Устройство для создания высокого давления

(71) Институт геологии и геофизикиСО АН СССР и Новосибирский государственный университет(56) 1. Патент США У 3854854,кл. 425-77, опублик. 1974,2. Авторское свидетельство СССРУ 461845, кл. В 01 У 3/06, 197 1(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащее двесоосно расположенные матрицы с центральными углублениями и коническимибоковыми поверхностями, установленные большими основаниями на опорныхплитах, наружные поддерживающие 803498 кольца, внутренние поддерживающие кольца, контактирующие боковыми поверхностями с поверхностями матриц и наружных поддерживающих колец, кольцевые канавки образованные боковыми поверхностями матриц и скосами, выполненными на поверхностях внутренних поддерживающих колец, контейнер с образцом, установленный в углублениях матриц, кольцевую п кладку, окружающую контейнер, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности устройства, внутренние поддерживающие кольца установлены с возможностью перемещения относительно матриц и О наружных поддерживающих колец, и устройство дополнительно снабжено кольцевыми прокладками, расположенными между торцами опорных плит и внутренних поддерживающих колец.83 2 1 8349Изобретение относится к облаетиобработки материалов высоким давлением, а именно к устройствам, используемым при производстве синтетическихсверхтвердых материалов, напримералмаза и кубического нитрида бора.Известно устройство для созданиявысокого давления, содержащее двесоосно расположенные матрицы, наобращенных друг к другу торцах которых выполнены центральные углубления и концентрические кольцевые канавки, образующие камеру сжатия, вкоторой размещен контейнер с образцом 13 е, . 5Недостатком указанйого устройстваявляется ограниченный объем камерысжатия, снижающий производительностьустройства.Известно также устройство длясоздания высокого давления, содержащее две соосно расположенные матрицыс центральными углублениями н коническими боковьвц поверхностями,установленные большими основаниямина опорных плитах, внутренние поддерживающие кольца, контактирующиебоковыми поверхностями с боковымиповерхностями матриц и наружных подДерживающих колец, кольцевые канавки, образованные боковыми поверхностями матриц и скосами, выполненными наповерхностях внутренних поддерживающих колец, контейнер с образцом,установленный в углублениях матриц;кольцевую прокладку. окружающую кон-тейнер 23Недостаток указанного устройствазаключаетсй в его невысокой произ"водительности ввиду малого объемарабочей ячейки.Целью изобретения является повышение производительности устройства.Указанная цель ДЬстигается тем,что в устройстве для создания высокого давления, содержащем две соосно4.5расположенные матрицы с центральнымиуглублениями и коническими боковьвщповерхностями, установленные большимиоснованиями на опорных плитах, наружные подцерживающие кольца, внут"ренине поддерживающие кольца, контактирующие боковыми поверхностями, с боковыми поверхностями матриц инаружных подцерживающих колец, кольцевые канавки, образованные боковымиповерхностями матриц и.скосами, выполненными на поверхностях внутрен"них поддерживающих колец, контейнер с образцом, установленный в углублениях матриц, кольцевую прокладку, окружающую контейнер, внутренние поддерживающие кольца установлены с возможностью перемещения относительно матриц и наружных поддерживающих колец, и устройство дополнительно снабжено кольцевыми прокладками, расположенными между торцами опорных плит и внутренних поддерживающих колец.На чертеже представлен продольный разрез устройства (слева от.осевой линии - в исходном состоянии, справа - в сжатом состоянии). Устройство содержит две соосно расположенные матрицы 1 с центральными углублениями на их рабочих торцах. Поверхность углубления можетбыть образована двумя коническимибоковыми поверхностями и плоскимоснованием. Между матрицами 1 вуглублениях установлен контейнер 2,выполненный, например, иэ пирофиллита или литограФского камня. Восевом отверстии контейнера 2 расположены цилиндрический нагреватель3, два контактных электрода 4 иобразец 5, В кольцевых канавках треугольной формы, образованных бокоными поверхностями матриц 1 и скосами, выполненными на поверхностях внутренних поддерживающих колец 6, помещена уплотняющая кольцевая прокладка 7,выполненная из электроизоляционного материала, например из электротехнического картона. Вйутренние поддерживающие кольца 6 установлены с натягом в наружнце поддерживающие кольца 8. Матрицы 1 установлены на опорные плиты 9, Между торцами опорных плит 9 и внутренних поддерживающих колец 6 расположены две кольцевые прокладки 10, выполненные из материала с относительно высоким коэффициентом сжимаемости, например из свинца или электротехнического картона.Устройство работает следующим образом.При приюукении усилия пресса к опорным плитам 9 матрицы 1 сближаются, сжимая контейнер 2, материал которого вытекает в зазор между матрицами 1При этом на кромке центрального углубления матриц 1 образуется запирающий заусенец, а в рабочей ячейке с образцом 5 генерируется высокое давление. Сила, действующая83498 Редактор Л. Титова Техред Т,Дубинчак Корректор Г. Решетник Заказ 2481/6 Тираж 533 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,. ул. Проектная, 4 Эна прддерживающее кольцо 6 через прокладку 7,приводит к осевому перемещению кольца 6 и упругому сжатию прокладки 1 О. Вследствие этого на боковой поверхности матриц 1, контак-,тирующнх с боковыми поверхностями колец 6, вознйкают поддерживающие усилия, величина которых возрастает по мере увеличения давления в рабочей ячейке. При достижении заданной 10 величины давления производят нагрев образца, пропуская электрический ток через опорные плиты 9, матрицы 1, контактные электроды 4 и нагреватель 3. После выдержки образца 5 в течение заданного времени выключают нагрев, снимают давление,включая обратный ход пресса, устройство удаляют.со стола пресса, разбирают и извлекают образец 5. ЮБлагодаря осуществлению воэможности осевого перемещения внутренних поддерживающих колец 6 первоначаль 3 4ный зазор между торцами этих .колец устанавливается меньшим, чем зазор между торцами матриц 1,Это позволяет создать в начальный момент сжатия высокое гидоавлическое сопротивление истечению материала прокладки 7 и обеспечить эффективную поддержку контейнера 2. В результате увеличивается исходная толщина контейнера и тем самым увеличивается объем образца 5, что,в конечном итоге приводит к повышению производительности устройства.По мере увеличения давления в устройстве за счет осевого перемещения колец 6 зазор между их торцами увеличивается, обеспечивая ход сжатия и предохраняя марицы 1 от короткого замыкания.Предлагаемое устройство с объемом рабочей ячейки 16 см и матрицами из стали испытано при давлениях доо 40 кбар и температурах до 1300 С.