DE2953386C2 - Vorrichtung zur Erzeugung von Höchstdruck - Google Patents

Vorrichtung zur Erzeugung von Höchstdruck

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DE2953386C2
DE2953386C2 DE2953386T DE2953386T DE2953386C2 DE 2953386 C2 DE2953386 C2 DE 2953386C2 DE 2953386 T DE2953386 T DE 2953386T DE 2953386 T DE2953386 T DE 2953386T DE 2953386 C2 DE2953386 C2 DE 2953386C2
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Description

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zentraleinsatz (21) und dem diesen umgebenden Ring (22) eine reibungsvermindernde Zwischenlage (24) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das im Raum zwischen den zentralen Abschnitten (18 und 19) der Stirnflächen (11 und 12) des Arbeitskörpers (4) und des Grundkörpers (8) angebrachte, feste unter Druck plastische Medium (13) ein Explosivstoff ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Stirnfläche (23) des Zentraleinsatzes (21) ein Piezoelement (25) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskörper (4) des Kolbens (2) zusätzlich mindestens einen Ring (22') enthält, der koaxial zu dem Ring (22) angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Höchstdruck mit einem Mehrkolbensystem, wobei jeder Kolben in Richtung seiner Längsachse aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, von denen der eine Teil ein Arbeitskörper ist, dessen eine Stirnfläche ein festes, unter Druck plastisches Medium kontaktiert, das eine Probe umgibt, wogegen der andere Teil einen Grundkörper darstellt, dessen eine Stirnfläche einem für alle Kolben gemeinsamen Mittel zu ihrer Verschiebung zugekehrt ist und dessen andere Stirnfläche gegenüber der anderen Stirnfläche des Arbeitskörpers in einem Abstand angeordnet ist, wobei der Raum zwischen diesen beiden Stirnflächen mit einem festen, unter Druck plastischen Medium gefüllt ist und auf der Oberfläche dieser beiden Stirnflächen ringförmige Nuten angebracht sind, deren Achsen mit der Längsachse des Kolbens zusammenfallen und deren innere Ränder einen zentralen Abschnitt
ίο jeweils der Stirnfläche des Arbeitskörpers und des Grundkörpers begrenzen und wobei der Hohlraum der Nuten zumindestens teilweise mit einem festen, unter Druck plastischen Medium gefüllt ist Eine solche Vorrichtung ist aus DE-AS 23 49 843 oder US-PS
is 38 54 854bekannt
Bei dieser bekannten Ausbildung, die zur Synthese von Diamanten und kubischem Bornitrid oder m anderen Fällen dient, wo es auf die Erzeugung von Höchstdrücken ankommt, haben die ringförmigen
Nuten in den einander zugewandten Stirnflächen von Grundkörper und Arbeitskörper die Wirkung, daß eine gleichmäßigere Verteilung der Spannungen in den Körpern des Mehrkolbensystems und damit eine Verringerung der auftretenden Verformungen erreicht wird.
Nachteilig ist jedoch, daß die Größe des Drucks, dem die Probe unterworfen werden kann, begrenzt bleibt. Bei der VerschiebeAg der Kolben zur Probe hin kommt es zu einem Ausfließen des festen, unter Druck jo plastischen Mediums in die Spalträume zwischen den Kolben, wodurch deren Annäherung ermöglicht wird. In dem verbleibenden Medium entsteht ein Druck, der umso höher ist, je mehr Widerstand dem Ausfließen des Mediums bei wachsender Kraftbeaufschlagung der Kolben entgegenwirkt. Dieser Widerstand wächst mit abnehmender Spaltgröße.
Wenn die Spalte schließlich ausreichend schmal geworden ist, hört das Ausfließen des Mediums auf und eine weitere Vergrößerung der auf die Kolben wirkenden Kraft führt nur noch ?■> einer Vergrößerung des Drucks im Medium, ohne daß der auf die Probe wirkende Druck entsprechend wächst. Es ist dann der maximale Druck im die Probe umgebenden festen, unter Druck plastischen Medium und in der Probe selbst erreicht. Dieser liegt in der Größenordnung von 150kbar.
Ähnliches gilt für eine aus der GB-PS 12 00 bekannte Vorrichtung zur Höchstdruckerzeugung vom Kugel-Typ, deren Mehrkolbensystem aus Körpern regelmäßiger geometrischer Form (Kugel. Zylinder) besteht und durch Ebenen geteilt ist, die durch das Symmetriezentrum gehen. Die zur Probe gewandten Stirnseiten der Kolben bilden eine Hochdruckkammer, in der sich ein festes, unter Druck plastisches Medium befindet, das die Probe umgibt, und zwischen den Seitenflächen der Kolben befindet sich ebenfalls teilweise ein festes, unter Druck plastisches Medium.
Auch bei dieser Ausbildung begegnet das letztgenannte Medium beim Ausfließen in die Spalträume ho zwischen den Seitenflächen der Kolben einem mit dem Kleinerwerden der Spaltbreite steil anwachsenden Widerstand, der schließlich eine weitere gegenseitige Annäherung der Kolben trotz der Möglichkeit einer weiteren Vergrößerung der Kraft, die an den äußeren b5 Stirnflächen der Kolben angreift, verhindert. Damit ist auch hier die Kraft der Zusammendrückung des die Probe umgebenden festen Mediums begrenzt. Außerdem entwickeln sich bei nicht gleichmäßiger
allseitiger Zusammendrückung in den Kulbenteilen, die an das die Probe umgebende feste Medium angrenzten, hohe Spannungen und die Kolben erfahren eine große Verformung entlang der Längsachse in Richtung vorn Zentrum der Hochdruckkammer aus zur äußeren Stirnfläche des Kolbens hin.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Höchstdruckerzeugung, mit der eine weitere Steigerung der erzielbaren Maximaldrücke möglich ist
Ausgehend von der eingangs beschriebenen bekannten Vorrichtung ist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß der Arbeitskörper eines jeden Kolbens in der zur Längsachse des Kolbens senkrechten Richtung aus einem Zentraleinsatz und einem diesen umgebenden Ring zusammengesetzt, wobei der Zentraleinsatz und der Ring koaxial angeordnet und zur Probe hin verschiebbar sind, wobei der Flächeninhalt der Stirnfläche des Zentraleinsatzes, die der Stirnfläche des Arbeitskörpers zugeordnet ist, ungefähr gleich oder kleiner als der Flächeninhalt des zentralen Abschnitts dieser Stirnfläche ist
Bei einer solchen Ausführung des Arbeitskörpers eines jeden Kolbens wird die Kraft effektiv ausgenutzt, die auf die Stirnfläche des dem Grundkörper des Kolbens zugekehrten Zentraleinsatzes wirkt. Unter der Wirkung dieser Knift, die größenmäßig die Kraft übersteigt, die auf d<?n Zentraleinsatz seitens des die Probe umgebenden festen Mediums wirkt, erfährt der Zentraleinsatz erstens eine allseitige Zusammendrükkung, was zur Verringerung der Gradienten der Spannungen in seinem Körper führt, zweitens eine ohne Zerstörung erfolgende Verformung entlang der Längsachse und kann sich drittens relativ zu dem ihn umgebenden Ring zur Probe hin bewegen, was ein zusätzliches Zusammendrücken des die Probe umgebenden festen Mediums und eine Drucksteigerung in diesem Medium und damit auch in der Probe zur Folge hat.
Zweckmäßigerweise ist zur Erleichterung der Relativbewegung des Zentraleinsatzes zum ihn umgebenden Ring zwischen diesen beiden Teilen eine reibungsvermindernde Zwischenlage angeordnet.
Eine besonders kräftige zusätzliche Verschiebung des Zentraleinsatzes zur Probe hin wird möglich, wenn in weiterhin erfindungsgemäßer Ausbildung das im Raum zwischen den zentralen Abschnitten der Stirnflächen des Arbeitskörpers und des Grundkörpers angebrachte, feste, unter Druck plastische Medium ein Explosivstoff ist, dessen Zündung eine maximale Drucksteigerung bewirkt.
An sich ist es aus »The Review of Scientific Instrumfnts«, Vol.29 (!958), S.848 ff. bekannt, zur Erzeugung eines Höchstdruckes zwei einander zugewandte Kolben gegen eine Probe zu sprengen. Hier handelt es sich jedoch nicht um eine gattungsgemäße Ausbildung, bei der bereits vor Zündung der Explosion höchste Drücke erzielbar sind. Es geht hier u. a. um die Herstellung von Werkstücken aus Metallpulver oder -spänen und die erzielbiiren Drücke wirken auch nur eine sehr kurze Zeit. Für die vorliegenden Einsatzgebiete wäre dieses bekannte Verfahren nicht geeignet.
Schließlich ist es bei der vorliegenden Erfindung zweckmäßig, wenn auf d&r Stirnfläche des Zentraleinsatzes ein Piezoelement ■■'orgesehen ist.
Auch kann es vorteilhaft sein, wenn der Arbeitskörper des Kolbens zusätzlich mindestens einen weiteren Ring enthält, der koaHal zu dem Ring angeordnet ist, welcher den Zentraleinsatz umgibt
Im folgenden wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen weiter erläutert Es zeigt
s F i g. 1 eine Vorrichtung zur Höchstdruckerzeugung vom Kugel-Typ im Schnitt;
F i g. 2 eine entsprechende Vorrichtung vom Belt-Typ im Längsschnitt;
Fig.3 eine weitere Ausbildung mit zwei Kolben im ίο Längsschnitt;
Fig.4 eine Abwandlung der Ausbildung gemäß F i g. 3 im Längsschnitt
Die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung zur Höchstdruckerzeugung vom Kugel-Typ hat ein Mehrkolbensystem 1 aus sechs Kolben Z Je zwei dieser Kolben 2 sind auf einer gemeinsamen Längsachse 3 mit Abstand einander gegenüber angeordnet und haben die Form von Sektoren, die gemeinsam mit den. vier anderen Kolben 2 eine Kugel bilden.
Jeder Kolben 2 ist in Richtung seiner Längsachse 3 zusammengesetzt aus zwei Teile" ausgeführt. Der eine Teil ist ein Arbeitskörper 4, dessen innere Stirnfläche 5 auf ein festes, unter Druck plastisches Medium 6 wirkt das eine Probe 7 umgibt, welche dem Höchstdruck auszusetzen ist Als Medium 6 kann der Lithografiestein (Katlinit) Anwendung finden.
Der andere Teil des Kolbens 2 ist ein Grundkörper 8, dessen eine Stirnfläche 9 einem für alle Kolben 2 gemeinsamen Mittel 10 zu ihrer Verschiebung zuge-Ju kehrt ist.
Die einander zugewandten Stirnfläche 11 des Arbeitskörpers 4 und Stirnfläche 12 des Grundkörpers 8 liegen in einem bestimmten Abstand voneinander. Der Raum zwischen den Stirnflächen 11 und 12 ist mit einem j> festen, unter Druck plastischen Medium 13 gefüllt, beispielsweise mit einem ebensolchen festen Medium wie auch zur Druckübertragung auf die Probe 7. In der beispielsgemäßen Ausführung ist das Medium 13 ein Explosivstoff, beispielsweise eine Legierung aus 36% Trotyl und 64 % Hexogen.
Auf den Oberflächen der Stirnflächen 11 und 12 sind einander gegenüberliegende und entsprechende ringförmige Nuten 14 bzw. 15 eingearbeitet, deren Achsen mit der Längsachse 3 des Kolbens 2 zusammenfallen.
Die inneren Ränder 16 und 17 der Nuten 14 bzw. 15 begrenzen die zentralen Abschnitte 18 und 19 der Stirnflächen 11 und 12 jeweils des Arbeitskörpers 4 und des Grundkörpers 8.
Der von den Nuten 14 und 15 gebildete Hohlraum ist
■>e mit einem festen, unter Druck plastischen Medium 20 gefüllt, z. B. ebenfalls aus Litographiestein (Katlinit). Es kann auch eine ieilweise Füllung des Hohlraums der Nuten ausreichen.
Die sich radial erstreckenden Spalte zwischen den
y< Arbeitskörpern 4 sind mit einem festen, unter Druck plastischen Medium 30, und zwar Pyrcphollit gefüllt.
Diese Spalte erlauben eine Bewegung der Körper radial nach innen.
Jeder Arbeitskörper 4 der Kolben 2 ist zusammengebo setzt aus einem Zentraleinsatz 21 und einem diesen koaxial umgebenden Ring 22, wobei diese Teile relativ zueinander verschiebbar sind.
Der Zentraleinsatz 21 des Arbeitskörpers ist hier in Form eines geraden Zylinders ausgebildet. Der Flächenb5 inhalt seiner Stirnfläche 23 ist kleiner als der Flächeninhalt des zentralen Abschnittes 18 der Stirnfläche 11 des Arbeitskörpers 4.
Zwischen dem Zentraleinsatz 21 und dem ihn
umgebenden Ring 22 befindet sich eine Zwischenlage 24 aus einem reibungsvermindernden Material, z. B. aus Blei. Auch Kupfer, Zinn oder ein Fluorkunststoff kann in Frage kommen.
Unmittelbar an der Stirnfläche 23 des Einsatzes 21 liegt ein Piezoelement 25 an.
Das Mittel 10 zur Verschiebung der Kolben 2 ist in der Vorrichtung gemäß F i g. 1 eine Flüssigkeit 26, nämlich Kerosin, das durch ein Rohr 27 unter Druck in einen kugelförmigen Druckbehälter 29 eingeleitet wird, in dem sich das Mehrkolbensystem 1 innerhalb einer Gummihülse 28 befindet.
Die Kolben 2 bestehen aus Wolframkarbid, Titankarbonitrid oder überharten Werkstoffen wie Diamant oder kubischem Bornitrid. Der Zentraleinsatz 21, der den größten Druck erfährt, muß aus besonders festen Materialien ausgeführt sein.
Bei der beschriebenen Ausführungsvariante gemäß F i g. 1 kann das Volumen des die Probe umgebenden festen Mediums in der Größenordnung von i cmJ liegen und der erzielbare Druck über 200 kbar betragen.
F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform vom Belt-Typ, mit der Drücke von 100 bis 150 kbar in einem Volumen des die Probe umgebenden festen Mediums von bis zu 100 cm3 erzielt werden können.
Hier besteht das Mehrkolbensystem 1 aus zwei Kolben 2, die mit Abstand einander gegenüber auf einer gemeinsamen Längsachse 3 liegen. Jeder Kolben 2 ist ähnlich der bereits beschriebenen Ausbildung gemäß F i g. 1 aus zwei Teilen zusammengesetzt. Der Arbeitskörper 4 drückt mit seiner Stirnfläche 5 unmittelbar auf das die Probe 7 umgebende feste, unter Druck plastische Medium 6. Der Grundkörper 8 ist mit seiner Stirnfläche 9 einem Verschiebemittel 10, hier einer hydraulischen Presse zugekehrt.
Die einander zugewandten Stirnflächen 11 und 12 des Arbeitskörpers 4 br*, des Grundkörpers 8 liegen in einem gewissen Abstand voneinander und der Raum zwischen ihnen ist mit einem festen, unter Druck plastischen Medium 13 gefüllt. In den Stirnflächen sind -to ringförmige Nuten 14 bzw. 15 ausgeführt. Die inneren Ränder 16 und 17 der Nuten 14 und 15 begrenzen die zentralen Abschnitte 18 und 19 der Stirnflächen 11 und 12 jeweils des Arbeitskörpers 4 und des Grundkörpers 8. Der von den Nuten 14 und 15 gebildete Raum ist mit einem festen, unter Druck plastischen Medium 20 gefüllt.
Jeder Arbeitskörper 4 besteht aus einem Zentraleinsatz 21 und einem diesen koaxial umgebenden Ring 22, wobei zwischen diesen eine Zwischenlage 24 zur Reibungsverminderung untergebracht ist.
Der Flächeninhalt der Stirnfläche 23 des Zentraleinsatzes 21 ist kleiner als der Flächeninhalt des zentralen Abschnittes 18 der Stirnfläche 11 des Arbeitskörpers 4.
An der Stirnfläche 23 des Einsatzes 21 liegt unmittelbar ein Piezoelement 25 an.
In dieser Ausführungsvariante ist das die Probe 7 umschließende feste, unter Druck plastische Medium 6 seitlich gehalten von einem Metallring 44, wobei zwischen diesem und dem Medium 6 sowie einem Teil der Seitenflächen der Arbeitskörper 4 ein plastisches Medium 45 (Pyrophjllit) eingelegt ist.
Einfacher in der konstruktiven Ausführung und im Betrieb ist die Vorrichtung zur Höchstdruckerzeugung gemäß F i g. 3.
Ähnlich wie in F i g. 2 besteht das Mehrkolbensystem 1 aus zwei Kolben 2. Einander funktional entsprechende Teile sind mit den auch in F i g. 1 und 2 verwendeten Bezugszeichen bezeichnet. Abweichend von der Ausbildung nach F i g. 2 bestehen die Arbeitskörper 4 aus jeweils einem Zentraleinsatz 21, der koaxial von zwei Ringen umfaßt ist, nämlich außer dem Ring 22 noch einem weiteren, diesen ersten Ring umgebenden äußeren Ring 22'. Die drei Teile 21, 22 und 22' sind relativ zueinander in Axialrichtung verschieblich.
Der Flächeninhalt der Stirnfläche 23 des Zentraleinsatzes 21 ist dem Flächeninhalt des zentralen Abschnittes 18 der Stirnfläche 11 des Arbeitskörpers 4 annähernd gleich. Der Zentraleinsatz 21 ist als gerader Zylinder gestaltet. Zwischen dem Zentraleinsatz 21 und den diesen umgebenden Ringen 22 und 22' sind reibungsvermindernde Zwischenlagen 24 und 24' untergebracht.
In den Stirnflächen 5 der Arbeitskörper 4 sind einander gegenüberliegende und entsprechende ringförmige Nuten 70 ausgeführt, deren innere Ränder 71 zentrale Abschnitte 72 begrenzen, zwischen denen sich das die Probe 7 umgebende feste Medium 6 befindet. Die von den Nuten 70 gebildeten Räume sind mit einem festen, unter Druck plastischen Medium 73 vom Typ Katlinit oder Pyrophyllit gefüllt.
Der Arbeitskörper 4 und der Grundkörper 8 eines jeden Kolbens 2 sind in Stützringe 74 aus Stahl eingepreßt.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsvariante erlaubt Volumina des die Proben 7 umgebenden festen Medic.113 von mehr als 30 bis 40 cm3.
Die Vorrichtung nach F i g. 4 unterscheidet sich von der nach Fig.3 lediglich darin, daß der Zentraleinsatz 21 des Arbeitskörpers 4 in Form eines geraden Kegelstumpfs ausgebildet ist, dessen größere Grundfläche auf das die Probe 7 umgebende feste, unter Druck plastische Medium 6 unmittelbar wirkt.
Der Zentraleinsatz 21 ist von einem Ring 22 umgeben, wobei zwischen diesen Teilen eine reibungsvermindernde Zwischenlage 24 eingebracht ist.
In allen vier Ausbildungsformen sind in den Zeichnungen nicht gezeigte elektrische Leitungen vorhanden, mit denen den Piezoelementen 25 eine Wechselspannung zugeführt werden kann, um in diesen Schwingungen zu erzeugen, sowie Leitungen, mit denen dem Explosivstoff (festes Medium 13) zur Zündung desselben elektrischer Strom zugeführt werden kann.
Die Funktion der beschriebenen Vorrichtungen zur Höchstdruckerzeugung wird nachfolgend unter Betrachtung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 beschrieben.
Durch Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit 26 wird an die Stirnflächen 9 der Grundkörper 8 der Kolben 2 über die Gummihülle 28 ein gleichmäßig verteilter Druck angelegt. Unter der Wirkung dieses Drucks bewegen sich die Kolben 2 entlang ihrer Längsachsen 3 und drücken das die Probe 7 umgebende feste, unter Druck plastische Medium 6 und das feste, unter Druck plastische Medium 30 zusammen. Das letztere zerfließt im Spalt zwischen den Seitenflächen der Kolben 2. Das feste Medium 6 fließt teilweise in den Spalt zwischen den Seitenflächen der Kolben 2 aus. Das zurückbleibende feste Medium 6 erfährt ein Zusammendrücken und in t ihm wird ein Druck erzeugt, der auf die Probe 7 übertragen wird. Durch das Ausfließen der festen Medien 6 und 30 wird es den Kolben 2 möglich, den Spalt zwischen ihren Seitenflächen zu verringern und sich unter Zusammendrücken des festen Mediums 6 zur Probe 7 zu bewegen.
Da der Flächeninhalt der Stirnfläche 9 des Kolbens 2
um ein Mehrfaches größer ist als der Flächeninhalt der Stirnfläche 5 des Arbeitskörpers 4, wird im festen Medium 6 ein wesentlich höherer Druck erzeugt, als er in der Flüssigkeit 26 herrscht. Während zunächst die Druckübersetzung ungefähr das Flächenverhältnis erreichen kann, wird mit fortschreitender Verringerung des Spaltes zwischen den Seitenflächen der Kolben 2 der Widerstand des hier befindlichen Mediums gegen ei.·.;: weitere Annäherung der Kolben zunehmen. Es fließt weniger vom Medium 6 in den Spalt aus, und zur weiteren Annäherung der Kolben und Drucksteigerung im Medium 6 muß die an den Stirnflächen 9 der Kolben 2 angreifende Kraft, d. h. im vorliegenden Fall der Druck der Flüssigkeit 26 unproportional erhöht werden. Durch die Druckerzeugung in der Flüssigkeit 26 und im festen Medium 6 werden auch die Medien zwischen der Stirnfläche 11 des Arbeitskörpers 4 und der Stirnfläche 12 des Grundkörpers 8 druckbeaufschlagt und der Spalt zwischen diesen verkleinert sich. Die Annäherung der Stirnflächen ii und i2 führt zum Zusammendrücken des in den ringförmigen Nuten 14 und 15 befindlichen festen Mediums 20 sowie zum Zusammendrücken des festen, unter Druck plastischen Mediums 13, das sich im Raum zwischen den zentralen Abschnitten 18 und 19 des Arbeitskörpers 4 und des Grundkörpers 8 befindet.
Das feste Medium 20 fließt teilweise in den Spalt zwischen den Stirnflächen 11 und 12 bei ihrer Annäherung aus. Das in den Nuten 14 und 15 zurückbleibende feste Medium 20 erfährt ein Zusammendrücken und der in ihm entstehende Druck wirkt dem Ausfließen des festen Mediums 13 entgegen und begünstigt dadurch eine schnellere Zunahme des Drucks in diesem.
Das Volumen des festen Mediums 13 ist um ein Mehrfaches kleiner ais das Volumen des festen Mediums 6, da das letztere zur Unterbringung der massiven Proben 7 dient, infolgedessen sowie dadurch, daß das feste Medium 13 eine effektive Stützung durch das feste Medium 20 erfährt, wächst der Druck im festen Medium 13 schneller als der Druck im festen Medium 6. Die Druckerzeugung im festen Medium 13 ist verbunden mit der Auswahl der optimalen geometrischen Abmessungen der zentralen Abschnitte 18 und 19 des Arbeitskörpers 4 und des Grundkörpers 8, der ringförmigen Nuten 14 und 15, der Beiwerte der inneren Reibung der festen Medien 13 und 20 und der ursprünglichen Volumina der festen Medien 13 und 20. Die hierbei auftretende überschüssige Kraft, die an der Stirnfläche 23 des Zentraleinsatzes 21 angreift, zwingt diesen zur Verschiebung relativ zum konzentrischen Ring 22 radial nach innen. Dadurch erfährt das feste Medium 6 ein zusätzliches Zusammendrücken und einen Druckzuwachs.
Wenn die Spalte zwischen den Seitenflächen der Arbeitskörper 4 und der Abstand zwischen den Stirnflächen 11 und 12 klein genug geworden sind, hört das Ausfließen der festen Medien 6, 30 und 20 auf und die Bewegung sämtlicher Teile der Kolben 2 kommt zum Stillstand, obwohl an sich die Kraftbeaufschlagung der Stirnflächen 9 der Kolben 2 durch das Verschiebemittel 10 noch erhöht werden könnte. Im festen Medium 6 ist der maximale Druck erreicht, der durch
ίο Verschiebung der Kolben 2 mittels Kraftbeaufschlagung von deren Stirnflächen 9 erzeugt werden kann.
Wenn dieser Zustand erreicht ist, wird der Explosivstoff 13 gezündet. Der feste Sprengstoff verpufft zu gasförmigen Explosionsprodukten und bewirkt eine nochmalige Drucksteigerung und eine zusätzliche Verschiebung des Zentraleinsatzes 21 im Ring 22 zur Probe 7. Das feste Medium 6 erfährt ein weiteres Zusammendrücken und einen nochmaligen Druckanstieg. Der Grundkörper 8 des Kolbens 2 bleibt dabei unbeweglich.
Sobald das bei der Explosion gebildete Gemisch von gasförmigen Explosionsprodukten zu erkalten beginnt und der Druck in ihm abnimmt, fließt das feste Medium 20 in den mit dem Gemisch von gasförmigen Produkten ausgefüllten Raum und kompensiert den Druckabfall im Gemisch.
Nach den Daten dynamischer Drücke ist bekannt, daß Explosionsdrücke zu 30% durch die Wärmebewegung der Moleküle der erhitzten Explosionsprodukte und zu 70% durch elastische Gegenwirkung der Moleküle bedingt ist. Vorliegend ist die Masse der Metallteile erheblich größer als die Masse der Explosionsprodukte, weshalb die Wärme der erhitzten Explosionsprodukte schnell abgeführt wird und praktisch die Temperatur der Vorrichtungsteile nicht erhöht. Die Druckerhöhung bei der Explosion beruht vorliegend deshalb fast nur auf der elastischen Gegenwirkung der Moleküle. Deshalb füllt das feste Medium 20 nicht mehr als ein Drittel des Volumens, das ursprünglich vom Explosivstoff e;ngenommenwar.
Die Anwendung von Explosivstoffen erforde. t vorliegend keine besonderen Maßnahmen, weil sich der Explosivstoff in einem geschlossenen Raum befindet und die Explosionsprodukte nicht ins Freie gelangen.
Das Piezoelement 25 wirkt unmittelbar auf die Stirnfläche 23 des Zentraleinsatzes 21. Unter der Wirkung der an das Piezoelement 25 angelegten elektrischen Wechselspannung werden in ihm mechanische Schwingungen mit geringer Amplitude erregt, welche zum Zentraleinsatz 21 übertragen werden. Die periodischen Schwingungen des Zentraleinsatzes 21 vermindern die Reibung zwischen diesem und dem ihn umgebenden Ring 22.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Erzeugung von Höchstdruck mit einem Mehrkolbensystem, wobei jeder Kolben in Richtung seiner Längsachse aus zwei Teilen zusammengesetzt ist, von denen der eine Teil ein Arbeitskörper ist, dessen eine Stirnfläche ein festes, unter Druck plastisches Medium kontaktiert, das eine Probe umgibt, wogegen der andere Teil einen Grundkörper darstellt, dessen eine Stirnfläche einem für alle Kolben gemeinsamen Mittel zu ihrer Verschiebung zugekehrt ist und dessen andere Stirnfläche gegenüber der anderen Stirnfläche des Arbeitskörpers in einem Abstand angeordnet ist, wobei der Raum zwischen diesen beiden Stirnflächen mit einem festen, unter Druck plastischen Medium gefüllt ist und auf der Oberfläche dieser beiden Stirnflächen ringförmige Nuten angebracht sind, deren Achsen mit der Längsachse des Kolbens zusammenfallen und deren innere Ränder einen zentralen Abschnitt jeweils der Stirnfläche des Arbeitskörpers und des Grundkörpers begrenzen und wobei der Hohlraum der Nuten zumindestens teilweise mit einem festen, unter Druck plastischen Medium gefüllt ist, dadurch gekennzeichne t, daß der Arbeitskörper (4) eines jeden Kolbens (2) in der zur Längsachse (3) des Kolbens senkrechten Richtung aus einem Zentraleinsatz (21) und einem diesen umgebenden Ring (22) zusammengesetzt ist, wobei der Zentraleinsatz (21) und der Ring (22) koaxial angeordnet und zur Probe (7) hin verschiebbi.. sind und daß der Flächeninhalt der Stirnfläche (23) des Zentrz^insatzes (21), die der Stirnfläche (11) des Arbeitskörpers (4) zugeordnet ist, ungefähr gleich oder kleiner als der Flächeninhalt des zentralen Abschnitts (18) dieser Stirnfläche (11)
DE2953386T 1978-11-29 1979-11-19 Vorrichtung zur Erzeugung von Höchstdruck Expired DE2953386C2 (de)

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