用于高压高温压力机的平衡单元制造技术

通常使用高压高温压力机来创建被用于如路面铣削、挖坑道和挖沟这类领域中的超硬材料，以使诸如沥青、混凝土和石块等坚韧材料破裂。许多这样的压力机包括多个活塞组件，这些活塞组件可以一致作用来给单元加压。这样的单元可以包括具有布置在其中的至少三个罐的本体，每个罐包括穿过该本体的中心的轴线。这样的构型可以允许在该单元内最多的对称平面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高压高温压力机的平衡单元相关申请的交叉引用本专利要求2014年8月29日提交的题为“对称单元设计”的美国临时专利申请号62/044,094的优先权；2014年9月4日提交的题为“用于高压单元的单独的电阻加热”的美国临时专利申请号62/045,752的优先权；以及2014年9月18日提交的题为“用于HPHT单元的包括凹口的中心导体”的美国临时专利申请号62/052,191的优先权；这些临时专利申请以其包含的全部内容通过引用结合在此。
技术介绍
在如路面铣削、挖坑道和挖沟这类领域中，可以使用诸如多晶金刚石的超硬材料来使诸如沥青、混凝土和石块等坚韧材料破裂。通常使用高压高温(“HPHT”)压力机来创建这种超硬材料。虽然HPHT压力机多年来已被制成各种式样，但许多HPHT压力机包括多个活塞组件，这些活塞组件可以一致作用来给单元加压。授予霍尔(Hall)的美国专利号6,336,802中披露了这种HPHT压力机的一个示例，该专利描述了一种具有框架的压力机，该框架包含多个交叉钻孔，这些钻孔作为用于附接多个筒的手段。每个筒中可包括活塞，压砧从活塞伸出进入由这些钻孔的交叉而造成的空腔中。朝向该空腔的中心推进的多个压砧可以围绕和限定压力机内的高压腔。单元可以被布置在这种高压腔内，该高压腔包含形成超硬材料所需的原料组成部分。能够形成超硬材料的原料组成部分的一个示例包括被布置在金属罐内、邻近碳化物基底的金刚石晶粒。碳化物基底可以包含催化剂，该催化剂在特定HPHT条件下吹入金刚石晶粒中用以帮助金刚石晶粒烧结在一起。一个或多个这样的罐可以被压力传递介质(诸如叶蜡石)围绕，这样可以在相邻的压砧之间的间隙内形成压力密封垫，连同在这些罐周围形成平衡压力。还可以将电阻材料布置在这样的单元内，当电流从一个压砧到另一个压砧穿过该单元时可以将这些单元加热到所需的温度。图1中示出的一个已知的单元构型包括通常由叶蜡石制成的立方体100。该立方体100包括从其中穿过的圆柱形孔105。多个金属罐110可以被面对面堆叠，可以被固定在盐模108内，该盐模被布置在圆柱形孔105内。金属管109可以围绕该盐模108并且提供从一端到另一端的电路径。至少一个电阻加热器107可以位于盐模108的任一端并且当电流从其中穿过时提供热。虽然图1中示出的单元构型可以是端对端对称，但该单元构型缺少图2中示出的其他八个可能的对称平面202的对称性。这种不对称性可能导致不均匀的压力和/或热分配。具体地，该多个罐中的各罐可以基于其相对于压砧和电阻加热器的独特位置地穿过其内部而经历不同的压力梯度和温度梯度。因此，存在着比之前存在的更平衡的单元设计的需要。
技术实现思路
用于HPHT压力机的单元可以包括其中布置有至少三个罐的本体，每个罐包括穿过该本体的中心的轴线。这样的构型可以允许在该单元内最多的对称平面。这样的单元的可能的本体形状包括立方体、四面体、十二面体等等。单元的多个面中的各面可以总体上是平面的并且可以被布置成与相邻的面基本上成相同的角度。本体可以由各种压力传递材料形成，像天然的或合成的叶蜡石。本体还可以以多种方式形成，例如，将两个模壳在任一侧匹配在一起，如同蛤壳，将多个总体上金字塔形状的模壳装配在一起，一侧一个，或将多个总体上立方体形状的模壳装配在一起，一个角一个。无论哪种方式，可以将本体的多个部分通过销钉、楔形榫头或其他手段固持在一起。这些总体上金字塔形状的或立方体形状的模壳可以具有截断的尖端或角，以便为本体内单独的中心模留出空间。使用金字塔形状的模壳的一些优点源于这样的模壳可以被如何制作。具体地，可以在完成该模壳的其余部分之后添加金字塔形状的模壳的底座。因此，相比于其余部分，该底座可以包括不同的材料，这些材料包括不同的特性。例如，相比于其余部分的材料，底座材料在HPHT条件下可以是较少流动的，从而允许在相邻压砧之间形成具有较多流动内部的固体垫片。而且，各种底座可以包括不同的几何形状，例如，与相邻模壳的边缘重叠的多个边缘。如前所述，中心模可以被布置在本体内。这样的中心模可以用于多种目的。例如，该中心模可以是电阻式的以形成用于单元的加热器。通过将这样的加热器放置在单元的中心，可以更均匀地将热分布到整个单元。中心也可以帮助将单元固持在一起。例如，当本体由匹配的蛤壳形状的模壳组装而成时，这类匹配的模壳可以是压力配合在中心模上。而且，中心模可以包括多个座，一个座用于接纳单元的一个罐。附图说明图1是现有技术中已知的HPHT单元构型的实施例的透视图。图2是示出九个可能的对称平面的立方体的实施例的透视图。图3是HPHT单元构型的多个部分的实施例的局部分解透视图，该单元构型包括由两个匹配模壳形成的总体上立方体形状的本体。图4是HPHT单元构型的多个部分的实施例的分解透视图，该单元构型包括由六个总体上金字塔形状的模壳形成的总体上立方体形状的本体。图5是HPHT单元构型的多个部分的实施例的透视图，该单元构型包括由八个总体上立方体形状的模壳形成的总体上立方体形状的本体。图6是HPHT单元构型的实施例的截面视图，该单元构型包括被布置在其各面上的孔内的罐。图7a和图7b是穿过HPHT单元构型的电流的实施例的截面表示。图8a是总体上金字塔形状的模壳的实施例的透视图，该模壳包括底座，该底座包含不同于该模壳其余部分的材料。图8b和图8c是合成叶蜡石压制操作的实施例的示意性表示。图9是将总体上金字塔形状的模壳的边缘固持在一起的楔形榫头的实施例的透视图。图10a和图10b是分别被成形为四面体和十二面体的HPHT单元构型的实施例的透视图。具体实施方式图3示出了用于HPHT压力机的单元的多个部分的实施例，该单元包括总体上立方体形状的本体300，该立方体形状的本体由两个匹配模壳320a、b形成。这两个匹配模壳320a、b可以由天然的或合成的叶蜡石或其他压力传递材料制成并且装配成如同布置在本体300内的中心模330上的蛤壳。该中心模330可以由盐或其他压力传递材料制成。为将本体固持在一起，这两个匹配模壳320a、b可以是压力配合在中心模330上或者包括可装配在配对槽326中的销钉324。总体上立方体形状的本体300包括六个面321a、b、c(这些面中仅有三个是可见的)，其中各包括孔323a、b、c。这些孔323a、b、c中的各孔可以包括穿过本体的中心的相应的中心轴线329a、b、c，并且各孔的大小可以被确定为接纳单独的罐(未示出)。类似地，该中心模330可以包括六个座333a、b、c，每个座与这些孔323a、b、c中的一个对齐并且大小可以被确定为接纳罐。图4示出了HPHT压力机的单元的多个部分的另一个实施例，该单元包括总体上立方体形状的本体400，该本体由六个总体上金字塔形状的模壳420a、b、c、d、e、f形成。该本体400包括六个面421b、d、f(这些面中仅有三个是可见的)，其中各包括孔423a、b、c、d、e、f。这些孔423a、b、c、d、e、f中的各孔可以包括穿过本体的中心的相应的中心轴线429a、b、c、d、e、f，并且各孔的大小可以被确定为接纳单独的罐(未示出)。这些总体上金字塔形状的模壳420a、b、c、d、e、f可以各自包括截断的尖端，使得它们可以配合在本体400内布置的中心模430的周本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高压高温压力机的单元，该单元包括：本体，该本体具有布置在其中的至少三个罐；其中这些罐中的各罐包括穿过该本体中心的轴线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.29 US 62/044,094;2014.09.04 US 62/045,752;1.一种用于高压高温压力机的单元，该单元包括：本体，该本体具有布置在其中的至少三个罐；其中这些罐中的各罐包括穿过该本体中心的轴线。2.如权利要求1所述的单元，其中，该本体包括多个对称的平面。3.如权利要求1所述的单元，其中，该本体被成形为立方体、四面体或十二面体。4.如权利要求1所述的单元，其中，该本体由两种匹配的模壳形成。5.如权利要求1所述的单元，其中，该本体由多个总体上金字塔形状的模壳形成。6.如权利要求5所述的单元，其中，每个总体上金字塔形状的模壳包含合成叶蜡石。7.如权利要求5所述的单元，其中，这些总体上金字塔形状的模壳中的至少一者具有与相邻的模壳的边缘重叠的边缘。8.如权利要求5所述的单元，其中，每个金字塔形状的模壳包括截断的尖端。9.如权利要求5所述的单元，其中，这些总体上金字塔形状的模壳中的至少一者的底座包含不同于该模壳的...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·R·哈尔，斯科特·S·达尔格伦，迈克尔·霍尔，罗纳德·B·克罗克特，蒂莫西·C·杜克，
申请(专利权)人：诺瓦泰克网络有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US