JP2020536807A - 高圧容器の構成要素部品の内側部分に金属被覆を施す方法、および裏当て材料を高圧容器の構成要素部品の内側部分に融着させるためのデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
構成要素を入手した後、内部幾何形状の少なくとも一部分に適合する、構成要素のための裏当て材料が入手される。裏当て材料が構成要素の内側部分に接触するように配置される。次いで、裏当て材料が裏当て材料の降伏強度を超えるように構成要素へ押圧される。次いで、裏当て材料が構成要素に融着される。
高圧容器101が図1Aに示され、図1Bでは構成要素部品を示す分解図が提示される。分かり易いように、ノズルならびに他の固定具および付属部品が省略されている。
図2Aおよび図2B
高圧容器101の本体102の切断図が図2Aに示され、ヘッド104の切断図が図2Bに示される。
図3
本発明による高圧容器の構成要素部品の内側部分に金属被覆を施す方法が図3に示される。この方法は高圧容器の内側部分に金属被覆を施すのに要する時間を短縮することを目的とするものである。
図4A,図4B、および図4C
高圧容器101の本体102の金属被覆材203を形成するための第1の裏当て材料401が図4Aに示される。この実施形態では、裏当て材料401が中空で円筒形であり、外側シェル201の内径と実質的に等しいが裏当て材料401を本体102の中に挿入するのを可能にするためにわずかに小さい外径を有する。この特定の実施形態では、裏当て材料がシームレスチューブである。したがって、図4Bに示されるように、裏当て材料が定位置まで摺動させられ得る。裏当て材料401が外側シェル201内の定位置にある状態の本体102の断面が図4Cに示される。
代替的実施形態では、裏当て材料401がより高い可撓性を有するように薄型である。したがって、裏当て材料401は例えば取り扱いを補助するために直径をより小さくするように作られ得る。可撓性が向上することにより、裏当て材料がやはり裏当て材料の降伏強度を超えるように本体102の中へ押圧され得る。
図5A、図5B、および図5C
高圧容器101の本体102の金属被覆材203を形成するための第2の裏当て材料501が図5Aに示される。この実施形態では、裏当て材料401がやはり中空で円筒形であり、外側シェル201の内側部分の直径に実質的に等しい外径を有する。しかし、その高さは外側シェル201の高さより小さい。したがって、図5Bに示されるように、複数の裏当て材料501が外側シェル201の内側部分の中へ摺動させられ得る。裏当て材料501が外側シェル201内の定位置にある状態の本体102の断面が図5Cに示される。
図6A、図6B、および図6C
高圧容器101の本体102の金属被覆材203を形成するための第3の裏当て材料601が図6Aに示される。この実施形態では、裏当て材料601が弓形の押し出し成形品であり、外側シェル201の内部幾何形状に実質的に等しい外側曲率を有する。本実施例では、裏当て材料601が外側シェル201と等しい高さを有するが、代替的実施形態では異なる高さを有してもよい。したがって、図6Bに示されるように、裏当て材料601が、外側シェル201の内側部分を覆うために複数の他の裏当て材料601と共に定位置まで摺動させられ得る。裏当て材料601が定位置にある状態の本体102の断面が図6Cに示される。
図7A、図7B、および図7C
高圧容器101の本体102の金属被覆材203を形成するための第4の裏当て材料701が図7Aに示される。この実施形態では、裏当て材料701が中空であり、角柱の形態である。この特定の実施形態では、角柱が八角形の角柱である。この角柱を形成する多角形の最大直径(つまり、この特定の事例では、八角形の直径)が、外側シェル201の内径に実質的に等しい。
図8A、図8B、および図8C
高圧容器101の本体102の金属被覆材203を形成するための第5の裏当て材料801が図8Aに示される。この実施形態では、裏当て材料801が台形の押し出し成形品である。この実施形態では、外側シェル201の内側部分を覆うために複数の裏当て材料801が提供され、図8Bに示されるように複数の裏当て材料801が定位置まで摺動させられる。裏当て材料801が多角形の1つの縁部を効果的に形成し、この多角形は、図8Cを参照する場合、裏当て材料801のためのベースとなる台形の内角を固有に選択することで、八角形となる。裏当て材料801の台形の底辺の角度を調整することにより他の多角形も形成され得る。
図9A、図9B、および図9C
高圧容器101の本体102の金属被覆材203を形成するための第6の裏当て材料901が図9Aに示される。この実施形態では、裏当て材料901が螺旋形のストリップである。実際では、裏当て材料901は、単一ストリップの裏当て材の材料から巻かれ得る。図9Bおよび図9Cを参照すると、裏当て材料901が外側シェル201の内部で巻かれ得、それにより外側シェル201の内側部分を覆う。次いで、機械工作により余分な裏当て材の材料を取り除くことができる。
図10および図11
この実施例では裏当て材料401である、裏当て材料を定位置へ押圧して裏当て材料を外側シェル201に融着させるための装置1001が、図10では垂直方向の断面で示されており、図11では平行方向の断面で示されている。
図12Aおよび図12B
ヘッド103および104の金属被覆材204を形成するための裏当て材料1201が図12Aに示される。本実施例では、裏当て材料1201が、外側シェル202の内部幾何形状に実質的に適合するように実質的にトーラス球面形状である。図14Aおよび図14Bを参照して説明されるように、他の裏当て材料の構成が使用されてもよい。裏当て材料1201が、フローフォーミング、剪断成形、またはハイドロフォーミング、あるいは任意の他の成形プロセスなどにより、製造され得る。例えば幾何学的複雑さにより正当化される場合、追加の製造法が使用されてもよい。
図13Aおよび図13B
中に裏当て材料1201が固定された状態の外側シェル202の切断図が図13Aに示される。この特定の実施形態では、裏当て材料1201の厚さが、その中心部よりもリム領域のところで大きくなっている。したがって、裏当て材料1201がリムから中心部に向かって漸進的に押圧される場合、すべての材料クリープが中心部の厚さを増大させることになり、それにより押圧後に一様な厚さを与えることになる。実施例では、最終厚さが6ミリメートルであってよい。しかし、高圧容器101の意図される使用に応じて、他の厚さが選択されてもよい。
図14Aおよび図14B
ヘッド103および104の金属被覆材204を形成するのに使用され得る第2の裏当て材料1401が図14Aに示される。この実施例では、裏当て材料1401が、外側シェル202に固定されるディスクの形態である。ディスク形状の裏当て材料1401の厚さは、その延性と相まって、外側シェル202の内側部分の形状となるように加工され得ることを意味する。代替的実施形態では、裏当て材料1401がその半径に応じて変化する厚さを有することができ、その結果、中心部のところではその円周部分のところより厚くなくなる。こうすることにより、裏当て材料を変形させることになる押圧プロセスの後、外側シェル202の中へ押圧された裏当て材料の厚さが一様となり、可能性として6ミリメートルの厚さまたは任意の他の厚さとなる。
Claims (15)
- 高圧容器の構成要素部品の内側部分に金属被覆を施す方法であって、前記方法が:
前記構成要素部品を入手するステップと;
前記内側部分の幾何形状の少なくとも一部分に適合する、前記構成要素部品のための裏当て材料を入手するステップと;
前記構成要素部品の内側部分の中に前記裏当て材料を配置するステップと;
前記裏当て材料を前記裏当て材料の降伏強度を超えるように前記構成要素部品へ押圧するステップと;
前記裏当て材料を前記構成要素部品に融着させるステップと
を含む、
方法。 - 複数の裏当て材料が入手され、配置され、押圧され、前記構成要素部品の内側部分に融着される、請求項1に記載の方法。
- 前記構成要素部品が:
高圧容器の円筒形本体;
高圧容器のヘッド;
高圧容器の半球形の半体
のうちの1つである、
請求項1または請求項2に記載の方法。 - 前記構成要素部品が高圧容器の円筒形本体であり、前記裏当て材料が:
中空円筒;
中空角柱
のうちの一方である、
請求項3に記載の方法。 - 前記裏当て材料が:
シームレスチューブ;
螺旋形のストリップ;
1つまたは複数の弓形の押し出し成形品
のうちの1つから形成される中空円筒である、
請求項4に記載の方法。 - 前記構成要素部品が高圧容器のヘッドであり、前記裏当て材料が:
平坦;
半球形;
トーラス球面形;
円錐台形
うちの1つである、
請求項3に記載の方法。 - 前記押圧するステップが、前記裏当て材料を押圧して前記裏当て材料を焼きなますことを複数回繰り返すことを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記融着させるステップが、前記裏当て材料を前記構成要素部品に溶接することを含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記融着させるステップがレーザ溶接プロセスによって実施される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記裏当て材料が:
ステンレス鋼;
ニッケル系合金
のうちの一方である、
請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。 - 裏当て材料を高圧容器の構成要素部品の内側部分に融着させ、それによって前記内側部分に金属被覆を施すための装置であって、前記装置が:
前記裏当て材料の降伏強度を超えるように前記裏当て材料を前記構成要素部品へ押圧するように構成される1つまたは複数のローラを備える押圧システムと;
前記裏当て材料を前記構成要素部品の内側部分に融着させるように構成される融着システムと
を備える、
装置。 - 前記押圧システムが、前記裏当て材料を局所的に焼きなますように構成される熱源をさらに備える、
請求項11に記載の装置。 - 前記押圧システムが、前記裏当て材料を前記裏当て材料の降伏強度を超えるように押圧する前に、前記裏当て材料の押圧およびその後の局所的な焼きなましを複数回繰り返し実施するように構成される、請求項12に記載の装置。
- 前記融着システムが、溶接により前記裏当て材料を前記構成要素部品の内側部分に融着させるように構成される、請求項11から13のいずれか1項に記載の装置。
- 前記融着システムがレーザを含む、請求項11から14のいずれか1項に記載の装置。
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