專利名稱：一種自蔓延高溫合成技術的夾具式離心機結構的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種自蔓延高溫合成技術的夾具式離心機結構，該離心機結構主要用于有金屬陶瓷內(nèi)襯復合鋼管的制備。
現(xiàn)有技術中，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構夾持式和三爪卡盤夾持式。型筒結構夾持式，當鋼管外徑和長度變化時，必須相應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構，但鋼管即使在涂覆前裝夾得很緊，也容易由于反應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。上述兩種方式因結構限制，只適用于生產(chǎn)長度在3m以內(nèi)的較短的陶瓷復合鋼管，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計一種結構簡單、鋼管旋轉平穩(wěn)、裝卸操作方便的能制備長的陶瓷內(nèi)襯復合鋼管的夾具式SHS離心機結構，主要是其中的夾持結構。
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構外形見


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)一側有一凸緣，起到旋轉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。
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。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，旋轉精度高，可以輕松達到較高轉速且振動幅度小，使在鋼管內(nèi)壁能涂覆一層厚度十分均勻的、高質量的金屬陶瓷層。該種結構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，防止鋼管旋轉時軸向竄動。
本夾具式離心機結構，可用于制備金屬陶瓷內(nèi)襯復合鋼管，其金屬陶瓷是TiB2、Al2O3、TiB2/Al2O3以及它們的復合材料。
本實用新型改進了SHS離心機的夾具結構，離心機主機與點火裝置采用現(xiàn)有技術的裝置，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離心機的夾具結構，獲得良好的生產(chǎn)效果。由于夾具結構簡單，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；夾具套管式結構是在夾具式結構的基礎上內(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技術制備鋼管較長的大管徑及極端小管徑的金屬陶瓷復合鋼管時，用本實用新型開發(fā)設計的改進型夾具式離心機尤為適用；這種新型結構具有的優(yōu)點主要有(1)結構簡單，設備成本投入少；(2)運行平穩(wěn)，反應生成的內(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。
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)襯復合鋼管，支座和飛輪應能承重和減少鋼管夾具旋轉時可能引起的震動，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，以保證具有運轉平穩(wěn)性和抗沖擊性能。
在鋁熱劑局部點火引發(fā)SHS反應后，反應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、激光誘導點火、加熱氣體點火、火花點火、化學(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)速機構采用常用的皮帶輪傳動將電機轉動傳到飛輪，皮帶傳動的特點是結構簡單，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構簡單，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構。電動機的與離心力、管徑、壁厚等因素有關，其他參數(shù)恒定時，電機功率隨離心力的增大而增大；當離心力恒定時，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。
權利要求1.一種自蔓延高溫合成技術的夾具式離心機結構，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)權利要求1所述的自蔓延高溫合成技術的夾具式離心機結構，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)權利要求2所述的自蔓延高溫合成技術的夾具式離心機結構，其特征是支撐環(huán)是4～10個。
4.根據(jù)權利要求1所述的自蔓延高溫合成技術的夾具式離心機結構，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)權利要求1所述的自蔓延高溫合成技術的夾具式離心機結構，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的夾具式離心機結構。自蔓延高溫合成技術(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合鋼管長度增加,尤其可用于長度口徑比大的陶瓷復合鋼管的制作,而且拆裝方便,運轉平穩(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)先權日2001年11月16日
發(fā)明者楊振國, 梅彤 申請人:復旦大學