阅读说明：本技术 一种超高压合成精密控温装置及使用方法 (A kind of superelevation is pressed into precise temperature control device and application method ) 是由 张相法 王永凯 魏朝阳 位星 张嘉琛 王大鹏 刘红伟 贾帅中 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种超高压合成精密控温装置及使用方法,包括测温装置、上位机PC、下位机PLC、智能化精密数显温控仪表,RS485/RS232转换模块,测温装置为热电偶,热电偶穿过合成腔体对称的两个侧面,热电偶的两端截面与被穿过的合成腔对称的两个侧面的外表面处于同一平面,在六面顶压机挤压后,以与所述热电偶两端接触的两个顶锤为接线端,将两个顶锤上的钢环上通过导线与智能化精密数显控制仪表的输入端连接,基于一种超高压合成精密控温装置的使用方法,通过将热电偶穿过合成腔体,以与热电偶两端接触的两个顶锤为接线端,将两个顶锤上的钢环上通过导线与智能化精密数显控制仪表的输入端连接,通过设置热电偶,实时地对合成腔体内的温度进行检测,实时调节。(The present invention provides a kind of superelevation and is pressed into precise temperature control device and application method, including temperature measuring equipment, host computer PC, slave computer PLC, Intelligent precise digital display temperature-control instrument, RS485/RS232 conversion module, temperature measuring equipment is thermocouple, thermocouple passes through symmetrical two sides of synthetic cavity, two end sections of thermocouple are with the outer surface for synthesizing symmetrical two sides of chamber being through in same plane, after cubic hinge press extruding, using two top hammers with two end in contact of thermocouple as terminals, it is connect conducting wire is passed through on the steel loop in two top hammers with the input terminal of Intelligent precise digital display control instrument, the application method of precise temperature control device is pressed into based on a kind of superelevation, by the way that thermocouple is passed through synthetic cavity, using two top hammers with two end in contact of thermocouple as terminals, it will be in two top hammers It is connect by conducting wire with the input terminal of Intelligent precise digital display control instrument on steel loop, by the way that thermocouple is arranged, the intracorporal temperature of pairing coelosis is detected in real time, is adjusted in real time.)

一种超高压合成精密控温装置及使用方法

技术领域

本发明属于超高压合成技术领域，具体涉及一种超高压合成精密控温装置及使用方法。

背景技术

超硬材料及制品属于高效、高精、节能、绿色环保型产品，而且具有优异的力学、热学、光学、声学、电学和化学性能，享有“材料之王”赞誉，是用途极其广泛的极端材料。利用其超硬的力学性能，可加工世界上所有的已知材料；利用其无与伦比的热光声电性能，可用于航天员宇宙射线防护、尖端武器装备隐身防腐、提高导弹飞行速度与打击精度、大功率激光探测，也可用于大规模集成电路及LED新光源热沉等尖端领域，且具有不可替代性，是世界范围走向智能制造的最佳材料与工具。

随着超硬材料及制品的应用领域不断拓展，对超硬材料及制品的性能要求越来越高，为保证超硬材料及制品的性能需严格控制其合成条件。超高压合成通过对合成块内部的合成腔体的温度、压强的控制，从而达到合成的目的，目前，超高压合成中压力的控制精度能够达到±0.01MPa，对于加热温度的控制精度较低，这与目前的控制方式有关。压力的控制主要依靠压力传感器传递信号进入控制系统，属于直接控制；加热温度的控制是依靠功率的调节，属于间接调节，合成腔体内部的实际温度主要依靠前期温度标定作为参考对功率进行调节，通过调节功率控制器，来对大功率加热变压器的电压进行调整，大功率加热变压器的电压施加给加热顶锤，从而达到调节目的，其调节精度较低，特别是对于长时间稳定高温高压条件的保持具有很大的困难，因为在较长时间高温高压条件下，合成腔体的保温层和加热体会发生变化，使合成腔体内部的温度场产生较大波动，从而使超硬材料及制品的性能产生波动，对产品的质量及其稳定性产生较大影响，现有技术中，合成腔采用内有空腔的立方体叶腊石块，通过六面顶压机的六个顶锤与叶腊石块的六个面相接触，在高压下对叶腊石块进行挤压，其中，上顶锤、下顶锤为加热顶锤，用于对合成腔进行加热。

为提高超硬材料及制品的合成品质和稳定性，因此，急需寻找一种新的超高压合成精密控温装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种超高压合成精密控温装置及使用方法，用于在超高压合成过程中提供精准控温。

本发明解决其技术问题的技术方案为：一种超高压合成精密控温装置，包括测温装置、上位机PC、下位机PLC、智能化精密数显温控仪表，RS485/RS232转换模块，所述测温装置为热电偶，所述热电偶穿过合成腔体对称的两个侧面，所述热电偶的两端截面与被穿过的合成腔对称的两个侧面的外表面处于同一平面，在六面顶压机挤压后，以与所述热电偶两端接触的两个顶锤为接线端，将两个顶锤上的钢环上通过导线与智能化精密数显控制仪表的输入端连接，所述智能化精密数显控制仪表的输出端通过RS485/RS232转换模块与上位机PC的输入端连接，所述上位机PC的输出端与下位机PLC的输入端连接，所述下位机PLC的输出端与功率控制器的输入端连接。

所述热电偶为双铂铑热电偶或钨铼热电偶。

还包括屏蔽管，所述屏蔽管包裹在所述热电偶在合成腔体内部的部分。

所述屏蔽管为氧化铝屏蔽管或氧化锆屏蔽管。

基于一种超高压合成精密控温装置的使用方法，包括：

步骤1.在合成腔内部设置热电偶，将热电偶的两端穿过合成腔的两个侧面，热电偶的两端截面与被穿过的合成腔对称的两个侧面的外表面处于同一平面。

步骤2.以与所述热电偶两端接触的两个顶锤为接线端，将两个顶锤上的钢环上通过导线与智能化精密数显控制仪表的输入端连接。

步骤3.将智能化精密数显控制仪表的输出端通过RS485/RS232转换模块与上位机PC的输入端连接。

步骤4.将上位机PC的输出端与下位机PLC的输入端连接，上位机PC在接收到温度数据后做出处理并将信号发送给下位机PLC。

步骤5.将下位机PLC的输出端与功率控制器的输入端连接，下位机PLC控制功率控制器进行温度调整。

本发明的有益效果为：通过设置热电偶，实时地对合成腔体内的温度进行检测并发送给上位机PC，上位机PC控制下位机PLC通过改变功率控制器的功率从而改变加热顶锤的温度，从而达到实时监控，实时调节，通过将热电偶穿过合成腔，使热电偶的截面与合成腔外侧表面处于同一平面，在顶锤挤压的过程中，顶锤与热电偶的两端接触，以顶锤为接线端，从顶锤上的刚环上接线至仪表，解决了在实际设置热电偶的过程中难以保持合成腔内部密封，将测温数据传输出来的问题，通过在热电偶外部包裹屏蔽管，使在高温高压下，热电偶不影响合成腔体的环境。

附图说明

图1是本发明的主视图的结构示意图。

图2是本发明的侧视图的结构示意图。

图3是本发明的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图一所示，本发明包括测温装置、上位机PC、下位机PLC、智能化精密数显温控仪表，RS485/RS232转换模块，所述测温装置为热电偶1，所述热电偶1穿过合成腔3体对称的两个侧面，所述热电偶1的两端截面与被穿过的合成腔3对称的两个侧面的外表面处于同一平面，在六面顶压机六个顶锤（上顶锤4、下顶锤5、第一侧顶锤6、第二侧顶锤7、第三侧顶锤8、第四侧顶锤9）挤压后，以与所述热电偶1两端接触的第一侧顶锤6、第二侧顶锤7为接线端，将第一侧顶锤6、第二侧顶锤7上的钢环上通过第一导线10、第二导线11与智能化精密数显控制仪表的输入端连接，所述智能化精密数显控制仪表的输出端通过RS485/RS232转换模块与上位机PC的输入端连接，所述上位机PC的输出端与下位机PLC的输入端连接，所述下位机PLC的输出端与功率控制器的输入端连接。

由于在具体生产中，对温度的要求也不同，所述热电偶1为双铂铑热电偶1或钨铼热电偶1，双铂铑热电偶1的测温范围最高1600℃，钨铼热电偶1的测温范围最高2000℃，而制备不同的材料或者制品需要的温度不同，所以要根据具体情况选择测温元件。在实施例一中，采用双铂铑热电偶1。

为了不影响合成腔3体的反应环境，还包括屏蔽管2，所述屏蔽管2包裹在所述热电偶1在合成腔3体内部的部分，防止合成腔3体中的材料和热电偶1互相渗透或者发生化学反应。

所述屏蔽管2为氧化铝屏蔽管2或氧化锆屏蔽管2。

一种用于权利要求1所述的一种超高压合成精密控温装置的一种超高压合成精密控温方法，其特征在于，包括：

步骤1.在合成腔3内部设置热电偶1，将热电偶1的两端穿过合成腔3的两个侧面，热电偶1的两端截面与被穿过的合成腔3对称的两个侧面的外表面处于同一平面。

步骤2.以与所述热电偶1两端接触的两个顶锤为接线端，将两个顶锤上的钢环上通过导线与智能化精密数显控制仪表的输入端连接。

步骤3.将智能化精密数显控制仪表的输出端通过RS485/RS232转换模块与上位机PC的输入端连接。

步骤4.将上位机PC的输出端与下位机PLC的输入端连接，上位机PC在接收到温度数据后做出处理并将信号发送给下位机PLC。

步骤5.将下位机PLC的输出端与功率控制器的输入端连接，下位机PLC控制功率控制器进行温度调整。

发送给上位机PC的温度数据经过上位机PC的处理，确定是否需要加热或不加热，该过程所需要的处理软件为现有技术，通过对设置好的温度与实时温度作对比即可判断是否需要继续加热。

实施例一中进行高品质立方氮化硼的合成，加热温度选择1600℃，合成腔3体内的双铂铑热电偶1实时地将所测得的温度发送给智能化精密数显温控仪表，智能化精密数显温控仪表通过RS485/RS232转换模块将信号发送给上位机PC，上位机PC对温度数据作出处理，确定需要增加温度还是减小温度后，将数据发送给下位机PLC，下位机PLC控制功率控制器，功率控制器改变大功率加热变压器施加给加热顶锤（上顶锤4、下顶锤5）的电压从而改变合成腔3体内的温度，合成腔3体内的温度经过双铂铑热电偶1的实时反馈确保合成腔3的温度，合成20min时间内，合成腔3体温度波动较小在±15℃以内，合成出了高品质的立方氮化硼单晶。

实施例二：

如图一所示，实施例二中的热电偶1为钨铼热电偶1，其余结构均与实施例一相同，进行高品质金刚石大单晶的合成，加热温度选择加热温度选择1450℃，合成腔3体内的钨铼热电偶1实时地将所测得的温度发送给智能化精密数显温控仪表，智能化精密数显温控仪表通过RS485/RS232转换模块将信号发送给上位机PC，上位机PC对温度数据作出处理，确定需要增加温度还是减小温度后，将数据发送给下位机PLC，下位机PLC控制功率控制器，功率控制器改变大功率加热变压器施加给加热顶锤（上顶锤4、下顶锤5）的电压从而改变合成腔3体内的温度，合成腔3体内的温度经过钨铼热电偶1的实时反馈确保合成腔3的温度，合成30min时间内，合成腔3体温度波动较小，在±10℃以内，合成出了高品质的聚晶金刚石片。

通过设置热电偶，实时地对合成腔体内的温度进行检测并发送给上位机PC，上位机PC控制下位机PLC通过改变功率控制器的功率从而改变加热顶锤的温度，从而达到实时监控，实时调节，通过将热电偶穿过合成腔，使热电偶的截面与合成腔外侧表面处于同一平面，在顶锤挤压的过程中，顶锤与热电偶的两端接触，以顶锤为接线端，从顶锤上的刚环上接线至仪表，解决了在实际设置热电偶的过程中难以保持合成腔内部密封，将测温数据传输出来的问题，通过在热电偶外部包裹屏蔽管，使在高温高压下，热电偶不影响合成腔体的环境。