Обтюратор с окном камеры сверхвысокого давления Советский патент 1993 года по МПК G02B7/00 

Изобретение относится к технике сверхвысоких давлений, может применяться в измерительных системах для оптических исследований и в заполненных сжатым газом при давлении до нескольких тысяч атмосфер камерах высокого давления.

Известны стеклянные окна в обтюраторах камер высокого давления.

Недостатки стеклянных окон связаны с относительно малой прочностью и ограниченным диапазоном операционных температур,

Известны обтюраторы камер сверхвысокого давления с окном из лейкосапфира.

Окно герметизируется комбинированной системой металлических прокладок. Недостатки такого окна связаны со сложностями герметизации внутренней поверхности столбика из сапфира металлическими уплотнениями и возможными повреждениями поверхности окна при монтаже и эксплуатации.

Цель изобретения - улучшение условий герметизации окна обтюратора в камерах при сверхвысоких давлениях и повышенных температурах.

На чертеже показан предлагаемый обтюратор.

Обтюратор 1 со сквозным каналом около одного из концов имеет резьбу для крепления в стенке камеры высокого давления и систему герметизации обтюратора, содержащую уплотнительное кольцо 2 из фторопласта, кольцо 13 из свинца и стальное кольцо 4. Около устанавливаемого в зоне операционной внутренней полости камеры высокого давления тонкого конца обтюратора расположена резьба для крепления монтажной стальной втулки 5с кольцев.ым буртиком на одном конце и внутренней резьбой около другого конца. Расположенное в полости втулки 5 окно б, например, из лейкосапфира в виде диска диаметром 10- 12 мм и толщиной 10 мм отделено от буртика указанной втулки тонким стальным кольцом 7 толщиной порядка 0,1-0,2 мм. Окно 6 герметизируется системой комбинированных уплотнений в виде деформируемой в процессе монтажа и эксплуатации прокладки 8 из свинца, кольцевой прокладки из сплава на основе алюминия, сплав содержит 2,2- 2,8%, весовая доля, меди, 2,3-3,5% магния,

. 1

Ј

ю

со

4

7.6-8.6% цинка, 0,2-0,5% марганца, меньше 0,3% кремния, остальное до 100% алюминий, и кольцевой прокладки 10 из меди, которая касается торцевой поверхности обтюратора 1. В поверхность окна 6 вплавлено кольцо 11 из тугоплавкого металла, например, молибдена, толщиной порядка 0,1-0,2 мм, которое касается прокладки 8. Предохранительное кольцо 11 вплавляется в корунд при температуре оплавления поверхности в вакуумной печи, в которой при вакууме порядка мм рт.ст. и температуре порядка 2045°С плавится корунд. После вплзвлеиил в корунд предохранительное кольцо 11 и поверхности окна 6 полируются. В модификациях окон окно 6 изготавливается из рубина или другого материала на основе корунда, или из другого оптически прозрачного материала, в том числе из граната.

Крепление окна 6 и предварительная герметизация, необходимая для работы в заполненной сжатым газом камере высокого давления, обеспечиваются затяжкой резьбового соединения втулки 5 с обтюратором 1, при которой пластически деформируется кольцевая прокладка 8. Монтаж обтюратора с герметизированным окном в резьбовом гнезде стенки камеры высокого давления и герметизация его обеспечива0

ются затяжкой резьбового соединения, при которой при перемещении кольца 4 деформируются уплотнительные прокладки 2 и 3.

Окончательная герметизация систем уплотнений обтюратора и окна проводится в камере высокого давления при постепенном увеличении давления до 4500 атм. Модификации обтюратора с описанной конструкцией окна испытывались в заполненных сжатым аргоном камерах при давлениях до 4500 атм с длительным нагревом втулки 5 до температур порядка 200°С.

Преимущество окна с предохранительным металлическим кольцом связано с 5 исключением вероятности попадания абразивных частиц на поверхность корунда в месте контакта с уплотнением, которые могут вызвать локальные повреждения с концентрацией напряжений и преждевременное разрушение окна при монтаже и эксплуатации обтюратора.

0

Изобретение не ограничивается рассмотренными модификациями, объем изо- бретения определяется формулой.

Дополнительное преимущество изобретения связано с однородностью распределения температуры окна при нагреве монта-жной втулки.

Использование: техника сверхвысоких давлений. Сущность изобретения: металлический корпус с осевым каналом герметизируется в гнезде стенки камеры стандартной системой уплотнений, установленной на тонком конце металлической втулки, в осевой полости которой окно из корунда с вплавленным в него кольцом из тугоплавкого материала, преимущественно молибдена, и комплект прокладок из свинца, сплава на основе алюминия и меди герметизируют канал корпуса, что обеспечивает увеличение надежности системы при повышенных температурах и сверхвысоких давлениях даже в среде сжатого газа. 1 ил. . ...

Формула изобретения Обтюратор с окном камеры сверхвысокого давления, содержащий корпус с осе- аым каналом и с выполненной на его внешней поверхности резьбой для крепления в стенке камеры высокого давления, втулку с размещенным в ней окном из оптически прозрачного материала, соединенную с корпусом посредством резьбы, и систему металлических уплотнений, отличающийся тем. что, с целью повышения надежности в работе за счет улучшения условий герметизации окна обтюратора в камерах при сверхвысоких давлениях и

повышенных температурах, окно выполнено из композиций на основе корунда и в него вплавлена при температурах порядка температуры его плавления кольцевая прокладка из молибдена, поверхность которой герметизируется комбинированной системой уплотнений, расположенной между окном и торцом корпуса обтюратора, начиная от которого кольцевые уплотнительные прокладки смонтированы в последовательности: свинцовое кольцо - прокладка из стандартного сплава на основе алюминия - свинцовое кольцо - прокладка из меди - свинцовое кольцо.