УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ МАНИПУЛИРОВАНИЯ ЗАГРУЗКОЙ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОД ИЗОСТАТИЧЕСКИМ ДАВЛЕНИЕМ
DEVICE AND METHOD FOR MANIPULATING LOADING FOR PROCESSING UNDER ISOSTATIC PRESSURE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области обработки высоким давлением. В частности, настоящее изобретение относится к устройству для манипулирования загрузкой для ее обработки изостатическим давлением. Также изобретение относится к способу для манипулирования загрузкой для обработки высоким давлением.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Изостатические прессы могут применяться для производства, обработки и/или переработки различных типов изделий, компонентов и/или элементов. Изостатические прессы обычно содержат печь, снабженную электронагревательными элементами для повышения температуры в камере печи, где загрузка, то есть, изделия, подвергается прессованию в загрузочном пространстве.
Во время операции прессования под высоким давлением в прессе высокого давления среду под давлением, которая размещена в камере высокого давления резервуара высокого давления, сжимают до очень высокого давления. Средой под давлением часто является газожидкостная среда, например, газообразный аргон. Если пресс высокого давления прилагает одинаковое давление к каждой стороне содержимого резервуара высокого давления, пресс называется изостатическим прессом. В зависимости от температуры среды под давлением во время процесса изостатического прессования, этот процесс можно назвать горячим изостатическим прессованием или HIP (ниже называемом HIP в настоящем документе).
В последние десятилетия HIP зарекомендовал себя как конкурентоспособный и проверенный производственный процесс для производства компонентов, изготовляемых из широкого спектра металлов и/или керамики, при этом такие компоненты применяют в ряде отраслей промышленности, таких как аэрокосмический, морской, энергетический и медицинский сектор. Давление газа действует равномерно во всех направлениях, обеспечивая изостатические свойства и очень высокую степень уплотнения материала. HIP, например, применяют для обеспечения устранения пористости в отливках, таких как, например, лопатки турбин, в целях существенного увеличения их срока службы и прочности, в частности, усталостной прочности. Кроме того, технологию HIP могут применять для прессования металлических порошков (порошковая металлургия HIP, или PM HIP) в контейнере.
Технология HIP обеспечивает множество преимуществ и стала жизнеспособной и высокопроизводительной альтернативой и/или дополнением к традиционным процессам, таким как ковка, литье и механическая обработка. Технологию HIP могут применять для прессования металлических порошков (порошковая металлургия HIP, или PM HIP) в контейнере.
Следует понимать, что существует потребность в производстве обработке и/или переработке все более крупных изделий, компонентов и/или элементов посредством изостатического прессования. Например, в атомной промышленности существует потребность в предоставлении компонентов и/или элементов для реакторов малого и среднего размера, а в нефтегазовой промышленности существует растущая потребность в предоставлении относительно крупных компонентов, таких как насосы, клапаны и напорные трубопроводы. Как следствие, при подаче относительно больших изделий, компонентов и/или элементов в качестве загрузки в резервуар высокого давления общий вес загрузки часто является значительным. Следовательно, требования, относящиеся к манипуляциям с загрузкой, являются высокими. Кроме того, загрузка и/или резервуар высокого давления могут быть ассоциированы с относительно высокими затратами, что дополнительно требует еще более безопасного и надежного манипулирования загрузкой.
Следовательно, существует потребность в устройстве, которое могло бы обеспечить безопасную, надежную и удобную операцию транспортировки загрузки, связанную с обработкой загрузки давлением.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является предоставление устройства, которое обеспечивает безопасную, надежную и удобную операцию манипулирования загрузкой, ассоциированную с обработкой загрузки давлением.
Эта и другие цели достигаются посредством предоставления устройства и способа, обладающих характеристиками, определенными в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Таким образом, согласно первому аспекту настоящего изобретения предложено устройство для манипулирования загрузкой для ее обработки изостатическим давлением в устройстве высокого давления. Устройство содержит блок транспортировки, размещенный в первом пространстве. Блок транспортировки выполнен с возможностью горизонтальной транспортировки резервуара высокого давления, содержащего загрузку, в устройство высокого давления перед обработкой загрузки давлением и из устройства высокого давления после обработки загрузки давлением, соответственно. Устройство дополнительно содержит блок элеватора, перемещающийся вертикально между первым пространством и вторым пространством, представленным ниже первого пространства. Блок элеватора выполнен с возможностью подъема загрузки из второго пространства в резервуар высокого давления перед обработкой загрузки давлением. Блок элеватора дополнительно выполнен с возможностью опускания загрузки из резервуара высокого давления во второе пространство после обработки загрузки давлением, соответственно.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложен способ манипулирования загрузкой для ее обработки изостатическим давлением в устройстве высокого давления. Способ включает в себя, перед обработкой загрузки давлением, этапы поднятия загрузки из второго пространства, расположенного ниже первого пространства, в резервуар высокого давления, размещенный в первом пространстве, и горизонтальной транспортировки резервуара высокого давления в устройство высокого давления. Способ дополнительно включает в себя, после обработки загрузки давлением, этапы горизонтальной транспортировки резервуара высокого давления из устройства высокого давления и опускания загрузки из резервуара высокого давления во второе пространство.
Таким образом, настоящее изобретение основано на идее манипулирования загрузкой для ее обработки изостатическим давлением в устройстве высокого давления. Более конкретно, перед обработкой загрузки давлением, блок элеватора выполнен с возможностью подъема загрузки вертикально вверх в резервуар высокого давления из второго пространства в первое пространство. После этого, блок транспортировки выполнен с возможностью горизонтальной транспортировки резервуара высокого давления, содержащего загрузку, в устройство высокого давления. Аналогично, после обработки загрузки давлением, блок транспортировки выполнен с возможностью горизонтальной транспортировки резервуара высокого давления, содержащего загрузку, из устройства высокого давления. После этого блок элеватора выполнен с возможностью опускания загрузки вертикально вниз из резервуара высокого давления из первого пространства во второе пространство. Другими словами, резервуар высокого давления, содержащий загрузку, транспортируют в горизонтальной плоскости в устройство высокого давления и из него до и после обработки загрузки давлением, соответственно. Перед тем, как резервуар высокого давления транспортируют в устройство высокого давления, его поднимают вертикально из второго пространства, расположенного ниже первого пространства, посредством блока элеватора, который может работать в вертикальном направлении. Аналогично, после того, как резервуар высокого давления транспортируют из устройства высокого давления, его опускают вертикально из первого пространства во второе пространство посредством блока элеватора.
В настоящем описании представлено устройство для манипулирования загрузкой для ее обработки изостатическим давлением в устройстве высокого давления. Под «загрузкой» в настоящем описании подразумевают по существу любые изделия, компоненты и/или элементы для обработки высоким давлением.
Устройство содержит блок транспортировки, расположенный в первом пространстве. Под термином «блок транспортировки» в настоящем описании понимается блок, подходящий для транспортировки объекта(-ов), который(-е) может(-гут) быть относительно большим(-и) и/или тяжелым(-и).
Блок транспортировки выполнен с возможностью горизонтальной транспортировки резервуара высокого давления, содержащего загрузку, в устройство высокого давления перед обработкой загрузки давлением и из устройства высокого давления после обработки загрузки давлением, соответственно.
Устройство дополнительно содержит блок элеватора, работающий вертикально между первым пространством и вторым пространством, расположенным ниже первого пространства. Под «блоком элеватора» в настоящем описании понимается (грузовой) элеватор, лифт, подъемник или тому подобное, подходящий для подъема и/или опускания объекта(-ов), который(-е) может(-гут) быть относительно большим(-и) и/или тяжелым(-и).
Блок элеватора выполнен с возможностью подъема загрузки из второго пространства в резервуар высокого давления перед обработкой загрузки давлением. Другими словами, блок элеватора может быть выполнен с возможностью перемещения вверх, подъема, манипулирования и/или транспортирования загрузки вертикально вверх из второго пространства в первое пространство и в резервуар высокого давления, расположенный в первом пространстве. Блок элеватора дополнительно выполнен с возможностью опускания загрузки из резервуара высокого давления во второе пространство после обработки загрузки давлением. Другими словами, блок элеватора может быть выполнен с возможностью опускания и/или транспортировки загрузки вертикально вниз из резервуара высокого давления, расположенного в первом пространстве, во второе пространство. Следовательно, перед обработкой давлением блок элеватора может быть выполнен с возможностью подъема загрузки в резервуар высокого давления, который, в свою очередь, выполнен с возможностью приема загрузки. Аналогично, после обработки давлением резервуар высокого давления может быть выполнен с возможностью выпуска загрузки в блок элеватора, который, в свою очередь, выполнен с возможностью опускания загрузки.
Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что устройство и способ обеспечивают безопасное, надежное и удобное манипулирование и/или транспортировку загрузки для обработки давлением. Следует понимать, что применение блока элеватора для вертикальной транспортировки загрузки, то есть, подъема и/или опускания загрузки вдоль вертикальной оси, является преимуществом по сравнению с другими решениями предшествующего уровня техники. Например, применение мостовых кранов для транспортировки загрузки может привести к перемещению загрузки в двух или трех измерениях, что, в результате, может привести к нестабильной, колебательной транспортировке загрузки. Следует отметить, что устройство такого типа может представлять опасность для персонала/сотрудников, эксплуатирующих устройство, и/или для других лиц, находящихся поблизости от устройства. Кроме того, загрузка может подвергнуться повреждению вследствие нестабильной и/или колебательной транспортировки посредством устройства. С другой стороны, блок элеватора по настоящему изобретению обеспечивает безопасную и стабильную работу за счет одномерного подъема/опускания загрузки, тем самым преодолевая упомянутые недостатки и риски для персонала и/или самой загрузки.
Настоящее изобретение, кроме того, обладает тем преимуществом, что блок транспортировки, который работает горизонтально, обеспечивает безопасное, надежное и удобное манипулирование и/или транспортировку загрузки. По сравнению с другими средствами транспортировки предшествующего уровня техники, которые могут работать в нескольких измерениях, блок транспортировки по настоящему изобретению обеспечивает надежную одномерную (горизонтальную) транспортировку. Следует иметь в виду, что возможность горизонтальной транспортировки резервуара высокого давления в устройство высокого давления, обеспечиваемая блоком транспортировки, имеет особое значение с учетом относительно больших и/или тяжелых резервуаров высокого давления, содержащих загрузку. Следовательно, настоящее изобретение может преодолевать опасности небезопасных операций транспортировки, относящиеся к персоналу и/или оборудованию, в соответствии с предшествующим уровнем техники.
Настоящее изобретение, кроме того, обладает тем преимуществом, что устройство может удобно и эффективно разделять манипулирование загрузкой, с одной стороны, и манипулирование резервуаром высокого давления, содержащего загрузку, с другой стороны. Другими словами, блок элеватора устройства может обеспечивать манипулирование загрузкой (транспортировку, подъем), тогда как блок транспортировки устройства может обеспечивать транспортировку резервуара высокого давления, когда загрузка содержится внутри резервуара высокого давления. Другими словами, блок элеватора по настоящему изобретению выполнен с возможностью подъема и/или опускания загрузки из и/или во второе пространство, в то время как резервуар высокого давления может оставаться в первом пространстве, расположенном над вторым пространством в вертикальном направлении. Таким образом, устройство может сэкономить затраты и/или время, связанные с манипулированием загрузкой.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, блок транспортировки содержит по меньшей мере одну направляющую, выполненную с возможностью транспортировки по ней резервуара высокого давления. Под «направляющей» в настоящем описании подразумевается по существу любой вид направляющих средств, таких как рельс, линия или тому подобное. Данный вариант осуществления обладает тем преимуществом, что по меньшей мере одна направляющая обеспечивает высокую степень устойчивости и безопасности при транспортировке резервуара высокого давления вдоль направляющей. Следует понимать, что настоящий вариант осуществления является особенно выгодным, если учесть, что вес резервуара высокого давления может быть относительно высоким и/или что размер резервуара высокого давления может быть относительно большим.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, блок транспортировки дополнительно содержит узел каретки, выполненный с возможностью транспортировки резервуара высокого давления по меньшей мере по одной направляющей. Под «узлом каретки» в настоящем описании подразумевается тележко- или каретко-подобный узел, подходящий для транспортировки резервуара высокого давления, при этом резервуар высокого давления может быть относительно тяжелым и/или большим. Преимущество настоящего варианта осуществления заключается в том, что узел каретки может обеспечить еще более стабильный способ транспортировки резервуара высокого давления в устройство высокого давления и из него, соответственно.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, блок транспортировки содержит пару направляющих, а узел каретки содержит множество пар колес, выполненных с возможностью качения по паре направляющих. Другими словами, в настоящем варианте осуществления блок транспортировки может содержать пару направляющих, аналогичных рельсовым линиям (железнодорожным путям), для качения по которым приспособлены одна или несколько пар колес (колесных пар/узлов).
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения множество пар колес упруго установлено на узел каретки в вертикальном направлении. Под термином «упруго установленный» в настоящем описании подразумевается, что пара колес крепится к каретке с помощью одного или нескольких упругих средств. Преимущество настоящего варианта осуществления заключается в том, что упругое крепление множества пар колес может обеспечить более безопасную транспортировку резервуара высокого давления и/или загрузки. Настоящий вариант осуществления обладает дополнительным преимуществом в отношении вставки резервуара высокого давления в устройство высокого давления перед обработкой загрузки давлением, посредством чего устройство высокого давления, например, через хомут, может толкать пары колес снизу, в результате чего узел каретки, удерживающий резервуар высокого давления и загрузку, может быть размещен в пределах устройства высокого давления.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, узел каретки содержит по меньшей мере одно блокирующее устройство, выполненное с возможностью блокировки перемещения по меньшей мере одной пары колес в вертикальном направлении. Настоящий вариант осуществления обладает преимуществом в том, что он дает возможность транспортировать узел каретки в горизонтальном направлении без какого-либо движения в вертикальном направлении, тем самым поддерживая относительно постоянный зазор между узлом каретки и нижней частью первого пространства во время транспортировки узла каретки.
В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения представлена система, включающая в себя устройство по любому из предыдущих вариантов осуществления. Система включает в себя загрузку для обработки изостатическим давлением, резервуар высокого давления для удержания загрузки и устройство высокого давления для обработки изостатическим давлением загрузки, удерживаемой в резервуаре высокого давления.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, резервуар высокого давления имеет съемную нижнюю крышку. Перед обработкой загрузки давлением, блок элеватора выполнен с возможностью подъема нижней крышки вместе с загрузкой из второго пространства в резервуар высокого давления. После обработки загрузки давлением блок элеватора выполнен с возможностью опускания нижней крышки вместе с загрузкой из резервуара высокого давления во второе пространство. Преимущество настоящего варианта осуществления заключается в том, что система обеспечивает удобный и эффективный способ загрузки резервуара высокого давления снизу с помощью съемной нижней крышки. Другими словами, система обеспечивает вставку загрузки в резервуар высокого давления снизу с помощью съемной нижней крышки. Кроме того, настоящий вариант осуществления обладает тем преимуществом, что блок элеватора системы может обеспечивать безопасную и надежную вставку загрузки в резервуар и удаление загрузки из резервуара высокого давления, соответственно, поскольку нижняя крышка может подниматься вместе с загрузкой во время ее вставки в резервуар высокого давления и опускаться вместе с загрузкой при ее удалении из резервуара высокого давления.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, система дополнительно содержит по меньшей мере одно второе запирающее устройство, выполненное с возможностью прикрепления нижней крышки к резервуару высокого давления. Преимущество настоящего варианта осуществления состоит в том, что съемная нижняя крышка может быть удобно и безопасно прикреплена к резервуару высокого давления после введения загрузки в резервуар высокого давления снизу.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, представлен резервуар высокого давления, дополнительно имеющий верхнюю крышку, прикрепленную к резервуару высокого давления. Преимущество настоящего варианта осуществления состоит в том, что неподвижная верхняя крышка может обеспечить более надежную герметизацию между верхней крышкой и резервуаром высокого давления по сравнению с верхней крышкой, которая может быть прикреплена с возможностью снятия к резервуару высокого давления. Следовательно, настоящий вариант осуществления может обеспечить более безопасную работу и/или более высокое давление во время работы устройства высокого давления.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, предложена система в соответствии с ранее описанным вариантом осуществления. Перед обработкой загрузки давлением множество пар колес узла каретки выполнены с возможностью подъема в вертикальном направлении посредством устройства высокого давления после транспортировки резервуара высокого давления в устройство высокого давления. Кроме того, после обработки загрузки под давлением, множество пар колес узла каретки выполнены с возможностью опускания в вертикальном направлении посредством устройства высокого давления перед транспортировкой резервуара высокого давления из устройства высокого давления. Колеса могут поднимать активно, когда узел каретки был транспортирован (перемещен) в устройство высокого давления, например, с помощью одного или нескольких приводов. Аналогично, колеса могут опускать активно до того, как каретка будет транспортирована (перемещена) из устройства высокого давления. В качестве альтернативы, упруго установленные колеса узла каретки могут быть смещены посредством силы от устройства высокого давления после транспортировки резервуара высокого давления в устройство высокого давления перед обработкой загрузки давлением, в результате чего колеса поднимаются. Аналогично, после обработки загрузкой давлением, колеса могут быть опущены перед транспортировкой резервуара высокого давления из устройства высокого давления. Преимущество настоящего варианта осуществления заключается в том, что загрузку, удерживаемую внутри резервуара высокого давления, можно удобно транспортировать на узле каретки в устройство и из устройства высокого давления, соответственно, без необходимости извлечения резервуара высокого давления из каретки. Следовательно, настоящий вариант осуществления может обеспечить эффективную по временным затратам и/или стоимости обработку загрузки в устройстве высокого давления.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, система дополнительно включает в себя блок, содержащий по меньшей мере одно из по меньшей мере одного блока печи, выполненного с возможностью нагрева рабочей среды под давлением устройства высокого давления, и по меньшей мере одного воздуховода, выполненного с возможностью направления рабочей среды под давлением, при этом блок прикреплен к внутренней стенке резервуара высокого давления. Под термином «блок печи» в настоящем описании подразумевается по существу любое устройство, блок, элемент или тому подобное, подходящие для нагревания среды под давлением, присутствующей внутри резервуара высокого давления. Под термином «воздуховод» в настоящем описании подразумевается по существу любой канал, направляющий элемент, трубопровод или тому подобное, подходящий для направления среды под давлением, присутствующей внутри резервуара высокого давления. Следует понимать, что блок может быть даже несъемно прикреплен к внутренней стенке резервуара высокого давления. Следовательно, блок может оставаться прикрепленным к резервуару высокого давления, то есть, его не нужно извлекать из резервуара высокого давления во время вставки или удаления загрузки из резервуара высокого давления до или после обработки, соответственно. Следовательно, по сравнению с устройством, в котором печь(-и) и/или воздуховод(-ы) необходимо удалять до того, как загрузка будет удалена из резервуара высокого давления, настоящий вариант осуществления обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что он способствует даже более длительному и/или эффективному по затратам функционированию устройства высокого давления.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения способ дополнительно включает в себя этап транспортировки резервуара высокого давления в устройство и из устройства высокого давления по меньшей мере по одной направляющей.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения способ дополнительно включает в себя, перед обработкой загрузки давлением, этап подъема нижней крышки вместе с загрузкой из второго пространства в резервуар высокого давления и прикрепления нижней крышки к резервуару высокого давления. Аналогично, после обработки загрузки давлением способ дополнительно включает в себя этап открепления нижней крышки от резервуара высокого давления и опускания нижней крышки вместе с загрузкой из резервуара высокого давления во второе пространство.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, устройство высокого давления включает в себя блок транспортировки. Блок транспортировки, в свою очередь, включает в себя узел каретки, содержащий множество пар колес. Способ включает в себя, перед обработкой загрузки давлением, этап подъема множества пар колес в вертикальном направлении посредством устройства высокого давления после того, как резервуар высокого давления был транспортирован в устройство высокого давления. Аналогично, после обработки загрузки давлением, способ включает в себя этап опускания множества пар колес в вертикальном направлении посредством устройства высокого давления перед транспортировкой резервуара высокого давления из устройства высокого давления.
Согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, устройство охлаждения представлено по меньшей мере частично внутри верхней крышки. Преимущество настоящего варианта осуществления состоит в том, что (прикрепленная) верхняя крышка может содержать устройство охлаждения для эффективного охлаждения резервуара высокого давления. Следует понимать, что обеспечение охлаждения резервуара высокого давления в верхней крышке является очень выгодным, поскольку теплая среда внутри резервуара высокого давления во время работы поднимается и эффективно охлаждается устройством охлаждения (например, включающим водопроводные трубы).
Следует понимать, что конкретные варианты осуществления и любые дополнительные характеристики, описанные выше со ссылкой на устройство, также являются применимыми и могут быть скомбинированы со способом согласно второму аспекту настоящего изобретения.
Следует понимать, что, хотя в настоящем описании делается ссылка на загрузку, предназначенную для ее обработки изостатическим давлением, загрузка может быть, в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения, предназначена для другого(-их) типа(-ов) обработки давлением, отличного(-ых) от обработки изостатическим давлением. Кроме того, несмотря на то, что в настоящем описании делается ссылка на устройства высокого давления, предназначенные для обработки изостатическим давлением, следует понимать, что могут быть рассмотрены другие типы устройств высокого давления в соответствии с одним или несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения.
Кроме того, любое описание транспортировки загрузки в настоящем описании может быть интерпретировано как транспортировка загрузки и/или резервуара высокого давления. То есть, любое описание транспортировки загрузки в настоящем описании можно интерпретировать как транспортировку и загрузки, и резервуара высокого давления, или транспортировку (возможно, только) загрузки, или транспортировку (возможно, только) резервуара высокого давления.
Дополнительные цели, характеристики и преимущества настоящего изобретения станут очевидными при изучении приведенного ниже подробного раскрытия, чертежей и прилагаемой формулы изобретения. Специалистам в данной области техники будет понятно, что различные характеристики настоящего изобретения могут быть объединены для создания вариантов осуществления, отличных от описанных ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, показывающие предпочтительный в настоящее время вариант осуществления изобретения, при этом:
Фиг.1a-b представляют собой схематические иллюстрации устройства согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
Фиг.2 представляет собой схематическую иллюстрацию работы блока элеватора для манипулирования загрузкой для ее обработки изостатическим давлением в устройстве высокого давления, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
Фиг.3 представляет собой схематическую иллюстрацию вставки загрузки для ее обработки изостатическим давлением в устройстве высокого давления согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
Фиг.4 представляет собой схематическую иллюстрацию поперечного сечения устройства высокого давления согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, и
Фиг.5 представляет собой блок-схему способа согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В приведенном ниже описании настоящее изобретение описано со ссылкой на устройство для манипулирования загрузкой для обработки под изостатическим давлением в устройстве высокого давления.
На фиг.1а схематично показано устройство 100 для манипулирования загрузкой 120 для ее обработки изостатическим давлением в устройстве 300 высокого давления. Загрузка 120, которая показана на фиг.1а в виде цилиндра, может включать в себя один или несколько элементов, изделий, композиций и т. д., которые будут подвергнуты обработке высоким давлением в устройстве 300 высокого давления. Загрузка 120 окружена резервуаром 400 высокого давления цилиндрической формы, то есть, резервуар высокого давления 400 удерживает загрузку 120. Резервуар высокого давления 400 может иметь диаметр до 4,5 м, а диаметр зоны, в которой может быть размещена загрузка 120, может составлять до 4 м. Вес резервуара высокого давления 400 может составлять приблизительно 300000 кг. Резервуар 400 высокого давления устройства 300 высокого давления может содержать средства (не показаны), такие как один или несколько клапанов, впускных отверстий и выпускных отверстий, для подачи и выпуска среды под давлением. Среда под давлением может являться жидкой или газообразной средой с низким химическим сродством по отношению к обрабатываемым изделиям.
Устройство 100 включает в себя блок транспортировки 110. В настоящем описании блок транспортировки 110 имеет пару параллельных направляющих 115, ведущих к устройству 300 высокого давления, и с возможностью транспортировки по этим направляющим 115 выполнен резервуар высокого давления. Блок 110 транспортировки дополнительно содержит узел 130 каретки, выполненный с возможностью транспортировки резервуара высокого давления 400 и загрузки 120 по паре направляющих 115. Узел 130 каретки содержит две пары колес 160, выполненных с возможностью качения по паре направляющих 115. Следует понимать, что узел 130 каретки может содержать множество пар колес 160 для более безопасной и/или более стабильной транспортировки (относительно тяжелого) резервуара высокого давления 400 и/или загрузки 120. Колеса 160 могут быть упруго установлены на узел каретки 130 в вертикальном направлении. Например, колеса 160 могут быть установлены на каретке 130 через одну или более пружин. Таким образом, сила, прикладываемая к колесам 160 снизу, может толкать колеса 160, например, в корпус или полость колеса узла каретки 130.
На фиг.1b резервуар 400 высокого давления, удерживающий загрузку 120 на узле 130 каретки, был транспортирован горизонтально (вправо на фиг.1b) посредством блока транспортировки в устройство 300 высокого давления перед обработкой загрузки 120 давлением. Таким образом, в положении резервуара высокого давления 400 и загрузки 120 на фиг.1b загрузку 120 подвергают обработке давлением. После обработки давлением загрузки 120 резервуар 400 высокого давления, удерживающий загрузку 120, транспортируют горизонтально (влево на фиг.1b) из устройства 300 высокого давления посредством блока транспортировки 110.
На фиг.2 схематично показан вид сбоку устройства 100 для манипулирования загрузкой 120 для ее обработки изостатическим давлением в устройстве 300 высокого давления. Более конкретно, загрузка 120 размещена на изолирующем элементе (блоке) 125, который, в свою очередь, размещен на нижней крышке 210. Кроме того, нижняя крышка 210 расположена на опорной плите 190 блока 150 элеватора. В данном типовом варианте осуществления схематически указанный блок 150 элеватора устройства 100 давления работает в вертикальном направлении между первым пространством 170 и вторым пространством 180, расположенным ниже первого пространства 170. Блок 150 элеватора выполнен с возможностью подъема загрузки 120 из второго пространства 180 в резервуар 400 высокого давления (не показан в целях улучшения понимания) перед обработкой загрузки 120 давлением. Более конкретно, перед обработкой загрузки 120 давлением, блок 150 элеватора может быть выполнен с возможностью одновременного подъема загрузки 120, изолирующего элемента 125 и нижней крышки 210, причем эти элементы или компоненты могут быть расположены в виде колоды. Аналогично, блок 150 элеватора выполнен с возможностью опускания загрузки 120, изолирующего элемента 125 и/или нижней крышки 210 из резервуара высокого давления 400 во второе пространство 180 после обработки загрузки давлением.
На фиг.3 схематично показано поперечное сечение резервуара высокого давления 400 и узла каретки 130 во время подъема загрузки 120 в резервуар высокого давления посредством блока элеватора 150. Блок элеватора 150 содержит двигатель 220, который функционально связан с опорной плитой 190 блока 150 элеватора с целью подъема и опускания опорной плиты 190. Более конкретно, двигатель 220 функционально связан с резьбовыми стержнями 230a,b, которые выполнены с возможностью подъема и/или опускания опорной плиты 190. Следует понимать, что может присутствовать больше стержней (например, четыре стержня, расположенные по краям прямоугольной (например, квадратной) опорной плиты), и что два стержня 230a,b описаны в качестве примера для улучшения понимания.
Блок транспортировки содержит пару направляющих 115a,b, и узел каретки 130 содержит пару колес 160a,b, выполненных с возможностью качения по паре направляющих 115a,b. Узел 130 каретки может, кроме того, содержать первое запирающее устройство 140, выполненное с возможностью блокировки перемещения пары колес 160 в вертикальном направлении. Во время транспортировки резервуара высокого давления 400 на узле каретки 130 в устройство 300 высокого давления и из устройства 300 высокого давления колеса 160 могут быть заблокированы первым устройством 140 блокировки таким образом, что оно препятствует какому-либо вертикальному движению колес 160.
Резервуар 400 высокого давления содержит верхнюю крышку 205, которая прикреплена к резервуару 400 высокого давления. Верхняя крышка 205 может содержать устройство охлаждения (не показано), предназначенное для охлаждения резервуара высокого давления. Устройство охлаждения может содержать каналы или трубы, в которых может быть размещен хладагент. Хладагентом, предпочтительно, является вода, но также могут быть предусмотрены другие хладагенты.
Резервуар 400 высокого давления дополнительно содержит нижнюю крышку 210, которая является съемной. В данном типовом варианте осуществления нижняя крышка 210 расположена между опорной пластиной 190 и загрузкой 120, то есть, блок элеватора 150 выполнен с возможностью подъема и/или опускания загрузки 120 вместе с нижней крышкой 210. Кроме того, как видно из примера на фиг.3, может быть предоставлен изолирующий элемент (блок) 125 между нижней крышкой 210 и загрузкой 120.
Узел 130 каретки содержит второе запирающее устройство 145, выполненное с возможностью прикрепления нижней крышки 210 к узлу 130 каретки после вставки загрузки 120 в резервуар 400 высокого давления. Аналогично, второе запирающее устройство 145 также выполнено с возможностью открепления нижней крышки 210 от узла 130 каретки перед опусканием загрузки 120 из резервуара высокого давления. Второе запирающее устройство 145 может иметь форму цилиндра, приспособленного для размещения вокруг нижней крышки 210, когда загрузка 120 вставлена в резервуар высокого давления 400. В качестве примера, второе запирающее устройство 145 в форме цилиндра может содержать множество запирающих блоков, (симметрично) распределенных по его периферии, выполненных с возможностью прикрепления к соответственно расположенным запирающим блокам нижней крышки 210.
Следует понимать, что резервуар 400 высокого давления дополнительно задает камеру 132 печи для приема и удержания загрузки 120, подлежащей обработке. Камера 132 печи может быть окружена теплоизолированным кожухом (не показан) для экономии энергии во время фазы нагрева.
Кроме того, резервуар 400 высокого давления содержит каналы 170a,b, расположенные вертикально и рядом с вертикальными стенками камеры 132 печи резервуара 400 высокого давления. Каналы 170a,b, которые прикреплены к резервуару высокого давления 400, служат в качестве каналов для среды под давлением во время обработки загрузки 120 давлением. Следует понимать, что каналы 170a,b показаны просто схематично, и что конфигурация каналов может отличаться от конфигурации, показанной на фиг.3.
На фиг.4 схематично показано поперечное сечение устройства 300 высокого давления, в которое резервуар 400 высокого давления, содержащий загрузку 120, был транспортирован на узле каретки 130. Вентилятор 30 предусмотрен для циркуляции среды под давлением в отсеке загрузки 135 устройства 300 высокого давления. Следует понимать, что некоторые компоненты, элементы и т. д. для работы устройства 300 высокого давления были опущены в целях улучшения понимания.
Устройство 300 высокого давления содержит верхний (расположенный выше) хомут 180a и нижний (расположенный ниже) хомут 180b, каждый из которых в поперечном сечении имеет форму полукруглой поверхности. Хомуты 180a,b расположены на соответствующем конце устройства 300 высокого давления и образуют вместе со стойками 310 устройства 300 внутреннее пространство прямоугольной формы, в котором расположен резервуар 400 высокого давления. Стойки 310 и хомуты 180a,b обмотаны проволокой в несколько слоев, чтобы обеспечить предварительное напряжение в конструкции устройства 300 высокого давления.
После транспортировки (вставки) резервуара высокого давления в устройство 300 высокого давления посредством узла 130 каретки нижний хомут 180b выполнен с возможностью толкания пары колес 160 узла 130 каретки снизу. Таким образом, нижний хомут 180b прикладывает вертикальную силу к паре упруго установленных колес 160a,b, в результате чего колеса 160 вдавливаются в корпус (или полость) для колес узла 130 каретки. Крепление 175 колес может содержать амортизатор и/или пружину. Следует понимать, что устройство 300 высокого давления по настоящему изобретению позволяет разместить узел каретки 130, удерживающий резервуар 400 высокого давления и загрузку 120, внутри устройства 300 высокого давления во время обработки загрузки 120 давлением посредством устройства высокого давления 300.
Аналогично, после обработки под давлением загрузки 120 колеса 160 узла каретки 130 выполнены с возможностью опускания перед транспортировкой резервуара высокого давления 400 из устройства 300 высокого давления. Более конкретно, колеса 160, которые были упруго смещены посредством нижнего хомута 180b, становятся несмещенными до того, как резервуар 400 высокого давления транспортируется из устройства 300 высокого давления. Таким образом, колеса 160 узла каретки 130 выполнены с возможностью качения по паре направляющих 115 во время транспортировки резервуара 400 высокого давления из устройства высокого давления 300.
Фиг.5 представляет собой блок-схему способа 500 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Перед обработкой загрузки давлением, способ 500 включает в себя этапы подъема 510 загрузки из второго пространства, находящегося ниже первого пространства, в резервуар высокого давления, размещенный в первом пространстве, и горизонтальной транспортировки 520 резервуара высокого давления в устройство высокого давления. Следует понимать, что этап подъема 510 загрузки из второго пространства может включать в себя этап подъема нижней крышки вместе с загрузкой из второго пространства в резервуар высокого давления и прикрепления нижней крышки к резервуару высокого давления перед обработкой загрузки давлением.
После обработки загрузки под давлением способ 500 включает в себя этапы горизонтальной транспортировки 530 резервуара высокого давления из устройства высокого давления и опускания загрузки 540 из резервуара высокого давления во второе пространство после обработки загрузки давлением. Следует понимать, что этап опускания загрузки 540 из резервуара высокого давления во второе пространство может дополнительно включать в себя открепление нижней крышки от резервуара высокого давления и опускание нижней крышки вместе с загрузкой из резервуара высокого давления во второе пространство после обработки загрузки давлением.
Кроме того, способ 500 может включать в себя этапы подъема множества пар колес в вертикальном направлении посредством устройства высокого давления после транспортировки резервуара высокого давления в устройство высокого давления и перед обработкой загрузки давлением. Аналогично, после обработки загрузки давлением, способ может включать в себя этап опускания множества пар колес в вертикальном направлении посредством устройства высокого давления перед транспортировкой резервуара высокого давления из устройства высокого давления.
Даже хотя изобретение было описано со ссылкой на конкретные типовые варианты его осуществления, множество различных изменений, модификаций и т.п. будут очевидными для специалистов в данной области техники. Следовательно, описанные варианты осуществления не предназначены для ограничения объема изобретения, определенного в прилагаемой формуле изобретения. Например, любые размеры и/или количество блоков, устройств и т.п. могут отличаться от описанных.