);和调节机构,其包括用于相对于所述基底(120)侧向调节所述平台(110)的位置的偏转构件(132、134);所述调节组件被设置为响应于所述偏转构件(132、134)被推动以沿第二轴线方向移动,使得所述平台(110)能够被推动以沿第一轴线的方向侧向移动,所述第二轴线与所述第一方向基本不平行。
Description
技术领域
本发明总体涉及调节组件、包括该调节组件的负载生成器组件、包括该负载生成器组件的按压系统和适配负载组件并包括该负载组件的方法。本文特别但不排他地涉及用在按压系统中并用于生成超高压的调节组件。
背景技术
在反应容器内能够生成至少约3GPa的超高压和至少约1000摄氏度的温度的按压系统能够用于制造金刚石和立方氮化硼(cBN)材料。反应容器可以包含用于金刚石或立方氮化硼材料的原材料。按压系统可以包括至少两个砧板(anvil),其能够利用施加的力抵靠所述反应容器而被从不同方向推动以使所述反应容器经受压力。反应容器可以通过流经砧板和反应容器本身的电流被加热。
在带型按压系统中,两个相对的砧板抵靠位于它们之间并且由环形包含装置(“带”)侧向包含的反应体积被推动。按压系统的其它示例包括四面压力机和六面压力机,它们分别包括四个砧板和六个砧板。各砧板的移动可以通过各自的液压机构被控制,该机构能够用很大的力驱动砧板。液压机构可以包括液压汽缸、活塞和撞击装置(ram)。各砧板可以安装在砧板保持器(anvil holder)上,该砧板保持器可以设置为抵靠位于砧板保持器和撞击装置之间的支承块(bolster block)。液压汽缸可以被启动以抵靠支承块而纵向向前移动撞击装置,并因此向前移动砧板。液压汽缸将通常连接至按压框架使得砧板能够被强迫沿着由负载组件限定的纵向轴线相对于按压框架移动。反应容器通常在由按压框架限定的体积内位于相对的砧板之间,并且能够将各砧板侧向地且围绕移动的纵向轴线旋转地对齐通常是重要的。
适合于合成金刚石的某些商业上可得的六面按压系统包括以六个液压操作的负载组件。各砧板可以通过撞击在砧板保持器上的多个螺栓侧向保持在适当的位置,并且通过松开螺栓并且抵靠支承块手动移动砧板保持器可以将所述砧板对齐。砧板保持器可以平移和/或旋转,尽管砧板保持器倾向于很难沿一个方向将砧板对齐而不同时沿另一个方向将其移动或将其旋转。换句话说,在实践中很难断开对齐的各轴线。
美国专利第7,481,639号公开了一种用于连接至高温高压压力机框架的盒组件,该组件包括前端,该前端可以还包括与砧板和活塞同轴的支撑中间物(back-up intermediate)。砧板可以包括与备用物相接触的近端,并且远端可以适于形成在压力机框架内的加压室的部分。前端可以包括能由钥匙环包围的定心组件(centering assembly),其可以包括多个插孔以容纳多个锁销,该锁销可以适于将所述定心组件置于中央。在其它实施方式中,锁销还可以适于将砧板置于中心。在一些实施方式中,确保砧板在加压室内基本对齐的能力可以有助于在砧板之间提供合适的密封并且显著减少肩部负载和/或应力脆断的几率。
发明内容
从本发明的第一方面看,提供了一种调节组件,该组件包括:平台,其可移动地联接至基底;和调节机构,其包括用于相对于所述基底调节所述平台的侧向位置的偏转构件(deflection member);所述调节组件被设置为响应于所述偏转构件被推动以沿第二轴线方向移动使得所述平台能够被推动以沿第一轴线的方向侧向移动,所述第二轴线与所述第一方向基本不平行。
通过本文能设想各种实施方式和组合,下文的实施方式和组合是非限制性和非穷举的示例。例如,所述第一和第二轴线基本是彼此正交的。所述调节机构可以被设置为当所述平台相对于所述基底沿第一轴线和/或沿第二方向侧向移动时,使得所述平台和所述基底之间的纵向距离基本不变。第一和第二轴线可以基本平行于平台和基底之间的滑行边界。滑行边界可以位于平台的滑行表面和基底的支承表面之间或由平台的滑行表面和基底的支承表面限定。平台的滑行表面和基底的支承表面可以基本是平面或包括基本是平面的各区域。调节组件可以设置为允许平台在基本平行于滑行边界的相同的平面上沿第一和第二轴线移动。
偏转构件的至少一部分可以是通常锥形的或楔形的。偏转构件可以抵接平台和/或基底。偏转构件的移动可以由引导装置限制,该引导装置可以包括连接至基底和/或平台的引导构件。偏转构件可以设置在基底和连接至平台的引导构件之间,和/或在平台和连接至基底的引导构件之间。偏转构件可以联接至调节装置以响应于调节装置的启动而推动偏转构件以沿第二轴线的方向移动。调节装置可以包括螺纹构件,例如螺杆或螺栓,其可以手动、电动或机械启动。
调节组件可以包括彼此相对设置并且设置为相对于基底配合平台的位置的调节的一对偏转构件。例如,偏转构件可以配合地设置使得启动两偏转构件以沿第二轴线的相同方向基本同步地移动可以被操作以推动平台沿第一轴线的方向移动。在示例实施方式中,两偏转构件可以包括锥形部并且可以与平台和基底相关地设置,锥形部具有相对的定向使得当平台响应于一个偏转构件的移动而移动时,其它偏转构件的基本同时的移动形成平台能够在其中移动的空间。在一些示例中,偏转构件可以包括锥形拉销(gib)。响应于偏转构件或沿第二轴线的构件的移动的平台沿第一轴向的移动可以受到引导装置限制。
在一些示例实施方式中,偏转构件可以相对于支承表面、滑行边界和/或纵向轴线以一个角度倾斜。例如,该角度的范围可以从约45度至65度,或更优选约60度。这样的实施方式可以使调节机构更坚固且耐受突然且大的冲击力,例如在由于负载组件加压而反应体积内压力突然丧失的情况下发生。
调节机构可以包括用于相对于基底沿第二轴线方向移动平台的横向调节装置。侧向调节装置可以包括启动器装置。例如,启动器装置可以包括螺纹构件,例如螺杆或螺栓。在一些示例实施方式中,偏转构件和横向调节装置可以设置为使得平台能够被限制以响应于横向调节装置的启动而通过偏转构件沿着第二轴线移动。
例如,平台能够通过偏转构件或多个偏转构件沿着第一轴线的方向移动,并且通过横向调节装置沿着第二轴线的方向移动。调节组件可以设置为通过一对相对的偏转构件和一对相对的横向调节构件的配合操作使得平台相对于基底的侧向位置能够沿两个正交轴线X和Y的任一个的方向被调节。
调节组件可以包括可移动地联接至平台的上层结构。例如,上层结构通过旋转联接装置可以可旋转地联接至平台以相对于平台调节和固定上层结构的旋转位置。在一些示例中,上层结构可以包括用于利用力增压反应容器的砧板组件。
在一些实施方式中,基底可以联接至推挤装置,例如用于推动基底(由此推动平台,在一些示例中,推动上层结构)以沿基本正交于第一和第二侧轴的纵向方向移动的液压操作的机构。
对齐机构的操作可以是手动的或机械的,例如通过滚珠螺杆。
本文的调节机构可以具有以下方面,即平台相对于基底沿第一和第二轴线的方向移动可以被独立地影响和控制。在相同的平面上或表面上沿两个轴线的移动是可能的。在一些示例实施方式中,联接至平台的上层结构的旋转调节可以独立于侧向平移移动而被影响和控制。
从本发明的第二方面看,提供了用于生成超高压的按压系统的负载组件,该组件包括根据本文的调节组件。负载组件可以包括可移动地联接至基底的砧板组件。砧板组件可以包括安装在砧板保持器上的砧板。砧板组件可以用于为金刚石合成和/或烧结而产生超高压的六面压力机。负载组件可以包括液压汽缸,该液压汽缸包括撞击装置和通过根据本文的调节组件可移动地联接至撞击装置的砧板。
从本发明的第三方面看,提供了一种用于生成超高压的按压系统,该系统包括根据本文的至少两个负载组件,负载组件被附接至按压框架并且设置为能够配合地生成施加在反应体积上的负载。
从本发明的第四方面看,提供了一种将负载组件适配于按压系统的方法,所述负载组件包括砧板组件、液压系统和支承块;当组装成使用时所述支承块被设置在所述砧板组件和所述液压系统之间;提供设置为一端与所述液压系统联接并且相对的一端与所述砧板组件联接的调节机构;利用所述调节机构替换所述支承块。调节机构可以包括适配于支承块的材料,例如硬化的和/或回火的工具钢。
附图说明
参照附图,将描述示例实施方式,在附图中:
图1A示出了设置为将示例平台可移动联接至示例基底的示例调节组件的纵向截面图;
图1B示出了图1A所示的从A的视角看的示例调节组件的底视图。
具体实施方式
参照图1A和1B,用于按压系统的示例调节组件包括联接至基底120的平台110,和一对锥形拉销偏转构件132、134。调节组件被设置为使得锥形拉销132、134能够响应于锥形拉销132、134沿方向Y1或Y2同时被推动而推动平台110以相对于基底120沿第一方向X1或X2侧向移动。在该示例配置中,第二方向Y1和Y2基本正交于第一方向X1和X2。平台110包括抵接基底120的支承表面并且能抵靠支承表面滑动的抵接表面,抵接表面和支承表面都基本是平面。锥形拉销132、134位于基底120的各自的部分122、124和平台112、114的各自的部分之间,设置为使得偏转构件以与纵向轴线L成约60度角倾斜。锥形拉销132、134被设置为能够相对于基底120配合调节平台110的位置。参照图1B,示例调节组件还包括设置为基本正交于偏转构件132、134并且能够沿方向Y1和Y2侧向移动平台的一对横向调节构件163、165。在该特定配置中,横向调节构件163、165是由设置有用于螺栓163、165的螺纹通孔的各自的壳体162、164保持的螺纹螺栓,壳体162、164附接至基底120。
如图1A所示的示例组件还包括安装在砧板保持器140上的砧板150,其中砧板保持器可旋转地联接至平台110。砧板保持器140包括环形侧缘部142并且平台110包括具有通常圆柱外侧表面的突起116。侧缘部142和突起116配合地设置使得侧缘部142抵接突起116并且能够围绕突起116可滑动地旋转。砧板保持器140设置有螺旋机构160,其作为用于固定砧板保持器140或将砧板保持器140释放的部件,使得其自由旋转。旋转调节机构与侧向调节无关,因此允许砧板旋转地和侧向地独立地对齐。
在使用中,平台110相对于基底的侧向位置能够沿X1或X2和Y1或Y2的方向通过偏转构件132、134和/或横向调节构件163、165的配合动作而调节。平台的位置能够沿第一轴线X1-X2和第二轴线Y1-Y2同时调节或先后调节。为了沿方向X1移动平台110,偏转构件132、134将同时沿方向Y1移动。为了沿方向X2移动平台110,偏转构件132、134将同时沿方向Y2移动。为了沿方向Y1移动平台,横向调节构件163、165将沿相同方向Y1同时移动,为了沿方向Y2移动平台,横向调节构件163、165将沿相同方向Y2同时移动。偏转构件132、134能够通过调节螺栓133、135的操作而被启动。平台110能够通过拧紧两组调节/锁定螺栓133、135而在适当地位置被固定。
调节机构可以包括X-Y定位台配置,其中抵接表面可以安装在滚珠滑道(ball bearing slides)或滚轴滑道(roller slides)上,该滚珠滑道或滚轴滑道可以具有多个线性基底并且包括冲头(forcer)和压板(planten)。冲头可以在压板之上在基本无摩擦的空气轴承上滑移并且在压板上基本线性运动地连续移动。为了提供多于一个轴线,线性基底可以堆叠在彼此的顶部之上,上部“Y”轴线既用作底部基底的滑架(carriage)又用作保持所述台的基底。可调节拉销可以附接至两个轴线。
Claims (13)
1.一种调节组件,包括:平台,其可移动地联接至基底;和调节机构,其包括用于相对于所述基底侧向调节所述平台的位置的偏转构件;所述调节组件被设置为响应于所述偏转构件被推动以沿第二轴线方向移动使得所述平台能够被推动以沿第一轴线的方向侧向移动,所述第二轴线与所述第一方向基本不平行。
2.根据权利要求1所述的调节组件,其中所述第一和第二轴线是正交的。
3.根据权利要求1或2所述的调节组件,其中每一个偏转构件包括锥形的楔部分,所述平台和所述基底配合地设置为将每一个楔部分容纳在所述平台和所述基底之间使得一个所述偏转构件的沿第二轴线方向的移动会推动所述平台相对于所述基底沿所述第一轴线移动,其它偏转构件沿所述第二轴线的相同方向的同时移动允许所述基底沿所述方向移动。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的调节组件,所述组件包括一对横向调节构件,其被设置为响应于所述横向调节构件沿着所述第二轴线被推动,能够相对于所述基底沿所述第二轴线移动所述平台。
5.根据权利要求4所述的调节组件,其中当所述横向调节构件响应于所述偏转构件的移动而沿所述第一轴线移动时,所述横向调节构件设置为用作所述平台的引导机构。
6.根据权利要求4或5所述的调节组件,其中当所述偏转构件响应于所述横向调节构件的移动而沿着所述第二轴线移动时,所述偏转构件设置为用作所述平台的引导机构。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的调节组件,其中所述平台包括第一对相对接触表面,每一个第一对相对接触表面抵接各自的偏转构件;和第二对相对接触表面,每一个第二对相对接触表面抵接各自的横向调节构件;所述第一对接触表面和所述第二对接触表面彼此正交。
8.根据上述权利要求中任一项所述调节组件,其中所述平台包括一对平台接触表面,每一个平台接触表面抵接各自的偏转构件,并且所述基底包括一对基底接触表面;每一个偏转构件容纳在各自的平台和基底接触表面之间;所述平台和基底接触表面设置为使得所述偏转构件相对于由所述第一和第二轴线限定的侧平面倾斜。
9.根据权利要求8所述的调节组件,其中所述偏转构件相对于所述侧平面以最小50度和最大65度的角度倾斜。
10.一种用于按压装置的负载组件,其包括根据上述权利要求中任一项所述的调节组件,所述基底包括液压汽缸的撞击装置和联接至所述平台的砧板构件。
11.根据权利要求10所述的负载组件,其中所述砧板构件通过调节组件可移动地联接至所述平台,所述调节组件被设置为允许所述砧板构件相对于所述平台旋转运动。
12.一种用于生成超高压的按压装置,所述装置包括根据权利要求10或11所述的至少两个负载组件,每个负载组件被附接至按压框架并且设置为能够配合地生成施加在反应体积上的负载。
13.一种将负载组件适配于按压系统的方法,所述负载组件包括砧板组件、液压系统和支承块;当组装使用时所述支承块被设置在所述砧板组件和所述液压系统之间;提供设置为一端与所述液压系统联接并且相对端与所述砧板组件联接的调节机构;利用所述调节机构替换所述支承块。
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