ПРЕССОВАЯ УСТАНОВКА
PRESS INSTALLATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в общем случае относится к области обработки давлением. В частности, настоящее изобретение относится к прессовой установке для обработки по меньшей мере одного изделия посредством прессования, например, посредством горячего прессования, в частности, горячего изостатического прессования (HIP).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Горячее изостатическое прессование (HIP) может, например, использоваться для снижения или даже устранения пористости в отливках (например, лопатках турбин) для существенного увеличения их срока службы и прочности (например, их усталостной прочности). Кроме того, HIP может использоваться при изготовлении продуктов посредством сжатия порошка, причем желательно или требуется, чтобы эти продукты были цельными, или по существу цельными, плотными и имели беспористые или по существу беспористые, внешние поверхности и т.д.
Изделие, подвергаемое обработке давлением типа HIP, может располагаться в загрузочном отсеке или камере теплоизолированного резервуара высокого давления. Цикл обработки может содержать загрузку изделия, обработку изделия и выгрузку изделия. Несколько изделий может обрабатываться одновременно. Цикл обработки может делиться на несколько частей или фаз, например, фазу прессования, фазу нагрева и фазу охлаждения. После загрузки изделия в резервуар высокого давления, его можно герметизировать и затем вводить рабочую среду под давлением (например, содержащую инертный газ, например, аргонсодержащий газ) в резервуар высокого давления и его загрузочный отсек. Затем давление и температура рабочей среды под давлением повышается, благодаря чему изделие находится при повышенном давлении и повышенной температуре в течение выбранного периода времени. Увеличение температуры рабочей среды под давлением, которое, в свою очередь, может приводить к увеличению температуры изделия, обеспечивается посредством нагревательного элемента или печи, размещенной в печной камере резервуара высокого давления. Давления, температуры и времена обработки могут, например, зависеть от желаемых или необходимых свойств материалов обработанного изделия, конкретной области применения, и необходимого качества обработанного изделия. Давления в HIP могут, например, находиться в пределах от 200 бар до 5000 бар, например, от 800 бар до 2000 бар. Температуры в HIP могут, например, находиться в пределах от 300°C до 3000°C, например, от 800°C до 2000°C.
Резервуар высокого давления может содержать один или более впусков для подачи рабочей среды под давлением в резервуар высокого давления, например, из источника рабочей среды под давлением, расположенного за пределами резервуара высокого давления. Впуски для подачи рабочей среды под давлением в резервуар высокого давления могут, например, использоваться для введения рабочей среды под давлением из устройства подачи рабочей среды под давлением в резервуар высокого давления до начала цикла обработки, например, для по меньшей мере частичного заполнения резервуара высокого давления рабочей средой под давлением до начала цикла обработки. Как указано выше, после начала цикла обработки, давление рабочей среды под давлением может увеличиваться путем увеличения давления в резервуаре высокого давления. Альтернативно или дополнительно, может быть желательно вводить рабочей среды под давлением в резервуар высокого давления в ходе цикла обработки. Рабочая среда под давлением, которая вводится в резервуар высокого давления в ходе цикла обработки, может сжиматься, например, посредством устройства подачи рабочей среды под давлением в форме компрессора.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройства подачи рабочей среды под давлением, например, компрессоры, могут выводить поток рабочей среды под давлением, который демонстрирует пульсацию. Любая такая пульсация в потоке рабочей среды под давлением, который выводится из устройства подачи рабочей среды под давлением, может приводить к тому, что поток рабочей среды под давлением, выводимый из устройства подачи рабочей среды под давлением, демонстрирует сравнительно большие флуктуации в течение времени. В течение периода времени, когда устройство подачи рабочей среды под давлением действует для вывода потока сжатой рабочей среды под давлением, возможны сравнительно большие флуктуации в потоке рабочей среды под давлением, выводимом из устройства подачи рабочей среды под давлением относительно среднего значения расхода рабочей среды под давлением в течение этого периода времени. Например, в течение этого периода времени, могут существовать относительно высокие мгновенные значения массы рабочей среды под давлением на единицу объема и за единицу времени, выводимой из устройства подачи рабочей среды под давлением по сравнению со средним значением массы рабочей среды под давлением на единицу объема, выводимой из устройства подачи рабочей среды под давлением взятой в течение этого периода времени.
Однако В ряде случаев и/или применений может быть желательно или даже необходимо иметь возможность гарантировать, что поток рабочей среды под давлением из устройства подачи рабочей среды под давлением, который вводится в резервуар высокого давления (например, в течение цикла обработки), демонстрирует лишь сравнительно малые или даже (по существу) отсутствие флуктуаций в течение времени относительно среднего уровня расхода. Другими словами, может быть желательно или даже необходимо гарантировать, что поток рабочей среды под давлением из устройства подачи рабочей среды под давлением, который вводится в резервуар высокого давления, является относительно устойчивым или равномерным в течение времени.
Ввиду вышесказанного, задачей настоящего изобретения является обеспечение прессовой установки, содержащей резервуар высокого давления и устройство подачи рабочей среды под давлением, выполненное с возможностью вывода потока рабочей среды под давлением, причем прессовая установка облегчает или допускает обеспечение потока рабочей среды под давлением, который вводится в резервуар высокого давления (например, в течение цикла обработки), который демонстрирует сравнительно малые или отсутствие (или по существу отсутствие) флуктуаций в течение времени относительно среднего уровня расхода.
Для решения по меньшей мере одной из этой задачи и других задач, предусмотрена прессовая установка в соответствии с независимым пунктом формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления заданы зависимыми пунктами формулы изобретения.
Согласно первому аспекту, предусмотрена прессовая установка. Прессовая установка содержит резервуар высокого давления и устройство подачи рабочей среды под давлением, которое выполнено с возможностью вывода потока рабочей среды под давлением. Прессовая установка содержит накопитель рабочей среды под давлением. Накопитель рабочей среды под давлением содержит по меньшей мере один впуск в сообщении по текучей среде с устройством подачи рабочей среды под давлением для приема потока рабочей среды под давлением, выводимого устройством подачи рабочей среды под давлением. Накопитель рабочей среды под давлением содержит по меньшей мере один выпуск в сообщении по текучей среде с резервуаром высокого давления для вывода потока рабочей среды под давлением в резервуар высокого давления. Накопитель рабочей среды под давлением содержит по меньшей мере одно внутреннее пространство или полость в сообщении по текучей среде с по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском, соответственно. Накопитель рабочей среды под давлением выполнен с возможностью непрерывного или постоянного накапливания рабочей среды под давлением, принятой через по меньшей мере один впуск в по меньшей мере одном внутреннем пространстве, причем накопленные объемы рабочей среды под давлением непрерывно или постоянно выводятся из по меньшей мере одного внутреннего пространства через по меньшей мере один выпуск, так что накопитель рабочей среды под давлением выводит поток рабочей среды под давлением через по меньшей мере один впуск в резервуар высокого давления.
Таким образом, накопитель рабочей среды под давлением расположен между устройством подачи рабочей среды под давлением и резервуаром высокого давления. Другими словами, накопитель рабочей среды под давлением расположен в промежуточной позиции на пути потока рабочей среды под давлением между устройством подачи рабочей среды под давлением и резервуаром высокого давления, благодаря чему по меньшей мере часть любой рабочей среды под давлением, которая выводится устройством подачи рабочей среды под давлением, переносится в резервуар высокого давления через накопитель рабочей среды под давлением.
Посредством непрерывного или постоянного накопления рабочей среды под давлением, принятой на накопителе рабочей среды под давлением из устройства подачи рабочей среды под давлением в по меньшей мере одном внутреннем пространстве или полости накопителя рабочей среды под давлением, и посредством непрерывного или постоянного вывода накопленных объемов рабочей среды под давлением из накопителя рабочей среды под давлением, может обеспечиваться поток рабочей среды под давлением из накопителя рабочей среды под давлением (и, следовательно, в резервуар высокого давления), который демонстрирует сравнительно малые, или даже отсутствие (или по существу отсутствие) флуктуаций в течение времени по сравнению со средним уровнем расхода расхода рабочей среды под давлением. Любое возникновение пульсации в потоке рабочей среды под давлением, выводимом из устройства подачи рабочей среды под давлением, может, таким образом, посредством накопителя рабочей среды под давлением, расположенного между резервуар высокого давления и устройство подачи рабочей среды под давлением, снижаться и, возможно, даже устраняемый. В течение периода времени, когда устройство подачи рабочей среды под давлением действует для вывода потока сжатой рабочей среды под давлением, может существовать сравнительно малые мгновенные значения массы рабочей среды под давлением на единицу объема и за единичный период времени в потоке рабочей среды под давлением по сравнению со средним значением массы рабочей среды под давлением на единицу объема в потоке рабочей среды под давлением взятой в течение этого периода времени. Таким образом, благодаря накопителю рабочей среды под давлением, расположенному между устройством подачи рабочей среды под давлением и резервуаром высокого давления, можно облегчать или позволять достигать более стационарного – или более равномерного – потока рабочей среды под давлением в резервуар высокого давления, по сравнению со случаем, когда устройство подачи рабочей среды под давлением напрямую подключено к резервуару высокого давления, и рабочая среда под давлением, выводимая устройством подачи рабочей среды под давлением, напрямую поступает в резервуар высокого давления, не проходя через накопитель рабочей среды под давлением.
Накопитель рабочей среды под давлением может быть, например, сконфигурирован или выполнен так, что по меньшей мере одно внутреннее пространство или полость имеет объем на единицу длины пути потока рабочей среды под давлением через накопитель рабочей среды под давлением, который превышает объем на единицу длины пути потока рабочей среды под давлением между накопителем рабочей среды под давлением и резервуаром высокого давления и/или между накопителем рабочей среды под давлением и устройством подачи рабочей среды под давлением (например, объем на единицу длины в трубопроводе для рабочей среды под давлением между накопителем рабочей среды под давлением и резервуаром высокого давления и/или между накопителем рабочей среды под давлением и устройством подачи рабочей среды под давлением). Накопитель рабочей среды под давлением может быть сконфигурирован или выполнен так, что отношение между объемом на единицу длины пути потока рабочей среды под давлением через накопитель рабочей среды под давлением и объемом на единицу длины пути потока рабочей среды под давлением между накопителем рабочей среды под давлением и резервуаром высокого давления и/или между накопителем рабочей среды под давлением и устройством подачи рабочей среды под давлением превышает выбранное значение.
Внутреннее пространство или полость накопителя рабочей среды под давлением может быть замкнутым пространством или полостью для размещения в ней рабочей среды под давлением.
Накопитель рабочей среды под давлением может, например, содержать резервуар высокого давления для накопления рабочей среды под давлением, предназначенный для размещения в нем рабочей среды под давлением. Резервуар высокого давления для накопления рабочей среды под давлением может быть выполнен с меньшим внутренним объемом, чем вышеупомянутый резервуар высокого давления, включенный в прессовую установку и находящийся в сообщении по текучей среде с накопителем рабочей среды под давлением. Резервуар высокого давления для накопления рабочей среды под давлением может, например, содержать или быть образован так называемым моноблочным резервуаром высокого давления, т.е. резервуаром высокого давления с относительно толстыми стенками, способными выдерживать относительно высокое давление в резервуаре высокого давления, и/или затянутым резервуаром высокого давления, который имеет относительно тонкие стенки и радиальное и/или осевое средство предварительной затяжки, обеспеченное на описанной поверхности резервуара высокого давления для адаптации к радиальным и/или осевым усилиям, действующим на резервуар высокого давления вследствие относительно высокого давления в резервуаре высокого давления. Радиальное средство предварительной затяжки может, например, содержать проволоку (например, стальную), многократно обмотанную с образованием одного или более обручей и, предпочтительно, в несколько слоев, вокруг описанной поверхности резервуара высокого давления для накопления рабочей среды под давлением (или его гидроцилиндра). Альтернативно или дополнительно, накопитель рабочей среды под давлением может, например, содержать трубопроводы или трубки, например, трубопроводы или трубки высокого давления, возможно выполненные с возможностью демонстрировать множество изгибов, например, с образованием зигзагообразных или извивающихся трубопроводов или трубок.
Как будет дополнительно описано ниже, устройство подачи рабочей среды под давлением может, например, содержать по меньшей мере один компрессор, который может быть выполнен с возможностью вывода сжатого потока рабочей среды под давлением.
В контексте настоящего изобретения, под непрерывным или постоянным накоплением рабочей среды под давлением, принятой накопителем рабочей среды под давлением в по меньшей мере одном внутреннем пространстве или полости накопителя рабочей среды под давлением, подразумевается, что рабочая среда под давлением, принятая накопителем рабочей среды под давлением, мгновенно сохраняется в по меньшей мере одном внутреннем пространстве или полости, например, посредством эластичного баллона, поршня и/или устройства на основе (упругой) мембраны накопителя рабочей среды под давлением, причем мгновенное сохранение рабочей среды под давлением осуществляется непрерывно или постоянно, например, по мере того, как накопитель рабочей среды под давлением принимает все большие объемы рабочей среды под давлением, выводимой из устройства подачи рабочей среды под давлением.
Прессовая установка может содержать по меньшей мере один направляющий канал для рабочей среды под давлением, выполненный с возможностью обеспечения прохождения рабочей среды под давлением. Резервуар высокого давления и устройство подачи рабочей среды под давлением могут находиться в сообщении по текучей среде друг с другом посредством по меньшей мере одного направляющего канала для рабочей среды под давлением. Накопитель рабочей среды под давлением может быть по меньшей мере частично образован замкнутым пространством части или участка по меньшей мере одного направляющего канала для рабочей среды под давлением.
По меньшей мере один направляющий канал для рабочей среды под давлением может быть выполнен так, чтобы поток рабочей среды под давлением (например, из устройства подачи рабочей среды под давлением) мог поступать в резервуар высокого давления и возможно также чтобы поток рабочей среды под давлением мог выходить резервуара высокого давления. Накопитель рабочей среды под давлением может быть по меньшей мере частично образован частью или участком по меньшей мере одного направляющего канала для рабочей среды под давлением. Накопитель рабочей среды под давлением может, например, находиться в по меньшей мере одном направляющем канал для рабочей среды под давлением или быть его частью или участком. По меньшей мере один направляющий канал для рабочей среды под давлением может, например, содержать трубки или трубопроводы. Таким образом, по меньшей мере одно внутреннее пространство или полость накопителя рабочей среды под давлением может, например, быть реализовано посредством замкнутого пространства в трубках или трубопроводах, соединяющих резервуар высокого давления и устройство подачи рабочей среды под давлением. Альтернативно или дополнительно, накопитель рабочей среды под давлением, или по меньшей мере одно внутреннее пространство или полость накопителя рабочей среды под давлением, может содержать по меньшей мере один бак или резервуар или быть образовано(а) им.
Резервуар высокого давления может содержать по меньшей мере один генератор потока. По меньшей мере один генератор потока может, например, содержать эжектор.
Резервуар высокого давления может содержать по меньшей мере один трубопровод для рабочей среды под давлением, который может иметь впуск в сообщении по текучей среде с накопителем рабочей среды под давлением для приема потока рабочей среды под давлением, выводимого из накопителя рабочей среды под давлением, и выпуск в сообщении по текучей среде с по меньшей мере одним генератором потока, так что поток рабочей среды под давлением, выводимый из накопителя рабочей среды под давлением, вводится в по меньшей мере один генератор потока. Таким образом, поток рабочей среды под давлением, выводимый из накопителя рабочей среды под давлением, может приводить в действие по меньшей мере один генератор потока, который может располагаться в резервуаре высокого давления.
Резервуар высокого давления может содержать печную камеру. Печная камера может содержать печь, или нагреватель или нагревательные элементы, для нагрева рабочей среды под давлением в резервуаре высокого давления, например, в ходе фазы прессования цикла обработки. Внутри печной камеры может существовать загрузочный отсек для размещения по меньшей мере одного изделия, подлежащего обработке горячим прессованием, например, горячим изостатическим прессованием. Загрузочный отсек может быть выполнен так, чтобы поток рабочей среды под давлением мог проходить через загрузочный отсек (например, благодаря тому, что загрузочный отсек снабжен нижним отверстием и верхним отверстием). По меньшей мере один генератор потока, который, как упомянуто выше, например, может содержать эжектор, может использоваться для ввода потока относительно холодной рабочей среды под давлением в печную камеру, и, таким образом, также в загрузочный отсек, для охлаждения по меньшей мере одного изделия в ходе фазы охлаждения цикла обработки. По меньшей мере один генератор потока может, например, содержать по меньшей мере один распределительный трубопровод для рабочей среды под давлением или быть подключен к нему. По меньшей мере один генератор потока может быть подключен к по меньшей мере одному распределительному трубопроводу для рабочей среды под давлением, например, через трубопровод для рабочей среды под давлением, который на одном конце может быть подключен к по меньшей мере одному генератору потока и на другом конце может быть подключен к по меньшей мере одному распределительному трубопроводу для рабочей среды под давлением. Рабочая среда под давлением, выводимая из по меньшей мере одного генератора потока может выбрасываться в печную камеру посредством по меньшей мере одного распределительного трубопровода для рабочей среды под давлением. По меньшей мере один распределительный трубопровод для рабочей среды под давлением может именоваться, и/или содержать, рассеиватель или смесительный трубопровод рабочей среды под давлением. В случае, когда эжектор по той или иной причине выходит из строя или неправильно работает, из–за чего его способность или возможность выброса рабочей среды под давлением снижается, или даже эжектор становится неработоспособным, охлаждение по меньшей мере одного изделия в ходе фазы охлаждения цикла обработки может замедляться и/или становиться менее эффективным. В предыдущих прессовых установках, эжектор в целом спроектирован или сконструирован с возможностью выдерживать предполагаемое максимальное мгновенное значение массы рабочей среды под давлением на единицу объема и за единичный период времени потока рабочей среды под давлением, который вводится в эжектор. Максимальное мгновенное значение расхода в целом значительно больше среднего значения расхода. В случае, когда мгновенное значение массы рабочей среды под давлением на единицу объема и за единичный период времени в потоке рабочей среды под давлением, который вводится в эжектор превышает предполагаемое максимальное мгновенное значение, с учетом которого спроектирован или сконструирован эжектор, эжектор может неправильно работать или становится неработоспособным. Как указано выше, благодаря накопителю рабочей среды под давлением, расположенному между устройством подачи рабочей среды под давлением и резервуаром высокого давления, мгновенные значения расхода рабочей среды под давлением, вводимой в резервуар высокого давления – в том числе максимальное мгновенное значение – может быть относительно близко к среднему значению расхода рабочей среды под давлением, вводимой в резервуар высокого давления, исчисленному за некоторый период времени. Таким образом, мгновенные значения могут относительно мало отклоняться от среднего значения. Это означает, что требование к по меньшей мере одному генератору потока, например, эжектору, выдерживать очень высокие предполагаемые максимальные мгновенные значения массы рабочей среды под давлением на единицу объема и за единичный период времени в потоке рабочей среды под давлением, который вводится в по меньшей мере один генератор потока, может снижаться (с учетом желаемого среднего значения массы рабочей среды под давлением на единицу объема). В свою очередь, это может снижать стоимость по меньшей мере одного генератора потока. Кроме того, благодаря возможности обеспечения потока рабочей среды под давлением, вводимого в по меньшей мере один генератор потока, который демонстрирует сравнительно малые флуктуации в течение времени по сравнению со средним уровнем расхода, средний уровень расхода потока рабочей среды под давлением, вводимого в по меньшей мере один генератор потока может увеличиваться при поддержании относительно низкого максимального мгновенного значения расхода рабочей среды под давлением. С увеличением среднего уровня расхода потока рабочей среды под давлением, вводимого в по меньшей мере один генератор потока скорость охлаждения может увеличиваться.
Кроме того, благодаря возможности обеспечения потока рабочей среды под давлением, вводимого в по меньшей мере один генератор потока, который демонстрирует сравнительно малые флуктуации в течение времени по сравнению со средним уровнем расхода – после чего поток рабочей среды под давлением может выбрасываться в печную камеру, и, таким образом, также в загрузочный отсек, срок службы печной камеры может увеличиваться. Кроме того, охлаждение рабочей среды под давлением в печной камере может демонстрировать относительно высокую степень пространственной однородности на протяжении печной камеры. При этом падение давления рабочей среды под давлением при прохождении через печную камеру и/или загрузочный отсек может оставаться сравнительно малым. Кроме того, опасность коробления печной камеры может снижаться или даже устраняться.
Прессовая установка может содержать пресс (например, пресс выполненный с возможностью осуществления HIP), в котором может содержаться резервуар высокого давления. По меньшей мере одно из устройства подачи рабочей среды под давлением и накопителя рабочей среды под давлением может быть выполнено отдельно от пресса. Например, устройство подачи рабочей среды под давлением и/или накопитель рабочей среды под давлением может располагаться снаружи относительно пресса, или за пределами пресса.
Устройство подачи рабочей среды под давлением может быть выполнен с возможностью вывода потока газообразной рабочей среды под давлением. Газообразная рабочая среда под давлением может, например, содержать инертный газ, например, аргонсодержащий газ, или аргон.
Устройство подачи рабочей среды под давлением может, например, содержать по меньшей мере один компрессор, который может быть выполнен с возможностью сжатия рабочей среды под давлением и вывода поток сжатой рабочей среды под давлением. Устройство подачи рабочей среды под давлением может, например, содержать множество компрессоров, например, соединенных параллельно.
Накопитель рабочей среды под давлением может быть выполнен так, что объем по меньшей мере одного внутреннего пространства получен умножением по меньшей мере заданной постоянной (безразмерной) на объем каскада сжатия по меньшей мере одного компрессора, и через этот каскад сжатия сжатая газообразная рабочая среда под давлением выходит из по меньшей мере одного компрессора. заданная постоянная может быть, например, больше или равна 3, например, больше или равна 3,5 или больше или равна 4.
В целом, чем больше объем внутреннего пространства накопителя рабочей среды под давлением, тем меньше флуктуации в течение времени будут в потоке рабочей среды под давлением из накопителя рабочей среды под давлением по сравнению со средним уровнем расхода рабочей среды под давлением. Однако авторы изобретения, моделируя поток текучей среды, установили, что, выбирая объем внутреннего пространства накопителя рабочей среды под давлением равным по меньшей мере объему каскада сжатия по меньшей мере одного компрессора, умноженном на 3 или более, или 3,5 или более, или 4 или более, можно обеспечить поток рабочей среды под давлением из накопителя рабочей среды под давлением (и, следовательно, в резервуар высокого давления, который будет демонстрировать лишь сравнительно малое или даже отсутствие (или по существу отсутствие) флуктуаций в течение времени по сравнению со средним уровнем расхода расхода рабочей среды под давлением.
Устройство подачи рабочей среды под давлением может содержать по меньшей мере один источник рабочей среды под давлением. По меньшей мере один источник рабочей среды под давлением может, например, содержать один или более баков или резервуаров для рабочей среды под давлением или быть образован ими.
Прессовая установка может содержать средство регулировки расхода рабочей среды под давлением. Средство регулировки расхода рабочей среды под давлением может иметь по меньшей мере один впуск в сообщении по текучей среде с накопителем рабочей среды под давлением, и по меньшей мере один выпуск в сообщении по текучей среде с резервуаром высокого давления. Средство регулировки расхода рабочей среды под давлением может быть выполнено с возможностью управления потоком рабочей среды под давлением из накопителя рабочей среды под давлением в резервуар высокого давления.
Таким образом, средство регулировки расхода рабочей среды под давлением может располагаться между накопителем рабочей среды под давлением и резервуаром высокого давления. Средство регулировки расхода рабочей среды под давлением может, например, быть выполнено с возможностью управления потоком рабочей среды под давлением из накопителя рабочей среды под давлением в резервуар высокого давления в отношении массы рабочей среды под давлением на единицу объема и за единичный период времени, проходящей через средство регулировки расхода рабочей среды под давлением. Средство регулировки расхода рабочей среды под давлением может, например, содержать один или более клапанов – или более, в общем, управляемых ограничителей расхода рабочей среды под давлением – для управляемого предотвращения или по меньшей мере задерживания потока рабочей среды под давлением из накопителя рабочей среды под давлением в резервуар высокого давления, или для управляемого разрешения потока рабочей среды под давлением из накопителя рабочей среды под давлением в резервуар высокого давления. Средство регулировки расхода рабочей среды под давлением может, например, быть выполнено с возможностью предварительного сжатия потока рабочей среды под давлением, выходящего из накопителя рабочей среды под давлением, прежде чем поток рабочей среды под давлением поступит в резервуар высокого давления. Благодаря ограничению или даже предотвращению течения рабочей среды под давлением через средство регулировки расхода рабочей среды под давлением, увеличенный объем рабочей среды под давлением может накапливаться в по меньшей мере одном внутреннем пространстве накопителя рабочей среды под давлением.
Накопитель рабочей среды под давлением может быть пассивным устройством, причем благодаря объему по меньшей мере одного внутреннего пространства или полости накопителя рабочей среды под давлением, рабочая среда под давлением, принятая на накопителе рабочей среды под давлением, мгновенно сохраняется в нем, таким образом, непрерывно или постоянно накапливая рабочую среду под давлением, принятую на накопителе рабочей среды под давлением, и накопленный объем рабочей среды под давлением непрерывно или постоянно выводится из по меньшей мере одного выпуска накопителя рабочей среды под давлением, чтобы накопитель рабочей среды под давлением выводил поток рабочей среды под давлением в резервуар высокого давления. Альтернативно, накопитель рабочей среды под давлением может быть активным устройством. Например, накопитель рабочей среды под давлением (и/или датчик, подключенный к накопителю рабочей среды под давлением или содержащийся в нем) может быть выполнен с возможностью регистрации объема рабочей среды под давлением, накопленного в по меньшей мере одном внутреннем пространстве или полости накопителя рабочей среды под давлением (или приема указания объема рабочей среды под давлением, накопленного в по меньшей мере одном внутреннем пространстве или полости накопителя рабочей среды под давлением, например, от датчика, выполненного с возможностью регистрации этой величины). Как только объем рабочей среды под давлением, накопленный в по меньшей мере одном внутреннем пространстве или полости накопителя рабочей среды под давлением достигает выбранного значения, накопленная рабочая среда под давлением может принудительно выбрасываться из накопителя рабочей среды под давлением, например, посредством операции клапана или любого другого типа регулируемого дросселя или средства ограничения расхода рабочей среды под давлением. Согласно другому примеру, накопитель рабочей среды под давлением (и/или датчик, подключенный к накопителю рабочей среды под давлением или содержащийся в нем) может быть выполнен с возможностью регистрации давления в по меньшей мере одном внутреннем пространстве или полости накопителя рабочей среды под давлением (или приема указания давления в по меньшей мере одном внутреннем пространстве или полости накопителя рабочей среды под давлением, например, от датчика, выполненного с возможностью регистрации давления). Когда давление в по меньшей мере одном внутреннем пространстве или полости накопителя рабочей среды под давлением превышает пороговое значение (например, выбранный уровень давления превышает уровень давления в резервуаре высокого давления), накопленная рабочая среда под давлением может принудительно выбрасываться из накопителя рабочей среды под давлением.
Дополнительные задачи и преимущества настоящего изобретения описаны ниже посредством иллюстративных вариантов осуществления. Заметим, что настоящее изобретение относится к всевозможным комбинациям признаков, указанных в формуле изобретения. Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения явствуют из нижеследующей формулы изобретения и подробного описания. Специалистам в данной области техники понятно, что разные признаки настоящего изобретения можно объединить для создания вариантов осуществления, отличных от описанных здесь.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемый чертеж.
Фиг. 1 – схематический, частично в разрезе, вид сбоку прессовой установки согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Чертеж является схематическим, не обязательно выполненным в масштабе, и в общем случае демонстрируют лишь части, необходимые для пояснения вариантов осуществления настоящего изобретения, причем другие части могут быть исключены или просто обозначены.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение будет описано ниже со ссылкой на прилагаемый чертеж, демонстрирующий иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение может быть реализовано во многих разных формах и не подлежит ограничению изложенными здесь вариантами осуществления настоящего изобретения; напротив, эти варианты осуществления обеспечены для примера, благодаря чему это раскрытие будет доводить объем настоящего изобретения до специалистов в данной области техники.
На фиг. 1 показан схематический, частично в разрезе, вид сбоку прессовой установки 100 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Прессовая установка 100 предназначена для обработки по меньшей мере одного изделия посредством прессования, например, посредством горячего прессования, в частности, горячего изостатического прессования (HIP).
Прессовая установка 100 содержит резервуар высокого давления, который содержит гидроцилиндр 1 и верхнюю торцевую крышку 17 и нижнюю торцевую крышку 16. Следует понимать, что резервуар высокого давления – который в дальнейшем будет совместно обозначаться ссылочными позициями 1, 16 и 17 – может содержать дополнительные части, компоненты или элементы не показанные на фиг. 1.
Прессовая установка 100 содержит устройство подачи рабочей среды под давлением, схематически указанное элементом 30 на фиг. 1, которое выполнено с возможностью вывода потока рабочей среды под давлением. Например – и в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированным на фиг. 1 –устройство 30 подачи рабочей среды под давлением может, например, содержать по меньшей мере один компрессор, который может быть выполнен с возможностью вывода сжатого потока рабочей среды под давлением. Устройство 30 подачи рабочей среды под давлением может – дополнительно или альтернативно – содержать по меньшей мере один источник рабочей среды под давлением (например, содержащий бак или резервуар рабочей среды под давлением).
Прессовая установка 100 содержит накопитель рабочей среды под давлением, схематически указанный элементом 40 на фиг. 1. Накопитель 40 рабочей среды под давлением содержит впуск 41, находящийся в сообщении по текучей среде с устройством 30 подачи рабочей среды под давлением для приема потока рабочей среды под давлением, выводимого устройством 30 подачи рабочей среды под давлением, и выпуск 42, находящийся в сообщении по текучей среде с резервуаром 1, 16, 17 высокого давления для вывода потока рабочей среды под давлением в резервуар 1, 16, 17 высокого давления. Следует понимать, что накопитель 40 рабочей среды под давлением в соответствии с одним или более вариантами осуществления настоящего изобретения может содержать более одного впуска и/или более одного выпуска. Накопитель 40 рабочей среды под давлением может, например, содержать по меньшей мере один бак или резервуар.
Накопитель 40 рабочей среды под давлением содержит внутреннее пространство 43, находящееся в сообщении по текучей среде с впуском 41 и с выпуском 42, соответственно. В соответствии с одним или более вариантами осуществления настоящего изобретения, накопитель 40 рабочей среды под давлением может содержать несколько внутренних пространств, которые, возможно, соединены друг с другом. Согласно другому примеру, каждое внутреннее пространство может находиться в сообщении по текучей среде с по меньшей мере одним впуском и по меньшей мере одним выпуском, соответственно, которые могут соответствовать внутреннему пространству. Таким образом, с каждым внутренним пространством может быть связан(ы) (возможно специальный(е)) соответствующий(е) впуск(и) и выпуск(и).
Накопитель 40 рабочей среды под давлением выполнен с возможностью непрерывного или постоянного накапливания рабочей среды под давлением, принятой через впуск 41, во внутреннем пространстве 43 накопителя 40 рабочей среды под давлением, причем накопленные объемы рабочей среды под давлением непрерывно или постоянно выводятся из внутреннего пространства 43 через выпуск 42, благодаря чему, накопитель 40 рабочей среды под давлением выводит поток рабочей среды под давлением через впуск 41 в резервуар 1, 16, 17 высокого давления.
Как показано на фиг. 1, прессовая установка 100 содержит направляющие каналы 31 и 32 для рабочей среды под давлением, выполненные с возможностью обеспечения прохождения рабочей среды под давлением между устройством 30 подачи рабочей среды под давлением и накопителем 40 рабочей среды под давлением и между накопителем 40 рабочей среды под давлением и резервуаром 1, 16, 17 высокого давления, соответственно. Таким образом, резервуар 1, 16, 17 высокого давления и устройство 30 подачи рабочей среды под давлением связаны по текучей среде друг с другом посредством направляющих каналов 31 и 32 для рабочей среды под давлением и накопителя 40 рабочей среды под давлением.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированным на фиг. 1, прессовая установка 100 содержит средство 45 регулировки расхода рабочей среды под давлением, например, в форме одного или более клапанов, как показано на фиг. 1, которые могут располагаться между накопителем 40 рабочей среды под давлением и резервуаром 1, 16, 17 высокого давления, в направляющем канале 32 для рабочей среды под давлением. Как дополнительно проиллюстрировано на фиг. 1, средство 45 регулировки расхода рабочей среды под давлением может иметь впуск в сообщении по текучей среде с накопителем 40 рабочей среды под давлением и выпуск в сообщении по текучей среде с резервуаром 1, 16, 17 высокого давления. Средство 45 регулировки расхода рабочей среды под давлением может быть выполнено с возможностью управления потоком рабочей среды под давлением из накопителя 40 рабочей среды под давлением в резервуар 1, 16, 17 высокого давления.
Например – и в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированным на фиг. 1 – резервуар 1, 16, 17 высокого давления может содержать генератор 29 потока. Резервуар 1, 16, 17 высокого давления содержит трубопровод 33 для рабочей среды под давлением, который имеет впуск в сообщении по текучей среде с накопителем 40 рабочей среды под давлением для приема потока рабочей среды под давлением, выводимого из накопителя 40 рабочей среды под давлением, и выпуск в сообщении по текучей среде с генератором 29 потока, так что поток рабочей среды под давлением, выводимый из накопителя 40 рабочей среды под давлением, вводится в генератор 29 потока. Генератор 29 потока, например, может содержать эжектор 29 (или несколько эжекторов), но может альтернативно или дополнительно содержать один или более вентиляторов или насосов и т.п. Генератор 29 потока будет дополнительно описан ниже в связи с описанием других элементов и компонентов, которые могут содержаться в резервуаре 1, 16, 17 высокого давления и которые проиллюстрированы на фиг. 1 в иллюстративных целях.
Резервуар 1, 16, 17 высокого давления может содержаться в прессе, например, устройстве HIP, как указано выше. Как указано на фиг. 1, устройство 30 подачи рабочей среды под давлением и накопитель 40 рабочей среды под давлением могут располагаться отдельно от пресса, находясь при этом в сообщении по текучей среде с прессом и, в частности, с его резервуаром 1, 16, 17 высокого давления. Однако устройство 30 подачи рабочей среды под давлением и/или накопитель 40 рабочей среды под давлением могут, согласно другим примерам, располагаться в прессе, благодаря чему, оно или они не располагаются отдельно от пресса, например, благодаря чему, устройство 30 подачи рабочей среды под давлением и/или накопитель 40 рабочей среды под давлением механически соединены с прессом.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированному на фиг. 1, резервуар 1, 16, 17 высокого давления содержит печную камеру 18. Печная камера 18 может содержать печь, или нагреватель или нагревательные элементы, для нагрева рабочей среды под давлением в резервуаре высокого давления, например, в ходе фазы прессования цикла обработки. Печь не показана на фиг. 1. Печь может, например, располагаться в нижнем участке печной камеры 18 и/или вблизи внутренних боковых, или поперечных, поверхностей печной камеры 18. Следует понимать, что возможны разные конфигурации и компоновки печи в отношении, например, внутреннего пространства печной камеры 18. Любая реализация печи в отношении ее компоновки, например, внутри печной камеры может использоваться в любом из описанных здесь вариантов осуществления настоящего изобретения. В контексте настоящего изобретения термин “печь” относится к элементам или средствам для обеспечения нагрева, тогда термин “печная камера” относится к области или зоне, где располагаются печь и, возможно, загрузочный отсек и любое изделие. Как показано на фиг. 1, печная камера 18 может не занимать всего внутреннего пространства резервуара 1, 16, 17 высокого давления, но может оставлять промежуточное пространство 10 внутренней части резервуара 1, 16, 17 высокого давления вокруг печной камеры 18. Промежуточное пространство 10 образует направляющий канал 10 для рабочей среды под давлением. В ходе работы прессовой установки 100, температура в промежуточном пространстве 10 может быть ниже, чем температура в печной камере 18, но промежуточное пространство 10 и печная камера 18 могут находиться при равном, или по существу равном, давлении.
Наружная поверхность наружных стенок резервуара 1, 16, 17 высокого давления может быть снабжена каналами, трубопроводами или трубками и т.д. (не показаны), причем каналы, трубопроводы или трубки, например, могут быть выполнены с возможностью соединения с наружной поверхностью внешней стенки резервуара 1, 16, 17 высокого давления и могут быть выполнены с возможностью проходить параллельно осевому направлению резервуара 1, 16, 17 высокого давления. Хладагент для охлаждения стенок резервуара 1, 16, 17 высокого давления может обеспечиваться в каналах, трубопроводах или трубках, благодаря чему, стенки резервуара 1, 16, 17 высокого давления могут охлаждаться для защиты стенок от вредоносного тепла, выделяющегося в ходе работы резервуара 1, 16, 17 высокого давления. Хладагент в каналах, трубопроводах или трубках может, например, содержать воду, но возможны иные или другие типы хладагентов. Иллюстративный поток хладагента в каналах, трубопроводах или трубках, обеспеченных на наружной поверхности наружных стенок резервуара 1, 16, 17 высокого давления, указан на фиг. 1 стрелками на внешней поверхности резервуара 1, 16, 17 высокого давления.
На наружной поверхности внешних стенок гидроцилиндра 1, и возможно на любых каналах, трубопроводах и/или трубках и т.д. для вышеописанного хладагента, может быть предусмотрено средство предварительной затяжки. Средство предварительной затяжки (не показано на фиг. 1) может, например, быть обеспечено в форме проволоки (например, стальной) многократно обмотанной с образованием одного или более обручей и, предпочтительно, в несколько слоев, вокруг наружной поверхности внешних стенок гидроцилиндра 1 и, возможно, также любых каналов, трубопроводов и/или трубок и т.д. для хладагента, которые могут быть предусмотрены на нем. Средство предварительной затяжки предназначено для воздействия на гидроцилиндр 1 силами радиального сжатия.
Хотя это явно не указано на фигуре, резервуар 1, 16, 17 высокого давления может быть выполнен с возможностью открытия и закрытия с целью вставления или удаления любого изделия в резервуаре 1, 16, 17 высокого давления. Конфигурация резервуара 1, 16, 17 высокого давления, позволяющая открывать и закрывать его, может быть реализована несколькими разными способами, известными в технике. Хотя это явно не указано на фиг. 1, одна или обе из верхней торцевой крышки 17 и нижней торцевой крышки 16 могут быть выполнены с возможностью открытия и закрытия.
Печная камера 18 окружена теплоизолированной оболочкой 3 и выполнена так, что рабочая среда под давлением может входить в печную камеру 18 и выходить из нее. В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированным на фиг. 1, теплоизолированная оболочка 3 содержит теплоизолирующий участок 7, кожух 2, частично охватывающий теплоизолирующий участок 7, и нижний изолирующий участок 8. Не все элементы теплоизолированной оболочки 3 могут быть выполнены теплоизолированными или теплоизолирующими. Например, кожух 2 не обязательно выполнен теплоизолированным или теплоизолирующим.
Рабочая среда под давлением, используемая в резервуаре 1, 16, 17 высокого давления или прессовой установке 100 может, например, содержать или быть образована жидкой или газообразной средой, которая может иметь относительно низкое химическое сродство к изделию(ям), подлежащему(им) обработке в резервуаре 1, 16, 17 высокого давления. Рабочая среда под давлением может, например, содержать газ, например, инертный газ, например, аргон.
Как указано на фиг. 1, рабочая среда под давлением может выходить из загрузочного отсека 19 в его верхнем участке и затем проходить по направляющему каналу для рабочей среды под давлением 12 между стенками загрузочного отсека 19 и теплоизолирующим участком 7, после чего рабочая среда под давлением может входить в направляющий канал 11 для рабочей среды под давлением через отверстия 14 между теплоизолирующим участком 7 и кожухом 2. Отверстия 14 между теплоизолирующим участком 7 и кожухом 2 могут быть снабжены клапанами или любым другим типом регулируемого дросселя или средства ограничения расхода рабочей среды под давлением.
Рабочая среда под давлением, которая входит в направляющий канал 11 для рабочей среды под давлением через отверстия 14 между теплоизолирующим участком 7 и кожухом 2, проходит в направляющем канале 11 для рабочей среды под давлением к верхней торцевой крышке 17, где она может выходить из направляющего канала 11 для рабочей среды под давлением и теплоизолированной оболочки 3 через отверстие 13 в кожухе 2, как показано на фиг. 1.
Направляющий канал для рабочей среды под давлением, образованный пространством, частично заданным внутренней поверхностью верхней торцевой крышки 17, и направляющий канал 10 для рабочей среды под давлением призваны направлять рабочую среду под давлением, вышедшую из отверстия 13 в кожухе 2 вблизи верхней торцевой крышки 17 и вблизи внутренней поверхности стенок резервуара 1, 16, 17 высокого давления (например, стенок гидроцилиндра 1, соответственно, как показано на фиг. 1) прежде чем рабочая среда под давлением повторно войдет в печную камеру 18. Таким образом, внешний охлаждающий контур может быть сформирован по меньшей мере направляющим каналом 10 для рабочей среды под давлением и направляющим каналом 11 для рабочей среды под давлением. В части внешнего охлаждающего контура рабочая среда под давлением проходит вблизи внутренней поверхности верхней торцевой крышки 17 и внутренней поверхности стенок гидроцилиндра 1. Количество тепловой энергии, которая может переноситься из рабочей среды под давлением при ее прохождении вблизи внутренних поверхностей верхней торцевой крышки 17 и внутренней поверхности стенок гидроцилиндра 1, может зависеть от по меньшей мере один из следующих: скорости рабочей среды под давлением, объема рабочей среды под давлением, имеющей (прямой) контакт с внутренней поверхностью верхней торцевой крышки 17 и внутренней поверхностью стенок гидроцилиндра 1, относительной разности температур между рабочей средой под давлением и внутренней поверхностью верхней торцевой крышки 17 и внутренней поверхностью стенок гидроцилиндра 1, толщины верхней торцевой крышки 17 и толщины гидроцилиндра 1, и температуры любого потока хладагента в каналах, трубопроводах или трубках, обеспеченных на наружной поверхности стенок гидроцилиндра 1 (указанного на фиг. 1 стрелками на внешней поверхности гидроцилиндра 1).
Рабочая среда под давлением, которая проходит в направляющем канале 10 для рабочей среды под давлением обратно в печную камеру 18, входит в пространство 26 между печной камерой 18 – или нижним изолирующим участком 8 – и нижней торцевой крышкой 16. Печная камера 18 может быть выполнена таким образом, что рабочая среда под давлением может входить в печную камеру 18 из пространства 26, и выходить из печной камеры 18 туда. Например, и в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированным на фиг. 1, печная камера 18 может быть снабжена отверстием в нижнем изолирующем участие 8, через которое рабочая среда под давлением может течь в печную камеру 18 или из нее. Как показано на фиг. 1, прессовая установка 100 может содержать вентилятор 35 и т.п. для циркуляции рабочей среды под давлением в печной камере 18. В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированным на фиг. 1, вентилятор 35 может, например, располагаться в отверстии загрузочного отсека 19 над нижним изолирующим участком 8, что позволяет рабочей среде под давлением течь в загрузочный отсек 19 или из него.
Как показано на фиг. 1, может быть обеспечен трубопровод 28 для рабочей среды под давлением (например, содержащий транспортную трубу), который может проходить из пространства 26 между нижним изолирующим участком 8 и нижней торцевой крышкой 16, и через нижний изолирующий участок 8, благодаря чему, рабочая среда под давлением из направляющего канала 10 для рабочей среды под давлением, которая входит в пространство 26, может направляться через трубопровод 28 для рабочей среды под давлением в печную камеру 18. Возможно, трубопровод 28 для рабочей среды под давлением может проходить в загрузочный отсек 19, возможно за пределы вентилятора 35, благодаря чему, выпуск трубопровода 28 для рабочей среды под давлением расположен в загрузочном отсеке 19. Трубопровод 28 для рабочей среды под давлением может быть снабжен одним или более отверстиями (не показаны на фиг. 1), которые могут включать в себя один или более регулируемых дросселей, например, клапанов, позволяющих рабочей среде под давлением течь в трубопровод 28 для рабочей среды под давлением. Рабочая среда под давлением, которая входит в пространство 26 между нижним изолирующим участком 8 и нижней торцевой крышкой 16, после прохождения в направляющем канале 10 для рабочей среды под давлением может направляться к и в камеру 18 давления через трубопровод 28 для рабочей среды под давлением. Этот перенос рабочей среды под давлением через трубопровод 28 для рабочей среды под давлением может осуществляться помимо потока рабочей среды под давлением, выводимого из накопителя 40 рабочей среды под давлением, который вводится в генератор 29 потока через выпуск трубопровода 33 для рабочей среды под давлением резервуара 1, 16, 17 высокого давления, например, описанного выше.
В заключение, раскрыта прессовая установка, содержащая резервуар высокого давления, устройство подачи рабочей среды под давлением, выполненное с возможностью вывода потока рабочей среды под давлением, и накопитель рабочей среды под давлением, который расположен между резервуар высокого давления и устройство подачи рабочей среды под давлением.
Хотя настоящее изобретение проиллюстрировано в прилагаемом чертеже и вышеприведенном описании, такую иллюстрацию следует рассматривать в порядке примера, но не ограничения; настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Специалисты в данной области техники, занимающиеся практическим осуществлением заявленного изобретения, на основании чертежа, раскрытия и нижеследующей формулы изобретения, могут предложить другие разновидности раскрытых вариантов осуществления. В нижеследующей формуле изобретения слово “содержащий” не исключает другие элементы или этапы, и употребление единственного числа не исключает наличия множества. Из того, что некоторые меры указаны в отличающихся друг от друга зависимых пунктах формулы изобретения, не следует, что комбинацию этих мер нельзя выгодно использовать. Никакие ссылочные позиции в формуле изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения объема.