Многозарядный автоклав

Изобретение может быть использовано при одновременном выращивании кристаллов, коррозионном испытании образцов. Многозарядный автоклав включает корпус 1, теплоизоляцию 2 и активную зону 4 из металла, содержащую гнезда 5 с нагревателями 8 и капсулами 10. Каждое технологическое гнездо 5 отделено от металла активной 4 зоны слоем теплоизоляции 6, выполненным с возможностью передачи нагрузки на металл активной зоны 4. В отверстиях 7 технологического гнезда размещены нагреватели 8, выполненные с возможностью нагревания металла каждого гнезда 5 до заданной температуры. Изобретение позволяет одновременно реализовать несколько различных режимов работы и обеспечить безопасность в работе. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Предлагаемый многозарядный безопасный в эксплуатации автоклав высокого давления на высокие температуры может быть использован для самых разных технологических процессов: для одновременного выращивания различных кристаллов с различными температурами и давлениями, для одновременного исследования различных вариантов технологий, для одновременных коррозионных испытаний образцов в разных средах при разных температурах и давлениях и т.п.

Преимущество предлагаемого автоклава состоит, во-первых, в полной безопасности его эксплуатации, а во-вторых, в возможности одновременно исследовать разные варианты сред и нагрузок. В настоящее время, например, кристаллы изумруда выращивают в печи диаметром 2000 мм, в которую помещают отдельные автоклавы диаметром 200 мм, выполненные из сверхпрочной дорогостоящей стали. Поэтому стоимость искусственно выращенного изумруда сопоставима со стоимостью природного.

В предлагаемом автоклаве развивается идея, предложенная в изобретении по заявке №93021735/25, принятом за прототип, в котором активная зона, заполненная металлом и имеющая гнезда с нагревателями и капсулами, отделена от корпуса слоем теплоизоляции. При этом теплоизоляционный слой сжимается в радиальном направлении за счет разных температур корпуса и активной зоны.

В предлагаемом автоклаве активная зона разделена на технологические гнезда, причем каждое технологическое гнездо отделяется от металла активной зоны слоем теплоизоляции, передающим нагрузку на металл активной зоны. Нагреватели, выполненные с возможностью нагрева гнезда до заданной температуры, располагают в отверстиях технологического гнезда. Давление в капсулах автоклава повышается или за счет повышения температуры или нагнетанием.

Многозарядный автоклав (Фиг.1) состоит из корпуса 1 (Фиг.2), теплоизоляционного слоя 2, заключенного между корпусом 1 и стенкой 3, активной зоны 4 между гнездами 5, слоев теплоизоляции 6, изолирующих технологические гнезда 5 от металла активной зоны. В отверстиях 7 технологических гнезд 5 размещены нагреватели 8 (Фиг.3) и в отверстиях 9 размещены капсулы 10 из аустенитной стали. Капсулы 10 представляют собой стаканы (Фиг.3), опирающиеся донышками на нижнюю крышку 11. Капсулы закрываются пробками 12, которые уплотняются с помощью резьбовых нажимных втулок 13. Последние завинчиваются в резьбовые отверстия 14 в верхней крышке 15. Нижняя 11 и верхняя 15 крышки могут соединяться с корпусом 1 байонетным затвором или на резьбе или с помощью шпилек, рассчитанных так, чтобы выдержать осевую силу, действующую на пробки капсул. Верхнюю 15 и нижнюю 11 крышки выполняют двухслойными, выполняя внутренние слои 16 и 17 в виде теплоизоляции.

В нижней крышке 11 могут выполняться отверстия 18 для вывода патрубков 19. соединенных с капсулой 10 и предназначенных для подачи давления среды в капсулы от компрессора.

В верхней крышке 15 выполняют отверстия 20 для вывода электрических контактов нагревателей.

Многозарядный автоклав работает следующим образом. В изготовленном и собранном без капсул 10 и нажимных втулок 13 автоклаве включают нагреватели на половинную мощность и нагревают металл гнезда автоклава до температуры 100-200°С. Капсулы 10 заполняют необходимым количеством раствора (например, для выращивания кристаллов или коррозионных исследований). Затем в капсулы помещают, например, зародыши для выращивания кристаллов или образцы для исследования коррозионной стойкости, и капсулы 10 через резьбовые отверстия 14 вставляют в отверстия 9. Капсулы закрывают пробками 12, которыми уплотняют капсулы с помощью нажимных втулок 13.

После этого нагреватели включают на полную мощность и выдерживают заданную в каждом гнезде температуру необходимое для исследований время. Если необходимо вынуть капсулу из соответствующего гнезда, то в этом гнезде выключают нагреватели и после снижения температуры до исходной (100-200°С) выворачивают нажимную резьбовую втулку. Пробку и капсулу вынимают с помощью простых специальных приспособлений, не являющихся предметом изобретения.

В случае подачи давления через нижний патрубок 19 пробка капсулы уплотняется нажимной втулкой перед подачей давления.

Таким образом, в предложенном автоклаве можно одновременно реализовать несколько разных режимов работы (разных давлений и температур). Конструкция автоклава обеспечивает возможность существенного повышения рабочих параметров (давление более 200 МПа при температуре до 700-750°С). При этом автоклав является совершенно безопасным в работе, т.к. несущая оболочка имеет значительно более низкую температуру, при которой металл имеет более высокую прочность.

1. Многозарядный автоклав, включающий корпус, теплоизоляцию и активную зону из металла, содержащую гнезда с нагревателями и капсулами, отличающийся тем, что каждое технологическое гнездо отделено от металла активной зоны слоем теплоизоляции, выполненным с возможностью передачи нагрузки на металл активной зоны, и имеет размещенные в отверстиях технологического гнезда нагреватели, выполненные с возможностью нагревания металла каждого гнезда до заданной температуры.

2. Многозарядный автоклав по п.1, отличающийся тем, что верхнюю и нижнюю крышки выполняют двухслойными, выполняя внутренние слои в виде теплоизоляции.

3. Многозарядный автоклав по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что в нижней крышке выполнены отверстия для вывода патрубков, соединенных с капсулами и предназначенных для подачи давления среды в капсулы от компрессора.