ES2216534T3 - Dispositivo y procedimiento destinados a una prensa de alta presion. - Google Patents

Dispositivo y procedimiento destinados a una prensa de alta presion.

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ES2216534T3 ES99931660T ES99931660T ES2216534T3 ES 2216534 T3 ES2216534 T3 ES 2216534T3 ES 99931660 T ES99931660 T ES 99931660T ES 99931660 T ES99931660 T ES 99931660T ES 2216534 T3 ES2216534 T3 ES 2216534T3
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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.
Área técnica
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.
Técnica anterior
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.
Descripción de la invención
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.
Breve descripción de los dibujos
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.
Descripción de las formas de realización
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).
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.
ES99931660T 1998-06-09 1999-06-04 Dispositivo y procedimiento destinados a una prensa de alta presion. Expired - Lifetime ES2216534T3 (es)

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