АППАРАТ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ Российский патент 1997 года по МПК F17C1/10 B01J3/03 

Изобретение относится к аппаратам высокого давления и температуры, работающим с агрессивными средами, и может быть использовано, в частности для гидротермального выращивания кристаллов.

Для проведения исследовательских и производственных работ по гидротермальному выращиванию кристаллов необходимы автоклавы высокого давления и температуры.

Известен автоклав, состоящий из корпуса с футеровочным вкладышем (коррозионнозащитной футеровкой), крышки и затвора в виде грибка с опорным стальным и уплотняющими пластическими кольцами (авт. св. N 380343, кл. B 01 Y 3/00, 1971).

Недостатком этого автоклава является то, что для его вскрытия необходимо каждый раз высверливать и протачивать затвор на токарном станке, что делает этот автоклав непригодным для технологий выращивания кристаллов, не допускающих вращения автоклава до извлечения продукции. К тому же, эксплуатация такого автоклава затруднена и дорогостояща из-за необходимости устанавливать в каждый цикл новый затвор.

Целью предполагаемого изобретения является обеспечение работоспособности аппарата с коррозионнозащитной футеровкой при многократном использовании затворного узла.

Это достигается тем, что футеровка выполнена в виде стакана из жаропрочного коррозионностойкого материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем у материала корпуса автоклава, причем торцевая поверхность горловины вкладыша контактирует с уплотнительным элементом затвора.

Этим предполагаемая конструкция отличается от известных.

На фиг. 1 изображен предлагаемый аппарат в продольном разрезе. В корпусе 1 помещена коррозионнозащитная футеровка 2. Горловина футеровки контактирует с уплотнительным элементом (обтюратором) 4 из коррозионностойкого материала, предварительное уплотнение которого обеспечивается нажимной гайкой 3. Футеровка изготовлена из материала с коэффициентом линейного расширения α большим чем у материала корпуса аппарата.

В рассматриваемой конструкции корпус изготавливается, например, из среднелегированной стали перлитного класса 25Х2М1Ф ГОСТ 5632-72, имеющей коэффициент линейного расширения a при температуре 500^oC 14,0•10^-6K^-1, а футеровка из стали аустенитного класса, например 12Х18H9Т ГОСТ 5632-72, имеющей при температуре 500^oС коэффициент линейного расширения α = 17,9•10^-6 К^-1
С целью обеспечения легкости извлечения футеровка может сопрягаться с корпусом по конической поверхности с углом 0,5 3^o. Такие углы обеспечивают легкость извлечения футеровки из корпуса при минимальном увеличении габаритных размеров.

На фиг. 2 изображен такой предлагаемый аппарат. В корпусе 1 помещена коррозионнозащитная футеровка 2, сопрягающаяся с корпусом по конической поверхности с углом 0,5 3^o. Горловина вкладыша закрыта коррозионнозащитной мембраной 6, в которой размещается обтюратор 4. Крышка 5 и корпус 1 стянуты крепежными элементами 3 (например, шпильками с гайками или болтами с гайками). Для выталкивания вкладыша в донной части корпуса предусмотрено отверстие 7.

Оба предлагаемых аппарата работают следующим образом.

Предварительная герметизация (уплотнение) затворного узла осуществляется затяжкой упорной гайки (для фиг. 1) или крепежных элементов (для фиг. 2). При разогревании аппарата происходит дополнительная герметизация затворного узла в месте контакта футеровки и обтюратора (для фиг. 1) или футеровки, мембраны и обтюратора (для фиг. 2), поскольку коэффициент линейного расширения материала футеровки больше, чем у материала корпуса.

После проведения технологического цикла выращивания минерала аппарат охлаждается, и вскрывается затворный узел.

В случае использования футеровки с коническим сопряжением по корпусу аппарата (фиг. 2) его извлечение для ремонта или замены может быть легко осуществлено путем выдавливания футеровки через отверстие 7 донной части корпуса.

Преимущества предлагаемого устройства в сравнении с известными заключаются в повышенной надежности уплотнения (герметизации) затворного узла при работе с агрессивными средами за счет того, что коэффициент линейного расширения материала футеровки больше, чем у материала корпуса. Наличие конической поверхности сопряжения футеровки и корпуса обеспечивает легкость извлечения и замены футеровки.

Сущность изобретения: в аппарате высокого давления и температуры использована коррозионнозащитная футеровка, выполненая в виде стакана из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем у материала корпуса. Торцевая поверхность горловины футеровки контактирует с уплотнительным элементом затворного узла аппарата. Сопряжние футеровки с корпусом осуществляется по конической поверхности полностью или частично с углом 0,5 - 3^o. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Аппарат высокого давления и температуры, состоящий из корпуса, коррозионнозащитной футеровки и затворного узла, отличающийся тем, что футеровка выполнена в виде стакана из коррозионностойкого материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем у материала корпуса, причем торцевая поверхность горловины футеровки контактирует с уплотнительным элементом затвора. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что футеровка сопрягается с корпусом по конической поверхности полностью или частично с углом 0,5 3^o.