JP2014508896A - 圧力容器シーリング - Google Patents

Abstract

圧力媒体を収容するために配された圧力チャンバー（５）を備えている圧力容器は、シリンダー本体（１）を形成する縦方向連結のために配された少なくとも一つのシリンダーセグメント（２）を備えており、それによって、隣接エッジをシールするための少なくとも一つのシリンダーセグメントの隣接エッジ（６）に継ぎ目（７）が形成され、また、継ぎ目に接線方向圧縮応力（１６）を作用させるために少なくとも一つのシリンダーセグメントに径方向圧縮力を及ぼすように配された第一のプレストレス手段（２０）を備えている。

Description

本発明は、高圧力プレスの分野に、特に、等方プレスのための圧力容器に関する。

材料孔隙率の消去を達成するために、たとえば航空機のためのタービンブレードなどの、粉砕されたまたは鋳物材料の高密度化のために高圧力プレス機がしばしば使用される。したがって、物品の耐用年数および強度、特に疲労強度を実質的に増大させるために、プレス機内に置かれた物品に圧力が加えられる。別の応用分野は、完全に密集し、孔の無い表面をもつことが必要とされる製品の製造である。

高圧力プレス機による処理にさらされる物品は、圧力チャンバーのロードコンパートメントの中に置かれる。ローディングの後、チャンバーはシールされ、液体または気体のいずれかの圧力媒体が、圧力チャンバーとそれのロードコンパートメントの中に導入される。プレス機は、通常、圧力チャンバー内の温度を高めるための発熱素子が設けられたファーネスを備えている。圧力媒体の圧力と温度が高められ、選択された期間のあいだ、物品を高圧力と高温度にさらす。物品のプレスが終了したとき、圧力チャンバーから取り除かれるまたはアンロードされる前に、物品はしばしば冷却される必要がある。

圧力と温度と処理回数は、たとえば、処理される物品の材料特性、応用の分野および／または物品の必要品質などのファクターに依存する。等方プレスプロセスのあいだの圧力媒体の温度に応じて、プロセスは、圧力が一般に３００ＭＰａまで達し得る、熱間等方プレス（以下にＨＩＰと称される）、温間等方プレス（以下にＷＩＰと称される）、圧力が一般に７００ＭＰａまで達し得る、冷間等方プレス（以下にＣＩＰと称される）と呼ばれる。

高圧力プレス機のためのシリンダーは、鍛造によって伝統的に製造され、本体は最初に鋳造され、続いて鍛造される。より明確には、荒いシリンダー状本体が最初に鋳造され、それは、それから鍛造されて、適切な直径と壁厚の中空シリンダー本体に広げられる。鍛造プロセスは、鋳物材料の強度を高めるという利点を提供する。それから、高い内部圧力に耐えるために、シリンダー本体は、シリンダーを半径方向に圧縮する手段によってプレストレスされ、それによって、シリンダー壁は、接線方向圧縮応力にさらされる。プレストレスはさらに、シリンダー壁中のクラック形成／伝達の危険を最小にし、したがって、圧力容器機能損失の危険を減らす。

非常に大型のシリンダーの製造に対しては、鍛造、加熱処理および機械加工プロセスのための機器に高い要求が置かれる。最近、ますます大きいサイズの物品がプレスされることの高められた要求が発展し、これは、今日の圧力容器で可能なものをしばしば越えて、圧力チャンバーの容積の増大の要求を意味する。さらに、上に説明された従来の生産方式は複雑であり、時間消費的である。これは、資格のあるサプライヤーの限定される数と組み合わさって、長い受け渡し時間に関する問題を引き起こす。したがって、改良型圧力容器、特に、ビジネスと顧客の連続的に増大する要請と要求を対処することが可能である圧力容器についての要求がある。

上記の問題のいくつかを少なくとも緩和する改良型デバイスおよび方法を提供することが本発明の目的である。

このおよび他の目的は、独立請求項で定められる特徴を有しているための圧力容器および高圧力プレス機を提供することによって達成される。好ましい実施形態は、従属請求項で定められる。

本発明の第一の側面によれば、圧力媒体を供給するように配された圧力チャンバーを備えている圧力容器が提供される。前記圧力容器は、シリンダー本体を形成する縦方向連結のために配された少なくとも一つのシリンダーセグメントをさらに備えており、それによって、隣接エッジをシールするための前記少なくとも一つのシリンダーセグメントの隣接エッジに継ぎ目が形成される。さらに、第一のプレストレス手段が、前記継ぎ目に接線方向圧縮応力を作用させるために前記少なくとも一つのシリンダーセグメントに径方向圧縮力を及ぼすように配される。

本発明の第二の側面によれば、本発明の第一の側面による圧力容器を備えており、力吸収圧力本体のまわりに設けられた力吸収プレスフレームを有している、物品の等方圧力処理のための高圧力プレス機が提供される。

本発明の圧力容器は、隣接エッジをシールするためのシリンダーセグメントの隣接縦方向エッッジで形成される継ぎ目によって改良型圧力容器を提供するという洞察に基づいている。前記継ぎ目は、圧力容器の動作のあいだ、圧力媒体が隣接エッジの間から漏れ出ないように前記隣接エッジに流体密シールを提供する。前記継ぎ目はさらに、クラック形成および／またはシリンダーセグメントの隣接エッジの間の破損の危険を減らし、それによって、シリンダー本体の強度を高める。

圧力容器の構造上の特徴、たとえばシリンダーセグメントの構造体、プレストレス手段、その他は、同時係属出願「溶接の残留応力低減（Residual stress reduction in welding）」の説明にしたがって提供されてもよい。さらに、利点と設計と構造の詳細は、同一出願人による前記同時係属出願の中で徹底的に説明されており、それはここに参照によってここに組み込まれる。

前記圧力容器の動作のあいだ、前記第一のプレストレス手段は、シリンダーセグメントに径方向圧縮力を及ぼすように配される。シリンダーセグメントの間の前記継ぎ目は、特に前記圧力容器の超高圧力におけるこれらの力のために前記シリンダー本体のための臨界点を構成し得るので、改良型シーリングのための強い継ぎ目を提供する、および／または、シリンダー本体漏れをもたらしかねないシリンダー本体へのクラック等を回避する望みがある。しかしながら、前記シリンダーセグメントは連結されてシリンダー本体を形成し、それらのセグメントの前記隣接エッジは、表面の粗さ、スクラッチ、または同様物を備えていてもよく、それらは、前記シリンダーセグメントの形成のあいだに生じてもよい。前記シリンダー本体への前記シリンダーセグメントの組み立ての後、前記シリンダーセグメントの平らでないエッジは、前記シリンダー本体の隣接エッジにおける破損の増大した危険をもたらしかねない。本発明は、シーリングの目的のために前記シリンダーセグメントの隣接エッジに継ぎ目が形成され、前記継ぎ目は、前記エッジが均等に当接するような前記シリンダーセグメントの平らな隣接エッジを備えているという点で有利である。

さらに、前記シリンダーセグメントの隣接縦方向エッッジの間の各継ぎ目の少なくとも一部に沿って凹部／キャビティが設けられるならば、本発明はさらに圧力媒体の漏れの危険をも減らし得る。シリンダー本体のクラック形成の場合、凹部／キャビティが、圧力容器からのストレスの軽減を提供するので、本発明の特徴および凹部／キャビティは、本発明の圧力容器のシリンダー本体の安全側面をさらに改善する。説明されるような凹部／キャビティは、同時係属出願「溶接の残留応力低減（Residual stress reduction in welding）」の説明にしたがって提供されてもよい。凹部／キャビティのさらなる利点と設計と構造の詳細は、同一出願人による前記同時係属出願の中で徹底的に説明されており、それはここに参照によってここに組み込まれる。

シリンダーセグメントをシリンダー本体に組み立てることによって、本発明は、今日製造されるものよりも大きい寸法のシリンダー状圧力容器の製造のさらなる利点を提供する。二つ以上のシリンダーセグメントを備えており、それらが連結されてシリンダー本体を形成するシリンダー本体は、一つの単一の大きいシリンダーの製造プロセスに関係する障害によって制限されない。

さらに、本発明は、組み立て現場への圧力容器の輸送に関して有利である。すなわち、前記圧力容器は、鍛造者または同様物から製造および組み立て現場にセグメントで輸送され得る。たとえば、本発明は、１２ｍよりも高く、６００トンを超える重さになり得る「Giga-HIP5」の輸送および組み立てに寄与し得る。本発明は、たとえばＨＩＰプレス機のシリンダー本体へのシリンダーセグメントの配置に寄与し、シリンダーセグメントは、ワンピースのシリンダーと比較してより容易に輸送される。したがって、非常に大型の圧力シリンダーのワンピース構造が回避され得る。

本発明の圧力容器のさらなる利点は、シリンダー本体の製造および輸送がより安価になるということである。セグメントのシリンダー状本体のこの製造は、セグメントは同一であってもよく、非常に大型であるかもしれないワンピースのシリンダー本体の製造よりも経済的に有益である。さらに、シリンダー本体のセグメントは、ワンピースのシリンダー本体に比べて、それほどかさばらないので、シリンダー本体セグメントの輸送は、より容易に、より速く提供され得、それはまた、より安い輸送の結果をもたらし得る。

本発明は、プレストレス手段からの応力がシリンダー本体に加えられるとき、継ぎ目がシリンダー本体のシーリング目的に十分であり得るという点においてさらに有利である。したがって、継ぎ目は、溶接部などの、隣接シリンダーセグメントの間の不適切などんな相互連結も与えない。言いかえれば、溶接部は、シリンダーセグメントの連結および／またはシーリングの目的に必要ではなくてもよい。シリンダーセグメントの継ぎ目の溶接は、付随的および／または時間消費でありかねず、本発明の継ぎ目はより便利に組み立てられたシリンダー本体を提供し得る。さらに、本発明は、特に高圧力と高温度の動作の下における、圧力容器の動作のあいだに起こり得る溶接部の冶金学的変化に関係する問題を緩和する。結果として、圧力および／または温度に関して極限条件でおこなわれた溶接部は、おそらく、クラックにより敏感であるので、本発明は、継ぎ目により信頼できる相互連結を提供し得る。さらに、溶接部は、しばしば、溶接部の応力除去のための熱処理を必要とし、それによって、溶接部をより強くする。しかしながら、そのような熱処理は、付随的および／または危険であるかもしれないので、本発明は、溶接部の必要なしで組み立てられ得るシリンダー本体に関係する利点をさらに提供する。

本発明はまた、圧力チャンバーの中に提供される、処理されるべき物品を冷却する動作に関して有利である。「急速冷却」または「ウルトラ急速冷却」とも示される冷却は、グラディエントｄＴ／ｄｔ、すなわち時間の関数としての温度減少の速さに関係し、圧力容器のコンポーネントおよび／または材料が、機能損失になりやすくなく、速い温度降下に耐え得ることを必要とする。本発明は、機能損失なく急速温度変化に耐え、それによって、他のシリンダー本体装置と比較して、そのようなステップを有している圧力容器の動作を改善し得る。

本発明の実施形態によれば、圧力容器は、前記継ぎ目に軸方向圧縮応力を作用させるために前記少なくとも一つのシリンダーセグメントに軸方向圧縮力を及ぼすための第二のプレストレス手段を備えている。第二のプレストレス手段からの軸方向圧縮応力の利点は、前記継ぎ目における前記第一のプレストレス手段からの径方向圧縮応力の利点と関係する。これらの利点は既に示されたので、それらは、前記第二のプレストレス手段については省略される。

本発明の実施形態によれば、前記圧力容器は、シリンダー本体を形成する軸方向連結のために配された少なくとも一つのシリンダーセグメントをさらに備えており、それによって、前記隣接エッジをシールするための前記少なくとも一つのシリンダーセグメントの隣接エッジに継ぎ目が形成される。したがって、シリンダー本体は、少なくとも一つの副シリンダーをさらに備えていてもよく、それは、縦方向連結のために配された少なくとも一つのシリンダーセグメントを備えている圧力容器の上（または下）に設けられる。言いかえれば、縦方向連結のために配されたシリンダーセグメントに対して継ぎ目は縦方向に形成されるように、軸方向連結のために配されたシリンダーセグメントに対して継ぎ目は類似して周囲に形成される。類似して、縦方向セグメントを備えている圧力容器に対して述べられた特徴および利点も、軸方向連結のために配されたシリンダーセグメントを備えている圧力容器に対して提供される。したがって、そのような特徴／利点のさらなる説明は省略される。前記継ぎ目はさらに、シリンダー本体を横断隣接エッジにおいてシールしてもよい。たとえば、シリンダーセグメントが縦方向および軸方向連結の両方のために配される場合、隣接エッジは縦方向および軸方向を横断してもよい。

本発明の実施形態によれば、前記継ぎ目は、各継ぎ目の少なくとも一部に沿って設けられた少なくとも一つの中間層を備えていてもよい。用語「中間層」によって、この文脈において、前記継ぎ目において前記隣接エッジの一方または両方に適用（すなわち固定）される層、または前記隣接エッジの間の前記継ぎ目において間に除去可能に置かれるか配される層のいずれかが意味される。

本実施形態の利点は、前記継ぎ目における前記中間層が、前記シリンダーセグメントの前記隣接エッジの粗さ／平らでなさを補償するということである。言いかえれば、前記中間層は、前記シリンダー本体を装着したときに前記隣接エッジがさらに平らに当接し得るように前記シリンダーセグメントの粗い／平らでないエッジを平らまたは滑らかにし得る。したがって、前記中間層は、前記圧力容器の動作のあいだ、前記シリンダー本体のシーリング特性をさらに改善し得る。言いかえれば、前記中間材料はさらに、前記圧力チャンバーから前記シリンダー本体の外側への、前記継ぎ目における圧力媒体の漏れの可能性を緩和する。

前記中間層の配置の結果は、安全性に関して、より良い改良型圧力容器である。より明確には、本実施形態はまたさらに、たとえば漏れに関係する前記圧力容器の機能損失の危険を減らし、それによって、前記圧力容器の動作の改善された信頼度を提供する。たとえば、本発明は、非常に強力なＨＩＰプレス機の圧力容器の安全性を改善し得る。

前記中間層は、各継ぎ目の少なくとも一部に沿って設けられてもよく、すなわち、中間層は、粗い／平らでない表面をもつ前記シリンダーセグメントの隣接エッジの一部の間に設けられてもよく、これに対して、平らな表面をもつ隣接エッジの一部においては、前記中間層は省略されてもよい。これは、材料の粗さによる前記エッジにおける前記継ぎ目を滑らか／平らにすることが好まれる隣接エッジの一部に対する中間層の提供を集中させる利点を提供し、これに対して、前記エッジがより平らに相互連結され得る前記隣接エッジの部分では前記中間層は省略されてもよい。

前記中間層が、時間の関数としてのそのシーリング特性を維持すること、すなわち、たとえ長い時間が圧力容器動作の間に経過しようとも、前記中間層が、前記シリンダー本体の前記隣接エッジに対してシーリングを提供することが好まれる。さらに、前記中間層が、前記圧力容器の温度および圧力の変化の範囲内においてそのシーリング特性を維持することが好まれる。

本発明の実施形態によれば、前記中間層は、コーティング、被覆、めっき、または同様物であってもよい。言いかえれば、前記中間層は、前記継ぎ目において、前記シリンダーセグメントの前記隣接エッジの一方または両方に適用（すなわち固定）されてもよい。本実施形態の利点は、シリンダーセグメントに、コーティング／被覆／めっきは、中間材料の加熱を含んでおり、前記シリンダーセグメントのエッジにおいて前記継ぎ目を滑らかにするために、前記シリンダーセグメントの細孔、クラック、または同様物にさらに入り込み得るということである。さらに、前記プレストレス手段が前記シリンダー本体の前記継ぎ目に応力を与えるとき、さらにきついシーリングが達成され得る。本実施形態の別の利点は、前記シリンダーセグメントが前記シリンダー本体に組み立てられる前に、粗さ／平らでなさを示すシリンダーセグメントのエッジが前もって処理され得るということである。これは、処理される必要のある前記シリンダーセグメントの前記エッジの一部のより好ましい外観を与えるとともに、前記シリンダー本体への前記シリンダーセグメントの組み立ての後の前記シリンダーセグメントの前記エッジの処理の必要性を減らす。さらに、前記シリンダーセグメントエッジに固定／適用されるコート／被覆／めっきされた層は、シリンダー本体への前記シリンダーセグメントのより容易な装着を提供する。たとえば、前記シリンダーセグメントの前記エッジに適用された前記中間層は、前記シリンダーセグメントを前記シリンダー本体に組み立てるとき、所定位置から落下する危険を減らす。

コーティング、被覆およびめっきに関係する技術の数は膨大であり、さらに、そのような技術はこの分野の熟練者に知られている。したがって、前記中間層を前記シリンダーセグメントの前記エッジの一つ以上にどのように適用するかの詳細な説明は省略される。

本発明の実施形態によれば、前記中間層は、ホイル、シート、プレート、または同様物であってもよい。言いかえれば、前記中間層は、前記シリンダーセグメントの隣接エッジにおいて前記継ぎ目に設けられ／置かれる実質薄い層または本体であってもよい。本発明の実施形態の利点は、前記中間層が、前記シリンダー本体の前記継ぎ目から挿入および／または除去され、それによって、前記シリンダー本体の装着および／または分解を容易にしてもよい。たとえば、圧力容器の機能損失の場合に、前記シリンダー本体をプレストレスする前に再び、前記シリンダー本体は分解され、前記中間層は除去および交換されもよい。前記中間層は前記シリンダー本体の前記継ぎ目に再びリサイクルおよび／または再使用され得るので、前記中間層の除去および交換は経済的に有利である。本発明の実施形態によれば、前記中間層は、前記シリンダーセグメントの硬度よりも低い硬度を有していてもよい。言いかえれば、同じ圧力に及ぼされたとき、前記中間層の圧縮は前記シリンダーセグメントの圧縮よりも高い。したがって、前記シリンダー本体のプレストレスのあいだ、前記継ぎ目における前記シリンダーセグメントの前記隣接エッジは、前記中間材料に及ぼされる圧力をもたらす。前記中間材料は、前記シリンダーセグメントよりも柔軟であり、前記継ぎ目の前記隣接エッジにおいて変形する能力の利点を提供し、前記隣接エッジは不規則さおよび／またはスクラッチを備えていてもよい。言いかえれば、前記シリンダーセグメントの材料に比較して前記中間材料のより高い柔軟性および／または延性は、前記継ぎ目におけるいかなる粗さ／平らでなさをもさらに平らにしてなくし、それによって、前記シリンダーセグメントの前記隣接エッジのシーリングをさらに改善する。

前記中間層の材料特性は、前記シリンダーセグメントよりも柔軟であり、前記シリンダー本体のプレストレスにおける前記中間層のおかげで、前記継ぎ目における前記シリンダーセグメントのあらゆる可能な変形の危険が低減されるというさらなる利点を備える。したがって、前記シリンダーセグメントにたとえば入り込んでいる中間材料の可能性の代わりに、前記中間層は、前記プレストレス手段によって前記継ぎ目に及ぼされる圧力に屈する。

本発明の実施形態によれば、２５０ＧＰａよりも低い、好ましくは２００ＣＰａよりも低い体積弾性係数を有していてもよい。この実施形態の利点は、前記層は比較的柔軟である金属を備えていてもよいこと、すなわち、中間層として使用される比較的柔軟な金属が前記隣接エッジからの圧力に屈し、前記シリンダー本体に応力が加えられたときに隣接エッジにおける前記継ぎ目におけるシーリング特性を提供することである。

本発明の実施形態によれば、前記少なくとも一つの中間層は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＡｇおよびＡｕから選択された少なくとも一つの金属を備えてもよい。前記中間層は、金属および／または金属のあらゆる酸化物、カーバイドまたは同様物の一つ以上を備えていてもよいことが認められるであろう。さらに、あらゆる他の材料の不純物が前記中間層の中に存在していてもよいことが認められるであろう。

Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇおよび／またはＡｕを備えている中間層の利点は、金属が比較的柔軟であるということ、すなわち、それらは、他の金属と比較して比較的圧縮可能であるということである。したがって、前記シリンダー本体に応力が加えられるとき、述べられた金属の一つ以上は、隣接エッジにおける継ぎ目における表面を滑らかにし得る。結果として、中間層として金属の一つ以上を使用するとき、前記隣接エッジのシーリングはまたさらに改良され得る。

Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎおよび／またはＰｂを備えている中間層は、述べられた金属が比較的安価であるという点において特に有利である。

Ａｇを備えている中間層は、銀は非常に展性があり、比較的小さい加工硬化指数を有している点において特に有利である。結果として、銀は、前記シリンダー本体のプレストレスのあいだに前記シリンダーセグメントの前記隣接エッジの前記継ぎ目におけるスクラッチを満たすおよび／または粗さを平らにすることができ、それによって、シーリングを提供する。銀は比較的高価であるけれども、圧力容器全体のコストに対する銀の中間層のためのコストは小さいか、おそらく無視できさえする。

同様に、Ａｕを備えている中間層は、金は非常に展性があり、小さい加工硬化指数を有している点において特に有利である。したがって、前記シリンダー本体をプレストレスするとき、Ａｕの中間層は、前記継ぎ目における不規則さの滑らか化を提供する。さらに、圧力容器全体のコストは、前記継ぎ目に設けられる中間層に含まれる金のコストを大きく見劣りさせ得る。

本発明の実施形態によれば、前記少なくとも一つの中間層は、ゴム、シリコーン、プラスチックおよび接着剤から選択された少なくとも一つの材料を備えていてもよい。本発明の実施形態の利点は、述べられた材料、または前記材料の一つ以上を備えている混合物は、適切なシール材であるということである。したがって、述べられた材料の一つ以上を備えている中間材料は、前記圧力容器の動作のあいだの前記シリンダーセグメントのエッジの間の継ぎ目における圧力媒体の浸透をさらに防止し得る。言いかえれば、ゴム、シリーコン、プラスチックおよび／または接着剤を備えている中間層は、完全に防水シールを提供し得る。

さらに、前記中間材料が粘性状態から固体形状に変形するとき、前記中間材料は、最初に前記シリンダーセグメントの前記隣接エッジにおける前記継ぎ目に容易に塗布され、それから前記隣接エッジをシールするために凝固し得る。この種の中間材料の利点は、粘着性の中間材料は、凝固する前に、継ぎ目における非常に小さい間隔にも塗布され得るということである。

本発明の実施形態の別の利点は、前記中間層が、非常に柔軟で展性のある材料を備えているということである。したがって、前記中間材料のこれらの特性は、前記シリンダーセグメントの前記隣接エッジにおける前記継ぎ目のよりさらに強化された滑らか化を提供し、それによって、シーリングをきつくする。

本発明の実施形態によれば、前記中間層の厚さは、０．０１〜５ｍｍの間、好ましくは０．０５〜０．２ｍｍの間からなっていてもよい。述べられた範囲内の前記中間層の厚さの利点は、前記中間層が、前記シリンダーセグメントの前記継ぎ目における平らでなさ／粗さを平らにする前記層の能力にとって十分に厚く、それによって、前記シリンダー本体の改良されたシーリングを提供するということである。同時に、述べられた範囲内の前記中間層の厚さの利点は、前記中間層が、中間層が設けられた前記継ぎ目の一部から、中間層が設けられていない前記継ぎ目の一部への、可能な接合における可能なギャップをもたらさないことについて十分に薄いということである。さらに、高価な金属が使用されるならば、前記中間層は経済的理由のために十分に薄くてもよい。

本発明の実施形態によれば、前記中間層は、前記継ぎ目の少なくとも一部に沿って前記シリンダー本体の内壁に設けられてもよい。言いかえれば、前記シリンダー本体の外側、内側、トップおよびボトムに面していてもよい前記継ぎ目に沿って、前記中間層は、前記シリンダー本体の内側に面する前記継ぎ目の少なくとも一部に沿って延びている。

本発明の実施形態によれば、前記継ぎ目の一方の側に設けられた前記プレストレス手段からそれに及ぼされる力を取り上げるための少なくとも一つのプレストレスされる表面をさらに備えており、前記少なくとも一つのプレストレスされる表面は、追加の圧縮応力が前記継ぎ目に作用されるように前記シリンダーセグメントを経由して前記継ぎ目に前記力を伝達するように配される。この配置によって、前記プレストレス手段からの応力は、プレストレスされる表面のない配置と比較して、プレストレスされる表面において拡大され得る。結果として、前記プレストレスされる表面はまたさらに、前記中間材料が提供される前記継ぎ目において圧縮応力の発生に寄与し得る。したがって、本実施形態の利点は、前記プレストレスされる表面は、前記継ぎ目においてより拡大された圧縮応力、すなわち追加の圧縮応力を受け、前記継ぎ目において前記シリンダー本体のまたさらに信頼できる／強いシーリングを提供するということである。

本発明の実施形態によれば、前記プレストレス手段は、各継ぎ目に対して少なくとも一つのプレストレスされる表面を備えており、また、前記プレストレスされる表面は、前記シリンダー本体の内壁上に配される。したがって、前記プレストレスされる表面の述べられた利点は、前記隣接エッジをシールするための前記シリンダー本体の前記内壁に設けられる。

本発明の実施形態によれば、前記圧力容器は、２０ＭＰａ〜７００ＭＰａの間、好ましくは８０ＭＰａ〜２２０ＭＰａの間の圧力範囲において動作可能であるように配される。

本発明は、少数の実施形態に関連して主に説明される。しかしながら、当業者によって容易に認められるように、開示されたもの以外の実施形態が、添付の特許請求の範囲によって定められるような、本発明の範囲内において等しく可能である。

図１に関連して、本発明の実施形態によるシリンダー本体１の実例が概略的に示される。シリンダー本体１は、五つのシリンダーセグメント２を備えており、各シリンダーセグメント２は、本質的に長方形スラブとして形づくられている。シリンダーセグメント２の長さは、シリンダー軸Ｃ_Ａと平行に延びており、シリンダーセグメント２の長さはＣ_Ｌを定め、それはシリンダー本体１の長さである。シリンダーセグメント２の幅は、シリンダーセグメント２が円周方向Ｃ_Ｄに互いに連結され、それによって、シリンダー本体１を形成するように、円周方向Ｃ_Ｄにわずかに弓形に曲げられている。

図１に描かれたシリンダー本体１は、シリンダー本体１を形成するために配された五つのシリンダーセグメント２を備えているけれども、実際、あらゆる数のシリンダーセグメント２のシリンダー本体１を構築することはもちろん考えられる。好ましくは、シリンダーセグメント２は、ここの説明にしたがって形成され、それは、シリンダーセグメント２が、同時係属出願「溶接の残留応力低減（Residual stress reduction in welding）」、「圧力シリンダー容器の溶接シーリング（Welded sealing of pressure cylinder vessel）」および／または「圧力容器および高圧力プレス機（Pressure vessel and high-pressure press）」の説明にしたがって組み立てられてシリンダー本体１を形成し得ることを必要とする。シリンダーセグメントのさらなる利点と設計と構造の詳な細は、同一出願人による前記同時係属出願の中で徹底的に説明されており、それはここに参照によってここに組み込まれる。

シリンダー本体１は、シリンダー１の中心を通るシリンダー軸Ｃ_Ａからシリンダー本体１の内側表面３までの内側シリンダー半径Ｃ_Ｒ１と、シリンダー軸Ｃ_Ａからシリンダーセグメント２の外側表面４までの外半径Ｃ_Ｒ２を有している。したがって、シリンダーセグメント２の厚さＴは、Ｔ＝Ｃ_Ｒ２―Ｃ_Ｒ１である。シリンダー本体１が組み立てられたとき、シリンダーセグメント２の内側表面３が圧力チャンバー５を定める。さらに、シリンダー本体１は、フレームワーク（図示せず）によって適所に保持される蓋（図示せず）によって端で閉じられ得る。

シリンダーセグメント２の隣接縦方向エッッジ６には、シリンダーセグメント２の間に継ぎ目７が形成され、各継ぎ目７は、シリンダー軸Ｃ_Ａと本質的に平行に延び、シリンダー本体長さＣ_Ｌ全体に延びている。セグメント２のトップとボトムにおいて、セグメント２は、それぞれ、トップエッジ８とボトムエッジ９を形成し、これらはフラットである。トップエッジ８とボトムエッジ９は、おのおの、共通平面を形成しており、すなわち、セグメント２は同じ高さにある。

図２ａには、二つのシリンダーセグメント２ａ，２ｂの間のシリンダー本体１の組み立て体の一部が概略的に示されている。継ぎ目７は、シリンダーセグメント２ａ，２ｂの隣接縦方向エッッジ６における継ぎ目７に沿って延びている中間層１１を備えている。ここで、中間層１１は、両方の隣接エッジ６上のコーティング／被覆／めっきとして設けられており、すなわち、継ぎ目は二つの中間層１１を備えている。しかしながら、代案として、継ぎ目７は、エッジ６の一方に設けられた一つの中間層１１を備えていてもよいことが認められる。あるいは、継ぎ目７は部分的に中間層１１を備えていてもよく、すなわち、中間層１１は、エッジ６の一方または両方に部分的に設けられる。

図２ｂは、図についての高い理解のための図２ａのシリンダー本体１の一部の上方図を概略的に示している。説明の目的のためだけに、すなわち、図についての高い理解のために、シリンダーセグメント２ａ，２ｂは、図２ａおよび２ｂの継ぎ目７において離されていることが認められるであろう。

図２ｃには、図２ａと同様に、二つのシリンダーセグメント２ａ，２ｂの間のシリンダー本体１の組み立て体の一部が概略的に示されている。しかしながら、この実施形態では、継ぎ目７は、シリンダーセグメント２ａ，２ｂの隣接縦方向エッッジ６の間の継ぎ目７に沿って延びている中間層１１を備えている。言いかえれば、中間層１１は、シリンダー本体１をプレストレスする前に隣接エッジ６の間に差し込まれ得るホイル／シート／プレートとして設けられる。代案として、継ぎ目７は、継ぎ目７に沿って単に部分的に延びている中間層１１を備えていてもよいこと、すなわち、中間層１１は、隣接エッジ６の間の一部だけに設けられてもよいことが認められる。

図２ｄは、図についての高い理解のための図２ｃのシリンダー本体１の一部についての上面図を示している。説明の目的のために、すなわち、図についての高い理解のために、シリンダーセグメント２ａ，２ｂは、図中の継ぎ目７において離されていることが認められる。

さらに、シリンダーセグメント２ａ，２ｂと中間層１１の寸法は変更されてもよいことと、使用され図２ａ〜２ｄはデモンストレーションの目的のためだけであることが認められる。たとえば、中間層１１の厚さは、シリンダーセグメント２ａ，２ｂの厚さに関して、描かれたものよりもはるかに小さくてもよい。

図３に関連して、シリンダー本体１の一部の例が概略的に示されている。図は、図２に前に示されたような、シリンダーセグメント２ａ，２ｂを示しており、継ぎ目７は、シリンダーセグメント２ａ，２ｂの隣接エッジ６における継ぎ目７に沿って設けられた中間層１１を備えている。それによって、継ぎ目７は、隣接エッジ６のためのシーリング、すなわち、シリンダーセグメント２ａ，２ｂが連結され互いに接しているところにあるシーリングを提供する。

シリンダー本体４の外側表面は、巻回スチールバンド２０のパッケージの形をしている第一のプレストレス手段が設けられる。バンド２０は、継ぎ目７に接線方向圧縮応力を作用させるためにシリンダーセグメントに径方向Ｃ_Ｒの径方向圧縮力を及ぼすようにエンベロープ表面のまわりにシリンダー本体１の円周方向Ｃ_Ｄにきつく巻回される。シリンダー本体１は、縦方向に配された複数のシリンダーセグメント２を備えており、シリンダー本体１のまわりに周囲に配されたバンド２０でプレストレスされたとき、構造はビヤ樽に似ていてもよい。

バンド２０からのプレストレスは、隣接縦方向エッッジ６において、シリンダーセグメント２ａ，２ｂを互いに周囲／接線方向Ｃ_Ｄに押し付ける。図３の隣接エッジ６は継ぎ目７に分離をもって描かれているけれども、この分離は、図についてのより容易な理解のためだけに提供されていることが認められる。したがって、バンド２０のプレストレスに及ぼされた後、隣接エッジ６は一緒に押し付けられる。

バンド２０からのプレストレスは、圧縮応力１６を中間層１１にシリンダー本体１の円周方向Ｃ_Ｄにもたらす。この圧縮応力１６に対する反応として、中間層１１は、円周方向Ｃ_Ｄに、また軸方向Ｃ_Ａにも広がろうとする。高圧力プレス機は、第二のプレストレス手段（図示せず）によって軸方向Ｃ_Ａの中間層１１のあらゆる膨張も打ち消す。したがって、第一のプレストレス手段２０は、圧縮応力１６を中間層１１に円周方向Ｃ_Ｄに提供し、第二のプレストレス手段から軸方向Ｃ_Ａに加えられる応力は、圧縮応力１５を中間層１１に軸方向Ｃ_Ａに提供する。したがって、第一のプレストレス手段２０および／または第二のプレストレス手段は継ぎ目７に応力を提供し、継ぎ目７は、圧力容器の動作のあいだに圧力媒体が隣接エッジ６の間から漏れ出ないような流体密シールを隣接エッジ６に提供する。

継ぎ目は、（非常に）滑らかなエッジ６を備えていてもよく、すなわち、シリンダーセグメント２ａ，２ｂのエッジ６は、シリンダーセグメント２ａ，２ｂが継ぎ目７において平らに大きい接触面積をもって相互連結されるように処理されてもよい。これによって、継ぎ目７は、シリンダー本体１をプレストレスした後は隣接エッジ６をシールすることに十分である。あるいは、図２〜３に示されるように、継ぎ目７は、シーリングを改善するために、エッジ６における平らでなさ／粗さを滑らかにするための少なくとも一つの中間層１１を備えていてもよい。

図４には、シリンダー軸方向Ｃ_Ａに沿ったシリンダー本体１の一部が示されており、第一のシリンダーセグメント２１と第二のシリンダーセグメント２２は、縦方向連結のために配されている。シリンダーセグメント２１，２２の隣接縦方向エッッジ２３，２４において、それぞれ、隣接エッジ２３，２４をシールするための継ぎ目２５が形成される。継ぎ目２５は、シリンダーセグメント２２上にコート／被覆／めっきされた中間層３０を備えている。あるいは、中間層３０は、たとえばシリンダーセグメント２１に沿って設けられてもよい。中間層３０は、軸（縦）方向に沿って、すなわちシリンダー軸Ｃ_Ａの方向に延びている。さらに、中間層３０は、ほぼシリンダーセグメント２１，２２の厚さである深さＤとして径方向Ｃ_Ｒに延びている。中間層３０の厚さＷは、０．０１〜５ｍｍの間に、好ましくは０．０５〜０．２ｍｍの間にあってもよい。継ぎ目２５におけるシリンダーセグメント２１，２２の間のギャップは、説明の目的のためだけに、すなわち、図についての高い理解のためだけにあり、寸法は変わってもよいことが認められる。

中間層３０は、シリンダーセグメント２４の一部の上だけに代替的に提供されてもよいことが認められる。たとえば、中間層３０の小片が、継ぎ目２５の（外側に面している）左端エッジに設けられてもよく、中間層３０の別の小片が、継ぎ目２５の（内側に面している）右端エッジに設けられてもよい。

図５ａは、シリンダー軸方向Ｃ_Ａに沿ったシリンダー本体１の一部を示しており、第一のシリンダーセグメント２１と第二のシリンダーセグメント２２は、図４に類似して、縦方向連結のために配されている。しかしながら、この実施形態では、一対のプレストレスされる表面４０，４１は、シリンダーセグメント２１の内側および外側部分の近辺においてシリンダーセグメント２２から円周方向Ｃ_Ｄに突出している。したがって、プレストレスされる表面４０，４１は、シリンダーセグメント２１の方へ、継ぎ目２５の一方の側に設けられている。プレストレスされる表面４０，４１は、プレストレス手段からそれに及ぼされた力を取り上げ、追加の圧縮応力が継ぎ目２５に及ぼされるようにシリンダーセグメント２１，２２を経由して継ぎ目２５に力を伝達するように配される。このように、シリンダーセグメント２２のエッジの外形は、継ぎ目３０の端部において径方向Ｃ_Ｒにステップ状形状を備えており、シリンダーセグメント２１は、実質フラットなエッジをもって示されている。あるいは、プレストレスされる表面はまた、シリンダー本体１の外側および内側の方へ、継ぎ目２５の端部においてシリンダーセグメント２１から突出していてもよい。さらに、継ぎ目２５の他の外形も、継ぎ目２５に追加の圧縮応力を作用させるために実現可能である。

一対のプレストレスされる表面４０，４１の上面に、中間層３０が設けられてもよい。中間層３０は、プレストレスされる表面４０および／またはシリンダーセグメント２１の一部において隣接表面の粗さを平らにし得るので、プレストレス後のシリンダー本体のシーリング特性は、またさらに改善される。あるいは、プレストレスされる表面４０，４１は、中間層３０なしで設けられてもよい。プレストレスされる表面４０，４１の突出、すなわち図５ａ中の表面４０，４１の高さは、高い理解の理由のために誇張されていることが認められる。

図５ｂは、図５ａに類似して、シリンダー軸Ｃ_Ａの方向に沿ったシリンダー本体１の一部を示しており、第一のプレストレス手段２０は、接線方向圧縮応力を継ぎ目２５に作用させるために縦方向Ｃ_Ｄに配されている。ここで、シリンダーセグメント２１，２２は、材料がプレストレス手段２０からの力に屈したときに、プレストレスされる表面４０，４１が減少し、ついには消滅するように、プレストレスされる。継ぎ目２５は、簡単のため、平らな接合部またはシリンダーセグメント２１，２２の間の界面として示されている。継ぎ目２５は、シリンダーセグメント２１，２２のあらゆる粗さも平らにするために、図５ａのプレストレスされる表面４０，４１に塗布された、中間材料を備えていてもよい。点線５０は、プレストレス力に屈した、プレストレスされる表面の近辺のエリアを示して／定めている。したがって、継ぎ目２５のこれらのエリアでは、シリンダーセグメント２１，２２の内側および外側部において、シリンダーセグメント２１，２２の材料は、（以前に存在した）プレストレスされる表面から圧縮応力に及ぼされる。線５０によって定められるようなエリア内の継ぎ目２５における圧縮応力は、シリンダー本体のシーリング特性をさらに改善し得る。

本発明の代表的実施形態が図示され説明されたけれども、ここに説明された本発明に対する多数の変更、修正または変更がおこなわれてもよいことは、この分野の通常の技術を有している者には明白であろう。したがって、本発明および添付図面の上記の説明は、それの非限定的な例と見なされるべきであり、保護の範囲が添付の特許請求の範囲によって定められると理解される。

本発明の代表的実施形態が図示され説明されたけれども、ここに説明された本発明に対する多数の変更、修正または変更がおこなわれてもよいことは、この分野の通常の技術を有している者には明白であろう。したがって、本発明および添付図面の上記の説明は、それの非限定的な例と見なされるべきであり、保護の範囲が添付の特許請求の範囲によって定められると理解される。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］圧力媒体を供給するように配された圧力チャンバー（５）を備えている圧力容器であり、
シリンダー本体（１）を形成する縦方向連結のために配された少なくとも一つのシリンダーセグメント（２）を備えており、それによって、隣接エッジをシールするための前記少なくとも一つのシリンダーセグメントの隣接エッジ（６）に継ぎ目（７）が形成され、また、
前記継ぎ目に接線方向圧縮応力（１６）を作用させるために前記少なくとも一つのシリンダーセグメントに径方向圧縮力を及ぼすように配された第一のプレストレス手段（２０）を備えている、圧力容器。
［２］前記継ぎ目に軸方向圧縮応力（１５）を作用させるために前記少なくとも一つのシリンダーセグメントに軸方向圧縮力を及ぼすように配された第二のプレストレス手段をさらに備えている、［１］に記載の圧力容器。
［３］シリンダー本体を形成する軸方向連結のために配された少なくとも一つのシリンダーセグメントをさらに備えており、それによって、前記隣接エッジをシールするための前記少なくとも一つのシリンダーセグメントの隣接エッジに継ぎ目が形成される、［１］または［２］に記載の圧力容器。
［４］前記継ぎ目は、各継ぎ目の少なくとも一部に沿って設けられた少なくとも一つの中間層（１１）を備えている、［１］〜［３］のいずれか一つに記載の圧力容器。
［５］前記少なくとも一つの中間層は、コーティング、被覆、めっき、または同様物である、［４］に記載の圧力容器。
［６］前記少なくとも一つの中間層は、ホイル、シート、プレート、または同様物である、［４］に記載の圧力容器。
［７］前記少なくとも一つの中間層は、前記少なくとも一つのシリンダーセグメントの硬度よりも低い硬度を有している、［４］〜［６］のいずれか一つに記載の圧力容器。
［８］前記少なくとも一つの中間層は、２５０ＧＰａよりも低い、好ましくは２００ＣＰａよりも低い体積弾性係数を有している、［４］〜［７］のいずれか一つに記載の圧力容器。
［９］前記少なくとも一つの中間層は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＡｇおよびＡｕから選択された少なくとも一つの金属を備えている、［４］〜［８］のいずれか一つに記載の圧力容器。
［１０］前記少なくとも一つの中間層は、ゴム、シリコーン、プラスチックおよび接着剤から選択された少なくとも一つの材料を備えている、［４］〜［９］のいずれか一つに記載の圧力容器。
［１１］前記少なくとも一つの中間層の厚さ（Ｗ）は、０．０１〜５ｍｍの間、好ましくは０．０５〜０．２ｍｍの間にある、［４］〜［１０］のいずれか一つに記載の圧力容器。
［１２］前記少なくとも一つの中間層は、前記継ぎ目の少なくとも一部に沿って前記シリンダー本体の内壁に設けられる、［４］〜［１１］のいずれか一つに記載の圧力容器。
［１３］［１］〜［１２］のいずれか一つに記載の圧力容器であり、前記継ぎ目の一方の側に設けられた前記プレストレス手段からそれに及ぼされる力を取り上げるための少なくとも一つのプレストレスされる表面（４０，４１）をさらに備えており、前記少なくとも一つのプレストレスされる表面は、追加の圧縮応力が前記継ぎ目に作用されるように前記力を前記少なくとも一つのシリンダーセグメントを経由して前記継ぎ目に伝達するように配される、圧力容器。
［１４］前記圧力容器は、２０ＭＰａ〜７００ＭＰａの間、好ましくは８０ＭＰａ〜２２０ＭＰａの間の圧力範囲において動作可能であるように配される、［１］〜［１３］のいずれか一つに記載の圧力容器。
［１５］［１］〜［１４］のいずれか一つに記載の圧力容器を備えており、力吸収圧力本体のまわりに設けられた力吸収プレスフレームを有している、物品の等方圧力処理のための高圧力プレス機。

Claims (15)

1. 圧力媒体を供給するように配された圧力チャンバー（５）を備えている圧力容器であり、
   シリンダー本体（１）を形成する縦方向連結のために配された少なくとも一つのシリンダーセグメント（２）を備えており、それによって、隣接エッジをシールするための前記少なくとも一つのシリンダーセグメントの隣接エッジ（６）に継ぎ目（７）が形成され、また、
   前記継ぎ目に接線方向圧縮応力（１６）を作用させるために前記少なくとも一つのシリンダーセグメントに径方向圧縮力を及ぼすように配された第一のプレストレス手段（２０）を備えている、圧力容器。
2. 前記継ぎ目に軸方向圧縮応力（１５）を作用させるために前記少なくとも一つのシリンダーセグメントに軸方向圧縮力を及ぼすように配された第二のプレストレス手段をさらに備えている、請求項１に記載の圧力容器。
3. シリンダー本体を形成する軸方向連結のために配された少なくとも一つのシリンダーセグメントをさらに備えており、それによって、前記隣接エッジをシールするための前記少なくとも一つのシリンダーセグメントの隣接エッジに継ぎ目が形成される、請求項１または２に記載の圧力容器。
4. 前記継ぎ目は、各継ぎ目の少なくとも一部に沿って設けられた少なくとも一つの中間層（１１）を備えている、先行請求項のいずれか一つに記載の圧力容器。
5. 前記少なくとも一つの中間層は、コーティング、被覆、めっき、または同様物である、請求項４に記載の圧力容器。
6. 前記少なくとも一つの中間層は、ホイル、シート、プレート、または同様物である、請求項４に記載の圧力容器。
7. 前記少なくとも一つの中間層は、前記少なくとも一つのシリンダーセグメントの硬度よりも低い硬度を有している、請求項４〜６のいずれか一つに記載の圧力容器。
8. 前記少なくとも一つの中間層は、２５０ＧＰａよりも低い、好ましくは２００ＣＰａよりも低い体積弾性係数を有している、請求項４〜７のいずれか一つに記載の圧力容器。
9. 前記少なくとも一つの中間層は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＡｇおよびＡｕから選択された少なくとも一つの金属を備えている、請求項４〜８のいずれか一つに記載の圧力容器。
10. 前記少なくとも一つの中間層は、ゴム、シリコーン、プラスチックおよび接着剤から選択された少なくとも一つの材料を備えている、請求項４〜９のいずれか一つに記載の圧力容器。
11. 前記少なくとも一つの中間層の厚さ（Ｗ）は、０．０１〜５ｍｍの間、好ましくは０．０５〜０．２ｍｍの間にある、請求項４〜１０のいずれか一つに記載の圧力容器。
12. 前記少なくとも一つの中間層は、前記継ぎ目の少なくとも一部に沿って前記シリンダー本体の内壁に設けられる、請求項４〜１１のいずれか一つに記載の圧力容器。
13. 先行請求項のいずれか一つに記載の圧力容器であり、前記継ぎ目の一方の側に設けられた前記プレストレス手段からそれに及ぼされる力を取り上げるための少なくとも一つのプレストレスされる表面（４０，４１）をさらに備えており、前記少なくとも一つのプレストレスされる表面は、追加の圧縮応力が前記継ぎ目に作用されるように前記力を前記少なくとも一つのシリンダーセグメントを経由して前記継ぎ目に伝達するように配される、圧力容器。
14. 前記圧力容器は、２０ＭＰａ〜７００ＭＰａの間、好ましくは８０ＭＰａ〜２２０ＭＰａの間の圧力範囲において動作可能であるように配される、先行請求項のいずれか一つに記載の圧力容器。
15. 先行請求項のいずれか一つに記載の圧力容器を備えており、力吸収圧力本体のまわりに設けられた力吸収プレスフレームを有している、物品の等方圧力処理のための高圧力プレス機。

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