CN106762142A - 一种利用燃气轮机制造钻石的装置 - Google Patents
一种利用燃气轮机制造钻石的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106762142A CN106762142A CN201611069016.3A CN201611069016A CN106762142A CN 106762142 A CN106762142 A CN 106762142A CN 201611069016 A CN201611069016 A CN 201611069016A CN 106762142 A CN106762142 A CN 106762142A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- diamond
- gas turbine
- pressure
- seed
- container member
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 74
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 8
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 241001074085 Scophthalmus aquosus Species 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
- F02C6/04—Gas-turbine plants providing heated or pressurised working fluid for other apparatus, e.g. without mechanical power output
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/06—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
本发明公开一种利用燃气轮机制造钻石的装置，燃气轮机的燃烧室内能产生3Mpa‑4Mpa的压力，与所需的4.5‑6.0Gpa压力相差甚远；需要一个制造钻石的装置，该装置是利用耐高温、耐高压并且导热系数高的材料制造而成的容器构件，该容器构件安装在涡轮盘上，在容器构件中预置钻石种子、碳质原料和金属固体；在燃气轮机工作时，随着环境温度的升高，金属固体熔化成液态，在离心力等的作用下包容钻石种子，同时金属液体的离心力施加在钻石种子表面，增大压力至可满足钻石生长条件的压力以上。实现了人造钻石的工业化，为相关技术的发展提供了高品质的人造钻石。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机、燃气轮机技术领域，具体说是一种利用燃气轮机制造钻石的装置。
技术背景
钻石是一种稀缺的宝贵资源，广泛应用于制造业、装饰品等，近年来甚至有研究在钻石内部构建量子计算机、以及利用钻石制作可保持千年之久的光盘。其广泛的应用和资源的稀缺造成了对人工钻石的需求日益强烈。传统的人工钻石制造方法大都是模拟在地球深部超高压、超高温条件进行制造，但是超高的温度和压力不易保持，致使人造钻石生长时间短，体积小，同时会耗费大量的能源。科学家们经过对来自世界不同矿山钻石及其中原生包裹体矿物的研究发现，钻石的形成条件一般为压力在4.5-6.0Gpa(相当于150-200km的深度)，温度为1100℃-1500℃。1938年，洛锡涅等将热力学的理论计算用于石墨-钻石的转化过程，以后又经皮尔曼等计算了在1200K以下，石墨-钻石的平衡态，并绘制了平衡曲线。从而可知在常温298K，要实现石墨转化为钻石，需130000大气压力以上，如果升高温度，如在1200K，要实现转化，需40000大气压以上。热力学只能判断反应进行的可能性，要使可能性变为现实，化学家还需考虑动力学问题，如在室温和40万个大气压下，石墨的转化速度缓慢到难以察觉。因此速度问题，爱林等根据反应速度理论推导得出了转化过程中温度和压力对转变速度的关系式，于是可知增压是降低反应速度的，而高温自然是提高反应速度的。
发明内容
本发明目的是通过燃气轮机持续的高温、高压作用，可以制造出大体积的人造钻石。
本发明采用的技术方案是：
一种利用燃气轮机制造钻石的装置，燃气轮机的结构，经过压气机的增压，在燃烧室的主燃区能产生3Mpa-4Mpa的压力及2500K以上的温度；即使在涡轮前，也能保持1500-1900K的温度，可满足钻石制造对温度的需求，
燃气轮机的燃烧室内能产生3Mpa-4Mpa的压力，与所需的4.5-6.0Gpa压力相差甚远；
需要一个制造钻石的装置，该装置是利用耐高温、耐高压并且导热系数高的材料制造而成的容器构件，该容器构件安装在涡轮盘上，在容器构件中预置钻石种子、碳质原料和金属固体；在燃气轮机工作时，随着环境温度的升高，金属固体熔化成液态，在离心力等的作用下包容钻石种子，同时金属液体的离心力施加在钻石种子表面，增大压力至可满足钻石生长条件的压力以上。
本发明的优点是：
本发明经虚拟仿真计算验证，在燃气轮机工作过程中，制造钻石结构容器内的压力和温度可达到钻石生长对高温及高压的需求，能够制造大体积的人造钻石。由于钻石价值受品质、体积影响较大，采用本发明所述装置按钻石体积成长速率20％/小时，每台燃气轮机装入50个本发明所述装置，则5小时可获得50个体积增加1倍的钻石，保守估算，装用本发明所述装置的燃气轮机每小时可获利40万元，利润空间巨大。同时实现了人造钻石的工业化，为相关技术的发展提供了高品质的人造钻石基础。
附图说明
图1燃机轮机结构简图。
图2燃机轮机涡轮简图。
图3用于制造钻石的容器简图。
图4制造钻石结构容器。
图5制造钻石前。
图6钻石制造过程中。
图7打开扇形窗堵盖。
图8取出成品钻石。
具体实施方式
结合附图1-8对本发明进一步详细说明。
本发明采用传统的熔媒法及外延增长法结合，即用燃气轮机产生的超高压和高温施加在钻石种子表面，通过石墨碳质原料和金属材料(合金)反应，在钻石种子外延生成新的钻石结构；金属材料由Ni，Mn，Co，Fe，Cr元素组成，或者是上述金属材料的二元，三元或多元合金，上述金属材料或合金合成钻石的基本材料；还可以在其中添加少量的或者微量的Cu，Nb，Mg元素，进而改变钻石成核与生长条件。
一种利用燃气轮机制造钻石的装置，燃气轮机的结构，经过压气机的增压，在燃烧室的主燃区能产生3Mpa-4Mpa的压力及2500K以上的温度；即使在涡轮前，也能保持1500-1900K的温度，可满足钻石制造对温度的需求，
燃气轮机的燃烧室内能产生3Mpa-4Mpa的压力，与所需的4.5-6.0Gpa压力相差甚远；
需要一个制造钻石的装置，该装置是利用耐高温、耐高压并且导热系数高的材料制造而成的容器构件，该容器构件安装在涡轮盘上，在容器构件中预置钻石种子、碳质原料和金属固体；在燃气轮机工作时，随着环境温度的升高，金属固体熔化成液态，在离心力等的作用下包容钻石种子，同时金属液体的离心力施加在钻石种子表面，增大压力至可满足钻石生长条件的压力以上。
一种利用燃气轮机制造钻石的装置，燃气轮机涡轮部件由涡轮静子机匣1、涡轮静子导向叶片2、涡轮转子叶片3组成；涡轮转子叶片3与涡轮盘4对应布置，所述涡轮静子机匣1上设有防击穿扇形窗堵盖5；
在涡轮盘4内设置有制造钻石的容器构件6；
为了方便去除制造出的钻石，重新填装钻石制造原料以供反复制造钻石，在涡轮静子机匣1上开一个扇形窗，并设有可反复拆装的防击穿扇形窗堵盖5；
容器构件6包括叶片6.1、摇臂6.2、容器固定/引导叶片的销钉6.3、引入/排放热空气孔道的支撑架6.4、轮盘6.5、固定钻石种子的动芯6.6、离心动芯6.7；
所述轮盘6.5为设有内腔，容置有离心动芯6.7；在离心动芯6.7内容置有碳质原料和金属原料6.9；在碳质原料和金属原料6.9上部中心包容有钻石种子6.8；在钻石种子6.8及碳质原料和金属原料6.9上设有动芯6.6；
所述轮盘6.5上部通过销钉6.3与叶片6.1卡接连接；
所述轮盘6.5上部设有支撑架6.4，支撑架6.4上设有摇臂6.2；摇臂6.2一端与动芯6.6顶接，另一端与叶片6.1轴接。
所述支撑架6.4上设有引入/排放热空气的通道。
实施例
一、向容器的离心动芯6.7中装入钻石种子6.8和碳质原料和多种成分金属原料6.9；
二、燃气轮机工作。容器叶片6.1受离心力作用向离心方向移动，达到容器固定6.3、引导叶片用销钉限位位置，同时带动容器摇臂转动6.2。
容器摇臂6.2对带固定钻石种子的容器动芯6.6施加向心方向力。
容器离心动芯6.7受离心力作用向离心方向移动，与带固定钻石种子的容器动芯6.6相互作用，增大容器内压力。
随着支撑架6.4引入源源不断的热空气，环境温度升高，使容器内预置的碳质原料和多种成分金属原料6.9融化成熔融状态，包裹钻石种子。其中熔融状态的液体靠容器离心动芯6.7和容器带固定钻石种子的动芯6.6配合锥面实现密封。此后钻石开始生长。
三、打开防击穿扇形窗堵盖，取出成品钻石。
四、重新填装相关原料及钻石种子，进行下一次钻石制造。
Claims (3)
1.一种利用燃气轮机制造钻石的装置，燃气轮机的结构，经过压气机的增压，在燃烧室的主燃区能产生3Mpa-4Mpa的压力及2500K以上的温度；即使在涡轮前，也能保持1500-1900K的温度，可满足钻石制造对温度的需求，
其特征在于：
燃气轮机的燃烧室内能产生3Mpa-4Mpa的压力，与所需的4.5-6.0Gpa压力相差甚远；
需要一个制造钻石的装置，该装置是利用耐高温、耐高压并且导热系数高的材料制造而成的容器构件，该容器构件安装在涡轮盘上，在容器构件中预置钻石种子、碳质原料和金属固体；在燃气轮机工作时，随着环境温度的升高，金属固体熔化成液态，在离心力等的作用下包容钻石种子，同时金属液体的离心力施加在钻石种子表面，增大压力至可满足钻石生长条件的压力以上。
2.一种利用燃气轮机制造钻石的装置，其特征在于：
燃气轮机涡轮部件由涡轮静子机匣、涡轮静子导向叶片、涡轮转子叶片组成；涡轮转子叶片与涡轮盘对应布置，所述涡轮静子机匣上设有防击穿扇形窗堵盖；
在涡轮盘内设置有制造钻石的容器构件；
为了方便去除制造出的钻石，重新填装钻石制造原料以供反复制造钻石，在涡轮静子机匣上开一个扇形窗，并设有可反复拆装的防击穿扇形窗堵盖；
容器构件包括叶片、摇臂、销钉、支撑架、轮盘、动芯、离心动芯；
所述轮盘为设有内腔，容置有离心动芯；在离心动芯内容置有碳质原料和金属原料；在碳质原料和金属原料上部中心包容有钻石种子；在钻石种子及碳质原料和金属原料上设有动；
所述轮盘上部通过销钉与叶片卡接连接；
所述轮盘上部设有支撑架，支撑架上设有摇臂；摇臂一端与动芯顶接，另一端与叶片轴接。
3.根据权利要求2所述的一种利用燃气轮机制造钻石的装置，其特征在于：所述支撑架上设有引入/排放热空气的通道。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611069016.3A CN106762142B (zh) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | 一种利用燃气轮机制造钻石的装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611069016.3A CN106762142B (zh) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | 一种利用燃气轮机制造钻石的装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106762142A true CN106762142A (zh) | 2017-05-31 |
| CN106762142B CN106762142B (zh) | 2018-06-08 |
Family
ID=58904183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611069016.3A Active CN106762142B (zh) | 2016-11-29 | 2016-11-29 | 一种利用燃气轮机制造钻石的装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106762142B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB739483A (en) * | 1951-03-20 | 1955-11-02 | Wikdahl Lennart | Method of carrying out exothermic chemical reactions in the gaseous phase |
| CN1469773A (zh) * | 2000-08-11 | 2004-01-21 | ͨ�õ�����˾ | 钻石的高压高温制造 |
| CN2628137Y (zh) * | 2003-07-20 | 2004-07-28 | 唐明周 | 一种人造金刚石合成块中的调整垫 |
| CN1736571A (zh) * | 2005-06-30 | 2006-02-22 | 邵油广 | 人造金刚石的制作工艺 |
| CN1929982A (zh) * | 2004-01-13 | 2007-03-14 | 宋健民 | 高压结晶成长装置及其相关方法 |
-
2016
- 2016-11-29 CN CN201611069016.3A patent/CN106762142B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB739483A (en) * | 1951-03-20 | 1955-11-02 | Wikdahl Lennart | Method of carrying out exothermic chemical reactions in the gaseous phase |
| CN1469773A (zh) * | 2000-08-11 | 2004-01-21 | ͨ�õ�����˾ | 钻石的高压高温制造 |
| CN2628137Y (zh) * | 2003-07-20 | 2004-07-28 | 唐明周 | 一种人造金刚石合成块中的调整垫 |
| CN1929982A (zh) * | 2004-01-13 | 2007-03-14 | 宋健民 | 高压结晶成长装置及其相关方法 |
| CN1736571A (zh) * | 2005-06-30 | 2006-02-22 | 邵油广 | 人造金刚石的制作工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106762142B (zh) | 2018-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109795987B (zh) | 制备氢化镁粉末的一体化装置及制备氢化镁粉末的方法 | |
| US4332520A (en) | Velocity pump reaction turbine | |
| GB619634A (en) | Improvements relating to internal combustion turbines and like apparatus working with gases at high temperatures | |
| CN103387210A (zh) | 甲醇水制氢系统及方法 | |
| DE3561752D1 (en) | Process for producing carbon fibres vapour-deposited from methane | |
| CN106762142A (zh) | 一种利用燃气轮机制造钻石的装置 | |
| CN105773448B (zh) | 一种金属结合剂磨具及其制备方法 | |
| RU2718075C2 (ru) | Способы создания поликристаллического алмаза, режущих элементов и инструментов, содержащих поликристаллический алмаз | |
| CN101435330B (zh) | 一种人造岩心靶制作方法 | |
| CN113148966B (zh) | 氨解法制备高纯氮化硅粉体方法 | |
| CN110408830A (zh) | 一种Ti(C,N)基金属陶瓷材料及其碳平衡控制方法 | |
| CN110116376A (zh) | 一种金属结合剂磨具及其制备方法 | |
| CA2550782A1 (en) | Syngas turbine | |
| CN103558073A (zh) | 有机分子碳十四定年制样系统和方法 | |
| CN110357759A (zh) | 一种利用储氢合金氢化物在室温下实现二氧化碳甲烷化的方法 | |
| CN106048306B (zh) | 一种Cu合金化的Ti‑8Si合金及其制备方法 | |
| CN107758669A (zh) | 一种丙醇还原制备碳化钼粉末的方法 | |
| CN109704775A (zh) | 一种铍梯度分布的连续碳化硅纤维及其制备方法 | |
| CN102925129A (zh) | 一种加氢热气化学溶液组份及在稠油开采方面的应用 | |
| CN110562921A (zh) | 一种合成硼氢化锂·二氧化碳配位化合物的方法 | |
| CN105947977A (zh) | 一种新型纳米硼氢化物储氢材料及其制备方法 | |
| CN109321297A (zh) | 一种石油伴生气处理工艺 | |
| Curcio et al. | Autothermal Hybridization of a High-Temperature Solar Biomass Gasifier | |
| CN106438041A (zh) | 叶轮发动机 | |
| CN112159153B (zh) | 用于煤炭地下原位热解的支撑剂、制备方法和填充方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 110043 Dong TA street, Dadong District, Shenyang, Liaoning Province, No. 6 Patentee after: Chinese Hangfa Shenyang Liming Aero engine limited liability company Address before: 110043 Dong TA street, Dadong District, Shenyang, Liaoning Province, No. 6 Patentee before: Liming Aeroplane Engine (Group) Co., Ltd., Shenyang City |