Устройство для создания высокогогидростатического давления и темпе-ратуры

(22) Заявлено 08.06,78 М К з В 013 3/06 явкирисоединением Государственный комитет СССР) Приоритет 43) Опубликовано 07,04.81, Бюллетень13 45) Дата опубликования описания 07.04.81 53) УДК 539,89(088,8) ло делам изобретени открыти ЮСВ.;О",ДА114 Т- .",;,0у. П, Ряпосо Сибирского отделения АНарственный университет огии и геофизи восибирский го 1 ь.й, "(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОГО ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ(71) Заявители Институт гео и НИзобретение относится к устройствамобщего назначения для осуществления физических и химических процессов при высоких давлениях и температурах и можетбыть использовано, например, для выращивания кристаллов под давлением, спеканияизделий из порошков и т. п,Известно устройство для создания высокого гидростатического давления и температуры, содержащее корпус с центральным 10отверстием, в котором установлены обтюратор, нагреватель и пробка с электровводами, набор поддерживающих колец, установленных на корпусе, и каналы для подвода охлаждающей жидкости, выполненные 15на периферии корпуса параллельно егооси 1). Устройство работает при давлениях до 11 кбар и температуре до 1200 С.Градиент температуры задается размерами и формой нагревателя. 20Известно также устройство с внутреннимнагревателем на давление до 12 кбар итемпературудо 1200 С, содержащее корпус, скрепленный набором поддерживающих колец и охлаждаемый путем пропускания жидкости по спиральным каналам,выполненным на наружной поверхностикорпуса 121.Недостатком указанного устройства является его малая надежность, особенно при ЗО выдержках под давлением и при температуре в течение нескольких суток, из-за невысокой эффективности охлаждения устройства вследствие ограниченной площади контакта охлаждающей жидкости с охлаждаемыми деталями; из-за уменьшения прочности корпуса или поддерживающих колец ввиду уменьшения площади контакта скрепляемых деталей или вследствие наличия в корпусе концентраторов напряжений в виде каналов, канавок, выточек.В известных устройствах, имеющих корпус со спиральными канавками, уменьшение площади контакта скрепляемых деталей составляет 30 - 5070, что приводит к уменьшению несущей способности корпуса на 15 - 25%. Осевые каналы в корпусе снижают его несущую способность и вызывают необходимость увеличения габаритов устройства или уменьшения рабочего давления,Целью изобретения является повышение надежности устройства путем увеличения площади контакта охлаждающей жидкости с нагретыми деталями устройства и устранения концентраторов напряжений.Указанная цель достигается тем, что каналы для подвода охлаждающей жидкости образованы кольцевыми проточками, выполненными на торцовых поверхностях колец, обращенных друг к другу.На чертеже изображено предлагаемоеустройство.Устройство содержит корпус 1 с напрессованными на него поддерживающимикольцами 2 и кожух 3. На торцовых поверхностях колец 2, обращенных друг кдругу, выполнены кольцевые проточки,образующие каналы 4, в которые через 10отверстия 5 в кожухе 3 подается охлаждающая жидкость, В центральном отверстиикорпуса 1 установлены поршень 6 с уплотнением 7, нагреватель 8 и пробка 9 с несколькими коническими изолированными 15электровводами 10. Нагреватель 8 сопротивлением 3 - 5 Ом выполнен в виде спирали изжаропрочной проволоки и изолирован отстенок корпуса экраном 11 из асбеста илипирофиллита толщиной 10 - 12 мм при диаметре рабочей полости 40 мм. Пробка 9снабжена поддерживающим кольцом 12 иуплотнением 13 и установлена на плиту14, жестко скрепленную с кожухом 3.Устройство работает следующим образом.Пробка 9 и ячейка высокого давления,содержащая нагреватель 8, образец и термопары (на чертеже не показаны) устанавливаются в отверстии корпуса 1, опор- ЗОная плита 14 скрепляется с кожухом 3.Затем в центральное отверстие наливается рабочая жидкость, например силиконовое масло, и устанавливается поршень 6.Устройство помещается на подштамповой 35плите пресса, При приложении усилияпресса к торцу поршня 6 осуществляетсясжатие рабочей жидкости в центральномотверстии корпуса 1. По достижении заданного давления к нагревателю 8 подается 40электрический ток, а в кольцевые каналы4 через отверстие 5 в кожухе 3 - охлаждающая жидкость, Необходимый градиенттемпературы в рабочем объеме достигается изменением расхода охлаждающей 45жидкости,После выдержки образца при заданных параметрах электронагрев и подача охлаждающей жидкости прекращаются, включается обратный ход пресса, устройство демонтируется.В данном устройстве эффективность охлаждения увеличена по сравнению с известным устройством в 2,2 раза вследствие увеличения до 5 раз площади контакта охлаждающей жидкости с нагретыми деталями.Благодаря повышению эффективности охлаждения и отсутствию концентраторов напряжений в корпусе увеличена надежность устройства, что позволяет повысить давление до 20 кбар при температуре до 1200 С.Формула изобретенияУстройство для создания высокого гидростатического давления и температуры, содержащее корпус с центральным отверстием, в котором установлены поршень, нагреватель и пробка с электровводами, набор поддерживающих колец, установленных на корпусе, и каналы для подвода охлаждающей жидкости, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности устройства, каналы для подвода охлаждающей жидкости образованы кольцевыми проточками, выполненными на торцовых поверхностях колец, обращенных друг к другу.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Преображенский А. Я., Степанов В.А. Выращивание монокристаллов под высоким газовым давлением. Приборы и техника эксперимента, 1965, Мо 2, 196 - 198,2, Циклис Д. С. Техника физико-химических исследований при высоких и сверхвысоких давлениях. М Химия, 1976, с. 119, рис, 3.43 (прототип),818640 Редактор Г. Бельска Заказ 733(7 Изд.284 Тираж 581 ПодписноеНПО Понск Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий113035, Москва, Раушская наб., д. 4/5 нпографня, пр. Сапунов Составитель Е. ПоляковТехред А. Камышникова рректоры: О, Тюрина н Л. Орлова