DE1602326A1

DE1602326A1 - High pressure containers, especially for isostatic pressing

Info

Publication number: DE1602326A1
Application number: DE19671602326
Authority: DE
Inventors: Pennell John Antony
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1967-11-24
Filing date: 1967-11-24
Publication date: 1970-04-09

Description

Hochdruckbehälter, insbesondere zum isostatischen pressen Die Erfindung bezieht sich auf Hochdruckbehälter, die zu den verschiedensten Zwecken verwendet werden können, z. B. beim isostatischen Pressen, beim hydrostatischen Strangpressen und beim hydrostatischen Expandieren oder Stauchen; genauer gesagt sieht die Erfindung Maßnahmen vor, um die Herstellung solcher Hochdruckgefäße zu erleichtern. High pressure containers, especially for isostatic pressing. The invention refers to high pressure vessels that are used for a wide variety of purposes can be, e.g. B. in isostatic pressing, in hydrostatic extrusion and in the case of hydrostatic expansion or upsetting; more specifically, the invention sees Measures to facilitate the manufacture of such high pressure vessels.

Hochdruckbehälter müssen wiederholt einem hohen Innendruck standhalten können, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung, z. B. infolge einer Materialermüdung, besteht.-Da ErmU-durgsbüche in erster Linie durch die Änderung der Beanspruchung hervorgerufen werden, die eintritt, wenn der in dem Behälter herrschende Druck zyklisch zwischen seinem höchsten und seinem niedrigsten Wert variiert wird, ist es erforderlich, den Bereich der Beanspruchungen an allen Punkten innerhalb des Behälters möglichst klein zu halten. Wenn insbesondere der Innendruck eines solchen Behälters während eines Arbeitszyklus von seinem maximalen Wert auf einen niedrigeren Wert herabgesetzt wird, erfolgt eine elastische Zusammenziehung des Behälters. Durch dieses Zusmmenziehen werden wiederum normalerweise hohe Druck beanspruchungen in der Umfangirichtung im Material des Behälters nahe der inneren Wandfläche des Behälters hervorgerufen, so daß dort die Schub- bzw. Scherspannungen Werte erreichen, die in einem sehr hohen Bereich liegen ; infolgedessen besteht die Gefahr, daß an der inneren Wandfläche eines Druckbehälters Ermüdungsrisse auftreten, die schließlich zu einem Ermüdungsbruch der Behzlterwand führen. Die bis jetzt bekannten Hochdruckbehälter weisen eine unzureichende Ermttdungs- bzw. Dauerfestigkeit auf, wenn nicht dafür gesorgt wird, daß der maximale Druck auf einem sehr niedrigen Wert gehalten wird; wenn man solche Behälter ftfr sehr hohe Innendrucke konstruiert, ergibt sich ein großer Außendurchmesser des Behälters, so daß Behälter dieser Art nicht bei raumsparend ausgebildeten, mit hohem Druck arbeitenden Einrichtungen verwendet werden können. High pressure containers have to withstand high internal pressure repeatedly can without the risk of damage, e.g. B. as a result of material fatigue, exists.-Da ErmU-durgsbüche primarily through the change in stress which occurs when the pressure prevailing in the container is cyclical is varied between its highest and its lowest value, it is necessary the area of the stresses at all points within the container, if possible to keep it small. In particular, if the internal pressure of such a container during of a duty cycle is reduced from its maximum value to a lower value there is an elastic contraction of the container. Through this contraction are in turn normally high pressure loads in the circumferential direction in the material of the container near the inner wall surface of the container caused so that there the shear or shear stresses reach values that are in a very high range; as a result, there is a risk that the inner wall surface of a pressure vessel, fatigue cracks eventually occur lead to a fatigue fracture of the container wall. The high-pressure containers known up to now show insufficient harvesting strength or fatigue strength, if not for that ensuring that the maximum pressure is kept at a very low value; if one constructs such containers for very high internal pressures, the result is a large outer diameter of the container, so that container of this type does not save space trained, high pressure devices can be used.

Eine Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, die Konstruktion und Herstellung von wenig Raum beanspruchenden Hochdruckbehältern zu erleichtern, die durch ihre hohe Dauerfestigkeit gekennzeichnet sind. A main object of the invention is the construction and To facilitate the manufacture of space-consuming high-pressure vessels that are characterized by their high fatigue strength.

Genauer gesagt sieht die Erfindung einen Hochdruckbehälter vor, dessen Wandteil sich aus mindestens einer inneren Schicht, die so geformt ist, daß sie in dem Behälter eine innere Bohrung oder Kammer abgrenzt, und aus mindestens einer Sttttzschicht zusammensetzt, welche die bzw. jede innere Schicht konzentrisch umschließt und aus einem Material besteht, das einen erheblich höheren Elastizitätsmodul aufweist als das Material der bzw. More precisely, the invention provides a high pressure container, the Wall part is made up of at least one inner layer which is shaped so that it defining an internal bore or chamber in the container, and at least one Composed support layer, which surrounds the or each inner layer concentrically and made of a material that has a significantly higher modulus of elasticity than the material of the

Jeder inneren Schicht, wobei die Anordnung derart ist, daß die Änderungen der Beanspruchung, die eioh bei Änderungen des Drucke in dem Behälter ergeben, duroh die Wandechichten in einem hinreichenden Ausmaß verteilt werden, um eine Ubermäßige Konzentration der Beanspruchungsänderungen in dem die Bohrung oder Kammer abgrenzenden Wandteil zu verhindern Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausftihrungsbeispiele an Hand der meichnungen.Each inner layer, the arrangement being such that the changes the stress that results from changes in the pressure in the container the wall layers in one be distributed to a sufficient extent, To an excessive concentration of the stress changes in which the hole or chamber to prevent delimiting wall part More details and advantages of the invention emerge from the following description of several exemplary embodiments on the basis of the measurements.

Fig. 1 ist ein Teil eines Längsschnitts durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochdruckbehälters. Fig. 1 is part of a longitudinal section through a first embodiment a high pressure container according to the invention.

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1. FIG. 2 is a section taken along line 2-2 in FIG. 1.

Fig. 3 zeigt im Querschnitt eine zweite Ausführungsform eines Hochdruckbehälters nach der Erfindung. Fig. 3 shows in cross section a second embodiment of a high pressure container according to the invention.

Fig. 4 zeigt in einem Teil eines Querschnitts eine dritte Ausfiihrungsform eines erfindungsgemäßen Hochdruckbehälters. 4 shows a third embodiment in part of a cross section a high pressure container according to the invention.

Die Zeichnungen zeigen die Anwendung der Erfindung bei Hocneruckbehältern von allgemein zylindrischer Form, in denen sich ein Druck in der Größenordnung von 23500 bis 39000 kg/cm2 (150-250 tons per square inch) entwickeln kann. Es sei jedoch bemerkt, daß sich die Erfindung auch bei Behältern anwenden läßt, die allgemein kugelförmig sind oder eine andere nicht zyllndrische Form haben. The drawings show the application of the invention to high pressure vessels of generally cylindrical shape, in which there is a pressure of the order of Can develop 23500 to 39000 kg / cm2 (150-250 tons per square inch). However, it is notes that the invention can also be applied to containers that are generally are spherical or have some other non-cylindrical shape.

In Fig. 1 erkennt man eine erste Ausführungsform der Erfindung in Gestalt eines im wesentlichen zylindrischen Eochdruckbehälters mit einem Wandteil, der mindestens eine innere Schicht 4 umfaßt, durch welche in dem Behalter eine innere Bohrung oder Kammer 1 abgegrenzt wird, in welcher der hohe Innendruck erzeugt werden soll. Ferner umfaßt der Wandteil des Behälters mindestens eine Stützschicht 3, welche die innere Schicht 4 konzentrisch umgibt und aus einem Material besteht, das einen erheblich höheren Elastizitätsmodul aufweist als das Material der Schicht 4. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß es gewöhnlich zweckmäßig ist, ein Verhältnis von mehr als 1,5 zu 1 zwischen den Elastizitätsmoduln der Sttitzschicht 3 und der inneren Schicht 4 vorzusehen. In Fig. 1 can be seen a first embodiment of the invention in Shape of a substantially cylindrical high pressure container with a wall part, comprising at least one inner layer 4 through which in the container an inner Bore or chamber 1 is delimited in which the high Internal pressure should be generated. Furthermore, the wall part of the container comprises at least one support layer 3, which concentrically surrounds the inner layer 4 and consists of a material, which has a considerably higher modulus of elasticity than the material of the layer 4. In this connection it should be noted that it is usually appropriate to have a relationship of more than 1.5 to 1 between the moduli of elasticity of the support layer 3 and the inner layer 4 to be provided.

Mindestens eine äußere Schicht 2 umschließt die Stützschicht 3, und die äußere Schicht 2 hat einen niedrigeren Elastizitätsmodul als die Sttltzsohicht 3. Die Schicht 2 kann als einheitliches Bauteil ausgebildet sein oder sie kann durch eine Bewicklung aus Draht gebildet werden, oder es kann sich um eine Autofrettagekonstruktion oder um eine aus Segmenten zusammengesetzte Konstruktion handeln; zur herstellung der Schicht 2 wird ein geeignetes Material verwendet, z. B. ein relativ zäher Stahl mit einem niedrigen Elastizitätsmodul. Die Stutzachicht 3 des Behälters wird zweckmäßig aus mehrenen segmentförmigen Klötzen zusammengesetzt, die aus zementiertem Wolframkarbid bestehen und sich gegenseitig an radial verlauienden Flächen berühren, Alternativ kann man die Schicht 3 als massiven Ring mit einem hohen Elastizitätsmodul ausbilden, s. B. aus Wolframkarbid, oder man könnte diese Schicht zur Erleichterung ihrer Herstellung in eine geeignete Zahl von Ringen unterteilen, die sich aus Segmenten zusammensetzen. At least one outer layer 2 encloses the support layer 3, and the outer layer 2 has a lower modulus of elasticity than the support layer 3. The layer 2 can be formed as a unitary component or it can through a wrapping of wire can be formed, or it can be an autofrettage construction or a construction composed of segments; for the production a suitable material is used for layer 2, e.g. B. a relatively tough steel with a low modulus of elasticity. The support layer 3 of the container is useful composed of several segment-shaped blocks made of cemented tungsten carbide exist and touch each other on radially extending surfaces, alternatively the layer 3 can be designed as a solid ring with a high modulus of elasticity, e.g. made of tungsten carbide, or this layer could be used to facilitate its manufacture divide into an appropriate number of rings composed of segments.

Die innere Schicht 4 hat zweckmäßig die Form einer Buchse oder Welse, und sie besteht aus einem Material mit einem niedrigen Elastizitätsmodul und einer hohen Festigkeit, s. B. aus Werkzeugstahl,"maraging steel" oder Titan, so daß diese Schicht radialen Druckkräften standhält. Die äußere Schicht 2 wird so aufgebracht, daß sie gegenüber der Stützschicht 3 in einem hinreichenden Ausmaß vorgespannt ist, wenn sich der Behälter im unbelasteten Zustand befindet, so daß verhindert wird, daß sich die radialen Flächen der Klötze der Schicht 3 voneinander abheben, wenn der Behälter seinem normalen Betriebsdruck ausgesetzt ist. Jedoch sind die Klötze der Schicht 3 so ausgebildet, daß sich bei einem kritischen Druck, der höher ist als der normale Betriebsdruck die radialen Flächen der Klötze voneinander abheben, und zwar annähernd gleichzeitig an Jedem beliebigen Radius der Schicht 3, d.h. über die ganze Dicke dieser Schicht. The inner layer 4 expediently has the shape of a bush or catfish, and it is made of a material having a low elastic modulus and a high strength, see e.g. from Tool steel, "maraging steel" or Titanium, so that this layer can withstand radial compressive forces. The outer layer 2 is applied so that it is against the support layer 3 in a sufficient Extent is preloaded when the container is in the unloaded state, so that it is prevented that the radial surfaces of the blocks of the layer 3 from each other take off when the container is exposed to its normal operating pressure. However the blocks of layer 3 are designed so that in the event of a critical pressure, which is higher than the normal operating pressure the radial surfaces of the blocks from each other lift off, almost simultaneously at any arbitrary radius of the layer 3, i.e. over the entire thickness of this layer.

Eine solche Anordnung der Klötee gewährleistet, daß die Sttitzschicht 3 bei einer zyklischen Druckbeanspruchung eine maximale Starrheit besitzt, und daß die Dicke der Schicht 2, mittels deren die Klötze der Schicht 3 zusammengehalten werden, auf den kleinsten möglichen viert verringert werden kann.Such an arrangement of the balls ensures that the support layer 3 has a maximum rigidity under cyclic compressive stress, and that the thickness of the layer 2 by means of which the blocks of the layer 3 are held together can be reduced to the smallest possible fourth.

Bei dieser Anordnung wird die innerste Schicht bzw. die Buchse 4 durch die Schicht 3 abgestütst, welch letstere bei ihrer Beanspruchung durch einen Innendruck nur in einem geringen Ausmaß radial erweitert wird, so daß in der Buchse 4 nur eine sehr kleine, sichozyklisch verändernde Ringspannung auftritt. In this arrangement, the innermost layer or the bushing 4 supported by the layer 3, the latter when it is stressed by a Internal pressure is expanded radially only to a small extent, so that in the socket 4 only a very small, cyclically changing ring stress occurs.

Hierdurch wird die gefahr eines Ermüdungsbruchs der Buchse 4 auf ein Mindestmaß verringert. Wenn die Buchse 4 in der Schicht 3 etwas vorgespannt wird, z.B. mit einer Durchmesserdberschneidugegvon etwa 0,05 mm, ist es möglich, die Ringspannung bzw. die Beanspruchung der Buchse 4 in der Umfangsrichtung praktisch vollständig zu vermeiden; auf diese Weise wird die Widerstandsfähigkeit der Buchse gegen eine Werkstoffermüdung weiter vergrößert. Wenn man der Buchse 4 im Vergleich zu den Schichten 2 und 3 eine geringe Wandstärke gibt, werden die zyklischen axialen Beanspruchungen der Buchse auf die Beanspruchungen der eine größere Starrheit aufweisenden Schicht 3 beschränkt ; dies ist auf die Reibungsberührung an der Trennfläche 5 zurückzuführen, Diese Beanspruchungen und die auf sie zuruckzufuhrende Verformung sind sehr gering, und die axiale Gegenkraft (constraintZ) fuhrt zu einer axialen Druckbeanspruchung der Buchse 4, wenn der Behälter seinem Betriebsdruck ausgesetzt wird; diese Deanspruchungen bzw. Spannungen tragen ebenfalls dazu bei, die Dauerfestigkeit der Buchse 4 zu vergrößern.This reduces the risk of the bushing 4 breaking through fatigue Reduced minimum size. If the bushing 4 is pretensioned a little in layer 3, e.g. with a diameter of about 0.05 mm, it is possible to reduce the hoop tension or the stress on the socket 4 in the circumferential direction is practically complete to avoid; in this way will resilience the Bushing further enlarged against material fatigue. If you plug the socket 4 in the There is a low wall thickness compared to layers 2 and 3, the cyclical ones axial stresses on the bush to the stresses of a greater rigidity having layer 3 limited; this is due to the frictional contact on the parting surface 5 attributable to these stresses and the deformation attributable to them are very small, and the axial counterforce (constraintZ) leads to an axial Compressive stress on the socket 4 when the container is exposed to its operating pressure will; these stresses or stresses also contribute to the fatigue strength the socket 4 to enlarge.

Es wurde festgestellt, daß nahe den Enden des Behälters die Reibung an der Trennfläche 5 nicht a'isreicht, um zu verhindern, daß sich die Schicht 3 und die Buchse 4 axial gegeneinander gleitend bewegen. Eine solche Relativbewegung wird dadurch verhindert, daß mit den Enden des Behälters Platten 6 verspannt werden, welche gemäß Fig. 1 die Enden der Buchse 4 bei 7 abstützen. Jedes Ende des @ehälters bzw. Jede Spannplatte 6 wird hinreichend vorgespannt, um zu verhindern, daß sich die Buchse 4 gegenüber der benachbarten Stirnfläche 8 der Schicht 5 bewegt, wenn der behälter seinem höchsten Betriebsdruck ausgesetzt ist; auf diese Weise ist es möglich, maximale axiale Druckbeanspruchungen auf zunehmen, die in der Buchse 4 auftreten, und zwar derart, daß keine gleitenden Relativebewegungen hervorgerufen werden. Ferner kann jede Spannplatte 6 mit hier nicht gezeigten Dichtungen versehen werden; in. diesem Ball ist es orforderlicht daß die Platten 6 außerdem die durch Oie Dichtungen hervargrufenen Reaktionskräfte $aufnehman, ohne daß eine Bewegung erfolgt. It was found that near the ends of the container the friction does not reach at the separating surface 5 in order to prevent the layer 3 and move the bushing 4 axially sliding against one another. Such a relative movement this prevents plates 6 from being braced with the ends of the container, which, according to FIG. 1, support the ends of the bushing 4 at 7. Each end of the @container or Each clamping plate 6 is sufficiently pretensioned to prevent that the bushing 4 moves with respect to the adjacent end face 8 of the layer 5 when the tank is exposed to its highest operating pressure; that way it is possible to absorb maximum axial compressive stresses that occur in the bushing 4 occur in such a way that no sliding relative movements are caused will. Furthermore, each clamping plate 6 can be provided with seals not shown here will; In. This ball it is required that the plates 6 also through The seals absorb reaction forces without causing any movement he follows.

Wegen der Starrheit der Schicht 3 werden die zyklischen Beanspruchungen der weniger starren Schichten, z. B. der äußeren Schicht 2 und Uer Buchse 4, verringert. Auf diese Weise wird eine Beschädigung der Schicht 2 infolge einer Ermüdung des Werkstoffs im wesentlichen verhindert, so daß die äußeren Schichten eines erfindungsgemäßen Behälters unter Berücksichtigung ihrer statischen Festigkeit konstruiert werden können, so daß sich auf bei hohen Beanspruchungen nur ein relativ kleiner Gesamtdurchmesser ergibt. Die Verkleinerung der zyklischen Beanspruchungen bedeutet, daß die äußere Schicht 2 an ihren Enden mit Gewindebohrungen versehen werden kann, so daß es möglich ist, die Schrauben 9 oder andere Mittel zum befestigen der Platten 6 in die Schicht 2 einzuschrauben, ohne daß die Gewindebohrungen zu Spannungsanhäufungen Anlaß geben, die so hoch sind, daß sie zur Einleitung eines Dauer- oder Ermüdungsbruchs führen. Fenner tibt das Vorhandensein der Wewindebohrungen auch nur eine geringe Wirkung auf die statische Festigkeit der bzw. jeder äußeren Schicht aus. Because of the rigidity of layer 3, the cyclic loads the less rigid layers, e.g. B. the outer layer 2 and Uer socket 4 is reduced. In this way, damage to the layer 2 due to fatigue of the Material essentially prevented, so that the outer layers of an inventive The container must be designed taking into account its static strength can, so that only a relatively small overall diameter is available for high loads results. The reduction of the cyclical loads means that the external Layer 2 can be tapped at its ends to make it possible is the screws 9 or other means of fastening the plates 6 in the layer 2 screw in without the threaded holes giving rise to accumulations of stress, which are so high that they lead to the initiation of a fatigue fracture or fatigue fracture. Fenner, the presence of the threaded holes also has only a minor effect on the static strength of the or each outer layer.

Fig. 3 zeigt eine Ausfiihrungsform der Erfindung, die dazu bestimmt ist, gleichzeitig einem Innendruck und einem Außendruck ausgesetzt zu werden, wobei diese Drücke zyklisch und phasengleich auftreten können. Ein solcher Druckbehälter kann zweckmäßig einen Bestandteil eines mehrere Bestandteile umfassenden Druckbehälters bilden. Beider Anordnung nach Fig. 3 kommen die Schicht 2a, die Schicht 3a, die alternativ als einteiliger Ring ausgebildet sein kann, und die innerste schicht 4a auf ähnliche weise zur Wirkung wie die entsprechenden Schichten 2, 3 und 4 der Anordnung nach Fig. 1 und 2. Jedoch sind gemäß Big. 3 die Schichten 2a, 3a und 4a, welche insgesamt so betrachtet werden können, als ob sie einen inneren bestandteil eines Behälters bildeten, in einem Gehäuse 10 angeordnet, das gegebenenfalls als ein zweiter zusammengesetzter Behälter ausgebildet sein kann. Ein zyklischer Druck wird dann an einer Trennfläche 11 in einem Druckmittel erzeugt, das sich in einem Ringspalt zwischen der Schicht 2a und dem gehäuse 10 befindet. 3 shows an embodiment of the invention which is intended to do so is to be exposed to an internal pressure and an external pressure at the same time, wherein these pressures can occur cyclically and in phase. Such a pressure vessel can expediently be a component of a pressure vessel comprising several components form. In the arrangement according to FIG. 3, the layer 2a, the layer 3a, the alternatively can be designed as a one-piece ring, and the innermost layer 4a on similar wise to the effect as the corresponding layers 2, 3 and 4 of the arrangement of FIGS. 1 and 2. However, according to Big. 3 the layers 2a, 3a and 4a, which as a whole can be viewed as if they were an inner formed part of a container, arranged in a housing 10, which optionally can be designed as a second composite container. A cyclical one Pressure is then generated at a separating surface 11 in a pressure medium which is in an annular gap between the layer 2a and the housing 10 is located.

Dieser an der Trennfläche 11 entwickelte zyklische Druck wirkt von außen nach innen auf den inneren Bestandteil des Behälters, und der ion außen aufgebrachte Druck bewirkt eine Verkleinerung des beanspruchungsbereichs in den Schichten 2a, 3a und 4a des inneren Behälterbestandteils bei einem gegebenen zyklischen Innendruck. Auf diese weise ist der innere Behälterbestandteil nur dem Unterschied zwischen dem äußeren Druck und dem inneren Druck ausgesetzt, was zur Folge hat, daß es in manchen Fällen nicht erforderlich ist, die Schicht 3a z. B. aus Wolframkarbid mit einem hohen Elastizitätsmodul herzustellen, do daß man ein Material mit einem niedrigeren Elastizitätsmodul, z.B. Werkzeugstahl, für die Schicht 3a verwenden kann. Auf entsprechende tieise kann die innere Schicht 4a aus einem Material mit einem hohen Verhältnis zwischen der Festigkeit und dem Elastizitätsmodul hergestellt werden, z. B. aus Titan, Gummi, Kunststoff oder Glas, doch ftthrt die Tatsache, daß die Schicht 4a durch die Schicht Sa in axialer Richtung festgehalten wird, zu sehr hohen axialen Beanspruchungen in der Schicht 4a. Hier nicht gezeigte stirnseitig angeordnete Platten, die den Platten 6 des ersten Ausführungsbeispiels ähneln, werden wiederum verwendet, und diese Platten müssen daher eine höhere Festigkeit haben als die Platten 6 des ersten Ausführungsbeispiels, damit sie größeren axialen kräften standhalten können. Vas Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul der Stützschicht Da und dem Elastizitätsmodul der inneren Schicht 4a ist bei der Anordnung nach Fig. 3 größer als bei dem ersten Ausführungsbeispiel. This cyclic pressure developed at the separating surface 11 acts from outside in on the inner component of the container, and the ion applied outside Pressure causes a reduction in the stress area in layers 2a, 3a and 4a of the inner container component for a given internal cyclic pressure. In this way the inner container component is just the difference between exposed to the external pressure and the internal pressure, with the result that it is in In some cases it is not necessary to apply the layer 3a e.g. B. made of tungsten carbide with To produce a high modulus of elasticity, you do that you have a material with a lower Modulus of elasticity, e.g. tool steel, can be used for layer 3a. On appropriate The inner layer 4a may be made of a material having a high ratio between the strength and the modulus of elasticity, e.g. B. off Titanium, rubber, plastic or glass, however, leads to the fact that the layer 4a is held by the layer Sa in the axial direction, to very high axial Stresses in layer 4a. Plates arranged at the front, not shown here, the plates 6 of the first embodiment are similar is used again, and these plates must therefore have a higher strength than the plates 6 of the first embodiment, so that they have greater axial forces can withstand. Vas ratio between the modulus of elasticity of the support layer Since and the modulus of elasticity of the inner layer 4a is in the arrangement according to Fig. 3 larger than in the first embodiment.

Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit einer äußeren Schicht 2b aus einem Material mit niedrigem Elastizitätsmodul, einer Stützschicht 3b aus sich an radialen Flächen berührenden segmenten oder Klötzen aus einem Material mit hohem Elastizitätsmodul, z.B. aus zementiertem Wolframkarbid, sowie mit einer innersten Schicht 4b aus einem material mit niedrigen Elastizitätsmodul, z.B. aus Werkzeugstahl, wie er auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Jedoch ist bei dem Ausfühsungsbeispiel nach Fig. 4 eine das Fressen verhindernde Schicht 12 vorgesehen, die sich aus sich an radialen Flächen berührenden segmenten oder Klötzen zussmmensetzt; die Segmente der Schicht 12 bestehen aus einem Material mit niedrigem Elastizitätsmodul, z.B. aus Werkzeugstahl, und die Schicht 12 liegt zwischen der Schicht 3b und der inneren Schicht 4b. Wie bei den schon beschriebonen Ausführungsbeispielen werden syklische Beanspruchungen absichtlich in der starren Schicht 3b konzentriert9 um den Bereich der Benanspruchungen bei den anderen flexibleren Schichten zu veringern. Dies kann dazu führen, daß die starre Schicht 3b überlastet wird, obwohl sie eine sehr hohe Festigkeit aufweist. Fig. 4 shows a third embodiment of the invention with a outer layer 2b made of a material with a low modulus of elasticity, a support layer 3b of segments or blocks made of one material and touching one another on radial surfaces with a high modulus of elasticity, e.g. made of cemented tungsten carbide, and with a innermost layer 4b made of a material with a low modulus of elasticity, e.g. Tool steel, as it is also used in the first embodiment. However In the exemplary embodiment according to FIG. 4, a seizure-preventing layer is used 12 is provided, consisting of segments or touching radial surfaces Blocks assembled; the segments of the layer 12 are made of a material with low modulus of elasticity, e.g. made of tool steel, and the layer 12 lies between the layer 3b and the inner layer 4b. As with the exemplary embodiments already described Cyclic stresses are intentionally concentrated in the rigid layer 3b9 in order to reduce the range of demands on the other, more flexible layers. This can lead to the fact that the rigid layer 3b is overloaded, although it is a has very high strength.

Um einer solchen möglichen Überlastung entgegenzuwirken, sind die radialen Flächen der Klötze der Schicht 3b so profiliert, daß sich ein geregelter Spalt 13 zwischen jedem Paar von benachbarten, sich bertihrenden radialen Flächen der Klötze dieser Schicht öffnen kann; wenn der sruckbehälter dem maximalen Druck ausgesetzt ist, erstrecken sich diese Spalte radial nach außen von der Innenfläche der Klötze der Stützschicht aus bis zu einer in Fig. 4 gestrichelt gezeichneten, in der Umfangsrichtung verlaufenden Linie 14 innerhalb der Schicht 3b. Auf diese Weise können zyklische Deanspruchungen gleichmäßig auf alle Teile der Schicht 3b verteilt werden, wobei der Beanspruchungsbereich in der Zone zwischen der Innenfläche der Schicht 3b und der Linie 14 so geregelt werden kann, daß er genau in die Grenzen der Ermüdungsfestigkeit des Materials der Schicht fällt. Zu diesem Zweck müssen die Klötze der Schicht 3b auf besondere Weise profiliert werden; dieses profil wird aus der elastischen Verformung der Klötze unter der gewünschten Belastung ermittelt, wobei zu berücksichtigen ist, daß sich die Spalte Dei dem Innendruck Null schließen müssen. To counteract such a possible overload, the radial surfaces of the blocks of the layer 3b profiled so that a regulated Gap 13 between each pair of adjacent, spanning radial surfaces the blocks of this layer can open; when the pressure vessel reaches the maximum pressure is exposed, these gaps extend radially outward from the inner surface the blocks of the support layer up to one shown in dashed lines in Fig. 4, in the circumferential direction running line 14 within the layer 3b. To this In this way, cyclic stresses can be applied equally to all parts of the layer 3b are distributed, with the stress area in the zone between the inner surface the layer 3b and the line 14 can be controlled so that it is exactly within the limits the fatigue strength of the material of the layer falls. To do this you need to the blocks of layer 3b are profiled in a special way; this profile will determined from the elastic deformation of the blocks under the desired load, it must be taken into account that the column Dei close to the internal pressure zero have to.

Die in der schon beschriebenen vieise angeordnete Schicht 12 umfaßt Klötze, die so profiliert sind, daß sich an der inneren Wandfläche dieser Schicht in keinem eitpunkt Spalte öffnen, Diese Anordnung verhindert ein Fressen zwischen der Innenfläche der in Segmente unterteilten Schicht 12 und der ihr benachbarten lückenlose innersten Schicht 4b. Alternativ kann man die Schicht 12 fortlassen; in diesem Fall wird ein Fressen zwischen den Schichten 3b und 4b dadurch verhindert, daß man eine große Zahl von segmentförmigen Klötzen vorsieht, von denen jeder nur einen kleinen Winkel einschließt, um die Schicht 3b aufzubauen, so daß die ßreite der Spalte 13 verringert wird. The layer 12 arranged in the manner already described comprises Blocks that are profiled so that on the inner wall surface of this layer Do not open any column, this arrangement prevents seizure between the inner surface of the segmented layer 12 and that adjacent to it gapless innermost layer 4b. Alternatively, the layer 12 can be omitted; in this case, seizure between layers 3b and 4b is prevented by that one provides a large number of segment-shaped blocks, of which everyone includes only a small angle to build up the layer 3b, so that the ßreite the column 13 is reduced.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. High pressure container for use in isostatic pressing, in hydrstatic extrusion and in hydrostatic Expanding or compressing, the container comprising a plurality of layers Has wall through which an inner bore or chamber is delimited, thereby characterized in that at least one support layer (3, 3a, gb) of the wall part of the container concentrically enclosing and consisting of one or more inner layers (4, 4a, 4b, 12) consists of a material that has a significantly higher modulus of elasticity than the material of the or each inner layer, the arrangement being such that Stress changes resulting from changes in the pressure in the container, be sufficiently distributed through the wall layers to avoid excessive To avoid concentration of the test changes in the wall part that is exposed to the bore or chamber (1) is adjacent.

2. High pressure container according to claim 1, characterized in that the support layer (3, 3a, 3b) has several segment-shaped ones that touch on radial surfaces Includes blocks.

5. High pressure container according to claim 1 or 2, characterized in that that the container is provided with a generally cylindrical bore or chamber is that the or each inner layer (4, 4i, 12) made of tool steel, "maraging steel" or titanium, and that the or each support layer (3, 3b) of cemented Consists of tungsten carbide, with at least one outer Layer (2, 2b) consists of a relatively tough steel, which resp.

Each support layer (3, 3b) encloses and has a lower modulus of elasticity possesses than the or each support layer.

4. High pressure container according to claim 2 or 3, characterized in that that the innermost layer (4) has the shape of a socket and at the ends of the container supported by clamping plates (6) attached to the ends of the container are, 5. High pressure container according to claim 4 when dependent on claim 3, characterized characterized in that the outer layer (2) against the support layer (3) in a sufficient Extent is preloaded to prevent sioh from occurring at the normal operating pressure of the Container gap between the touching radial surfaces of the segment-shaped Open blocks that the or each support layer (3) to a sufficient extent against which or each inner layer (4) is biased to at least the bushing (3) to relieve ring stresses, and that each clamping plate (6) against the associated The end of the container is biased to a sufficient extent so that axially outward movements of the bushing (4) with respect to the or each support layer (3) can be prevented.

6. High pressure container according to claim 1 or 2, characterized in that that the container is provided with a cylindrical bore or chamber (1) and comprises at least one outer layer (2a), which the or each support layer (3a) tightly encloses at least one housing (10, which the outer Schlcht (2a) with a Spelraunm encloses so that an annular gap between the outer surface and the housing (11) is present, ler can be filled with a pressure medium, as well as clamping plates that can be attached to the ends of the container to secure the support the innermost layer (4a) on the front side.

High pressure container according to claim 6, characterized in that the or each inner layer (4a) consists of titanium, rubber, plastic or glass, that the or each support layer (3a) is made of tool steel, and that the outer Layer (2a) and the housing (10) made of a relatively tough (ductile) steel.

8. The high pressure container of claim 3 when dependent on claim 2, characterized in that two inner layers (4b, 12) are provided, wherein the innermost layer (4b) is surrounded by an anti-seizure layer (12) which consists of segment-shaped blocks touching one another on radial surfaces, these blocks are profiled so that they prevent themselves from being attached to the innermost Area of the seizure preventing layer (12) gaps between them at radial Open blocks touching surfaces.

9. High pressure container according to claim 8, characterized in that the radial surfaces of the blocks of the support layer so profiled. are that they cause that there is a regulated gap (-13) between each pair of the touching radial Open the surfaces of the blocks of the support layer when it is in place; it is in operation, this gap being at the maximum inner rack of the container from the inner surface the sl @@ bzschicht (35) up to a circumferential line (14) arstre @ ken, the two of the @@@ @@@ area of the piece next to the outer surface of the support layer in the material of the support layer runs (Fig. 4).

10. High pressure container according to claim 1 to 9, characterized in that that the ratio between the modulus of elasticity of the material of the support layer (3, 3a, 3b) and the modulus of elasticity of the material of the inner layer (4, 4a, 4b, 12) is at least 1.5 to 1.