RU2106192C1 - Способ взрывного синтеза алмазов и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ взрывного синтеза алмазов и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2106192C1 RU2106192C1 RU95111932A RU95111932A RU2106192C1 RU 2106192 C1 RU2106192 C1 RU 2106192C1 RU 95111932 A RU95111932 A RU 95111932A RU 95111932 A RU95111932 A RU 95111932A RU 2106192 C1 RU2106192 C1 RU 2106192C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- explosive
- chamber
- charge
- explosive charge
- diamonds
- Prior art date
Links
- 239000002360 explosive Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004880 explosion Methods 0.000 claims description 27
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 6
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 abstract description 15
- 238000005422 blasting Methods 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 abstract 5
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 4
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/06—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
- B01J3/08—Application of shock waves for chemical reactions or for modifying the crystal structure of substances
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
- B01J2203/06—High pressure synthesis
- B01J2203/065—Composition of the material produced
- B01J2203/0655—Diamond
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Использование: взрывной синтез алмазов, может быть применен для синтеза ультрадисперсных алмазов непосредственно в процессе детонации углеродсодержащего взрывчатого вещества во взрывной камере. Сущность: способ взрывного синтеза алмазов, основанный на детонировании во взрывной камере высокого давления и в газожидкостной охлаждающей среде заряда взрывчатого вещества с отрицательным кислородным балансом, удалении из взрывной камеры полученной алмазной шихты и выделении алмаза, заключается в том, что газожидкостную среду создают перед подрывом и после подрыва заряда взрывчатого вещества путем распыливания во взрывной камере в продуктах взрыва против направления действия сил тяжести охлаждающей жидкости. Удаление полученной алмазной шихты осуществляют в смеси с охлаждающей жидкостью путем вытеснения продуктами взрыва. Устройство для осуществления способа, содержащее взрывную камеру с помещенным в ее центре зарядом взрывчатого вещества, систему ввода заряда взрывчатого вещества, систему инициирования заряда, систему подачи во взрывную камеру охлаждающей жидкости, систему удаления продуктов взрыва. Система подачи охлаждающей жидкости содержит центробежную форсунку, установленную в донной части взрывной камеры. Система удаления продуктов взрыва подключена с помощью переключающего устройства к системе подачи охлаждающей жидкости. 2 с.и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к взрывному синтезу алмазов и может быть использовано для синтез алмазов непосредственно в процессе детонации углеродсодержащего взрывчатого вещества с отрицательным кислородным балансом (ВВ) и дальнейшего разлета продуктов взрыва.
Известен способ синтеза алмазов (Титов В.М., Анисичин В.Ф., Мальков К.Ю. "Исследование процесса синтеза ультрадисперсного алмаза в детонационных волнах", ФГВ, 1989 г. т. 6, N 3, с. 117 - 126 /1/), состоящий в том, что заряд из углеродсодержащего взрывчатого вещества с отрицательным кислородным балансом помещают в инертной газовой среде во взрывной камере и инициируют детонацию. Благодаря тому что на фронте детонационной волны термодинамические параметры отвечают области устойчивости алмаза на фазовой диаграмме углерода, химически свободный углерод, содержащийся в продуктах взрыва, находится в алмазной фазе. Волна разгрузки, сопровождающая детонационную волну, снижает термодинамические параметры углерода до области фазовой диаграммы углерода, в которой устойчива графитная фаза, поэтому при недостаточной скорости охлаждения продуктов детонации, обусловленного их газодинамическим разлетом и перемешиванием с инертным газом часть алмаза графитизируется. Относительно низкий выход алмаза, связанный с недостаточно высокой скоростью охлаждения продуктов детонации, является основным недостатком аналога [1].
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ взрывного синтеза алмазов (Б.А. Выскубенко, В.В. Даниленко, Э. Э. Лин. В. А. Мазанов, Т.В. Серова, В.И. Сухаренко, А.П. Толочко, "Влияние масштабных факторов на размеры и выход алмазов при детонационном синтезе", ФГВ-1992 г., N 2, с. 108 - 109 [2]), выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что заряд ВВ из состава тротилгексоген помещают в полость сферической взрывной камеры, окружают его инертной газожидкостной средой - водяной оболочкой в водонепроницаемом резервуаре, который окружают инертным газом. Наличие водяной оболочки и инертного газа вокруг заряда ВВ при разлете продуктов детонации способствует быстрому охлаждению и сохранению синтезированного алмаза и повышению его выхода от единичного заряда ВВ. Недостатком аналога является его сложность, связанная с необходимостью установки в камере водонепроницаемой оболочки для удерживания воды вокруг заряда ВВ перед подрывом. Кроме того, наличие фрагментов водонепроницаемой оболочки в конденсированных продуктах детонации усложняет их удаление из камеры и выделение из них алмаза, что, в конечном итоге, снижает производительность данного способа. Недостатком также является относительно высокая нагрузка на стенки камеры при подрыве, что ограничивает массу заряда ВВ в единичном опыте.
Недостатком способа является также его относительная сложность, связанная с необходимостью наличия отдельной системы удаления продуктов взрыва.
Сущность изобретения.
Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в повышении производительности способа за счет упрощения процесса подготовки к взрывному синтезу, увеличения массы заряда ВВ в единичном опыта, а следовательно, и выхода алмазов в единичном подрыве.
Технический результат - увеличение производительности и упрощение способа взрывного синтеза алмазов достигается тем, что в известном способе взрывного синтеза алмазов, заключающемся в детонировании заряда ВВ с отрицательным кислородным балансом во взрывной камере высокого давления в газожидкостной охлаждающей среде, удалении из взрывной камеры полученной алмазной шихты и выделении алмаза, новым является то, что газожидкостную среду создают перед подрывом заряда ВВ путем распыливания во взрывной камере в продуктах взрыва против направления действия сил тяжести охлаждающей жидкости.
Удаление полученной алмазной шихты осуществляют в смеси с охлаждающей жидкостью путем вытеснения продуктами взрыва либо воздухом.
В известном устройстве, включающем взрывную камеру с помещенным в ее центре зарядом ВВ, систему ввода заряда ВВ, систему инициирования заряда ВВ и систему удаления продуктов взрыва, отличительным является то, что устройство содержит систему подачи охлаждающей жидкости, которая содержит центробежную форсунку, установленную в донной части взрывной камеры.
Система удаления продуктов взрыва подключена с помощью переключающего устройства к форсунке системы подачи охлаждающей жидкости.
Создание во взрывной камере газожидкостной охлаждающей среды перед подрывом заряда ВВ путем распыливания охлаждающей жидкости против направления действия сил тяжести позволяет увеличить массу взвешенной в объеме камеры жидкости по сравнению с распыливанием в направлении действия сил тяжести, так как время нахождения единичной капли жидкости складывается из времени ее движения против направления действия сил тяжести и времени свободного падения капли от верхней точки траектории до дна камеры. Подрыв заряда ВВ в подготовленной равномерно по объему газокапельной среде улучшает процесс охлаждения продуктов детонации, что увеличивает выход алмазов, а также снижает нагрузку на стенку камеры, что позволяет увеличить массу заряда ВВ в опыте.
Упрощение способа, увеличение выхода алмазов в единичном опыте с возможностью увеличения заряда ВВ позволяет увеличить производительность способа в целом.
Экспериментально установлено, что масса единичного заряда ВВ связана с массой взвешиваемой в объеме камеры жидкости соотношением 
, где mВВ - масса единичного заряда ВВ; mж - масса взвешенной жидкости; LВВ, qж - теплота взрыва и теплота парообразования жидкости. Из соотношения видно, что увеличение массы жидкости позволяет пропорционально увеличить массу заряда ВВ. Распыливание жидкости против направления действия сил тяжести возможно при подключении системы подачи жидкости к донной части камеры, что позволяет осуществлять удаление конденсированных продуктов взрыва в смеси с охлаждающей жидкостью через элементы системы подачи жидкости путем вытеснения давлением продуктов взрыва. Использование для удаления продуктов взрыва элементов системы подачи охлаждающей жидкости существенно упрощает конструкцию установки и ее эксплуатацию, так как не требует дополнительной арматуры и ее подсоединения к камере, что позволяет не вносить к тому же дополнительных ослаблений в корпусе взрывной камеры.
В устройстве отличительные признаки способа реализуются путем подключения системы подачи охлаждающей жидкости к донной части взрывной камеры, установления распыливающего элемента системы - центробежной форсунки в донной части корпуса взрывной камеры и подсоединении системы удаления конденсированных продуктов взрыва с помощью переключающего устройства к системе подачи жидкости.
Таким образом, применение заявленного изобретения позволит увеличить производительность способа взрывного синтеза алмазов за счет увеличения массы заряда ВВ в единичном опыте и упростить способ за счет использования имеющейся системы подачи охлаждающей жидкости для удаления конденсированных продуктов взрыва.
Заявленный способ и устройство поясняются чертежом, где цифрами обозначены: 1 - взрывная камера; 2 - заряд ВВ с капсюлем - детонатором 3; 4 - загрузочный люк системы ввода заряда ВВ; 5 - система вода в камеру охлаждающей жидкости; 6 - центробежная форсунка; 7 - система удаления конденсированных продуктов взрыва с накопительной емкостью 8; 9 - переключающее устройство; 10 - система вытеснения; 11, 12 - отсечной клапан; 13 - 15 - вентиль.
Заявляемый способ и устройство работают следующим образом. Через люк 4 системы ввода заряда ВВ устанавливают заряд 2 с капсюлем-детонатором 3 в центре взрывной камеры 1, заполненной продуктами предыдущего взрыва заряда ВВ. Закрывают люк 4 и герметизируют камеру 1. От системы 5 через переключающее устройство 9 и центробежную форсунку 6 подают во взрывную камеру 1 охлаждающую жидкость, например воду. Секундный расход воды выбирают таким, что в момент подрыва заряда в объеме камеры в газожидкостной среде масса жидкости составляет 
, где mж - масса взвешенной воды, mВВ - масса заряда ВВ, LВВ, qж - теплота взрыва и парообразования воды. Масса допускаемого заряда ВВ при этом составляет 
. С помощью капсюля-детонатора 3 инициируют в заряде ВВ детонацию. После затухания в камере ударных волн закрытием клапан 12 прекращают подачу охлаждающей жидкости. С помощью переключающего устройства 9 и отсечного клапана 11 путем вытеснения газообразными продуктами взрыва смесь осевших на дно камеры 1 конденсированных продуктов взрыва с жидкостью удаляют из взрывной камеры в накопительную емкость 8 системы 7. Закрывают отсечной клапан 11. Избыточное давление газообразных продуктов взрыва во взрывной камере 1 стравливают в атмосферу через вентиль 13. Далее все описанные выше операции повторяют несколько раз до полного наполнения накопительной емкости 8 смесью конденсированных продуктов детонации с жидкостью. После наполнения накопительной емкости 8 закрывают отсечной клапан 11 и вентиль 14. Далее смесь с помощью системы вытеснения 10 через вентиль 15 направляют в устройство для отделения жидкости, выделения и сертификации полученного алмаза. Жидкость после отделения направляется для повторного использования.
На предприятии экспериментально показана возможность осуществления предлагаемого способа. В сферическую камеру с внутренним объемом 17 м3, заполненную продуктами предварительного взрыва заряда ВВ, помещался заряд ВВ состава ТГ 50/50. Через центробежную форсунку в камеру подавалась вода. В каждый момент времени в объеме камеры в газожидкостной среде находилось около 10 кг вода. Снижение расхода охлаждающей воды сопровождалось уменьшением выхода алмаза в единичном опыте при неизменной массе заряда ВВ. Установка центробежной форсунки в донной части камеры позволяет при неизменном расходе охлаждающей воды более чем в 2 раза увеличить массу взвешенной в камере жидкости и тем самым увеличить массу заряда ВВ без снижения выхода алмаза в единичном опыте.
После серии опытов содержание алмазов в конденсированных продуктах взрыва составило 75%, а выход алмазов от массы ВВ превышал 9%. Экспериментальная проверка показала, что допускаемая масса заряда ВВ в единичном опыте может быть увеличена по сравнению с прототипом примерно в 2 раза, что позволяет увеличить производительность способа в целом. Присоединение системы подачи охлаждающей жидкости к донной части взрывной камеры дает возможность ее использования для удаления продуктов взрыва путем вытеснения, что упрощает способ.
Проведенная экспериментальная проверка предлагаемого способа показала, что его применение позволит упростить способ и увеличить его производительность.
Claims (4)
1. Способ взрывного синтеза алмазов, включающий детонирование взрывчатого вещества с отрицательным кислородным балансом во взрывной камере высокого давления в газожидкостной охлаждающей среде, создаваемой путем распыливания во взрывной камере в продуктах взрыва охлаждающей жидкости, удаление из взрывной камеры полученной алмазной шихты и выделение алмаза, отличающийся тем, что распыливание проводят перед подрывом и после подрыва заряда взрывчатого вещества против направления действия сил тяжести охлаждающей жидкости.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что удаление полученной алмазной шихты осуществляют в смеси с охлаждающей жидкостью путем вытеснения продуктами взрыва.
3. Устройство для взрывного синтеза алмазов, содержащее взрывную камеру с помещенным в ее центре зарядом взрывчатого вещества, систему ввода заряда взрывчатого вещества, систему подачи во взрывную камеру охлаждающей жидкости и систему удаления продуктов взрыва, отличающееся тем, что система подачи охлаждающей жидкости содержит центробежную форсунку, установленную в донной части взрывной камеры.
4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что система удаления конденсированных продуктов взрыва подключена с помощью переключающего устройства к системе подачи охлаждающей жидкости.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95111932A RU2106192C1 (ru) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | Способ взрывного синтеза алмазов и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95111932A RU2106192C1 (ru) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | Способ взрывного синтеза алмазов и устройство для его осуществления |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95111932A RU95111932A (ru) | 1997-07-10 |
| RU2106192C1 true RU2106192C1 (ru) | 1998-03-10 |
Family
ID=20169993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95111932A RU2106192C1 (ru) | 1995-07-11 | 1995-07-11 | Способ взрывного синтеза алмазов и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2106192C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2323772C1 (ru) * | 2006-07-26 | 2008-05-10 | Вячеслав Васильевич Даниленко | Взрывная камера для синтеза детонационных наноалмазов |
| RU2391131C2 (ru) * | 2007-07-09 | 2010-06-10 | Василий Юльевич Жиркевич | Способ синтеза ультрадисперсных алмазов |
| CN112850694A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-05-28 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 石墨烯的冲击反应制备装置及制备方法 |
-
1995
- 1995-07-11 RU RU95111932A patent/RU2106192C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. RU, патент 2036835, М.кл. B 01 J 3/06, 09.06.95. 2. Выскубенко Б.А. и др. "Влияние масштабных факторов на размеры и выход алмазов при детонационном синтезе", "Физика горения и взрыва", 1992, N 2, с.108-109. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2323772C1 (ru) * | 2006-07-26 | 2008-05-10 | Вячеслав Васильевич Даниленко | Взрывная камера для синтеза детонационных наноалмазов |
| RU2391131C2 (ru) * | 2007-07-09 | 2010-06-10 | Василий Юльевич Жиркевич | Способ синтеза ультрадисперсных алмазов |
| CN112850694A (zh) * | 2021-02-23 | 2021-05-28 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 石墨烯的冲击反应制备装置及制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4812233A (en) | Apparatus for separating a solid substance from a liquid mixture of substances | |
| US4483364A (en) | Heater for ultra high pressure compressed gas | |
| EP0331855A2 (en) | Apparatus for delivering substances into cells and tissues in a non-lethal manner | |
| RU2106192C1 (ru) | Способ взрывного синтеза алмазов и устройство для его осуществления | |
| JP6995278B2 (ja) | 加圧ガス供給装置とこれを用いた衛星用推進装置 | |
| RU2100063C1 (ru) | Способ получения алмаза в детонационной волне | |
| GB1579049A (en) | Feeding and discharging particulate material | |
| US4269107A (en) | Liquid propellant/regenerative charging system bubble preventer | |
| HU9200221D0 (en) | Dipping pipe for material separating devices | |
| RU2051093C1 (ru) | Способ получения алмазов и алмазоподобных веществ | |
| RU2036835C1 (ru) | Способ получения ультрадисперсного алмаза | |
| RU2133410C1 (ru) | Способ ликвидации зарядов твердого ракетного топлива | |
| RU2042615C1 (ru) | Способ получения алмаза | |
| MATSUSAKA et al. | Micro feeding of a fine powder using a vibrating capillary tube | |
| RU95111932A (ru) | Способ взрывного синтеза алмазов и устройство для его осуществления | |
| US4744300A (en) | Utilization of metal hydride and acidic reagent for the accelerating of masses and propulsion devices for applying such materials | |
| RU2323772C1 (ru) | Взрывная камера для синтеза детонационных наноалмазов | |
| RU2289036C2 (ru) | Твердотопливный газогенератор для катапультного устройства ракеты | |
| RU2137089C1 (ru) | Способ утилизации боеприпасов | |
| RU2483023C1 (ru) | Способ промышленного получения алмазов и других твердофазных наноструктурированных графитовых образований, устройство и заряд для их получения | |
| WO2022098257A1 (ru) | Импульсно-волновой способ диспергации твердых частиц в составе дисперсных систем | |
| RU93018270A (ru) | Способ получения алмаза | |
| RU2106509C1 (ru) | Детонационная камера пульсирующего воздушно-реактивного двигателя | |
| RU180685U1 (ru) | Газопароимпульсная корректирующая двигательная установка для космических аппаратов | |
| RU2259943C2 (ru) | Способ синтеза алмаза |