Пристрій для виробництва алмазів

1. Пристрій для виробництва алмазів, який включає вибухову камеру, яка містить електричний детонатор і вибухову речовину, який відрізняється тим, що додатково містить гідроциліндр, який має трубчатий корпус з двома фланцями, оснащений штуцером, вибухо ва камера має глухий отвір, частково заповнений вибуховою речовиною, виконаний циліндричним і ступінчатим з отвором більшого діаметра, в якому розташований пуансон, і має в донній частині отвір малого діаметра, в якому розташований електричний детона C2 2 84841 1 3 84841 Описаний засіб, в більшості випадків, виконує свою основну функцію, але йому притаманні недоліки. Вибухотривкі сталеві ампули одноразові і не підлягають подальшому використанню. Будова засобу забезпечує вихід надтвердих матеріалів, зокрема нітриду і карбіду бора, на рівні 50-90% від загальної маси реагентів закладеної в сталеву ампулу. Однак із 100% графітної шихти, закладеної в сталеву ампулу, засіб виробляв лише кілька % діамантів дрібних фракцій. Найбільш близькім технічним рішенням, до заявленого винаходу, є засіб виробництва діамантів запропонований вченими академії наук CPCP, тому в ре фераті він іменуватиметься, як "пристрій по прототипу". Метою заявленого винаходу завдання розробки пристрою для, вибухового пресування, нових матеріалів і сплавів, які неможливо отримати іншими засобами, надтвердих матеріалів, зокрема діамантів дрібних фракцій, і може бути використаний в виробництві інструментів з них. Крім того пристрій повинен гарантувати зниження собівартості виробництва у порівняння з ABT (апаратом високого тиску). Як відомо вибух дозволяє легко створювати високий тиск і температуру, що відповідає умовам синтезу діамантів, тому дозволяє перебувати графіт в діамант лише за мить. Залишається конструктивно забезпечити статичний тиск на діамант на час його охолодження. Мета досягається тим, що пристрій включає вибухову камеру, гідроциліндр, пуансон, поршніматриці, різного профілю, стяжні бовти, бовти кріплення до бетонної основи, анкерні гайки, і відрізняється тим, що крім вибухового впливу забезпечує статичне навантаження на графіт в межах 50кВар на кожні 100 каратів його маси. На графічному зображені, в розрізі A-A, представлений заявлений пристрій. Сутність пристрою включає гідроциліндр 1, прикріплений бовтами 11, і забетонованими гайками 10, до площини бетонного основания 9. Гідроциліндр 1, має трубчастий корпус, з двома фланцями, оснащений штуцером 2. В поршневому отворі гідроциліндру 1 розташован поршеньматриця 5 частиною якого є шток 5.ІІІ. Дно поршневого отвору має отвір діаметр якого відповідає діаметру штока 5.ІІІ. Для забезпечення функції пресування в тілі поршню - матриці 5, з боку робочої площині, виконай глухий отвір діаметр якого відповідає меншому діаметру пуансона 4. Вибухова камера 3 має корпус в вигляді полого циліндру з одним фланцем яким вона, стяжними бовтами 8, з'єднана з фланцем гідро циліндру 1. Глухий отвір, вибухової камери 3 частково заповнений вибуховою речовиною 15, виконай циліндричним і ступінчастим, з більшим діаметром в місті розташування пуансона 4. В донній частині вибухової камери 3 виконай отвір малого діаметру, в якому розташован електричний детонатор 14, від якого відходять електричні дроти 13. Зауваження стосовно конструктивної схеми пристрою: 4 Замість електричного детонатора, для утворення первинної детонації, може бути використай капсуль-детонатор з уповільнювачем на вогневому шнурі. Це прийнятне технічне рішення, яке може бути легко реалізоване. Решта деталей гідроциліндру виготовляється відповідно до рекомендацій по проектуванню для гідроциліндрів. На кресленні відсутні випускні отвори відпрацьованих вибухових газів і привод гідроциліндру. Випускні отвори відпрацьованих газів, конструктивно, легко можуть бути реалізовані і не складають проблеми. Привод гідроциліндру не є предметом винаходу і може бути легко реалізован. Пристрій має розбірну конструкцію і дозволяє легку перебудову на нову операцію обробки, але рекомендовано використання, що найменше двох пристроїв, один з яких налагоджений на виробництві діамантового абразиву, а другий налаштован на запресовку діамантового абразиву в керамічну, або металеву зв'язку. Пристрій діє наступним чином: Графіт 7, або його суміш з розчинником, оператор закладає в порожнину поршня-матриці 5 і вмикає пристрій. Вода, або пружна рідина під тиском, починає потрапляти в порожнину гідроциліндра 1 під тиском води поршень-матриця 5 починає рухатись в напряжу пуансона 4. В зв'язку з тим, що поршень-матриця 5 рухається, по досягненні пуансона 4, графіт 7 починає витримувати статичне навантаження. З цього моменту обробляє мий матеріал, в прикладі графіт 7, статично навантажений. Далі оператор здійснює подачу електричного струму на детонатор 14. Вибухова речовина 15 вибухає. Під тиском вибухових газів пуансон 4 пересувається в напрямку поршня-матриці 5 і передає тиск вибуху на графіт 7. Вплив вибуху спричиняє швидкий розігрів графіту 7 до необхідної температури. Відпрацьовані вибухові гази вільно виходять назовні крізь отвори для відпрацьованих газів, а тиск у вибуховій камері 3 зникає. Після охолодження пуансона 4, поршня-матриці 5, графіту 7 статичне навантаження з них знімається. Далі виймають діаманти, з можливими залишками графіту, з порожнини поршня - матриці 5. Отримані діаманти відділяють від графіту традиційними засобами. Дія пристрою в режимі формування робочої поверхні абразивного інструмента. Оператор здійснює заміну пуансона 4 і поршню-матриці 5 на пунсон і поршень-матрицю нового профілю, який має форму абразивної поверхні майбутнього інструмента, закладає в порожнину поршню-матиці 5 діамантовий порошок, зв'язку і вмикає пристрій. Перелік елементів креслення 1 - гідроциліндр 2 - штуцер 3 - вибухова камера 4 - пуансон 5 - поршень-матриця 5.ІІІ. - шток 6 - рідина 7 - графіт, або інший обробляє мий матеріал 8 - стяжні бовти 9 - бетонна основа 10 - анкерні гайки 5 84841 11 - бовти кріплення 12 - шахта 13 - електричні дроти 14 - електродетонатор 15 - вибухова речовина Одинарна стрілка, направлена вниз - вказує напрямок тиску вибухової хвилі. Одинарна стрілка, направлена вгору - вказує напрямок руху штоку 5.ІІІ. Довга подвійна стрілка, направлена гору вказує напрямок тиску рідини в гідро циліндрі Елементи відсутні на кресленні 1. випускні отвори відпрацьованих газів 2. запірний клапан 3. ущільнення гідроциліндра 4. гідронасос. Надруковані досліди академії наук CPCP були пов'язані з виробництвом промислових діамантів, а також нітриду бора і карбіду бора [дивись" Наука и жизнь" 1978p. №2]. Діаманти передбачалось отримувати за допомогою вибуху, а в якості обладнання використовувались спеціальні сталеві ампули і вибухової камери високого тиску (пристрій по прототипу). Отримані результати підтвердили вірність засобу, але вихід діамантів, в процентному відношенні, був малий тому, що після вибуху більша частина отриманих діамантів, в наслідок різкого падіння тиску у вибуховій камері та високої температури, перебудовувалась в графіт. В наслідок цього реальний вихід діамантів складав декілька процентів від маси закладеного, в сталеві ампули, графі ту. Цей засіб має свої недоліки. В основу нового винаходу покладене завдання розробки пристрою для виробництва діамантів дрібних фракцій. Крім того пристрій повинен гарантувати зниження собівартості виробництва в порівнянні з ABT (апаратом високого тиску). Як відомо вибух дозволяє легко створити високий тиск і температуру, що відповідає умовам синтезу діамантів, тому дозволяє перебудува ти графіт в діамант інше за мить. Залишається тільки забезпечити статичний тиск на діамант на час його охолодження. В новому винаході ця проблема вирішується за рахунок попереднього статичного навантаження на графіт в межах 50кБар. Вплив вибуху на графіт, підчас синтезу, повинен розраховува тись з необхідності забезпечення тиску в межах 50кБар на кожні 100кратів його маси. Енергія прямого нагріва, необхідна для обробки певної кількості графіту, розраховузться по формулі: Qн - (с*m) t де Qн - необхідна енергія нагріву гра фіту. с - середня теплоємкість графіті. m - маса обробляємого графіту. t - температура необхідна для перебудови графіта в діамант. Середня теплоємність визначається, як різниця між теплоємністю холодного і теплоємністю нагрітого, до необхідної температури графіту. Тоді вага вибухової речовини, необхідної для обробки графіту, може бути визначена по формулі: 6 Mв.р.=Qт:Qн . де Mв.р. - необхідна вага вибухово ї речовини. Qн - необхідна енергія нагріва графіта. Qт - повна енергія вибухового перетворення одного кілограма тротила. Qт.=4200кДж/кг, або 1010к.кал/кг. Коли необхідна вага вибухової речовини відома, з'являється можливість визначити тиск вибуху по формулі: Рн=400:(1000:m вр), де Ph - необхідний тиск вибуху кБар. m нр- необхідна вага вибухової речовини кг. наведений в і: Таблиця Приклад з результатом розрахунку маса обробляємого графіта попередній статичний тиск необхідна температура синтезу тиск в ід в ибуху в ага в ибухової речов ини необхідна енергія в ибухового перетв орення тротилу. одиниці в иміру 100 K 50 кБар 1334 Град. C 50,05 кБар 0,125 КГ 126,25 К.КАЛ Пристрій по прототипу складається з одноразової сталевої ампули, вибухової камери і відповідає умові отримання діамантів, а умові збереження отриманих, неохолоджених діамантів, не відповідає взагалі, "пристрій для виробництва діамантів" задовольняє обидві умови, тому забезпечуває великий процент виходу діамантів, пристрій для виробництва діамантів може використовуватись багато разів. Порівняємо складові собівартості виробництва діамантів на різних типах обладнання. Собівартість по прототипу складається з витрат на одноразову сталеву ампулу, вибухівку, графіт, де тонатор. Собівартість для ABT (апарата високого тиску) складається з витрат на графіт і великих витрат на електроенергію змінного струму. Собівартість для, позиції 2, 4 пункту 1. формули, заявленого пристрою складається з витрат на графіт, вибухову речовину, детонатор електроенергію змінного струму. Собівартість для, позиції 3 пункту 1. формули заявленого пристрою, складається з витрат на графіт, вибухову речовину, де тонатор, ще більше здешевлення можливе в разі використання капсуля-детонатора на вогневому шнурі, використання утилізованої вибухової речовини, або вибухової речовини, яка підлягає знищенню. Діаманти отримані за допомогою заявленого пристрою використовуються при виготовленні інструментів на металевих, або керамічних зв'язках. Своєчасне втілення заявленого пристрою дозволить значно здешевіти процес пресування, отримання нових матеріалів і сплавів, які неможливо отримати звичайними засобами, надтвердих матеріалів, зокрема діамантів і забезпечить величезний економічний ефект. Перелік використаної літератури: 7 84841 1. - "Довідник металіста", том №3. машгіз. під редакцією проф.. B.C.Владиславлєва. вид. Москва 1958р, стор.535 розділ "графіт" 2. - "довідник металліста ", том №1. машгіз. під ред. канд. техн. наук. Тернавського вид. Москва 1960р. стор. 182, таб. №11. Комп’ютерна в ерстка Н. Лисенко 8 3. - "Елементарний підручник фізики" том 1. вид. Москва 1985р. вид. наука, під ред. акад.. Г.С.Ландсберга, розділ теплофізика, стор.№400. 4. - "Довідник по утилізованим вибуховим речовинам" Ю.Г.Щукін, Б.Н.Кутузов, Б.В. Мацеевич, Ю.А.Тати щев. Для студентів вузів. M. НЕДРА 1998р. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601