ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Мультипликаторы из "Техника физико-химических исследований при высоких и сверхвысоких давлениях" Существует большое число конструкций л1ультипликато-ров, отличающихся устройством уплотнений, поршней, цилиндров и вспомогательных деталей. Основное различие их заключается в способе предотвращения утечки сжатой среды между поршнем высокого давления и стенкой цилиндра. [c.97] При расположении уплотнения в теле цилиндра высокого давления в виде сальника несколько снижается достижимый уровень давления, по зато отпадает необходимость тщательной обработки канала. Можно также не бояться небольшого изменения размеров при пластической деформации. Тщательно обработанный поршень (желательна притирка после шлифовки) легко движется в сальнике, что значительно уменьшает опасность продольного изгиба. [c.98] В настоящее время все в большем числе конструкций мультипликатора применяют сальники вместо уплотнений на поршне, если, конечно, последнее не является необходимым но каким-либо особым соображениям. При давлениях около 20 кбар сжимаемость жидкости (а тем более газа) достигает 30% и создать нужное давление одним ходом поршня (даже от начального давления 1 кбара) уже трудно. [c.98] Поэтому мультипликатор снабжают двумя клапанами, превращающими его в тихоходный компрессор. Мультипликатор такой конструкции [35] изображен на рис. 3.15. [c.99] Всасывающий шариковый клапан 1, расположенный в цилиндре высокого давлепия 2, соединен с аппаратом, создающим исходное давление сжатия (например, с механическим прессом или сильфонным компрессором). К конусу нагнетательного клапана 3, расположенного в так называемой клапанной коробке 4, присоединен аппарат, в котором нужно создать давление. Малый поршень 5, поднимаясь, выталкивает сжатую среду в аппарат при этом клапан 1 закрыт. После того как большой поршень 8 коснется цилиндра высокого давления 2, о чем свидетельствует резкое повышение давления в цилиндре низкого давления, необходимо прекратить подачу жидкости в цилиндр низкого давления 7 и опустить поршень в исходное положение. Для этого открывают выход жидкости из цилиндра 7 и начинают подавать сжатую среду через клапан 1. Клапан 3 при этом закрыт и давление в аппарате не падает. Для опускания поршней нужно создать в цилиндре 2 давление, величина которого зависит от силы трения в уплотнениях малого и большого поршня и может достигать 1000 бар. [c.99] Тихоходный мультипликатор — компрессор, состоящий из камеры сжатия и гидропривода, описан в [36]. Он создает давление газа до 3 кбар в объеме 200 мл при исходном давлении 100 бар меньше, чем за час. Камера сжатия — это система цилиндр — поршень, в которой поршень уплотнен О-образными резиновыми кольцами. Вследствие того что поршень движется медленно, уплотнение работает без смазки. Камера сжатия имеет тарельчатые клапаны. Гидропривод представляет собой гидравлический пресс с золотником и пружиной для возврата поршня. [c.99] При непосредственном сжатии газа вместо клапанов применяют вентили, которые выполняют функции клапанов. Особенно удобны пресс-вентили, конструкция которых описана в гл. 6. [c.99] Для создания давлений выше 20 кбар применяют мультипликаторы, сконструированные по принципу механической поддержки (см. гл. 2). Таков, например, мультипликатор конструкции Л. Ф. Верещагина [37]. Мультипликатор с независимой поддержкой для создания давлений до 30 кбар (конструкции автора) изображен на рис. 3.16. Конический сосуд 57, изготовленный из термически обработанной стали 45ХНМФ (предел прочности а = = 18 500 кгс/см ), вставлен в оправку 56, сделанную из стали 40Х. [c.99] Как показал наш опыт, проще оправку делать из одного куска отожженного и нормализованного металла. Наружную поверхность конусного сосуда и внутреннюю поверхность оправки шлифуют на станке и притирают наждачным порошком и порошком карбида бора. При обработке этих поверхностей важно не только пришлифовать поверхности друг к другу, но и избежать волнистости шлифовки, которая при сдвиге конуса в оправке может привести к разрыву последней. [c.101] Технология изготовления деталей установки была нами во многом заимствована у Л. Ф. Верещагина. [c.101] Усилие поддержки создает поршень 15, двигающийся в цилиндре 9. [c.101] Уплотнение поршня построено по типу некомпенсированной площади. Шайба И служит для передачи усилий поршня коническому сосуду. Она изготовлена из стали ЗОХГС и закалена до высокой твердости. Через эту шайбу пропущены провода манганинового манометра. [c.101] Давление в коническом сосуде создают с помощью мультипликатора, состоящего из цилиндра 48 и поршня 34. [c.101] Для создания начального давления жидкости предусмотрен патрубок 26. После того как поршень продвинул уплотнение мимо отверстия патрубка, канал подачи жидкости оказывается отсеченным, и сжатие жидкости продолжается в канале цилиндра. При максимальном давлении 30 кбар и комнатной температуре только изопентан остается достаточно текучим. Все прочие жидкости затвердевают. [c.101] Установка собрана на трех скрепляющих плитах 2, 23 и 42, скрепленных четырьмя тягами 40 и 60. При работе с жидкостями для измерения давления используют манганиновый манометр. При работе с твердыми телами манометр заменяют стальной пробкой и давление определяют по соотношению площадей поршней. [c.101] Перед тем как вставить конический сосуд в оправку, его обертывают свинцовой фольгой толщиной 0,1 мм, смазанной пастой, состоящей из графита, замешанного на глицерине. [c.101] Метод расчета сосудов с механической поддержкой изложен в гл. 2. Для расчета установки нужно, исходя из свойств применяемого материала и задавшись основными размерами конического сосуда, определить давление полного течения и выбрать соответствующее давление поддержки. [c.102] Давление в коническом сосуде не должно превышать напряжений поддержки, возникающих на поверхности конического сосуда. В свою очередь эти напряжения зависят от размеров аппарата и величины рабочего давления. Расчетом (см. гл. 2) можно показать, что для аппарата, имеющего поршень диаметром 10 мм и конусный сосуд с углом 2,5°, предельным будет давление 30 кбар. При более высоких давлениях напряжения поддержки превысят предел текучести и даже предел прочности стали оправки и конусного сосуда, что приведет к разрыву этих деталей. Поэтому для создания более высоких давлений применяют так называемую двукратную поддержку, увеличивая давление поддержки ступенями. Чтобы на поверхности оправки создать вторую ступень поддержки, ее вставляют во вторую оправку. Двукратная поддержка, несмотря на большую сложность по сравнению с однократной, дает возможность большего выбора углов конусов. [c.102] Жоховский (см. [32]) описал мультипликатор с поддержкой, осуществляемой сжатием уплотнения из резины. Напряжения в резине приближаются к гидростатическому давлению. Развитие этой конструкции, а также конструкции мультипликаторов на давление до 40 кбар описаны в [39—41]. [c.103] Количество жидкости в сосуде 1 рассчитывают так, чтобы при ее сжатии грибовидное уплотнение 8 коснулось шайбы 9 в момент, когда давление в жидкости достигает 25—30 кбар. При Дальнейшем движении грибовидного уплотнения начнет двигаться шайба 9, которая нажимом на блок 2 будет передавать усилие поршню 6. Последний, вдвигаясь в конус 4, будет сжимать материал 7 и одновременно вдвигать конус в оправку 5. Таким образом, в этой конструкции используется упрочнение материалов под всесторонним внешним давлением. [c.103] Вернуться к основной статье