МНОГОЗАРЯДНЫЙ АВТОКЛАВ Российский патент 2013 года по МПК B01J3/04 

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.

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.

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.