КАМЕРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ Советский патент 1970 года по МПК G01N3/08 

Изобретение относится к технике высоких давлений, а именно к технике физических и физижо-химичеоких исследований при высоких давлениях, и предназначено, в частности, для нраведения доследований фазовых превращений и химических реакций IB разллчных веществах.

Известна .камера 1высо«ого давления, в-ключающая сложную составную периферийную рычажиую систему лервого рода с соотношением 1плеч до 2 : 1, массивный уплощеннь1Й корпус с двумя поршневыми узлами со встречными наковальнями из ювелирных алмазов с-рабочей олощадью приблизительно 0,13 мм (один из лих установлен на опорном элементе) и Вспомогательный генерирующий силовой орган.

К основ:ныл1 недостаткам этой конструкции следует отнести лрежде всего трудность обеспечения строгой параллельности рабочих ллоокостей алмазных наковален и направленного аксиального неремещения подвижного поршня, что в конечном итоге при водит к ;преждев ременному разрушению самих алмазных наковален, а также невозможность создания вы1соких давлений на наковальнях с большой площадью (свыше 0,5 мм) рабочей поверхности наковален, сложность проведения иенрерьивных Кинетических исследований непорредственно в процессе 1сжатия вещества и

невозможность проведения исследовании в отраженном свете.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции камеры, иовышенне эффективности ее работы, обеспечение необходимой параллельности рабочих повер.хностей наковален.

Достигается это тем, что рычажная система выполнена по принципу рычагов второго рода, а торцовая поверхность подвижной поршневой группы, контактирующая с нажимной планкой рычажной системы, выполнена цилиндрической. Такое конструктиваюе решение основного передающего силового органа обеспечивает оптимальную колшоновку норшневой группы в цилиндрическом гнезде корпуса в непосредственной близости к оси шарнира. При минимально допустимых габаритах камеры (а следовательно, и 1малом весе) она позволяет за счет большого соотношения (5: 1) плеч рычагов развибать шредельные максимальные нагрузки порядка 2 т, определяемые с учетом наибольшего размера (1 мм- и выше) контактной рабочей поверхности наковален и их прочностных свойств.

Подвижной поршневой узел выполнен разъемным, и в его полую цилиндрическую часть (собственно поршень) ;вмонтированы дифференциальные винты, входящие в колkH |Нажим:Ной чашки с 1наковаль ней. Именно благодаря применению диффвренциалвных винтов, обеопечивающих прецизионную настройку (юстировку) рабочих повархяостей на параллельность ic точностью не менее одной .оветоБюй полосы (0,5 мкм), 1возмол 1но использование наковален из технических алмазов 1C нестрого параллельньшИ торцами.

Для расширения диапазона иоследаваний нижний поршневой узел щьшолиен с углом раствора конуса около 90°.

На чертеже изображена предлагаемая камера высокого давления.

Камера представляет собой корпус 1, соедине нный шаряирно лри .помощ,и оои 2 с иаЖИМ1НОЙ планкой (вилкой) 3 то принципу рычагов второго рода. В цилиндрическом гнезде корпуса размещены два поршневых узла, выполиенных разъемяыми. Верхний подвижной поршневой узел состоит из 1поло:го поршня 4, трех дифференциальных винтов 5 с колпачковыми гайками, опирающихся на плечики нажимной чашки 6, в гнезде которой смонтирована верхняя алмазная наковальня 7 с меньшей рабочей поверхностью. Вторая алмазная наковальня S, имеющая большую рабочую пове рх ность, установлена на нижнем .поршне 9. Этот поршневой узел опирается на иолую шайбу (опорный элемент) 10. Угол раствора конуса для прохождения пучка излучения (например, световых лучей) в юижнем поршне выполнен равным 90°. Верхний поршень 4 стопорится винтом, 1ВХОДЯЩИМ в 1паз поршня, параллельный его оси (на чертеже не показаны). Торцовая поверхность поршня 4, контактирующая с плаекой 3 рычажной системы, для обеспечения аксиального нагружения этого поршня выполнена цилиндрической. На консольной части .корпуса и нажимной планК1И - 1на открытых свободных губках - ICMOHтировано стопорное устройство 11, блокирующее камеру 1после создания требуемых давлений.

Камера работает .следующим образом.

Исследуемое вещество вводят в камеру между двумя предварительно настроенными рабочими поверхностями алмазных наковален. Затем камеру жестко о репят на исследовательаком аппарате (например, на столике поляризационного микроскопа, дифрактометре и т. п.) для проведения необходимых исследований. Требуемые, усилия на каме|ру создают три помощи .вспомогательного генерирующего силового органа - оттарированной пруж.ины, смонтированной на самоустанавливающемся винте у(;тройства П, или автономного мультипликатора. Давление, раз:аиваемое в камере, при соотношении плеч до 5: 1 и выше оценивается по отношению приложенного усилия к .меньшей из двух рабочих поверхностей наковален без учета потерь на трение (ввиду малого хода поршня). Дополнительную контрольную градуировку по давлению производят наблюдением под микроскопом веществ с известными фазовыми переходами, установленными другими методами. Оиисанная ;миниатюрная алмазная камера .надежна в эксплуатации и удобна в работе.

Камера 1может -быть использована в качестве универсального и-сследовательского прибора высокого давления (.до 150 кбар и выше) для физических и физико-химических исследований, .область ее применения не ограничивается изучением только оптических эффектов высоких давлений при комнатных температурах. Конструкция камеры допускает монтаж микронагревательного уст|ройства; возможно ее использование при проведении оптических

исследований в отраженном .свете, рентгеновских 1И 1бпектро;окопичеоких исследований, изучении эффекта Мессбауэра и др. Использование ювелирных алмазов в качестве материала наковален позволяет существенно повысить

диапазон давлений. Для проведения рентгеновских исследований можно применять также наковальни из искусственных алмазов типа .«баллас, «карбонадо. Возможно также терм ост атирование этой камеры при низких

темпе|р атур ах.

.П р е д м е т .и з о б р е т е н и я

1.Камера высокого давления для физиче1СКИХ и (физико-химических исследований, состояш,ая из рычажной системы, включающей корпус с двумя поршневыми узлами с наковальнями, напр.име;р, из алмаза, один из которых установлен на опорном элементе, и

вспомогательного генерирующего силового органа, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения эффективности ее работы, рычажная система выполнена по принципу рычагов второго рода, а торцовая поверхность поршня, контактирующая с нажимной планкой рычажной системы, выполнена цилиндрической.

2.Камера по п. 1, отличающаяся тем, что, с Целью обеспечения .необходимой параллельности рабочих поверхностей наковален, подвижной -порщневой узел выполнен разъемным, и в цилиндрическую толую часть его вмонтированы дифференциальные винты, входящие в колпачковые гайки, опирающиеся на

плечики нажимной чашки с наковальней.

3.Камера по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона исследований, нижний поршневой узел выполнен с углом раствора конуса равным примерно 90°. It 5 Ь в 9 Ш