Високотермобарична камера

1 Високотермобарична камера, що містить дві опорні плити, два СПІВВІСНИХ ковадла з реакційною зоною та набором сталевих кілець, систему струмопідвода з системою водоохолодження опорних плит, які скріплені набором сталевих кілець, яка відрізняється тим, що ковадла виконані з високотермобаричного діелектрика, а елементи системи струмопідвода у ковадлах встановлені СПІВВІСНО вертикально 2 Високотермобарична камера, по п 1, яка відрізняється тим, що одне ковадло виконано у вигляді поршня, а система струмопідвода складається з установлених один зверху одного високотемпературних струмовводів та реакційного об'єму 3 Високотермобарична камера по п 1, яка відрізняється тим, що система струмопідвода складається з установлених один зверху одного високотемпературних струмовводів та реакційного об'єму, при цьому реакційний об'єм розташовано у підтримуючому сталевому КІЛЬЦІ 4 Високотермобарична камера по пп 1, 2, 3, яка відрізняється тим, що як високотермобаричний діелектрик використано високоміцний полікристалічний корунд Винахід відноситься до галузі технології виробництва високотермобаричних камер, для лабораторного та промислового синтезу мінералів, котрі можуть бути використані як для моделювання високотермобаричних глибинних процесів, так і у синтезі мінеральної сировини у промисловості Відома високотермобарична камера (1), яка вміщує два ковадла, з'єднані кільцями, яки підтримують матриці з центральними заглибленнями, контейнер з зразком та виконані на робочій поверхні матриці заглиблення, які чергуються Однак відома камера не дозволяє виконати всю площу контейнера, як корисну, частини ковадла, яки контактують в реакційнім об'ємі випалюється, а в ТІЛІ ковадла контактуючій з реакційним об'ємом утворюються деформаційні тріщини Також відомо виконання контейнера (2), з вапна плотністю 2 55-2 85г/см3 Цей контейнер при визначених термобаричних умовах ( до 1900°С і 80кбар) перетворюється в арагоніт або в кальцит Це забруднює всю середу кристалізації мінералів Відома високо термобарична камера (3), яка прийнята за прототип, складається з двох ковадел з набором сталевих кілець, системою токопідводу з системою водоохолодження та опорних плит, скріплених набором сталевих кілець Ковадла ви готовлені з високоміцних твердих сплавів Однакож від дії тиску та температури у ТІЛІ ковадла відтворюються дефекти, частини ковадла контактуючи з реакційним об'ємом підвернені випалюванню, крім того, корисний реакційний об'єм у контейнері камери, складає у 30% від усієї площі контейнера В основу винаходу постановлено задачу удосконалити термобаричну камеру шляхом використання нового матеріалу та нового взаємного розташування конструктивних елементів, що виключає використання дорогоцінних матеріалів та забезпечить довгий строк його служіння, та зменшить собівартість камери, а також дозволить збільшити корисний реакційний об'єм при тому ж тиску у гідросистемі преса Для рішення поставленої задачі у високотермобаричній камері, яка вміщує дві опорні плити, два СПІВВІСНІ ковадла з реакційною зоною та набором сталевих кілець, систему токопідводу з системою водоохолодження опорних плит, яки закріплені набором сталевих кілець, згідно винаходу, ковадла виконані з високотермобаричного діелектрика, а елементи системи токопідводу у ковадлах встановлені СПІВВІСНО вертикально Окрім того, одне ковадло може бути зроблено у вигляді порш ю о о (О 61005 ня, а система токопідводу складена з встановлених друг поверх друга високотемпературних токовводів та реакційного об'єму Окрім того, система токопідводу складає з установлених друг поверх друга високотемпературних токовводів та реакційного об'єму, в цьому разі реакційний об'єм розташовано у підтримуючому сталевому КІЛЬЦІ Окрім того, в подобі високотермобаричного діелектрика використано високоміцний полікристалічний корунд Величина досягаемого тиску, його розподілення у реакційному об'ємі, ефективність та строк служіння ковадел у багатьому залежить від вибору середовища, передаючого тиск, роль якого виконує пружнопластичний матеріал контейнера, який використають у відомих термобаричних камерах Цей матеріал виконує роль середовища для передачі тиску на реакційний об'єм, має бути пластично деформуватися у стані високого тиску, володіти низьким опором до зсуву та високим внутрішнім тертям на контакті з поверхнею ковадла Останнє необхідно для ограничения контейнера та герметизації реакційного об'єму Крім того, матеріал контейнера має бути термостійким, ХІМІЧНО інертним до середи кристалізації мінералів, володіти низькими тепло- та електропровідністю Вказаними властивостями володіють матеріали перофіліт (алюмосилікат), літографський камшь(основний компонент СаСОз), а також компоненти на їх основі Ці матеріали, використовуються в відомих термобаричних камерах Недоліком цих матеріалів є невисока їх хімічна інертність у синтезі мінералів, та перехід СаСОз до більш ущільненої фази арагоніту та кальциту При цьому, крім забруднення середовища кристалізації, змінюються електропровідні властивості реакційного об'єму , що обумовлює нестабільність лану температур, а також знижує тиск у реакційному об'єму камери синтезу Недоліком являє і те, що 76% зусилля пресу витрачається на паразитивну площу контейнера Використання дешевого високотермобаричного діелектрика, у подобі якого може бути застосовано поликристаличний високоміцний корунд, дозволить поперед усього, збільшити корисне використання реакційного обєму до 90 %, відмовитись від дорогоцінних матеріалів для виготовлення ковадел, збільшити строк служіння ковадел, та звеличить тривалість експозиційного витримання при термобаричних напруженнях На фігурі 1 наведена схема високотермобаричної камери, у котрій одне ковадло виконано у вигляді поршня На фігурі 2 наведена схема високотермобаричної камери з однаковими ковадлами Пристрій складається з 1 (фігура 1,2) - штуцер системи охолодження, 2 - кільця, яки підтримують ковадло, 3 - ковадла, 4 - реакційний об'єм, 5 - опорна плита, 6 - система підтримки підставки, 7 - уплотнения, 8 - корпуса, 9 -токовводи високотемпературні, 10 - заготівка, 11 - кільце Виконання ТОКОПІДВОДІВ СПІВВІСНО вертикально це примушено конструктивною необхідністю виробки герметичності у реакційному об'єму , а також забезпечити прямий ПІДВІД електроживлення крізь опорну плиту 5 Пристрій працює наступним чином Зібрану модель камери високотермобаричного тиску (фиг 1) поміщують у нішу гідравлічного пресу на висувний стіл ( на схемі не вказано), камеру підключають до системи водоохолодження штуцера 1, в реакційний об'єм 4 вставляють підготовлену заготовку 10 ,яку прикривають поршнем (токовводом) 9 Зібрану модель (фіг 2) нижчу частину корпусу 8 помішують у нішу гідростатичного пресу на висувний стіл ( на схемі не вказано), камеру підключають до системи охолодження з допомогою штуцера 1, потім в реакційний об'єм 4 вставляють підготовлену заготовку 10 у сталевому КІЛЬЦІ 11 і накривають другою зібраною корпусною частиною 8, так, щоб сталеве кільце входило як знизу, так і зверху в реакційний об'єм однаково на 1мм приблизно Включають гідросистему преса, у процесі чого висувний стіл здвигає корпусні частини 8 (фіг 1,2) першу і другу, ВІДПОВІДНО і поршень-токоввід 9, стискаючи заготовку 10 до граничного тиску, сталеве кільце 11 заготовкою 10 рівномірним зближенням ковадел 3 до повного з єднання їх поверхонь Через токопідводи 9 включають розігрів, після експозиційного витримка система електронагріву відключається Скидається тиск гідросистеми преса Після охолодження та опускання висувного столу преса, заготівка виймається з реакційного об'єму Після чого камера знову готова до наступних експозицій На базі графітового комбінату ВАТ "Маркограф" м Маріуполь було проведено іспит високотермобаричної камери Камеру використали в експерименті з синтезу алмазу Ковадла були зроблені з високоміцного полікристалічного корунду, синтезованого методою алюмотермм У експерименті гідросистемі пресового пристрою виконувався тиск, зміряний по манометру 250кг/см2 на площу висувного стола 400см2 та діаметр реакційного об'єму 1,6см , високотемпературний розігрів проводився посередньо понижуючого трансформатора 1,6кА, посередньо котрого досягався розігрів реакційного об'єму до 1900°С КІЛЬКІСТЬ проведених експериментів порівняно -1-14 днів, 2-30 днів, 3-36 днів Результат показав, що матеріал ковадел згідно експериментів може витримати і більший тиск при цих температурах, а також де більший час експозиційного витримування, ніж твердосплавні, а також вихід цільового продукту стає більше у зв'язку з збільшенням реакційного об'єму камери Тому, запропонована високотермобарична камера має довгий строк служіння, зручна у всіх відношеннях виготовлення і має перспективу у виготовленні де більших камер ніж твердосплавні 61005 Використана література 1 Патент України №7326, 5B01J3/06, бюл З, 1996г Комп'ютерна верстка Н Лисенко 2 Патент України №9754А, 5B01J3/06, бюл З, 1996г З В Е Хаджи, Л І Цинобер, Л М Штеренліхг, "Сінтез мінералів", 2-томник, стр 301 Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119