SU818640A1 - Устройство дл создани высокогогидРОСТАТичЕСКОгО дАВлЕНи и ТЕМпЕ-РАТуРы - Google Patents

Description

Изобретение относится к устройствам общего назначения для осуществления физических и химических процессов при высоких давлениях и температурах и может быть использовано, например, для выращивания кристаллов под давлением, спекания изделий из порошков и т. п.

Известно устройство для создания высокого гидростатического давления и температуры, содержащее корпус с центральным отверстием, в котором установлены обтюратор, нагреватель и пробка с электровводами, набор поддерживающих колец, установленных на корпусе, и каналы для подвода охлаждающей жидкости, выполненные на периферии корпуса параллельно его оси [1]. Устройство работает при давлениях до 11 кбар и температуре до 1200°С. Градиент температуры задается размерами и формой нагревателя.

Известно также устройство с внутренним нагревателем на давление до 12 кбар и температурухдо 1200°С, содержащее корпус, скрепленный набором поддерживающих колец и охлаждаемый путем пропускания жидкости по спиральным каналам, выполненным на наружной поверхности корпуса [2].

Недостатком указанного устройства является его малая надежность, особенно при выдержках под давлением и при температуре в течение нескольких суток, из-за невысокой эффективности охлаждения устройства вследствие ограниченной площади 5 контакта охлаждающей жидкости с охлаждаемыми деталями; из-за уменьшения прочности корпуса или поддерживающих колец ввиду уменьшения площади контакта скрепляемых деталей или вследствие наличия в корпусе концентраторов напряжений в виде каналов, канавок, выточек.

В известных устройствах, имеющих корпус со спиральными канавками, уменьшение площади контакта скрепляемых деталей составляет 30—50%, что приводит к уменьшению несущей способности корпуса на 15—25%. Осевые каналы в корпусе снижают его несущую способность и вызывают необходимость увеличения габаритов устройства или уменьшения рабочего давления.

Целью изобретения является повышение надежности устройства путем увеличения площади контакта охлаждающей жидкости с нагретыми деталями устройства и устранения концентраторов напряжений.

Указанная цель достигается тем, что каналы для подвода охлаждающей жидкости образованы кольцевыми проточками, вы полненными на торцовых поверхностях колец, обращенных друг к другу.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит корпус 1 с напрессованными на него поддерживающими кольцами 2 и кожух 3. На торцовых поверхностях колец 2, обращенных друг к другу, выполнены кольцевые проточки, образующие каналы 4, в которые через отверстия 5 в кожухе 3 подается охлаждающая жидкость. В центральном отверстии корпуса 1 установлены поршень 6 с уплотнением 7, нагреватель 8 и пробка 9 с несколькими коническими изолированными электровводами 10. Нагреватель 8 сопротивлением 3—5 Ом выполнен в виде спирали из жаропрочной проволоки и изолирован от стенок корпуса экраном 11 из асбеста или пирофиллита толщиной 10—12 мм при диаметре рабочёй полости 40 мм. Пробка 9 снабжена поддерживающим кольцом 12 и уплотнением 13 и установлена на плиту 14, жестко скрепленную с кожухом 3.

Устройство работает следующим образом. ;

Пробка 9 и ячейка высокого давления, содержащая нагреватель 8, образец и термопары (на чертеже не показаны) устанавливаются в отверстии корпуса 1, опорная плита 14 скрепляется с кожухом 3. Затем в центральное отверстие наливается рабочая жидкость, например силиконовое масло, и устанавливается поршень 6. Устройство помещается на подштамповой плите пресса. При приложении усилия пресса к торцу поршня 6 осуществляется сжатие рабочей жидкости в центральном отверстии корпуса 1. По достижении заданного давления к нагревателю 8 подается электрический ток, а в кольцевые каналы 4 через отверстие 5 в кожухе 3 — охлаждающая жидкость. Необходимый градиент температуры в рабочем объеме достигается изменением расхода охлаждающей жидкости.

После выдержки образца при заданных параметрах электронагрев и подача охлаждающей жидкости прекращаются, включается обратный ход пресса, устройство демонтируется.

В данном устройстве эффективность охлаждения увеличена по сравнению с известным устройством в 2,2 раза вследствие увеличения до 5 раз площади контакта охлаждающей жидкости с нагретыми деталями.

Благодаря повышению эффективности охлаждения и отсутствию концентраторов напряжений в корпусе увеличена надежность устройства, что позволяет повысить давление до 20 кбар при температуре до 1200°С.

Claims (2)

1. полненными на торцовых поверхност х колец , обращенных друг к другу. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит корпус 1 с напрессованными на него поддерживающими кольцами 2 и кожух 3. На торцовых поверхност х колец 2, обращенных друг к другу, выполпены кольцевые проточки, образующие каналы 4, в которые через отверсти  5 в кожухе 3 подаетс  охлаждающа  жидкость. В центральном отверстии корпуса 1 установлены поршень 6 с уплотнением 7, нагреватель 8 и пробка 9 с несколькими коническими изолированными электровводами 10. Нагреватель 8 сопротивлением 3-5 Ом выполнен в виде спирали из жаропрочной проволоки и изолирован от стенок корпуса экраном 11 из асбеста или пирофиллита толщиной 10-12 мм при диаметре рабочей полости 40 мм. Пробка 9 снабжена поддерживающим кольцом 12 и уплотнением 13 и установлена на плиту 14, жестко скреплепную с кожухом 3. Устройство работает следующим образом .; Нробка 9 и  чейка высокого давлени , содержаща  нагреватель 8, образец и термопары (на чертеже не показаны) устанавливаютс  в отверстии корпуса 1, опорна  плита 14 скрепл етс  с кожухом 3. Затем в центральное отверстие наливаетс  рабоча  жидкость, например силиконовое масло, и устанавливаетс  поршень 6. Устройство помещаетс  на подштамповой плите пресса. При приложении усили  пресса к торцу поршн  6 осуществл етс  сжатие рабочей жидкости в центральном отверстии корпуса 1. По достижении заданного давлени  к нагревателю 8 подаетс  электрический ток, а в кольцевые каналы 4 через отверстие 5 в кожухе 3 - охлаждающа  жидкость. Необходимый градиент температуры в рабочем объеме достигаетс  изменёиием расхода охлаждающей жидкости. После выдержки образца при заданных параметрах электронагрев и подача охлаждающей жидкости прекращаютс , включаетс  обратный ход пресса, устройство демонтируетс . В данном устройстве эффективность охлаждени  увеличена по сравнению с известным устройством в 2,2 раза вследствие увеличени  до 5 раз площади контакта охлаждаюп1,ей жидкости с нагретыми детал ми . Благодар  повышению эффективности охлаждени  и отсутствию концентраторов напр жений в корпусе увеличена надежность устройства, что позвол ет повысить давление до 20 кбар при температуре до 1200°С. Формула изобретени  Устройство дл  создани  высокого гидростатического давлени  и температуры, содержащее корпус с центральным отверстием , в котором установлены поршень, нагреватель и пробка с электровводами, набор поддерживающих колец, установленных на корпусе, и каналы дл  подвода охлаждающей жидкости, отличающеес   тем, что, с целью повышени  надежиости устройства, каналы дл  подвода охлаждающей жидкости образованы кольцевыми проточками, выполненными на торцовых поверхност х колец, обращенных друг к другу. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Преображенский А. Я., Степанов В. А. Выращивание монокристаллов под высоким газовым давлением. «Приборы и техника эксперимента, 1965, № 2, 196-198.
2. 2.Циклис Д. С. Техника физико-химических исследований при высоких и сверхвысоких давлени х. М., «Хими , 1976, с. 119, рис. 3.43 (прототип).

   //