CS210872B1 - Vysokotlaké zařízení - Google Patents

Abstract

Vynález se týká vysokotlakého zařízení na výrobu supertvrdých materiálů, pro tlakovou oblast 7,5 až 12 GPa, které sestává z jádra ze slinutého karbidu o pevnosti v tlaku 4 200 až 5 200 MPa, lisovníků a plastického laminovaného těsnění, přičemž na sestavu 'zpevněnou ocelovými objímkami dosedá podložka lisovníku. Podstata vynálezu spočívá v tom, že tlakové napětí mezi poslední ocelovou vysoce pevnou objímkou a jádrem dosahuje 45 až 75% pevnosti slinutého karbidu v tlaku, poměr průměru jádra (2) k jeho dutině je 2,5:1 až 6:1, vnější průměr laminovaného těsnění (3) k průměru dutiny vysokotlakého zařízení je 2:1 až 4,5:1, rozměry lisovníku (1) jsou určeny poměrem tlouětky laminovaného těsnění (3) k průměru špičky lisovníku (1) v rozmezí 0,12 až 0,35, vrcholový úhel lisovníku (1) a jádra (2) je v rozsahu 95 až 110°, přičemž opěrná podložka lisovníku (9) že slinutého karbidu je ustavena v předepínací objímce (i 0)

Description

Vynález se týká vysokotlakého zařízení na výrobu supertvrdýeh materiálů, pro tlakovou oblast 7,5 až 12 GPa.

Ve vysokotlakých zařízeních, kde je stlačována nápln v matrici pomocí kuželových lisovníků známých z literatury a patentů je prostor matrice těsněn soustavou kuželovitých těsnění z pyrofylitu, katlinitu a jiných vhodných materiálů proložených kuželovými vložkami.

Zdvih nutný ke stlačení je závislý na počtu kuželovitých těsněni a vrcholovém úhlu lisovníku. Počet je dán nutností zachovat homogenitu při stlačení. Případně bývá mezi vnitřní a vnější těsnění umístěna plasticky deformovatelná kovová vložka. Razníky mají vrcholový úhel 70 až 120°.

U těchto zařízení se případné nepřesnosti ve výrobě součástí nebo náhodné materiálové poruchy v deformovatelné kovové vložce projevují poruchami těsnicí schopnosti zařízení a úniku média z prostoru matrice. Tyto nevýhody se podstatnou měrou zvyšují při teplotním zatížení těsnění od vnitřního zdroje tepla v prostoru matrice.

Nevýhodou dosud používaných vysokotlakých zařízení je, že mají malý využitelný objem vysokotlakého prostoru, nízkou životnost základních dílců, omezenou stabilitu těsnicích prvků zejména za zvýšených teplot. Vyznačují se velmi složitou konstrukci, neoperativností obsluhy a tudíž jsou málo vhodné pro průmyslové použití při výrobě supertvrdýeh materiálů.

Uvedené nevýhody odstraňuje vysokotlaké zařízení na výrobu supertvrdýeh materiálů, pro tlakovou oblast 7,5 až 12 GPa, které sestává ze slinutého karbidu o pevnosti v tlaku 4 200 až 5 200 MPa, lisovníků a plastického laminovaného těsnění, přičemž na sestavu zpevněnou ocelovými prstenci dosedá podložka, podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že •tlakové napětí mezi poslední ocelovou vysoce pevnou objímkou a jédrem dosahuje 45 až 75% pevnosti slinutého karbidu v tlaku, poměr průměru jádra k jeho dutině je 2,5:1 až 6:1, vnější průměr laminovaného těsnění k průměru dutiny vysokotlakého zařízení je 2:1 až 4,5:1, rozměry lisovníku jsou určeny poměrem tlouštky laminovaného těsnění k průměru špičky lisovní ku v rozmezí 0,12 až 0,35, vrcholový úhel lisovníků a jádra je v rozsahu 95 až 110°, přičemž opěrná podložka lisovníku ze slinutého karbidu je ustavena v přepínací ocelové objímce.

Hlavní výhodou je skutečnost, že využitelný prostor je poměrně velký a skýtá objem až několika cm\ Konstrukce vysokotlakého zařízení chrání funkční části vysokotlakého nástroje, což podstatně zvyšuje jeho životnost. Rovněž těsnění je lépe provedeno, což se projevuje zejména při zvýšených teplotách.

Na přiloženém obrázku je příklad provedeni vysokotlakého zařízení podle vynálezu.

Zařízení sestává z lisovníků _1_, jádra 2.· laminovaného těsnění g, válcového tělesa g, kovové vložky g, držáku náplně 6, náplně 2, ocelových vysoce pevných objímek 8, podložky lisovníku g, ze slinutého karbidu v předepínaci ocelové objímce 10 a měkké upínací části 11.

Vysokotlaké zařízení podle vynálezu sestává z jádra 2 ze slinutého karbidu o pevnosti v tlaku 4 200 až 5 200 MPa o poměru vnějšího průměru jádra k vnitřnímu průměru vlastní vysokotlaké dutiny 2,5:1 až 6:1, které je vloženo s předpětím do soustavy například čtyř nebo pěti ocelových vysoce pevných objímek 8. Přesahy mezi jednotlivými objímkami jsou výpočtem stanoveny tak, že mezivrstvové tlakové napětí ve vysokotlakém zařízení při stavu zatížení pracovní dutiny vnitřním tlakem vyvozují na vnitřním průměru vysokotlaké dutiny v jádře 2. ze slinutého karbidu tečná tlaková napětí, která superponovaná k tahových tečným napětím od namáhání vnitřním pracovním tlakem eliminují tato tečná tlaková napětí buá zcela nebo je snižují pod hodnoty pevnosti v tahu používaného slinutého karbidu.

Výpočtem jsou určeny skutečné montážní přesahy, přičemž jsou eliminovány deformace jednotlivých vrstev vysokotlakého zařízení vznikající při postupné montáži. Výsledkem je

2,0872 podstatné zlepšení ve využití pevnostních charakteristik jednotlivých použitých materiálů. Tlakové napětí mezi poslední ocelovou vysoce pevnou objímkou 8 a jádrem 2 slinutého karbidu se pohybuje přitom v rozmezí 40 až 75% pevnosti tlaku slinutého karbidu.

Utěsnění pohyblivých části vysokotlakého zařízení proti úniku vysokotlakého média z prostoru zařízení zaručuje dostatečný zdvih lisovníků 1 pro dosaženi potřebného vnitřního tlaku ve vysokotlakém zařízení. Současně se vytvoří tlak boční podpory kuželových částí lisovníků a laminované těsnění J je odolné proti vytlačení z mezery mezi kuželovou plochou lisovníků J. a jádrem 2 ze slinutého karbidu i za zvýšených teplot náplně vysokotlakého za-, řízení.

Těsnění je charakterizováno tím, že poměr vnějšího průměru laminovaného těsnění J k průměru dutiny vysokotlakého zařízení je v rozmezí 2 až 4,5 a nejvýhodnější vrcholový úhel kuželovitých ploch lisovníků a jádra 2 ze slinutého karbidu je v rozmezí 95 až 1,0°. Špička lisovníků 1 je prodloužena zvléětním válcovitým tělesem, které zaručuje dosažení pracovního tlaku ve vysokotlakém prostoru a zároveň chrání špičku lisovníků χ před poškozením pracovního tlaku.

Těleso má rozměry dané poměrem tlouštky k průměru špičky lisovníků χ v rozsahu 0,12 až 0,35. Těleso vytváří při pracovním tlaku kuželovitou vrstvu obalující nejvíce namáhanou část špičky lisovníků χ. Zároveň toto těleso převádí elektrický proud k topnému elementu ve vysokotlakém prostoru. Pro vrcholový úhel lisovníků χ 60 až 90° je možno dát uvedené těleso do kontaktu s lisovníkem χ.

Pro vrcholový úhel lisovníků χ 95 až ,10° je mezi těleso a špičku lisovníků X vloženo ocelové válcové těleso X o vyšší tvrdosti. Přenos síly z pístu na soustavu lisovníků χ se děje s využitím podložky lisovníků % tvořené s výhodou válcovitým jádrem ze slinutého karbidu ustaveného do předepinací ocelové objímky 10 ze zušlechtěné oceli a měkké upínací části χχ. Tento způsob přenosu lisovací síly eliminuje deformace dříve užívané opěrky z kalené oceli a tím i možné posuvy lisovníků oproti soustavně předepínacích objímek.

Claims (1)

1. Vysokotlaké zařízení na výrobu supertvrdých materiálů, pro tlakovou oblast 7,5 až 12,GPa, které sestává z jádra ze slinutého karbidu o pevnosti v tlaku 4 200 až 5 200 MPa, lisovníků a plastického laminovaného těsnění, přičemž na sestavu, zpevněnou ocelovými objímkami dosedá podložka lisovníků vyznačená tím, že poměr průměru jádra (2) k jeho dutině je 2,5:1 až 6:1, vnější průměr laminovaného těsnění (3) k průměru dutiny vysokotlakého zařízení je 2:1 až 4,5:1, rozměry lisovníků (1) jsou určeny poměrem tlouštky laminovaného těsnění (3) k průměru špičky lisovníků (1) v rozmezí 0,12 až 0,35, vrcholový úhel lisovníků (1) a jádra (2) je v rozsahu 95 až 110°, přičemž opěrná podložka lisovníků (9) ze slinutého karbidu je ustavena v předepinací ocelové objímce (10).