Гипербарический пресс
Рабочее место оператора гипербарического аппарата: аппарат высокого давления с поршневой камерой, компрессор, разгрузочный пресс, персональный компьютер с программным обеспечением, отдельные узлы и расходные материалы. В качестве аппарата высокого давления для исследования химических реакций использовалась поршнево-цилиндровая камера.
Для гипербарического реактора разработана система электронагрева с минимальным градиентом температуры в рабочей камере, измеряемым с помощью двух хромелевых термопар - капель с выходом на контроллер для программирования кривой нагрева и охлаждения с шагом в один градус. Управление контроллером может осуществляться как со стандартной кнопочной панели, так и через персональный компьютер, что позволяет каждую секунду записывать информацию с основных и управляющих термопар.
Для этого пресса разработана конструкция рабочего стола, позволяющая перемещать реактор в подпрессовое пространство и вынимать его после эксперимента. Конструкция стола во время эксперимента используется как активная защита от возможных аварий. Направляющие на рабочем столе позволяют центрировать реактор в подпрессовочном пространстве.
Технические характеристики
Максимальное давление в обычных стальных камерах с однослойным цилиндром определяется прочностью стали и не превышает 10-12 кбар. Для получения более высоких давлений в качестве корпуса цилиндра используется многослойная система предварительно напряженных колец. Для системы из трех колец с натягом давление может быть увеличено в 2 раза - до 20-25 кбар для камер большого объема (свыше 100 см3). Трехслойный корпус гипербарического реактора был изготовлен из стали ЭП637 . Поршни могут быть изготовлены как из стали (ЭП637; Х12Ф1), так и из твердого сплава с высокой пластичностью (ВК10, ВК8). Реактор испытывался до давления 26 кбар. При этом пластическая деформация центрального канала составила 0,02 мм, что соответствует расчетному значению. После этого канал возродился. Реактор имеет массу 23 кг, что позволяет управлять им вручную. Растворитель с реакционной смесью помещали в герметичную тефлоновую ампулу с внутренним объемом 22 см3. В качестве уплотнений в камере использовались кольца из бериллиевой бронзы, которые располагались между поршнями и ампулой.
Для нагрева использовались хомутовые нагреватели мощностью 2,7 и 1,2 кВт в зависимости от требуемой температуры нагрева ячейки. Максимальная рабочая температура нагрева каменки – до 400 °С. Продолжительность нагрева реактора с помощью этого нагревателя, подключаемого через контроллер управления, может составлять несколько суток при рабочей температуре до 200 °С.
Для создания высокого давления в камере использовался малогабаритный пресс разработки С. М. Стишова. Усилие, необходимое для получения в реакторе давления 20 кбар, составляет 1800 кН (180 тонн). Параметры пресса: усилие 2500 кН, размеры 400/500/1250 мм. Ход поршня 150 мм. Вес 360 кг.
Давление масла в прессе, необходимое для создания усилия 180 тонн, составляет 690 атм. Для работы пресса использовалась малогабаритная маслостанция с максимальным давлением 750 атм.
