高溫等靜壓的裝置的製作方法

2023-11-03 17:43:02 4

專利名稱：高溫等靜壓的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於高溫等靜壓的裝置。特別涉及一種裝置，該裝置包括壓力容器、設置在壓力容器中的隔熱外殼、被外殼封閉並設置在外殼中的爐腔、放置被壓制物體的裝料室、設置在裝料室和外殼的內頂之間的控制裝置，該控制裝置在其本身和所述內頂之間決定了一個空間，控制裝置被設置用來控制壓力介質從裝料室向所述空間流動，並從那裡流動到靠近外殼側壁的區域內，所述控制裝置包括至少一個開口，該開口允許壓力介質從裝料室向所述空間流動。
在高溫等靜壓中的典型壓力是300-5000巴，溫度可以在500-2200℃之間變動。一般選擇的溫度是上面所討論的材料的熔融溫度的75％。一般選擇一種惰性氣體例如氬氣作為壓力介質。
用於高溫等靜壓的裝置通常在外殼內頂的區域並不設置加熱部件，因為這樣的安排會很費錢，並在裝置的工作可靠性上產生問題。因此，加熱部件一般只設置在外殼壁內側和/或者在裝置的底部，就是在裝料室的下面。
即使爐頂是非常隔熱的，通過頂部的熱流量也會使最靠近內頂表面的氣體被冷卻。這就導致了不穩定，因為冷卻的氣體密度大，會向下降入載料籃(charge basket)的不同部分。這就會引起在載料上部的溫度上引起不能接受的不準確。在前言中所描述的裝置就是為了要解決這個問題。
根據現有技術，用來控制從控制裝置和外殼內頂之間空間中流出的壓力介質的控制裝置最好是基本上水平的隔板的形式。
然而，這樣的裝置的缺點是被外殼的內頂冷卻的氣體傾向於留在隔板和內頂之間的空間中，或者說很少的氣體會向隔板的周圍流出，也就是說流向外殼的側壁。這就導致在所述空間中的氣體相對來說被冷卻到很低溫度，這樣就冷卻了隔板。冷卻的隔板會使得在裝料室中並與隔板下面接觸的氣體也被冷卻，這樣就能形成冷卻氣體的聚集，並且聚集的冷卻氣體向下流入裝料室中，並不利地影響那裡的溫度狀況。
該目的是通過引言中限定的裝置來達到的，該裝置的特徵在於開口露出到所述空間到達一定高度，該高度高於位於外殼側壁附近區域中的控制裝置周邊部分所處的高度。這樣的高度差異促進了較冷的壓力介質從所述空間向著並沿著外殼的側壁流動。連續並充分的流動避免了控制裝置的這種劇烈的冷卻，這種劇烈的冷卻會致使緊靠在控制裝置下面的裝料室中的壓力介質例如氣體被冷卻，並形成冷卻氣體的聚集，聚集的冷卻氣體隨後向下流入裝料室中。在控制裝置和內頂之間的空間中的冷卻壓力介質聚集並通過控制裝置的開口進入裝料室中的危險也可以降低或消除。
可以理解的是控制裝置的周邊部分靠近外殼的側壁，但是在所述周邊部分和外殼之間有間隙，這樣壓力介質可以沿著外殼壁繼續下行到爐腔中的一個地方，在那裡它可以被再加熱然後返回裝料室中。在裝料室和靠近外殼壁的區域之間有邊界，在那裡壓力介質可以被傳導，邊界也可能程度不同地擴散，因為不需要壁或者類似的東西來分隔在爐腔中的這些區域。本發明的重點是冷卻介質所傳向的區域是橫向移位設置離開裝料室足夠遠的，這樣致使下行的冷卻壓力介質就不能到達裝料室，並不能在那裡創造一個局部冷卻區域，這樣就不能影響壓制效果。
根據本發明的一個優選實施例，控制裝置包括一個基本上氣密的隔板，其將裝料室與控制裝置和外殼內頂之間的空間隔離開。隔板最好是隔熱材料製成的，例如隔熱金屬或金屬合金。隔板最好有外周邊，在所述外周邊與外殼內部尺寸靠近的地方，隔板的外周邊的形狀與外殼內部尺寸適應。因為外殼決定了一個圓筒，所以隔板的周邊最好是圓形。
根據本發明的另一個優選實施例，開口基本上設置在控制裝置的中間處。控制裝置最好被設置成使得開口能處在裝料室的上方基本上中間處。這樣，促使從裝料室中出來的穩定連續的壓力介質流入在控制裝置和內頂之間的空間中，並繼續朝向外殼的側壁流動。設置為隔板，控制裝置可以採用很多不同的形狀。例如隔板可以是截錐體的形式，開口設在錐體的中心線處。
根據本發明的另一個優選實施例，控制裝置可以在水平方向上有伸展，這樣它就能基本上覆蓋裝料室，並阻止被外殼的內頂冷卻的壓力介質從所述空間向下流入裝料室中。一個在水平方向上伸展太小的控制裝置或隔板就會大大減少或者完全消除本發明的效果。
根據本發明的另一個優選實施例，由控制裝置決定的隔板是隔熱的。這就促使了在隔板的上面和下面保持溫度差，也促使了壓力介質從所述空間向靠近外殼側壁的區域流動。
裝置最好有加熱部件來加熱壓力介質，加熱部件沿著外殼側面布置或者設置在外殼的底部。然後，控制裝置被設置用來控制被內頂冷卻的壓力介質從控制裝置和內頂之間的空間向所述加熱部件流動，但是被冷卻的壓力介質不會流經裝料室。當加熱部件沿著外殼的側壁設置的時候，控制裝置最好被設置用來控制壓力介質流向外殼壁和所述加熱部件之間的空隙中。當壓力介質被加熱部件充分加熱以後，就可以流入裝料室中。在敞開的爐腔的情形下，在裝料室和靠近外殼壁的區域之間沒有分隔壁板，在爐腔中出現的氣流結構會致使這種流動自動產生。
裝置的其他特徵和優點可以通過下面的詳細描述和隨後的表示出來。
爐腔3包括一個裝料室5，在其中，需要被壓制的物件6形式的裝料被設置在很多擱架上的格柵7上。格柵7和物件6的被設置使得壓力介質，即熱氣能夠流經它們通過裝料室5向上流動。
外殼4是基本上的圓筒形的，帶有一個側壁，該側壁決定了基本上圓形的內部尺寸。許多加熱部件8沿著外殼4的側壁設置。它們最好包括按已知方式設置的金屬絲。裝置最好還包括設置在爐腔3底部的加熱部件9，它們設置在裝料室5的下面。
裝料室5向上朝向外殼4的內頂10延伸。由於自身已知的原因，在內頂10的區域內沒有加熱部件。因此，從裝料室5向上流向內頂10的熱氣將熱傳遞給內頂10，並被冷卻。為了避免聚集的冷卻氣體存留在這個區域，並隨後下降並影響在裝料室5中的溫度情況，裝置還帶有第一控制裝置11，第一控制裝置在靠近內頂10的區域象隔板一樣伸展。在它和內頂10之間，隔板11決定了一個空間12，這個空間在靠近隔板11外周邊的區域與爐腔3靠近外殼4側壁19的區域相連通。隔板11有一個開口13，開口最好是設置在隔板11中間處的基本上圓形的孔。開口13基本上被設置在裝料室5的中心或中心線的極近的上方。隔板11被設置用來控制從裝料室5來的熱氣通過開口13流入空間12並繼續到達靠近外殼4的側壁19的區域。隔板11被設置用來阻止被內頂10冷卻的氣體往回向下進入裝料室5中。而是，隔板11引導氣體傾斜向下，向外朝向殼4的側壁19排出。因為冷氣比熱氣重，氣體就會沿著外殼4的側壁19向下降。然而它會被加熱部件8和/或9加熱，這樣，使其最後與其它氣體的溫度相同，並能流入並與在裝料室5中其它氣體混合而不會對那裡的溫度狀況產生不好的影響。
為了使氣體能均勻地連續地流動通過空間12並繼續朝向外殼4的側壁19流動，開口13在爐腔3內向空間12露出的高度高於設置在空間12於外殼4的側壁19處與爐腔3連通的區域中的隔板11的外周邊14所處的高度。這個高度差異利用了冷卻氣體的密度大於熱氣的密度的事實。這樣就產生了一個自我對流(self-convection)，其迫使氣體流動通過空間12，並因此阻止冷氣留在空間12中。
隔板11最好是隔熱型的。這樣，在隔板下面和上面之間就會有溫度差，這樣就可以促進氣體流動通過空間12。


圖1和2中的裝置還包括一個在爐腔3中為圓筒狀的第二控制裝置15，它在爐腔3內基本上沿垂直方向延伸，並包圍了裝料室5，並在它自身和外殼4的側壁19之間限定了一個空隙16，第二控制裝置被設置用來控制壓力介質即氣體在裝料室5中向上流動。第一控制裝置即隔板11控制氣體從空間12向空隙16流動。第二控制裝置即圓筒15限定了一個朝向第一控制裝置即隔板11的開口，第一控制裝置11在水平方向上伸展以便在水平方向上覆蓋所述的開口。如果不是這樣的，會出現的危險是聚集的冷氣不能被引導到相對於裝料室5足夠遠以至到達側面，而是落入圓筒15內的裝料室5中。
圖2表示的是本發明的另一種實施例。在這裡第一控制裝置11還與第二控制裝置15在垂直方向上重疊，這樣就進一步減少-實際上是消除了聚集的冷卻的氣體從空間12向下流入裝料室5中的危險。
這裡表示的第一控制裝置11形狀與第一實施例有所不同。但是，開口13向空間12的出口還是定位在比第一控制裝置即隔板11的周邊14高的高度上，該周邊限定了第一控制裝置11垂直方向上的最低部分。在這裡周邊部分14構成了基本上圓形的凸緣的邊緣，該圓形凸緣組成了隔板11的一部分並沿著外殼4的側壁19以某種方式向下延伸到爐腔3中。這樣周邊部分14就處在比圖1的實施例低的位置上。相似的，基本上圓筒形的凸緣或管道部分17被設置在開口13上。管道部分17形成了圍繞隔板11上的開口13的壁的伸展，並使開口13的出口在空間12中所處的位置更高。
圖1和2中的裝置都帶有至少一個設置在第一控制裝置11和第二控制裝置15之間的通道或間隙18，該通道或間隙直接連通空隙16和裝料室5。這樣從空間12中出來並被加熱部件8加熱過的冷氣就通過所述通道或間隙18返回到裝料室5中。在圖1中由箭頭來表示。或者，通道/間隙18也可以省略，隔板11就可以設置座在圓筒15的上部邊緣上。這就導致與使用通道或間隙18所產生的氣流結構不同的氣流結構(flow pattern)。
可以理解的是對於本領域的技術人員來說，在不背離隨後的權利要求書所限定的本發明的範圍的情況下，本發明還可以有很多不同的實施例，權利要求將由說明書和附圖來支持。
需要特別注意的是只要不背離本發明的概念，第一控制裝置11可以有很多不同的實施例，即可以使用不同的空間12的進口和出口之間的高度差布置。
「靠近外殼4的側壁19的區域」主要是指橫向上在裝料室5側面的所有區域，但是特別指非常靠近側壁19的區域。在不背離本發明範圍的情況下也可以使用用來阻止冷卻氣體直接與側壁19接觸的屏蔽或通道。
權利要求
1.一種用於高溫等靜壓的裝置，包括-壓力容器(1)，-設置在壓力容器(1)裡面的隔熱外殼，-被外殼(4)封閉並設置在外殼中的爐腔(3)，放置被壓制物體(6)的裝料室(5)，-設置在裝料室(5)和外殼(4)的內頂(10)之間的控制裝置(11)，控制裝置(11)決定了在其本身和所述內頂(10)之間的空間(12)，控制裝置(11)被設置用來控制壓力介質從裝料室(5)向所述空間(12)流動，並從那裡流動到靠近外殼(4)的側壁(19)的區域內，所述控制裝置(11)包括至少一個開口(13)，開口(13)允許壓力介質從裝料室(5)向所述空間(12)的所述流動，其特徵在於開口(13)露出到所述空間(12)內併到達一個高度，該高度高於位於外殼(4)的壁(19)附近的區域中的控制裝置(11)的周邊部分(14)所處的高度。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於控制裝置(11)包括一個基本上隔開裝料室(5)和所述空間(12)的隔板。
3.如權利要求2所述的裝置，其特徵在於隔板(11)基本上是氣密的。
4.如權利要求1-3之一所述的裝置，其特徵在於所述開口(13)基本上被設置在控制裝置(11)的中心處。
5.如權利要求1-4之一所述的裝置，其特徵在於控制裝置(11)在水平方向上有伸展，這樣使它基本上覆蓋裝料室(5)，並阻止被外殼(4)的內頂(10)冷卻的壓力介質從所述空間(12)向下落入裝料室(5)中。
6.如權利要求2-5之一所述的裝置，其特徵在於隔板(11)是隔熱的。
7.如權利要求1-6之一所述的裝置，其特徵在於它包括用來加熱壓力介質的加熱部件(8、9)，加熱部件(8、9)沿著外殼(4)的側面設置，或者設置在底部。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於控制裝置(11)被設置用來控制被外殼(4)的內頂(10)冷卻的壓力介質從控制裝置(11)和內頂(10)之間的空間(12)向所述加熱部件(8、9)流動，但是冷卻的壓力介質不會流經裝料室。
9.如權利要求1-8之一所述的裝置，其特徵在於它包括一個第二控制裝置(15)，第二控制裝置(15)在爐腔(3)內沿基本上垂直的方向延伸，並包圍了裝料室(5)，並在它自身和外殼(4)的側壁(19)之間決定了一個空隙(16)，第二控制裝置被設置用來控制壓力介質在裝料室(5)中向上流動，所述第一控制裝置(11)控制壓力介質從所述空間(12)向所述空隙(16)的流動。
10.如權利要求9所述的裝置，其特徵在於第二控制裝置(15)決定一個朝向第一控制裝置(11)的開口，第一控制裝置(11)沿水平方向這樣伸展使得它在水平方向覆蓋了所述開口。
11.如權利要求9或10所述的裝置，其特徵在於第一控制裝置(11)和第二控制裝置(15)在垂直方向上重疊。
12.如權利要求9-11之一所述的裝置，其特徵在於在第一控制裝置(11)和第二控制裝置(15)之間至少設置有一個通道或間隙(18)，該通道或間隙(18)使所述空隙(16)和裝料室(5)之間形成直接連通。
13.如權利要求9-12之一所述的裝置，其特徵在於第二控制裝置(15)是基本上圓筒形的，並且在外殼(4)內沿著垂直方向延伸。
全文摘要
一種用於高溫等靜壓的裝置,包括壓力容器(1),設置在壓力容器(1)中的隔熱外殼,被外殼(4)封閉並設置在外殼中的爐腔(3),放置被壓制物體(6)的裝料室(5),在裝料室(5)和外殼(4)的內頂(10)之間的控制裝置(11),它決定了在其本身和所述內頂(10)之間的空間(12),控制裝置(11)被設置用來控制壓力介質從裝料室(5)向所述空間(12)流動,並從那裡流動到靠近外殼(4)的側壁(19)的區域內,所述控制裝置(11)包括至少一個開口(13),開口(13)允許壓力介質從裝料室向所述空間的所述流動。開口(13)露出到所述空間(12)內並達到一個高度,該高度高於位於外殼(4)的側壁(19)附近的區域中的控制裝置(11)的周邊部分(14)所處的高度。
文檔編號B01J3/06GK1368909SQ0081145
公開日2002年9月11日 申請日期2000年7月20日 優先權日1999年8月18日
發明者卡爾·貝裡曼, 卡爾－埃裡克·林德霍爾姆 申請人:弗洛霍丁斯Sagl公司