Устройство для создания высокого давления и температуры

Устройство для создания высокого давления и температуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«i) 53I 540

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 13.02.75 (21) 2104675/27 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.10.76. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 05.11.7б (51) М. Кл. - В 01J 3/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.979:621.762. .4.06(088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

И ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к устройствам для создания высоких давлений и температур, например для синтеза алмаза или кубического нитрида бора.

Известны устройства для создания высокого давления и температуры, содержащие верхнюю и нижнюю матрицы с центральными углублениями на противостоящих торцах, контейнер из тепло- и электроизоляционного материала, в который помещен датчик температуры или давления. Электровводы датчика проходят через полость в теле контейнера.

В этой конструкции необходимо точное выполнение отверстий для электровводов, что является технически сложной операцией. Кроме того, в силу неодинакового характера перемещения материала уплотнения по его длине наблюдаются частые обрывы электрических вводов.

Устройства имеют ограниченную возможность размещения электрических датчиков по высоте реакционного пространства. Невозможно расположение датчика в любом другом положении, отличном от диаметрального, кроме того, эти устройства не позволяют разместить, например, две термопары в близлежащих точках реакционного объема.

Целью изобретения является обеспечение возможности размещения датчиков в различных зонах реакционного пространства и предотвращение обрыва электровводов. Для этого в предложенном устройстве электроввод, размещенный в теле контейнера, находится в зоне минимального перемещения материала контейнера. Контейнер выполнен разъемным в виде двух концентрично установленных цилиндрических колец с радиусом сопряжения, составляющим 0,5 —:0,8 радиуса углубления в матрице, а полость для электровводов обра10 зована отверстием во внутреннем кольце контейнера, продольным пазом на одной из поверхностей разъема и пазом на торцевой поверхности контейнера. Кроме того, полость для электровводов может иметь горизонталь15 ный участок, образованный кольцевым пазом на одной из поверхностей разъема.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство в вертикальном разрезе; на фиг. 2— контейнер, разрез в горизонтальной плоско20 сти.

Устройство для создания высокого давления и температуры содержит верхнюю и нижнюю матрицы 1 с центральными углублениями 2, образующими рабочее пространство. Углубле25 ния 2, в которые помещается контейнер из упругопластического, термостойкого и электроизоляционного материала, например литографского камня, завершаются кромкой радиуса R. Контейнер выполнен разъемным, состо30 ящим из двух концентрических частей: внут531540

3 репнего кольца 3 и внешнего — 4. Внутри «онгейпера располагается реакционное пространство 5, в которое помещается датчик температуры или давления, г., данном случае термопара 6. Термоэлектроды термопары 6 На реакционного пространства 5 выводятся по полости в контейнере, образованной отверстием 7, продольным пазом 8, выполненным на наружной поверхности внутреннего кольца контейнера 3, и пазом 9, расположенным на поверхности, находящейся в углублении 2, кольца 4.

Термонара 6 защищена от воздействия компонентов реакционного пространства термостойкой электроизоляционной оболочкой 10, выполненной из спеченной окиси алюминия и закрепленной в отверстии 7. Если имеются датчик 11 давления и датчик 6 температуры с проволочными электродами, например термопары, снап которых расположены и близлежащих точках реакционного пространства, или же требуется размещение термопары не по

его диаметру, как изображено на фиг. 2, электрические вводы по выходе из отверстия 7 отводятся в кольцевой паз 12, выполненный на внешней поверхности внутреннего кольца «онтейнера 3, а затем укладываются в пазы 8 и

9, как изображено на фиг. 1.

Для исключения обрыва электродов кольцевая полость 12 выполняется шириной не менее трех диаметров проволоки электрического ввода.

Собранный таким образом контейнер с электрическими вводами устанавливается в устройство для создания высокого давления.

После установки контейнера и электровводов в устройство пазы 9 засыпаются порошком литографского камня.

Устройство работает следующим образом.

Под воздействием усилия, развиваемого прессом, матрицы 1 сближаются. Избыточный материал контейнера деформируется и истекает из углублений 2, заполняя прилегающую к ним зону, т, е. происходит образование уплотняющего заусенца. В дальнейшем создание давления в реакционном пространстве 5 осуществляется за счет продолжающегося перемещения материала из углублений 2, а также за счет уплотнения его в углублениях и в заусенце. Следует отметить, что интенсивному перемещению подвергаются лишь определенные зоны контейнера, в основном материал наружной части кольца 4, в то время как материал контейнера, расположенный по разъему (внутренняя часть кольца 4 и наружная часть кольца 3), радиальному перемещению не подвергаются. Зона, в которой материал контейнера не подвергается радиальному перемещению, является строго определенной и для ряда типоразмеров камер высокого давления находится на расстоянии 0,5 —:0,8 радиуса углубления R от его оси. Так, например, для устройства с радиусом углубления

R=23 мм и диаметром реакционного пространства, равным 18 мм, эта зона располагается на расстоянии, равном 0,5 R, а для устрой10

25 зв

4 стьа i 4=---12,5 мм и диаметром реакционного просграпс ва, равным 12 vIvl, эта зона находи гся:а расстоянии 0,81 . Кроме того, материал «он ейнера, расположенный вблизи поьерхности углубления, при создании высоких давлений тоже пе перемещается из углублений 2. Поэтому описанные условия работы устройства высокого давления дают возможность располагать электрические вводы в зонах «оптсйпера, где его материал не подвергасгся aïa÷èòñëüíûì радиальным перемещениям, и размегценные таким образом электрические вводы сохраняют свою целостность на всех этапах создания высокого давления. Наличие контейнера с разъемом позволяет без особых трудностей располагать датчики 6 и

l1, например спаи термопар, в различных зонах реакционного пространства 5 как по его высоте, так и в горизонтальной плоскости, сохраняя размещение электрических вводов по полостям 7, 12, 8 и 9.

При расположении датчиков согласно фиг.2 требуется обвод электрических вводов по наружной поверхности кольца 3 по пазу 12. В первоначальный момент приложения усилия пресса к устройству высокого давления происходит значительное осевое перемещение материала контейнера, при этом могут возникнуть значительные деформации частей электрических вводов, обведенных вокруг кольца 3 по пазу 12. Поэтому кольцевой паз 12 выполняется шириной не менее трех диаметров электрических вводов, благодаря чему исключается их деформация и обрыв. Это объясняется тем, что в момент значительных осевых перемещений матриц 1 материал контейнера заполняет свободную полость паза 12, не деформируя электрические вводы. Процесс заполнения кольцевой полости происходит в период образования уплотняющего заусенца; всестороннее сжатие реакционного объема происходит без перемещения материала контейнера в зоне размещения электрических вводов.

Конструкция устройства высокого давления с размещением электрических вводов в зоне высокого давления позволяет значительно уменьшить обрывы электрических вводов и тем самым уменьшить расход драгоценных металлов. Кроме того, размещение, например, двух термопар в близлежащих точках реакционного пространства позволяет контролировать давление и температуру в процессе синтеза сверхтвердых материалов.

Устройство позволяет также исследовать распределение температурного поля по всему реакционному пространству.

Формула изобретения

1. Устройство для создания высокого давления и температуры, содержащее верхнюю и ижгпою матрицы с центральными углублениями на противостоящих торцах, контейнер из

531540

1 г

2 1

C/7

IÎ

Составитель Ю. Артемов

Техред В. Рыбакова

Корректор О. Тюрина

Редактор Н. Коган

Заказ 230913 Изд. № 1712 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

ТЕПЛО- И Э.1СКтрОПЗО;1яЦПОП11оГО:1а: Ср1, ада С реакционным пространс1:o.», в кого1рое,1омсщен датчик тсмпературы или дазления, электровводы которого проходят через полость в теле контейнера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности размещения датчика в различных зонах реакционного пространства и предотвращения обрыва электровводов, контейнер выполнен разъемным в виде двух концентрично установленных цилиндрических колец с радиусом сопряжения, с гавляющпм 0,5 —:0.8 радиуса углубления в м,:тр щ, з полость для электровводов образована отверстием во внутреннем кольце контейнера, продольным пазом на одной из по5 верхностей разъема и пазом на торцевой поверхности контейнера.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что полость для электровводов имеет горизоптальíbié участок, образованный кольце10 вым пазом на одной из поверхностей разьсма.