NO125575B - - Google Patents

Description

Høytrykksapparat samt fremgangsmåte ved fremstilling av samme.

Foreliggende oppfinnelse angår et hoytrykksapparat, som inneholder et hoyholdfast kar eller beholder, en såkalt hoytrykks-beholder, som omslutter et såkalt hoytrykksrom, i hvilket det skal kunne frembringes hoyt trykk. Oppfinnelsen omfatter dessuten en fremgangsmåte ved fremstilling av en sådan beholder. Det er kjent at man kan oke en beholders holdfasthet mot indre overtrykk ved å dele i det minste beholderens indre og nær hoytrykksrommet beliggende del, hvilken del utover den primære motstand mot radiale trykk, i et antall fortrinnsvis regulære eller symmetriske stykker eller deler. Det blir herved mulig å 6ke hoytrykkskammerets volum. Når det gjelder sylindriske og sfæriske beholdere er dette nærmere angitt i en artikkel av Baltzar von Platen i "Modern Very High Pressure Techniques"-utgitt av R.H. Wentorf, Butterworths, London, I962, side 118-136. Enn videre henvises til en US-patentskrift nr. 2.554«499•

Det er også kjent at et trykkfrembringende organ, f.eks. et stempel, kan tåle hoyere spesifikke belastninger eller trykk i aksial retning hvis organets ytre eller frie sylindriske be-grensningsflate påvirkes av et spesifikt trykk, som kalles stottetrykk. Stbttetrykket frembringes vanligvis ved anvendelse av en type stoffer som er kjent som stottetrykksmaterialer.

Med stottetrykksmaterialer menes kompressible trykkoverfbrende materialer, som ved hoyt trykk oppforer seg som væsker eller

i det vesentlige som væsker. Slike stottetrykksmaterialer kan karakteriseres ved at de'kan overfore hydrostatiske trykk ved de meget hbye trykk som råder i de rom der hbytrykksmaterialene er anbragt.

Kjente stottetrykksmaterialer er eksempelvis natrium, kalium, bly, indium, kobber, en legering av natrium og kalium, som er flytende ved romstemperatur, samt normale alkoholer, som inneholder 1, 3 eller 5 karbonatomer.

Alkoholer kan anvendes for å overfore stottetrykk opptil ca. 30.000 atmosfærer, men ved stottetrykk ovenfor dette nivå må man anvende metaller eller metallegeringer. Generelt kan alkoholer anvendes for å overfore stottetrykk gjennom meget trange kanaler, mens derimot metaller, som oppforer seg som mer tyktflytende væsker enn alkoholene, fordrer grovere kanaler for sin funksjon. Det har hittil ikke vært mulig i hoytrykksapparater å tilveiebringe hoytrykksrom med et effektivt volum storre enn et titalls kubikkcentimeter. Dette skyldes vanskeligheter med å tilveiebringe et hylster til et forholdsvis stort hoytrykksrom,hvilket hylster kan motstå de meget hbye trykk, som frembringes inne i hoytrykksrommet uten at hylsteret sprenges. De hittil kjente apparater med et volum av denne størrelsesorden er dessuten meget kompliserte i mekanisk henseende, hvilket medforer at montering og demontering av apparatet for og etter hver trykk-operasjon tar lang tid.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et hylster til et hoytrykksrom eller hoytrykkskammer, hvilket hoytrykksrom kan omfatte et storre volum enn hittil har vært mulig, og som dessuten er forholdsvis lett å montere og demon-tere.

Oppfinnelsen omfatter et hoytrykksapparat, hvilket apparat utgjbres av et hoytrykksrom og en beholder, som inneholder hoytrykksrommet, hvor beholderen omfatter to mot hverandre virkende, trykkfrembringende organer, hvorav minst det ene kan forskyves innover mot hoytrykksrommets sentrum, samt et sammensatt legeme, som omgir hoytrykksrommet og utover den primære motstand mot radiale trykk i hoytrykksrommet, hvilket sammensatte legeme er sammensatt av atskilte deler eller stykker, som sammen danner et hullegeme, som omgis av en sylindrisk ring. Apparatet ifolge oppfinnelsen karakteriseres ved at de separate stykker er atskilt av spalter, idet hver spalte inneholder stottetrykksmateriale samt utgjor et lukket rom og minst én av spaltene er en del av et lukket rom, som strekker seg utenfor spaltene og er utfylt med stottetrykksmateriale, samt at stottetrykksmaterialet utsettes for trykkpåvirkning av det bevegelige trykkfrembringende organ når dette forskyves innover mot hoytrykksrommet.

Oppfinnelsen omfatter også en fremgangsmåte ved fremstilling av hoytrykksbeholdere for å oke den radiale holdfasthet, og fremgangsmåten karakteriseres ved at stykkene, hvorav det sammensatte legeme, som omgir hoytrykksrommet, er sammensatt, anbringes slik at de atskilles av spalter, idet hver spalte utgjor et lukket rom eller en del av et lukket rom, og at stottetrykksmateriale anbringes i spaltene for å gi tangentialt hydrostatisk stottetrykk til stykkene.

Som ovenfor angitt oppforer stottetrykksmaterialet seg ved hoye trykk i det vesentlige som en væske, og kan derfor flyte inn og gjennom spaltene, i hvilke det skal frembringes et stottetrykk ved apparatets anvendelse.

Oppfinnelsen omfatter også anvendelsen av tilsvarende metode for å frembringe stottetrykk på andre steder i apparatet,og stottetrykksmaterialet virker under visse omstendigheter selv som et smøremiddel; eller også kan stottetrykksmaterialet inneholde et annet materiale, som uten å nedsette stotte-trykksfunksjonen virker som et smoremiddel. Et sådant materiale er eksempelvis molybdendisulfid.

Oppfinnelsen beskrives nærmere i det folgende i tilknytning til tegningene, som viser forskjellige utforelsesformer for et apparat i overensstemmelse med oppfinnelsen, og der

Fig. 1 viser et snitt gjennom den geometriske akse for et

apparat ifolge oppfinnelsen,

Fig. 2 er et snitt II-II gjennom apparatet i fig. 1, og

Fig. 3 viser et fullstendig hoytrykksapparat, delvis i snitt,

hvilket apparat inneholder et hoytrykkskammer if51ge

oppfinnelsen.

Som vist i fig. 1 og 2 inneholder et hoytrykksapparat en beholder, som omslutter et hoytrykksrom eller hoytrykkskammer

1. I hoytrykksrommet 1 skal det kunne frembringes meget hoye trykk og eventuelt også hoye temperaturer. Det hoye trykket frembringes prinsippielt av to trykkfremhringende organer 2

og 3, hvorav organet 2 er et stempel, som kan forskyves inn mot og bort fra sentrum av den i figurene viste utforelsesform for et hoytrykkskammer. Organet 3 er utformet som en fast ambolt, man det kan også utformes som et bevegelig stempel.

Beholderen er oppbygd av biter eller stykker 4»som sammen danner et legeme, som primært kan oppta radiale trykk. Stykkene 4 er atskilt av spalter 5, som utgjor en del av et lukket rom.

I hver spalte 5 er anbragt stottetrykksmateriale 6 av en sådan type som tidligere beskrevet. Stykkene 4 danner sammen med spaltene 5, slik som vist i fig. 2, et legeme med en sylindrisk mantelflate og med et gjennomgående sentralt hulrom, som er aksialt symmetrisk. Hulrommets oppgave er å fungere som hoytrykksrom. Stykkene 4, spaltene 5 samt heri anbragt stottetrykksmateriale er hensiktsmessig innesluttet i et tettende, deformerbart hylster 7«Slik som vist i figurene strekker dette hylster seg ovenfor det sentrale hulrom i legemet og er utformet med et mellomrom som danner et belte, som omgir og kan ligge an mot det bevegelige trykkfrembringende organ 2. Beltet er fylt med stottetrykksmateriale 8, som enten kan være samme materiale som stottetrykksmaterialet 6 i spaltene 5 eller være annet materiale. I sistnevnte tilfelle er de påfylte materialer hensiktsmessig atskilt av tettende membraner av deformerbart materiale.

I overensstemmelse med oppfinnelsen kan en tverrsnittsflate av det sentrale hulrom i legemet være utformet som en sirkelflate, hvilket vises i fig. 2.

Det trykkfrembringende organ 2 er hensiktsmessig utformet av ulikeformede stykker, av hvilke det innerste stykke 2a har et konstant tverrsnittsareal, mens en ytre del 2b har et tverrsnittsareal, som oker med avstanden fra hoytrykksrommet 1. I

det sentrale hulrom er anbragt en sylinder 10 med forholdsvis tynne vegger. Stykkene 4 og det deformerbare hylster 7 er omgitt av en sylinder 11 med relativt tykke vegger. Ovenfor og i kontakt med sylinderen 11 er anbragt et lukket deformerbart overtrekk eller hylster 12, som danner et ytre belte, og som er fylt med stottetrykksmateriale 13• Sylinderen 11 er omgitt av et sylindrisk legeme 14, som er oppbygd av stykker eller biter, som er atskilt av spalter. En relativt tynn ring 15 om- -gir hylsteret 12. Når apparatet ikke befinner seg under trykk, atskilles hylsteret 12 av en spalte 1-6 fra tilstotende deler av det bevegelige, trykkfrembringende organ 2.

Et mellomrom 17 mellom det bevegelige trykkfrembringende organs innerste sylindriske del 2a og hylsteret 7 er fylt med stottetrykksmateriale, som også fungerer som smoremiddel. Smore-midlet utgjdres fortrinnsvis av stottetrykksmaterialet selv, men det er mulig å oppslemme eller på annen måte inkorporere et særskilt smoremiddel i stottetrykksmaterialet. I hoytrykkskammeret 1 er anbragt to tetningsringer 18. Tetningsringer 18a, 18b er også anbragt ved de overste deler av hylsterne 7,12.

Det ikke bevegelige organ 3 er elektrisk isolert fra apparatets ytre dél ved et isolerende sjikt 19. Elektrisk strom kan fores til hoytrykkskammeret 1 ved en tilkoblingskontakt 20 samt en ytre stromkrets, som ikke er vist i figurene.

Det bevegelige, trykkfrembringende organ 2 kan (se fig. 3) presses innover og nedover mot hoytrykkskammeret 1 ved hjelp av en hydraulisk presse 30, som er montert på et stativ 31*;Det sylindriske organ 14 omgis av et hydraulisk trykkammer 32. Hoytrykksapparatet fungerer på folgende måte: Det bevegelige, trykkfrembringende organ 2 presses av den hydrauliske presse 30 langsomt innover mot sentrum av hoytrykkskammeret 1.. Samtidig påvirkes det hydrauliske trykkammer 32 av et trykk, hvorved organet 14 presses innover mot hoytrykkskammerets 1 akse. Stykkene, av hvilke det sylindriske legeme 14 er sammensatt, vil under disse omstendigheter utove et voksende spesifikt trykk mot den tykkveggede sylinder 11. Samtidig okes trykket i stottetrykksmaterialet 8, som befinner seg i det av hylsteret 7 dannede belte, og det stottetrykksmateriale', som befinner seg i mellomrommet 17,vil påvirkes av et trykk fra stottetrykksmaterialet 8. Den innerste del 2a og den ytre del 2b vil således få stbttetrykk fra stottetrykksmaterialet i mellomrommet 17 samt fra stottetrykksmaterialet 8. Samtidig presses stottetrykksmaterialet 6 inn i spaltene 5 mellom stykkene 4, og stottetrykksmaterialet 6 overforer et stottetrykk tål stykkene 4 i en retning som er vinkelrett på de flater av stykkene 4 som avgrenser spaltene 5. Det innses at stykkene 4 herved får et tangentialt hydrostatisk stottetrykk. Stottetrykksmaterialet 8 og 6, som befinner seg ovenfor stykkene 4*påvirker disse også med et aksialt stottetrykk. Når det bevegelige organ 2 presses innover, minskes mellomrommet 16 inntil organet 2 berorer hylsteret 12, hvorved stottetrykksmaterialet 13 og det av hylsteret 12 dannede ytre belte også påvirkes av trykk.

På denne måte får man stottetrykk også gjennom andre deler

av det bevegelige, trykkfrembringende organ 2.

Anvendelsen av to atskilte belter, som hver for seg er fylt

med stottetrykksmateriale, for å stotte ulike deler av det trykkfrembringende organ 2, innebærer en vesentlig reduksjon av den kraft som fordres for å presse organet 2 innover, idet trykket i det ytre belte, som dannes av hylsteret 12, kan være betydelig lavere enn trykket i det indre belte, som dannes av hylsteret 7, uten at man derved risikerer at organet 2 brister. Dessuten minskes de krefter, som virker på stativet 31, vesentlig, hvilket medforer store okonomiske besparelser.

Det er imidlertid ingenting i veien for å anvende flere enn

to atskilte belter, som er fylt med stottetrykksmateriale, for å stotte ulike deler av det bevegelige organ 2, og det trykk som fordres i disse belter vil minske med avstanden fra hoytrykkskammer ets 1 akse.

Volumet av stottetrykksmateriale, som skal anvendes, må velges

slik at de ulike deler av apparatet påvirkes av tilfredsstil-

lende stottetrykk når trykket i hoytrykkskammeret 1 når sin maksimale verdi.

Claims (9)

1. • HSytrykksapparat bestående av et hoytrykksrom (1) og en beholder, som inneholder hoytrykksrommet, hvor hoytrykks-

rommet begrenses av to mot hverandre virkende, trykkfrembringende organer (2,3), hvorav minst det ene (f.eks. 2) kan forskyves innover mot hoytrykksrommets (l) sentrum, samt et sammensatt legeme, omgitt av en udelt sylindrisk ring, som omgir hoytrykksrommet og gjbr primær motstand mot radiale trykk i hoytrykksrommet, hvilket sammensatte legeme er oppbygd av separate stykker (4),karakterisert vedat de separate stykker (4) er atskilt av spalter (5), idet hver spalte (5) inneholder stottetrykksmateriale (6) og utgjor et lukket rom og minst én av spaltene er en del av et lukket rom, som strekker seg utenfor spaltene og er utfylt med stottetrykksmateriale, samt at stottetrykksmaterialet utsettes for trykkpåvirkning av det bevegelige trykkfrembringende organ (2) når dette forskyves innover mot hoytrykksrommet.

2. Apparat ifolge krav 1,karakterisert vedat stykkene (4) sammen med spaltene (5) danner i det minste et legeme med en fortrinnsvis sylindrisk mantelflate og et sentralt hulrom, hvis tverrsnittsflate fortrinnsvis er en sirkelflate.

3. Apparat ifolge kravene 1-2,karakterisertved at stykkene (4) samt tiihorende stottetrykksmateriale (6) er innesluttet i et tettende og deformerbart hylster (7).

4. Apparat ifolge krav 3,karakterisert vedat hylsteret (7) strekker seg fra det sammensatte legeme mot det bevegelige, trykkfrembringende organ (2) og danner minst ett belte, som er således utformet at det omgir og kan ligge an mot det bevegelige, trykkfrembringende organ (2).

5. Apparat ifolge krav 4,karakterisert vedat beltet er fylt med stottetrykksmateriale samt utgjor en del av et lukket rom, som også omfatter spaltene.

6. Apparat ifolge krav 3,karakterisert vedat hylsteret (7) har en utbuling som strekker seg inn i hoytrykksk ammeret (1).

7. Apparat ifolge hvilket som helst av kravene 1-5,karakterisert vedat det er nyttet flere forskjellige materialer som stottetrykksmateriale, og at mater-ialene er atskilt av tettende deformerbare materialer.

8. Apparat ifolge hvilket som helst av kravene 1 - 7,karakterisert vedat det rundt den innerste del (2a) av det trykkfrembringende organ (2) er anordnet et mellomrom (17), og at dette mellomrom er fylt med stottetrykksmateriale, som gir stottetrykk til det trykkfrembringende organs innerste del ved inntrengning i hoytrykkskammeret.

9. Fremgangsmåte ved fremstilling av hoytrykksbeholdere ifolge et av kravene 1-8, for å oke den radiale trykkfast-het,karakterisert vedat stykkene, hvorav det sammensatte legeme, som omgir hoytrykksrommet, er oppbygd, anbringes således at de atskilles av spalter, idet hver spalte utgjor et lukket rom eller en del av et lukket rom, og at stottetrykksmateriale anbringes i spaltene for å gi tangentialt hydrostatisk stottetrykk til stykkene.