(57)【要約】  本発明は、高圧力プレスでの使用のための、圧力容器およびそのような圧力容器を備えているプレス設備に関する。圧力容器は、提供される圧力媒体を収容するように配された圧力チャンバーを備えている。圧力容器は、圧力チャンバーを囲んでいる圧力容器シリンダーを形成するように配された一つまたはいくつかのシリンダーセグメントを備えており、それにより一つまたはいくつかのシリンダーセグメントの隣接縦方向エッッジに継ぎ目が形成される。プレストレス手段は径方向に圧力容器シリンダーをプレストレスするための圧力容器シリンダーの外側エンベロープ表面の近くに設けられている。一つまたはいくつかのシリンダーセグメントの隣接エッジの各継ぎ目は、圧力容器シリンダーの縦方向長さに沿った連続エクステンションを有している。
2014508249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力チャンバーを取り囲む圧力容器であり、
圧力容器シリンダーを形成するように配された一つまたはいくつかのシリンダーセグメントを備えており、それにより前記一つまたはいくつかのシリンダーセグメントの隣接縦方向エッッジに継ぎ目が形成され、また、
前記圧力容器シリンダーを径方向にプレストレスするための前記圧力容器シリンダーの外側エンベロープ表面のまわりに設けられたプレストレス手段を備えており、
前記一つまたはいくつかのシリンダーセグメントの隣接エッジにある各前記継ぎ目は、前記圧力容器シリンダーの縦方向長さに沿った連続エクステンションを有している、圧力容器。
【請求項２】
前記プレストレス手段は、前記圧力チャンバー内の最大動作圧力のあいだの前記一つまたはいくつかのシリンダーセグメントの円周方向の結果のストレスが圧縮応力であるレベルまで前記圧力容器シリンダーをプレストレスするように配されている、請求項１の圧力容器。
【請求項３】
前記プレストレス手段は、前記圧力チャンバー内の最大動作圧力のあいだの前記一つまたはいくつかのシリンダーセグメントの円周方向の結果のストレスが、前記圧力チャンバー内の最大動作圧力に等しいか、それよりも大きい圧縮応力であるレベルまで前記圧力容器シリンダーをプレストレスするように配されている、請求項２の圧力容器。
【請求項４】
前記プレストレス手段は、前記圧力容器シリンダー上に収縮フィットされる一つまたはそれよりも多くのシリンダーを備えている、先行請求項のいずれか一つの圧力容器。
【請求項５】
前記プレストレス手段は、円形か正方形か長方形の断面形状を有していている、バンドまたはワイヤー成形され、前記外側エンベロープ表面に巻回される、先行請求項のいずれか一つの圧力容器。
【請求項６】
少なくとも二つ、好ましくは四つないし八つの範囲内のシリンダーセグメントが、前記圧力容器シリンダーを形成するように配される、先行請求項のいずれか一つの圧力容器。
【請求項７】
前記少なくとも一つのシリンダーセグメントの隣接縦方向エッッジは、溶接、ろう付けまたははんだ付けによって接合されている、先行請求項のいずれか一つの圧力容器。
【請求項８】
各前記継ぎ目は、前記圧力容器シリンダーの周囲の少なくとも一つの部分に沿ってそれの縦方向軸に本質的に平行に延びている、先行請求項のいずれか一つの圧力容器。
【請求項９】
各前記継ぎ目は、前記圧力容器シリンダーの周囲に沿ってそれの縦方向軸に沿って本質的に螺旋状かつ同軸に延びている、先行請求項のいずれか一つの圧力容器。
【請求項１０】
前記圧力容器は、約６００ＭＰａまでの圧力範囲内で動作可能なように配される、先行請求項のいずれか一つの圧力容器。
【請求項１１】
前記圧力容器は、約２０のＭＰａまでの圧力範囲内で動作可能なように配される、先行請求項のいずれか一つの圧力容器。
【請求項１２】
物品の等方プレス処理のためのプレス設備であり、
先行請求項のいずれか一つに定義される圧力容器を備えており、力吸収圧力容器シリンダーのまわりに設けられる力吸収プレスフレームを有しているプレス設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧力プレスの使用のためのそのような圧力容器を備えている圧力容器とプレスに関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧力プレス製造または加工方法は、超高圧力に加圧された流体を使用する。さまざまなタイプのプレスが、各種用途で使用される。たとえば、高度に加圧された流体は、閉じた圧力容器の中に供給され、シート金属部品を所定の形状に作るために中間ダイアフラムまたは同様物に働く力として使用される。他の例では、高度に加圧された流体は、金属またはセラミックス粉体の圧縮または高密度化、鋳造または焼結物品の穴または空間の低減、滅菌、食物材料の貯蔵、その他など、物品の等方プレスのための圧力容器の中に供給される。技術分野では、プレス加工のあいだの圧力媒体の温度に応じて、熱間等方プレス（ＨＩＰ）、温間等方プレス（ＷＩＰ）および冷間等方プレス（ＣＩＰ）としばしば呼ばれる。
【０００３】
従来の高圧力プレスの圧力容器は、一つの圧力容器シリンダーと複数のクロージャー蓋を備えている。プレス動作の間、プレスの構成と設計に応じて、一つまたは両方の蓋が開かれる。蓋と圧力容器シリンダーは、圧力チャンバーの内部寸法および容積、すなわち圧力プレスキャパシティーを定め、そこで、実際のプレスまたは形成加工がおこなわれる。さらに、従来の高圧力プレスは、通常、蓋の保持のためと軸方向力を吸収するためのフレームを備えている。一つまたは複数の蓋が閉じられ密閉された状態にあるとき、圧力容器は、流体圧力媒体すなわち液体または気体で満たされる。フレームは、蓋を圧力容器に固定しロックし、プレスシリンダーと蓋は、大きい重量を有し、高圧力にさらされる。プレスはまた、たとえば圧力媒体連結を介して、圧力媒体を圧力容器に供給して、チャンバー内の圧力を動作圧力に高めるための圧力発生設備たとえばポンプシステムを有している。
【０００４】
チャンバー内の圧力のレベルに関して、これは、主に、プレスタイプと、プレスされる材料に依存する。たとえば、シート金属形成プレスでは、圧力容器の内側の圧力は、約８０または１４０ＭＰａの圧力に高められる。等方プレスなどの他のプレスでは、圧力は、２００ＭＰａ（熱間）または６００ＭＰａ（冷間）にまで達することがある。高いものとして、そのような圧力レベルで動作するプレスはしばしば高圧力プレスと呼ばれる。
【０００５】
高圧力プレスのための圧力容器シリンダーは、鍛造が後に続く鋳造によって伝統的に製造された。時には、コンパクトなシリンダーブランクが最初に鋳造される。その後、シリンダーブランクは、中央貫通穴が設けられる。それから、シリンダーブランクは鍛造される。すなわち、荒い圧力容器シリンダーがまず鋳造され、それは続いて鍛造され、適切な直径および壁厚の中空圧力容器シリンダーに拡張される。鍛造加工は、鋳物材料の強さを高める。最後に、高い内部圧力に耐えるために、圧力容器シリンダーはプレストレスされる。これは、シリンダーを径方向に圧縮する手段が提供されることを意味する。それによって、シリンダー壁は、接線方向の圧縮応力にさらされる。プレストレスはまた、シリンダー壁中のクラック形成／伝達の危険を最小にし、したがって、圧力容器破損の危険を減らす。
【０００６】
高圧力プレスのビジネスでは、高圧力プレスにさらされる物品のサイズに関する要請は、バッチ容積と共に、連続的に増大している。さらに、増大したスループットと短縮したサイクルタイムの連続的な要求がある。その結果、より大きいプレス容積についての大きな要求は、しばしば今日の圧力チャンバーで可能なことを超えている、圧力容器の容積を増大させることによって遭遇しなければならない技術内にある。さらに、上に説明された従来の生産方式は、複雑であり、時間を消費する。これは、資格のあるサプライヤーの限定された数と組み合わさって、長い受渡し時間に関する問題を引き起こす。したがって、改善された圧力容器の、特に、ビジネスと顧客の連続的に増大する要請と要求を対処することが可能である圧力容器についての要求がある。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、改善された高圧力設備を提供することである。
【０００８】
このおよび他の目的は、独立の請求項による圧力容器、物品の等方プレス処理のための高圧力プレスおよび物品の加圧成形のための圧力セルタイプのプレスを提供することによって達成される。例実施形態は、従属請求項に定められる。
【０００９】
本発明の第一の側面によれば、圧力媒体を収容するように配された圧力チャンバーを備えている圧力容器が提供される。前記圧力容器は、前記圧力チャンバーを囲む圧力容器シリンダーを形成するように配された一つまたはいくつかのシリンダーセグメントを備えており、それにより前記一つまたはいくつかのシリンダーセグメントの隣接縦方向エッッジに継ぎ目が形成される。前記圧力容器シリンダーを径方向にプレストレスするためのプレストレス手段が、前記圧力容器シリンダーの外側エンベロープ表面の近くに設けられている。前記一つまたはいくつかのシリンダーセグメントの隣接エッジの各継ぎ目は、圧力容器シリンダーの縦方向長さに沿った連続エクステンションを有している。
【００１０】
本発明の第二の側面によれば、物品の等方プレス処理のための高圧力プレス設備が提供される。前記プレスは、第一の側面による圧力容器と、前記圧力容器シリンダーのまわりに設けられた力吸収プレスフレームを備えている。
【００１１】
本発明は、圧力プレスマシンの圧力容器を提供するための、径方向にプレストレスされ区分された圧力容器シリンダーを提供し使用する洞察に基づいており、前記圧力容器シリンダーは、前記シリンダーに沿って複数のセグメントに区分または分割され、各セグメントは、シリンダー長さエクステンションを有している。そのようなシリンダーセグメントの使用は、実際に今日において適切に可能であるものよりも大きい寸法のシリンダー圧力容器を可能にする。さらに、それはまた、前記圧力容器をアッセンブリー現場に輸送する際に著しい利点を提供する。すなわち、前記圧力容器は、鍛造者または同様物から製造およびアッセンブリー現場にセグメントで輸送され得る。
【００１２】
本発明によれば、シリンダーは、初めに平面状の金属プレートから作られ、たとえば鍛造され得る。したがって、単一の平面状の要素は、たとえば曲げによって、単一のシリンダー状本体または圧力容器シリンダーに成形されることができ、プレートの第一および第二の縦方向エッッジは、それらが互いに隣接する位置にたどり着く。また、複数の金属プレートからいくつかのシリンダーセグメントを形成し、それらを配して圧力容器シリンダーを形成することも可能である。そのような複数の曲がったシリンダーセグメントはまた、セグメントブランクとして鋳造され、それから、それらの最終形状に鍛造されてもよい。本発明によれば、前記シリンダーセグメントは、時には、それらの最終湾曲形状に鋳造され、その後に、必要であれば、鍛造によって追加強度が与えられてもよい。
【００１３】
したがって、本発明による前記圧力容器の利益は、圧力容器として使用される大型シリンダーを形成する加工が著しく容易になるということである。これは、大量の圧力媒体を収容するためのより大型の圧力容器を製造することをより簡単にする。それによって、高圧力プレス加工のための圧力容器が、今日の鍛造者によって従来の加工技術で簡単に鋳造および鍛造されることができない寸法で製造されることができる。また、個別のセグメントまたは部分から製造される圧力容器シリンダーの準備は、今日の場合であるものよりも、圧力容器用シリンダー本体を製造することができる利用可能な金属製作所の数を大幅に増大させる。それによって、大型の高圧力プレスのための圧力容器シリンダーの注文と配達の間の待ち時間が有利に低減され、それによって、製造原価を低減することができる。別の大きな利点は、今日可能であるものよりも大きい物体が前記圧力容器の内側に置かれ、圧力プレス形成加工または等方プレス加工によって成形されることができるということである。もちろん、物品のより大きいバッチが代替的に前記圧力チャンバー内に配置され、単一の処理サイクルで処理され、それによって、単一の高圧力プレスのためのスループットを有利に増大させることができる。
【００１４】
本発明の圧力容器の別の利点は、シリンダーセグメントが、集合的圧力容器シリンダーよりも小さく重量が軽く、たとえば、圧力容器および／または圧力プレス装置の組み立てがおこなわれるプラントの近くの現場での、圧力容器シリンダーの現地生産を可能にするということである。これは、第一に、セグメントが製造される現場と組み立て現場の間のより短い距離と、第二に、大きくて重い一片を移動させることに比べて小さくて軽い多数の片を移動させるためのより簡単な輸送プロセスのおかげで、大きい従来技術のシリンダー本体の輸送に関するコストを低減するか、実質的に取り除く。あるいは、圧力容器シリンダーも、使用される現場で直接構築され、それによって、輸送コストをもさらに低下させることができる。
【００１５】
本発明による圧力容器は、さまざまな寸法の多数のいろいろな圧力プレス装置に、またさまざまな動作圧力に対して使用され得ることに注目されるべきである。
【００１６】
シリンダーは、ここに使用されるように、実質的に円形断面の細長いシンダー本体に一般に関しており、シリンダー状空洞と、実質的に一定の厚さのシリンダー壁を有している。ここに使用される文脈では、「シリンダー」は、圧力容器の動作のあいだの開口端本体であるけれども、シリンダーは、少なくとも一つが圧力容器を開閉するために配された、複数のエンドクロージャーまたは蓋を備えていてもよい。
【００１７】
用語「シリンダーセグメント」は、一緒に装着されるか組み立てられて全体シリンダー本体を形成したときのシリンダー本体（すなわち圧力容器シリンダー）の部分または部品を指す。隣接シリンダーセグメントの係合表面またはエッジは、本発明の実施形態では、平面状であり、組み立てられたシリンダーの縦方向軸に本質的に平行である。すなわち、隣接シリンダーセグメント間の継ぎ目は、圧力容器シリンダーと平行にある本質的に直線のエクステンションを有していてもよい。これらのセグメントは容易に組み立てられ、隣接セグメント間の係合は、プレストレス手段によってなど、圧力容器シリンダーの外側表面に径方向応力を加えることによって強化される。複数のセグメントを分離させるように作用する力、すなわち、圧力チャンバーの内部圧力からの径方向成分は、プレストレス手段によって圧力容器シリンダーの外側表面に作用する径方向力によって相殺される。
【００１８】
本発明の一つの実施形態によれば、圧力容器シリンダーは単一シリンダーセグメントを備えている。このセグメントは、平面状または湾曲金属プレートから製造されることができる。金属プレートは、他の適切な方法も使用して、鋳造、圧延または製造されることができる。プレート、または言いかえれば、セグメントブランクは、二つの縦方向エッッジを備えた全体で長方形の外形を有していることができる。それからブランクは、成形されて、たとえば曲げられて、圧力容器シリンダーを形成し、その縦方向エッッジは隣接し、できる限り互いに接触している。
【００１９】
他の実施形態では、単一のセグメントまたはいくつかのセグメントは、本質的に螺旋状形をしており、すなわち、隣接シリンダーセグメントエッジの間の継ぎ目は、シリンダー壁の螺旋状経路に沿って、シリンダーの一端から他端まで延びている。
【００２０】
シリンダーの一端から他端まで延びているシリンダーセグメントまたは部分を有していることによって、圧力チャンバー内の内部圧力から発生する縦方向力成分は、シリンダーセグメントを互いから分離させるようにではなく、シリンダーからエンドクロージャーを分離させるように作用するだけである。それによって、圧力容器シリンダーの外側エンベロープ表面のまわりに設けられたプレストレス手段の径方向プレストレスは、シリンダーセグメントを分離させるように作用する圧力容器内からの圧力を相殺するに十分である。
【００２１】
ワイヤー巻回、オートフレッテージ、収縮、その他など、技術範囲内のいくつかのプレストレス方法が存在し、それらは、さらに以下で論じられる。本発明は、そのようなプレストレス方法の一つに決して限定されないことに注目されるべきである。
【００２２】
ワイヤー巻回は、圧力容器の圧力容器シリンダーの外側表面の上およびまわりにワイヤーまたはバンドをきつく巻くことを内包している。巻回のあいだ、ワイヤーまたはバンドは、プレストレスがワイヤーとバンドに引き起こされるように伸ばされ、それは、圧力容器シリンダーに作用する径方向内向きの力を提供し、それに対するプレストレスを引き起こす。ワイヤーは、一般に金属で作られており、円形や楕円形や長方形など、いろいろな断面形状をしていてよい。したがって、圧力容器のまわりのきつく巻回されレストレスされたワイヤーは、圧力容器を圧縮プレストレス状態に置く。
【００２３】
別のプレストレス方法は収縮方法である。所与の自然な外側直径をもつシリンダーは、熱的に収縮して前記直径を低減し、内側シリンダーの前記自然な外側直径よりもわずかに小さい内側直径をもつ別のシリンダーの内側に置かれる。それから、外側シリンダーは、内側シリンダーのエンベロープ表面上に内向き径方向力を働かせ、それによって、内側シリンダーをプレストレスし、それを圧縮状態に置く。収縮プレストレス方法は、外側シリンダーを加熱することによっておこなわれることができ、それによって、それの内側直径を内側シリンダーの自然な外側直径を超えて拡張し、外側シリンダーが冷え、外側シリンダーの内側および外側直径の低減、すなわち収縮をもたらすことを可能にする。
【００２４】
オートフレッテージとして知られているさらなる方法では、材料が、その弾性限界または降伏点を超えて、たとえばマンドレルによって塑性変形にまで引っ張られる。この方法によれば、圧力容器の内側の圧力は、内側壁表面が変形し塑性変形の状態に入り始めるように高められる。それから、圧力は解放され、プレストレス圧力容器を作り出す。しかしながら、この方法では、プレストレスのレベルをコントロールすることは難しいかもしれない。
【００２５】
本発明の実施形態によれば、圧力容器シリンダーを完全プレストレスのレベルにプレストレスするためのプレストレス手段が配される。完全プレストレス圧力容器シリンダーでは、シリンダー壁のプレストレスのレベルは、シリンダーの壁が、作業または動作圧力のあいだ、接線方向圧縮応力にさらされるようなものであり、その接線方向圧縮応力は、圧力チャンバー内の作業または動作圧力よりも大きい。これは、圧力容器の破損の危険を低減する。これは、たとえクラックが壁に形成されたとしても、または圧力媒体が二つの隣接シリンダーセグメントエッジの間に侵入したとしても、プレストレス力が、高圧力下の圧力媒体によって作り出される接線方向膨張力に勝るという事実による。これはまた、圧力容器の最大動作圧力下にあっても適合する。したがって、圧力容器シリンダーのプレストレスは、たとえクラックがシリンダー壁にあったとしても、シリンダーの形状が維持されることをもたらす。さらに、クラック伝ぱは妨害される。それによって、圧力容器破損の危険が相当に低減される。
【００２６】
他の実施形態によれば、圧力容器シリンダーは、より低いレベルにまで、たとえば、圧力チャンバー内の最大動作圧力のあいだのシリンダーセグメント壁が、正の接線方向圧縮応力を経験するレベルにまでプレストレスされる。このレベルにまでのプレストレスは、シリンダーセグメント壁の引張応力を最大動作圧力まで分離することを防止するに十分である。
【００２７】
本発明の実施形態によれば、プレストレス手段は、プレストレスシート要素を備えており、それらは、シリンダー長さに本質的に等しい幅を有し、シリンダーのエンベロープ表面のまわりに周辺に少なくとも一層、好ましくは多層に巻回される。シートは、圧力容器シリンダーのまわりに多数の巻回で好ましくは巻回され、それによって、複数の層を有するプレストレス断面を形成する。また、おのおのがシリンダーの長さに延びている複数のシートが接合されて追加プレストレス層を形成してもよい。
【００２８】
またさらなる実施形態では、プレストレス手段は、たとえば、円形、楕円、正方形または長方形、または同様な断面形状を有しているバンドまたはワイヤーの形をしている複数の実質的に狭いプレストレス要素を備えている。好ましくは、バンドまたはワイヤーは、シリンダーの長さよりも著しく小さい横幅を有している。バンドまたはワイヤーは、シリンダーの一端から他端まで螺旋状に巻回され、また戻される。一端から他端までの各巻回は、個別のプレストレス層を形成し、プレストレス構成は、好ましくは複数の層で構成される。
【００２９】
さらに、力吸収圧力容器シリンダーを構築する少なくとも二つのシリンダーセグメント、または対応する実施形態中の単一の圧力容器シリンダーの隣接エッジは、いくつかの実施形態では、縦方向に延びている隣接面に沿って、少なくとも部分的に相互連結されてよい。好ましくは、セグメントの接合は、溶接またはろう付けまたははんだ付け、たとえばレーザー溶接、アーク溶接、プラズマ溶接、ＴＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接、その他によっておこなわれる。これらの相互連結は通常、動作のあいだセグメントを一緒に保持する小さい貢献をするだけで、それはプレストレス手段によって達成されるが、この実施形態での利点は、圧力容器シリンダーが装着およびワイヤー巻回のあいだ一緒に保持されるということである。別の利点は、溶接またははんだ付け接合が、隣接縦方向エッッジの間の圧力媒体の漏れを防止するためのシーリングとして機能することができるということである。
【００３０】
本発明の他の実施形態によれば、継ぎ目に連結手段はないが、複数のシリンダーセグメント、または対応する実施形態では、単一シリンダーセグメントの隣接エッジは、プレストレス手段だけによって一緒に保持される。したがって、継ぎ目は、隣接縦方向シリンダーセグメントエッジの当接面を構成する。これらのエッジは、圧力容器シリンダーと、圧力容器シリンダーのエンベロープ表面のまわりに適用されたプレストレス手段によって力吸収圧力容器シリンダーが達成されるように一緒にプレスされる。これらの実施形態では、隣接シリンダーセグメントの間の希望のシールディングが、たとえば接着によって達成および／または強化されることができる。
【００３１】
上に論じられ添付図面に示された実施形態のいずれも、同一出願人による同時継続出願「圧力シリンダー容器の溶接シーリング（Welded sealing of pressure cylinder vessel）」に説明された実施形態のいずれとも有利に組み合わされてよく、それはここに参照によってここに組み込まれる。
【００３２】
さらに、本発明の圧力容器の実施形態では、圧力容器は、約１０ないし約６００ＭＰａの圧力範囲内において、より好ましくは約２０ないし約３００ＭＰａの圧力範囲内において、さらにより好ましくは約２０ないし約１５０ＭＰａの圧力範囲内において動作可能である。一般に、特許請求の範囲で使用されるすべての用語は、ここに他の方法で明示的に定義されない限り、その技術分野のそれらの通常の意味にしたがって解釈されるべきである。「ある／その［要素、デバイス、コンポーネント、手段、ステップ、その他］に対するすべての参照は、他の方法で明示的に述べられない限り、前記要素、デバイス、コンポーネント、手段、ステップ、その他の少なくとも一つの例に言及するように広く解釈されるべきである。ここに開示された任意の方法のステップは、明示的に述べられない限り、開示された正確な順番でおこなわれる必要はない。
【００３３】
本発明の他の目的、特徴および利点は、続く詳細な説明、付属の従属請求項、および添付の図面から現われる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
本発明の上記の、また追加の目的、特徴および利点は、添付の図面と関連し、同じ参照数字が同様の要素に使用されている、本発明の好適な実施形態の続く例示的で非限定的な詳細な説明を通してより良く理解されるであろう。
【図１】図１は、本発明の一つの実施形態による力吸収圧力容器シリンダーの概略図を形成している。
【図２】図２は、本発明の別の実施形態による力吸収圧力容器シリンダーの概略図を形成している。
【図３】図３は、図１の圧力容器シリンダーを含む圧力容器の概略図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態による単一シリンダーセグメントを備えている力吸収圧力容器シリンダーの概略図である。
【図５ａ】図５ａは、図３の圧力容器がどのように製造されることができるかの概略図である。
【図５ｂ】図５ｂは、図３の圧力容器がどのように製造されることができるかの概略図である。
【図５ｃ】図５ｃは、図３の圧力容器がどのように製造されることができるかの概略図である。
【図５ｄ】図５ｄは、図３の圧力容器がどのように製造されることができるかの概略図である。
【図５ｅ】図５ｅは、図３の圧力容器がどのように製造されることができるかの概略図である。
【図６ａ】図６ａは、本発明のさらなる実施形態による力吸収圧力容器シリンダーの二つの概略図である。
【図６ｂ】図６ｂは、本発明のさらなる実施形態による力吸収圧力容器シリンダーの二つの概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態による力吸収圧力容器シリンダーを備えている高圧力プレスの概略図である。
【図８】図８は、本発明のさらなる実施形態による圧力容器の概略図である。
【図９】図９は、図８に示された圧力容器の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明は、多少の実施形態と関連して主に説明される。しかしながら、この分野の当業者によって容易に認められるように、開示されたもの以外の実施形態も、添付の特許請求の範囲によって定められるような、本発明の範囲内において等しく可能である。
【００３６】
図１と関連して、本発明の実施形態による力吸収シリンダー本体または圧力容器シリンダー１０の例が概略的に示される。図１に示された実施形態によれば、圧力容器シリンダー１０は、五つのシリンダーセグメントまたは壁セクション１２を備えている。シリンダーセグメント１２の隣接縦方向エッッジに継ぎ目１４がある。圧力容器シリンダー１０は、シリンダー長さＣＬと、圧力容器シリンダー１０の中心を通るシリンダー軸から圧力容器シリンダー１０の内側表面１６までの第一のシリンダー半径ＣＲ１と、ＣＡからシリンダーセグメント１２の外側表面またはエンベロープ表面の１７までの第二の半径ＣＲ２を有している。セグメント１２の間の各および全相互連結／継ぎ目１４は、本質的にシリンダー軸と平行にあり、全シリンダー長さＣＬに延びている。さらに、組み立てられたとき、シリンダー壁セグメント１２の内側表面１６が、圧力チャンバー１８を定める。
【００３７】
継ぎ目１４は、セグメント１２の当接フラットシリンダー長さエッジ２６を備えており、その当接隣接エッジは、（図示しない）平面内にある。すべてのこれら相互連結平面は、圧力容器シリンダー１０の中心軸を横切る。セグメント１２のトップおよびボトムには、それぞれ、一つの端エッジ２４があり、これらはフラット表面を有している。すべてのフラットトップ端エッジは共通平面を形成しており、すなわち、セグメントは同じ高さにある。フラットボトム端エッジも同様である。セグメント１２はまた外側表面２２を有しており、それは、エンベロープ表面１７の一部を構成する。内側セグメント表面２０は、内側シリンダー表面１６の一部を構成し、それは圧力チャンバー１８を定める。
【００３８】
図２は、本発明による圧力容器シリンダー１１０の別の例実施形態を示している。図２の力吸収圧力容器シリンダーの相互連結／継ぎ目１４は、シリンダーの一端からシリンダー長さに沿ってシリンダーの他端まで螺旋状に走っている。したがって、シリンダーのセグメント１２は別の形を有している。理解されるように、セグメント１２の形状は、全シリンダー長さＣＬに延びている限り、どんな幾何学的形状、たとえば三角形を有していてもよい。
【００３９】
図３は、中心軸に沿った圧力容器３０の断面図である。プレストレス手段３２は、圧力容器シリンダー１０を囲んでいる。図３は、プレストレス手段３２がシリンダーエンベロープ表面全体を覆っていることを示しているけれども、プレストレス手段は、少なくとも一つの周辺部分であるけれども、一部分だけを覆っていてもよい。ここでは、プレストレス手段は、バンドまたはフラットのワイヤーの形をしている。図３には、シリンダー壁ＣＴとプレストレスバンドＰＴの厚さも示されている。
【００４０】
本発明の説明実施形態では、隣接シリンダーセグメントの間の継ぎ目に連結手段はない。五つのシリンダーセグメントは、プレストレスバンドによって一緒に保持されている。しかしながら、他の実施形態では、セグメント１２は、たとえば力吸収圧力容器シリンダー１０の材料に依存して、さまざまな方法で継ぎ目１４において固定されることができる。もしセグメント１２が金属などの材料で作られているならば、セグメント１２は好ましくは任意の溶接技術で一緒に溶接される。接着は別の代案である。これらの相互連結は、動作のあいだ、セグメントを一緒に保持しておくことに本質的に寄与しないが、これはプレストレス手段によって達成されるが、それらは、装備と設置のあいだ圧力容器シリンダーが一緒に保持されるという点で好都合である。しかしながら、もしセグメントが溶接やはんだ付けやろう付けや接着されるならば、隣接シリンダーセグメントの間の強化シーリングが達成されることができる。
【００４１】
いま図４に移って、本発明のさらなる実施形態が論じられる。この実施形態によれば、圧力容器シリンダー２１０は、円シリンダー状本体に成形された一つのシリンダーセグメント２１２で作られている。したがって、第一および第二の縦方向エッッジ２２６ａおよび２２６ｂは装着時に互いに当接して、圧力容器シリンダー２１０を形成する。組み立て時、シリンダーセグメント２１２は、圧力チャンバー２１８を定める。圧力容器シリンダー２１０は、シリンダー長さＣＬと、圧力容器シリンダー１０の中心を通るシリンダー軸から圧力容器シリンダー２１０の内側表面１６までの第一のシリンダー半径ＣＲ１と、ＣＡからシリンダーセグメント１２の外側表面またはエンベロープ表面１７までの第二の半径ＣＲ２を有している。
【００４２】
説明実施形態では、縦方向エッッジ２２６ａおよび２２６ｂの間の継ぎ目に連結手段はない。シリンダー形状は、プレストレスバンドによって維持される、図３を参照されたし。しかしながら、他の実施形態では、縦方向エッッジ２２６ａおよび２２６ｂは、たとえば圧力容器シリンダー２１０の材料に依存して、さまざまな方法で一緒に固定されることができる。もしセグメント２１２が金属材料で構成されているならば、縦方向エッッジ２２６ａおよび２２６ｂは好ましくは任意の溶接技術で一緒に溶接される。接着は別の代案である。これらの相互連結は、動作のあいだ、セグメントを一緒に保持しておくことに本質的に寄与しないが、これはプレストレス手段によって達成されるが、それらは、装備と設置のあいだ圧力容器シリンダーが一緒に保持されるという点で好都合である。しかしながら、もしセグメントが溶接やろう付けやはんだ付けや接着されるならば、隣接シリンダーセグメントの間の強化シーリングが達成されることができる。
【００４３】
図５ａ〜５ｅは、本発明の少なくとも一つの実施形態に関係する製造方法を概略的に示している。好ましくは、セグメント１２，１１２，２１２は、おそらく適切なサイズに切断すること内包している、鋳造や圧延などのあらゆる適切な方法を使用して、平面状の金属プレートとして製造される。長方形ピース１２”、言いかえれば、シリンダーセグメントブランクは、それから、曲げや鍛造などのあらゆる適切な方法を使用して曲げられて圧力容器シリンダー１０’の縦方向壁セグメント１２’を形成する。図５ｂは、ピース１２”を曲がりピース１２’に曲げるステップを示しており、それは必ずしも最終シリンダー壁セグメント１２ではない。このピース１２’は後に、シリンダーのすべてのピースの間のより良いフィットのために調節されてよい。曲がりピース１２’は、二つの相互連結エッジ２６を有している。これらのエッジ２６’はさらに機械加工を必要とすることもあるので、それらは、本質的に図１に示される同じフラット縦方向エッッジではない。平らでないエッジは、新しいエッジ表面を切断することによって、または研削することによって、フラットにされることができる。図５ｃは、曲がりピース１２’またはセグメント１２’がどのようにして、圧力チャンバーのまわりに組み立てまたは配されて圧力容器シリンダー１０’を形成するかを示している。図５ｄには、シーリングを提供する溶接手順によってセグメント１２’が継ぎ目１４で接合または相互連結された圧力容器シリンダー１０’。たとえば、レーザー溶接、アーク溶接、プラズマ溶接、ＴＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接、その他によって。上述したように、ろう付けまたははんだ付けが代わりに使用されることもできる。図５ｅは、プレストレス手段３２で圧力容器３０’をプレストレスするステップを示している。ここで、プレストレス手段は、複数のワイヤリング要素を備えている。
【００４４】
図６ａは、図１に示された圧力容器の代替実施形態を示している。圧力容器シリンダー４０は、二層に配されたセグメント１２ａ，１２ｂを備えている。この多層圧力容器シリンダー４０は、五つのシリンダーセグメント１２ａを備えている第一の内側シリンダー４２を備えている。第二の外側シリンダー４４は、第一の内側シリンダー４２の外側に配されている。好ましくは、第一のシリンダー４２の相互連結１４ａは、第二のシリンダー４４の相互連結１４ｂに対してずらして整列されている。両シリンダー４２，４４のセグメントは、上に説明された任意の方法によって相互連結されることができる。また、二つの異なる方法の組み合わせが使用されることもできる。たとえば、第一の内側シリンダー本体４２は、第二の外側層４４によってのみ、相互連結され一緒に保持されてもよい。さらに、第二のシリンダー本体４４は、溶接によって相互連結されてもよい。したがって、第二のシリンダー４４は、内側シリンダー４２を径方向にプレストレスするためのプレストレス手段として働く。さらに、さらなるシリンダー本体が第二のシリンダー本体を囲ってもよいと理解されるべきである。最後に、最も外側のシリンダーのエンベロープ表面は、巻回スチールバンドの層などのプレストレス手段が設けられる。
【００４５】
図６ｂには、内側ライナー５２が設けられた圧力容器シリンダー５０が示されている。たとえば図１に関連して上に説明された実施形態によるシリンダーセグメント５６で作られた外側シリンダー５４が、内側ライナー５２を包むように配されている。この実施形態は、隣接セグメント５４の間の継ぎ目５８のシーリングに関して有利である。また、外側ライナーを備えたシリンダーセグメントで作られた内側シリンダーを包むこと、しかしながら示されない実施形態も考えられる。この考えられる実施形態はまた、隣接セグメントの間の継ぎ目の強化シーリングに関して有利である。
【００４６】
図７に関連して、本発明のさらなる例実施形態による等方プレス設備の例が概略的に示されている。プレス設備１は、本発明による圧力容器、たとえば圧力容器３０を備えている。圧力容器シリンダー１０は、外側エンベロープ表面１７と内側表面１６を有している。内側表面１６は、その中で物質が圧力処理に供される圧力チャンバー１８のほぼシリンダー状境界を定める。圧力チャンバー１８の境界はまた、二つのエンドクロージャー３６によって定められる。
【００４７】
物質は、エンドクロージャー３６の一つを取り除くことによって圧力チャンバー１８の中に導入される。次に、エンドクロージャー３６は適所に戻され、水などの圧力媒体が、ポンプから導管（図示せず）を介して、たとえば等方プレス１の端部の一つを経由して、圧力チャンバー１８の中に供給される。圧力チャンバー１８が圧力媒体で満たされると、圧力を希望の高圧力状態に高めるためにより多くの圧力媒体が導入される。処理が完了すると、圧力チャンバー１８は減圧され、処理された物質が圧力チャンバー１８から取り出されることができ、それによって、新しい物質が導入されることを可能にするように、エンドクロージャー３６が取り外される。
【００４８】
動作のあいだ、圧力容器３０が軸方向負荷を受けるのを支援し、蓋を閉じておくために、圧力容器３０は周囲力吸収フレーム３８が設けられている。
【００４９】
圧力容器３０のバンド３２は、径方向圧縮力プレストレスを圧力容器シリンダー１０に提供するようにエンベロープ表面１７のまわりに、実質的に円形に、きつく巻回されている。バンドパッケージ３２は、圧力チャンバー１８の長さ、すなわちエンドクロージャー３６の間の距離に本質的に等しい縦方向エクステンションを有しており、それぞれの周辺凹部に配された二つのカラー３３によって境界が定められる。図に示されるように、フレーム３８は、巻回スチールバンド３２のパッケージが設けられていてもよい。
【００５０】
圧力容器をプレストレスして径方向負荷をかける代替手法は、圧力容器シリンダー１０の外側直径と比較してわずかに小さい内側直径をもつさらなるシリンダーを使用することである。すなわち、収縮の方法を使用すること。オートフレッテージ方法も使用されることができる。これらの二つの代替方法は、背景技術ですでに説明された。
【００５１】
図８および９に関連して、本発明のまた別の実施形態が論じられる。ここに論じられ添付図面に示された実施形態のいずれも、同一出願人による同時継続出願「圧力シリンダー容器の溶接シーリング（Welded sealing of pressure cylinder vessel）」に説明された実施形態のいずれとも有利に組み合わされてよく、それはここに参照によってここに組み込まれる。図８および９には、そのような組み合わせの一つの考えられる実施形態が概略的に示されている。図９は、図８中の線Ａ−Ａで示された断面に沿った図８に示された圧力容器シリンダーの概要の断面図である。
【００５２】
圧力容器シリンダー５００は、二つの連結された副シリンダー５０４および５０６を備えており、各副シリンダー５０４および５０６は、次に、ここに開示された実施形態のいずれか一つによるシリンダーに形成された一つ以上のシリンダーセグメント５１２を備えている。本発明のこの図解実施形態では、各副シリンダー５０４，５０６は、それぞれのシリンダー５０４，５０６を形成するように配された五つのシリンダーセグメント５１２を備えている。しかしながら、たとえば一つのシリンダーセグメントまたは四つのシリンダーセグメントの副シリンダーを構築することももちろん考えられ得る。さらに、二つよりも多くの副シリンダー、たとえば三つまたは四つの副シリンダーを使用して圧力容器を構築することも考えられ得る。
【００５３】
この実施形態では、圧力容器シリンダー５０１を備えている圧力容器５００は、二つの副シリンダーと、各副シリンダー５０４，５０６に五つの、十のシリンダーセグメントまたは壁セクション５１２を備えている。シリンダーセグメント５１２の隣接縦方向エッッジには、継ぎ目５１４がある。セグメント５１２の間の各相互連結／継ぎ目５１４は、シリンダー軸ＣＡと本質的に平行であり、副シリンダー長さ全体を延びている。さらに、一緒に組み立てられたとき、シリンダー壁セグメント５１２の内側表面５１８が圧力チャンバー５２０を定める。
【００５４】
さらに、圧力容器シリンダー５０１は、フレームワーク（図示せず）によって適所に保持された蓋（図示せず）によって端で閉じられる。
【００５５】
圧力容器シリンダー５０１の外側エンベロープ表面は、巻回スチールバンド５０８のパッケージの形をしているプレストレス手段が設けられている。バンドは、圧力容器シリンダー５０１のエンベロープ表面にきつく径方向に巻回されて、圧力容器壁に径方向圧縮応力を提供する。バンドは、たとえば、シリンダーの一端からから他端まで螺旋状に巻回され、また戻される。バンドは、長方形断面形状を有しており、端から端まで巻回されている。一端からから他端までの各巻回は、個別のプレストレス層を形成し、プレストレス手段全体は、いくつかの層の巻回スチールバンドを備えている。
【００５６】
フレームワークはまた、フレームワークが軸方向負荷を受けるのを支援する巻回スチールバンド（図失せず）のパッケージが設けられてもよい。圧力シリンダ容器５０１を開くため、フレームワークおよび／または副シリンダー５０４と５０６は、副シリンダー５０４，５０６の軸方向に垂直な方向に互いに相対的に移動される。
【００５７】
二つの副シリンダー５０４，５０６は、圧力容器シリンダー５０１の内側壁に沿って走る接合部５１６によって軸方向に連結され、それによって、二つの副シリンダー５０４，５０６の間に、継ぎ目５０３をシーリング設備を提供し、すなわち、副シリンダーは連結され互いに接触している。示されなかったけれども、接合部５１６は圧力容器シリンダー５０１の中に延びることができることが理解される。好ましくは、副シリンダー５０４，５０６は、第一に、ここの説明にしたがって形成され、それは、副シリンダー５０４，５０６がその後に、たとえば同時継続出願「圧力シリンダー容器の溶接シーリング（Welded sealing of pressure cylinder vessel）」の説明にしたがって組み立てられて圧力容器シリンダー５０１を形成することができることを必要とする。副シリンダーのさらなる利点と設計と構造詳細は、同一出願人による前記同時継続出願の中で徹底的に説明されており、それはここに参照によってここに組み込まれる。
【００５８】
本発明の代表的実施形態が図示され説明されたけれども、ここに説明された本発明に対して多数の変更や修正や代替がおこなわれてもよいことは、この分野の通常の技術を有しているものには明白であろう。したがって、本発明の上記の説明と添付図面は、それの非限定的な例と見なされるべきであり、保護の範囲は添付の特許請求の範囲によって定められると理解される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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