專利名稱：一種自蔓延高溫合成技術(shù)的夾具式離心機結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種自蔓延高溫合成技術(shù)的夾具式離心機結(jié)構(gòu)，該離心機結(jié)構(gòu)主要用于有金屬陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管的制備。
現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)鋼管夾持方式的不同，目前使用的SHS離心機基本上可分為型筒結(jié)構(gòu)夾持式和三爪卡盤夾持式。型筒結(jié)構(gòu)夾持式，當(dāng)鋼管外徑和長度變化時，必須相應(yīng)改變型筒和夾頭等部件，操作極不方便。彈簧雖然能起到卡固作用，但在一定程度上限制了鋼管受熱時軸向的熱膨脹位移；此外，由于鋼管在型筒內(nèi)部，點火不方便。三爪卡盤夾持式，鋼管一端用三爪卡盤夾持，另一端由夾持支架支撐，改進了原先只有三爪卡盤夾持另一端自由的結(jié)構(gòu)，但鋼管即使在涂覆前裝夾得很緊，也容易由于反應(yīng)后鋼管徑向尺寸收縮而卡不緊，甚至飛出來，存在鋼管自由端徑向跳動比較大的問題，而且由于保留三爪卡盤夾持，最終不能解決鋼管涂覆前后熱脹冷縮造成三爪夾不緊的問題；另外夾持支架采用上調(diào)、下調(diào)絲桿調(diào)節(jié)，因鋼管卸裝夾緊心室存在誤差，每次調(diào)節(jié)絲桿不方便，工作效率低。上述兩種方式因結(jié)構(gòu)限制，只適用于生產(chǎn)長度在3m以內(nèi)的較短的陶瓷復(fù)合鋼管，生產(chǎn)效率低且存在陶瓷脫殼和開裂等現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、鋼管旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)、裝卸操作方便的能制備長的陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管的夾具式SHS離心機結(jié)構(gòu)，主要是其中的夾持結(jié)構(gòu)。
SHS離心機主要由三部分組成離心機主機、鋼管夾具及點火裝置。離心機主機與鋼管夾具的結(jié)構(gòu)外形見


圖1～5，其特點是鋼管夾具部件是裝配在鋼管外的夾具和端蓋組成，夾具是由內(nèi)楔環(huán)和外楔環(huán)組成，內(nèi)楔環(huán)是由2～4只等分圓環(huán)組成，環(huán)的外圓軸向呈錐形斜面。外楔環(huán)是一整環(huán)，其內(nèi)圓軸向與內(nèi)楔環(huán)呈同樣錐形斜面，內(nèi)外楔環(huán)楔和時錐面相反，利于楔合。圖4右半部分為內(nèi)、外楔環(huán)分開的零部件示意圖，雙頭螺栓通過穿過內(nèi)、外楔環(huán)固定它們，外楔環(huán)一側(cè)有一凸緣，起到旋轉(zhuǎn)時防止鋼管軸向竄動的作用。雙頭螺栓穿過內(nèi)、外楔環(huán)，通過螺栓的擰緊力和內(nèi)、外楔環(huán)斜面的作用，使內(nèi)楔環(huán)向里收緊，牢牢夾住鋼管；圖4左半部分為內(nèi)、外楔環(huán)合攏裝配后的示意圖，兩端裝上端蓋后即可加入鋁熱劑進行SHS反應(yīng)。
本實用新型的內(nèi)、外楔環(huán)的材料可以是碳鋼、合金鋼和澆鑄鋼。
若將上述夾具鋼管作為套管，將被涂覆金屬陶瓷的小口徑鋼管用支撐環(huán)支撐置于套管內(nèi)，支撐環(huán)的數(shù)量根據(jù)需要而定，外層套管鋼管的夾具的裝配方式與上述相同，支撐環(huán)間以拉筯進行定位與固定。里層鋼管裝上端蓋進行SHS反應(yīng)。套管夾具的內(nèi)、外楔環(huán)的斜面形式保證了在裝配后夾具除能夾緊鋼管的同時，也保證了鋼管與內(nèi)、外楔環(huán)的同心度，外楔環(huán)與飛輪外圓均經(jīng)過機床金加工，旋轉(zhuǎn)精度高，可以輕松達到較高轉(zhuǎn)速且振動幅度小，使在鋼管內(nèi)壁能涂覆一層厚度十分均勻的、高質(zhì)量的金屬陶瓷層。該種結(jié)構(gòu)可稱這為套管式夾具，十分適合制備大長度、小直徑的鋼管。
支撐環(huán)的數(shù)量可根據(jù)鋼管長度而定，一般以4-10個為宜。
內(nèi)楔環(huán)若制成2～3只圓環(huán)等分環(huán)，則使操作更為方便。
外楔環(huán)上有一凸緣，防止鋼管旋轉(zhuǎn)時軸向竄動。
本夾具式離心機結(jié)構(gòu)，可用于制備金屬陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管，其金屬陶瓷是TiB2、Al2O3、TiB2/Al2O3以及它們的復(fù)合材料。
本實用新型改進了SHS離心機的夾具結(jié)構(gòu)，離心機主機與點火裝置采用現(xiàn)有技術(shù)的裝置，根據(jù)本實用新型夾具制作長鋼管的特點，可選擇合適的離心機和點火裝置。
本實用新型通過改進SHS離心機的夾具結(jié)構(gòu)，獲得良好的生產(chǎn)效果。由于夾具結(jié)構(gòu)簡單，因此裝拆簡便，生產(chǎn)效率高，宜制備大直徑的鋼管如φ426mm、φ508mm等，且生產(chǎn)的鋼管長度可達5m；夾具套管式結(jié)構(gòu)是在夾具式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上內(nèi)部增加了多個支撐環(huán)，解決了制備長度與直徑比大的鋼管，特別適合于制備小直徑鋼管，如φ45mm、φ57mm等。
因此，在用SHS技術(shù)制備鋼管較長的大管徑及極端小管徑的金屬陶瓷復(fù)合鋼管時，用本實用新型開發(fā)設(shè)計的改進型夾具式離心機尤為適用；這種新型結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)點主要有(1)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備成本投入少；(2)運行平穩(wěn)，反應(yīng)生成的內(nèi)襯陶瓷層厚度均勻且不易和開裂；(3)操作簡單，裝卸夾具速度快，規(guī)?；a(chǎn)效率高；(4)設(shè)備運行安全可靠，維護簡單。該機已成功地制備外徑25～1000mm，長度100～5000mm的金屬陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管系列產(chǎn)品。
φ219鋼管夾具內(nèi)楔環(huán)采用φ245×16的鋼管與20mm鋼板割成的圓環(huán)組焊后金加工制作而成，內(nèi)楔環(huán)寬為200mm，外楔環(huán)采用φ350×φ200圓環(huán)鍛坯金加工制作而成，外楔環(huán)寬為190。內(nèi)外楔環(huán)有一配合的斜度為1∶20的斜面，并各有一凸緣，凸緣在靠斜面處直徑大的一端，在外楔環(huán)的環(huán)體和內(nèi)楔環(huán)的凸緣上沿圓周方向均等地鉆有6只φ16光孔安裝M14雙頭螺栓進行定位和固定。將4m長的φ219鋼管在靠兩端800mm處各安裝一套內(nèi)外楔環(huán)，內(nèi)裝供SHS反應(yīng)所需的金屬陶瓷配混料，兩端套上端蓋即可進行SHS合成反應(yīng)。
上述兩例中離心機、點火裝置及其余部件制作時，采用現(xiàn)有技術(shù)中的如下方式離心機機身主要由支座和飛輪組成，考慮要制備大口徑金屬陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管，支座和飛輪應(yīng)能承重和減少鋼管夾具旋轉(zhuǎn)時可能引起的震動，實例中增大了底座和支座的厚度，并選用灰口鑄鐵制作，以保證設(shè)備具有良好的吸振性和穩(wěn)定性。飛輪使用大直徑，選用鑄鋼制作，以保證具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和抗沖擊性能。
在鋁熱劑局部點火引發(fā)SHS反應(yīng)后，反應(yīng)便能自動地在鋁熱劑中自蔓延；點火方式很多，有燃燒波點火、激光誘導(dǎo)點火、加熱氣體點火、火花點火、化學(xué)(自燃式)點火、電熱爆炸點火、微波能點火和線性加熱點火等。國內(nèi)目前比較普遍的點火方式主要有氧-乙炔火焰點火、電極電弧點火和鎢絲加熱點火。相比較而言，采用鎢絲加熱點火，可以遠距離操作，安全可靠，故夾具式SHS離心機的點火方式采用的是鎢絲加熱點火。
本實用新型的傳動與調(diào)速機構(gòu)采用常用的皮帶輪傳動將電機轉(zhuǎn)動傳到飛輪，皮帶傳動的特點是結(jié)構(gòu)簡單，可以過載保護，維護方便，環(huán)境要求低。由于金屬陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管涂覆過程中，可能有飛濺，或皮帶傳動過程中，會斷裂、脫落傷人，因此本實施例中有防護罩。
調(diào)速機構(gòu)為交流三相異步電動機與電磁調(diào)速電動機組合，交流三相異步電動機結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，工作可靠，價格低廉，考慮工作環(huán)境較差，灰塵或飛濺可能進入電動機機身，因此本實施例中電動機采用封閉式結(jié)構(gòu)。電動機的與離心力、管徑、壁厚等因素有關(guān)，其他參數(shù)恒定時，電機功率隨離心力的增大而增大；當(dāng)離心力恒定時，電機功率隨管徑、壁厚、管長的增大而增大。交流三相異步電動機與電磁調(diào)速電動機組合實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的無級調(diào)節(jié)，降低了離心機的啟動功率，減小在啟動過程中的電流沖擊，也保證了裝置運行的安全性。
權(quán)利要求1.一種自蔓延高溫合成技術(shù)的夾具式離心機結(jié)構(gòu)，主要由離心機主機、鋼管夾具部件及點火裝置組成，其特征是鋼管夾具部件是裝配在鋼管外的夾具和端蓋組成，夾具是由內(nèi)楔環(huán)和外楔環(huán)組成，內(nèi)楔環(huán)是2～4只圓環(huán)的等分環(huán)組成，環(huán)的外圓軸向呈錐形斜面；外楔環(huán)是一整環(huán)，其內(nèi)圓軸向與內(nèi)楔環(huán)呈同樣錐形斜面，內(nèi)、外楔環(huán)是用雙頭螺栓固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自蔓延高溫合成技術(shù)的夾具式離心機結(jié)構(gòu)，其特征是小口徑鋼管需用夾具和套管，待涂覆金屬陶瓷的鋼管位于套管內(nèi)是用支撐環(huán)支撐，支撐環(huán)間是拉筯定位固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自蔓延高溫合成技術(shù)的夾具式離心機結(jié)構(gòu)，其特征是支撐環(huán)是4～10個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自蔓延高溫合成技術(shù)的夾具式離心機結(jié)構(gòu)，其特征是內(nèi)楔環(huán)是2～3只圓環(huán)的等分環(huán)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自蔓延高溫合成技術(shù)的夾具式離心機結(jié)構(gòu)，其特征是外楔環(huán)上有一凸緣。
專利摘要本實用新型是一種自蔓延高溫合成技術(shù)的夾具式離心機結(jié)構(gòu)。自蔓延高溫合成技術(shù)(Self－propagating high－temperature synthesis)簡稱SHS,其主要裝置是SHS鋁熱－離心澆鑄機。現(xiàn)有技術(shù)的該裝置存在對不同口徑鋼管的生產(chǎn)長度上有嚴格限制。本實用新型改進了離心澆鑄機的夾具部件,利用內(nèi)楔環(huán)、外楔環(huán)的楔合作為夾具,內(nèi)楔環(huán)是兩只半圓環(huán)或3只等分圓環(huán),外楔環(huán)是一整環(huán),內(nèi)外楔環(huán)用雙頭螺栓固定,夾住鋼管;若將該鋼管作為套管,內(nèi)是待涂覆金屬陶瓷的小口徑鋼管,其用支撐環(huán)支撐在套管內(nèi),可使制備鋼管的長度增加。用本實用新型的夾具能制得的陶瓷復(fù)合鋼管長度增加,尤其可用于長度口徑比大的陶瓷復(fù)合鋼管的制作,而且拆裝方便,運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
文檔編號B04B7/00GK2507565SQ01254769
公開日2002年8月28日 申請日期2001年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月16日
發(fā)明者楊振國, 梅彤 申請人:復(fù)旦大學(xué)