Пристрій для створення високого тиску при виробництві надтвердих матеріалів

1 Пристрій для створення високого тиску при виробництві надтвердих матеріалів, що містить контейнер, який має площину симетрії і вісь симетрії, симетрично щодо осі розташовані пуансони зі спільним приводом для радіального стиску контейнера, і елементи для фіксації контейнера в осьовому напрямку, що служать напрямними для згаданих пуансонів і виконані з можливістю запобігання екструзії матеріалу контейнера в зазор між ними і пуансонами, який відрізняється тим, що один з елементів для фіксації контейнера в осьовому напрямку має привід осьового переміщення, пуансони зібрані в дві однакові по чисельності групи, пуансони кожної з яких розміщені на одному зі згаданих елементів симетрично щодо Винахід відноситься до пристроїв для створення високого, переважно надвисокого, тиску в контейнері, що має площину симетрії і вісь симетрії (цій умові відповідає, наприклад, форма циліндра чи правильної призми), і може бути використаний, зокрема, для одержання надтвердих матеріалів штучних алмазів, нітриду бора і т д Відомий пристрій для створення високого тиску в контейнері з пластичного матеріалу, у якому розміщена сировинна суміш для одержання надтвердих матеріалів і який має форму куба (див К Бредлі "Використання техніки високих тисків при дослідженні твердого тіла", М , "Світ", 1972, с 152170) Пристрій містить шість пуансонів (по числу граней) з незалежними пдроприводами для стиску контейнера в напрямку до його центра Гермети згаданої площини, оснащені механізмом повернення, а їхній привід виконаний у вигляді пдроприводу і жорстко зв'язаного з його рухливим елементом блока з декількох скріплених між собою з натягом коаксіально розміщених кілець, на внутрішній поверхні меншого з яких установлені клини по числу пуансонів, що утворюють з останніми клинові пари, причому всі поверхні контакту пуансонів між собою електроізольовані 2 Пристрій за п 1, який відрізняється тим, що він оснащений нерухомими щодо пуансонів елементами для фіксації контейнера в радіальному напрямку, розміщеними між пуансонами і такими, що служать напрямними для них, причому всі поверхні контакту згаданих елементів між собою електроізольовані, на бічній поверхні контейнера в осьовому напрямку виконані пази для взаємодії зі згаданими елементами при фіксації контейнера, а елементи для фіксації контейнера в радіальному напрямку виконані з можливістю запобігання екструзії матеріалу контейнера в зазор між ними і пуансонами, а також між ними й елементами для фіксації контейнера в осьовому напрямку 3 Пристрій за п 1 або 2, який відрізняється тим, що привід осьового переміщення елемента для фіксації контейнера в осьовому напрямку є пдроклиновим зація стисливого об'єму при роботі пристрою забезпечується створенням прокладок з матеріалу контейнера, що утворюються при його екструзії в зазори між пуансонами Пристрій забезпечує рівномірне навантаження на всі грані куба, однак має і ряд недоліків, до числа яких відноситься насамперед необхідність додатка високих зусиль для створення надвисокого тиску, оскільки мультиплікація тиску для кожного з незалежних пуансонів забезпечується тільки завдяки різниці в площі основні і вершини пуансона Крім того, значні зусилля витрачаються на екструзію матеріалу контейнера в зазори між пуансонами Нарешті, істотним недоліком пристрою є його невисока продуктивність, пов'язана зі складністю підготовки (розбирання-збирання ) пристрою до О ю 49995 кожного робочого циклу Частково усунути зазначені недоліки вдалося в пристрої для створення високого тиску при виробництві надтвердих матеріалів, який містить контейнер, що має площину симетрії і вісь симетрії, симетрично щодо осі розташовані пуансони з загальним приводом для радіального стиску контейнера, і елементи для фіксації контейнера в осьовому напрямку, виконані у вигляді кришок, що дозволяють запобігти екструзії матеріалу контейнера в зазор між ними і пуансонами, і служать напрямними для останніх (див там же с 167-169) Проте, у даному пристрої не вирішена проблема невисокої продуктивності, оскільки операції розбирання і збирання пристрою вимагають дуже тривалого часу Крім того, зберігаються досить високі втрати енергії на екструзію матеріалу контейнера в зазори між пуансонами В основу винаходу поставлена задача створити пристрій для створення високого тиску при виробництві надтвердих матеріалів, що мав би у порівнянні з відомими більш високий коефіцієнт мультиплікації тиску при одночасному спрощенні операцій розбирання і збирання пристрою, що в підсумку дозволило б, підвищити його продуктивність Ще однією розв'язуваною пристроєм задачею є зниження (аж до повного усунення) втрат енергії на непродуктивну екструзію матеріалу контейнера Інші переваги пристрою будуть видні з його докладного опису Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для створення високого тиску при виробництві надтвердих матеріалів, який містить контейнер, що має площину симетрії і вісь симетрії, симетрично щодо осі розташовані пуансони з загальним приводом для радіального стиску контейнера, і елементи для фіксації контейнера в осьовому напрямку, що служать напрямними для згаданих пуансонів і виконані з можливістю запобігання екструзії матеріалу контейнера в зазор між ними і пуансонами, ВІДПОВІДНО ДО винаходу один з елементів для фіксації контейнера в осьовому напрямку має привід осьового переміщення, пуансони зібрані в дві однакові по чисельності групи, пуансони кожної з яких розміщені на одному зі згаданих елементів симетрично щодо згаданої площини, постачені механізмом повернення, а їхній привід виконаний у вигляді пдроприводу і жорстко зв'язаного з його рухливим елементом блоку з декількох скріплених між собою з натягом коаксіальне розміщених кілець, на внутрішній поверхні меншого з яких установлені клини по числу пуансонів, що утворюють з останніми клинові пари, причому всі поверхні контакту пуансонів між собою електроізольовані елементами для фіксації контейнера в радіальному напрямку, розміщеними між пуансонами і напрямними для них, причому всі поверхні контакту згаданих елементів між собою електроізольовані, на бічній поверхні контейнера в осьовому напрямку виконані пази для взаємодії зі згаданими елементами при фіксації контейнера, а елементи для фіксації контейнера в радіальному напрямку виконані з можливістю запобігання екструзії матеріалу контейнера у зазор між ними і пуансонами, а також між ними й елементами для фіксації контейнера в осьовому напрямку Попередня фіксація контейнера в радіальному напрямку за допомогою пазів контейнера і кінцевих частин елементів дозволяє легко і правильно збирати і розбирати пристрій Це, а також практично повна відсутність непродуктивної екструзії матеріалу контейнера також забезпечує зниження прикладених для стиску контейнера зусиль і в підсумку підвищує продуктивність пристрою Поставлена задача вирішується також тим, що ВІДПОВІДНО до одного з найбільш кращих у розумінні сполучення простоти конструкції й ефективності роботи варіанту привід осьового переміщення елемента для фіксації контейнера в осьовому напрямку є пдроклиновим Нижче дається докладний опис деяких варіантів виконання пристрою, що однак ні в якій мірі не слід розглядати як обмеження обсягу домагань ВІДПОВІДНО до формули винаходу Пристрій для створення високого тиску при виробництві надтвердих матеріалів ілюструється кресленнями, де на фіг 1 зображений варіант пристрою з нерухомими направляючими, вид збоку На фіг 2 - перетин А-А фіг 1 На фіг 3 - варіант пристрою з двома блоками коаксіальних кілець На фіг 4, 5, 6 схематично зображені етапи роботи пристрою з нерухомими напрямними 4 - радіальна фіксація контейнера, 5 - осьова фіксація контейнера, 6 - радіальний стиск контейнера Пристрій містить пуансони 1 із загальним пдроприводом (не показаний) для радіального стиску контейнера 2, усі контактуючі між собою поверхні яких електроізольовані Пристрій далі містить елементи 3 для фіксації контейнера у осьовому напрямку, один із яких має пдроклиновий привід, що складається з клинів 4 і гідроциліндри (не показано) Між пуансонами 1 розташовані нерухомі щодо останніх елементи для фіксації контейнера в радіальному напрямку, виконані у вигляді направляючих 5 Зазори між направляючими 5 і пуансонами 1, а також між пуансонами 1 і елементами З (усі зазори показані стрілками на фіг 4, 5, 6) мають розміри порядку 5 - 8мкм У контейнері виконані пази 6 для взаємодії з направляючими 5 Описана конструкція пристрою забезпечує істотне підвищення коефіцієнта мультиплікації тиску При цьому значно спрощуються операції розбирання і збирання, оскільки підготовка пристрою до нового циклу роботи відбувається після його розфіксації в осьовому напрямку й автоматичному зворотному ході пуансонів у радіальному напрямку Поставлена задача вирішується і тим, що пристрій, ВІДПОВІДНО до одного з варіантів його виконання, постачено нерухомими щодо пуансонів Загальний привід пуансонів виконаний у вигляді клинових пар Одним з елементів кожної клинової пари є пуансони 1, неробочі частини яких мають форму клина Іншим елементом - кпини 7, закріплені на внутрішній поверхні меншого з блоку 8 коаксіальних кілець, скріплених між собою з натягом Передбачений також варіант із використанням двох блоків 8 (фіг 3) Пристрій працює наступнимі, чином Зорієнтований за допомогою пазів 6 і направляючих 5 контейнер 2, у якому розміщена сировинна суміш для 49995 нових пар і різниці в площі поверхонь пуансонів 1, одержання надтвердих матеріалів, установлюють робочих і тих, що навантажуються ) і відсутності між розведеними елементами 3 Потім контейнер екструзії створюється можливість створити тиск 2 фіксують в осьовому напрямку за допомогою усередині контейнера 2 величиною 50 - бОкБ (що пдроклинового приводу (фіг 5, напрямок фіксації цілком достатньо для виробництва синтетичних показаний стрілками) Потім здійснюють стиск коннадтвердих матеріалів) при тиску робочої рідини в тейнера 2 у радіальному напрямку шляхом перепдроприводах порядку 100 - 150атм (безпечний міщення блоку 8 коаксіальних кілець і взаємодії в тиск) Для порівняння тиск робочої рідини у відорезультаті цього клинових пар (пуансонів 1 і клинів мому пристрої досягає 1000 - 1200атм, що дуже 7, див фіг 6) небезпечно для персоналу і техніки Завдяки використанню в пристрої подвійної мультиплікації зусилля (за рахунок наявності кли \ ч 49995 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71