JP5701780B2 - 高圧プレス用の圧力容器 - Google Patents

Description

本発明は、軸方向で互いに接続され、シーリング構成体によってシールされた第１のサブシリンダ及び第２のサブシリンダを有する高圧プレスに関する。本発明は、さらに、前記シーリング構成体の構成要素の交換方法に関する。

高圧プレスの高圧プレス成形動作中、圧力媒体は、非常に高い圧力に加圧される。圧力媒体は、流体である。高圧プレスは、さまざまなアプリケーションで使用されることができる。高圧プレスは、例えば、閉じた圧力容器中に与えられた流体をかなり加圧することによって、シート状の金属片を所定の形状にするために使用されることができ、中間ダイアフラムなどに圧力を及ぼすように使用する。高圧プレスが圧力容器中の内容物の全ての側に等しい圧力を及ぼすのであれば、プレスは静水圧プレスと呼ばれる。静水圧プレスは、金属又はセラミックの粉末の圧縮又は高密度化のために、鋳造又は焼結物品の細孔又はボイドの減少のために、食料の滅菌及び保存のためになど使用されることができる。静水圧プレス成形のプロセスの間、圧力媒体の温度に応じて、プロセスは、熱間静水圧プレス成形（ＨＩＰ）、温間（warm）静水圧プレス成形又は冷間静水圧プレス成形（ＣＩＰ）と呼ばれることができる。

通常の高圧プレスの圧力容器は、シリンダ本体を有する。シリンダ本体は、シリンダの両端部で閉じぶたによって閉じられる。フレームワークが、シリンダ本体の両端部で閉じぶたを保持するように配置されている。

圧力容器のクラックの形成及び伝播に耐える能力を高めるために、圧力容器は、通例、プレストレスを与えられる（pre-stress）。容器は、例えば、自緊（autofrettage）によって、収縮によって、又はワイヤ巻回によって、プレストレスを与えられることができる。

圧力容器中の圧力のレベルは、プレスのタイプ及びプレスされる材料によって決まる。シート状の金属を形成する際には、プレスは、代表的には１４０ＭＰａまでの圧力、ＣＩＰでは１００ＭＰａないし６００ＭＰａの圧力、ＨＩＰでは３００ＭＰａまでの圧力に設定される。

高圧プレス用のシリンダは、慣習的には、鍛造によって製造される。シリンダ本体は、まず、鋳造されて、続いて、シリンダ本体を形成するために鍛造される。熱処理の後、シリンダ本体が、その最終的な形状及び寸法に機械加工される。非常に大きなシリンダを製造するために、高い圧力が、鍛造プロセス、熱処理プロセス及び機械加工プロセス用の設備に必要である。

近頃、ますます大きなサイズのプレスされる物品の必要性が高まってきており、これは、ますます大きなプレスの必要性を含意している。比較的大きなプレスを形成する１つのやり方は、互いに接続された複数のサブシリンダを有するシリンダ本体を備えた圧力容器を製造することである。そして、シリンダ本体は、互いに接続されるようにして配置された複数のそれぞれのサブシリンダを有することができ、これにより、静水圧プレスのシリンダ本体の寸法（軸方向の全長）は、１つの単一の大きなシリンダの製造プロセスによって制限されない。

大きなプレスは、互いに接続された複数のサブシリンダを有するシリンダ本体から利益を得るだけではない。比較的小さなサイズの圧力容器は、この構造体に関して、比較的短い運搬時間を与える。

このように軸方向で分割された高圧容器に関する問題は、サブシリンダの間のジョイントの十分なシールである。圧力媒体の漏れは、腐食、あるいは所望の高圧に到達して維持することに関する困難性を引き起こしうる。圧力媒体のジョイントへの漏れは、止められるべきであり、漏れた圧力媒体は、サブシリンダにかなりの分離する力を伝達する可能性があり、これは、サブシリンダの間の接続へのダメージ、あるいはサブシリンダの分離さえも導きうる。

高圧プレスのシーリング構成体に関する他の問題は、これらが摩耗しやすく、交換が難しいことである。

従って、本発明の目的は、上で述べられた問題の少なくともいくつかを軽減させることである。

この目的は、添付の請求項１、１７に係る特徴を有する圧力容器により果される。さらなる実施の形態が、従属請求項２ないし１６に規定される。

本発明に係る高圧プレス用の圧力容器は、高圧媒体を収容するシリンダ本体を形成するために軸方向で互いに接続された、少なくとも第１のサブシリンダ及び第２のサブシリンダと、前記高圧媒体の漏れに対して前記第１のサブシリンダと前記第２のサブシリンダとの間のジョイントをシールするために、前記シリンダ本体の内壁に配置されたシーリング構成体とを具備する。前記シーリング構成体は、リング形状のシーリングバンドと、前記第１のサブシリンダの内壁に接して配置され、かつ、前記ジョイントから、前記第２のサブシリンダから離れるように軸方向に延びている第１の周縁の突出フランジと、前記第２のサブシリンダの内壁に接して配置され、かつ、前記ジョイントから、前記第１のサブシリンダから離れるように軸方向に延びている第２の周縁の突出フランジとを有する。前記シーリングバンドは、装着位置で、径方向にプレストレスを与えられるようにして、前記第１及び第２の突出フランジに当接し、かつ、前記第１のサブシリンダと前記第２のサブシリンダとの間の前記ジョイントをシールするように重ねるように、前記シーリングバンドが、前記第１及び第２の突出フランジ内で同心に位置される。前記シーリング構成体は、さらに、前記シーリング構成体の構成要素の交換を容易にするために、前記第１のサブシリンダの前記内壁に配置され、かつ、前記第１の突出フランジから、前記第２のサブシリンダから離れるように軸方向に延びている第１の周縁の装着スペースを有する。

本発明に係る、上で説明されたような圧力容器の摩耗したシーリングバンドの交換方法は、
摩耗したシーリングバンドを圧力容器から取り外す工程と、
第１の装着スペースにくさび形状の面を有するツールを挿入して、これにより、前記くさび形状の面が、前記第１の装着スペースの底部と前記第１の突出フランジの最も内側の径方向の端部との間の長さに少なくとも沿って、少なくとも選択された周縁部分に、軸方向に摺動面を形成するように、第１の挿入スペースにくさび形状の面を有するツールを挿入する工程と、
円形の交換用シーリングバンドを楕円状の形状に変形させる工程と、
前記変形された交換用シーリングバンドを前記圧力容器に取り入れる工程と、
前記変形された交換用シーリングバンドを前記第１の装着スペースに置く工程と、
前記第１の装着スペースで、前記変形された交換用シーリングバンドを元の円形の形状にほぼ戻すように、前記変形された交換用シーリングバンドを変形させる工程と、
前記交換用シーリングバンドが、径方向にプレストレスを与えられるようにして、前記第１及び第２の突出フランジに対して当接し、かつ、前記第１のサブシリンダと前記第２のサブシリンダとの間の前記ジョイントをシールするように重ねるように、前記ツールの前記くさび形状の面の上の前記交換用シーリングバンドを、前記第１及び第２の突出フランジ内で同心にシーリング位置に押圧する工程とを具備する。

プレストレスを与えるようにしてジョイントに対して当接するシーリングバンドにより、問題となる高圧に対する十分なシーリングを確実にする、シーリングバンドとジョイントとの間の所望の接触圧が果されることが可能である。所望の接触圧が、元の、緩んだ状態に拡大しようとするように、ジョイントを支持している、プレストレスが与えられたシーリングバンドによって与えられる。シーリングバンドの適切な径及び厚さ、並びに突出フランジの適切な径方向の突出を選択することによって、所望の接触圧、従って所望のシーリングが果されることができる。

第１の装着スペースの準備により、新しいシーリングバンドに対して、本発明に係るシーリングバンドを交換することが可能であり、また、新しいシーリングバンドは、十分な接触圧でジョイントを支持し、この接触圧は、シーリングバンドへのプレストレスによって与えられる。摩耗されたシーリングバンドが取り外された後、例えば、シーリングバンドを切断することによって、新しいシーリングバンドが圧力容器に取り入れられることができる。シーリングバンドが、シーリングバンドの外側シーリング面がシリンダ本体の内壁によって傷付けられないように、変形され、適切に回転される。そして、装着スペースのさらなるスペースを使用して、プレストレスが与えられた装着位置を仮定している突出フランジの上に圧縮され押圧されるように、適所で新しいシーリングバンドを回転させることが可能である。本発明に係る突出フランジ及び装着スペースのおかげで、シーリングバンドは、最大のプレストレスが与えられた状態で突出フランジの軸方向の延長部の短い長さだけ押圧される必要があるのみであり、これにより、シーリングバンドの外側シーリング面を傷付けるリスクが低減される。

対照的に、従来技術では、圧力容器は、同一平面にある（flush）内壁を備えたシリンダ本体を有し、シーリングは、圧力容器がまだ緩んでいる段階で、圧力容器の組立て中、ジョイントの上に与えられる。そして、シーリングバンドが、プレストレス手段の適用中、圧力容器に所望の接触圧を与えるようにプレストレスが与えられ、シーリングバンドは、例えば、圧力容器の外側エンベロープ面に巻回された金属バンドである。このような従来技術の圧力容器では、例えば、圧力容器が径方向にプレストレスが与えられたときに新しいシーリングバンドを古いシーリングバンドと交換するとき、シーリングバンドの外側シーリング面に深刻なダメージを与えることなく、シーリングバンドを所定の位置に置くことが可能でないか、少なくとも非常に難しい。なぜならば、シーリングバンドは、内壁面の上を摺動するとき、高い圧縮力を受けるからである。

くさび形状の面を有するツールを使用することによって、装着スペースから突出フランジに及びその上にわたってシーリングバンドを押圧する本発明の方法により、シーリングバンドの圧縮が容易になり、シーリングバンドの外側シーリング面及び突出フランジの縁又はコーナを損傷するリスクが低減される。

本発明の圧力容器は、例えば、ふたによって、両端部で閉じられるシリンダ本体を有する。ふたは、例えば、圧力容器の圧力プロセスで加圧処理される対象物又は物品を圧力容器に装入するところで開閉されるように配置されることができる。

シリンダ本体及びふたは、通常、フレームワークによって適所に保持されている。このように、従来技術から、一端部のところのふたから他端部のところのふたへとシリンダ本体の外側に延びている外側フレームによって、軸方向で一緒にそのシリンダ本体及びふたを保持することが知られている。

圧力容器のシリンダ本体は、高圧処理される物品を保持するように配置されている。シリンダ本体は、通常、高圧プロセスが始まる前に、高圧媒体で充填される。本発明に係る圧力容器は、高圧で動作するように構成されている。本発明の圧力容器の圧力のレベルは、プレスのタイプ及びプレスされる材料によって決まる。シート状の金属を形成する際には、プレスは、代表的には１４０ＭＰａまでの圧力、ＣＩＰでは１００ＭＰａないし６００ＭＰａの圧力、ＨＩＰでは３００ＭＰａまでの圧力に設定される。

高圧媒体は、通常、流体であり、例えば、アルゴンガス、油又は水である。

ここで使用されるような、シリンダ本体は、一般的に、ほぼ円形の横断面及びシリンダ壁を有するチューブ状の本体を参照している。

本出願の意図において、軸方向は、シリンダ本体の中心軸線に沿った方向である。径方向は、軸方向に直交し、従って、シリンダ本体に対して径方向に向いている。周縁の延長部は、例えば、内面に沿った、又は外面の周りの、シリンダ本体の円形の延長部を参照している。

本発明のシリンダ本体は、複数のサブシリンダを有する。サブシリンダは、シリンダ形状の部品である。一方のサブシリンダが他方のサブシリンダと軸方向で接続されたとき、２つのサブシリンダを有するシリンダ本体が形成される。このように、本発明は、２つのサブシリンダの使用に限定されず、シリンダ本体は、３つ、４つ、５つ又は他の適切な数のサブシリンダを有することができる。

本発明のリング形状のシーリングバンドは、例えば、ブロンズ材料でできている。シーリングバンドは、その軸方向に延長部を備えたリング形状である。シーリングバンドは、突出フランジの位置にあるとき、突出フランジの間のジョイントがシーリングバンドによってシールされるように、径方向に圧縮されるように配置されている。シーリングバンドの外面及び配置形状には、フランジに対してシーリングを与えるように構成された形状及び面の粗い部分（roughness）が設けられる。シリンダ本体の内側に面している、シーリングバンドの内面及び配置形状は、いかなる輪郭形状又は面の粗さであってもよい。内側の配置形状は、好ましくは、シリンダ本体のスペース及び形状が、単一のシリンダに関するスペース及び形状と実質的に同じであるように形成されている。

周縁の突出フランジは、内側のシリンダの壁の突出部分として配置されている。フランジは、装着スペースから突出し、この結果、装着スペースの内径は、フランジの直径よりも大きい。フランジは、周縁にあり、軸方向に突出部を有し、この結果、プラトーが、シーリングバンドがその上に当接されるジョイントの各側に形成される。フランジは、好ましくは、ジョイントの周りに対称的に配置されているが、非対称的な構成体もまた、本発明の一部であることが意図されている。

本発明の周縁の装着スペースは、第１のサブシリンダの内壁に配置され、かつ、第１の突出フランジから、第２のサブフランジから離れるように軸方向に延びており、シーリング構成体の構成要素の交換を容易にするように配置されている。シーリング構成体の構成要素の交換は、例えば、補助的なシーリング構成体の交換、及びシーリングバンドの交換を有する。

本発明の摩耗したシーリングバンドの交換方法は、プレストレスが与えられた圧力容器に装着されたシーリングバンドを交換するように適用可能である。シーリングバンドは、交換されるときに摩耗されている必要なく、交換は、安全性又は動作上の信頼性の理由により行われることができる。シーリングバンドの取り外しは、例えば、シーリングバンドを切断したり、折り曲げたり、又は可塑的に変形させたりすることによって行われ、これにより、シリンダ本体の内壁を傷付けることなく、圧力容器から取り外されることができる。

円形の交換用シーリングバンドを楕円状の形状に変形させることによって、シリンダ本体への新しいシーリングバンドの挿入中に、シリンダ本体の内面とシーリングバンドとの間の接触が回避されることができる。これらの間の接触は、スクラッチ傷の形成のリスクを含意しており、シーリング特性に関する欠点である。

装着スペースの寸法、深さ及び幅は、楕円状の形状から、元の、ストレスが与えられていない形状に戻るように、新しいシーリングバンドの変形を形状的に係合させるように設定される。装着スペースは、さらに、ツールとシーリングバンドとの両方を同時に係合し、この結果、シーリングバンドの交換方法が果されることができる。装着スペースの内径は、さらに、摩耗したシーリングバンドの交換方法の間、シーリングバンドが装着スペースに位置されたとき、新しいシーリングバンドをその元の円形の形状に戻すように変形されることが可能であるように、寸法が設定されている。

装着位置のシーリングバンドと突出フランジとの間の接触圧は、ストレスが与えられていない元の直径、突出フランジに対してシーリング位置に装着されたときのシーリングバンドの直径、シーリングバンドの材料、配置形状、厚さのようなパラメータによって決まり、これにより、その弾性が、圧縮変形、シーリングバンドと突出フランジとの間の境界面の全領域に応答する。シーリングバンド及び接触状態の特性は、好ましくは、シーリングバンドがそのシーリング位置に弾性的に変形されるように選択される。これにより、シーリングバンドのシーリング特性は、高圧プロセス中に生じうるシリンダの壁の動きの間でさえも維持されることができる。接触圧のレベルは、さらに、圧力容器のデザイン及びパラメータ、及びその高圧レベルの後に合わせられる。

装着スペースは、例えば、シリンダの残りの部分の内径よりも小さな寸法であるフランジの内径を形成することによって形成されることができる。代わって、シリンダの残りの部分が、フランジの直径と同じ内径であり、装着スペースが、大きな直径であり、内側のシリンダの壁に埋設されている（countersink）。

本発明の一実施の形態では、シーリングバンドが、装着位置で、弾性的に圧縮されることによって径方向にプレストレスを与えられて、シーリングバンドと突出フランジとの間の接触圧が、少なくとも２ＭＰａであるように、両突出フランジが、径方向に所定の径方向の長さだけ突出し、かつ、シーリングバンドが、ストレスが与えられていない状態で所定の外径を有する。圧力容器の寸法が小さいほど、好ましい接触圧が高い。従って、接触圧は、フランジの突出部の割合、シーリングバンドの材料及びストレスが与えられていない状態でのシーリングバンドの外径の変化によって、選択され、寸法が設定されることができる。

本発明の一実施の形態では、突出フランジは、シーリングバンドの対応しているシーリング面とシールするように接触するために、それぞれ、周縁の、シーリング接触面を有する。接触面は、シリンダ本体の中心軸線と平行に軸方向に延びている。シリンダ本体の中心軸線に平行に延びている接触面を有する効果は、シーリングバンドが軸方向に等圧で押し引きされることができるということである。さらに、プレストレスの適用中、又は圧力プロセスの間、シーリングバンドに働く圧力は、主として径方向であり、そのシーリング位置から軸方向に出るようにシーリングバンドを動かしにくい。

本発明の一実施の形態では、シーリングバンドには、その周縁のフランジの少なくとも１つに沿って面取りされた縁部が設けられている。この面取りされた縁部は、請求項１７の方法に係る新しいシーリングバンドを装着するところで使用されることができ、面取りされた縁部は、ツールの面に沿って摺動するように配置されることができる。シーリングバンドの面取りされた縁部を有するさらなる効果は、シーリングバンド、ツール又は突出フランジのスクラッチ又は材料のダメージのリスクが低減されるということである。

本発明の一実施の形態では、シーリングバンドは、金属材料、好ましくはブロンズでできている。シーリングバンドは、好ましくは、プレストレス中又は高圧プロセス中、可塑的に変形せず、サブシリンダの硬さよりも低い硬さであり、効果的なシーリング特性を有する。

本発明の一実施の形態では、第１の装着スペースは、プレ装着位置にあるシーリングバンドが第１の装着位置に位置されたとき、シーリングバンドが好ましくは実質的にストレスが与えられていないように、寸法が設定されている。実質的にストレスが与えられていないシーリングバンドは、摩耗したシーリングバンドの交換において効果的である。これは、ストレスが与えられていないシーリングバンドを元の円形の形状に変形することは、ストレスが与えられたシーリングバンドを元の円形の形状に変形するよりも難しくない。

本発明の一実施の形態では、シーリングバンドは、装着位置で、周縁のシーリングチャネルが、シーリングバンドと、第１の突出フランジの径方向の面と、第１のサブシリンダの内壁との間に形成されるように、第１の突出フランジを通り、第１の装着スペースの一部の上に軸方向に延びている周縁部分を有する。シーリング構成体は、さらに、周縁の補助的なシーリング構成体を有し、この補助的なシーリング構成体は、シーリングバンドと第１の突出フランジとの間のジョイントをシールするために、シーリングチャネルに配置されている。補助的なシーリング構成体は、シーリング構成体及びジョイントが、これにより、さらにシールされるという点で効果的である。第１の突出フランジを通って軸方向に延びているシーリングバンドの部分が、さらに、摩耗したシーリングバンドの取り外しで、及び交換用シーリングバンドの配置及び押圧でグリップ部材として使用されることができる。

本発明の一実施の形態では、第１の装着スペースは、補助的なシーリング構成体の少なくとも構成要素の交換のためにシリンダ本体内からシーリングチャネルにアクセスする軸方向の延長部を有する。従って、補助的なシーリング構成体の構成要素は、交換されることができ、一方、シーリングバンドは、装着位置にとどまる。シーリングチャネルは、さらに、例えば、非破壊的な鋳造材料で鋳造することによって、装着スペースを介してクラック発生の制御で検査されることができる。代わって、シーリングチャネルは、シーリングチャネルに向いた軸方向にシーリングバンドをわずかに動かすことによって、目によって、つまり視覚的に検査されるか制御されることができる。

一実施の形態では、補助的なシーリング構成体が、例えば、Ｏ−リング、角リング又はＵカップシールである軟性のシールを有する。補助的なシーリング構成体は、代わって、同じシーリングチャネルに配置された複数の軟性のシールを有することができ、２つの軟性のシールの間のスペースは、例えば、グリースのような腐食抑制剤を保つために使用されることができる。

本発明の一実施の形態では、シーリング構成体は、装着位置におけるシーリングバンドの軸方向の動きを防ぐために、第１の装着スペースに配置されたロッキング部材をさらに有する。ロッキング部材は、さらに、シーリングバンドの交換で、シーリング位置にシーリングバンドを押圧するとき、摺動ストップ又はガイドとして利用されることができる。

本発明の一実施の形態では、ロッキング部材は、サークリップを有する。このサークリップは、ロッキングリングの装着及び取り外しが容易であるという点で効果的である。

本発明の一実施の形態では、第１の装着スペースは、第１のサブシリンダの内壁に周縁の装着溝によって形成され、ロッキング部材の径方向の厚さは、第１の突出フランジ及びシーリングバンドの結合した径方向の厚さに等しく、ロッキング部材は、シーリングバンドの周縁から、装着溝の先端に軸方向に延び、これにより、シーリングバンドの径方向の内面、ロッキング部材及び装着溝の外側のシリンダ本体の内面は、同一平面にある。シリンダ本体の同一平面にある内面は、効果的には、圧力処理される物品又は対象物のホルダの内部構成体であるという点で効果的である。同一平面にある内面は、さらに、物品又は対象物の装入（loading）及び装出（unloading）において効果的である。

本発明の他の実施形態では、シーリング構成体は、第２の周縁の装着スペースをさらに有する。第２の周縁の装着スペースは、第２のサブシリンダの内壁に配置され、第２の突出フランジから、第１のサブシリンダから離れるように軸方向に延び、第１の周縁の装着スペースとして配置され、第１の周縁の装着スペースのようなシーリング構成体の対応している特徴部分と協働する。一実施の形態では、シーリング構成体は、第１のサブシリンダと第２のサブシリンダとの間のジョイントに対して対称的である。対称的なシーリング構成体は、例えば、補助的なシーリング構成体が、シーリングバンドと第２の突出フランジとの間のジョイントをシールするように配置されることができるという点で効果的である。上で説明された非対称的なシーリング構成体の特徴部分を有する効果は、対称的なシーリング構成体にもまた適用されることができる。

本発明の一実施の形態では、プレストレス手段は、シリンダ本体のエンベロープ面の周りに設けられ、これにより、シリンダ本体は、径方向にプレストレスを与えられる。プレスストレス手段は、ワイヤ巻回、又は収縮、あるいは他のプレストレス手段であることができる。シリンダ本体の径方向のプレストレス手段は、クラックの形成及び伝播に耐える圧力容器の能力が高められるという点で効果的である。

本発明の一実施の形態では、第１のサブシリンダと第２のサブシリンダとは、取着部材によって軸方向で接続され、
第１のサブシリンダには、取着部材の第１の部分を受ける第１のシートが設けられ、
第２のサブシリンダには、取着部材の第２の部分を受ける第２のシートが設けられ、
取着部材は、第１及び第２のシートに係合され、
取着部材と、第１及び第２のシートとは、取着部材と、第１及び第２のシートとが、第１のサブシリンダと第２のサブシリンダとの間の相対的な軸方向の動きを防ぐために協働するように配置され、
プレストレス手段は、シリンダ本体が、径方向にプレストレスを与えられ、かつ、取着部材が、第１及び第２のシートにロックされるように、シリンダ本体のエンベロープ面の周りに設けられている。

本発明の取着部材は、サブシリンダの間の軸方向に分離する動きを防ぐように、第１及び第２のサブシリンダを保持し、固定し、接続し又は取着するために配置された部材である。

第１及び第２のサブシリンダのシートに配置される取着部材に対して、第１及び第２のサブシリンダを有する圧力容器の準備により、取着部材は、プレストレス手段によってロックされることができ、これにより、軸方向に分離する動きが防止されることができる。２つのサブシリンダの間の軸方向の接続は、これらの結合に基づき、一方では、取着部材と第１及び第２のシートとは、分離する軸方向の力を防ぐために協働するように構成かつ配置され、他方では、プレストレス手段は、シートに取着部材をロックするために配置されている。シートの適所に取着部材を確実に吸収する力を保持するのに加えて、プレストレス手段は、機械的なコネクタ（シート及び取着部材）にさらなる力を加える。この結果、２つのサブシリンダの間の確実な接続が、本発明に係る圧力容器で果されることが可能である。

取着部材は、好ましくは、２つのサブシリンダの間にジョイントを接続するように位置され、これにより、ジョイントから離れたシリンダのところにさらなるスペースを必要としない。これは、圧力容器のデザインの残りの部分が、均質なシリンダ本体を有するものから適用される、又は再設計される必要がないという点で効果的である。互いに接続されるサブシリンダの数は、例えば、接続スペースの不足により制限されず、従って、シリンダ本体は、互いに接続される２つのサブシリンダよりも多いいくつかのサブシリンダを有することができる。

理想的には、圧力容器から外部への漏れは起こらない。しかし、漏れがシーリング手段のところで起こったならば、圧力媒体は、シリンダ本体から外に流れ出る。

第１のサブシリンダと第２のサブシリンダとの間のジョイントには、一実施の形態では、シリンダ本体の内側のところのシーリング構成体から、シリンダ本体を通って径方向に、取着部材の貫通排出孔の入口まで延びている、少なくとも１つの径方向の排出チャネルが設けられている。

本発明の一実施の形態では、取着部材には、取着部材を通って径方向に延びている、第１のサブシリンダと第２のサブシリンダとの間のジョイントのところに入口を備えた少なくとも１つの排出貫通孔が配置されている。

排出チャネルは、一実施の形態では、シリンダ本体とプレストレス手段との間に、シリンダ本体の軸方向に配置されている。このような構造体の一例は、シリンダ本体のエンベロープ面の周りにロッドを配置しているものである。ロッドとシリンダ本体のエンベロープ面との間のスペースは、ロッドがシリンダ本体の外面に沿って配置されたとき、シリンダ本体の軸方向に排出チャネルを形成する。ロッドは、円形の横切断面形状であることができるが、好ましくは、縁が付けられ、より好ましくは６つの縁が付けられている。

排出孔及び排出チャネルの横断面積は、一実施の形態では、第１のサブシリンダと第２のサブシリンダとの間のジョイントを介して、径方向の排出チャネル、排出孔及び軸方向の排出チャネルへと、シリンダ本体から漏れ出る圧力媒体の漏れフローが、等しい、又は拡大している横断面積を備えた経路を流れるように構成されている。これは、例えば、サブシリンダの分離する方向に働く力が回避されるように、排出フローの方向の流れ抵抗を減少させる。

圧力容器に配置された排出部は、漏れが初期段階で観察されることができるという点で効果的である。漏れ制御は、安全性及び性能の理由から重要である。漏れが初期段階で気付かれなければ、圧力容器の破損のリスクが高まる。

一般的には、特許請求の範囲で使用される全ての用語は、ここに明確に定義しない限り、技術分野の通常の意味に従って解釈される。

本発明の他の目的、特徴並びに効果は、以下の詳細な説明、添付の従属請求項、及び添付図面から明らかである。

本発明の上述の、及びさらなる目的、特徴並びに効果は、添付図面を参照して以下に図示され本発明の好ましい実施の形態の非限定的な詳細な説明によって理解される。

図１は、本発明の一実施の形態に係るシーリング構成体の概略図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係るシーリング構成体の概略図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係る図２に対応する概略図であり、Ｏ−リングが交換される。 図４は、本発明の一実施の形態に係る図２に対応する概略図であり、シーリングバンドが交換される。

図１は、本発明の一実施の形態に係る圧力容器１の概略的な横断面図である。圧力容器１は、２つの接続されたサブシリンダ４、６からなるシリンダ本体２を有する。シリンダ本体２は、ふた１０、１１によって両端部で閉じられ、これらふたは、フレームワーク１２によって適所に保持されている。シリンダ本体２は、高圧処理される物品を保持するように配置されている。

シリンダ本体２の外側エンベロープ面には、巻回された鋼のバンド８のパッケージの形態であるプレストレス手段が設けられている。バンドは、圧力容器の壁に径方向の圧縮応力を与えるように、シリンダ本体２のエンベロープ面の周りに径方向に緊密に巻回されている。バンドは、矩形の横断面形状を有し、一端部から他端部へと巻回されている。一端部から他端部への各巻回は、それぞれプレストレスを形成し、全体のプレストレス手段が、巻回された鋼のバンドのいくつかの層を有する。

また、フレームワーク１２には、軸方向の負荷を受けるフレームワーク１２をアシストするように、巻回された鋼のバンド１４のパッケージが設けられている。圧力容器１を開くために、フレームワーク１２は、シリンダ本体２の軸方向に垂直な方向に動かされ、それによって、ふた１０、１１が、シリンダ本体２の内側へのアクセスを与えるように取り外されることができる。

２つのサブシリンダ４、６は、取着部材１６によって軸方向で接続されている。この取着部材１６は、シリンダ本体２のエンベロープ面の周りに配置された巻回された鋼のバンド８のパッケージの形態である径方向のプレストレス手段によって適所に保持されている。

シリンダ本体２の内壁には、２つのサブシリンダ４、６の間のジョイント３をシールするシーリング構成体が設けられている。シーリング構成体は、ロッキング部材２０、２１によって軸方向で適所に保持されるシーリングバンド１８を有する。シーリング構成体は、図２を参照して以下により詳細に説明される。

図２は、本発明の一実施形態に係る２つのサブシリンダ４、６の間のジョイント３の拡大を示す図である。シリンダ本体２の壁及び巻回された鋼のバンド８のパッケージが、ジョイント３の領域に切断面で示される。縞がかけられた領域は、切断面を示している。

図示される２つのサブシリンダ４、６は、円形の横断面を備えた円形状の部品であり、サブシリンダの壁の厚さ、並びに外径及び内径は、同じ寸法である。

２つのサブシリンダ４、６は、シリンダ本体２の外壁に配置された取着部材１６によって軸方向で接続されている。第１のシート２２は、第１のサブシリンダ４の外壁に配置され、また、第２のシート２６は、第２のサブシリンダ６の外壁に配置されている。取着部材１６は、サブシリンダ４、６の第１及び第２のシート２２、２６に係合され、２つのサブシリンダ４、６の間にジョイント３を対称的に重ねる。取着部材１６の第１の部分２４は、第１のサブシリンダ４の第１のシート２２に配置され、また、取着部材１６の第２の部分２８は、第２のサブシリンダ６に配置された第２のシート２６に配置されている。取着部材は、２つの円弧状に形成されたセグメントを有し、シート２２、２６に係合されたとき、シリンダ本体２の周りで周縁に延びている。

取着部材１６は、互いに接続された２つのサブシリンダを有するシリンダ本体２の外面が同一平面にあるように、シリンダ本体２の壁に埋設されている。第１のシート２２は、第１のサブシリンダ４に埋設され、また、第２のシート２６は、第２のサブシリンダ２８に埋設されて、この結果、取着部材１６が、シート２２、２６に係合し、また、取着部材の径方向の最も外側の面は、接続された２つのサブシリンダの径方向の最も外側の面に平行である。これにより、応力集中が回避され、プレストレス手段によって及ぼされる圧縮応力は、均一に分配される。

圧力容器１には、シリンダ本体２の内壁に配置されたシーリング構成体が設けられ、２つのサブシリンダ４、６の間でジョイント３をシールする。シーリング構成体は、シーリングバンド１８と、ロッキングリング２０、２１と、Ｏ−リング３３、３４、３５、３６と、突出フランジ３０、３２と、スペーサ３８、３９と、装着スペース５１、５２とを有する。

シーリングバンド１８は、ブロンズでできており、スペーサ３８、３９は、プラスチック材料でできている。ロッキングリング２０、２１は、サークリップである。

シーリングバンド１８は、第１及び第２の突出フランジ３０、３２に対して当接している径方向にプレストレスを与えるようにして、かつ、第１及び第２のサブシリンダ４、６の間のジョイント３をシールするように重ねるようにして、第１及び第２の突出フランジ３０、３２に同心に位置されている。

２つのサブシリンダ４、６の間の軸方向の接続をさらにシールするために、補助的なシーリング構成体が設けられる。シーリングバンド１８の周縁部分は、突出フランジ３０、３２を通って軸方向に延び、これにより、シーリングチャネルは、突出フランジ３０、３２の両方の下に形成される。シーリングチャネルは、シーリングバンドの軸方向に延びている部分と、突出フランジ３０、３２の径方向の面と、サブシリンダ４、６の内壁との間に形成されている。各シーリングチャネルには、２つのＯ−リング３３、３４、３５、３６と、スペーサ３８、３９とが設けられている。隣接している２つのＯ−リング３３、３４、又は３５、３６の間には、グリースが、腐食抑制剤として作用するように設けられている。スペーサ３８、３９は、障害物として機能し、かつ、Ｏ−リング３３、３４、３５、３６がシーリングチャネルを出るのを防ぐように装着されている。

シーリングバンド１８は、シーリングバンド１８の両側で装着スペース５１、５２に配置されたロッキング部材２０、２１によって適所で軸方向に保持されている。ロッキング部材２０、２１は、装着スペース５１、５２に軸方向で係合するように、寸法が設定されている。

シリンダ本体２の内面は、シリンダ本体２の内部の配置及び形状が、シーリング構成体によって影響を受けないように、装着されたシーリング構成体と同一平面にあるように配置されている。

装着スペース５１、５２は、周縁にあり、シーリング構成体の構成要素の交換を容易にするように配置されている。装着スペース５１、５２の寸法は、隣接しているロッキングリング２０、２１及びスペーサ３８、３９が取り外されたとき、Ｏ−リング３３、３４、３５、３６へのアクセスを与えるのに十分であるが、一方で、シーリングバンド１８は、その装着位置にある。交換プロセスにおけるＯ−リング３３が、図３に示される。上側ロッキング部材２０は、圧力容器から出るように動き、これにより、最も外側のＯ−リング３３がアクセスしやすくなる。最も内側のＯ−リング３４でさえもアクセスでき、これにより、装着スペース５１を介して交換可能である。例えば、２つの新しいＯ−リング及びグリースは、シーリングチャネルに配置されることができる。シーリングチャネル、特に、サブシリンダ４、６の面は、さらに、装着スペース５１、５２を介して検査されることができる。

本発明は、さらに、摩耗したシーリングバンドの交換方法を含む。交換工程の１つの例が、図４に示される。くさび形状の面を有するツール５０が、第１の装着スペース５１に挿入され、これにより、くさび形状の面は、第１の装着スペース５１の底部と第１の突出フランジ３０の最も内側の径方向の端部との間の長さに沿って軸方向に、かつ、装着スペース５１の周縁部分に沿って径方向に、摺動面を形成する。

新しいシーリングバンド１８が、楕円状の形状の圧力容器１に取り入れられる。シーリングバンド１８は、装着スペース５１に置かれ、その元の円形状に戻るように変形される。

図４は、ツール５０のくさび形状の面の上のシーリングバンド１８を、第１及び第２の突出フランジ３０、３２内で同心にシーリング位置に押圧する工程中のシーリングバンド１８を示している。シーリングバンド１８には、シーリングバンド１８がツール５０に対して摺動するのに沿って面取りされた縁部４０が設けられている。シーリングバンド１８の押圧は、シーリングバンド１８が突出フランジ３０、３２に対して当接したときに径方向の圧縮状態に装着スペースにあるとき、元のストレスが与えられていない状態からのシーリングバンド１８の圧縮を含意している。新しい交換されたシーリングバンド１８は、突出フランジ３０、３２の上部に位置するように動かされたとき、２つのサブシリンダ４、６の間にジョイント３をシールするように重なる。

図４では、両ロッキング部材２０、２１が、シリンダ本体２から出るように取り外されるが、シーリングバンド１８の交換を容易にするために、ロッキング部材２０、２１の一方のみが、装着スペース５１、５２から取り外される必要がある。新しいＯ−リング３３、３４、３５、２６及びスペーサ３８、４０は、好ましくは、新しいシーリングバンドが装着されるように装着される。

図１ないし図４の圧力容器１は、さらに、第１及び第２のサブシリンダのジョイントの境界面に配置された径方向の排出チャネル４４、取着部材に配置された排出孔４２、及びシリンダ本体２のエンベロープ面の間に配置されたロッド４６とを有する排出構成体と、排出チャネルに径方向に向いて形成されているプレストレス手段８とを有する。

取着部材１６には、取着部材１６を通って径方向に延びている、第１のサブシリンダ４と第２のサブシリンダ６との間のジョイント３のところに入口を備えた貫通排出孔４２が設けられている。このような貫通排出孔４２は、取着部材１６の周縁の周りに点在する（frequent）間隔で配置されている、図３参照。

２つのサブシリンダ４、６の間のジョイント３には、シリンダ本体２の内側のところのシーリング構成体１８から、シリンダ本体２を通って径方向に、取着部材１６の貫通排出孔４２の入口まで延びている、径方向に延びている排出チャネル４４が設けられている。

６つの縁を付けられたロッド４６が、シリンダ本体２とプレストレス手段との間に、シリンダ本体２の外側エンベロープ面の周りに配置されている。ロッド４６は、プレストレス手段が適用された後、シリンダ本体２の周りに並べて（side to side）置かれる。軸方向に延びているチャネルは、隣接しているロッドの各対と、シリンダ本体２の面との間に形成され、これにより、排出チャネルが、エンベロープ面に沿って、シリンダ本体２の軸方向に形成される。

理想的には、圧力容器１から外部への漏れは起こらない。しかし、漏れがシーリング手段のところで起こったならば、圧力媒体は、シリンダ本体２から外に流れ出る。

漏れフローは、シーリング手段を介して、まず、径方向に延びている排出チャネル４４を介して、そして、貫通排出孔４２を通って、最後に、軸方向に延びている排出チャネルに続く経路を流れる。漏れフローの経路の直径又は横断面積は、フローが、等しい、又は拡大している直径又は横断面積の経路に続くように配置されている。これにより、ジョイント３を通って漏れ出る圧力媒体は、低い流れ抵抗で流れ、サブシリンダに働く分離する力は、減少される。この排出構成体は、初期段階で漏れに気付くことを可能にする。横断面の形状に応じて、横断面積のサイズが、低い流れ抵抗の所望の結果を達成するようにさらに調整されることができる。

Claims (17)

1. 高圧媒体を収容するシリンダ本体を形成するために軸方向で互いに接続された、少なくとも第１のサブシリンダ及び第２のサブシリンダと、
   前記高圧媒体の漏れに対して前記第１のサブシリンダと前記第２のサブシリンダとの間のジョイントをシールするために、前記シリンダ本体の内壁に配置されたシーリング構成体とを具備し、
   前記シーリング構成体は、
   リング形状のシーリングバンドと、
   前記第１のサブシリンダの内壁に接して配置され、かつ、前記ジョイントから、前記第２のサブシリンダから離れるように軸方向に延びている第１の周縁の突出フランジと、
   前記第２のサブシリンダの内壁に接して配置され、かつ、前記ジョイントから、前記第１のサブシリンダから離れるように軸方向に延びている第２の周縁の突出フランジとを有し、
   前記シーリングバンドは、装着位置で、径方向にプレストレスを与えられるようにして、前記第１及び第２の突出フランジに当接し、かつ、前記第１のサブシリンダと前記第２のサブシリンダとの間の前記ジョイントをシールするように重ねるように、前記第１及び第２の突出フランジ内で同心に位置され、
   前記シーリング構成体は、さらに、前記シーリング構成体の構成要素の交換を容易にするために、前記第１のサブシリンダの前記内壁に配置され、かつ、前記第１の突出フランジから、前記第２のサブシリンダから離れるように軸方向に延びている第１の周縁装着スペースを有する高圧プレス用の圧力容器。
2. 前記シーリングバンドが、装着位置で、弾性的に圧縮されることによって径方向にプレストレスを与えられて、前記シーリングバンドと前記突出フランジとの間の接触圧は、少なくとも２ＭＰａであるように、前記両突出フランジは、径方向に所定の径方向の長さだけ突出し、かつ、前記シーリングバンドは、ストレスが与えられていない状態で所定の外径を有する請求項１の高圧プレス用の圧力容器。
3. 前記突出シーリングフランジは、前記シーリングバンドの対応しているシーリング面とシールするように接触するために、それぞれ、周縁の、シーリング接触面を有し、
   前記接触面は、前記シリンダ本体の中心軸線と平行に軸方向に延びている請求項１又は２の高圧プレス用の圧力容器。
4. 前記シーリングバンドには、その周縁の少なくとも１つに沿って、面取りされた縁部が設けられている請求項１ないし３のいずれか１の高圧プレス用の圧力容器。
5. 前記シーリングバンドは、金属材料、好ましくはブロンズ材料でできている請求項１ないし４のいずれか１の高圧プレス用の圧力容器。
6. 前記第１の装着スペースは、プレ装着位置で前記シーリングバンドが前記第１の装着スペースに位置されたとき、前記シーリングバンドが好ましくは実質的にストレスを与えられないように、寸法が設定されている請求項１ないし５のいずれか１の高圧プレス用の圧力容器。
   
7. 前記シーリングバンドは、装着位置で、周縁のシーリングチャネルが、前記シーリングバンドと、前記第１の突出フランジの径方向の面と、前記第１のサブシリンダの内壁との間に形成されるように、前記第１の突出フランジを通り、前記第１の装着スペースの一部の上に軸方向に延びている周縁部分を有し、
   前記シーリング構成体は、さらに、周縁の補助的なシーリング構成体を有し、前記補助的なシーリング構成体は、前記シーリングバンドと前記第１の突出フランジとの間の前記ジョイントをシールするために、前記シーリングチャネルに配置されている請求項１ないし６のいずれか１の高圧プレス用の圧力容器。
8. 前記第１の装着スペースは、前記補助的なシーリング構成体の少なくとも構成要素の交換のために、前記シリンダ本体内から前記シーリングチャネルにアクセスする軸方向の延長部を有する請求項７の高圧プレス用の圧力容器。
9. 前記補助的なシーリング構成体は、軟性のシールである請求項７又は８に係る高圧プレス用の圧力容器。
10. 前記シーリング構成体は、装着位置における前記シーリングバンドの軸方向の動きを防ぐために、前記第１の装着スペースに配置されたロッキング部材をさらに有する請求項１ないし９のいずれか１の高圧プレス用の圧力容器。
11. 前記第１の装着スペースは、前記第１のサブシリンダの内壁に周縁の装着溝によって形成され、前記ロッキング部材の径方向の厚さは、前記第１の突出フランジ及び前記シーリングバンドの結合した径方向の厚さに等しく、
    前記ロッキング部材は、前記シーリングバンドの周縁から、前記装着溝の先端に軸方向に延び、これにより、前記シーリングバンドの径方向の内面、前記ロッキング部材及び前記装着溝の外側の前記シリンダ本体の内面は、同一平面にある請求項１０の高圧プレス用の圧力容器。
12. 前記ロッキング部材は、サークリップを有する請求項１０又は１１の高圧プレス用の圧力容器。
13. 前記シーリング構成体は、さらに、第２の周縁の装着スペースを有し、前記第２の周縁の装着スペースは、前記第２のサブシリンダの内壁に配置され、前記第２の突出フランジから、前記第１のサブシリンダから離れるように軸方向に延び、前記第１の周縁の装着スペースとして配置され、前記第１の周縁の装着スペースのような前記シーリング構成体の対応している特徴部分と協働する請求項１ないし１２のいずれか１の高圧プレス用の圧力容器。
14. 前記シーリング構成体は、前記第１のサブシリンダと前記第２のサブシリンダとの間の前記ジョイントに対して対称的である請求項１３の高圧プレス用の圧力容器。
15. この圧力容器は、前記シリンダ本体が径方向にプレストレスを与えられるように、前記シリンダ本体のエンベロープ面の周りに設けられたプレストレス手段をさらに具備する請求項１ないし１４の高圧プレス用の圧力容器。
16. 前記第１のサブシリンダと前記第２のサブシリンダとは、取着部材によって軸方向で接続され、
    前記第１のサブシリンダには、前記取着部材の第１の部分を受ける第１のシートが設けられ、
    前記第２のサブシリンダには、前記取着部材の第２の部分を受ける第２のシートが設けられ、
    前記取着部材は、前記第１及び第２のシートに係合され、
    前記取着部材と、前記第１及び第２のシートとは、前記取着部材と、前記第１及び第２のシートとが、前記第１のサブシリンダと前記第２のサブシリンダとの間の相対的な軸方向の動きを防ぐために協働するように配置され、
    前記プレストレス手段は、前記シリンダ本体が径方向にプレストレスを与えられ、かつ、前記取着部材が、前記第１及び第２のシートにロックされるように、前記シリンダ本体の前記エンベロープ面の周りに設けられている請求項１５の高圧プレス用の圧力容器。
17. 請求項１に係る圧力容器の摩耗したシーリングバンドの交換方法であって、
    摩耗したシーリングバンドを前記圧力容器から取り外す工程と、
    第１の装着スペースにくさび形状の面を有するツールを挿入して、これにより、前記くさび形状の面が、前記第１の装着スペースの底部と第１の突出フランジの最も内側の径方向の端部との間の長さに少なくとも沿って、少なくとも選択された周縁部分に、軸方向に摺動面を形成するように、前記第１の装着スペースにくさび形状の面を有するツールを挿入する工程と、
    円形の交換用シーリングバンドを楕円状の形状に変形させる工程と、
    前記変形された交換用シーリングバンドを前記圧力容器に取り入れる工程と、
    前記変形された交換用シーリングバンドを前記第１の装着スペースに置く工程と、
    前記第１の装着スペースで、前記変形された交換用シーリングバンドを元の円形の形状にほぼ戻すように、前記変形された交換用シーリングバンドを変形させる工程と、
    前記交換用シーリングバンドが、径方向にプレストレスを与えられるようにして、前記第１及び第２の突出フランジに対して当接し、かつ、前記第１のサブシリンダと前記第２のサブシリンダとの間の前記ジョイントをシールするように重ねるように、前記ツールの前記くさび形状の面の上の前記交換用シーリングバンドを、前記第１及び第２の突出フランジ内で同心にシーリング位置に押圧する工程とを具備する方法。

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