Многопуансонный аппарат высокого давления

 

О П И" и,„-;:А;.Н:""И Е

Союз Советскик

Социа лис тическии

Республик (11) 521005

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 19.11.71 (21) 171Я4 /26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 1 07 76. Бюллетень № 26 (45) Дата опубликования описания 1111.76 (51) М. Кл е

В 01 J 3/04

Государстоеииый комитет

Совета Мииистров СССР

Il0 делам изабретеиий и открытий (53) УДК S-ç 9.89(088.8) (72) Авторы изобретения

Л. Ф. Верещагин, А. А. Семерчан, Н. Н. Кузин и Ю. А. Садков

Институт физики высоких давлений АН СССР (71) Заявитель (54) МНОГОПУАНСОННЫЙ АППАРАТ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

И ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к области устройств для создания высоких давлений в сочетании с высокими температурами и может быть нснользовано для обработки материалов давлением с целью придания им различных необратимых свойств, например для синтеза сверхтвердых материалов, а также для различного рода исследований при высоких давлениях. и, температурах, ..Известны многопоршневые аппараты высокого дав10 пения и высокой температуры, рабочий объем кото-: рых представляет собой правильный многогранник, образованный поверхностями малых оснований пуансонов, выполненных в виде усеченных пирамид, расположенных в пространстве так, что их оси пересека. ются в общем центре.

В исходном состоянии между боковыми гранями пуансонов имеется небольшой зазор, обеспечивающий возможность перемещения поршней вдоль их осей к общему центру поц действием приложенных 20 к ним сил и осуществления сжатия содержимого рабочего объема. Степень сжатия содержимого рабочего объема, а следовательно, и величины давления, создаваемого в рабочем объеме, определяется в подобных

1аппаратах не величиной возможного сближения порш- 25 ней, а толщиной прокладки, обспечивающей надежное уплотнение рабочего объема. В указанных аппаратах уплотняющая прокладка образуется при сближении пуансонов за счет вытекания материала держателя образца нз рабочего объема в зазор между боковыми гранями поршней, Надежное уплотнение рабочего объма подобной прокладкой будет обеспечено только при очень малой толщине прокладки (несколько десятых долей миллиметра), достигаемой только в конце сближения пуансонов. Малая толщина уплотняющей прокладки ограничивает степень сжатия содержимого рабочего объема, а следовательно, и величину достигаемого давления, Особенно заметно влияние этого ограничения в аппаратах с большими рабочими объемами, выражающееся в уменьшении возможной величины достигаемых давлений с увеличением рабочего объема. Кроме того, в материале подобных прокладок и в материале пуансонов,,контактирующем с прокладкой, всегда имеет место зона резкого перепада между давлением в рабочем объеме н атмосферным. Это является одиой из причин разрушения пуансонов и нестабильной работы аппарата, особенно в сочетании высоких давлений с высокими температурами, выражающейся в мгновенI ,ном выбросе содержимого рабочего объема.

521005

ЦНИИПИ Заказ 4578/526 Тираж 864 Подписное

6G Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Целью изобретения является повышение предельного давления в рабочем аппарате и повышение надежности и стабильности его работы, С этой целью на боковых гранях пуансонов, параллельно их основаниям, выполнены кольцевые углубления, в которых расположены уплотняющие прокладки, имеющие преимущественно поперечное сечение с чередующимися уплотнениями н сужениями.

На чертежа показан аппарат, поперечный разрез, Аппарат содержит рабочий объем.1, пуансоны 2, 1р в которых выполнены углубления 3, и уплотняющие прокладки 4.

Рабочий объем в виде правильного многогранника ограничен поверхностями малых оснований пуансонов, выполненных в виде усеченных пирамид и расположенных в пространстве так, что их оси пересекаются в общей точке, Число пуансонов аппарата определяется числом!граней многогранника рабочего объема.

- Ha чертеже представлен аппарат с рабочим объемом в виде куба, и,следовательно, с шестью пирамидаль- оО ными пуансонами. На боковых поверхностях пуансонов выполнены углубления, образующие которых параллельны основаниям пуансонов. Углубления частично или полностью заполнены пластичным.: материалом, образующим уплотняющие прокладки. эь

При относительном сближении пуансонов под действием приложенных к ним сил каждая прокладка выдавливается из полости, образованной углублениями, в направлении к периферии аппарата через зазоры йи 5 чехарду выступами профиля на боковых 30

1 поверхностях пуансонов. Давление, создаваемое при этом в материале каж, ой уплотняющей прокладки, определяется давлением в соседней с периферией про-, кладке, куда происходит выдавливание материала рассматриваемой прокладки, величиной эаэора0 или 35

О между выступами профиля на боковых поверхностях поршней, через которьй происходит выдавливание, и материалом прокладки. Изменение величины

1 зазоров и материала прокладок позволяет добиться в прокладке, непосредственно контактирующей с ра- 40 бочим объемом 1, давления, обеспечивающего уплот-, нение рабочего обьема с начала сближения гвердосплавных пуансонов 2, а не в конце хода сжатия, как в известных аппаратах. Поэтому в предлагаемых аппаратах можно достичь большей степени сжатия содержимого рабочего объема и больших давлений по сравнению с известными многопоршневыми аппаратами. В зависимости от величины давления рабочий объем 1 уплотнен одним или несколькими рядами прокладок 4.

Понижение давления от рабочего до атмосферного по набору уплотняющих прокладок с относительно небольшим градиентом давления обеспечивает эффективную поддержку материалу пуансонов, позволяющую выдерживать без разрушения повышенные давления в рабочем объеме. В то же время обеспечивается и повышенная стабильность работы аппарата при повышенных давлениях в сочетании с высокими температурами.

Многопоршневой аппарат обеспечивает возможэ ность получения в рабочем объеме более 200 см параметров по давлению и температуре, необходимых для синтеза поликристаллических алмазных образований типа карбонала (давление 90 кбар), Формула изобретения

1. Многопуансонньй аппарат высокого давления и температуры, содержащий пуансоны в виде усеченных пирамид и уплотняющие прокладки, расположенные на боковых гранях пуансонов,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения предельного давления в рабочем объеме аппарата и повышения надежности и стабильности его работы, на боковых гранях пуансонов, параллельно их основаниям, выполнены кольцевые углубления, в которых расположены уплот- няющие прокладки.

2. Многопуансонный аппарат по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что уплотняющие прокладки имеют поперечное сечение с чередующимися уплотнениями. и сужениями.