Устройство для создания высокого давления Советский патент 1984 года по МПК B01J3/06 

Изобретение относится к облаети обработки материа Ьв высоким давлением, а именно к устройствам, испол зуемым при производстве синтетическ сверхтвердых материалов, например алмаза и кубического нитрида бора. Известно устройство для создания высокого давления, содержащее две соосно расположенные матрицы, на об1 ащенных друг к другу торцах кото рых выполнены центральные углубления и концентрические кольцевые канавки, образующие камеру сжатия, в которой размещен контейнер с образцом Cl - Недостатком указанйого устройств является ограниченный объем камеры сжатия, снижающий производительност устройства. Известно также устройство для созидания высокого давления, содержа V щее две соосио расположенные матриц с центральными углублениями и коническими боковыми поверхностями, установленные большими основаниями на опорных плитах, внутренние поддерживающие кольца, контактирующие боковшо поверхностями с боковыми поверхностями матриц и нарзпкных поддерживакщих колец, кольцевые канавки, образованные, боковыми поверхност ми матриц и скосами, выполненными на поверхностях внутренних поддерживающих колец контейнер с образцом, установленный в углублениях матриц, кольцевую прокладку, окружающую контейнер С23. Недостаток указанного устройства заключается в его невысокой произ- водительности ввиду малохо объема рабочей ячейки. Целью изобретен ия является повышение производительности устройства. Указанная цель достигается тем, что в устр ойстве для создания высокого давления, содержащем две соосно расположенные матрицы с центральными углублениями и коническими боков| 1ми поверхностями, установленные большим основаниями на опорных плитах наружные подцержиЕ а1(Ш(ие кольца, внутренние поддерживающие кольца, контактирующие боковыми поверхностями с боковыми поверхностями матриц и наружных поддерживающих колец, кольцевые канавки, образованные боковыми поверхностями матриц и скосами, выполненными на поверхностях внутренних поддерживающих колец, контейнер с образцом, установленный в углублениях матриц, кольцевую прокладку, окружающ5то контейнер, внутренние поддерживающие кольца установлены с возможностью перемещения относительно матриц и наружных поддерживающих колец, и устройство дополнительно снабжено кольцевыми прокладками, расположенными между торцами опорных плит и внутренних поддерживаю1цих колец. На чертеже представлен продольный разрез устройства (слева от осевой линии - в исходном состоянии, справа - в сжатом состоянии). Устройство содержит две соосно расположенные матрицы 1 с центральны ми углублениями на их рабочих торцах. Поверхность углубления может быть образована двумя коническими боковыми поверхностями и плоским основанием. Между-матрицами 1 в углублениях установлен контейнер 2, выnoлнeнйыйj например, из пирофиллита или литографского камня. В осевом отверстии контейнера 2 расположены цилиндрический нагреватель 3, два контактных электрода 4 и образец 5. В кольцевых канавках треугольной , образованных боковыми поверхностями матриц 1 и скосами, вьшолненными на поверхностях внутренних поддерживающих колец 6, помещена уплотняющая кольцевая прокладка 7, выполненная из электроизоляционного материала, например из электротехни ческого картона. Внутренние поддерживающие кольца 6 установлены с натягом в наружные поддерживающие кольца 8. Матрицы 1 установлены на опорные плиты 9, Между торцами опорных шют 9 и внутренних поддерживающих колец 6 расположены две кольцевые прокладки 10j выполненные из материала с относительно высоким коэффициентом сжимаемости, например из свинца или электротехнического картона. Устройство работает следующим образом. При прш жении усилия пресса к опорным плитам 9 матрицы 1 сближаются, сж1шая контейнер 2, материал которого вытекает в зазор между матрицами 1, При этом на кромке центрального углубления йатриц 1 образуется запирающий заусенец, а в рабочей ячейке с образцом 5 генерируется высокое давление. Сила, действующая

на прдцерживающее кольцо 6 через прокладку 7, приводит к осевому перемещению кольца 6 и упругому сжатию прокладки 10, Вследствие этого на боковой поверхности матриц 1, контактирующих с боковыми поверхностями колец 6, возникают поддерживаюпще усилия, величина которых возрастает по мере увеличения давления в рабочей ячейке. При достижении заданной величины давления производят нагрев образца пропуская электрический ток через опорные штаты 9, матрицы 1, контатЛ-ные электроды 4 и нагреватель 3. После выдержки образца в течение заданного времени выключают нагрев снимают давление включая обратный ход пресса, устройство удаляют со стола пресса, разбирают и извлекают образец 5.

Благодаря осуществлению возможности осевого перемещения внутренних поддерживакицих колец 6 первоначальный зазор между торцами этих.колец устанавливается меньшим, чем зазор между торцами матриц 1, Это позволяет создать в начальный момент сжатия высокое гидравлическое сопротивление истечению материала прокладки 7 и обеспечить эффективную поддержку контейнера 2. В результате увеличивается исходная толщина контейнера и тем самым увеличивается объем образца 5, конечном итоге приводит к повьшению производительности устройства.

По мере увеличения давления в . устройстве за счет осевого перемещения колец 6 зазор мезвду их торцами увеличивается, обеспечивая ход сжатия и предохраняя матрицы 1 от короткого замыкания.

Предлагаемое устройство с объемом рабочей ячейки 16 см и матрицами из стали испытано при давлениях до 40 кбар и температурах до 1300 С.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОГО-ДАВЛЕНИЯ, содерж|.щее Две соосно расположенные матрицы с центральными углублениями и коническими боковыми поверхностями, установленные большими основаниями на опорных плитах, наружные поддерживающиекольца, внутренние поддерживаю1Щ1е кольца, контактирующие боковыми поверхностями с поверхностями матриц и наружных поддерживающих колец, кольцевые канавки^ образованные боковыми поверхностями матриц и скосами, выполненными на поверхностях внутренних поддерживающих колец, контейнер с образцом, установленный в углублениях матриц, кольцевую про- кладку, окружающую контейнер, о т- л и ч а ю щ е е с. я тем, что, с целью повышения производительности устройства, внутренние поддерживающие кольца установлены с возможностью перемещения относительно матриц и наружных поддерживающих колец, и устройство дополнительно снабжено кольцевыми прокладками, расположенными между торцами опорных плит и внутренних поддерживающих колец.i^////W00 СлЭ 4^ СОсх>& 00