DE2600395C3 - Ultrahochdruck-Apparat - Google Patents

Description

a) der Hohlzylinder (18) aus porenfreiem, gesintertem Aluminiumoxid besteht, und

b) die Dichtungsringe (27, 28) jeden Preßstempel (15, te/von dem Hohlzylinder (18) trennen.

2. Ultrahochdruckapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Vorsprung des Preßgesenks (17) in Form einer metallischen, aus mehreren Abschnitten (3la—d) bestehenden Manschette (31) pingesetzt ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultrahochdruckapparat mit einander ge^enübe¹· angeordneten Preßstempeln, einem ringförmigen Preßgesenk aus Stahl dazwischen, das eine abgestufte Öffnung aufweist, derart, daß sein mittlerer Teil einen zylindrischen Vorsprung bildet, an dem ein Hohlzylinder anliegt, wobei der Hohlzyiinder die gleiche achsiale Länge wie der Vorsprung hat. sowie ferner ein Paar Dichtungsringe, die um die Preßstempel herum angebracht sind und die Hohlräume ausfüllen, die zwischen den Oberflächen des Hohlzylinders einerseits und den Flanken der Preßstempel sowie den Stufen des PreßgesenH andererseits vorhanden sind.

Beim Arbeiten unter hohen Drücken ist es im allgemeinen erwünscht die Länge der Reaktionskammer zu vergrößern, die bei derartigen Apparaten vorhanden ist und zwar sowohl achsial als auch radial bei einer sich ändernden Menge des Reaktionsgemisches innerhalb einer Serie oder bei einer vergrößerten Reaktionszone, die vorteilhafte Temperaturbedingungen für die Reaktion aufweist

Beim Vergrößern der achsialen Länge der Reaktionskammer ergibt sich als Nachteil eine Verdickung des Abdichtteiles der Dichtungsringe, die in der Hochdruck kammer angeordnet sind oder es entsteht ein Zwischenraum, der die Preßstempel und das Gesenk umgibt. Nachdem die Dichteigenschaft der Dichtungsringe umgekehrt proportional zu ihrer Dicke sinkt und proportional zur Länge der Dichtteile ansteigt ist es notwendig, daß dieses Absinken verursacht durch das Ansteigen der Dicke durch ein Vergrößern der Länge ausgeglichen wird.

Außerdem wird es bei einem derartigen Hochdruck·· apparat in hohem Maße gewünscht, daß einige Teile aus herstellungstechnischen Gründen aus besonders festem Stahl, Schnellstahl oder Gesenkstahl bestehen.

Ein so hergestelltes Gesenk leidet im allgemeinen unter plastischen Verformungen, die mehr oder weniger an der inneren Wand verursacht werden, wenn mehrere Serien durchgeführt wurden, selbst wenn ein Hohlzylinder verwendet wird, um die Beanspruchung auf das Gesenk zu reduzieren. Es wird dann eine Erneuerung des Gesenks gewünscht, wobei die Teile durch Abschneiden oder Schleifen dieser Verformungen in bestimmten Intervallen zum Erzeugen einer glatten Oberfläche an der Innenwandung wieder ineinander ίο eingepaßt werden. Eine derartige Erneuerung sollte an der gesamten Oberfläche der Innenwandung des Gesenks vorgenommen werden. Weiterhin soll die aufgebrachte Belastung bestimmbar sein und zwar genau mit den Änderungen der Kompressionsphase bei

if einer Erneuemng, wobei außerdem Änderungen in den Abmessungen der Reaktionselemente gewünscht sind. Es ist ein Ultrahochdruckapparat nach dem Oberbegriff bekannt (US-PS 37 27 028), bei dem innerhalb des ringförmigen Preßgesenks angeordnete Zylinder aus einem harten metallischen Material wie beispielsweise Gesenkstahl oder Schnellstahl besteht. Innerhalb dieses Ringes befindet sich ein weiteres zylindrisches Element, das aus einem ziemlich weichen Material bestehen muß, da dieser Ring teilweise an den Preßstempeln anliegt und in Verbindung mit den Dichtungsringen die Dichtigkeit der Reaktionskammer gewährleistet sein muß. Dieser an dem Preßgesenk anlegende Ring ist meistens schon nach einem einzigen Arbeitsgang überbeansprucht, so daß dieser Apparat durch den Verschleiß mit erhöhten Betriebskosten verbunden ist. Bekannt ist weiterhin ein derartiger Apparat (DE-OS 15 42 218), bei dem innerhalb des ringförmigen Preßgesenks ein Hohlzylinder aus gesintertem Aluminiumoxid angeordnet ist, der an der geraden zylindrischen Bohrung des Preßgesenks anliegt Bei dieser Ausführungsform ergeben sich insofern Schwierigkeiten, weil der starre Hohlzylinder nur dann die Beanspruchung der Bohrung des Gesenks vermindern kann, wenn auf den Zylinder achsiale Druckbeanspruchungen gegeben werden und zwar von den PreßsU.Tpeln her über die Dichtungsringe, die ausreichend dimensioniert sein müssen, damit sie nicht achsia! deformiert werden, wobei die Beanspruchungen, die auf den Zylinder wirken, im Quadrat zu der Entfernung von jedem Preßstempel abnehmen. Die Vergrößerung der achsialen Länge des Dichtungsringes verursacht aber einen größeren Abstand des Zylinders von den Preßstempeln, so daß es unmöglich ist, die Beanspruchungen auf die Bohrung des Gesenkes zu verringern. Es ergibt sich

so somit eine rasche Abnutzung des Apparates und eine häufige Ausbesserung der Bohrung, die dann eine vergrößerte Öffnung besitzt, wobei auch jedesmal der Druck nach einer solchen Bearbeitung neu bestimmt werden muß. Bei einem weiteren bekannten Ultrahochdruckapparat (DE-OS 20 13 198) wird ein Teil der Druckbeanspruchungen von dem Preßstempel durch Dichtungsringe zu einer besonders geformten Bohrung des Gesenks übertragen, wobei das Gesenk keine zylindrische Bohrung aufweist. Auch diese Ausführungsform bringt einen frühzeitigen Verschleiß und häufige Ausbesserungsarbeiten mit sich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Ultrahochdruckappärat der bekannten Art derart auszubilden, daß eine Minderung der Druckbelastung

für das Gesenk erreicht wird und damit die Lebensdauer verbessert wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß

a) der Hohlzylinder aus porenfreiem, gesintertem

Aluminiumoxid besteht, und
fa) die Dichtungsringe jeden Preßstempe! von dem Hohlzylinder trennen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß eine metallische Manschette zwischen dem ringförmigen Gesenk und dem Hohlzylinder an den betreffenden Wänden anliegend angeordnet ist

Schließlich te* es zweckmäßig, daß die Manschette aus iq mehreren Abschnitten besteht

Die Erfindung bringt den Vorteil, daß ein belastungsverminderter Effekt erzielt wird, was die Möglichkeit gibt, innerhalb des Hohlzylinders eine erhöhte Kompression zu erhalten, wobei dieser Zylinder in dem Apparat so angeordnet ist, daß eine entsprechende achsiale Kompressionskraft aufgenommen werden kann, die eine Verformung verhindert Damit ergibt sich auch eine wesentlich bessere Nutzung, indem Nacharbeiten an den Teilen erst nach einer Vielzahl von >o Arbeitsspielen ausgeführt werden müssen.

spiels erläutert, wobei die Preßstempel ein flaches Ende mit einem Durchmesser von 20 mm besitzen und unter einem Winkel von 33" zur Achse spitz zulaufen. Das Preßgesenk besitzt eine abgestufte öffnung von 30 mm und 34 mm im Durchmesser und zwar an den Teilen, die an dem Hohlzylinder bzw. den Dichtungsringen anliegen. Der Zylinder besitzt einen inneren Durchmesser von 20 mm und ist 10 mm hoch. Die Dichtungsringe besitzen somit einen größeren Außendurchmesser als der Zylinder aus gesintertem Aluminiumoxid und sind an der Innenwandung des Preßgesenkes anliegend angeordnet

Die Ausführungsform nach den F i g. 3 oder 4 zeigt einen Hohlzylinder 18 mit spitz zulaufenden Endoberflächen zu den Seiten der Preßstempel. Diese spitz zulaufenden Enden sind an dem Zylinder deshalb vorgesehen, damit eine erhöhte Stützfunktion bei Beanspruchungen für den Zylinder gegen Verformungen unter Hochdruck innerhalb der Reaktionskammer gegeben ist, damit die Dichtfunktion der Dichtungsringe verbessert wird, durch Vermindern-,,; der Neigungen.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschrei- unter denen die Dichtringe am Umfang der Preßstempe!

bung anhand von in den Zeichnungen dai gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeig*

F i g. 1 eine Ausführungsform mit den wesentlichen Teilen einer bekannten Ultrahochdruckpresse bei Verwendung eines Hohlzylinders im Querschnitt,

F i g. 2 eine Ausführungsform gemäß der Erfindung,

F i g. 3 eine andere Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig.4 eine weitere Ausführungsform nach der Erfindung und

F i g. 5 einen Querschnitt nach der Linie V-V in F i g. 4 unter Weglassung des ringförmigen Gesenks.

F i g. 1 zeigt ein ringförmiges Gesenk 3 aus Stahl, und zwar Gesenkstahl oder Schnellstahl, das zwischen Preßstempeln 1, 2 angeordnet ist, die aus einer sehr harten Legierung, wie beispielsweise aus gesintertem Wolframkarbid-Kobalt (WC-Co) bestehen. An der inneren Wandung des Gesenks 3 liegt ein Hohlzylinder 4 an, der aus gesintertem Aluminiumoxid besteht damit er möglichst frei von Poren ist Ein feuerfestes Rohr 5 umgibt die Reaktionskammer 6, die oben und unten mit Hilfe von Scheiben 7, 8 abgedeckt ist und die zur Wärme- und elektrischen Isolation dienen und die aus einem harten feuerfesten Stein bestehen. Zur elektrischen Leitung dienen Stahlringe 9,10 und Abschlußplatten 11, 12. Ferner sind Dichtungsringe 13, 14 aus gesintertem Agalmatolithischem Stein hergestellt

In den F i g. 2 bis 4 ist ein ringförmiges Gesenk 17 aus Stahl, wie Gesenkstahl oder Schnellstahl vorgesehen, das zwischen zwei koachsial angeordnete, einander gegenüberliegende Preßstempel 15, 16 angeordnet ist, die aus einer gesinterten Wolframkarbid· Kobalt (WC-Co) Legierung bestehen. An der inneren Wandung des Gesenkes 17 liegt ein riohlzylinder 18 an, der aus möglichst porenfreiem gesintertem Aluminiumoxid besteht Ein feuerfestes Rohr 19 umgibt die Reaktionskammer 20. Scheiben 21, 22 aus hartem feuerfesten Stein sind oberhalb und unterhalb der Reaktionskammern zur thermischen und elektrischen Isolation angeordnet und außerdem sind Stahiringe 23, 24 und Abschlußplätten 25, 26 für die elektrische Leitung vorgesehen. Die Dichtungsringe 27, 28 bestehen aus gesintertem agalmatolithischem Stein. Die Preßstempel 15* 16 besitzen bei der Ausführungsform nach den F i g, 3 und4 einen Schutzüberzug 29,30,

Nachstehend sei die l· ig,2 anhand eines Zahlenbel· anliegen und damit die Preßstempel gegen Zerstörung gesichert sind.

Zurückkommend auf F i g. 3 besitzen die Preßsiempel ein flaches Ende von 75 mm und sind umer einem Winkel von 36° zur Achse spitz zulaufend. Das Gesenk besitzt eine abgestufte Öffnung mit 165 mm und 185 mm als Innendurchmesser und zwar an den Teilen, die an dem Zylinder bzw. den Dichtungsringen anliegen. Der Hohlzylinder 18 ist 100 mm hoch und besitzt einen Innendurchmesser von 75 mm. Als Schutzüberzüge dienen beispielsweise weiche Stahlplatten von 2 mm Dicke, die mit der Oberfläche verbunden sind.

Nachstehend sei ein weiteres Zahlenbeispiel der Ausführungsform nach Fig.4 angegeben, wobei die Preßstempel ein flaches Ende von 75 mm im Durchmesser aufweisen und unter einem Winkel von 36° zur Achse spitz zulaufen. Das Gesenk besitz* eine abgestufte öffnung, die 165 mm und 185 mm im Innendurchmesser beträgt, an der der Hohlzylinder bzv . die Dichtungsringe anliegen. Der Hohlzylinder 18 ist 100 mm hoch und besitzt einen Innendurchmesser von 75 mm. Die Schutzüberzüge für die Preßstempel bestehen aus 2 mm starken weichen Stahlpiatten und sind damit verbunden. Das größere Ende der Schutzüberzüge besitzt einen größeren Durchmesser als die öffnung für das Gesenk gemäß den F i g. 3 und 4, wobei die Dichtungsringe im Außendurchmesser größer sind als die aus gesintertem Aluminiumoxid bestehenden Hohlzylinder, die an der Innenwandung des Gesenkes anliegen.

Durch die Vergrößerung der Abdichtflächen im Verglich zu den herkömmlichen Apparaten gibt die Erfindung die Möglichkeit ausreichend dicke Dichtungsringe zu verwenden, die zu einer Vergrößerung der Höhe der Reaktionskammer und der Druckbeanspruchungen führen, wodurch die Lebensdauer wesentlich erhöht wird.

Herkömmlich \₍ar es gewünscht die Abmessungen der Dichtungsringe am Außendurchmesser zu modifizieren, um eine vergrößerte öffnung für das Gesenk zu erhalten. Eine derartige Modifizierung ist bei der Ausführungsform nach der Erfindung nicht nowendig, wobei jedes Teil einfach im Aufbau und leicht herstellbar ist.

Weiterhin läßt sich das Gesenk nach der Erfindung leicht erneuern, da eine Erneuerung nur der Teile

notwendig ist, die am Hohlzylinder anliegen, während im Gegensatz dazu beiden herkömmlichen Preßgesenken eine Erneuerung von Innenwand zu Innenwand erfolgen muß.

Beim Einsetzen von Reaktionselementen in die öffnung des Gesenks ist deren Position durch den zylindrischen Vorsprung des Gesenks festgelegt, wobei dieser Vorsprung in achsiaief Richtung gesehen so lang ist wie der daran anliegende Hohlzylinder.

Gemäß der weiteren Ausführungsform nach Fig.4, bei der eine metallische Manschette 31 verwendet wird, die zwischen dem Gesenk 17 und dem Hohlzylinder 18 vorgesehen ist, bringt eine Erhöhung der Lebensdauer gegenüber den herkömmlichen Ausführürigsförtnen, die keine derartige Manschette verwenden, wobei diese Manschette sehr leicht ausgewechselt werden kann und der Apparat trotzdem einsatzbereit bleibt, wenn diese Manschette unbrauchbar wird, selbst dann wenn eine vergrößerte Öffnung durch die Erneuerung vorhanden ist oder diese Manschette nach mehrmaligem Gebrauch gebrochen ist.

Wenn diese Manschette aus mehreren Abschnitten 31a^31c/ besteht, können je nach Beschädigung Einzelteile ausgewechselt werden, was die Kosten infolge der sehr teueren Manschetten senkt.
F i g. 5 zeigt einen Ausschnitt der Anordnung gemäß Fig. 4 nach der Schnittlinie V-V mit einer metallischen Manschette, der Reaktionskammer und dem die Reäktionskammer umgebenden feuerfesten Rohr. In dieser Figur besteht die Manschette 31 aus vier

ίο viertelkreisförmigen Teilen 31a bis 31c/, während in Fig.4 diese Manschette einen zusammenhängenden Ring bildet.

Beim Vergleich des Gebrauchs eines Apparates nach der Erfindung und eines herkömmlichen Apparates beide mit einem Innendurchmesser des ringförmigen Gesenkes von 165 mm läßt sich feststellen, daß bei einem Apparat nach der Erfindung doppelt so viel Reaktionsgemische behandelt werden konnten bei einer Druckbelastung ^ie um 10% höher Jag_ als bei den herkömmlichen. Die Lebensdauer der PreDgesenke war unverändert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1, Ultrahochdruckapparat mit einander gegenüber angeordneten Preßstempeln, einem ringförmigen Preßgesenk aus Stahl dazwischen, das eine abgestufte Öffnung aufweist, derart, daß sein mittlerer Teil einen zylindrischen Vorsprung bildet, an dem ein Hohlzylinder anliegt, wobei der Hohlzylinder die gleiche achsiale Länge wie der Vorsprung hat, sowie ferner ein Paar Dichtungsringe, die um die Preßstempel herum angebracht sind und die Hohlräume ausfüllen, die zwischen den Oberflächen des Hohlzylinders einerseits und den Flanken der Preßstempel sowie den Stufen des Preßgesenks andererseits vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß