CN103402745A - 压机装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于通过热压处理物件的结构。用于通过热压处理物件的压机装置包括压力容器，该压力容器包括：包括隔热罩壳和适于保持物件的炉子的炉腔。热交换器单元设置在所述炉腔的下面，并适于在压力介质通过所述热交换器单元时与压力介质交换热能。根据本发明，分别用于使温压力介质和冷压力介质交替通过的至少一个第一和第二入口或孔靠近热交换器单元(即，在与热交换器单元近似相同的高度处，在热交换器单元的上方或下方)设置在隔热罩壳中。所述至少一个第二入口(或下入口)在所述至少一个第一入口(或上入口)的下方，但处于与热交换器单元相同的高度处或在热交换器单元的下方。

Description

压机装置

技术领域

本发明涉及一种用于通过热压制且优选地通过热等静压制处理物件的装置，以及涉及通过热压制对物件的处理。

背景技术

热等静压制(HIP)是被发现越来越广泛的用途的技术。热等静压制例如用于实现诸如涡轮叶片之类的铸件的孔隙的消除，以在相当大程度上增加所述铸件的使用寿命和强度，并且特别地增加疲劳强度。另一个应用领域是通过压缩粉末制造要求完全致密且具有无孔表面的产品。

在热等静压制中，通过压制处理的物件定位在隔热压力容器的装载室中。循环或处理循环包括下述步骤：物件的装载、处理和卸载，并且整个循环持续时间在此称为循环时间。处理又可以分成多个部分或阶段，如压制阶段、加热阶段和冷却阶段。

在装载之后，密封容器，并将压力介质引入压力容器及其装载室中。压力介质的压力和温度随后增加，使得物件在选定的时间段期间受到增加的压力和增加的温度。压力介质并且因而物件的温度增加由设置在压力容器的炉腔中的加热元件或炉子提供。然而，压力、温度和处理时间取决于多种因素，如被处理物件的材料特性、应用领域和被处理物件所要求的质量。热等静压制中的压力和温度通常的范围分别可以是从200巴至5000巴，并且优选地从800巴至200巴，以及从300℃至3000℃，并且优选地从800℃至2000℃。

当完成物件的压制时，物件在从压力容器中移除或卸载之前通常需要被冷却。在多种冶金处理中，冷却速率将影响冶金特性。例如，热应力(或温度应力)和晶粒生长应当被最小化以获得高质量材料。因此，理想的是均匀地冷却材料，并且如果可能，控制冷却速率。本领域已知的多种压机对物件的冷却缓慢，并且因此已经作出努力来减少物件的冷却时间。

在美国专利No.5 118 289中，提供了一种热等静压机，其适于在完成压制和热处理之后快速地冷却物件。该压力机包括压力容器，该压力容器具有外壁、端盖和被热障包围的热区。压力容器的外壁从外面被冷却。热区被设置为容纳将被处理的物件。在热障与具有端盖的压力容器之间，存在较冷的空间或区域。如在传统的热等静压机中一样，压力介质在如上所述被放置在热区的物件的压制期间被加热。

进一步，在美国专利No.5 118 289中公开的压机中，在物件的冷却期间，冷却压力介质被引入热区，从而热能从物件传递至压力介质。因此，压力介质的温度将在通过热区期间增加，并且物件的温度将降低。当离开热区时，相对较热的压力介质将到达压力容器的壁。在常规热等静压机中，到达压力容器的壁的热压力介质的量必须被谨慎控制，从而不会过度加热压力容器的壁，即，压机的每个内表面与热压力介质接触。这意味着必须以相对缓慢的速度，即，不快于压力容器随着时间的过去可以承受的速度，进行冷却。

然而，上述美国专利No.5 118 289中的压机还包括热交换器，热交换器位于热区的上方，以能够减少冷却物件的时间。因而，压力介质将在与压力容器壁接触之前由热交换器冷却。因此，热交换器允许在不存在过度加热压力容器的壁的风险的情况下增加冷却能力。进一步，如在热等静压机中一样，压力介质在物件的冷却期间在通过压力容器壁和热障之间的间隙时被冷却。当已冷却的压力介质到达压力容器的底部时，该压力介质经由穿过热障的通路重新进入热区(将被冷却的物件定位在所述热区中)。

热交换器在压力介质和物件的冷却期间变热，并且，为了用作物件冷却期间的增强器，热交换器在压机可以操作以处理新的一组物件之前被冷却。因此，这种类型的压机的缺点是，后续循环之间的时间取决于热交换器的冷却时间。为了克服这个问题，一种方法是采用两个热交换器。通过两个热交换器，一个热交换器可以在热等静压机外部被冷却，而另一个热交换器在热等静压制过程中使用。然而，这导致必须在每次压制操作之前交换热交换器的缺点。此外，然而，两个热交换器的使用增加了压机装置的成本。

发明内容

本发明的总体目标是提供改进的压机装置，其消除或至少减少上述问题中的至少一个。

具体地，本发明的目标是提供一种压机装置和用于这种装置的方法，其能够以压力容器上的低热负荷进行快速冷却。

本发明的另一个目标是提供一种压机装置和用于这种装置的方法，其能够在不需要诸如阀之类的任何额外移动部件的情况下以压力容器上的低热负荷进行快速冷却。

本发明的又一个目标是提供能够进行快速冷却并且紧凑且成本有效设计的压机装置。

本发明的再一个目标是提供能够进行快速冷却并且稳固设计的压机装置。

本发明的这些和其它目标是通过具有在独立权利要求中限定的特征的压力容器和用于这种容器方法实现的。本发明的实施例在从属权利要求中被表征。

在本发明的上下文中，应当在压力容器内的平均温度意义上解释用语“冷”和“热”或“温”(如，冷和温或热压力介质，或者冷和温或热温度)。类似地，也应当在压力容器内的平均温度意义上解释“低”和“高”温度。

而且，在本发明的上下文中，用语“热交换单元”表示能够储存热能并与周围环境交换热能的单元。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于通过热压制处理物件的压机装置，该压机装置包括压力容器，该压力容器包括：包括隔热罩壳和适于保持物件的炉子的炉腔。热交换器单元设置在所述炉腔的下方，并适于在压力介质通过所述热交换器单元时与压力介质交换热能。根据本发明，分别用于温压力介质和冷压力介质交替通过的至少一个第一和第二入口或孔在隔热罩壳中邻近热交换器单元(即，在与热交换器单元近似相同的高度处，在热交换器单元的上方或下方)设置。所述至少一个第二入口(或下入口)在所述至少一个第一入口(或上入口)的下方，但位于与热交换器单元相同的高度处或在热交换器单元的下方。

根据本发明的压机装置有利地用于与物件的处理相关的热等静压制。

通常，为了实现压力容器内的冷却和在压力容器内正在被处理的物件的冷却，压力介质循环通过炉腔和压力容器的较冷区域，如炉腔之外的中间空间。因此，当炉腔中容纳的压力介质的量近似恒定时，存在远离炉腔中的物件的正的净热量流。

本发明在整体水平上与如何增强和加快这种冷却过程。更具体地，本发明基于下述想法，即将用于冷却压力介质的热交换器单元在压力容器中设置在炉子的下方的区域中，以实现更快速和有效的冷却过程。更具体地，本发明基于下述认识，即压力介质本身可以用来例如在操作循环的稳态阶段期间冷却热交换器单元，并且因而热交换器单元可以以非常有效的方式用于在快速冷却过程期间冷却压力介质。这是通过上入口和下入口或多个入口、热交换器单元之间的协作、以及这些元件或部件在压力容器内的位置实现的。进一步，这是在不涉及包括移动部件或类似装置的阀和不向热交换器单元供应外部冷却介质的情况下实现的。

如果热交换器单元相反放置在容器的较暖和区域中，例如，在炉子的上方，上升或升高的热量将往往会将热交换器单元加热到一定程度。通过将热交换器单元设置在容器的较冷的区域中(即，在炉子的下方)，可以避免热交换器单元如在供应压力介质和增加温度期间或在压制阶段和稳态期间的不希望的加热。也就是说，除了当热交换器单元用于将热量或热能从压力介质传递至热交换器单元的实际冷却阶段之外，可以避免热交换器单元在其它阶段期间的不希望的加热。由于热交换器单元可以保持在低温下直到冷却阶段开始的事实，因此压力介质的冷却将因此非常有效和快速。

这总体上是通过将热交换器单元设置在压力容器内和炉腔的下方来实现，其中热交换器单元可以与压力介质交换热能。随后，热交换器单元可以暴露至压力介质的较冷部分，由于较热的部分和较冷的部分之间的密度差，压力介质的较冷的部分将在压力容器中努力向下到达其底部。因此，代替将热交换器单元设置在炉腔的上方，在炉腔的上方可以预期压力介质比在容器的下面热，热交换器单元设置在炉腔的下方，在炉腔的下方可以预期压力介质较冷。因而，较冷的压力介质本身可以用于在所述循环期间降低热交换器单元的温度。

在所述循环的稳态期间，或者例如，在压制阶段期间，相对较冷的压力介质将被运送通过热交换器单元，并且热量(或热能)从热交换器单元传递至压力介质，或者热交换器单元被保持在冷的状态，这取决于所运送的压力介质和热交换器单元之间的相对温度状态。在这些阶段中向上流动的压力介质将流过上入口和下入口并进一步向上流动。换句话说，在稳态和加热阶段期间形成冷却对流回路。

如果需要中间冷却过程，则压力介质将如上文所述的那样流动，但仍将存在温的压力介质从炉子通过上入口向下的流动。因此，热交换器单元在这种中间冷却期间将不被加热。然而，如果希望更快的冷却，则温的压力介质从炉子开始的流动将如此之高，使得上入口将饱和，这使得还向下推动温的压力介质通过热交换器单元。热量(或热能)将从压力介质传递至热交换器单元。已冷却的压力介质随后通过下入口向上返回。由于热交换器单元在稳态、中间冷却期间或在物件的压制期间保持为冷(以相对条件)的事实，可以实现向下流动的压力介质和热交换器之间有效且明显的热传递。通过本发明，相当大量的热能可以从压力介质传递至热交换器单元，因此减少必需传递至容器的壁的热能的量，以到达负荷(物件)或压力介质的预定温度变化率。换句话说，能够以受控的方式在未热过度加载容器壁的情况下快速地达到目标温度。

当冷却被中断时，例如，当已经达到负荷或压力介质的目标温度时，对流过程可以用来再次冷却热交换器单元。因此，热能从热交换器单元耗散至流过该元件的较冷压力介质。

以这种方式，本发明还提供了明显地便于压机装置的操作的优点，这是因为不需要在循环之间移动或更换热交换器。

此外，由于仅需要一个热交换器用于一个压机装置的事实，因此可以降低压机装置的成本。

由于各个上入口和下入口，或一组入口，可以在不需要用于热交换器的包括移动部件的任何额外阀的情况下实现快速冷却，这使得能够将冷却装置的结构制造的相对简单且稳固。

各个上入口和下入口或入口组的谨慎设计和布置，以及热交换器单元的布置协作，以在不同的阶段期间，例如，在冷却热交换器单元期间，通过热交换器单元形成有效的泵送效应(pumping effect)。如果热交换器单元是温的，即，比从下方进入的压力介质热，则泵送效应将是强有力的，反之亦然。

为了使压力容器的壁承受热等静压制过程的高温度和压力，热等静压机优选地设置有用于冷却压力容器的装置。例如，用于冷却的装置可以是冷却剂，如水。冷却剂可以设置成沿着管道系统中中的压力容器的外壁或冷却通道流动，以将壁温度保持在合适的水平。

进一步，炉腔的隔热罩壳包括底部隔热部，热交换器单元位于罩壳的底部隔热部的下方。因此，热交换器单元与炉腔内的物件隔开并热绝缘。因而，炉腔内的热区有效地与热等静压制装置的下部中的冷区热绝缘。

当使压力介质与压力容器壁接触时，热能在压力介质和压力容器壁之间交换，压力容器壁可以由来自压力容器外部的冷却剂冷却。以这种方式，有利地，压机装置设置成使压力介质在压力容器内循环，从而形成无源外对流回路。外对流回路的目的是使得能够在物件的冷却期间冷却压力介质以及在物件的加热期间冷却热交换器单元。这使得能够在物件的压制和加热期间冷却热交换器单元。也就是说，热量在物件的冷却期间从压力介质传递至热交换器单元，以及在物件的压制和加热期间从热交换器单元传递至压力介质。以这种方式，循环时间可以减少，这是因为在物件的冷却之后，压机可以立即操作以压制和加热新的一组物件。

热等静压制装置还可以包括位于炉腔的下方在热交换器单元附近的流量发生器。流量发生器增强压力介质在压力容器内，即，在外对流回路中的循环。流量发生器例如可以是风扇、泵、喷射器等形式。

炉腔包括形成在炉腔的隔热罩壳和装载室之间的引导通路。在炉腔内可以定位有用于增强压力介质在其中的循环的另一个流量发生器，从而形成均匀的温度分布。流量发生器将推动压力介质向上通过装载室和向下通过另一个引导通路。结果，形成有源内对流回路。所述另一个流量发生器，如风扇、泵、喷射器等，可以用于控制该有源内对流回路。

在外对流回路中，在压力容器的外壁处，即，在压力容器的内表面处，压力介质被冷却，压力介质在该内表面处流向压机装置的底部。在压机装置的底部处，可以推动压力介质的一部分返回到炉腔中，该部分压力介质在炉腔中在快速冷却期间由物件(或负荷)加热。

在本发明的实施例中，隔热罩壳包括形成在外壳部和隔热部之间的引导通路，该引导通路设置为经由上入口和/或下入口从热交换器单元引导压力介质。在本发明的实施例中，该引导通路将压力介质引向压力容器的顶部或引向压力容器的壁。该引导通路将增强被向上引导的压力介质例如在稳态期间的流动。

在本发明的实施例中，所述至少一个第二入口设置在与热交换器单元相同的高度处。

根据本发明的实施例，热交换器单元设置在所述至少一个第二入口或下入口的上方。通过将热交换器单元设置在下入口的上方，在快速冷却阶段期间形成压力介质通过热交换器单元并进入第二引导通路的流动。因而，由于来自通过热交换器单元下降流动的压力介质的有效的热传递，因此可以获得更有效和更快速的冷却过程。

在本发明的实施例中，热交换器单元大致设置在所述至少一个第一入口和所述至少一个第二入口之间。因而，热交换器单元在稳态期间并且还在中间冷却阶段期间可以被保持在冷的状态。这使得如果需要，可以在容器壁的低热负荷下实现快速冷却，这是因为可以以热交换器单元的低初始温度启动快速冷却阶段。因此，相当多的热能可以从压力介质传递至热交换器单元，因此减少必须传递到容器的壁的热能的量，从而达到压力腔的预定温度。

根据本发明的实施例，底部隔热部设置在与所述至少一个第一入口大致相同的高度处。

在本发明的实施例中，一组第一或上入口设置在大致相同的高度处，并且一组第二或下入口设置在所述一组上入口的下方但处于大致相同的高度处。所述一组第一入口和所述一组第二入口中的入口可以具有不同的尺寸、形状、相互距离(即，两个相邻入口之间的距离)等。进一步，所述一组第一入口和所述一组第二入口中的入口可以根据行图案、波形图案、双行图案等设置。

根据本发明的实施例，所述至少一个第一入口的开口横截面面积小于所述至少一个第二入口的开口横截面面积。在包括多于一个第一入口和多于一个第二入口的实施例中，第一入口组的开口横截面面积之和小于第二入口组的开口横截面面积之和。

因而，在快速冷却阶段期间，可以实现第一入口(上入口)的饱和，同时仍然维持压力介质向下通过热交换器单元并进一步进入第二引导通路中的有效流动。由于来自通过热交换器单元下降流动的压力介质的有效的热传递，这使得可以获得更有效和更快速的冷却过程。

在本发明的实施例中，所述至少一个第一入口包括设置在大致相同的垂直位置处的一组入口，其中所述至少一个第二入口包括设置在大致相同的垂直位置处的一组入口。

根据本发明的实施例，热交换器单元设置成使得引导通路形成在热交换器单元和隔热罩壳之间。

散热器单元或热交换器单元完全设置在压力容器内部且未被供给任何外部冷却介质。因而，热交换器单元与压力容器之外的环境不具有任何物理连接。

本发明的在本文中描述的不同实施例可以单独地或以不同的组合与在由同一申请人在与本申请同一天递交的专利申请“非均匀缸”和“改进的外冷却回路”中描述的不同组合中的实施例组合。通过引用将专利申请“非均匀缸”和“改进的外冷却回路”的内容分别包括于此。

根据接下来的详细描述、随附从属权利要求，并根据附图，本发明的其它目标、特征和优点将变得清楚。

附图说明

根据接下来的详细描述和附图，将容易理解本发明的多个方面，包括它的特定特征和优点。在接下来的附图中，相似的附图标记在全文中表示本发明的多个实施例的相似的元件或特征。进一步，用于对称定位的物件、元件或特征指示符的附图标记仅在附图中被指示一次。在附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的压机装置的侧视图；

图2是图1的压机装置在稳态阶段期间的侧视图；

图3是图1的压机装置在中间冷却阶段期间的侧视图；

图4是图1的压机装置在快速冷却阶段期间的侧视图；

图5是图1的压机装置在热交换器单元的冷却阶段期间的侧视图；

图6a和6b示意性地示出上部入口和下入口的不同入口结构；

图7示意性地示出根据本发明的另一个实施例的压机装置的一部分；以及

图8是根据本发明的另一个实施例的压机装置的侧视图。

具体实施方式

接下来是说明本发明的实施例的描述。该描述意图仅用于说明目的，且不应被认为是限制性的。应当注意到，附图是示意性的并且所描述的实施例的压机装置可以包括为简单起见未在附图中指示的特征和元件。

根据本发明的压机装置的实施例可以用来通过压制、特别是通过热等静压制处理由多种不同的可能材料制成的物件。

图1示出根据本发明的压机装置。用于物件的压制的压机装置100包括压力容器1，所述压力容器具有用于供给和排放压力介质的装置(未示出)，如一个或多个端口、入口和出口。压力介质可以是关于将被处理的物件具有低化学亲和力的液态或气态介质。压力容器1包括炉腔18，炉腔18包括用于在处理循环的压制阶段期间加热压力介质的炉子(或加热器)36或加热元件。例如图1所示，炉子36可以位于炉腔18的下部处，或者可以位于炉腔18的侧部处。本领域技术人员认识到，还可行的是将位于侧部处的加热元件与位于底部处的加热元件组合以获得位于炉腔的侧部处和底部处的炉子。明显地，本领域已知的、炉子的关于加热元件的布置的任何实施方案可以应用本文中示出的实施例。将注意到，用语″炉子″表示用于加热的装置，而用语″炉腔″表示定位负荷和炉子的空间。炉腔18未占据整个压力容器1，而是在其周围留下中间空间10。在压机装置100的正常操作期间，中间空间10通常比炉腔18冷但处于相等的压力。

炉腔18还包括用于容纳和保持将被处理的物件5的装载室19。炉腔18由隔热罩壳3包围，这能够在加热阶段期间节省能量。还能够确保以更有序的方式发生对流。特别地，由于炉腔18的垂直细长形状，隔热罩壳3可以防止形成难以监测和控制的水平温度梯度。

在炉腔18中，还可以定位有风扇30，风扇30用于使压力介质在炉腔18内循环并增强内对流回路，在内对流回路中压力介质具有穿过装载室的向上流动和沿着炉腔的周边部12的向下流动。

进一步，压力容器1包括在炉腔18以及底部隔热部7b的下方位于压力容器1的底部处的热交换器单元15。热交换器单元15被设置为与压力介质交换、耗散和/或吸收热能。

压力容器1还可以包括位于炉腔18的下方以用于将压力介质引入炉腔中的风扇31。

而且，压力容器1的外壁可以设置有通道或管，在所述通道或管中提供有用于冷却的冷却剂。以这种方式，容器壁可以被冷却以保护所述容器壁免于有害的热量。冷却剂优选是水，但其它冷却剂也是可以预期的。冷却剂流在图1中由压力容器外侧的箭头指示。

虽然在附图中未示出，但压力容器1可以打开，以便可以移除压力容器1内的物件。这可以以多种不同的方式实现，所有这些方式对本领域技术人员来说都是明显的。

第一引导通路10形成在压力容器的外壁的内侧和罩壳3之间。第一引导通路10用来将压力介质从压力容器1顶部引导至压力容器1的底部。

进一步，隔热罩壳3包括隔热部7和设置为包围隔热部7的外壳2，外壳2热密封压力容器1的内部以减少热量损失。

而且，第二引导通路11形成在炉腔18的外壳2和炉腔18的隔热部7之间。第二引导通路11用来将压力介质引向压力容器的顶部。在图8中，图示了本发明的另一个实施例，其中第二引导通路将压力介质引导至压力容器壁，将在下文对此进行更详细的讨论。

第二引导通路11设置有用于将压力介质供给至该第二引导通路11的至少第一入口或上入口24和至少第二入口或下入口25，以及位于压力容器的顶部处用于允许压力介质流入第一引导通路10中的开口13。优选地，第二引导通路11设置有位于与热交换器单元15近似相同的垂直高度处(例如，成行设置)的多个第一入口24和多个第二入口25。第一和第二组入口24，25邻近热交换器单元15设置在隔热罩壳3的下部26中。

根据本发明的实施例，一组第一或上入口以行图案设置，一组第二或下入口组在所述一组上入口的下方但以行图案设置。所述一组第一和第二入口中的入口可以具有不同的尺寸、形状、相互距离(即，两个相邻入口之间的距离)等。进一步，所述一组第一和第二入口中的入口可以根据行图案、波形图案、双行图案等设置。

根据本发明的实施例，所述至少一个第一入口的开口横截面面积小于所述至少一个第二入口的开口横截面面积。在包括多于一个第一入口和多于一个第二入口的实施例中，第一组入口的开口横截面面积之和小于第二组入口的开口横截面面积之和。

参照图6a-6b，示出根据本发明的多个不同入口结构。附图是示意性的并图示处于展开(rolled out)状态的压力容器的隔热部7的内壁的一部分。在图6a中，示出了一个实施例，其中所述一组上入口中的入口124是圆形的，具有相同的横截面开口，并设置为在相邻的入口之间具有相同的距离d1，所述一组下入口中的入口125是圆形的，具有相同的横截面开口，并设置为在相邻的入口之间具有相同的距离d2。进一步，所述一组下入口125以垂直距离VD设置在所述一组上入口124的下方。所述一组上入口124因此设置在大致压力容器内的第一垂直位置处，所述一组第二入口125设置在大致第二垂直位置处。如可以看到的那样，上入口124没有必要设置在对应的下入口125的垂直正上方，而是当然可以设置在对应的下入口的正上方。下入口125的总横截面开口面积(即，单个开口面积之和)大于上入口124的总横截面开口面积。

在图6b中，示出了一种实施例，其中所述一组上入口中的入口224a，224b具有两个不同的横截面开口面积，并且根据波形图案设置，且相邻的入口之间具有相同的距离d3，所述一组下入口中的入口225a，225b具有两个不同的横截面开口面积并根据波形图案设置，且相邻的入口之间具有相同的距离d4。

进一步，所述一组下入口225a，225b以垂直距离VD2，VD3，VD4和VD5设置在所述一组上入口224a，224b的下方。下入口225a，225b的总横截面开口面积(即，单个开口面积之和)大于上入口224a，224b的总横截面开口面积。所述一组下入口225a，225b包括比所述一组上入口224a，224b少的入口。

根据本发明，热交换器单元15优选设置在所述一组上入口和所述一组下入口之间，并且因此，根据这种优选实施例，如果采用如图6a所示的入口图案结构，具有约为VD的高度，而如果采用如图6b所示的入口图案结构，具有约为VD2-VD5的高度。

返回参照图1，第一入口24优选设置在第二入口25的上方并具有小于第二入口25的总横截面开口面积。热交换器单元15优选设置在使得该热交换器单元如图1所示设置在第一入口24和第二入口25之间且在底部隔热部7b下方的位置处。

在底部隔热部7b和隔热部7之间，形成有多个开口(或间隙)27。

第一组入口24优选位于与底部隔热部7b近似相同的高度处，即，在热交换器单元15的上方。外对流回路由此由第一和第二引导通路10，11形成，以及在压力容器1的下部中，在底部隔热部7b的下方。

在一些实施例中，热交换器单元15被设置为使得第三通路34形成在热交换器单元15和罩壳3之间。

大致如上文所述的那样进行物件5在根据图1的压机装置100中的压制。

现在将大致描述根据本发明的实施例的示例性压机装置的操作。

在接下来的描述中，处理循环可以包括数个阶段，如装载阶段、压制和/或加热阶段、冷却阶段、快速冷却阶段和卸载阶段。

首先，压力容器1打开，使得可以访问炉腔18及其装载室19。这可以以本领域已知的多种不同的方式实现，并且为了理解本发明的原理，不需要这些方式的进一步的描述。

随后，将被压制的物件定位在装载室19中，并且压力容器1关闭。

当物件已经定位在压力容器1的装载室19中时，例如，通过压缩机、加压储存箱(压力源)、低温泵等将压力介质供应到压力容器1中。在压力容器1内获得目标压力之前，压力介质到压力容器1中的供应继续。

在将压力介质供应到压力容器1中的同时或之后，炉腔18的炉子(加热元件)36启动，并且装载室内的温度增加。如果需要，压力介质的供应继续，并且压力增加，直到已经获得低于用于压制处理的期望压力的压力水平，并且处于低于期望压制温度的温度。随后，通过增加炉腔18中的温度，压力增加最终的量，以便达到期望的压制压力。可替换地，同时达到期望温度和压力，或者在已经达到期望温度之后达到期望压力。本领域技术人员认识到，本领域已知的任何合适的方法可以用来达到期望压制压力和温度。例如，能够平衡压力容器和高压源中的压力，并且随后通过压缩机进一步加压压力容器，并且同时进一步加热压力介质。内对流回路可以由炉腔18中容纳的风扇30启动，以实现均匀的温度分布。

根据本文中描述的实施例，期望压力大于约200巴，期望温度大于约400℃。

在维持该温度和压力的选定时间段之后，即，实际压制阶段，压力介质的温度将降低，即，冷却阶段开始。对于压机装置100的实施例，冷却阶段例如可以包括一个或多个快速冷却阶段和/或超快速冷却阶段，如下文所描述的那样。

压制阶段期间使用的压力介质在温度已经充分地降低之后可以从压力容器1排出。对于一些压力介质，可能有利的是将压力介质排放到箱等中以用于再循环。

在减压之后，压力容器1打开，以便可以从装载室19中卸载压制的物件5。

现在参照图2-5，向更详细地说明该过程的不同阶段，包括稳态阶段，且特别地包括中等冷却阶段和快速冷却阶段。再一次，应当在压力容器内的平均温度意义上解释用语“热”或“温”和“冷”。进一步，箭头指示压力介质的流动方向。

首先，转向图2，图示了稳态期间压力介质的流动方向。如可以看到的那样，已经向下通过第一引导通路10的冷压力介质上升穿过热交换器单元15，并冷却热交换器单元15，或者将热交换器单元15维持在低温下。冷压力介质的已经向下通过第一引导通路10的一部分流过第二入口25并进入第二引导通路11。上升穿过热交换器单元15的压力介质随后流过第二引导通路11的上入口25并进入第二引导通路11。第二引导通路11中的压力介质上升并进一步穿过开口13。因此，上入口24设置由足够大的开口面积，以在稳态或中间冷却(如将在图3中示出的那样)期间提供通流，从而冷却热交换器单元15或将热交换器单元维持在低温下。

在图3中，图示了中间冷却阶段。在中间冷却期间，风扇31和/或30以比稳态期间高的速度运转。如可以看到的那样，已经下降穿过第一引导通路10的冷压力介质随后上升穿过热交换器单元15并冷却热交换器单元15，或将所述热交换器单元维持在低温下。冷压力介质的已经向下穿过第一引导通路1()的一部分流过第二入口25并进入第二引导通路11。上升穿过热交换器单元15的压力介质随后流过第二引导通路11的上入口25并进入第二引导通路11。第二引导通路11中的压力介质上升并进一步穿过开口13。因此，在中间冷却阶段期间，仍将存在温的压力介质在通路12和穿过上入口24的向下流动。因此，上入口24设置由足够大的横截面开口面积，以在中间冷却期间提供通流，从而冷却热交换器单元15或将所述热交换器单元维持在低温下。温压力介质在通路12向下的流动和压力介质向上穿过热交换器单元15的流动两者都流过上入口24，并且因此争抢入口24可用的开口面积。如果温的压力介质的流量太高，则上入口24将饱和，并且温的压力介质还将开始向下流过热交换器单元15，并且通过从温的压力介质到热交换器单元15的热传递，可以实现温的压力介质的冷却。上入口24的饱和点取决于风扇30，31的运转速度和上入口24的总横截面开口面积。

在图4中，图示了上入口在快速冷却阶段期间如何饱和。上入口24被设计为使得压力容器1的外壁不暴露至热过载，或者换句话说，上入口24被设计(如，关于横截面开口面积，以及相对于底部隔热部7b和热交换器单元15以及下入口25的位置)使得上入口24在压力容器1的外壁的热过载出现之前以温的压力介质的流量饱和。

现在参照图4，将描述快速冷却阶段。在快速冷却期间，风扇31和/或30以明显高于稳态期间和中间冷却阶段期间的非常高的速度运转。向下流过通路12的温的压力介质流过上入口24并流过热交换器单元15，这是因为上入口24已经由温的压力介质流入第二引导通路11而饱和。由于热量或热能从压力介质向热交换器单元15的传递，向下流过热交换器单元15的压力介质被热交换器单元15冷却。从热交换器单元15流出的已冷却的压力介质随后通过下入口25进入第二引导通路11。下降通过第一引导通路10的冷的压力介质通过下入口25流入第二引导通路11。这使得大量热量或热能能够从压力介质传递至热交换器单元15，并且同时可以避免压力容器1的外壁的热过载。

在图5中，图示了如何在快速冷却阶段之后再次冷却热的热交换器单元15。可替换地，热交换器单元15可以在后续过程的稳态期间被冷却。如果快速冷却过程在合适的温度处中断，则对流将冷却热交换器单元15。如可以看到的那样，已经向下穿过第一引导通路10的冷的压力介质上升穿过热交换器单元15，并且由于热能从热交换器单元15向压力介质的传递而冷却热交换器单元15。随后，温的压力介质将通过上入口24进入第二引导通路11，所述压力介质在第二引导通路11中上升并进一步流过开口13。冷的压力介质的已经向下流过第一引导通路10的一部分流过第二入口25并进入第二引导通路11。

现在参照图7，将描述本发明的另一个实施例。在图7，仅示意性地示出压机装置的较少的部件。相同或对应的部件或元件将参照与上文相同的附图标记，并且下文将省略它们的描述。在这个特定实施例中，上热入口72，即，可以通过热量或热能但不允许压力介质通过的可透热部设置在与底部隔热部7b和热交换器单元15近似相同的高度处。上热入口72设置在隔热部70中并由可透热材料制成。根据上文描述的实施例，下入口或一组入口25设置在可透热部分72的下方。

现在参照图8，将描述本发明的另一个实施例。相同或对应的部件或元件将参照与上文相同的附图标记，并且下文将省略它们的描述。在压机装置110的这个特定实施例中，第二引导通路11形成在炉腔18的外壳2′和炉腔18的隔热部7之间。第二引导通路11用来通过隔热罩壳3′的开口83将压力介质引向压力容器1′的压力容器内壁。

因此，第二引导通路11设置有用于将压力介质供应到该第二引导通路11的至少一个第一入口或上入口24和至少一个第二入口或下入口25，以及在压力容器1′的隔热罩壳3′的侧部处(在图示的实施例中，在上侧处)的用于允许压力介质流入第一引导通路10的开口83。

虽然本说明书和附图公开了多个实施例和示例，包括部件、材料、温度范围、压力范围等选择，但本发明不限于这些特定示例。在不偏离本发明的由随附权利要求限定的范围的条件下，可以进行多种修改和变化。

Claims (12)

1.一种用于通过热压制处理物件的压机装置(100；110)，包括压力容器(1；1′)，所述压力容器包括：

炉腔(18)，所述炉腔包括隔热罩壳(3；3′)和适于保持物件的炉子(36)；

热交换器单元(15)，所述热交换器单元设置在所述炉腔(18)的下方，并适于在压力介质通过所述热交换器单元(15)时与压力介质交换热能；

至少一个第一入口(24)，所述至少一个第一入口在所述隔热罩壳(3；3′)中设置在所述隔热罩壳(3；3′)的下部(26)处以用于使压力介质通过；和

至少一个第二入口(25)，所述至少一个第二入口在所述隔热罩壳(3；3′)中设置在所述隔热罩壳(3；3′)的所述下部(26)处以用于使压力介质通过，所述至少一个第二入口(25)设置在所述至少一个第一入口(24)的下方。

2.根据权利要求1所述的压机装置，其中隔热罩壳(3；3)包括形成在外壳部(2；2′)和隔热部(7)之间的引导通路(11)，所述引导通路(11)被设置成从所述热交换器单元(15)引导经由所述至少一个第一入口(24)和所述至少一个第二入口(25)供应的压力介质。

3.根据权利要求2所述的压机装置，其中所述引导通路(11)设置有用于使所述压力介质通向所述压力容器(1；1′)的顶部和/或所述压力容器(1；1′)的侧壁的至少一个出口。

4.根据前述权利要求中任一项所述的压机装置，其中所述热交换器单元(15)设置在所述至少一个第一入口(24)的下方。

5.根据前述权利要求中任一项所述的压机装置，其中所述热交换器单元(15)设置在所述至少一个第二入口(25)的上方。

6.根据前述权利要求中任一项所述的压机装置，其中所述热交换器单元(15)大致设置在所述至少一个第一入口(24)和所述至少一个第二入口(25)之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的压机装置，其中底部隔热部(7b)设置在所述炉腔(18)的下方且在所述热交换器单元(15)的上方。

8.根据权利要求7所述的压机装置，其中所述底部隔热部(7b)大致设置在与所述至少一个第一入口(24)相同的高度处。

9.根据权利要求7所述的压机装置，其中所述底部隔热部(7b)大致设置在所述至少一个第一入口(24)的上方。

10.根据前述权利要求中任一项所述的压机装置，其中所述至少一个第一入口(24)的开口面积小于所述至少一个第二入口(25)的开口面积。

11.根据前述权利要求中任一项所述的压机装置，其中一组第一入口(24)设置在大致第一垂直位置处，并且其中一组第二入口(25)设置在大致第二垂直位置处。

12.根据前述权利要求中任一项所述的压机装置，其中所述压机装置被设置以用于通过热等静压制处理物件。

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