RU8633U1 - Устройство для создания высокого давления и температуры - Google Patents

Abstract

1. Устройство для создания высокого давления и температуры, включающее матрицы и снаряженный контейнер с внутренним обогревом, соосно обращенные друг к другу лунками и коническими поверхностями, образующими камеру высокого давления, причем одна из матриц с внешней стороны лунки имеет коническую поверхность, на которой расположен кольцевой выступ, отличающееся тем, что лунки выполнены с разновеликими глубинами и диаметрами, внутренние и внешние конические поверхности лунок, образующие центральные конические кольцевые выступы, выполнены с разновеликими углами конусности.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевые выступы, расположенные за плоской кольцевой канавкой в одной матрице и конической канавкой - в другой матрице, переходящие к периферии матриц в конусные поверхности, уменьшены по высоте по отношению к центральным коническим кольцевым выступам не более 12% величины глубины лунки и выполнены выступы в соотношении 1,2 < d/d< 3,0, где d- диаметр кольцевого ступа, d- диаметр лунки одной из матриц.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что углы αи αсоставляют 20 - 40и 50 - 70соответственно.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разница диаметров лунок матриц dи dсоставляет 10 - 15%.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разница глубин лунок составляет не более 8%.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что углы βи βсоставляют 45 - 60и 70 - 90соответственно.

Description

УСТРОЙСТВО ДЖ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ

Полезная модель отнооитоя к области обработки материалов высоким давлением, а именно к устройствам, используешж при получении синтетических сверхтвердая материалов, например, алмазов, кубического нитрида бора и композиционных материалов на их основе.

Известно устройство для создания высокого давления и температуры, содержащее две соосноустановленны.е матрицы, на рабочих торцах которых выполнены центральные углубления и коаксиальные кш-тавки и контейнер с обрабатываемьм образцом /I/.

Недостатком указанногоустройства является необходшлость использования большей части усилия пресса на создание запирамцего слоя. Кроме того, этому ви.ду устройств присущ недостаток, заключающийся в жесткой связи меж,ду размерами углублений и толщиной запира:-: щего слоя, что приводит к использованию одного типоразмера матриц для создания давлений с регулированием в очень узком диапазоне.

Известно устройство для создания высоких давлений, содержаще две матрицы с центральными углублениями на обращенных друг к другу торЦах, заполненных контейнером :из литографского с графитовьп, нагревателем и обрабатываемьм материалов, и коаксиальными кольцевыг канавками, имеюпдами в поперечном сечении форму трапеции, С боковых сторон матрицы скреплены стальными кольцахли, а контейнер окружен кольцаАШ из пластического материала /2/.

Это устройство имеет сравнительно невысокую стойкость матриц из-за большой глубины канавок. Кроме того, обоим приведенным устройствам присущ общий недостаток: при разгерметизации камеры образуются радиальные углубления, приводящие к прекращению их дальнейшего использования.

(.:fШК 6: ВЗОьГ1/32 BOlDS/06

Задачей предложенного устройства является устранение указанных недостатков, а техническим результатом является получение в камере повышенного давления при меньшем усилии пресса с возможностью создания давления с регулированием его в более широком диапазоне.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве для созданк ВЫ.СОКОГО давления и температуры, содержащем две соосноустановленные матрицы, обращенные друг к другу углублениями, имеющикш кольцевы.е канавки, и контейнер, снаряженный внутри токопрово.дящей шихтой, а снаружи - кольцом из пластичного материала, на рабочих торцах матриц лунки выполнены с разновеликими глубинами и диаглетршж, внутренние и внешние конические поверхности лунок, образующие центральные конические кольцевые выступы, выполнены, с разновеликим углами конусности, одна матрица имеет плоскую канавку с коническш я переходом к лунке, образовав таким образом матрицу-пуансон, а вторая матрица имеет коническую канавку, матрицы к периферии рабочей поверхности имеют кольцевые выступы с уменьшением по высоТ

по отношению к центральному коническому выступу, располагаещм в соотношении диаметров 1,,О , где : d - диаметр

кольцевого вы.ступа, j - диаметр лунки матрицы.

Устройство выполнено из высокопрочного материала, например, легированной жаропрочной стали или твердого сплава.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. I показан разрез устройства для создания высокого давления и температуры, слева, до осевой лиции - разрез устройства до сжатия, справа - после приложения рабочего давления.

На фиг. 2 в увеличенном масштабе показана выделенная окружное т: часть устройства вы.сокого давления в сжатом состоянии.

Устройство содержит две соосноустановленные матрицы I, 2, опоясанные системой бандажных колеЦ 21, 22, имеющие центральные сферические лунки 3, 4 и кольцевыв канавки 5, 6 и контейнер 7,

dr.

л I

снаряженный внутри токопроводящей шихтой 8 с верхними теплоэлектроизоляционной шайбой 9 и нагревателем 10 и нижншж теплоэлектроизоляционной шайбой II и нагревателем 12.

Снарулш контейнер 7 имеет кольцо 13 из пластичного материала. Лунки 3, 4 в матрицах I, 2 выполнены с разной глубиной Hj и Hg. Раз1шца в глубинах лунок не превышает 8.

Конические поверхности 14, 15 от сферических поверхностей лунок к рабочим поверхностям матриц, обращенных друг к другу, выполнены с углами конусности -,2 которые составляют 20 - 40° и 50°- 70 соответственно.

Матрица I имеет плоскую кольцевую канавку 5 с коническим переходом 16 к лунке, образуя этим сарльм матрицу-пуансон, а матрща 2 имеет коническую кольцевую канавку 6.

Матрицы I, 2 к периферии рабочей поверхности имеют кольцевые выступы 17 и 18, плоский - 17 и конический - 18, которые углег-ашены по высоте на 12 относительно центральных конических кольцевых

выступов 19, 20, выполненных в соотношении 1, 3,0 , где: dj - диаметр кольцевого вы.ступа, j i - диаметр лунки

матри1щ I.

Матрицы от центральных конических кольцевых выступов 19, 20 к периферии ттеют конусные поверхности с разными углами конусности которые составляют 45° - 60° и 70° - 90°, соответствен

В матрицах I, 2 центральные конические кольцевые выступы 19, 20 выполнены с разньми диал/гетршли i л 2 диаметров лунок х I л 2 составляет 10 - 15. Кольцевой выступ 17 выполнен плоским, переходящим в конусную поверхность к периферии с углом от горизонтали 20°. Кольцевой выступ 18 выполнен конусным с углом конусности от горизонтали 7°, перехо,дящий к периферии с углом 20° от горизонтали.

л I

выступала при различных соотношениях , что при больших отношениях приводит к видоизменеш-шм конструкции матрицы до сведеш:

их (выступов) к внутреннему дааметру бацдажнътх колец, как это показано пунктирными линиями на фиг.2.

Изменение угла конусности 2 предельном случае приводит к плоской поверхности за лункой, что дает возможность увеличить срок службы матрицы.

Устройство выполнено из легированной жаропрочной стали РШ5, однако можно выполнить и из твердого сплава, например, ВК6.

Устройство работает сле.дующим образом. При приложении к устройству усилия пресса матрицы I, 2 сближаются, сжимая снаряженны контейнер 7 с обрабатываемой шихтой 8 и кольцом 13, Контейнер деформируется и его масса выдавливается в зазор между матрицами I, образуя уплотняющий замок в канавках 5, 6. По достижении требуемой величины давления осуществляется нагрев шихты путем пропускания электрического тока. По окончании рабочего цикла, отключается нагрег давление снижается до нуля, устройство разбирается, контейнер с образовавшимся продуктом синтеза убирается, матрицы очищаются от продуктов контейнера, охлаждаются, после чего их можно повторно использовать для работы.

Испытания устройства, проведенные во всем диапазоне отношения

, показали, что возможности управления по давлению в камере

л I значительно расширены. При этом установлено, что усилие пресса

снижается до 30.

Устройство позволяет получать повышенные давления в камере высокого давления.

dtf

°-л I

ИСТ0 1Н141Ш ИНФОРМЩЖ.

1.Семерчан А.А. и др. Аппаратура высокого давления и высокой температуры с большим рабочим объемом. Сверхтвердые материалы, 5, I98I, стр. 3-7.

2.Авторское свидетельство СССР № 542546, кл. В 01 D3/06.

Claims (6)

1. Устройство для создания высокого давления и температуры, включающее матрицы и снаряженный контейнер с внутренним обогревом, соосно обращенные друг к другу лунками и коническими поверхностями, образующими камеру высокого давления, причем одна из матриц с внешней стороны лунки имеет коническую поверхность, на которой расположен кольцевой выступ, отличающееся тем, что лунки выполнены с разновеликими глубинами и диаметрами, внутренние и внешние конические поверхности лунок, образующие центральные конические кольцевые выступы, выполнены с разновеликими углами конусности.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцевые выступы, расположенные за плоской кольцевой канавкой в одной матрице и конической канавкой - в другой матрице, переходящие к периферии матриц в конусные поверхности, уменьшены по высоте по отношению к центральным коническим кольцевым выступам не более 12% величины глубины лунки и выполнены выступы в соотношении 1,2 < d_к/d_л1 < 3,0, где d_к - диаметр кольцевого ступа, d_л1 - диаметр лунки одной из матриц.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что углы α₁ и α₂ составляют 20 - 40^o и 50 - 70^o соответственно.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разница диаметров лунок матриц d_л1 и d_л2 составляет 10 - 15%.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разница глубин лунок составляет не более 8%.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что углы β₁ и β₂ составляют 45 - 60^o и 70 - 90^o соответственно.