(57)【要約】  等方プレス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機において、圧力容器は、前記等方プレスのあいだ圧力媒体を閉じ込めておくための力吸収圧力容器シリンダーを形成するために軸方向に連結された少なくとも二つの副シリンダーを備えており、軸方向連結副シリンダーは、連結副シリンダーの継ぎ目に沿って溶接されている。圧力容器は、圧力媒体が加圧されたときに継ぎ目に軸方向圧縮力を作用させるために副シリンダーに軸方向圧縮応力を及ぼすように配された軸方向プレストレス手段と、圧力媒体が加圧されたときに継ぎ目に接線方向圧縮応力を作用させるために副シリンダーに径方向圧縮力を及ぼすように配された径方向プレストレス手段を備えている。
2014508645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
等方プレスのための圧力容器であり、
前記等方プレスのあいだ圧力媒体を閉じ込めておくための力吸収圧力容器シリンダーを形成するために軸方向に連結された少なくとも二つの副シリンダーを備えており、前記軸方向連結副シリンダーは、連結副シリンダーの継ぎ目に沿って溶接またはろう付けされており、
前記圧力媒体が加圧されたときに前記継ぎ目に軸方向圧縮力を作用させるために前記副シリンダーに軸方向圧縮応力を及ぼすように配された軸方向プレストレス手段と、
前記圧力媒体が加圧されたときに前記継ぎ目に接線方向圧縮力を作用させるために前記副シリンダーに径方向圧縮応力を及ぼすように配された径方向プレストレス手段を備えている、圧力容器。
【請求項２】
前記軸方向プレストレス手段は、前記継ぎ目の両側に設けられた、前記圧力媒体が加圧されたときにそれに及ぼされる軸方向力を取り上げるための少なくとも一対の軸方向プレストレス表面を備えており、前記軸方向プレストレス表面は、軸方向圧縮応力が前記継ぎ目に作用されるように、前記副シリンダーを経由して前記継ぎ目に前記軸方向力を伝達するように配されている、請求項１に記載の圧力容器。
【請求項３】
前記軸方向プレストレス手段は、ただ一対の軸方向プレストレス表面を備えており、前記一対の軸方向プレストレス表面の第一および第二の表面は、それぞれ、第一および第二の端副シリンダーに配されており、その結果、前記継ぎ目は、前記一対の軸方向プレストレス表面の間に位置している、請求項２に記載の圧力容器。
【請求項４】
前記第一の軸方向プレストレス表面は、前記第一の端副シリンダーの内側壁に配されており、前記第二の軸方向プレストレス表面は、前記第二の端副シリンダーの外側壁に配されており、その結果、前記第一の軸方向プレストレス表面は、前記圧力媒体が加圧されたときに前記圧力媒体による内部軸方向力を取り上げ、前記第二の外側表面は、加圧されたボリュームの外側の外力による外部軸方向力を取り上げる、請求項３に記載の圧力容器。
【請求項５】
前記軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダーの外側壁に配されており、その結果、前記軸方向プレストレス表面は、前記加圧されたボリュームの外側の外力による外部軸方向力を取り上げる、請求項３に記載の圧力容器。
【請求項６】
前記軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダーの内側壁に配されている、請求項３に記載の圧力容器。
【請求項７】
前記軸方向プレストレス手段は、各継ぎ目に対して一対の軸方向プレストレス表面を備えており、前記軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダーの内側壁に配されており、その結果、前記軸方向プレストレス表面のおのおのが、前記圧力媒体が加圧されたときに前記圧力媒体によって及ぼされる力を取り上げる、請求項２に記載の圧力容器。
【請求項８】
前記軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダーの内側シリンダー壁に配された環状肩上の環状表面である、請求項６または７に記載の圧力容器。
【請求項９】
前記副シリンダーは、環状接触表面を介して前記継ぎ目に接触しており、前記環状接触表面は、前記軸方向プレストレス表面の前記環状表面のそれに等しいか、それよりも小さい径方向広がりを有している、請求項８に記載の圧力容器。
【請求項１０】
前記継ぎ目における第一および第二の連結副シリンダー端の少なくとも一方の端は、前記第一および第二の連結副シリンダー端の他方の副シリンダー端と接触するステップ状環状端表面が設けられたシリンダー壁端を有しており、その結果、前記ステップ状環状端表面が、前記副シリンダーが前記継ぎ目において接触する前記環状接触表面を定める、請求項９に記載の圧力容器。
【請求項１１】
前記径方向プレストレス手段は、前記圧力容器シリンダーのエンベロープ表面のまわりに設けられている、先行請求項のいずれか一つに記載の圧力容器。
【請求項１２】
前記軸方向連結副シリンダーは、前記副シリンダーの内側壁上で前記継ぎ目に沿って溶接またはろう付けされている、先行請求項のいずれか一つに記載の圧力容器。
【請求項１３】
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められた圧力容器を備えており、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、高圧力プレス機の分野に関する。本発明は、特に等方プレス機のための圧力容器に関する。また、本発明は、そのような圧力容器を使用する物品の等方加圧処理のための高圧プレス機に関する。
【背景技術】
【０００２】
等方プレス機は、航空機のためのタービンブレードや人体内への埋め込みのための人工股関節など、さまざまなタイプの物品を製造するのに使用される。プレス機は、通常、負荷すなわち物品が負荷空間内でプレスされるところであるファーネスチャンバー内の温度を高めるための発熱素子が設けられたファーネスを備えている。プレス動作完成後に、その中の負荷が希望の特性を得るように、また粒子成長が回避または最小化されるように、負荷空間を急速に冷却することがしばしば重要である。さらに、急速冷却は、負荷が急速に取り除かれるので、高められた生産性をもたらし、それによって、サイクルタイムを低減する。しかしながら、負荷空間のいたる所での均一な冷却が達成されることもまた重要である。
【０００３】
高圧プレス機の高圧力プレス動作のあいだ、圧力媒体は、圧力容器の圧力チャンバー内に収容されていて、非常に高い圧力に加圧される。圧力媒体は、しばしば、流体ガス状媒体である。高圧プレス機は、各種用途に使用されることができる。高圧プレス機は、たとえば、閉じた圧力容器内に供給された流体を高度に加圧することによって所定の形状へのシート金属部品の形成に使用されることができ、また、中間ダイアフラムまたは同様物への行使力として使用することができる。高圧プレス機が、圧力容器内のコンテンツのすべての面に等しい圧力を及ぼすならば、プレス機は等方プレス機と呼ばれる。等方プレス機は、金属またはセラミックス粉体の圧縮または高密度化のため、鋳造または焼結物品の穴または空間の低減のため、食物材料の滅菌および貯蔵、その他のために使用されることができる。等方プレスプロセスのあいだの圧力媒体の温度に応じて、プロセスは、熱間等方プレスまたはＨＩＰ（以下にＨＩＰと称される）、温間等方プレス、または冷間等方プレス（以下にＣＩＰと称される）と呼ばれる。
【０００４】
従来の高圧プレス機の圧力容器は圧力容器シリンダーを備えている。圧力容器シリンダーは、シリンダー端において閉じ蓋によって閉じられており、それによって、圧力媒体で満たされた圧力チャンバーを閉塞する。軸方向負荷を吸収するためにフレームが配されている。
【０００５】
クラック形成および伝播に抵抗する圧力容器の能力を高めるために、圧力容器は共通にプレストレスされる。容器は、たとえば、圧力容器シリンダーのオートフレッテージによって、収縮によって、またはワイヤー巻回によってプレストレスされる。
【０００６】
圧力容器中の圧力レベルは、プレスタイプおよびプレスされる材料に依存する。板金加工においては、プレス機は、一般に、１４０のＭＰａまでの圧力に対して、ＣＩＰでは１００ＭＰａと６００ＭＰａの間に対して、ＨＩＰでは３００ＭＰａまでに対して設計される。
【０００７】
高圧力プレス機のためのシリンダーは、伝統的に鍛造によって製造される。本体は最初に鋳造され、続いて鍛造されて圧力容器シリンダーを形成する。熱処理の後、圧力容器シリンダーは、その最終形状および寸法に機械加工される。非常に大きいシリンダーを製造することは、鍛造、熱処理、機械加工プロセスのための機器に高い要求を置く。
【０００８】
最近、ますます大きいサイズの物品がプレスされることの要求が高まり、これは、ますます大きいプレス機の要求を意味する。より大きいプレス機を製造する一つの代替的方法は、複数の軸方向連結副シリンダーを備えている圧力容器シリンダーを備えている圧力容器の製造である。それから、圧力容器シリンダーは、互いに連結して配された二つ以上の副シリンダーを備えていることができ、それによって、等方プレス機の圧力容器シリンダーの寸法（軸方向長さ）は、一つの単一の大きいシリンダーの製造プロセスによって制限されない。大きいプレス機だけが、連結副シリンダーを備えている圧力容器シリンダーから利益を得るのではない。またより小さい圧力容器も、そのような構造から利益を得るであろう。たとえば、より短い受渡し時刻を得ることは可能になるであろう。しかしながら、そのような構造と関係する問題がある。たとえば、その構造は、危険な漏れや圧力容器機能損失なしに非常に高い圧力に耐えなければならず、連結副シリンダーの間の継ぎ目がシールされ、シーリングが時の経過にもこれらの高い圧力を耐えることができることが重要であることを課す。さらに、副シリンダーが圧力容器に接合されるとき、製造プロセスまたは形成プロセスのあいだ、副シリンダーを一緒に保持しておくことも重要である。上記のことに加えて、ＨＩＰの構造はまた、高温度に耐えなければならない。
【０００９】
したがって、前述の問題の少なくともいくつかを緩和するＨＩＰおよびＣＩＰのための改良型圧力容器の分野における欲求がある。
【発明の概要】
【００１０】
本発明の目的は、上述された問題の少なくともいくつかを緩和する物品の等方プレスのための圧力容器および等方加圧処理のための高圧プレス機を提供することである。
【００１１】
このおよび他の目的は、以下で明らかになり、独立の請求項による圧力容器熱間等方プレスおよび高圧力プレス機によって達成される。好ましい実施形態は、従属請求項で定められる。
【００１２】
本発明の第一の側面によれば、継ぎ目に沿って溶接された少なくとも二つの副シリンダーと軸方向プレストレス手段と径方向プレストレス手段を備えている等方プレス機のための圧力容器が提供される。前記少なくとも二つの副シリンダーは、軸方向に連結されて、前記等方プレスのあいだ圧力媒体を閉じ込めておくための力吸収圧力容器シリンダーを形成している。前記副シリンダーは、端と端を接して連結されており、それによって、前記副シリンダーの内壁によって定められるシリンダー空間が前記シリンダーのシリンダー軸の方向に延長されたような長い圧力容器を形成している。連結副シリンダーの結果の前記圧力容器シリンダーは、等方プレスのあいだ圧力媒体で満たされた空間を閉塞する。結果のシリンダーは、閉じ蓋によってその開口端を閉じることができ、それによって閉塞することが理解される。前記軸方向連結副シリンダーは、前記連結副シリンダーの継ぎ目に沿って溶接またはろう付けまたははんだ付けされている。前記軸方向プレストレス手段は、前記圧力媒体が加圧されたときに前記継ぎ目に軸方向圧縮力を作用させるために前記副シリンダーに軸方向圧縮応力を及ぼすように配されている。言いかえれば、前記圧力媒体が加圧されたときの等方プレスのあいだ、前記軸方向プレストレス手段は、軸方向指向圧縮力を前記副シリンダーに及ぼし、軸方向に圧縮的にストレスされた継ぎ目をもたらす。前記径方向プレストレス手段は、前記圧力媒体が加圧されたときに前記継ぎ目に接線方向圧縮力を作用させるために前記副シリンダーに径方向圧縮応力を及ぼすように配されている。したがって、前記圧力媒体が加圧されたときの等方プレスのあいだ、前記径方向プレストレス手段は、径方向指向圧縮力を前記副シリンダーに及ぼし、接線方向に圧縮的にストレスされた継ぎ目をもたらす。
【００１３】
本発明の第二の側面によれば、本発明の第一の側面による圧力容器を備えており、圧力容器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有している、物品の等方加圧処理のための高圧プレス機が提供される。
【００１４】
本発明は、前記軸方向と前記径方向の両方にプレストレスされている軸方向連結副シリンダーを備えている圧力容器は、前記圧力容器が加圧されたとき、前記連結副シリンダーの前記継ぎ目に沿った溶接またはろう付け相互連結、すなわち、前記継ぎ目が溶接またはろう付けされることを可能にする、という洞察に基づいている。したがって、前記継ぎ目に沿って溶接またはろう付けすることによって、流体密シールを有している連結副シリンダーが得られることができる。圧力容器が加圧されたとき、関係詞、すなわち、互いに対して、前記連結副シリンダーの反対側に配された副シリンダー端の相対、すなわち互いに対する、移動は、軸方向および径方向プレストレスのおかげで、無視できる。より明確には、前記連結副シリンダー端の互いに接触しているそれぞれの端表面の相対位置は、前記プレストレス手段によって反対側表面に対するその位置を維持するように力が加えられている。
【００１５】
圧力容器の動作のあいだ、前記軸方向プレストレス手段は、前記連結副シリンダーの圧縮を達成するために前記圧力容器シリンダーの前記副シリンダーに軸方向指向力を及ぼし、すなわち、軸方向力が、前記副シリンダーは軸方向に一緒に圧縮されるように前記継ぎ目に向けて内向きに方向づけられる。しかしながら、前記副シリンダーの間の前記継ぎ目は、加圧媒体によって及ぼされる分離力によって影響されることがある。この軸方向指向分離力は、前記副シリンダーを分離させるように作用する。したがって、前記プレストレス手段は、この分離力を打ち消すように配されており、さらに、結果の力が圧縮力であるように分離力を完全に打ち消し中和するのに十分なほどに十分に大きい。言いかえれば、前記軸方向プレストレス手段は、
前記軸方向連結副シリンダーが一緒に圧縮されるようにそれらを軸方向にプレストレスするための手段であり、前記軸方向プレストレス手段は、前記加圧媒体によって及ぼされる分離力を補償するのに十分に大きい力を生成する。その結果、前記副シリンダーの間の前記継ぎ目は圧縮状態にあり、すなわち、前記副シリンダーの端は一緒に圧縮されている。これは、次に、溶接が、軸方向指向引張応力から自由であることをもたらす。さらに、前記圧力容器が加圧されたときも、前記圧力容器シリンダーは径方向にプレストレスされているので、前記溶接は、接線方向指向引張応力から本質的に自由である。したがって、前記圧力媒体が加圧されたとき、前記圧力容器が軸方向と径方向にプレストレスされたとき、前記溶接は、引張応力から全方向に自由である。
【００１６】
上述したように、溶接、はんだ付けまたはろう付けのおかげで、前記連結は、前記連結副シリンダーの前記継ぎ目を通っての前記圧力媒体の漏れを防止する流体密シールである。
【００１７】
前記連結はまた、高温に耐え得る。本発明による軸方向連結副シリンダーの圧力容器は、ＨＩＰなどの高温度応用に有利に使用される。ＨＩＰの動作のあいだなど、流体の圧力チャンバーを空にする動作のあいだ、シーリングは、チャンバーの外側の流体が圧力チャンバーの中に漏入することを防止し、真空サイクルの効率を高める。したがって、相互連結は、両方向の、すなわち前記チャンバーから外側へまたその逆の、漏れ防止継ぎ目をもたらす双方向シーリングを提供する。
【００１８】
前記継ぎ目におけるシーリングとして溶接またはろう付けされた連結を使用するという別の利点は、前記圧力容器が、ワンピースのプレストレス手段によって径方向にプレストレスされることができる、すなわち、前記連結副シリンダーがワンピースの圧力容器として作用するということである。各副シリンダーのための個別のプレストレス手段は必要でない。
【００１９】
さらに、前記副シリンダーのおのおのは別々に製造されることができるので、前記継ぎ目に沿って一緒に溶接された軸方向連結副シリンダーを備えている圧力容器は、ワンピースの容器と比較してより大きい容器を可能にする。前記圧力容器がプレス動作現場で局所的に組み立てられるならば、別々の副シリンダーによって形成された圧力容器シリンダーは、より小さい部品のおかげで、それの容易な輸送を可能にする。
【００２０】
本発明の実施形態によれば、前記軸方向プレストレス手段は、前記継ぎ目の両側に設けられた、前記圧力媒体が加圧されたときにそれに及ぼされる軸方向力を取り上げるための少なくとも一対の軸方向プレストレス表面を備えており、前記軸方向プレストレス表面は、軸方向圧縮応力が前記継ぎ目に作用されるように、副シリンダーを経由して前記継ぎ目に前記軸方向力を伝達するように配されている。前記一対の軸方向プレストレス表面の二つの表面の第一および第二の表面は、前記継ぎ目の両側に設けられている。したがって、前記一対の前記二つの軸方向プレストレス表面は、前記継ぎ目の両側、すなわち、一方の側の第一の軸方向プレストレス表面と、前記継ぎ目の反対側にある、他方の側の第二の軸方向プレストレス表面に配されている。前記第一および第二の軸方向プレストレス表面の両方は、前記圧力媒体が加圧されたときにそれに及ぼされる軸方向力を取り上げるために配されている。さらに、前記軸方向プレストレス表面は、副シリンダーの壁を経由して、すなわちシリンダー壁を介して及ぼされる軸方向力を、前記圧力容器シリンダーの前記継ぎ目に伝達するために配されている。それによって、伝達された力は、前記継ぎ目に軸方向圧縮応力を作用させる。より明確には、前記一対の前記軸方向プレストレス表面の前記第一および第二の表面は、それに及ぼされる前記軸方向力を互いの方へ前記軸方向に伝達するために配されている。言いかえれば、前記一対の前記第一と第二軸方向プレストレス表面のおのおのは、それに軸方向に前記継ぎ目に向けて内向きに及ぼされる前記力を前記一対の間で伝達する。
【００２１】
一つの実施形態では、前記軸方向プレストレス手段は、ただ一対の軸方向プレストレス表面を備えており、前記一対の軸方向プレストレス表面の第一および第二の表面は、それぞれ、第一および第二の端副シリンダーに配されており、その結果、前記継ぎ目は、前記一対の軸方向プレストレス表面の間に位置している。この場合、すべての継ぎ目は、前記継ぎ目の両側に配された前記一対の軸方向プレストレス表面によって一緒に圧縮される。圧力容器シリンダーが複数の軸方向連結副シリンダーを有している場合、前記圧力容器シリンダーは、前記シリンダーの各側のそれぞれ最も外側の副シリンダーである二つの端副シリンダー、すなわち前記シリンダーのそれぞれの端にある前記二つの反対側の副シリンダーを有していると理解される。
【００２２】
さらなる実施形態中では、前記第一の軸方向プレストレス表面は、前記第一の端副シリンダーの内側壁に配されており、前記第二の軸方向プレストレス表面は、前記第二の端副シリンダーの外側壁に配されており、その結果、前記第一の軸方向プレストレス表面は、前記圧力媒体が加圧されたときに前記圧力媒体による内部軸方向力を取り上げ、前記第二の外側表面は、加圧されたボリュームの外側の外力による外部軸方向力を取り上げる。前記外側壁は、前記圧力容器の内側の前記圧力チャンバー内の圧力媒体と接触しない壁の一部であり、したがって、ここに使用される用語「外側壁」は、プレスのあいだ前記圧力媒体と接触していないシリンダー壁部を述べているように意図されていることは注目されるべきである。この場合、前記第一の軸方向プレストレス表面は、加圧された圧力媒体のおかげで、前記副シリンダー壁の内側壁部を経由して前記継ぎ目に軸方向力を伝達する。前記第二の軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダー壁の外側壁部を経由して前記継ぎ目に軸方向力を伝達する。
【００２３】
代替実施形態では、前記軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダーの外側壁に配されており、その結果、前記軸方向プレストレス表面は、前記圧力容器の外側の外力による外部軸方向力を取り上げる。それによって、前記軸方向連結副シリンダーは、外力だけによって軸方向にプレストレスされる。
【００２４】
また別の代替実施形態では、前記軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダーの内側壁に配されている。それによって、前記軸方向連結副シリンダーは、加圧された前記圧力媒体だけによって軸方向にプレストレスされる。
【００２５】
本発明のさらなる実施形態では、前記軸方向プレストレス手段は、各継ぎ目に対して一対の軸方向プレストレス表面を備えており、前記軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダーの内側壁に配されており、その結果、前記軸方向プレストレス表面のおのおのが、前記圧力媒体が加圧されたときに前記圧力媒体によって及ぼされる力を取り上げる。それによって、各継ぎ目は、個々の対の軸方向プレストレス表面によって個々に圧縮される。それによって、すべての中間副シリンダー、すなわち、一端においてだけ別の副シリンダーと接触している端副シリンダーの間にあるすべての副シリンダーは、二つの軸方向プレストレス表面、前記副シリンダーのそれぞれの二つの連結可能端の各継ぎ目について一つをもって
配されている。
【００２６】
本発明の実施形態によれば、前記軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダーの内側シリンダー壁に配された環状肩上の環状表面である。それによって、前記副シリンダーは、内側壁に配された環状肩を備えている。前記肩は、前記軸方向プレストレス表面を構成する環状表面を備えている。軸方向指向力を前記継ぎ目に向けて伝達することができる限り、前記内側壁上の前記肩の軸方向位置は随意であることが理解される。たとえば、前記肩は、前記継ぎ目に、または、前記継ぎ目から離れた前記副シリンダーの反対側に配されることができる。
【００２７】
一つの実施形態では、前記副シリンダーは、環状接触表面を介して前記継ぎ目に接触しており、前記環状接触表面は、前記軸方向プレストレス表面の前記環状表面のそれよりも小さい径方向広がりを有している。前記連結副シリンダーの互いに接触している前記副シリンダーは、互いに連結された二つの前記副シリンダーのそれぞれの前記シリンダー壁端に沿った共通接触表面を介して接触している。それは、前記環状接触表面は、前記シリンダー壁端の円形形状に従っていると理解される。前記接触表面は、二つの前記シリンダー壁端が互いに接触する共通表面に等しいとまた理解される。たとえば、それぞれの前記シリンダー壁端は、大きさと形状に関して異なる環状端表面を有していてもよいが、前記環状接触表面は、それらが接触している表面である。一方のシリンダー壁端が薄く、他方が厚い場合、前記環状接触表面は、薄い方の内側壁端が厚い方の内側壁端のエリア内に延びている状況では、薄いシリンダー壁端によって定められる。さらに、前記環状接触表面は、前記軸方向プレストレス表面の前記環状表面のそれに等しいか、それよりも小さい径方向広がりを有しており、前記環状接触表面が、等しいかより長い径方向広がりを有することをもたらす。ここに使用されるような用語「径方向延長部分」によって、前記環状表面の外側周囲の直径の広がりを述べるように意図されており、すなわち、前記環状接触表面の外側周囲の直径は、少なくとも、前記軸方向プレストレス表面の前記環状表面のそれよりも長くない、ことが理解される。その結果、前記軸方向プレストレス表面の面積は、前記環状接触表面のそれに等しいか、それよりも大きい。それによって、加圧された圧力媒体が加圧されたときに前記継ぎ目に及ぼされる前記軸方向のあらゆる分離力が少なくとも補償される。さらに、前記軸方向プレストレス表面の面積が前記環状接触表面よりも大きいならば、前記軸方向の前記分離力は過剰に補償される。過剰に補償された継ぎ目は、圧縮状態にある継ぎ目を確実にする。
【００２８】
前記継ぎ目における第一および第二の連結副シリンダー端の少なくとも一方の端は、前記第一および第二の連結副シリンダー端の他方の副シリンダー端と接触する環状端表面が設けられたテーパー付きシリンダー壁端を有しており、その結果、前記テーパー付きシリンダー壁端の前記環状端表面が、前記副シリンダーが前記継ぎ目において接触する前記環状接触表面を定める。それによって、圧力媒体が加圧されたときに前記継ぎ目が圧縮的にストレスされた状態にあることを可能にする壁定め接触表面が達成される。
【００２９】
本発明の実施形態によれば、前記テーパー付きシリンダー壁は、前記内側シリンダー壁にある環状突起である。それによって、たとえば、漏れが示され検出され得るように漏れ圧力媒体が案内されることを可能にする前記突起の横方向に外側の環状空間が達成される。
【００３０】
本発明のある実施形態では、前記径方向プレストレス手段は、前記圧力容器シリンダーのエンベロープ表面のまわりに設けられている。前記径方向プレストレス手段は、その手段が、別々のシリンダー部のために複数の手段に分割されないということに関連して、ワンピースの圧力容器シリンダーの全エンベロープ表面のまわりに設けられることができる。
【００３１】
本発明の一つの実施形態では、前記軸方向連結副シリンダーは、前記副シリンダーの内側壁上で前記継ぎ目に沿って溶接されている。
【００３２】
本発明の実施形態によれば、前記副シリンダーのおのおのは、前記圧力チャンバーを取り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、それによって、前記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。すなわち、前記一つまたはいくつかのシリンダーセグメントが、副シリンダーを形成する。これは、同一出願人による前記同時係属出願「圧力容器および高圧プレス機（Pressure vessel and high-pressure press）」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。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おける各継ぎ目は、前記圧力容器シリンダーの縦方向長さに沿った連続的広がりを有している。前記シリンダーセグメントは、いくつかの実施形態では、プレストレスバンドによって一緒に保持される。しかしながら、他の実施形態では、前記セグメントは、たとえば力吸収シリンダーの材料に依存して、さまざまな方法で前記継ぎ目において一緒に固定されることができる。前記セグメントが金属材料で構成されるならば、前記セグメントは、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。
【００３３】
本発明を特徴づける特徴は、構成と動作の方法に関して、それのさらなる目的および利点と一緒に、添付図面と関連して使用される続く説明からより良く理解されるであろう。図面は例示と説明の目的のためのものであり、本発明の範囲の定義として意図されていない、と表現的に理解されるべきである。本発明によって成し遂げられるこれらのおよび他の目的および提供される利点は、いま続く説明が添付図面と関連して読まれるとき、より完全に明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明の実施形態による等方プレス機の圧力容器を概略的に示している。
【図２】図２は、本発明の別の実施形態による等方プレス機の圧力容器を概略的に示している。
【図３】図３は、本発明のさらなる実施形態による等方プレス機の圧力容器を概略的に示している。
【図４】図４は、図３の圧力容器の断面図を示している。
【図５】図５は、本発明の実施形態を概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、本発明の一つの実施形態による圧力容器１の概略断面図である。圧力容器１は、二つの連結された副シリンダー４，６を備えている圧力容器シリンダー２を備えている。圧力容器シリンダー２は、フレームワーク１２によって適所に保持された蓋１０，１１によって端が閉じられている。圧力容器シリンダー２は、端蓋１０および１１と一緒に、圧力チャンバー１５を取り囲んでおり、それは、圧力媒体と一緒に物品を収容するために配されている。
【００３６】
圧力容器シリンダー２の外側エンベロープ表面は、巻回スチールバンド８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２のエンベロープ表面に接線方向にきつく巻回されており、圧力容器壁に径方向圧縮応力を提供する。バンドは、シリンダーの一端から他端まで、さらに折り返されて、螺旋状方式で巻回されている。バンドは、長方形の断面形状を有しており、エッジないしエッジに巻回されている。一端から他端までの各巻回は、別々のプレストレス層を形成し、プレストレス手段全体は、巻回スチールバンドのいくつかの層を備えている。
【００３７】
フレームワーク１２はまた、軸方向負荷をフレームワーク１２が受け取るのを支援する巻回スチールバンド１４のパッケージが設けられている。圧力容器１を開くために、フレームワーク１２は、シリンダー本体２の軸方向に垂直な方向に移動され、それによって、蓋１０，１１が取り除かれ、圧力容器シリンダー２の内側すなわち圧力チャンバーに対するアクセスを与えることができる。
【００３８】
以下では、副シリンダーの間の連結は、溶接されているものとして説明される。しかしながら、その連結はまた、ろう付けによって得られることができる。
【００３９】
二つの副シリンダー４，６は、圧力容器シリンダー２の内側壁に沿って走っている溶接１６によって軸方向に連結されており、それによって、継ぎ目３をシールするシーリング設備を提供し、すなわち、副シリンダーは、二つの副シリンダー４，６の間で、互いに接して連結されている。示されていないが、溶接１６は、圧力容器シリンダー２の中に延びていてもよいことが理解される。したがって、二つの副シリンダー４および６は、継ぎ目３において、副シリンダー６の軸方向突出シリンダー部２４によって定められる環状接触表面に沿って互いに連結されている。突出部２４は、副シリンダー６のシリンダー壁端から突出しているシリンダー壁に最も内側の壁部分である。言いかえれば、副シリンダー４に面している副シリンダー端のシリンダー壁の最も内側のシリンダー部は、軸方向に副シリンダー４の方へ突出している。この突出シリンダー部２４は、継ぎ目３における共通接触表面に沿って副シリンダー４に接している。したがって、接触表面は、反対側の連結された副シリンダー４に接している突出シリンダー部２４の端表面によって定められている。
【００４０】
図５に関連して、副シリンダーの間の継ぎ目における連結がより詳しく説明される。図５は、本発明の実施形態を概略的に示している。第一および第二の副シリンダー４０，６０の一端または両端は、それぞれ、ステップ状環状端表面２４’および２４”として形成された接触表面を備えている。副シリンダー４０，６０の連結端はさらに、それぞれ、力加え表面Ａ１と力受け表面Ａ２が配されている。力加え表面Ａ１は、圧力容器１００の中心軸ＣＡから見て上側シーリングの外側半径ＯＲと、副シリンダー４０，６０を相互連結している継ぎ目６３の内側半径ＩＲの間の副シリンダーの表面の軸方向の投影として定められる。力受け表面Ａ２は、副シリンダー４０，６０を相互連結している継ぎ目の内側半径ＩＲと接触表面２４’の外側表面６８の間の表面の軸方向の投影として定められる。本発明の好ましい実施形態によれば、Ａ１は、Ａ２に等しいか、それよりも大きい。Ａ１がＡ２よりも大きいならば、表面２４’および２４”の間の平均接触圧力は、それぞれ、圧力容器の内側過剰圧力よりも大きくなる。
【００４１】
さらに、圧力容器１の各副シリンダー４および６は、それぞれ、軸方向プレストレス表面２０および２２による軸方向プレストレス手段を備えている。これらの軸方向プレストレス表面は、二つの副シリンダー４および６の内側壁に沿った環状表面である。軸方向プレストレス表面は、加圧されたときに圧力媒体によって及ぼされる軸方向力を取り上げるために配されており、その結果、副シリンダーは軸方向に圧縮される。より明確には、軸方向プレストレス表面２０および２２は、それぞれ、加圧された圧力媒体の内部圧力によってそれに及ぼされる軸方向力を取り上げる。それによって、二つの副シリンダー４および６は一緒に圧縮される。示されていないが、圧力媒体が加圧されたとき、継ぎ目３は、加圧圧力媒体によってまた及ぼされる軸方向分離力によって影響され得る。図１では、軸方向プレストレス表面２０および２２の環状表面の面積は、それぞれ、本質的に等しい。また、軸方向プレストレス表面２０および２２のこれらの面積のおのおのは、継ぎ目の接触表面の面積よりも大きく、すなわち、環状接触表面は、ここでは軸方向プレストレス表面の環状表面のそれよりも小さい径方向広がりを有している。軸方向プレストレス表面２０および２２の面積が、それぞれ、連結された副シリンダー４および６の接触表面よりも大きいので、それから、圧力媒体が加圧されるとき、余剰の軸方向指向圧縮力が達成され、環状接触表面が圧縮応力によってのみ影響されることをもたらす。したがって、軸方向プレストレス表面は、圧力容器機能損失をもたらしかねない継ぎ目における軸方向のあらゆる分離力も打ち消す打ち消し表面として働く。言いかえれば、軸方向プレストレス表面２０および２２のおのおのの最も外側の直径は、継ぎ目３における接触表面の直径よりも大きく、それによって、この実施形態では、軸方向連結副シリンダーの間の接触表面が、継ぎ目がただ圧縮応力によって影響されるような程度にプレストレスされることを可能にする。
【００４２】
したがって、圧力媒体が加圧され、圧力容器が径方向と軸方向の両方にプレストレスされたとき、連結された副シリンダー４および６の溶接を含んでいる接触表面は、引張応力から全方向に自由である。
【００４３】
図２は、本発明の別の実施形態による圧力容器１の概略断面図である。図１と同様に、圧力容器１は、圧力容器シリンダー２を備えているが、三つの連結された副シリンダー２５、２６および２７を備えている。圧力容器シリンダー２は、フレームワーク１２によって適所に保持された蓋１０および１１によって端が閉じられている。圧力容器シリンダー２は、端蓋１０および１１と一緒に、圧力チャンバー１５を取り囲んでおり、それは、圧力媒体と一緒に物品を収容するために配されている。
【００４４】
圧力容器シリンダー２の外側エンベロープ表面は、巻回スチールバンド８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２のエンベロープ表面に径方向にきつく巻回されており、圧力容器壁に径方向圧縮応力を提供する。バンドは、シリンダーの一端から他端まで、さらに折り返されて、螺旋状方式で巻回されている。バンドは、長方形の断面形状を有しており、エッジないしエッジに巻回されている。一端から他端までの各巻回は、別々のプレストレス層を形成し、プレストレス手段全体は、巻回スチールバンドのいくつかの層を備えている。
【００４５】
フレームワーク１２はまた、軸方向負荷をフレームワーク１２が受け取るのを支援する巻回スチールバンド１４のパッケージが設けられている。圧力容器１を開くために、フレームワーク１２は、圧力容器シリンダー２の軸方向に垂直な方向に移動され、それによって、蓋１０，１１が取り除かれ、圧力容器シリンダー２の内側すなわち圧力チャンバーに対するアクセスを与えることができる。
【００４６】
三つの副シリンダー２５、２６および２７は、圧力容器シリンダー２の内側壁に沿って走っている二つの溶接１６によって軸方向に連結されており、それによって、継ぎ目３をシールするシーリング設備を提供する。
【００４７】
副シリンダー２５は、軸方向プレストレス表面２０による軸方向プレストレス手段を備えている。この軸方向プレストレス表面は、副シリンダー２５の内側壁に沿った環状表面である。軸方向プレストレス表面２０は、加圧されたときに圧力媒体によって及ぼされる軸方向力を取り上げるために配されている。図２の実施形態では、別の共働軸方向プレストレス表面が、副シリンダー２７を経由して継ぎ目３に伝達される外力を取り上げるために配されている。外部軸方向プレストレス表面に力を及ぼすためにさまざまな装置が使用されてよい。図２に示される実施形態では、一対の軸方向プレストレス表面の共働軸方向プレストレス表面が、加圧されたときに圧力媒体と接触しない副シリンダー２７の部分に設けられている。この外部軸方向プレストレス表面は、圧力チャンバーから外部に配されており、すなわち、表面は、圧力チャンバーの内側壁の一部ではない。
【００４８】
代替実施形態では、圧力容器は、一端が閉じられており、他端が閉じ蓋で閉じられ得る。そのような場合、一つの軸方向プレストレス表面が、圧力チャンバーの外部で配される。あるいは、軸方向プレストレス手段も圧力容器の外部に配され、それによって、圧力容器は、副シリンダーの壁の内側の軸方向プレストレス表面から自由であってもよい。
【００４９】
いま図３および４に戻って、本発明のさらなる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係属出願「圧力容器および高圧力プレス機（Pressure vessel and high-pressure press）」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、それらはここに参照によってここに組み込まれる。図３および４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４は、図３のＡ−Ａ線で示された断面に沿った図３に示された圧力容器シリンダーの概略断面図である。図１または２に示される実施形態に関連して説明された同一または対応する特徴は、図３および４中に同一参照数字で示され、それらの説明またはそれらの機能は以下では省略される。
【００５０】
圧力容器シリンダー１００は、二つの連結された副シリンダー１０４および１０６を備えており、各副シリンダー１０４および１０６は、今度は、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１１２を備えている。本発明のこの例示の実施形態では、各副シリンダー１０４，１０６は、それぞれのシリンダー１０４，１０６を形成するために配された五つのシリンダーセグメント１１２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はもちろん考えられ得る。したがって、実施形態では、シリンダー本体または圧力容器シリンダー１００は、各副シリンダー１０４に五つ、十のシリンダーセグメントまたは壁セクション１１２を備えている。シリンダーセグメント１１２の隣接縦方向エッッジには、継ぎ目１１４がある。セグメント１１２の間の各相互連結／継ぎ目１１４は、シリンダー軸ＣＡに本質的に平行に位置し、副シリンダー長さ全体に延びている。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１１２の内側表面１１８が圧力チャンバー１５を定める。好ましくは、副シリンダー１０４，１０６は、最初に同時係属出願の説明にしたがって形成され、それは、副シリンダー１０４，１０６がその後に、圧力容器シリンダー２を形成するここにおける説明にしたがって組み立てられ得ることを必要とする。
【００５１】
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する多数の変更、修正または変更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者には明白であろう。したがって、本発明および添付図面の上記の説明は、それの非限定的な例と見なされるべきであり、保護の範囲が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】
2014508645.tif 000003
【図２】
2014508645.tif 000004
【図３】
2014508645.tif 000005
【図４】
2014508645.tif 000006
【図５】
2014508645.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月26日(2013.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
等方プレスのための圧力容器であり、
前記等方プレスのあいだ圧力媒体を閉じ込めておくための力吸収圧力容器シリンダーを形成するために軸方向に連結された少なくとも二つの副シリンダーを備えており、前記軸方向連結副シリンダーは、連結副シリンダーの継ぎ目に沿って溶接またはろう付けされており、
前記圧力媒体が加圧されたときに前記継ぎ目に軸方向圧縮力を作用させるために前記副シリンダーに軸方向圧縮応力を及ぼすように配された軸方向プレストレス手段を備えており、前記軸方向プレストレス手段は、前記継ぎ目の両側に設けられた、前記圧力媒体が加圧されたときにそれに及ぼされる軸方向力を取り上げるための少なくとも一対の軸方向プレストレス表面を備えており、前記軸方向プレストレス表面は、軸方向圧縮応力が前記継ぎ目に作用されるように、前記副シリンダーを経由して前記継ぎ目に前記軸方向力を伝達するように配されており、
前記圧力媒体が加圧されたときに前記継ぎ目に接線方向圧縮力を作用させるために前記副シリンダーに径方向圧縮応力を及ぼすように配された径方向プレストレス手段を備えている、圧力容器。
【請求項２】
前記軸方向プレストレス手段は、ただ一対の軸方向プレストレス表面を備えており、前記一対の軸方向プレストレス表面の第一および第二の表面は、それぞれ、第一および第二の端副シリンダーに配されており、その結果、前記継ぎ目は、前記一対の軸方向プレストレス表面の間に位置している、請求項１に記載の圧力容器。
【請求項３】
前記第一の軸方向プレストレス表面は、前記第一の端副シリンダーの内側壁に配されており、前記第二の軸方向プレストレス表面は、前記第二の端副シリンダーの外側壁に配されており、その結果、前記第一の軸方向プレストレス表面は、前記圧力媒体が加圧されたときに前記圧力媒体による内部軸方向力を取り上げ、前記第二の外側表面は、加圧されたボリュームの外側の外力による外部軸方向力を取り上げる、請求項２に記載の圧力容器。
【請求項４】
前記軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダーの外側壁に配されており、その結果、前記軸方向プレストレス表面は、前記加圧されたボリュームの外側の外力による外部軸方向力を取り上げる、請求項２に記載の圧力容器。
【請求項５】
前記軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダーの内側壁に配されている、請求項２に記載の圧力容器。
【請求項６】
前記軸方向プレストレス手段は、各継ぎ目に対して一対の軸方向プレストレス表面を備えており、前記軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダーの内側壁に配されており、その結果、前記軸方向プレストレス表面のおのおのが、前記圧力媒体が加圧されたときに前記圧力媒体によって及ぼされる力を取り上げる、請求項１に記載の圧力容器。
【請求項７】
前記軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダーの内側シリンダー壁に配された環状肩上の環状表面である、請求項５または６に記載の圧力容器。
【請求項８】
前記副シリンダーは、環状接触表面を介して前記継ぎ目に接触しており、前記環状接触表面は、前記軸方向プレストレス表面の前記環状表面のそれに等しいか、それよりも小さい径方向広がりを有している、請求項７に記載の圧力容器。
【請求項９】
前記継ぎ目における第一および第二の連結副シリンダー端の少なくとも一方の端は、前記第一および第二の連結副シリンダー端の他方の副シリンダー端と接触するステップ状環状端表面が設けられたシリンダー壁端を有しており、その結果、前記ステップ状環状端表面が、前記副シリンダーが前記継ぎ目において接触する前記環状接触表面を定める、請求項８に記載の圧力容器。
【請求項１０】
前記径方向プレストレス手段は、前記圧力容器シリンダーのエンベロープ表面のまわりに設けられている、先行請求項のいずれか一つに記載の圧力容器。
【請求項１１】
前記軸方向連結副シリンダーは、前記副シリンダーの内側壁上で前記継ぎ目に沿って溶接またはろう付けされている、先行請求項のいずれか一つに記載の圧力容器。
【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められた圧力容器を備えており、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有しているプレス設備。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
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する多数の変更、修正または変更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者には明白であろう。したがって、本発明および添付図面の上記の説明は、それの非限定的な例と見なされるべきであり、保護の範囲が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。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］等方プレスのための圧力容器であり、
前記等方プレスのあいだ圧力媒体を閉じ込めておくための力吸収圧力容器シリンダーを形成するために軸方向に連結された少なくとも二つの副シリンダーを備えており、前記軸方向連結副シリンダーは、連結副シリンダーの継ぎ目に沿って溶接またはろう付けされており、
前記圧力媒体が加圧されたときに前記継ぎ目に軸方向圧縮力を作用させるために前記副シリンダーに軸方向圧縮応力を及ぼすように配された軸方向プレストレス手段と、
前記圧力媒体が加圧されたときに前記継ぎ目に接線方向圧縮力を作用させるために前記副シリンダーに径方向圧縮応力を及ぼすように配された径方向プレストレス手段を備えている、圧力容器。
［２］前記軸方向プレストレス手段は、前記継ぎ目の両側に設けられた、前記圧力媒体が加圧されたときにそれに及ぼされる軸方向力を取り上げるための少なくとも一対の軸方向プレストレス表面を備えており、前記軸方向プレストレス表面は、軸方向圧縮応力が前記継ぎ目に作用されるように、前記副シリンダーを経由して前記継ぎ目に前記軸方向力を伝達するように配されている、［１］に記載の圧力容器。
［３］前記軸方向プレストレス手段は、ただ一対の軸方向プレストレス表面を備えており、前記一対の軸方向プレストレス表面の第一および第二の表面は、それぞれ、第一および第二の端副シリンダーに配されており、その結果、前記継ぎ目は、前記一対の軸方向プレストレス表面の間に位置している、［２］に記載の圧力容器。
［４］前記第一の軸方向プレストレス表面は、前記第一の端副シリンダーの内側壁に配されており、前記第二の軸方向プレストレス表面は、前記第二の端副シリンダーの外側壁に配されており、その結果、前記第一の軸方向プレストレス表面は、前記圧力媒体が加圧されたときに前記圧力媒体による内部軸方向力を取り上げ、前記第二の外側表面は、加圧されたボリュームの外側の外力による外部軸方向力を取り上げる、［３］に記載の圧力容器。
［５］前記軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダーの外側壁に配されており、その結果、前記軸方向プレストレス表面は、前記加圧されたボリュームの外側の外力による外部軸方向力を取り上げる、［３］に記載の圧力容器。
［６］前記軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダーの内側壁に配されている、［３］に記載の圧力容器。
［７］前記軸方向プレストレス手段は、各継ぎ目に対して一対の軸方向プレストレス表面を備えており、前記軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダーの内側壁に配されており、その結果、前記軸方向プレストレス表面のおのおのが、前記圧力媒体が加圧されたときに前記圧力媒体によって及ぼされる力を取り上げる、［２］に記載の圧力容器。
［８］前記軸方向プレストレス表面は、前記副シリンダーの内側シリンダー壁に配された環状肩上の環状表面である、［６］または７に記載の圧力容器。
［９］前記副シリンダーは、環状接触表面を介して前記継ぎ目に接触しており、前記環状接触表面は、前記軸方向プレストレス表面の前記環状表面のそれに等しいか、それよりも小さい径方向広がりを有している、［８］に記載の圧力容器。
［１０］前記継ぎ目における第一および第二の連結副シリンダー端の少なくとも一方の端は、前記第一および第二の連結副シリンダー端の他方の副シリンダー端と接触するステップ状環状端表面が設けられたシリンダー壁端を有しており、その結果、前記ステップ状環状端表面が、前記副シリンダーが前記継ぎ目において接触する前記環状接触表面を定める、［９］に記載の圧力容器。
［１１］前記径方向プレストレス手段は、前記圧力容器シリンダーのエンベロープ表面のまわりに設けられている、［１］〜［１０］のいずれか一つに記載の圧力容器。
［１２］前記軸方向連結副シリンダーは、前記副シリンダーの内側壁上で前記継ぎ目に沿って溶接またはろう付けされている、［１］〜［１１］のいずれか一つに記載の圧力容器。
［１３］物品の等方プレス処理のためのプレス設備であり、［１］〜［１２］のいずれか一つに定められた圧力容器を備えており、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有しているプレス設備。
【国際調査報告】
2014508645.tif 000008
2014508645.tif 000009
2014508645.tif 000010