DE2929695A1 - Isostatische heisspresse - Google Patents
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Description
13. Heißpresse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile zusätzlich mechanische Schließteile
aufweisen.
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17.07.1979
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kr/ba/fr - 6 -
MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION
MÜNCHEN GMBH
MÜNCHEN GMBH
München, 17. Juli 1979
Isostatische Heißpresse
Die Erfindung betrifft eine isostatische Heißpresse, wie sie insbesondere zum Herstellen von pulvermetallurgischen
Bauteilen, zum Herstellen oder Nachverdichten von keramischen Bauteilen oder zum Nachverdichten von Gußteilen verwendet
wird.
Bekannte isostatische Heißpressen arbeiten mit Gas, ζ. Β. Ar als Druckübertragungsmittel und sind für Temperaturen
bis etwa 1750 0C und für Drücke bis etwa 2000 bar brauchbar.
Nachteilig sind dabei die erforderlichen aufwendigen und damit teuren Einrichtungen zum Pumpen und Lagern des
Arbeitsgases, zumal da wegen des hohen Sicherheitsrisikos erhebliche Zuschläge bei den einzelnen Bauteilen gemacht
werden müssen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine isostatische Heißpresse aufzuzeigen, die für Temperaturen von 1300 bis 1750 0C
und für Drücke bis mindestens 3000 bar einen risikoarmen
Betrieb mit entsprechend mäßigen Baukosten gewährleistet.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 13 betreffen die
weitere Ausgestaltung der Erfindung mit baulichen Einzelheiten.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Danach befindet sich der Arbeitsraum 8 der Presse in einem vorzugsweise aus Stahl bestehenden Arbeitsgefäß 1, das aus
einem rohrförmigen Mantel 4, einem ebenen Boden 3 und einem ebenen Deckel 2 besteht, die durch Zuganker 5 und Muttern
zusammengespannt sind. Im Innneren dieser Wandteile ist jeweils eine metallumhülle starkwandige hochtemperaturfeste
Schicht 2a, 3a und 4a angebracht, die z. B. aus Sand, Mullit, ZrO oder MgO besteht, und zwar als Schüttung
oder als Ausmauerung. Von diesen Schichten wird der Arbeitsraum 8 umhüllt.
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Auf der Wand des Arbeitsgefäßes 1 sind zur Kühlung wasserführende Rohrschlangen 7 aufgesetzt. Durch den Deckel 2
samt Innenschicht 2a und auch durch den Boden 3 samt Innenschicht 3a sind Leitungen 9' geführt, an die vorzugsweise
an der Innenschicht Heizeinrichtungen für den Arbeitsraum 8 angeschlossen sind.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind durch den Boden 3 samt Innenschicht Leitungen 10a geführt, an die
Druck- und Temperaturmeßgerate für den Arbeitsraum 8 angeschlossen
sind. Der Deckel 2 samt Innenschicht 2a wird dagegen von einem Belüftungs- und Entlüftungsrohr 11
durchdrungen, das ein Ventil 11a aufweist.
Durch den Boden 3 samt Innenschicht 3a ist ferner ein mit einem Ventil 12a versehenes Rohr 12 geführt; es
reicht an seinem anderen Ende fast bis zum Boden eines Vorratsgefäßes 15 für das Arbeitsmittel hinein; dieses
Gefäß ist mit einer wärmedämmenden Schicht 15a versehen und kann über ein ein Ventil 16a aufweisendes Rohr 16
mit Druckluft beaufschlagt werden.
Durch den Boden 3 samt Innenschicht 3a ist schließlich ein mit einem Ventil 13a versehenes Rohr 13 geführt;
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es ist an ein mit einer wärmedäiiimenden Schicht 17a versehenes
Hochdruckgefäß 17 angeschlossen, das im dargestellten Ausführungsbeispiel als Pumpenzylinder ausgebildet
ist; in diesem ist ein mit einer wärmedämmenden Schicht 18a versehener Pumpenkolben 18 verschiebbar angeordnet.
Ein mit einem Ventil 14a versehenes Rohr 14 ist an das Hochdruckgefäß angeschlossen und reicht mit seinem
anderen Ende fast bis zum Boden des Vorratsgefäßes 15 hinein. Die Heißpresse ist auch ohne diese Pumpe betriebsfähig,
wenn im Hochdruckgefäß 17 oder im Druckgefäß des Arbeitsraums 8, jedoch von diesem thermisch isoliert, ein
ausreichender Vorrat an Arbeitsmittel gehalten wird. Die Presse wird dann also als völlig geschlossenes statisches
System betrieben.
Im Inneren der arbeitsmittelführenden Rohre 12, 13 und 14 ist ein Mantelheizleiter und außen eine Kühleinrichtung
angebracht, um den im folgenden beschriebenen Betrieb zu ermöglichen.
Es wird ein Arbeitsmittel verwendet, das bei der höchsten Betriebstemperatur von z. B. 1750 0C noch in flüssiger
Phase vorliegt, aber bei etwa 300 0C erstarrt. Durch Wärmedämmung
und Kühlung wird am Arbeitsgefäß 1 erreicht, daß die isotherme Fläche 19 mit der Erstarrungstemperatur
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der Arbeitsmittel-Schmelze noch im Bereich der hochtemperaturfesten
Innenschicht liegt. Dadurch werden etwaige Undichtheiten der Presse durch eindringende
erstarrende Schmelze verschlossen. Ferner sind die vom Arbeitsmittel durchflossenen Ventile 11a, 12a, 13a und 14a
so ausgebildet, daß sie lediglich durch Abkühlen und Erstarren der Arbeitsmittel-Schmelze geschlossen und durch
Erwärmen geöffnet werden. Diese Ventile können aber auch zusätzlich mechanische Schließteile aufweisen.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Heißpresse ist folgende: Die Presse kann sowohl von oben wie auch von
unten im Aufbauverfahren charchiert werden.
a) Charchierung von oben:
Die Presse ist mit Ausnahme des Deckels samt Innenschicht aufgebaut. Die Preßlinge werden von oben her
eingelegt oder an Deckel samt Innenschicht hängend eingefahren. Hierauf wird der Deckel samt Innenschicht
aufgelegt und die Presse durch die Zuganker zusammengespannt.
b) Charchierung von unten:
Die Charche wird auf dem Boden samt Innenschicht aufgebaut und nach Bedarf instrumentiert. Daraufhin
werden die übrigen Pressenteile aufgebaut, und zwar
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entweder als Haube aufgesetzt oder es wird in diese Haube der Boden samt Innenschicht eingefahren, worauf
die Zuganker angebracht werden.
Wach dem Verschließen der Presse wird der vorgeheizte
Arbeitsraum 8 bei geschlossenem Ventil 13a über das Ventil 12a durch Gasüberdruck im Vorratsgefäß 15 mit Schmelze
geflutet, wobei deren Temperatur nur wenig über dem Erstarrungspunkt liegt. Dabei entweicht Luft durch das Rohr
bei geöffnetem Ventil 11a aus dem Arbeitsraum 8, bis er bis zum Entlüftungsventil 11a hin mit Schmelze gefüllt
ist; daraufhin wird dieses Ventil geschlossen. Je nach Bedarf kann nun mit oder ohne Vordruck auf Arbeitstemperatur
aufgeheizt werden, wobei die Ventile 11a, 13a und 12a geschlossen sind.
Mit der Temperatur steigt auch der Druck im Arbeitsraum an; dadurch wird das Preßgut zusammengedrückt, also verdichtet.
Je nach dessen Schrumpfung muß über das Ventil 13a weitere Schmelze in den Arbeitsraum hineingedrückt
oder bei überdruck abgelassen werden. Der Druck im Arbeitsraum läßt sich bei geöffnetem Ventil 13a und geschlossenem
Ventil 12a über den Pumpenkolben 18 regeln. Ist der Vorrat an Schmelze im Pumpenzylinder 17 erschöpft,
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so wird das Ventil 13a geschlossen und der Zylinder über die Leitung 14 und das geöffnete Ventil 14a erneut gefüllt.
Bleibt der Druck im Arbeitsraum 8 ohne Zufuhr weiterer Schmelze konstant, so ist der Verdichtungsvorgang abgeschlossen.
Dann kann die Heizung ausgeschaltet und die Schmelze über die Leitung 14 und das geöffnete Ventil 14a
in das Vorratsgefäß 15 abgelassen werden. Hierauf kann die Presse geöffnet und entladen werden.
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0R,GiKAL INSPECTED
Claims (12)
- PatentansprücheIsostatische Heißpresse, insbesondere zum Herstellen von pulvermetallurgischen Bauteilen, zum Herstellen oder Nachverdichten von keramischen Bauteilen oder zum Nachverdichten von Gußteilen, dadurch gekennzeichnet, daß
a) die Presse innerhalb eines vorzugsweise aus Stahl bestehenden, mit einer hochtemperaturfesten Innenschicht versehenen, wassergekühlten Arbeitsgefäßes (1) einen Arbeitsraum (8) aufweist, der beheizbar ausgebildet und mit einem Be- und Entlüftungsrohr (11) sowie mit Meßeinrichtungen (10) für Druck und Temperatur versehen ist, der ferner über ein Rohr (12) mit einem Vorratsgefäß (15), das über ein ein Ventil (16a) aufweisendes Rohr (16) mit Druckluft beaufschlagbar ist, und über ein weiteres Rohr (13) mit einem unter Hochdruck stehenden Gefäß (17) in Verbindung steht,T-606030064/0538b) die beiden Gefäße (15, 17) über ein Rohr (14) miteinander in Verbindung stehen und schließlichc) Arbeitsraum (S) und Gefäße (15, 19) mit einem Arbeitsmittel gefüllt sind, das bei der höchsten Betriebstemperatur von z. B. 1750 0C noch in flüssiger Phase vorliegt, aber bei etwa 300 0C erstarrt. - 2. Heißpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsgefäß (1) aus einem rohrförmigen Mantel (4), einem ebenen Boden (3) und Muttern (6) zusammenspannbar sind und innen eine metallumhüllte, starkwandige hochtemperaturfeste Schicht (2a, 3a, 4a), z. B. aus Sand, Mullit, ZrO oder MgO, und zwar in Schüttung oder als Ausmauerung, tragen.
- 3. Heißpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Wand des Arbeitsgefäßes (1) wasserführende Rohrschlangen (7) aufgesetzt sind.
- 4. Heißpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Deckel (2) samt Innenschicht (2a) und durch den Boden (3) samt Innenschicht (3a) Leitungen (91) für Heizeinrichtungen (9) des Arbeitsraums (8) geführt sind.T-606
17.07.1979030064/0538 - 5. Heißpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Deckel (2) samt Innenschicht (2a) und/oder durch den Boden (3) samt Innenschicht (3a) Leitungen (10') für Druck- und Temperaturmeßgeräte (10) geführt sind.
- 6. Heißpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Deckel (2) samt Innenschicht (2a) ein mit einem Ventil (11a) versehenes Belüftungs- und Entlüftungsrohr (11) geführt ist.
- 7. Heißpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Boden (3) samt Innenschicht (3a) ein mit einem Ventil (12a) versehenes Rohr (12) geführt ist, das in das Innere des eine' wärmedämmende Schicht (15a) aufweisenden Vorratsgefäßes (15) hineinreicht.
- 8. Heißpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Boden (3) samt Innenschicht (3a) ein mit einem Ventil (13a) versehenes Rohr (13) geführt ist, das an das mit einer wärmedämmenden Schicht (17a) versehene Hochdruckgefaß (17) angeschlossen ist.T-606
17.07.1979Q30064/0538 - 9. Heißpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein an das Hochdruckgefäß (17) angeschlossenes, mit einem Ventil (14a) versehenes Rohr (14) in das Innere des Vorratsgefäßes (15) hineinreicht.
- 10. Heißpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochdruckgefäß (17) als Pumpenzylinder ausgebildet ist, in dem ein mit einer wärmedämmenden Schicht (18a) versehener Pumpenkolben (18) verschiebbar angeordnet ist.
- 11. Heißpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren der arbeitsmittelführenden Rohre (12, 13, 14) ein Mantelheizleiter und außen eine Kühleinrichtung angebracht ist.
- 12. Heißpresse nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Arbeitsmittel durchflossenen Ventile (11a, 12a, 13a, 14a) so ausgebildet sind, daß sie lediglich nur durch Abkühlen und Erstarren der Arbeitsmittel-Schmelze geschlossen und durch Erwärmen geöffnet werden.T-606
17.07.197903006A/0538ORIGINAL INSPECTED
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OD | Request for examination | ||
D2 | Grant after examination | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
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