[发明专利]碳素制品石墨化过程中的恒定压力油路系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于液压技术领域，具体的为一种碳素制品石墨化过程中的恒定压力油路系统及控制方法。

背景技术

把碳素制品直接串接起来施加恒定接触压力，通入电流，利用制品本身电阻的发热使电能转为热能，从而将制品石墨化的过程，我们称为串接石墨化。在制品上施加机械压力可促进碳素制品石墨化，提高制品的石墨化程度，同时施压也有利于材料的体积收缩，在外压作用下，材料发生蠕变，其结果使受压层的质点产生具有择优取向的相对滑动，这种相对滑动促进了微孔等结构缺陷的消除，为具备石墨化特征的碳网层面的三维有序堆砌创造了有利的条件。所以，在串接石墨化过程中，要求将排列成组的碳素制品相互压紧, 保证制品接触面之间的接触电阻最低，同时要求调节和稳定碳素制品在通电过程中产生的热胀冷缩。

为满足上述要求，通常是依靠液压缸的活塞杆给排列成组的碳素制品加压使之保持紧密接触，液压缸活塞杆的输出力根据碳素制品的材料、规格、石墨化工艺确定后，由液压系统的压力控制阀调定的。由于碳素制品在石墨化过程中，制品有一定的变形（膨胀或收缩），会引起液压缸内的油压力发生瞬时变化，这种压力的突变会影响甚至破坏石墨化过程中的制品或成品质量。如何通过压力控制阀的控制使该油压力在极短的时间内回到已经调定的数值并保持恒定直接影响到碳素制品的质量。如果该压力控制过程中，压力控制阀的反应速度不够快，精度不够高，使得碳素制品之间的接触不够紧密，会导致通电效果不好，从而浪费能源；碳素制品之间的接触不够紧密，还会使碳素制品接触面间的电阻较高，导致制品横截面通过的电流值不均匀，接触面的加热升温超过制品本身，制品受热不均匀会出现裂纹甚至断裂等现象，严重影响产品质量。

由此可知，在碳素制品的石墨化过程中保持制品间的接触压力恒定，是碳素制品石墨化过程中节能控制和质量控制的一个重要环节。这就对控制液压缸的油路系统及控制系统提出了较高要求，传统的油路设计是采用定量泵与溢流阀联合控制压力恒定的方案，定量泵连续工作，溢流阀为达到控制压力的目的，必须长期保持溢流状态。该方案简单可靠，但发热量大，控制精度不够高，不能跟随工艺优化进行适时调整，不利于提高产品质量。

有鉴于此，本发明旨在探索一种碳素制品石墨化过程中的恒定压力油路系统及控制方法，该恒定压力油路系统不仅能够精确控制液压缸输出的接触压力，而且还具有压力稳定和快速响应的优点；该恒定压力控制方法能够根据预设的负载特性曲线实时调整油路系统保持恒定的输出压力，并在压力出现变化的过程中做出调整油路系统重回负载特性曲线的恒定输出或做出停机的应急处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种碳素制品石墨化过程中的恒定压力油路系统及控制方法，该恒定压力油路系统不仅能够精确控制液压缸输出的接触压力，而且还具有压力稳定和快速响应的优点；该恒定压力控制方法能够根据预设的负载特性曲线实时调整油路系统保持恒定的输出压力，并在压力出现变化的过程中做出调整油路系统重回负载特性曲线的恒定输出或做出紧急停机的应急处理。

要实现上述技术目的，本发明首先提出了一种碳素制品石墨化过程中的恒定压力油路系统，包括油泵、三位换向阀、液压缸和比例减压阀；所述三位换向阀的一个出油端通过液控单向阀和节流阀与液压缸后腔相连，另一个出油端通过节流阀与液压缸前腔相连，三位换向阀的一个进油端与油泵相连，另一个进油端与比例减压阀的回油口相连；所述比例减压阀的一端与液压缸后腔相连，另一端通过换向阀与油泵相连；所述比例减压阀和二位换向阀之间设有蓄能旁路，所述蓄能旁路上设有蓄能器、压力继电器和安全阀，所述安全阀与回油槽相通。

进一步，还包括并联设置在油泵输出管路上的卸荷阀；

进一步，还包括分别用于测量液压缸后腔压力和液压缸活塞位移的压力传感器和位移传感器；

进一步，所述油泵的输出管路上设有单向阀。

本发明还提出了一种碳素制品石墨化过程中的恒定压力控制方法，包括如下步骤：

1）将液压缸的负载特性曲线输入控制系统内；

2）启动油泵，通过三位换向阀向液压缸注入液压油，在液压缸达到特性曲线的初始恒定压力工况后，通过三位换向阀切断液压缸与油泵之间的油路通道；操作二位换向阀，使蓄能旁路与油泵接通，油泵向蓄能器注入液压油，蓄能器蓄能完成后，操作二位换向阀切断蓄能旁路与油泵的油路通道；

3）控制系统根据压力传感器和位移传感器的数据反馈与预设的负载特性曲线进行比较，并根据对比结果调整如上所述的碳素制品石墨化过程中的恒定压力油路系统的工况：