CN112519304A - 一种热等静压机的多点测温引出装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热等静压机的多点测温引出装置，属于热等静压设备技术领域，解决了现有的测温引出装置引出线数量少、集成度低，占用塞体空间大，在高温高压的作用下密封容易失效的的问题。本发明的热等静压机的多点测温引出装置，包括杯座、锥塞、测温引线和固定装置；所述多点测温引出装置通过所述固定装置固定在在热等静压机上，所述锥塞安装在杯座内，所述测温引线位于杯座和锥塞之间，所述测温引线端穿出杯座，引至热等静压机筒体内的温度检测点。本发明将多个测温引线设置在一个装置内，结构紧凑，安装方便，密封可靠，有效降低了设备故障率，提高设备安全性和经济性。

Description

一种热等静压机的多点测温引出装置

技术领域

本发明涉及热等静压设备技术领域，尤其涉及一种热等静压机的多点测温引出装置。

背景技术

热等静压机是在密闭容器中，由惰性气体(氮气、氩气等)均匀的传递压力作用于制品表面，在高温和高压共同作用下对制品进行压制烧结与致密化处理的装备。随着科技和材料工业飞速发展，热等静压机已成为现代工业的重大工业装备，尤其是大规格、高性能的热等静压机在实际生产中有着重要的应用价值。

热等静压机作为集高温高压于一体的高技术装备，设备温度采集和控制普遍采用两支分度号相同的热电偶安装于容器内同一位置，把温度信号转换成热电动势信号，信号通过测温引出装置引至高温高压容器外部，再通过电气仪表转换成被测介质温度。由于在高温环境下，材料的力学性能会剧烈降低，在热等静压机高温高压的密闭腔内，测温引出装置结构设计一直是个难题，引出装置即要承受200MPa的超高压，又要承受较高的温度。同时大型热等静压机为保证工作空间内稳定、均匀的温度场，通常在热等静压机的压力容器内所形成的热区空间按高度分成多个热分区，每个分区设置加热元件，并通过两支热电偶对各分区的温度进行实时监测，连续调节各分区加热功率，独立加热控温，最终达到热区内的温度均一。但热等静压机测温引出装置引线集成度低、体积大，在高温高压的作用下密封效果差，检测故障率高，使用寿命短，严重影响设备的性能，降低了设备使用效率和安全性能，增加了设备检修维护的成本。

发明内容

鉴于上述分析，本发明旨在提供一种热等静压机的多点测温引出装置，以解决现有热等静压机的测温引出装置引线集成度低，占用塞体空间大，在高温高压的作用下密封容易失效的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种热等静压机的多点测温引出装置，包括杯座、锥塞、测温引线和固定装置；

所述多点测温引出装置通过所述固定装置固定在在热等静压机塞体上，所述锥塞安装在杯座内，所述测温引线位于杯座和锥塞之间，所述测温引线端穿出杯座，引至热等静压机筒体内的温度检测点。

进一步地，所述杯座内设有所述锥塞的安装槽，所述安装槽具有向下的锥度。

进一步地，所述锥塞包括棱柱部、圆台部和圆柱部，所述圆台部与所述杯座的安装槽具有相同的锥度。

进一步地，所述固定装置为拉杆，所述锥塞的圆柱部设有螺纹盲孔，所述杯座的下部与锥塞的螺纹孔相应的部位设有通孔，所述拉杆穿过杯座与锥塞连接并将多点测温引出装置固定于热等静压机的下塞体上。

进一步地，所述锥塞和杯座之间设有第一环形套和第二环形套，所述第一环形套设在所述锥塞的圆台部外部，所述第二环形套位于第一环形套和杯座之间，所述第一环形套和第二环形套用于安装所述测温引线。

进一步地，所述热等静压机的多点测温引出装置还包括锁紧螺母(12)，所述锁紧螺母设在拉杆上且位于杯座的下方。

进一步地，所述杯座与锁紧螺母之间设有弹簧组件。

进一步地，所述杯座为圆柱形，圆柱具有依次减小的第一外径、第二外径、第三外径和第四外径，在圆柱的外表面形成第一台阶、第二台阶和第三台阶。

进一步地，所述第一台阶外套设有O形圈。

进一步地，所述第二台阶外套设有外三角圈和内三角圈，所述外三角圈的斜面和所述内三角圈的斜面贴合。

进一步地，所述圆柱部的横截面直径小于圆台下表面的直径，在圆台部的下表面和圆柱部之间形成台阶，用于第一环形套和第二环形套的配合与固定。

进一步地，水冷板用于安装多点测温引出装置的凹槽具有第一内径和第二内径，第一内径与杯座的第一外径配合，第二内径与杯座的第四外径配合。

进一步地，杯座内还设有尼龙垫圈，测温引线通过尼龙垫圈穿入杯座。

本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)本发明的多点测温引出装置创新性地将多个测温引线设置在一个装置内，结构紧凑，安装方便，密封可靠，保证热等静压机温度控制的连续、稳定，降低设备故障率，降低设备维护成本，提高设备运行安全。

(2)本发明的多点测温引出装置中，杯座与水冷板凹槽之间设有超高压组合密封件，在超高压组合密封件的作用下，保证了多点测温引出装置与水冷板之间的超高压密封的需求。

(3)本发明的多点测温引出装置安装在热等静压机的水冷板凹槽内，便于多点测温引出装置和水冷板间的热量传递，避免了多点测温引出装置热量积累，使多点测温引出装置能够较高温度下持续、稳定工作。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例的多点测温引出装置在热等静压机内的安装部位示意图；

图2为本发明实施例的多点测温引出装置的主视图；

图3为本发明实施例的多点测温引出装置的***视图；

图4是本发明实施例杯座的1/4剖视图；

图5是本发明实施例第二环形套的1/4剖视图。

附图标记：

1-水冷板，2-杯座，3-锥塞，4-测温引线，5-第一环形套，6-第二环形套，7-尼龙垫圈，8-O形圈，9-外三角圈，10-内三角圈，11-弹簧组件，12-锁紧螺母，13-拉杆，14-下塞体。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了便于说明，设定多点测温引出装置的各个部件的上、下方位为如图2所示布置时的方位。

本发明的一个实施例，如图1至图5所示，公开了一种热等静压机的多点测温引出装置，包括杯座2、锥塞3、测温引线4、第一环形套5、第二环形套6和拉杆13。本实施例的多点测温引出装置安装在热等静压机的水冷板1上，水冷板1位于热等静压机的下塞体14上。水冷板1设有用于安装多点测温引出装置的凹槽，多点测温引出装置上端穿套在凹槽内并伸入热等静压机筒体内，另一端穿过水冷板1，通过拉杆13固定于热等静压机的下塞体14上，同时多点测温引出装置与水冷板1的凹槽内表面紧密贴合，便于多点测温引出装置和水冷板1间的热量传递，避免了多点测温引出装置热量积累，使多点测温引出装置能够较高温度下持续、稳定工作。

多点测温引出装置结构示意图如图2所示，从上到下依次为锥塞3、杯座2、锁紧螺母12和拉杆13。杯座2为圆柱形，圆柱具有依次减小的第一外径、第二外径、第三外径和第四外径，变化的外径在圆柱的外表面形成第一台阶、第二台阶和第三台阶。杯座2的内部设有锥塞3的安装槽，安装槽具有向下的锥度。锥塞3从上到下依次为棱柱部、圆台部和圆柱部。棱柱部的横截面为正多边形(如正六边形)，棱柱部的设置使锥塞3和拉杆13连接时便于夹持锥塞3。棱柱部内设有螺纹盲孔，便于多点测温引出装置的安装和拆卸。圆台部包括圆台，圆台的上表面直径大于下表面直径，圆台的锥度与杯座2安装槽的锥度相同。圆柱部的横截面直径小于圆台下表面的直径，在圆台部的下表面和圆柱部之间形成台阶，用于第一环形套5和第二环形套6的配合与固定。锥塞3安装在杯座2的安装槽内。锥塞3和杯座2的安装槽的锥度能够降低初始挤压密封拉杆13所需的预紧力，同时，在热等静压机工作过程中，锥度的设置能够控制第一环形套5和第二环形套6在热等静压机筒体内的超高压的作用下的受力，同时，保证锥塞3和杯座2之间的密封性。

锥塞3的圆柱部内设有螺纹盲孔，杯座2的下部与锥塞3的螺纹孔相应的部位设有通孔，从而使得拉杆13能够穿过杯座2与锥塞3连接。锁紧螺母12设在拉杆13上且位于杯座2的下方，从而使得锥塞3和杯座2能够通过拉杆13和锁紧螺母12压紧。

锥塞3和杯座2之间设有第一环形套5和第二环形套6，第一环形套5包括第一侧壁和第一底壁，用于安装测温引线4。第一环形套5安装时，第一侧壁套设在锥塞3外部，第一底壁位于锥塞3的圆台部下部，抵紧锥塞3的圆柱部的外表面。第二环形套6包括第二侧壁和第二底壁，用于安装测温引线4。第二环形套6安装时，第二侧壁位于第一环形套5的第一侧壁与杯座2的安装槽的内表面之间，第二底壁位于第一底壁下方，同时抵紧锥塞3的圆柱部的外表面。拉杆13向下拉紧锥塞3时，能够压紧第一环形套5和第二环形套6。

第一环形套5和第二环形套6之间夹持有多组测温引线4，第一环形套5和第二环形套6的材料为高性能聚四氟乙烯，从而使得第一环形套5和第二环形套6在夹紧测温引线4的同时不会破坏测温引线4。测温引线4上端穿出杯座2，引至热等静压机筒体内的温度检测点，实现对温度的测量。第二环形套6的底部和杯座2的下部设有多个通孔，测温引线4的下端穿出第二环形套6的底部和杯座2，引至监控***，实现温度信号的传输和读取。

杯座2与锥塞3在拉杆13预紧力作用下，紧密贴合第一环形套5和第二环形套6，第一环形套5和第二环形套6在锥塞3和杯座2的夹持力下产生一定的塑性变形，密实包裹测温引线4，形成挤压密封，实现多点测温引出装置的初始密封。

进一步地，杯座2内还设有尼龙垫圈7，测温引线4通过尼龙垫圈7穿入杯座2。尼龙垫圈7一方面防止测温引线4直接与杯座2的棱边接触，保护测温引线4，降低测温引线4在挤压密封过程中被划伤的危险。

进一步地，为了保证杯座2和水冷板1的凹槽之间的密封性，杯座2的第一台阶外套设有O形圈8。第一台阶与水冷板1之间的空隙的宽度小于O形圈8的截面直径，从而使得O形圈8在使用过程中处于被挤压状态。O形圈8在挤压下发生弹性变形，弹力使得O形圈8与水冷板1和杯座2的接触面上产生接触压力，实现多点测温引出装置与水冷板1之间的初始密封。

杯座2的第二台阶外套设有外三角圈9和内三角圈10。外三角圈9的斜面和内三角圈10的斜面接触。热等静压机在压制产品过程中，容器需承受约200MPa内压，随着容器内压力的升高，压力作用于O形圈8的上表面，O形圈8的密封接触状态不断改变，使之自封作用进一步加强，形成杯座外的一次密封；同时O形圈8将超高压的作用力传递给外三角圈9，外三角圈9沿斜面向下滑移，内三角圈10在外三角圈9的挤压下向内收缩紧密贴合杯座2和水冷板1，同时，外三角圈9受到斜面的限制在向下移动的同时在挤压下发生径向长大，使外三角圈9与水冷板1的凹槽内表面紧密贴合，实现多点测温引出装置与水冷板1之间在超高压状态下的密封。同时杯座2与锥塞3在初始密封的作用下，随着容器内压力升高，锥塞3在高压作用下，锥塞3向下的压力逐渐变大，锥塞3对第一环形套5和第二环形套6的挤压作用进一步加强，第一环形套5和第二环形套6贴合锥塞3与杯座2的同时，对测温引线4的夹持力进一步提高，形成超高压作用下的自紧式挤压密封。

进一步地，水冷板1用于安装多点测温引出装置的凹槽具有第一内径和第二内径，第一内径与杯座2的第一外径配合，第二内径与杯座2的第四外径配合，杯座2通过外三角圈9压在第一内径和第二内径之间的台阶上，一方面保证了密封的可靠性，另一方面，保证多点测温引出装置在水冷板内安装的位置精确度，提高多点测温引出装置与水冷板1之间的热传导效率。

进一步地，杯座2与锁紧螺母12之间设有弹簧组件11，弹簧组件11用于补偿第一环形套5和第二环形套6的挤压密封预紧力。多点测温引出装置在长期使用过程中，第一环形套5和第二环形套6易产生塑性蠕变，环形套壁厚减小，锥塞3与杯座2挤压密封预紧力降低，造成测温引线4密封夹持力不足，密封性能显著降。杯座2底部设置有通过锁紧螺母12压紧的弹簧组件11，弹簧组件11的弹性力可以补偿第一环形套5和第二环形套6塑性蠕变引起的拉杆13预紧力的降低，延长了装置检修周期。

进一步地，作为本发明实施例的多点测温引出装置的拉杆13的一个改进方案，本发明实施例的多点测温引出装置可采用法兰固定。具体地，锥塞3包括圆台部和圆柱部，不包括棱柱部，锥塞3的圆台部上设有弹簧组件，水冷板1上多点测温引出装置凹槽的***设有螺纹孔，法兰中部压紧锥塞3上的弹簧组件，法兰对应测温引线4的位置设有通孔，用于测温引线4向上穿出法兰，法兰通过螺栓固定在水冷板1上。采用法兰固定一方面使得多点测温引出装置受力均匀，保证固定的可靠性，另一方面，杯座2和锥塞3内不用加工与拉杆13配合的孔，锥塞3不用设置棱柱部，降低了加工的难度，且减小了杯座2和锥塞3的外形尺寸，使得多点测温引出装置的结构更加紧凑，进一步减小占用的热等静压机塞体空间。

进一步地，锥塞3上部设有弹簧组件，法兰通过弹簧组件压紧锥塞3，弹簧组件的弹性力可以补偿第一环形套5和第二环形套6塑性蠕变引起的法兰预紧力的降低，延长了装置检修周期。

综上所述，本发明实施例提供的一种热等静压机的多点测温引出装置，本发明的多点测温引出装置创新性地将多个测温引线设置在一个装置内，结构紧凑，安装方便，密封可靠，保证热等静压机温度控制的连续、稳定，降低设备故障率，降低设备维护成本，提高设备运行安全；多点测温引出装置的第一环形套和第二环形套在锥塞和杯座的夹持力下产生一定的塑性变形，密实包裹测温引线，形成挤压密封，保障了多点测温引出装置内密封；多点测温引出装置的杯座与热等静压机水冷板凹槽之间设有超高压组合密封件，在超高压组合密封件的作用下，保证了多点测温引出装置与水冷板之间的超高压密封的需求；多点测温引出装置安装在热等静压机的水冷板凹槽内，便于多点测温引出装置和水冷板间的热量传递，避免了多点测温引出装置热量积累，使多点测温引出装置能够较高温度下持续、稳定工作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热等静压机的多点测温引出装置，其特征在于，包括杯座(2)、锥塞(3)、测温引线(4)和固定装置；

所述多点测温引出装置通过所述固定装置固定在在热等静压机塞体上，所述锥塞(3)安装在杯座(2)内，所述测温引线(4)位于杯座(2)和锥塞(3)之间，所述测温引线(4)端穿出杯座(2)，引至热等静压机筒体内的温度检测点。

2.根据权利要求1所述的热等静压机的多点测温引出装置，其特征在于，所述杯座(2)内设有用于安装所述锥塞(3)的安装槽，所述安装槽具有向下的锥度。

3.根据权利要求2所述的热等静压机的多点测温引出装置，其特征在于，所述锥塞(3)包括棱柱部、圆台部和圆柱部，所述圆台部与所述杯座(2)的安装槽具有相同的锥度。

4.根据权利要求3所述的热等静压机的多点测温引出装置，其特征在于，所述固定装置为拉杆(13)，所述多点测温引出装置通过拉杆(13)固定于热等静压机的下塞体上。

5.根据权利要求4所述的热等静压机的多点测温引出装置，其特征在于，所述锥塞(3)和杯座(2)之间设有第一环形套(5)和第二环形套(6)。

6.根据权利要求5所述的热等静压机的多点测温引出装置，其特征在于，所述热等静压机的多点测温引出装置还包括锁紧螺母(12)，所述锁紧螺母(12)设在拉杆(13)上且位于杯座(2)的下方。

7.根据权利要求6所述的热等静压机的多点测温引出装置，其特征在于，所述杯座(2)与锁紧螺母(12)之间设有弹簧组件(11)。

8.根据权利要求1所述的热等静压机的多点测温引出装置，其特征在于，所述杯座(2)为圆柱形，圆柱具有依次减小的第一外径、第二外径、第三外径和第四外径，在圆柱的外表面形成第一台阶、第二台阶和第三台阶。

9.根据权利要求8所述的热等静压机的多点测温引出装置，其特征在于，所述第一台阶外套设有O形圈(8)。

10.根据权利要求8所述的热等静压机的多点测温引出装置，其特征在于，所述第二台阶外套设有外三角圈(9)和内三角圈(10)，所述外三角圈(9)的斜面和所述内三角圈(10)的斜面贴合。

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