ES2216534T3 - Dispositivo y procedimiento destinados a una prensa de alta presion. - Google Patents
Dispositivo y procedimiento destinados a una prensa de alta presion.Info
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Abstract
Un método para proporcionar una prensa de alta presión que comprende una cámara de presión cilíndrica (2) y un revestimiento de desgaste sustituible (1), que comprende las etapas de - insertar dicho revestimiento de desgaste (1) en dicha cámara de presión cilíndrica (2), caracterizado por las etapas de - fijar dicho revestimiento de desgaste (1) en el sitio con expansión por la presión interior por encima del punto elástico, de manera que dicho revestimiento de desgaste (1) está dispuesto de esta manera en un estado de tensión compresiva residual por el aumento en diámetro de dicho revestimiento de desgaste (1).
Description
Dispositivo y procedimiento destinados a una
prensa de alta presión.
La presente invención se refiere a un dispositivo
y método utilizados en unión con prensas de alta presión en las
áreas de prensado isostático y al tratamiento de alta presión de las
substancias. La presente invención se refiere a un tipo de
revestimiento de desgaste para uso en prensas de alta presión y a un
método para el ajuste y la sustitución del revestimiento de
desgaste.
Desde hace tiempo, el tratamiento de alta presión
se ha utilizado como un método de inactivación de
micro-organismos y ciertas enzimas en productos
alimenticios y otras provisiones. Un factor decisivo para obtener un
buen resultado a partir del tratamiento de alta presión es que la
presión sea suficientemente alta. Durante el tratamiento de
provisiones, la presión se establece normalmente a una presión entre
1.000 - 15.000 bares. Dentro de estas prensas, esta presión de
trabajo alta es generada dentro del cilindro más interior, la cámara
de presión, descrita también como un revestimiento interior. A tales
presiones altas, el revestimiento interior es sometido a una tensión
por fatiga muy grande. El fallo del revestimiento surge
inevitablemente después de cierto tiempo de funcionamiento y, por
tanto, el revestimiento interior es diseñado y fabricado normalmente
como un revestimiento de desgaste que puede ser sustituido. Para
evitar el fallo del revestimiento, el revestimiento de desgaste es
sustituido regularmente con anterioridad a la vida de servicio
estimada. Tales revestimientos son costosos y como consecuencia,
inconvenientes desde el punto de vista económico. Adicionalmente,
cada sustitución del revestimiento de desgaste constituye un consumo
de tiempo y un proceso costoso. El documento PCT/SE95/000153
(WO95/21690) describe un tipo particular de revestimiento de
desgaste que está instalado en una prensa de alta presión del tipo
de alambre helicoidal pre-tensado.
Los revestimientos de desgaste deben ser
sustituidos debido a desgaste o a fractura. La operación de
sustitución incluye una etapa de retirada en la que se retira el
revestimiento de desgaste y una etapa de inserción en la que se
coloca un nuevo revestimiento de desgaste. Para retirar un
revestimiento de desgaste usado, por ejemplo, con una prensa de
alambre helicoidal del tipo descrito en el documento
PCT/SE95/000153, la parte del pistón del intensificador de presión
interior de la prensa está dispuesto con herramientas adaptadas
especialmente, de forma que la presión puede apoyarse sobre el
soporte del revestimiento y el revestimiento de desgaste. La presión
procedente del intensificador de presión interior es aplicada al
soporte del revestimiento y al revestimiento de desgaste y son
accionados juntos fuera de la cámara de presión cilíndrica bajo
presión. Se coloca un nuevo revestimiento de desgaste en posición
dentro de un soporte de revestimiento y se acciona en el sitio
dentro de la cámara de presión cilíndrica de la prensa por el
intensificador de presión interna que está combinado con
herramientas especiales. En la prensa de alambre helicoidal descrita
en el documento PCT/SE95/000153 tanto el interior de la cámara de
presión cilíndrica como el exterior del soporte del revestimiento
están ligeramente cónicos en su configuración cilíndrica, mostrado
esquemáticamente como la técnica anterior en la figura 1. El
interior del soporte del revestimiento es de configuración
cilíndrica. El revestimiento de desgaste está colocado en el soporte
de revestimiento como un ajuste contráctil. Cuando el soporte del
revestimiento con el revestimiento de desgaste colocado dentro es
accionado dentro de la cámara de presión cilíndrica de la prensa,
son comprimidos y, de este modo, pre-tensados en la
dirección radial con el fin de resistir las altas presiones bajo
uso.
Como se indica anteriormente, el fallo del
revestimiento puede surgir después de cierto tiempo en
funcionamiento. Una característica del revestimiento de desgaste
descrito en el documento PCT/SE95/000153 es que es un cilindro de
pared muy fina. Esto es diseñado de manera que en el caso de una
fractura del revestimiento, la fuerza adicional que podría
sobrecargar el bastidor de la prensa, cuya fuerza es proporcional a
la sección transversal del revestimiento de desgaste, es pequeña.
Esto significa que la fuerza adicional debido a la fractura puede
ser limitada de forma segura dentro de la prensa, evitando costes y
daños peligrosos a la prensa o a sus alrededores.
Una característica adicional del revestimiento de
desgaste descrito en el documento PCT/SE95/000153 es que tiene
medios sobre el exterior del revestimiento de desgaste, por ejemplo,
una muesca en espiral cortada a lo largo de toda la longitud de la
superficie exterior del revestimiento de desgaste. Por tanto, si el
revestimiento de desgaste se agrietara o cortara en servicio,
entonces el medio presurizado procedente de la cámara de alta
presión se fugaría del revestimiento de desgaste. El medio
presurizado que se ha fugado es llevado al exterior de la prensa a
través de una muesca u otros medios en la superficie de envoltura
exterior del revestimiento de desgaste. Esto indica que se ha
producido una grieta o ranura en el revestimiento de desgaste y que
debe realizarse una acción adecuada y sustituirse el revestimiento
de desgaste.
Un inconveniente con el revestimiento de desgaste
descrito en el documento PCT/SE95/000153 es que se ha montado dentro
de un soporte de revestimiento de desgaste, un cilindro con un
exterior cónico, que es costoso de fabricar. Su uso está limitado a
prensas con un intensificador de presión interna o un pistón similar
capaz de accionar el revestimiento de desgaste dentro y fuera de la
prensa. Es un proceso largo y difícil poder retirar el revestimiento
de desgaste, puesto que el revestimiento de desgaste y el soporte de
revestimiento han sido accionados fuera de la prensa por el
intensificador de presión interna combinado junto con herramientas
especiales. El revestimiento de desgaste con el soporte de
revestimiento es también largo y difícil de instalar, puesto que
debe accionarse de forma cuidada en la prensa utilizando el
intensificador de presión interna junto con herramientas especiales
con el fin de colocar el soporte del revestimiento cónico, con el
revestimiento de desgaste dentro de él, en la cámara de presión
cilíndrica en una condición pre-tensada.
Además de la prensa pre-tensada
de alambre cónico del tipo descrito en el documento PCT/SE95/000153,
existen diseños alternativos para prensas de alta presión. Las
prensas de alta presión pueden o no pueden tener cámaras de presión
cilíndricas que están pre-tensadas. Por ejemplo, un
cilindro de acero suficientemente grueso puede utilizarse como la
cámara de presión cilíndrica de una prensa de alta presión sin
pre-tensado. No obstante, este tipo de prensa
requiere inspecciones de seguridad frecuentes para signos de daños
cuando se acciona a presiones más altas. El daño a tales cámaras de
presión cilíndricas, gruesas, pesadas conlleva reparaciones o
sustituciones costosas.
Un objeto de la invención es proporcionar una
prensa de alta presión con un revestimiento de desgaste que está
dispuesto en un estado de tensión compresiva radial residual. Un
objeto adicional de la invención es proporcionar un revestimiento de
desgaste para una prensa de alta presión que es fácil de sustituir y
es menos costosa de fabricar. Un objeto todavía adicional de la
invención es fabricar una prensa de alta presión que comprende un
revestimiento de desgaste que puede ser retirado fácilmente.
Éstos y otros objetos son alcanzados de acuerdo
con la invención por un revestimiento de desgaste sustituible con un
diámetro exterior de tamaño ligeramente subdimensionado cuando se
compara con el diámetro interior de una cámara de presión
cilíndrica. Se inserta dentro de la cámara de presión cilíndrica de
una prensa sin accionarlo bajo la aplicación de presión. Una vez en
la posición interior de la cámara de presión cilíndrica es fijado,
colocado expandiéndolo radialmente bajo presión en exceso. El
revestimiento de desgaste es configurado como un cilindro circular
de pared fina que puede retirarse fácilmente utilizando un método
descrito en las reivindicaciones y a continuación.
El revestimiento de desgaste es insertado dentro
de la cámara de presión cilíndrica de la prensa. Una vez colocado
dentro de la cámara de presión cilíndrica de una prensa, el
revestimiento de desgaste está fijado en el sitio por la aplicación
de presión radial al interior del revestimiento de desgaste. Esto se
lleva a cabo cerrando la prensa y aplicando una presión radial en
exceso pre-calculada al revestimiento de desgaste
dentro de la prensa. Esto deforma plásticamente el revestimiento de
desgaste, dejándolo con una tensión compresiva residual que actúa
como una pre-tensión radial para resistir las altas
presiones generadas en el uso.
Para retirar el revestimiento de desgaste de
acuerdo con la presente invención, la prensa se abre de manera que
puede accederse al revestimiento de desgaste. Se introduce una
cuchilla de fresado u otra herramienta dentro del revestimiento de
desgaste y se utiliza para realizar una serie de cortes
longitudinales dentro del revestimiento de desgaste. Los cortes se
realizan hasta una profundidad predeterminada, extendiéndose toda la
longitud del revestimiento de desgaste, profundamente en el material
de revestimiento de desgaste, pero sin penetrar a través del
material de revestimiento de desgaste y dañando el soporte de
revestimiento o el cilindro más interior. La cuchilla de fresado
adaptada especialmente hace un corte que es aproximadamente cuadrado
en sección transversal. Aunque los cortes son preferentemente
cuadrados en sección transversal está dentro del alcance de la
invención realizar cortes de diferente sección transversal.
Es retirado el material suficiente del
revestimiento de desgaste por los cortes aproximadamente cuadrados,
de manera que la capa fina restante del material de revestimiento de
desgaste en el fondo del corte es suficientemente ancha para actuar
como un tipo de articulación. La capa fina o articulación se deforma
bajo la fuerza compresiva pre-tensada radial que
permanece en el revestimiento de desgaste, permitiendo que las
paredes del revestimiento de desgaste se plieguen juntas.
Cuando se han completado los cortes y el
revestimiento de desgaste se ha plegado hacia dentro en los cortes,
puede retirarse fácilmente del soporte de revestimiento o de la
cámara de presión cilíndrica sin el uso de presión. Después de que
se ha desmantelado y retirado el revestimiento de desgaste viejo,
puede colocarse un nuevo revestimiento de desgaste de forma rápida y
fácil.
Una prensa de alta presión económica puede
comprender un revestimiento de desgaste de acuerdo con la invención.
La prensa puede tener un diseño relativamente simple como se muestra
esquemáticamente en la figura 3. La cámara de presión cilíndrica 3
puede fabricarse como un cilindro de una pieza individual de acero
macizo. La cámara de presión cilíndrica puede tratarse especialmente
de forma alternativa utilizando, por ejemplo, un proceso de
auto-fricción para proporcionar una región más dura,
más fuerte y pre-tensada radialmente en la parte
interior del cilindro. En un diseño de cilindro de una pieza, el
revestimiento de desgaste puede ajustarse directamente dentro de la
cámara de presión cilíndrica sin ningún cilindro intermedio o
soporte de revestimiento de desgaste.
Una prensa de alta presión que comprende un
revestimiento de desgaste sustituible de acuerdo con la invención,
puede utilizarse para el tratamiento de substancias, como en el
documento PCT/SE95/000153. Una prensa de este tipo puede utilizarse
también para el prensado isostático de pre-formas de
polvo, para compactar los objetos producidos a partir de polvo o
formas sintetizadas. Una prensa de este tipo puede utilizarse de
manera ventajosa para la consolidación de las piezas fundidas.
Muchas piezas fundidas contienen grietas internas u otros fisuras
que siguen el proceso de fundición. El tratamiento de prensado
isostático en una prensa de este tipo puede utilizarse para cerrar
las fisuras internas, consolidando así el material de las piezas
fundidas.
Las ventajas de esta invención son muchas. El
funcionamiento completo de cambiar el revestimiento de desgaste
tiene lugar en muy poco tiempo, y por tanto puede ser planificado
con la mínima alteración con respecto a los requerimientos de
producción. La invención puede insertarse, retirarse, y sustituirse
en las prensas de alta presión sin la aplicación de presión para
accionarla dentro o fuera. La invención no requiere un
intensificador de presión interna u otro pistón con o sin
herramientas especiales para accionarlo dentro o accionarlo fuera de
la prensa. Esto es más simple, más rápido y elimina el riesgo de
daño accidental debido a la aplicación errónea o inexacta de presión
por error. La invención es menos costosa de fabricar en la forma de
realización de una forma cilíndrica, circular, regular, comparado
con el coste de la fabricación de cilindros de presión con los
taladros cónicos y los soportes de revestimiento de desgaste con
diámetros exteriores cónicos.
La invención puede incorporarse en otros tipos de
prensas de alta presión, además del tipo de prensa descrito en
PCT/SE95/000153. La presente invención puede utilizarse en prensas
de alta presión diseñadas con o sin cámaras de presión cilíndricas
pre-tensadas, prensas con o sin un intensificador de
presión interna, y prensas con cámaras de presión cilíndricas de
alambre helicoidal o prensas con cámaras de presión cilíndricas
macizas. Puesto que la presente invención es aplicable así de forma
ampliada, se espera que sea fabricada en número relativamente más
grande con la reducción de coste implícito que esto implica.
La presente invención permite que las prensas de
alta presión sean accionadas a una presión más alta dentro de su
presión de diseño respectiva. El uso de un revestimiento de desgaste
con las características descritas en el documento PCT/SE95/000153,
significa que las inspecciones de seguridad estrictas de un cilindro
de presión no son requeridas muy frecuentemente, puesto que el
revestimiento de desgaste es cambiado fácilmente y además, indica
cuando han tenido lugar daños o desgaste, como se describe a
continuación.
La presente invención se describirá más
detalladamente en conexión con los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra la técnica anterior
esquemáticamente con un revestimiento de desgaste y un soporte de
revestimiento de desgaste de una prensa de alta presión.
La figura 2 muestra esquemáticamente un
revestimiento de desgaste de acuerdo con la invención que se inserta
dentro de la cámara de presión cilíndrica de una prensa de alta
presión.
La figura 3 muestra un revestimiento de desgaste
de acuerdo con la invención que es expandido y radialmente
pre-tensado dentro de la cámara de presión
cilíndrica de una prensa de alta presión.
La figura 4 muestra un revestimiento de desgaste
de acuerdo con la invención en posición en la cámara de presión
cilíndrica de una prensa de alta presión.
La figura 5 muestra cortes que se realizan dentro
de un revestimiento de desgaste de acuerdo con la presente invención
antes de retirarlo de una prensa de alta presión.
La figura 6 muestra un revestimiento de desgaste
desmantelado de acuerdo con la presente invención que es retirado de
una prensa de alta presión.
Un revestimiento de desgaste sustituible de
acuerdo con la presente invención es configurado como cilindro
circular de pared fina, aunque otras configuraciones cilíndricas
están dentro del alcance de la invención. El diámetro exterior de un
revestimiento de desgaste de acuerdo con la presente invención es
ligeramente subdimensionado en comparación con el diámetro interior
de la cámara de presión cilíndrica o el soporte de revestimiento de
una prensa de alta presión.
El revestimiento de desgaste 1 mostrado en la
figura 2 es insertado en la cámara de presión cilíndrica 2. Una vez
colocado dentro de la cámara de presión cilíndrica 2, el
revestimiento de desgaste está fijado en el sitio por la aplicación
de una presión radial en exceso. Esto se lleva a cabo cerrando la
prensa y aplicando una presión en exceso, precalculada, al
revestimiento de desgaste dentro de la prensa, como se muestra
esquemáticamente por la letra "P", en la Figura 3. Esto deforma
plásticamente el revestimiento de desgaste que sale con una tensión
compresiva residual que actúa como una pre-tensión
radial contra las altas presiones generadas en uso dentro de la
prensa.
El revestimiento de desgaste 1 es colocado dentro
de la cámara de presión cilíndrica 2 dentro de la prensa. Dos tapas
extremas 5, 6 están colocadas en posición en cualquier extremo del
revestimiento de desgaste. Las tapas extremas 5, 6 son equipadas
cada una con medios de sellado temporales en forma de juntas de
sellado de tapa extrema de tamaño subdimensionado temporal 7, 8 que
se ajustan dentro de los extremos del revestimiento de desgaste 1.
El diámetro interior del revestimiento de desgaste es
subdimensionado cuando se ajusta por primera vez, lo que significa
que las juntas de sellado de tapa extrema 7, 8 deben ser de un
diámetro ligeramente más pequeño que las juntas de obturación para
servicio normal. Cuando las tapas extremas 5, 6 han sido colocadas,
la presión puede aplicarse dentro del revestimiento de desgaste, por
medio de fluido bajo presión suministrado por una fuente de presión
externa suministrada por medios tales como un tubo (no mostrado)
dispuesto para pasar a través de una tapa extrema 5, 6.
Bajo presión en exceso suficiente, por encima del
punto elástico del material, el revestimiento de desgaste es
deformado y expandido permanentemente hasta un grado
pre-calculado. La presión es liberada. Las tapas
extremas 5, 6 son retiradas. Las partes extremas del revestimiento
de desgaste que fueron adyacentes a las tapas extremas y que no
estaban bajo presión pueden tener un diámetro interior más pequeño
que la parte principal del revestimiento de desgaste que fue
expuesto a presión. Cuando es necesario, la superficie interior de
las regiones no deformadas del revestimiento de desgaste adyacente a
las tapas extremas puede mecanizarse para incrementar el diámetro
interior de forma que es el mismo que el resto del revestimiento de
desgaste. El mecanizado puede realizarse antes o después de la
expansión del revestimiento de desgaste.
Un revestimiento de desgaste de acuerdo con la
invención puede retirarse, o bien debido a un fallo por grieta o
fractura o como parte de una operación de mantenimiento planificada,
como sigue.
Son retiradas una o ambas tapas extremas 5, 6 con
las juntas de sellado 7, 8 de la prensa de alta presión, dependiendo
del tipo de prensa. Una cuchilla de fresado 9 u otro tipo de
herramienta de corte, fresado o rectificación es dispuesto para ser
reducido dentro del revestimiento de desgaste 1 como se muestra en
la figura 1.
La cuchilla de fresado 9 es accionada para
realizar una serie de cortes longitudinales 10 que se extienden por
toda la longitud del revestimiento. Normalmente, cuatro cortes
distribuidos aproximadamente de manera uniforme alrededor de la
circunferencia proporcionan el efecto suficiente. Pueden utilizarse
más o menos cortes dependiendo del diámetro del revestimiento de
desgaste. Los cortes se realizan a una profundidad predeterminada,
tan profundos como sea posible en el material de revestimiento de
desgaste, dejando un espesor de entre 1-10% y,
preferentemente, entre 1-5% del diámetro con
respecto al diámetro del revestimiento de desgaste colocado.
Después de que se han realizado cortes y se ha
retirado la cuchilla de fresado adaptada especialmente, el
revestimiento de desgaste plegado 11 puede ser retirado entonces de
una forma bastante rápida de la cámara de presión cilíndrica 2 y
elevarse con un aparato de elevación estándar como se muestra en la
figura 6. Después de que se ha desmantelado y retirado el
revestimiento de desgaste viejo, el nuevo revestimiento de desgaste
puede ser colocado rápida y fácilmente en el sitio como se describe
anteriormente.
Claims (12)
1. Un método para proporcionar una prensa de alta
presión que comprende una cámara de presión cilíndrica (2) y un
revestimiento de desgaste sustituible (1), que comprende las etapas
de
- insertar dicho revestimiento de desgaste (1) en
dicha cámara de presión cilíndrica (2),
caracterizado por las etapas de
- fijar dicho revestimiento de desgaste (1) en el
sitio con expansión por la presión interior por encima del punto
elástico, de manera que dicho revestimiento de desgaste (1) está
dispuesto de esta manera en un estado de tensión compresiva residual
por el aumento en diámetro de dicho revestimiento de desgaste
(1).
(1).
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado por cerrar la prensa y aplicar una presión de
fluido interior a dicho revestimiento de desgaste (1) dentro de la
prensa, para proporcionar dicha tensión compresiva residual.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2,
caracterizado por dicho fluido interior que es suministrado
por una fuente de presión externa conectada a la prensa.
4. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-3, caracterizado porque
dicho revestimiento de desgaste (1) es deformado plásticamente, para
proporcionar dicha tensión compresiva residual.
5. Un método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1-4, caracterizado porque el
método comprende adicionalmente la etapa de retirar un revestimiento
de desgaste existente (1) cuya sustitución incluye las etapas de
- realizar uno o más cortes en la superficie
interior de dicho revestimiento de desgaste existente (1) con la
intención de provocar que dicho revestimiento de desgaste existente
(1) se pliegue bajo la tensión compresiva residual,
- retirar dicho revestimiento de desgaste
existente plegado (1).
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5,
caracterizado porque uno o más cortes (10) que se forman en
la superficie interior de dicho revestimiento de desgaste existente
(1) son aproximadamente de sección transversal cuadrada.
7. Una prensa de alta presión que comprende una
cámara de presión cilíndrica (2) y un revestimiento de desgaste
sustituible (1) dispuesto dentro de la cámara de presión cilíndrica
(2) en un estado de tensión compresiva residual,
caracterizada porque la superficie exterior de dicho
revestimiento de desgaste (1) está en contacto directo con la
superficie interior de dicha cámara de presión cilíndrica (2).
8. Una prensa de alta presión de acuerdo con la
reivindicación 7, caracterizada porque el revestimiento de
desgaste (1) está configurado como una cilindro circular de pared
fina.
9. Una prensa de alta presión de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 7-8,
caracterizada porque el revestimiento de desgaste (1) es
deformado plásticamente, como resultado de una expansión del
revestimiento de desgaste después de su inserción en la cámara de
presión (2), de forma que está prevista una tensión compresiva
residual.
10. El uso de una prensa de alta presión de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-9
para el tratamiento de substancias.
11. El uso de una prensa de alta presión de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-9,
para el prensado isostático de productos pre-forma
en polvo.
12. El uso de una prensa de alta presión de
acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-9
para el prensado isostático de piezas fundidas.
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