DE2523068B2

DE2523068B2 - High pressure apparatus

Info

Publication number: DE2523068B2
Application number: DE2523068A
Authority: DE
Inventors: Bertram Dipl.-Ing. Brinkeborn; Henry Dipl.-Ing. Halldin; Haakan Lindqvist; Erik Lundblad; Kjell Nilsson; Pertti Helsingborg Syvaekari
Original assignee: SCANDIAMANT ROBERTSFORS (SCHWEDEN) AB
Current assignee: SCANDIAMANT ROBERTSFORS (SCHWEDEN) AB
Priority date: 1974-06-06
Filing date: 1975-05-24
Publication date: 1980-11-20
Also published as: GB1485907A; CH613635A5; NL7506241A; DE2523068C3; JPS515678A; SE382159B; BE829864A; IE41418L; FI751678A7; CA1049720A; ZA753633B; FI57703C; DE2523068A1; FR2279990B1; FR2279990A1; FI57703B; IE41418B1; IT1036181B; AU8175575A; SE7407437L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochdruckapparat bestehend aus zwei gegenüber angeordneten Druckstempeln, von denen mindestens der eine in Richtung auf das Innere eines Druckraumes beweglich ist, wobei der Druckraum aus Löchern in einer Mehrzahl von 'suckfesten, in Bewegungsrichtung der Stempel hintereinander angeordneten, scheibenförmigen Körpern gebildet ist und wobei sich zwischen je zwei benachbarten scheibe:>förn?^:gen Körpern eine flache, ringförmige Materialschicht oefindeLThe invention relates to a high-pressure apparatus consisting of two pressure rams arranged opposite one another, at least one of which is movable in the direction of the interior of a pressure chamber, the pressure chamber being made up of holes in a plurality of disc-shaped bodies arranged one behind the other in the direction of movement of the stamps is formed and where between every two adjacent discs:> förn? ^: A flat, ring-shaped layer of material is found on bodies

Bekannte Apparate zur Erzeugung sehr hoher Drücke, beispielsweise bekannte Apparate zur Umwandlung von Graphit in Diamant, haben Druckräume mit verhältnismäßig kleinem Volumen. Es besteht seit langem der Wunsch, Hochdruckapparate mit einem größeren Druckraumvolumen zu schaffen, da solche Apparate eine höhere Kapazität ermöglichen würde«¹.. Einer der Gründe, die der Verwirklichung dieses Wunsches entgegenstehen, sind die Reibungskräfte, die zwischen dem im Druckraum eingeschlossenen Materia! und den Wänden des Druckraumes sowie im Material selbst auftreten, wenn das Material zusammengepreßt wird. Infolge dieser Reibungskräfte nimmt der Druck in Richtung auf das Innere des Materialvolumens fortlaufend ab. Folglich ist die Abmessung des Materialvolumens in Preßrichtung begrenzt, wenn man an allen Stellen des Materialvolumens einen gewissen Mindestdruck erreichen will. Das bedeutet, daß die Höhe des Druckraumes begrenzt ist, wenn man voraussetzt, daß das Zusammenpressen in vertikaler Richtung erfolgt. Versucht man, ein wesentlich größeres Volumen des Druckraumes durch Vergrößerung seines Querschnittes senkrecht zur Preßrichtung zu erhalten, so treten andere Probleme auf. Eines dieser Probleme besteht darin, daß die für die Druckerzeugung erforderlichen Kräfte so groß werden würden, daß die sich in der Praxis nicht mehr beherrschen lassen. Ein anderes Problem besteht in der Schwierigkeit bei der Herstellung der direkt den Druckraum begrenzenden Teile. Diese !eile. z. B. Hartmetallteile, würden nämlich so groß werden, daß sie nicht mehr mit der erforderlichen Festigkeit herstellbar sind. Unabhängig davon, auf welche Weise der Druck erzeugt wird, müssen die erforderlichen Dichtungen so dimensioniert werden, daß sie ein Herausspritzen des Materials aus dem Druckraum verhindern. Diese Forderungen begrenzen die Dicke der Dichtungen.Known apparatus for generating very high pressures, for example known apparatus for converting graphite into diamond, have pressure chambers with a relatively small volume. There has long been a desire to create high-pressure apparatus with a larger pressure chamber volume, since such apparatus would enable a higher capacity « ¹ . and the walls of the pressure space as well as in the material itself occur when the material is compressed. As a result of these frictional forces, the pressure in the direction of the interior of the material volume decreases continuously. As a result, the dimension of the material volume in the pressing direction is limited if a certain minimum pressure is to be achieved at all points of the material volume. This means that the height of the pressure space is limited if it is assumed that the compression takes place in the vertical direction. If one tries to obtain a significantly larger volume of the pressure space by enlarging its cross section perpendicular to the pressing direction, other problems arise. One of these problems is that the forces required to generate the pressure would become so great that they can no longer be controlled in practice. Another problem is the difficulty in producing the parts directly delimiting the pressure space. This! Hurry. z. B. hard metal parts would be so large that they can no longer be produced with the required strength. Regardless of the way in which the pressure is generated, the required seals must be dimensioned in such a way that they prevent the material from splashing out of the pressure chamber. These requirements limit the thickness of the seals.

Aus der DE-OS 22 20 349 ist ein Hochdruckapparat bekannt, bei dem der zentrale Teil der die Seitenwände des Druckkammerraumes bildenden Matrize aus mehreren axial übereinanderliegenden Scheiben besteht Zwischen diesen Scheiben liegen dünne, elektrischFrom DE-OS 22 20 349 a high pressure apparatus is known in which the central part of the side walls the die forming the pressure chamber space consists of several axially superposed discs Between these disks are thin, electrical ones

ίο isolierende Zwischenlagen aus Glimmer. Die sich in radialer Richtung der Matrize anschließenden Ringe bestehen in axialer Richtung aus einheitlichen hochfesten Teilen. Hinsichtlich der axialen Kompressibilität verhält sich der zentrale Teil bei dieser Matrizeίο insulating intermediate layers made of mica. Which are in Rings adjoining the die in the radial direction consist of uniform high-strength parts in the axial direction. With regard to the axial compressibility the central part behaves in this matrix

's praktisch wie ein in axialer Richtung hochfestes einheitliches Bauteil, da die dünnen Glimmerzwischenlagen die axiale Verformbarkeit nicht erhöhen und die Scheiben des zentralen Teiles auch durch starke seitliche Reibungskräfte an den benachbarten Ringen in axialer Richtung haften.It's practically like a high-strength one in the axial direction Uniform component, since the thin mica intermediate layers do not increase the axial deformability and the Slices of the central part also due to strong lateral frictional forces on the neighboring rings in stick in the axial direction.

Aus der US-PS 29 44 283 ist ein für das Einsetzen in einen Hochdruckapparat bestimmtes Reaktionsgefäß bekannt, dessen zylindrischer Teil aus übereinander geschichteten axialen Ringen besteht, wobei zwischen den einzelnen Ringen elektrisch leitende Scheiben eingelegt sind, die sich über den gesamten Querschnitt des Reaktionsgefäues erstrecken und den Innenraum dieses Gefäßes in einzelne axial übereinanderliegende Abteilungen aufteilen. Diese Scheiben dienen einerseitsFrom US-PS 29 44 283 is a for insertion in a high-pressure apparatus specific reaction vessel known, the cylindrical part of one above the other layered axial rings, with electrically conductive discs between the individual rings are inserted, which extend over the entire cross section of the reaction vessel and the interior this vessel in individual axially superimposed Split departments. These discs serve on the one hand

-ίο der Zufuhr der elektrischen Heizleistung und andererseits der Unterteilung des Innenraumes zur Aufnahme unterschiedlicher Proben.-ίο the supply of electrical heating power and on the other hand the subdivision of the interior to accommodate different samples.

In der DE-PS 12 07 923 wird ein Hochdruckapparat beschrieben, der für die kommerzielle Erzeugung vonIn DE-PS 12 07 923 a high pressure apparatus is described, which is used for the commercial production of

J5 Diamanten dient. Dieser Hochdruckapparat umfaßt ein Paar gegenüberliegende Stempel und eine zwischen diesen Stempeln angeordnete Matrize mit einem zentralen durchgehenden Loch. Die beiden Enden des Loches haben einen nach außev. ^lt.in zunehmenden Querschnitt, und jeder Stempel ist mit einem entsprechenden nach innen abnehmenden Querschnitt versehen, so daß die Stempel bis zu einer gewissen Tiefe in das Loch eingeführt werden können. Zwischen jedem Ende des Loches in der Matrize und jedem S'empel istJ5 diamond is used. This high pressure apparatus comprises a pair of opposing punches and a die disposed between these punches and having a central through hole. The two ends of the hole have one to the outside. ^{According to. In} increasing cross-section, and each punch is provided with a corresponding inwardly decreasing cross-section, so that the punches can be inserted into the hole to a certain depth. Between each end of the hole in the die and each punch is

⁴^ eine Dichtung angeordnet, die den aus der. Stempeln und dem Loch in der Matrize gebildeten Druckraum abdichten. Dieser Hochdruckapparat, der für jede spezifische Anwendung dimensioniert werden muß, hat einen Druckraum mit verhältnismäßig kleinem VoIumen. Eine Modifizierung des Apparates zwecks Erhöhung des Volumens des Druckraumes würde die anfangs beschriebenen Probleme mit sich führen. ⁴ ^ a seal arranged, which is derived from the. Stamp and seal the pressure space formed in the die. This high-pressure apparatus, which must be dimensioned for each specific application, has a pressure chamber with a relatively small volume. Modifying the apparatus in order to increase the volume of the pressure chamber would result in the problems described at the beginning.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochdruckapparat der eingangs genannten Art mit einem wesentlich größeren Druckkammervolumen zu entwickeln.The invention is based on the object of providing a high-pressure apparatus of the type mentioned at the outset to develop a much larger pressure chamber volume.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Materialschicht eine zusammendrückbare Dichtung ist und daß ferner die zusammendrückbare Dichtung zwischen den scheibenförmigen Körpern einen Abstand hervorruft, so daß zwischen diesen auch freie Räume entstehen.The object is achieved according to the invention in that the material layer is compressible Seal is and that also the compressible seal between the disc-shaped bodies creates a distance so that there are also free spaces between them.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in dem Unteranspruch genannt.Advantageous refinements and further developments of the invention are mentioned in the dependent claim.

Durch die zusammendrückbaren Dichtungen zwischen benachbarten scheibenähnlichen Organen führt man dem eingeschlossenen Material bei der Bewegung des Stempels bzw. der Stempel Druck an verschiedenenLeads through the compressible seals between adjacent disk-like organs one of the enclosed material during the movement of the stamp or the stamp pressure on different

Querschnitt des Druckräumes senkrecht zur Druckrichtung zu, wodurch man in hohem MaBe die eingangs beschriebene Begrenzung beseitigt, welche die Reibungskräfte für das Zusammenpressen eines Materialvolumens in Preßrichtung setzen. Durch die gemäß der Erfindung mögliche Vergrößerung des Druckräumes in Preßrichtung kann das Druckraumvolumen erhöht werden, ohne daß zugehörige Hartmetallteile oder andere dicht am Druckraum vorhandene Teile mit vergrößerten Abmessungen hergestellt werden müssen, ι ο die zu mangelnder Festigkeit dieser Teile führen würden.Cross-section of the pressure space perpendicular to the direction of pressure to, which to a large extent removes the limitation described at the beginning, which affects the frictional forces for compressing a volume of material in the pressing direction. According to the Invention possible enlargement of the pressure space in the pressing direction can increase the pressure space volume without associated hard metal parts or other parts present close to the pressure chamber enlarged dimensions must be produced, ι ο which lead to insufficient strength of these parts would.

Gemäß der Erfindung ist eine zusammendrückbare Dichtung zwischen allen benachbarten scheibenähnlichen Körpern vorhanden. Vorzugsweise ist eine Dichtung auch zwischen den gegenüberliegenden druckerzeugenden Stempeln und den ihnen benachbarten scheibenähnlichen Körpern vorhanden. Auch diese Dichtungen sind vorzugsweise zusammendrückbar.According to the invention, a compressible seal between each adjacent one is disc-like Bodies present. Preferably there is also a seal between the opposing ones pressure-generating stamps and the disk-like bodies adjacent to them are present. These too Seals are preferably compressible.

Abgesehen von der Zusammendrückbarkeit der Dichtungen (oder der Dichtung) zwischen benachbarten scheibenähnlichen Körpern zur Erzielung einer Verschiebungsbewegung der scheibenähnlicheii Körper gegeneinander in Bewegungsrichtung der beweglichen oder des beweglichen gegenüberliegenden Stempel(s) wird von den Dichtungen verlangt, daß sie einen festen Griff an den Flächen beibehalten, an denen sie anliegen, und zwar während des ganzen Arbeitsverlaufes im Hochdruckapparat. Geeignetes Material für die Dichtungen ist beispielsweise Pyrophyllit, Talk, Speckstein, Katlinit, litographischer Stein und hexagonales Bornitrid. Die Dichtungen können durch Metalleinlagen verstärkt werden, um ihre Zähigkeit und Formänderungsfestigkeit zu erhöhen, oder sie können mit Stützringen versehen werden, um radiales Fließen zu « verhindern oder diesem entgegenzuwirken. Wenn die eventuell vorhandenen Dichtungen zwischen den gegenüberliegenden druckfesten Stempeln und den angrenzenden scheibenähnlichen Körpern zusammendrückbar ausgeführt werden, so können sie aus dem gleichen Material wie die übrigen Dichtungen hergestellt werden und können auch verstärkende Metalleinlagen haben.Apart from the compressibility of the Seals (or the seal) between adjacent disk-like bodies to achieve a sliding movement the disk-like body against each other in the direction of movement of the movable ones or the movable opposite punch (s), the seals are required to have a fixed Maintain grip on the surfaces they are in contact with during the entire work process in the High pressure apparatus. Suitable material for the seals is, for example, pyrophyllite, talc, soapstone, Katlinite, litographic stone and hexagonal boron nitride. The seals can be through metal inserts be reinforced to increase their toughness and deformation resistance, or they can be with Support rings are provided to prevent or counteract radial flow. If the any seals between the opposing pressure-resistant stamps and the adjacent disk-like bodies are designed to be compressible, so they can be removed from the The same material as the other seals can be made and reinforcing metal inserts can also be used to have.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigtThe invention is to be explained in more detail on the basis of the exemplary embodiment shown in the figures. It shows

Fig.] ein Ausführungsbeispiel eines Hochdruckapparates gemäß der Erfindung im Schnitt in Preßrichtung. Fig.] An embodiment of a high pressure apparatus according to the invention in section in the pressing direction.

Fig.2 einen scheibenähnlichen Körper des Hochdruckapparates gemäß F i g. 1 in Draufsicht in einem gegenüber F i g. 1 verkleinerten Maßstab.2 shows a disk-like body of the high-pressure apparatus according to FIG. 1 in a plan view in a compared to FIG. 1 reduced scale.

Im Hochdruckapparat gemäß Fig. 1 wird der zylindrische Druckraum 10 an seinen Endflächen von druckfesten Stempeln 11 und 12 begrenzt, die in Richtung auf das Innere des Druckraumes (d. h. in Achsrichtung des zylindrischen Druckraumes) beweglich sind. Die Bewegung erhält man durch die teilweise gezeigten Kolben 100 und 101 einer hydraulischen Presse, die auf die Außenseiten der an die Stempel ^h" anliegenden Druckplatten 13 und 14 wirken, welche beispielsweise aus bis 60 RC gehärtetem Schnellstahl bestehen. Die Kolben 100 und 101 sind gegenüber den Druckplatten durch eine Isolationsschicht 102 bzw. 103 aus beispielsweise Phenölharz-Papier-Schichtstoff iso- '<^r> liert. Entlang der Mantelfläche wird der Druckraum von den Wänden der zylindrischen Löcher 15,16, 17,18 und 19 mehrerer scheibenähr'licher, druckfester und druckaufnehmender Körper 20, 21, 22, 23 und 24 sowie von zwischen den scheibenähnlichen Organen angeordneten zusammendrückbaren, ringförmigen, flachen Dichtungen 25, 26, 27 und 28 aus beispielsweise Pyrophyllit begrenzt, die eventuell in der Mitte mit Metalleinlagen versehen sind, die mit den Anlageflächen der Dichtungen gegen die scheibenähnlichen Körper parallel verlaufen. Wie aus der Figur ersichtlich ist, sind die scheibenähnlichen Körper in Bewegungsrichtung der Stempel hintereinander angeordnet Durch die Dichtungen wird zwischen den scheibenälinlichen Körpern ein Abstand gehalten, so daß Zwischenräume 29,30,31 und 32 zwischen diesen entstehen. Bei den scheibenähnlichen Körpern 20 und 24, die den Stempeln am nächsten liegen, sind die öffnungen an den den Stempeln am nächsten liegenden Teilen 33 und 34 mit einem nach außen hin zunehmenden Querschnitt ausgeführt In dem dargestellten Ausfühmngsbeispiel sind diese öffnungen konisch. Die Teile 35 und 36 der Stempel 11 und 12, die dem Druckraum zugewandt sin, und diesem am nächsten Hegen, haben einen entsprechenden nach innen abnehmenden Querschnitt, d. h., sie sind konisch in dem gezeigten Ausfühmngsbeispiel. Zwischen den Teilen 33 und 35 bzw. zwischen den Teilen 34 und 36 sind 7. «ammendrückbare Dichtungen 37 und 38, z. B. aus Pyrophyllit, angeordnet, die eventuell Metalleinlagen haben, welche zu den Anlageflächen der Dichtungen an die Teile 33 und 35 bzw. 34 und 36 parallel liegen. Die Form der Dichtungen ist der Foim der genannten Teile angepaßt, was bedeutet, daß sie im gezeigten Ausfühmngsbeispiel konisch sind. Die scheibenähnlichen Körper 20—24 sind mit Führungseinrichtungen versehen, welche eine seitliche Verschiebung der Scheiben oder eine Schrägstellung de* Scheiben zueinander verhindern, wenn der Dmck im Hochdruckapparat aufgebaut und aufrechterhalten wird.In the high-pressure apparatus according to FIG. 1, the cylindrical pressure chamber 10 is delimited at its end faces by pressure-resistant rams 11 and 12 which are movable in the direction of the interior of the pressure chamber (ie in the axial direction of the cylindrical pressure chamber). The movement is obtained by the partially shown pistons 100 and 101 of a hydraulic press, which act on the outer sides of the ^{pressure plates 13 and 14 resting against the punches h} ″ , which for example consist of high-speed steel hardened to 60 RC. The pistons 100 and 101 are opposite the pressure plates by an insulating layer 102 and 103 of, for example Phenölharz paper laminate iso- ^'<r> lines. Along the lateral surface of the pressure space from the walls of the cylindrical holes 15,16, 17,18 and 19 of several scheibenähr'licher, Pressure-resistant and pressure-absorbing body 20, 21, 22, 23 and 24 and between the disk-like organs arranged compressible, ring-shaped, flat seals 25, 26, 27 and 28 made of, for example, pyrophyllite, which may be provided in the middle with metal inserts with the contact surfaces of the seals against the disk-like bodies run parallel. As can be seen from the figure, the sc Heiben-like body arranged one behind the other in the direction of movement of the stamps. The seals keep a distance between the disk-like bodies so that spaces 29, 30, 31 and 32 are created between them. In the case of the disk-like bodies 20 and 24, which are closest to the punches, the openings on the parts 33 and 34 closest to the punches are designed with an outwardly increasing cross-section. In the exemplary embodiment shown, these openings are conical. The parts 35 and 36 of the stamps 11 and 12, which are facing the pressure chamber and are closest to it, have a corresponding inwardly decreasing cross-section, ie they are conical in the exemplary embodiment shown. Between the parts 33 and 35 or between the parts 34 and 36 there are 7. B. made of pyrophyllite, which may have metal inserts which are parallel to the contact surfaces of the seals on the parts 33 and 35 or 34 and 36. The shape of the seals is adapted to the shape of the parts mentioned, which means that they are conical in the exemplary embodiment shown. The disk-like bodies 20-24 are provided with guide devices which prevent a lateral displacement of the disks or an inclination of the disks with respect to one another when the pressure is built up and maintained in the high-pressure apparatus.

Die Führungseinrichtungen, die in verschiedener Art ausgeführt sein können, bestehen im gezeigten Ausführungsbeispiel aus federnden Flanschen 39 bis 42 bzw. 43 bis 46, die um den Umfang der scheibenförmigen KCrper hemmlaufen und paarweise in der Art zusammenwirken, daß ein Flansch, z. B. 39, eines scheibenähnlichen Körpers von einem Flansch, z. B. 43, eines benachbarten scheibenähnlichen Körpers gestützt wird, wobei der letztgenannte Flansch eine Stützkante 43a für den Flansch 39 hat. Die Stützkanten für die Flansche 43 bis 46 sind mit 43a bis 46a bezeichnet. Ein anderes Beispiel einer Ausbildung der Führungseinrichtung besteht darin, daß die Teile 39,40,41 und 42, die im wesentlichen horizontalen Teile der Teile 43,44,45 und 46 sowie die Teile 43a, 44a, 45a und 46a als separate, lose Teile ausgebildet sind, wobei sich jedes Teil der beiden erstgenannten Gruppen von Teilen an der Innenseite gegen eine Stützkante in dem entsprechenden später zu beschreibenden Ring 81, 82, 83, 84 bzw. 85 und an der Außenseite gegen einen separaten losen Ring, der jedem der Teile 43a—46a entspricht, abstützt.The guide devices, which can be designed in various ways, exist in the embodiment shown from resilient flanges 39 to 42 and 43 to 46, which are around the circumference of the disk-shaped KCrper inhibit and cooperate in pairs in such a way that a flange, z. B. 39, one disc-like body from a flange, e.g. B. 43, supported by an adjacent disk-like body the latter flange having a supporting edge 43a for the flange 39. The supporting edges for the Flanges 43 to 46 are denoted by 43a to 46a. Another example of a design of the guide device consists in the fact that the parts 39,40,41 and 42, which in essential horizontal parts of parts 43,44,45 and 46 and the parts 43a, 44a, 45a and 46a are designed as separate, loose parts, each part of the two first-mentioned groups of parts on the inside against a supporting edge in the corresponding later descriptive ring 81, 82, 83, 84 or 85 and on the The outside is supported against a separate loose ring corresponding to each of the parts 43a-46a.

Jeder Stempel 11 bzw. 12 ha·, einen zentralen Teil 47, der eine mit dem Teil 35 zusammenhängende Einheit darstellt bzw, 48, der eine mit dem Teil 36 zusammenhängende Einheit darstellt. Diese Teile bestehen aus Hartmetall, z. B. aus 94% WC und 6% Co. Auf dem zentralen Teil 47 bzw. 48 sind konzentrische Spannringe 49, 50 und 51 bzw. 52,53 und 54 aus zu einer Härte von 52-54 RC gehärtetetem Werkzeugstahl auf bekannte Weise aufgeschrumpft. Die Paßflächen können leicht konisch sein, um das Aufschrumpfen zu erleichtern. Die Aufgabe der Spannringe besteht darin, dem zentralenEach punch 11 or 12 ha, a central part 47, which represents a unit connected with part 35 or, 48, which represents a unit connected with part 36 Represents unity. These parts are made of hard metal, e.g. B. from 94% WC and 6% Co. On the central part 47 and 48 are concentric clamping rings 49, 50 and 51 or 52, 53 and 54 to a hardness of 52-54 RC hardened tool steel is shrunk on in a known manner. The mating surfaces can easily be tapered to facilitate shrinking. The task of the clamping rings is to help the central

Teil 47 bzw. 48 des Stempels einen Stützdruck zu geben, um dessen Widerstandsfähigkeit gegen radiale und tangentiale Beanspruchungen zu erhöhen.Part 47 or 48 of the stamp to give a supporting pressure to its resistance to radial and increase tangential loads.

Jeder scheibenähnliche Körper 20 bzw. 21,22,23 und 24 hat einen zentralen Ring 55 bzw. 56,57,58 und 59 aus Hartmetall, das z. B. aus 90% WC und 10% Co besteht. Die Ringe 55—59 sind unmittelbar von sektorförmigen Scheiben 60 bzw. 61, 62, 63 und 64 aus Hartmetall umgeben, die z. B. aus 85% WC und 15% Co bestehen und die mit Abstandsspalten 65 untereinander angeordnet sind (siehe F i g. 2, die den scheibenähnlichen Körper 21 zeigt). Auf den Umfang dieser Scheiben sind konzentrische Spannringe 66,67,68 bzw. 69,70,71 bzw. 72, 73, 74 bzw. 75, 76, 77 bzw. 78, 79. 80. in bekannter Weise aufgeschrumpft. Das Material dieser Spannringe besteht aus zu einer Härte von 52—54 RC gehärtetem Werkzeugstahl. Die Paßflächen können leicht konisch sein. Die Spannringe üben über die sektorförmigen werden.Each disk-like body 20 and 21, 22, 23 and 24 has a central ring 55 or 56,57,58 and 59 Hard metal z. B. consists of 90% WC and 10% Co. The rings 55-59 are immediately sector-shaped Disks 60 and 61, 62, 63 and 64 surrounded by hard metal, the z. B. consist of 85% WC and 15% Co and which are arranged with spacing gaps 65 below one another (see FIG. 2, which shows the disk-like body 21 shows). Concentric clamping rings 66,67,68 or 69,70,71 or 72, 73, 74 or 75, 76, 77 or 78, 79. 80. in known Way shrunk. The material of these clamping rings consists of hardened to a hardness of 52-54 RC Tool steel. The mating surfaces can be slightly conical. The clamping rings exercise over the sector-shaped will.

Das Material 95 wird durch die Kolben 100 und 101 ir der Hydraulikpresse einem Druck ausgesetzt, der eir Verschieben der Druckplatten 13 und 14 und dei Stempel 11 und 12 zueinander verursacht. Dif Bewegung der Stempel geschieht durch Zusammen drücken der Dichtungen 25, 26, 27 und 28 ir Bewegungsrichtung der Stempel, d. h. quer zu der Anlageflächen der Dichtungen gegen die scheibenähnli chen Organe 20,21,22,23 und 24. Auch die Dichtunger 37 und 38 werden im wesentlichen senkrecht zu der Anlageflächen an die angrenzenden Organe zusammen gedrückt. Beim Zusammendrücken der Dichtungen trit in gewissem Umfang ein Fließen des Dichtungsmate rials ein, und zwar in der Richtung vom Druckraum her Bei der Bewegung der Stempel wird die Masse 9i komprimiert. Diese Komprimierung erfolgt nicht nui von den Enden des Druckraumes 10 her, sondern infolgfMaterial 95 is dispensed through pistons 100 and 101 ir the hydraulic press subjected to a pressure which eir displacement of the pressure plates 13 and 14 and dei Stamp 11 and 12 caused to each other. Dif movement of the stamp happens through together pressing the seals 25, 26, 27 and 28 in the direction of movement of the punches, d. H. across the Contact surfaces of the seals against the disk-like Chen organs 20,21,22,23 and 24. Also the poets 37 and 38 are essentially perpendicular to the contact surfaces on the adjacent organs together pressed. When the seals are compressed, there is some flow of the sealing material rials in, in the direction from the pressure chamber. During the movement of the stamp, the mass 9i compressed. This compression does not only take place from the ends of the pressure chamber 10, but rather as a result

^νιιν.ί(Λ.·^ νιιν.ί (Λ. ·

otui^ui ut.i\ aui utc otui ^ ui ut.i \ aui utc

Die scheibenähnlichen Körper sind mit je einem äußeren Ring 81 bzw. 82, 83, 84 und 85 aus zu einer Härte von 45 RC gehärtetem Werkzeugstahl umgeben, an denen in der in den Figuren gezeigten Ausführungsform die obengenannten als Führungseinrichtung dienenden federnden Flansche 39 bis 42 und 43 bis 46 angeordnet sind. Diese Führungsorgane sind so ausgebildet, daß sie einen Beitrag zu dem auf die zentralen Ringe 55 bis 59 ausgeübten Stützdruck leisten, indem sie eine radial nach innen gerichtete Druckkomponente erzeugen.The disk-like bodies each have an outer ring 81 or 82, 83, 84 and 85 to form one Hardness surrounded by 45 RC hardened tool steel, on which in the embodiment shown in the figures the above as a guide device serving resilient flanges 39 to 42 and 43 to 46 are arranged. These governing bodies are like that designed so that they make a contribution to the supporting pressure exerted on the central rings 55 to 59, by creating a radially inward pressure component.

Im Druckraum 10 ist ein Reaktionselement angeordnet. Dieses enthält zwei an die Stempel anliegende Scheiben 86 bzw. 87 aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise Stahl, die einen nach innen herausragenden hohlzylindrischen Teil 88 bzw. 89 haben. An die nach innen gewandte Seite eines jeden zylindrischen Teils liegt eine Scheibe 90 bzw. 91 aus einem elektrisch leitenden Material, wie z. B. Stahl, an. Die zylindrischen Räume 92 bzw. 93, die aus den Teilen 86,88 und 90 bzw. 87, 89 und 91 gebildet werden, sind mit einem wärmeisolierenden Material, z. B. Talk, ausgefüllt. Zwischen den Scheiben 86 und 87 und außerhalb der zylindrischen Teile 88 und 89 und der Scheiben 90 und 91 erstreckt sich ein elektrisch isolierendes und wärmeisolierendes Rohr 94, beispielsweise aus Pyrophyllit. Innerhalb dieses Rohres und zwischen den Scheiben 90 und 91 ist eine Masse 95 eingebracht, die einem Druck ausgesetzt werden soll. In dem gezeigten Fall handelt es sich um eine Reaktionsmasse, die aus Graphit und Nickel oder einem anderen Metall besteht, das die Fähigkeit hat Kohlenstoff zu lösen. Durch die Behandlung dieser Masse bei sehr hohem Druck und hoher Temperatur kann der Graphit in Diamant umgewandelt werden. Die Erwärmung geschieht mit elektrischem Strom, der über die Teile 86, 88 und 90 bzw. 87, 89 und 91 durch die Masse 95 zwischen den Stempeln geleitet wird. Die Stromzuleitungen 96 und 97 sind an den Druckplatten 13 und 14 angeordnet Eine Masse aus Graphit und Metall hat eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit, um direkt einer Widerstandserwärmung unterzogen werden zu können. Ist die Masse 95 eine andere mit schlechterer Leitfähigkeit, so kann die Erwärmung dadurch vorgenommen werden, daß Rohre, Scheiben. Drähte oder andere Körper aus elektrischem Widerstandsmaterial in das Material eingebettet oder um dasselbe herum angeordnet UU UCSCIII ICUCIICIl ^USailllliCIIUI ULHCII5 UCI L/ILIIlUllgCI 25, 26, 27 und 28 auch von verschiedenen Ebenen de; Druckraums her. Mit dem beschriebenen Apparat kanr man Drücke von über 50 000 Atm. und gleichzeitig Temperaturen von 1700°C erzielen, d.h. für die Umwandlung von Graphit in Diamant ausreichend«A reaction element is arranged in the pressure chamber 10. This contains two disks 86 and 87, respectively, made of electrically conductive material, for example steel, which rest against the punches and which have an inwardly protruding hollow cylindrical part 88 and 89, respectively. On the inwardly facing side of each cylindrical part is a disc 90 or 91 made of an electrically conductive material, such as. B. steel. The cylindrical spaces 92 and 93, which are formed from the parts 86, 88 and 90 or 87, 89 and 91, are covered with a heat insulating material, for. B. Talk, filled in. An electrically insulating and heat-insulating tube 94, for example made of pyrophyllite, extends between the disks 86 and 87 and outside the cylindrical parts 88 and 89 and the disks 90 and 91. Within this tube and between the disks 90 and 91, a mass 95 is introduced, which is to be subjected to a pressure. In the case shown, it is a reaction mass consisting of graphite and nickel or another metal that has the ability to dissolve carbon. By treating this mass at very high pressure and temperature, the graphite can be converted into diamond. The heating takes place with electrical current, which is conducted via the parts 86, 88 and 90 or 87, 89 and 91 through the mass 95 between the punches. The power supply lines 96 and 97 are arranged on the pressure plates 13 and 14. A mass of graphite and metal has sufficient electrical conductivity to be able to be subjected directly to resistance heating. If the mass 95 is another one with poorer conductivity, the heating can be carried out by placing pipes, discs. Wires or other bodies of electrical resistance material embedded in the material or arranged around the same UU UCSCIII ICUCIICIl ^ USailllliCIIUI ULHCII5 UCI L / ILIIlUllgCI 25, 26, 27 and 28 also of different planes de; Pressure room. With the apparatus described you can pressures of over 50,000 atmospheres. and at the same time achieve temperatures of 1700 ° C, ie sufficient for the conversion of graphite into diamond «

r> Drücke und Temperaturen.r> pressures and temperatures.

In seiner einfachsten Form enthält der Hochdruckapparat gemäß der Erfindung nur zwei scheibenähnliche Org* ..c und nur eine zusammendrückbare Dichtung, die zwischen den beiden scheibenähnlichen Körpern liegtIn its simplest form, the high pressure apparatus contains according to the invention only two disk-like Org * ..c and only one compressible seal, the lies between the two disk-like bodies

i'i Der in F i g. I gezeigte Hochdruckapparat kann somit se modifiziert werden, daß die sclieibenähnlichen Körper 21, 22 und 23 wie auch die Dichtungen 26, 27 und 28 entfallen. Die Begrenzungswände des Druckraums IC zwischen den Stempeln 11 und 12 werden dann nur voni'i the in F i g. I shown high-pressure apparatus can thus se be modified that the disk-like bodies 21, 22 and 23 as well as the seals 26, 27 and 28 are omitted. The boundary walls of the pressure space IC between the punches 11 and 12 are then only from

s> den Wänden in den Löchern 15 und 19 der scheibenähnlichen Körper 20 und 24 sowie von der zusammendriickbaren Dichtung 25 gebildet.s> the walls in the holes 15 and 19 of the disk-like bodies 20 and 24 as well as from the compressible seal 25 is formed.

Andere Ausführungsformen der Erfindung sind möglich. So können beispielsweise die äußeren scheint benähnlichen Körper öffnungen haben, deren Querschnitt nicht nach außen zunimmt, wobei die gegenüberliegenden druckfesten Stempel vorzugsweise als im wesentlichen planparallele Scheiben ausgebildet sind. Dabei können zwischen diesen Scheiben und denOther embodiments of the invention are possible. For example, the outer shines ben-like body have openings whose cross-section does not increase outward, the opposite pressure-resistant stamp are preferably designed as substantially plane-parallel discs. It can be between these discs and the

~~> benachbarten scheibenähnlichen Körpern Dichtungen derselben Art verwendet werden, wie die in der Figur gezeigten Dichtungen zwischen scheibenähnlichen Organen, also beispielsweise wie die Dichtung 25. Es ist auch denkbar, hier nichtzusammendrückbare Dichtungen zu verwenden, z. B. Dichtungen in Form von Stahlringen, oder vollständig auf Dichtungen zu verzichten. Ferner kann nur einer der äußeren scheibenähnlichen Körper, z. B. der Körper 24, mit einer öffnung versehen sein, deren Querschnitt nicht nach ~~> adjacent disk-like bodies seals of the same type are used as the seals between disk-like organs shown in the figure, for example like the seal 25. It is also conceivable to use non-compressible seals here, e.g. B. seals in the form of steel rings, or to do without seals completely. Furthermore, only one of the outer disc-like body, e.g. B. the body 24, be provided with an opening, the cross-section of which does not follow

5=. außen hin zunimmt, wobei das benachbarte druckfeste Organ vorzugsweise als eine im wesentlichen planparallele Scheibe ausgebildet ist die gegen den Druckraum mit einer Dichtung derselben Art abdichtet wie die Dichtung 25. Einer der gegenüberliegenden druckfesten Stempel 11 und 12, egal ob es als ein Stempel mit einem Teil mit nach innen abnehmendem Querschnitt gemäß F i g. 1 oder als pianparallele Platte oder auf andere Weise ausgebildet ist, kann auch unbeweglich sein, indem es beispielsweise auf einem festen Preßtisch ruht oder aus einem solchen besteht5 =. increases towards the outside, with the neighboring pressure-resistant Organ is preferably designed as an essentially plane-parallel disk which faces the pressure chamber seals with a seal of the same type as the seal 25. One of the opposite pressure-resistant Stamp 11 and 12, regardless of whether it is a stamp with a part with an inwardly decreasing cross-section according to FIG F i g. 1 or as a piano-parallel plate or on other Way is designed, can also be immobile, for example by resting on a fixed press table or consists of one

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patentansprüche:Patent claims:

1, high-pressure apparatus consisting of two pressure rams arranged opposite one another, of which at least one is movable in the direction of the interior of a pressure chamber, the pressure chamber being formed from holes in a plurality of pressure-resistant, disc-shaped bodies arranged one behind the other in the direction of movement of the stamps, and where a flat, ring-shaped material layer is located between every two adjacent disk-shaped bodies, characterized in that the material layer is a compressible seal (25-28) and that furthermore the compressible seal (25-28 ) is a distance between the disk-shaped bodies (20-24) so that free spaces (29-32) also arise between them.

2. High pressure apparatus according to claim I, characterized in that the compressible seal (25-28) consists of pyrophyte or talc.