Поршневой пьезометр сверхвысокого давления

ZIP архив

Текст

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик щ 7 О 5288(51)М. Кл. О 01 1 7/16 3 Ъоударотвеннмй комитет СССР но делам нзооретеннй к открытийДата опубликования описания 26,12,79 А, М, Мазуренко, М, А. Козловский, Э, Б. Ракицкий, М, И. Галков и С. М. Барановский(72) Авторы изобретения Институт физики твердого тела н полупроводников , АН Белорусской ССР(54) ПОРШНББОй ПББЗОМЕТР СББРБЫСОКО 1 О ДАВЛЕНИЯ 1Изобретение относится к области химического машиностроения, более точно,.к устройствам для создания сверхвысоких давлений и может быть использовано для синтеза искусственных сверх 5твердых материалов, а также физикохимических исследований веществ вусловиях воздействия высоких давленийи температур.Известны поршневые пьезометры сверх 1 Овысокого давления, в которых сжатие/контейнера с обрабатываемым образцомосуществляется в цилиндрической камере поршнем, хорошо подогнанным по размеру отверстия в цилиндре11,Однако для работы этих устройствтребуются двусторонние прессовые установки, один из поршней которых осуществляет торцовую поддержку рабочегоцилиндра, а второй - сжатие образцав цилиндре при вдавливании в него рабо-чего поршня,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является поршневой пьезометр, в котором давление на обра-батываемый образец создается двумяпоршнямиустановленными соосно,каждый из которых хорошо подогнан соответственно по диаметру рабочего цилиндра и цилиндра поддерживающей ступени 12), Поршень поддерживающей ступени, перемещаясь под действием пресса,двигает рабочий поршень меньшего диаметра, создающий в рабочем цилиндресверхвысокое давление, и осуществляетсжатие твердого пластичного материала,расположенного в кольцевой полостицилиндра поддерживаюшей ступени, создавая при этом радиальную поддержку рабочего поршня.Недостатками указанного поршневогопьезометра являются небольшой срокслужбы и сложность в эксплуатациивследствие необходимости двустороннего.пресса для его работы. Небольшой срокслужбы известного поршневого пьезометра обусловлен тем, что при создании давления в цилиндрической камере, в рабочем порш,ф йпне возникают напряжения, несколько превышающие таковые в камере, а по абсолютной величине они превосходят предел прочности материала поршня,Радиальйая поддержка поршня при этом 5позволяет увеличить его срок службы,однако после ее осуществления требуется двусторонний пресс, Кроме того,радиальная поддержка эффективна лишьпри нагрузках на поршень, неэначительйо превышающих предел прочности насжатие материала (400-500 кг/ммдля твердого сплава и 150-200 кг/мм2для твердоэакаленных сталей). Для синтеза и выращивания кристаллов алмазаи других сверхтвердых материалов, какизвестно; требуются давления 50-70 краб,создание которйх с помощью поршневыхпвезометров до настоящего времени непредставлялось возможным (если не считать отдельных лабораторных опытов посинтезу алмазов с использованием крач- ковременного нагрева), хотя среди всехйзйстних устройств для создайия"сверх 25высоких давлений они являются сравни" "тельно простыми в изготовлейии и, чтоособенно важйо, позволяют создаватьдавление в камере с большой высотойреакционного объема. Последнее, в свою30очередь, позволяет создавать заданныетемпературные условия по высоте образца, что может, иметь большое значениедля разработки, методов выращиваниякрупных кристаллов алмазов и кубичес 35кого нитрида бора,Целью изобретения является увеличение срока службы поршневого пьезометрасверхвысокого давления.Зто достигается там, что в предлагаемый поршневой пьезометр сверхвысокого давления, содержащий рабочие поршень и цилиндр и поршень и цилиндрподдерживающий ступени, контейнер изтеплоизоляционного материала с полостью 4для размещения обрабатываемого образца и опорную плиту, дополнительно введен установленный в осевом отверстииконтейнера сердечник, выступающая частькоторого размещена в отверстии опорнойплиты, а полость для размещения обрабатываемого образца выполнена кольцеобразной.Такое выполнение поршневого пьеэометра сверхвысокого давления позволяетумойьшить напряжения в рабочемПоршнепри удалении от его рабочей поверхности к опорной; что позволит расширитьдиапазон достижимых давлений устройства 88, 4и увеличить срок ео службы в обычномдиапазоне давлениЯ.На чертеже изображен осевой разрезпредложенного поршневого пьезометрасверхвысокого давления.Пьеэометр содержит соосно установленные рабочий цилиндр 1 и циличдр 2поддерживающей ступени, скрепленныестальными кольцами 3, а также рабочийпоршень 4 и поршень 5 поддерживающейступени, который также скреплен с торца стальным кольцом 6, Поршень 4,создающий сверхвысокое давление, хорошо подогнан к рабочему цилиндру 1,в котором помещен кольцеобраэный контейнер 7 с обрабатываемым образцом.В осевом отверстйи контейнера; выполненного из теплоэлектроизоляционногоматериала, вставляется сердечник 8,выступающая из контейнера часть которого входит в отверстие опорной плиты9. Между рабочим цилиндром 1 и опорной плитой 9 установлена электроизоляционная прокладка 1 О,В кольцевой полости цилиндра 2 поддерживающей ступени помещены слоямиматериалы 11 с различными пределамитекучести, На внутренней поверхностицилиндра 2 или на наружной поверхностипоршня 5 имеются продольные канавкидля выдавливания этих материалов изкольцевой полости,В исходном положении рабочий поршень 4 частично входит в рабочий цилиндр 1, поршень 5 поддерживающейступени- в пилиндр 3 поддерживающейступени, а сердечник 8 - в отверстиеопорной плиты. При этом опорные торцысердечника 3 скреплены стальным кольцом 12 либо сердечник выполнен монолитным Т-образной формы. В хольцевойполости 1 3 контейнера 7 из пирофилита,талька, окисиалюминия и т.д, помещенобрабатываемый образец - напримершихта для синтеза алмазов, Расположенные диаметрально противоположные двепробки 14 иэ графита или другого алектропроводяшего материала осуществляютподвод тока от опорной плиты 9 к образцу 13. Сердечник 8 и скрепляющееего кольцо 12 при этом электроизолированы от поршня 4 прокладкой 15 изкатлинита, асбеста или слюды от порш-ня 4.Под действием пресса, усилие которогопередается на поршни 5 и 4, происходитсжатие контейнера, с обрабатываемымобразцом 13 и материалов 11 в коль8 6будет происходить обжатие пластичного материала в кольцевой полости цилиндра подрерживающей ступени, и, таким образом, рабочий цилиндр 1 окажется достаточно прижатым к опорной плите 9.Благодаря значительному уменьшению напряжения в опорной части рабочего поршня указанный пьеэометр можно использовать при синтезе сверхтвердых материалов, выращивании крупных кристаллов и других физико-химических исследованиях, требующих создания сверхвысоких давлений, Например, использование предлагаемого поршневого пьезометра для синтеза алмазов вместо применяемого в настоящее время устройст ва типа наковальня с лунками на прес- совой установке усилием 2000 позволит в 5-6 раэ увеличить реакционный объем камеры, а вместе с тем и выход целевого продукта ,до 20 карат вместо 3,5) Поршневой пьезометр сверхвысокогодавления, содержащий рабочиэ поршеньи цилиндр и поршень и цилиндр подд.р"кивающей ступени, контейнер из ;еплсизоляционного материала с полостьюдля размещения обрабатываемого образца и опорную плиту, отличающийс я тем, что, с целью увеличения срока службы пьезометра, в него дополнительно введен установленный в осевомотверстии контейнера сердечник, выступающая часть которого размещен; в отверстии опорной плиты, а полость дляразмещения обрабатываемого образцавыполнена кольцеобразной.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Под ред. Е. Г, Понятовского,Современная техника сверхвысоких давлений. МфМирф, 1964, с. 238-248.2. Циклис Д. С. Техника физикохимических исследований при высокихи сверхвысоких давлениях, М., Химия1965, с. 77 (прототип),5 0528невой полости цилиндраподдерживающей ступени. Прй этом напряжения вопорной части поршня 4 будут меньше,чем в нижней рабочей части, благодаряразности площадей рабочей площади сердечника 8, Это дает возможность расширить диапазон достижимых давленийпьезометра либо увеличить срок службы его при работе в обычном диапазонедавлений, Этому же способствуют и напжения радиальной поддержки, благодарясжатию пластичных материалов с различными величинами предела текучести вкольцеобразной полости цилиндра 2 поддерживающей ступени и каналов для выдавливания этих материалов при уменьшении объема этой полости, В первона-чальный момеит сжатия иэ полости выдавливается. верхний слой материалас наименьшим пределом текучести. Затем начинает выдавливаться слой материала с большим пределом текучести ит.д, Если же необходимо генерироватьв рабочей полости 1 3 давление, способ- формула иэо бре те ни я25ное разрушить сердечник 8, то под егонижним торцом помещают пластичныйматериал 16, который, как и в кольцевой полости цилиндра поддерживающейступени 2 при выдавливании через отЗОверстие в упоре 17, будет осуществлятьосевую поддержку сердечника 8 и предотвратит его разрушение, В качестве пластических материалов могут быть использованы фторпласт, свинец, олово, медьи т,д.35Для осуществления нагрева электропроводящего образца 13 ток к немуподводят через две диаметрально установленные электроконтактные пробки,одна из который 14 находится в контакте с опорной плитой 9, а вторая - срабочим цилиндром 1 или поршнем 4, сер-.дечник 8 от которого электроизолированпрокладкой 1 5,Для предотвращения выдавливанияконтейнера в зазор между опорной плитой и рабочим цилиндром в начале сжатияв исходной позиции может быть зазормежду рабочим поршнем 4 и контейнером 7, Тогда в начале рабочего цикла705288 Веселовска 44 Тираж 1073, Подл ЦНИИПИ Государственного комитетпо делам изобретений и открыти 113035,Москва, Ж, Раушска аказ 8017 исноеа СССР 4/5 а Филиал ППП т, г. Ужгород, ул. Проектна Составитель Т, Иванова Бибер Техред Л. Алферова торре

Смотреть

Заявка

2422206, 22.11.1976

ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ТВЕРДОГО ТЕЛА И ПОЛУПРОВОДНИКОВ АН БЕЛОРУССКОЙ ССР

МАЗУРЕНКО АНАТОЛИЙ МИТРОФАНОВИЧ, КОЗЛОВСКИЙ МИХАИЛ АЛЕКСЕЕВИЧ, РАКИЦКИЙ ЭДУАРД БРОНИСЛАВОВИЧ, ГАЛКОВ МИХАИЛ ИСАКОВИЧ, БАРАНОВСКИЙ СВЯТОСЛАВ МИХАЙЛОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01L 7/16

Метки: давления, поршневой, пъезометр, сверхвысокого

Опубликовано: 25.12.1979

Код ссылки

<a href="https://patents.su/4-705288-porshnevojj-pezometr-sverkhvysokogo-davleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Поршневой пьезометр сверхвысокого давления</a>

Похожие патенты